ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для питания нагрузок активного характера.
Известен преобразователь энергии, содержащий источник питания, трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к выходу источника питания, а вторичная через выпрямитель соединена с активной нагрузкой (Руденко и др., Основы преобразовательной техники, М. Высшая школа 1980 с.42).
Известный преобразователь энергии является наиболее близким к данной полезной модели. Недостатком этого преобразователя энергии является низкое КПД.
Техническим результатом полезной модели является повышение КПД преобразователя энергии.
Указанный технический результат достигается тем, что в преобразователе энергии, содержащем источник питания, силовой трансформатор с первичной и вторичной обмоткой, к которой подключена активная нагрузка, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, преобразователь снабжен параллельным колебательным контуром, настроенным на резонанс токов, и трансформатором тока, причем указанный колебательный контур подключен параллельно выходу источника питания, первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно между катушкой индуктивности и конденсатором параллельного колебательного контура, а вторичная обмотка трансформатора тока через первый выпрямитель соединена с первичной обмоткой силового трансформатора и шунтирована вторым выпрямителем.
На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя энергии. На фиг.2 представлена векторная диаграмма параллельного колебательного контура.
Преобразователь энергии содержит конденсатор 1 (фиг.1), катушку индуктивности 2, образующие параллельный резонансный контур, подключенный параллельно выходу источника питания 3. Между конденсатором 1 и катушкой индуктивности 2 включена последовательно первичная обмотка 4 трансформатора тока 5. Вторичная обмотка 6 трансформатора тока 5 соединена с первичной обмоткой 7 силового трансформатора 8 через первый выпрямитель 9, выполненный на диоде. Вторичная обмотка 6 трансформатора тока 5 зашунтирована вторым выпрямителем 10, выполненным также на диоде. Вторичная обмотка 11 силового трансформатора 8 подключена к активной нагрузке 12. Параллельный колебательный контур настроен на резонанс токов.
L
Преобразователь энергии работает следующим образом. Напряжение источника питания 3 Uвx подается на вход колебательного контура с конденсатором 1 и катушкой индуктивности 2, реактивные сопротивления которых равны между собой. При этом ток конденсатора Ic и ток катушки индуктивности I равны резонансному току Iр. В колебательном контуре возникает режим резонанса токов. Ток Iр в колебательном контуре во много раз больше тока Iвх источника питания 3. В результате происходит усиление выходной мощности источника питания 3. Затем, с помощью трансформатора тока 5, выпрямителей 9, 10 происходит согласование напряжений на выходе колебательного контура с напряжением на выходе силового трансформатора, то есть с напряжением на активной нагрузке 12. Трансформатор тока 5 через диоды выпрямителей 9, 10 питает энергией колебательного контура витки первичной обмотки 7 силового трансформатора 8, при этом диод второго выпрямителя 10 шунтирует вторичную цепь трансформатора тока во время протекания второго полупериода. В результате усиленная реактивная мощность преобразуется в активную и питает нагрузку 12.
Векторная диаграмма, изображенная на фиг.2 графически объясняет работу колебательного контура. Из нее видно, что резонансный ток Iр в колебательном контуре во много раз больше силы тока Iвх источника питания 3.
Помимо векторной диаграммы, математическим обоснованием служат следующие отношения величин.
IнRн=Рип+UвxIp - уравнение баланса мощности, где:
Uвx - напряжение источника питания 3 (В);
Рип - мощность на выходе источника питания (Вт);
Iр - резонансная сила тока (А);
Iн - сила тока в цепи активной нагрузки (А);
Rн - сопротивление активной нагрузки (Ом).
Ку=Рн/(Рвх+Рип) - коэффициент усиления, где:
Рн - мощность активной нагрузки (Вт);
Рвх- мощность источника питания (Вт);
η=Pн/s - коэффициент полезного действия КПД:
где:
S - полная мощность колебательного контура (ВА).