Отправлено: 30.04.09 11:08. Заголовок: Инвертеры классические; некоторые дополнения

Отправлено: 16.04.08 22:40. Заголовок: ..

--------------------------------------------------------------------------------


ГЕНЕРАЦИЯ ФОРМЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Никонов Г.И. , Бисеров А.Г., Пучнин Д.В., Белоусов М.В.
Филиал УГТУ – УПИ в г. Краснотурьинске



Во время проведения экспериментов выяснилось, что если источник тока создаёт ток пилообразной формы, то трансформатор, подключенный к нему через конденсатор, может под действием этих особых импульсов попасть в состояние частичного самопитания при подключенной нагрузке из ламп накаливания. Под самопитанием подразумевается сильное падение численных значений тока, потребляемого от источника тока при почти неизменном значении напряжения. Ток может быть замерен амперметром тепловой системы, имеющим диапазон частот от 50 Гц до 7 мГц, так как в этом случае прибор показывает среднее значение силы тока, независящей, при его применении, от формы тока. В качестве преобразователей могут быть применены схемы, содержащие силовые тиристоры. Как выяснилось, в схеме собственно преобразователя, требуется подчеркнуть особо, необходим трансформатор на сердечнике из стали, с пониженным содержанием кремния.
Наиболее проста схема, дающая пилообразное напряжение, это схема параллельного инвертера. Далее речь пойдёт о параллельных инвертерах.


Вторичная обмотка трансфор -
матора на сердечнике из стали
не высокого электротехнического
качества.


Схема управления тиристорами
здесь не показана.
Питание – схема ЛАРИОНОВА

Это преобразователь тиристорный с коммутирующими конденсаторами, которые включены каждый параллельно двум полуобмоткам двухтактного выходного трансформатора или автотрансформатора (а не один конденсатор, шунтирующий целиком всю обмотку, как это свойственно традиционной схеме параллельного инвертора [1]) ; это ограничивает частотный диапазон частотой 2000 Гц, что достаточно для обсуждаемых применений. Конденсаторы могут быть и электролитическими не полярными в виде батарей конденсаторов. Необходимы тиристоры с максимальным обратным напряжением и временем выключения несколько микросекунд.. Тиристоры можно соединять в виде цепочки с целью повышения обратного напряжения. Обратное напряжение должно быть, по крайней мере, в двадцать пять раз быть выше рабочего. Применение шунтирующих защитных диодов не желательно, так как вместо пилообразных получаются трапецеидальные или «заваленные» импульсы, «тупые» импульсы, которые не столь эффективны. В случае если применить трансформатор с малым количеством витков в первичных обмотках, то придётся иметь коммутирующие конденсаторы большой ёмкости и ёмкость их может оказаться значительной величины. Если же применить трансформатор с повышенным количеством витков в первичной обмотке, то ёмкость коммутирующих конденсаторов имеет меньшее значение. Но в этом случае возрастают импульсы обратного напряжения на анодах тиристоров. Тиристоры могут иметь класс 12 (1200 Вольт). При этом они могут выйти из строя, если рабочее напряжение преобразователя превысит 55 Вольт, так как при подключении «самопитающегося» трансформатора через конденсатор, и совпадении частоты преобразователя с одной из частот этой подключенной цепочки, импульсы обратного напряжения могут возрасти, что и приведёт к «пробою» тиристоров. Следовательно, нужны были бы тиристоры с обратным напряжением 1800 Вольт (18 класс по напряжению). Но необходим ещё и дополнительный резерв (двукратный). В этом случае нужно будет увеличить количество обмоток трансформатора цепей управления, и, применить, скажем, по шесть последовательно соединённые тиристоров в каждом из плечей параллельного инвертора.
При входном напряжении преобразователя 220 Вольт нужны две тиристорные цепочки по 6 тиристоров в каждой (правое и левое плечо параллельного инвертера) из тиристоров 18 класса напряжения. Отсюда и требования к изоляции отдельных витков и обмотки в целом для инвертерного трансформатора. 220 Вольт * 25 = 5500 Вольт. Таково обратное напряжение. Запас при шести тиристорах 18 класса составит (1800 * 6) – 5500 = 4300 Вольт. А с тиристорами 12 класса (1200 * 6) – 5500 = 1700 Вольт. Лучше иметь первоначальный повышенный запас по напряжению, чем выбрасывать потом тиристоры. Входные трансформаторы для каждого тиристора маленькие (тиристоры Т – 161), вторичные обмотки необходимо мотать проводом в пластмассовой изоляции (фторопластовой). Необходимо правильно произвести «фазировку» обмоток этих трансформаторов, иначе преобразователь не будет запускаться. В опытах применялся инвертерный тороидальный автотрансформатор с полуобмотками на 125 Вольт, а в качестве «самопитающегося» автотрансформатора применялся РНО – 250 – 5, который подключался через конденсаторы 10 мкф, 5 мкф или 2,5 мкф (в разных опытах) к концам суммарной обмотки тороидального автотрансформатора. Частота инвертора оставалась неизменной, около 250 Герц. К РНО – 250 – 5 была подключена нагрузка в виде ламп накаливания 315 Ватт. Напряжение питания инвертора – около 42 Вольт. Обратное напряжение 2-х применявшихся тиристоров Т-50 составляло – 1200 Вольт. С ёмкостью 2,5 мкф наблюдались резонансные явления увеличения амплитуды колебаний, так как параллельно двум контурам полуобмоток тороидального трансформатора был подключен последовательный колебательный контур РНО – 250 – 5. Резонанс во втором контуре оказывает влияние на первые два контура. Чтобы работать в подобном режиме, необходим существенный запас по обратному напряжению. Обратное напряжение на тиристорах может быть уменьшено путём включения конденсатора параллельно каждому из тиристоров (1 мкф). Ёмкость каждого из двух коммутаторных конденсаторов, включённых параллельно полуобмоткам тороидального трансформатора, составляла 30 мкф. Отдельная проверка, с помощью генератора Г3 – 7А, автотрансформатора РНО – 250 – 5 с подключенной нагрузкой из ламп накаливания в 315 Ватт и конденсаторами 5 мкф, 2,5 мкф показала соответствующие значения частоты резонанса 135 Гц, 250 Гц. Следовательно, инвертор инициирует феррорезонанс в последовательном силовом колебательном контуре, но контур оказывает влияние на инвертор в виде увеличения амплитуды колебаний при феррорезонансе и это может приводить к пробою тиристоров, если суммарное обратное напряжение тиристоров является недостаточным.
Опыты проводились также с тиристорами Т – 160, Т – 161, (ТЧ – 50). Первые два типа тиристоров включаются напряжением, всего лишь 0,2 – 0,4 Вольта. Поэтому легко управлять частотой преобразователей, а в качестве управляющего использовать синусоидальное напряжение!
Если, предположим, производство основывать на этом направлении, то все электродвигатели на предприятии можно постепенно заменить 250 - 500-герцными электродвигателями. Главное, что уменьшаются габариты и вес не только двигателей, но и трансформаторов, поэтому, понижая напряжение с помощью трансформаторов (500 Гц), двигатели можно применять с низким напряжением питания, вероятность пробоев изоляции в этом случае уменьшается. При частоте 500 Гц, даже, в некоторых случаях применять, возможно, магнетитовые трансформаторы или автотрансформаторы (многовитковые) на ферритах-магнитодиэлектриках с магнитной проницаемостью 4000.
Предполагается, что на КПП можно взять переменное напряжение 220 Вольт до схемы Ларионова, преобразовать, запустить цепи «самопитания», а затем выпрямить (для всех трёх фаз) с помощью другой схемы Ларионова и «влить», как «ручеёк», в общую «реку» энергопитания электролиза после существующей схемы Ларионова. Снабдить системой защит, так чтобы новые цепи не могли нанести «вреда», существующим на КПП традиционным цепям. Непрерывность основного потока электроэнергии должна быть незыблемой. Поэтому и предлагается подобные системы включать не последовательно, а параллельно, с уже существующими энергопитающими цепями.
Чтобы не испортить собранную схему при первом включении, необходимо подключить к ней нагрузку, и входное напряжение питания увеличивать постепенно, начиная с 12-20 Вольт. С помощью осциллографа желательно контролировать форму импульсов, замерять пики обратного напряжения. С целью уменьшения выбросов обратного напряжения на анодах тиристоров, следует зашунтировать тиристоры конденсаторами небольшой ёмкости, по сравнению с ёмкостью коммутирующих конденсаторов (конденсаторов, которые предназначены для принудительного закрывания тиристоров). Напряжение на управляющие электроды тиристоров следует подавать через маломощные диоды для исключения значений отрицательного напряжения на управляющих электродах тиристоров. Недопустимо наличие отрицательных напряжений одновременно на управляющих электродах и анодах тиристоров, так как это приводит к необратимому выходу тиристоров из строя.
«Железные» трансформаторы обеспечивают работу в области низких частот 100 – 500 Гц в схемах параллельных инверторов. Мощные трансформаторы (300 кило-Ватт) могут содержать в преобразованном напряжении компоненту 1000 кило-Герц при частоте входного тока 50 Гц. Люминисцентная лампа ЛБ – 40 запускается без стартера и дросселя через конденсатор 10 мкф от подобного напряжения 230-240 Вольт! И это явление можно использовать для практической «разбраковки» трансформаторных сталей. Если переменный ток 50 Гц с компонентой 1000 килоГерц пропускать через пробный трансформатор, то ЛБ – 40 не запускается, если применена трансформаторная сталь с повышенной магнитной проницаемостью (ХВП, Э – 310, 3416 и другие), но если ЛБ – 40 запускается, то сталь - с обычной магнитной проницаемостью. Со сталями второго типа возникающий феррорезонанс имеет более выраженное значение частоты, что легко обнаруживается путём подбора последовательно-включённого конденсатора. Рост нагрузки трансформатора приводит к росту подобной частоты. Поэтому лучше иметь инвертрр с возможностью подрегулировки его частоты.
Всё предыдущее развитие производства магнитомягких электротехнических сталей направлено на получение более чистых кремнистых сталей с высокой магнитной проницаемостью и пониженной коэрцитивной силой. Таким образом, все усилия направлены были на сужение петли гистерезиса по горизонтали. Площадь петли, как известно, определяет энергетические затраты на перемагничивание ферромагнитного материала. Существуют стали, имеющие более широкую петлю по горизонтали, но более узкую по вертикали, что приводит к одинаковым затратам на перемагничивание. Подобные материалы не применяются в качестве электротехнических. Тем не менее, их применение позволило бы при одинаковых затратах на перемагничивание материала, иметь повышенные спиновые отклики (импульсы энергии) в возбуждающей магнитное поле обмотке.
Потери на перемагничивание определяются площадью петли гистерезиса. Если при той же площади петли гистерезиса, произойдёт её расширение по горизонтали и сужение по вертикали, то это отразится на магнитной проницаемости материала сердечника. Магнитная проницаемость уменьшится. Следовательно, диапазон частот расширится. Импульс с крутыми фронтами, выражаемый соответствующей функцией, может быть разложен в ряд Фурье и представлен, как совокупность косинусоид, имеющих всё большую и большую частоту. Понижение магнитной проницаемости может играть положительную роль, так как именно высокочастотные составляющие дают свой вклад в увеличение площади под кривой импульса.
Атомы некоторых элементов, присутствующих в сплавах железа, играют роль, своего рода коллекторов, сборников растворённого в сплавах гелия 4 (например, кремний). Атомы других элементов, наоборот, в этом плане не активны, способствуют влиянию гелия 4 на атомы железа. Особенно на чётные изотопы железа, которых в природной смеси изотопов железа, содержится очень много в процентном соотношении [2]. Если же железо очищать от гелия 4, то магнитная проницаемость увеличивается, даже, без повышения концентрации в сплаве кремния. Углерод расширяет по горизонтали петлю гистерезиса, но не увеличивает размер петли по вертикали. Хром, наоборот, сильно увеличивает размер петли по вертикали. Это приводит к недопустимому увеличению площади петли гистерезиса. В связи со сказанным, проверке подлежит лента, лист, проволока конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества, группы Б, имеющей гарантированный химический состав (ГОСТ 380 – 88). Кипящая сталь содержит кислород в виде закиси железа FeO (антиферромагнетик) [3,4,5]. Поэтому в «откликах» на возбуждающий импульс (если подразумевать создание «импульсного» автотрансформатора) высокочастотных компонент будет больше.
Электролиз Холла – Эру изучен уже «вдоль» и «поперёк», поэтому ещё одна возможность, - это уменьшать себестоимость продукта за счёт довоспроизводства технологической электроэнергии с использованием процессов «тонкой» энергетики «нитей мироздания» [6] или структуры пространства и времени (тонких кристаллических структур пространства) [7]. В лаборатории можно получить кривые [8] на экране осциллографа, указывающие на изменение течения времени внутри сердечника трансформатора при его не симметричном питании.
Системы умножения энергии могут быть построены на автотрансформаторах. Последние имеют обмотки, которые наматываются "виток к витку", на правой и левой половинках сердечника. Правая полуобмотка - это обмотка, включенная в первую ветвь, содержащую конденсатор и триак. Левая - вторая ветвь. Момент включения триака подбирается в той и другой ветках. Вместо синусоиды получаются импульсы, которые модулированы по амплитуде амплитудой синусоиды (модулятор). На 25-30% - прирост мощности происходит (проверка - лампы накаливания).
Затем, этот ток преобразуется демодуляцией и фильтруется для получения 50 Гц тока. Так срабатывает один каскад умножения электроэнергии. затем - второй, третий и так далее.... Мощность увеличивается. Энергия из железа. Точнее - из тонких структур пространства-времени.


Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Билик Р.В. Импульсные схемы на динисторах и тиристорах. М.. «Наука», 1968 г.,
240 стр. с илл.

2. Вонсовский С.В. Магнетизм микрочастиц. М., «Наука», 1973 г., 280 стр. с илл.

3. Бушманов Б.Н. и Хромов Ю.А. Физика твёрдого тела. Учебное пособие для втузов.
М., «Высш. Школа», 1971. 244 с., с илл.

4. Ермаков С.С. Физика металлов, ч. 1. Л., Изд-во Ленинградского ун-та, 1975. 1-176.

5. Смирнов А.Н. Физика металлов. М., 1971 г., 112 стр. с илл.

6. Шримад – Бхагаватам. Изд-во «Бхактиведанта бук траст» ИСККОН.

7. «Гипотеза структуры пространства». Кафедра молекулярной физики, Физико-технический факультет УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург, изд-во «УРГУ», 1996, 128 с.

8. Жеребцов И.П. Радиотехника. М., «Связь», 1964. 664 с., с илл.