Умножитель мощности электроэнергии своими руками схема
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 18.09.2024
При изготовлении электронных устройств, в частности блоков питания, в некоторых случаях возникает необходимость иметь выпрямленное напряжение большей величины, чем на клеммах вторичной обмотке трансформатора или в розетке 220 В. Например, после выпрямления сетевого напряжения 220 В на фильтрующем конденсаторе при очень малой нагрузке можно получить максимум амплитудное значение переменного напряжения 311 В. Следовательно конденсатор зарядится до указанного значения. Однако применяя умножитель напряжения можно повысить его до 1000 В и более.
Удвоитель напряжения
Схема умножителя напряжения может выполняться в нескольких вариантах, одна принцип действия всех их заключается в следующем. В разные полупериоды переменного тока происходит поочередно зарядка нескольких конденсаторов, а суммарное напряжение на них превышает амплитудное значение на обмотке. Таким образом, за счет увеличения числа конденсаторов и, как далее будет видно, количества диодов, получают напряжение в несколько раз превышающее величину подведенного.
Теперь давайте рассмотрим конкретные примеры и схемные решения.
Схема двухполупериодного умножителя состоит из двух диодов и двух конденсаторов, подключенных со стороны вторичной обмотки трансформатора.
Пусть в начальный момент потенциалы на обмотке имеют такие знаки, что ток протекает от точки 1 к точке 2. Проследим дальнейший путь тока. Он протекает через конденсатор C2, заряжая его, и возвращается к обмотке через диод VD2. В следующий полупериод ЭДС во вторичной обмотке направлена от точки 2 к 1 и через диод VD1 происходит зарядка конденсатора C1 до того же значения, что и С2. Таким образом, за счет последовательного соединения двух конденсаторов C1 и C2 на сопротивлении нагрузки получается удвоенное напряжение.
Если измерить значение переменного напряжения на обмотке и постоянное на одном из конденсаторов, то они буде отличаться почти в 1,41 раза. Например при действующем значении на вторичной обмотке, равном 10 В, на конденсаторе будет приблизительно 14 В. Это поясняется тем, что конденсатор заряжается до амплитудного, а не до действующего значения переменного напряжения. А амплитудное значения, как известно в 1,41 раза выше действующего. К тому же мультиметром возможно измерить лишь действующие значения переменных величин.
Рассмотрим еще один вариант. Здесь для умножения напряжения используется несколько иной подход. Когда потенциал точки 2 выше потенциал т.1 под действием протекающего тока заряжается конденсатор С1, а цепь замыкается через VD2.
После изменения направления тока, вторичная обмотка W2 и конденсатор С1 можно представить, как два последовательно соединенные источника питания с равными значениями амплитуды, поэтому конденсатор С2 зарядится до их суммарного напряжения, т.е. на его обкладках оно будет в два раза больше, чем на выводах вторичной обмотки. Во время тога, как конденсатор С2 будет заряжаться, С1 наоборот, будет разряжаться. Затем все повторится снова.
Умножитель напряжения многократный
Процессы в схеме утроения напряжения протекают в такой последовательности: сначала заряжаются конденсаторы С1 и С3 через сопротивление R и соответствующие диоды VD1 и VD3. В следующий полупериод С2 через VD2 заряжается до удвоенного напряжения (С1 + обмотка) и на сопротивлении нагрузки получается утроенное значение.
Больший интерес имеет следующий умножитель напряжения. Рассмотрим принцип его работы. Когда потенциал точки 1 положителен относительно точки 2 ток протекает по пути через VD1 и С1 заряжая конденсатор.
В следующий полупериод, когда ток изменил свое направление, заряжается второй конденсатор через второй диод до величины, равного сумме напряжений на С1 и обмотке трансформатора. При этом С1 разрядится. В третий полупериод, когда первый конденсатор снова начнет заряжаться, С2 через третий диод разрядится на С3, зарядив его до двойного значения относительно выводов обмотки.
К концу третьего полупериода на нагрузку будет подано суммарное напряжение заряженных конденсаторов С1 и С3, т. е. примерно утроенное значение.
Если данную схему применить без трансформатора, непосредственно подключить к 220 В, то на выходе получим приблизительно 930 В.
По аналогии с рассмотренными схемами могут быть построены схемы с большей кратностью умножения. Но следует помнить, что с увеличением числа умножений по причине большего содержание в схеме диодов и конденсаторов возрастает внутренне сопротивление выпрямителя, что приводит к дополнительной просадке напряжения.
Схемы с умножением напряжения применяются для питания малой нагрузки, т.е. сопротивление нагрузки должно быть высоким. В противном случае нужно использовать неполярные конденсаторы большой емкости, рассчитанные на высокое напряжение. Это связано с тем, что при значительном токе нагрузки конденсаторы будут быстро разряжаться, что вызовет недопустимо большие пульсации на нагрузке.
Изготавливая умножитель напряжения, следует всегда помнить о том, что конденсаторы и диоды должны быть рассчитаны на соответствующие напряжения.
Внимание, при сборке бестрансформаторных источников питания вы должны обязательно соблюдать технику безопасности и отдавать отчет всем своим действиям. Обязательно сделайте себе простейшее устройство для разряда электролитических емкостей. Я для этой цели использую малогабаритную лампу накаливания на 60Вт c щупами от тестера.
Корпус (шасси) усилителя, к которому будет подключаться бестрансформаторный источник питания, обязательно должен быть заземлён, а в электрощитовой обязательно должно быть установлено УЗО. Желательно там же установить реле напряжения, чтобы предотвратить превышение сетевого напряжения на входе умножителя, что может привести ко взрыву ёмкостей.
Так же, желательно использовать простейший светодиодный индикатор предпочтительного подключения фазы к умножителю напряжения. На входе и выходе умножителя необходимо по каждой цепи устанавливать предохранители, согласно расчётному току. Подавать сетевое напряжение на умножитель нужно с ограничением тока заряда ёмкостей. Я для этой цели использую цементный резистор 220Ом на 20Вт. После подачи напряжения, через несколько секунд включается обход резистора.
Предполагается, что вы знакомы с материалом И.Гончаренко, относительно принципа бестрансформаторного питания.
Воспользовался программой Electronics Workbrench Version 5.12 на предмет моделирования различных вариантов умножителей сетевого напряжения для КВ-усилителей мощности. Выкладываю несколько своих расчетов для разных нагрузок. Собственно, суть в том, что есть определенные соотношения между емкостями ступеней умножителя и не всегда некоторое их увеличение может быть оправданным. Нужно подбирать оптимальную величину и соотношение емкостей, исходя из заданного тока в нагрузке.
1. Умножитель на 4 на ток до 500мА. Подойдет для вариантов усилителей на трех-четырех ГУ-50, на одной ГИ-7Б.
Практическая реализация умножителя на 4.
2. Умножитель на 4 на ток до 600мА. Здесь уже емкости по-больше. Можно попробовать применить для двух ГИ-7Б или четырех Г807.
3. Умножитель на 4 на ток до 1А. Пожно попробовать использовать с лампами Г811.
Второй вариант - с разделением входных емкостей, с целью снижения токовой нагрузки на емкости первой ступени. Этот вариант умножителя сейчас используется у меня в КВ-УМ на двух ГИ-7Б. С запасом по току, что называется, но анодное, к сожалению, для этих ламп явно маловато.
4. Умножитель на 6 на ток до 500мА. Можно применить для двух ГИ-7Б или одной ГК-71. А вот на этой картинке видно, почему имеет смысл разделять ёмкости в первой ступени умножения. Причём, в плечах используются амперметры переменного тока, на выходе - постоянного.
Все схемы и файлы для моделировщика. Возможно, будут добавляться другие варианты умножителей.
При практической реализации необходимо предусмотреть установку предохранителей во входных и выходных цепях, плавный пуск через мощный резистор, чтобы ограничить зарядный ток конденсаторов, можно установить амперметр для контроля тока и фильтрацию входного напряжения по аналогии с узлами в компьютерных блоках питания, светодиодные индикаторы для определения предпочтительного варианта включения фазы (в точку соединения конденсаторов для умножителя на 4 и в точку соединения диодов для умножителя на 6).
В настоящий момент занялся изготовлением платы умножителя на 6 по схеме в п.4. Планирую выполнить блок питания в отдельном корпусе с последующим использованием его с PA на 2-х ГИ-7Б, т.к. в имеющийся корпус PA данная плата вместо умножителя на 4 (которого оказалось недостаточно) не помещается. В качестве соединительного силового кабеля хорошо подойдёт качественный компьютерный проходной сетевой трёх-проводной шнур с ответными разъёмами на умножителе и PA.
При использовании данного умножителя с ГК-71 по схеме с сетками, заземлёнными по ВЧ, по кабелю может передаваться "-", "+" и "+620В"(относительно минусового провода) для узла стабилизатора экранного напряжения. Напряжение смещения для первой сетки, накал лампы и питание цепей автоматики необходимо будет выполнять на других источниках переменного напряжения внутри самого PA.
Вариант практической реализации умножителя на 6. Использован односторонний фольгированный стеклотекстолит размером 150x200мм. Дорожки нарисованы лаковым маркером edding print marker 780 (к сожалению, после травления, местами удаляется довольно сложно с помощью мелкой шкурки), плата вытравлена в хлорном железе, при пайке использовался флюс ЛТИ-120, после пайки, плата промыта растворителем.
Важный момент: желательное подключение фазного провода - в точку соединения диодов. Если фаза приходится на точку соединения конденсаторов - она присутствует на выходах умножителя. Фаза проходит через резисторы, выравнивающие потенциал между конденсаторами. Резисторы еще выполняют роль разряжающих при отключении питания. Проверить наличие и прохождение фазы легко обычным пробником.
Теперь необходимо подобрать подходящий корпус, установить сетевые разъемы, предохранители, выключатели и миллиамперметр.
Еще раз напомню: при использовании бестрансформаторного блока питания по схеме умножения сетевого напряжения, у нас есть минус (точка "ноль вольт" в схеме усилителя мощности) и плюс (подается через дроссель на анод), если производить замер относительно средней точки соединения диодов, независимо от того, приходит в эту точку фаза или ноль из розетки. Земляного (корпусного) провода данный блок питания не имеет. По схеме усилителя, земля (корпус усилителя) имеет связь с точкой "ноль вольт" умножителя только по высокой частоте через емкость около 2200пФ (см. схему И.Гончаренко). Ее можно набрать из четырех емкостей, которые могут служить опорой блока ламп, например или поставить один конденсатор. Емкости используются с запасом по напряжению и кВАрам (я ставлю дисковые КВИ).
Важную роль играет конденсатор, шунтирующий выход блока питания по ВЧ (остатки которого могут проходить через дроссель в сторону блока питания). Он, обычно, устанавливается прямо в точке подключения напряжения к анодному дросселю (противоположный вывод дросселя - к аноду и разделительной емкости П-контура). Как правило, используются дисковые керамические конденсаторы. Их рабочее напряжение, желательно, должно быть вдвое выше напряжения блока питания. Второй вывод этого конденсатора подключается не на землю (как в традиционных усилителя с трансформаторным питанием), а к точке "ноль вольт" умножителя.
Сам же корпус усилителя должен быть заземлен (например, средний земляной контакт в евро-розетке). Если вы попытаетесь замерить напряжение между землей и любым контактом умножителя - в распределительном щитке сработает УЗО. А если подключите минус умножителя на заземленный корпус усилителя - будет большой ба-бах.
Кстати, при первых запусках, рекомендую защищать глаза, уши и лицо, в целом. Если что-то выполнено неправильно и взорвется конденсатор или даже предохранитель - мало не покажется. Будьте осторожны!
Реальная работа данного умножителя в составе PA показала, что при токе 410-420мА, просадка напряжения становится неприемлемой. Напряжение падает до 1560В в режиме нажатия ключа. Кстати, пересчёт коэффициента усиления PA с учетом подводимой мощности, подтверждает полученный результат. Добавление двух емкостей 330uF в каждое плечо первой ступени, позволило снизить просадку до 1600В, что тоже не является редикальным изменением. Следующее, что планирую предпринять - добавить 4 ёмкости по 680uF во вторую ступень. Возможно, то же самое потребуется и для третьей ступени. Цель - добиться просадки напряжения не более 5% при токе 450-500мА. В противном случае, с двух ГИ-7Б мне не удаётся получить даже 400Вт при удовлетворительном уровне IMD3.
На схеме не указаны, но на практике мною применяются предохранители - два по 5А в сетевой цепи и два по 1А в полюсах умножителя. Категорически не рекомендую использовать умножитель без защитных цепей.
Вариант умножителя напряжения на 8. При стоимости емкостей 680uFx400V по 350руб./шт оптом (нужно ещё поискать такую точку), 24 конденсатора будут стоить 8400 руб.. Приблизительно, за эти деньги уже можно заказать всамделишный полуторакиловаттный тороидальный трансформатор и выполнить классическую схему усилителя. Поэтому, данный вариант умножителя, на мой взгляд, оправдан лишь в том случае, если у вас есть в наличии достаточное кол-во конденсаторов. С другой стороны, емкость фильтра питания (одна банка или вариант из нескольких последовательно включенных емкостей) классического трансформатора тоже обойдётся в немалую сумму. Так же, схема представляет определённый интерес в плане моделирования умножителя в программе.
На схеме, для простоты, не указаны шунтирующие емкости 0.1uFx400V и резисторы 100-200кОм/2Вт, подключаемые параллельно всем электролитам (или парам электролитов, включенных параллельно). Всего - 14 резисторов и столько же конденсаторов.
С таким умножителем к анодам можно подвести приблизительно 1,2кВт мощности и в классе AB1 получить около 700Вт полезной мощности. Можно попробовать использовать этот умножитель для пары ГИ-7Б или одной-двух ГК-71.
Схемы умножителей размещаю не по принципу увеличения степени умножения, а по результатам моделирования.
Вариант умножителя на 3. Подойдёт для трёх ГУ-50 по схеме с общими сетками, заземлёнными по ВЧ. В классе АВ1 можно выжать до трёхсот ватт полезной мощности. Однако, нужно будет проверять сигнал на линейность.
К слову, я проверял в макете это решение, только все четыре ёмкости были по 680uFx400V. При токе анодов 500mA, не стабилизированном экранном напряжении около 300В и общем токе экранных сеток около 30mA в нагрузку уходило 300Вт. Аноды оставались серыми даже в режиме нажатия. На линейность усилитель не проверял.
Так же, можно отметить, что 900В анодного напряжения, для ГУ-50 - более комфортный режим, нежели 1200В (учетверение). Лампы работают более устойчиво и у меня не было ни единого прострела.
Питать четыре полтинника от такого умножителя, я особого смысла не вижу. Лучше сделать учетверение при общем токе около 600mA (см.выше).
Изобретение относится к электротехнике и представляет собой электротехническое устройство, которое может быть использовано в качестве главного элемента в автономных источниках электрической энергии, поскольку в нем достигается КПД, превышающий в несколько раз значение данного параметра, известных устройств. Предлагаемый умножитель электрической мощности содержит электрический генератор и приводную синхронную электрическую машину, состоящую из нескольких трехфазных синхронных двигателей с фазными обмотками статоров. Ротор каждого трехфазного синхронного двигателя представляет собой массивный магнитопровод с явно выраженными полюсами. Обмотки статоров всех синхронных двигателей для каждой фазы соединены последовательно. Благодаря такой конструкции приводная синхронная машина потребляет электрической мощности в несколько раз меньше, чем единичный электрический двигатель, а крутящий момент на валу данной синхронной машины не уменьшается по сравнению с единичным двигателем. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Формула изобретения
1. Электромашинный умножитель электрической мощности, содержащий электрический генератор и приводную синхронную электрическую машину, отличающийся тем, что приводная синхронная электрическая машина состоит из нескольких трехфазных синхронных двигателей на общем валу, обмотки статоров которых для каждой фазы соединены последовательно, а ротор каждого синхронного двигателя представляет собой массивный магнитопровод с явно выраженными полюсами.
2. Умножитель по п. 1, отличающийся тем, что явно выраженные полюса магнитопровода каждого ротора снабжены воздушными обтекателями из диэлектрического материала, придающими ротору цилиндрическую форму.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике, а именно к получению и преобразованию электрической энергии, и может быть использовано при создании стационарных или мобильных источников электрической энергии, не нуждающихся в подводе посторонней энергии любых видов.
Известно устройство, содержащее электрический генератор и приводной электрический двигатель [1,2], которое (по мнению его авторов) способно поддерживать вращение ротора генератора и одновременно отдавать некоторую электрическую мощность внешним потребителям. Недостатком устройства является то, что предложенное применение обычного электромеханического оборудования не позволяет достичь общего КПД устройства, большего единицы, что делает невозможным даже непрерывное поддержание вращения ротора генератора. Кроме того, авторами не даны теоретические обоснования реальности получения КПД > 1 по электрическим мощностям. Нижеследующее описание делает попытку преодолеть отмеченные недостатки.
Целью заявляемого изобретения является достижение многократного повышения общего КПД устройства. Это позволит лишь малую долю электрической мощности, вырабатываемой генератором, использовать для непрерывного поддержания вращения ротора генератора, так что остающаяся электрическая мощность может быть использована для питания внешних потребителей электрической энергии.
Электромашинный умножитель электрической мощности представляет собой двигатель - генераторный агрегат. Генератор, вырабатывающий трехфазный ток промышленной частоты, имеет вал, являющийся продолжением вала приводной синхронной электрической машины. Приводная синхронная машина имеет несколько роторов на своем валу и соответствующее число статоров, подробно устройству [3] . Каждая пара статор-ротор образует синхронный реактивный двигатель с трехфазным питанием трех обмоток статора и массивным магнитопроводящим ротором с явно выраженными двумя полюсами (см. например, [4]. Обмотки всех статоров каждой фазы соединены согласно последовательно. При питании приводной синхронной машины трехфазным током промышленной частоты скорость вращения вала электромашинного умножителя электрической мощности равна n=3000 об. /мин. Для уменьшения аэродинамических потерь при вращении роторов синхронной машины им придана цилиндрическая (вдоль вала) форма за счет воздушных из диэлектрического материала подобно устройству [5].
Использование магнитопроводящего (но не магнитоактивного) ротора с явно выраженными полюсами обеспечивает его увеличение вращающимся магнитным полем статора и позволяет избежать воздействия магнитных потоков ротора на первичные магнитные потоки статора. Можно напомнить, что работа асинхронных двигателей (а также трансформаторов) основана, наоборот, на образовании вторичных магнитных потоков и их воздействии на первичные магнитные потоки. Подобные явления должны быть исключены, чтобы выполнить зависимости, представленные в нижеследующем тексте. Этой же цели служит выполнение воздушных обтекателей ротора из диэлектрика, т.к. это препятствует возможному образованию короткозамкнутого витка на роторе и появлению вторичного магнитного потока ротора.
По мнению автора предлагаемого изобретения общепринятая формула для величины работы А силы F (F=FL, где L-перемещение) является наиболее распространенным в технике частным случаем более общего физического закона: A= Ft, где t - время. Доказательства этого могут быть предоставлены авторам по требованию. Новые энергетические соотношения существенно изменяют трактовку многих явлений природы. В частности, применительно к электротехнике должно быть отмечено следующее.
Для электромагнита с якорем и малым воздушным зазором между ними общепринято, что подъемная сила F электромагнита пропорциональна произведениям:
F ~ B 2 S ~ 1 2 S,
где B - индукция магнитного поля, пропорциональная току I в обмотке электромагнита;
S - площадь наконечника электромагнита.
Из новых энергетических соотношений вытекает иная зависимость:
F ~ B S = Ф ~ I S,
где Ф - магнитный поток.
Экспериментальные исследования, проведенные автором предлагаемого изобретения, подтвердили правильность зависимости (2) при питании обмотки электромагнита как постоянным, так и переменным током. Дополнительные сведения могут быть предоставлены автором по требованию.
Действие синхронного реактивного трехфазного двигателя с массивным магнитопроводящим ротором с явно выраженными двумя полюсами в квазистатике совпадает с удержанием электромагнитом якоря посредством действия силы F. В таком синхронном двигателе будет выполняться зависимость (2), которую можно переписать так:
I S ~ F ~ M,
где M - крутящий может на валу двигателя.
На фиг. 1 изображена схема подвода питания к обмотке статора одной из фаз единичного синхронного двигателя 1; на фиг. 2 - то же для двух синхронных двигателей 2 и 3 с общим валом и последовательным соединением обмоток статоров. Источник питания двигателей поддерживает постоянное действующее значение напряжений U o .
При работе двигателя 1 на нагрузку с моментом M o наблюдается квазистатическое относительное смещение d o полюсов статора и ротора, чему соответствует определенное комплексное электрическое сопротивление обмоток статора двигателя. Пусть это сопротивление таково, что через каждую из обмоток статора двигателя 1 течет ток I o . Т.е. обмотка статора любой фазы двигателя потребляет из сети электрическую мощность P o = U o I o , см. фиг. 1.
Известно, что увеличение момента сопротивления на валу двигателя 1 по сравнению с M o приводит к увеличению смещения (d > d o ) и, наоборот, причем одновременно изменяются магнитно-электрические характеристики двигателя. С другой стороны, заданное смещение полюсов d o может наблюдаться при другом значении момента сопротивления (M" o ) в случае, когда электромагнитные силы в двигателе создают крутящий момент, равный M".
Выясним связь величины M" с магнитно-электрическими характеристиками двигателя 1 при постоянном значении d o . Из постоянства d o следует неизменность в квазистатике магнитной цепи двигателя и, соответственно, постоянство комплексного электрического сопротивления каждой обмотки статора двигателя 1. При питании обмотки напряжением U" =U o /2 по обмотке будет течь ток I"= I o /2. Т. е. обмотка статора любой фазы двигателя 1 будет потреблять из сети мощность P"=U"I"=0,5 U o 0,5 I o =P o /4.
Для неизменной магнитной цепи двигателя 1 справедлива зависимость (3), из которой следует:
I o S o ~ M o ,
I" S o ~ M"
0,5 I o S o ~ 0,5 M o = M".
Т.е. уменьшение тока в обмотке статора в 2 раза приводит к уменьшению во столько же раз (в 2 раза) крутящего момента на валу двигателя и сопровождается квадратичным ( 2 2 = 4 раза) уменьшением потребляемой электрической мощности.
Нетрудно видеть, что отдельно для двигателя 2 и отдельно для двигателя 3 (см. фиг. 2) справедливо все сказанное относительно двигателя 1, питаемого половинным напряжением при сохранении величины полюсов d o . В сумме на общем валу синхронных двигателей 2 и 3 развивается крутящий момент M o , такой же, как на валу синхронного двигателя 1, но потребляемая ими электрическая мощность в 2 раза меньше мощности, потребляемой синхронным двигателем 1. Увеличение числа синхронных двигателей на фиг. 2 с двух до N позволяет в N раз уменьшить потребляемую мощность при сохранении нужного крутящего момента на общем валу. Таким образом, нужная механическая работа может совершаться с минимальными затратами электрической мощности первичного источника.
Подготовка электромашинного умножителя электрической мощности к работе производится следующим образом. На первом этапе создается один синхронный двигатель с магнитопроводящим ротором с максимально возможным КПД (например, k д = 0,9). Вал синхронного двигателя соединяться с валом электрического генератора такой же номинальной мощности, что и синхронный двигатель. При КПД генератора K г = 0,9 общий КПД устройства будет равен: k=k д k г =0,8. Это означает, например, что при потребляемой двигателем мощности 100 кВт он развивает некоторый крутящий момент M o , и генератор отдает в нагрузку не более 80 кВт, а 20 кВт составляют главным образом потери при преобразовании электрической энергии в механическую и обратно.
На втором этапе к первому синхронному двигателю подключается точно такой же второй синхронный двигатель, см. фиг. 2. Общий вал двигателей будет передавать крутящий момент M o , необходимый для выработки генератором электрической мощности 80 кВт. При этом, как было показано ранее, суммарное потребление электрической мощности двигателями составит: 10 кВт/2 = 50 кВт. Т. е. электромашинный умножитель электрической мощности отдает в нагрузку на 30 кВт электрической мощности больше, чем потребляет из сети, и имеет КПД: k = 80 кВт/50 кВт = 1,6.
На третьем этапе продолжается наращивание числа N синхронных двигателей. Например, при N=5 приводная синхронная машина будет потреблять: 100 кВт/5 = 20 кВт, а общий КПД устройства составит
k=80 кВт/20 кВт / 4.
Однако, по ряду причин величину ( 100 кВт/N) не удастся уменьшать беспредельно с целью увеличения КПД электромашинного умножителя электрической мощности. Поэтому наряду с учетом массо-габаритных показателей может быть определено оптимальное число N синхронных двигателей. В качестве примера остановимся на оптимальном числе N=5.
Работа электромашинного умножителя электрической мощности наиболее четко проявляется именно в режиме подвода к приводной синхронной машине некоторой электрической мощности от постороннего источника (сети трехфазного тока). При этом на выходе устройства наблюдается значительно большая электрическая мощность, потребляемая внешней нагрузкой. В режиме подвода электрической мощности от сети к устройству оно многократно умножает эту мощность, что отражено в названии изобретения. Указанное применение электромашинного умножителя электрической мощности характеризуется простотой анализа подводимой и отдаваемой мощностей, т.е. простотой определения общего КПД данного устройства.
Пример использования электромашинного умножителя электрической мощности. Высокий КПД умножителя позволяет создать самоподдерживаемый автономный источник электрической энергии. Для этого остаточно оснастить умножитель выходным оборудованием управления, которое должно часть вырабатываемой генератором электрической мощности направлять на питание приводной синхронной машины (в рассматриваемом примере с учетом потерь в схемах управления эта мощность может составить 25 кВт). Остальная часть электрической мощности:
80 кВт = 25 кВт - 55 кВт
направляется оборудованием управления для использования внешними потребителями электрической энергии.
Применяемые в умножителе синхронные двигатели при запуске после подачи на их обмотки трехфазного напряжения не могут сами увеличивать число оборотов до n=3000 об./мин. Поэтому во время запуска вал умножителя должен разгоняться до этой частоты вращения отдельным пусковым двигателем любого типа. Кроме того, пусковой двигатель вводит в действие генератор умножителя. Вырабатываемая генератором электрическая энергия посредством оборудования управления подается на приводную синхронную машину умножителя. По окончании процесса запуска умножителя пусковой двигатель удаляется. Дальнейшая непрерывная работа автономного источника электрической энергии при меняющейся нагрузке потребителей обеспечивается выходным оборудованием управления.
Автономные источники электрической энергии на базе электромашинного умножителя электрической мощности могут использоваться на стационарных электростанциях большой мощности и на крупных транспортных средствах в качестве неисчерпаемого, экологически чистого и недорогого источника энергии, не зависящего от основных природных факторов среды обитания человека.
Умножитель напряжения - схема выпрямителя особого типа, амплитуда напряжение на выходе которой теоретически в целое число раз выше, чем на входе. То есть, с помощью удвоителя напряжения можно получить 200 вольт постоянного тока из 100 вольт переменного тока источника, а с помощью умножителя на восемь — 800 вольт постоянного. Это если не учитывать падение напряжения на диодах (0,7 вольт на каждом).
В практике на схемах любая нагрузка будет немного уменьшенной от полученных расчетов. Умножитель содержит в себе конденсаторы и диоды. Нагрузочная способность умножителя пропорциональна частоте, величине емкости входящих в его состав конденсаторов и обратно пропорциональна количеству звеньев.
1. Удвоитель напряжения Латура-Делона-Гренашера
Примечание: отличная нагрузочная способность. 2. Несимметричный умножитель напряжения (Кокрофта-Уолтона)
Примечание: универсальность.
Генераторы Кокрофта-Уолтона применяются во многих областях техники, в частности, в лазерных системах, в источниках высокого напряжения, в системах рентгеновского излучения, подсветке жидкокристаллических экранов, лампах бегущей волны, ионных насосах, электростатических системах, ионизаторах воздуха, ускорителях частиц, копировальных аппаратах, осциллографах, телевизорах и во многих других устройствах, где необходимо одновременно высокое напряжение и постоянный ток. 3. Утроитель, 1-й вариант
Отличная нагрузочная способность. 4. Утроитель, 2-й вариант
Отличная нагрузочная способность. 5. Утроитель, 3-й вариант
Отличная нагрузочная способность. 6. Умножитель на 4, 1-й вариант
Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность. 7. Умножитель на 4, 2-й вариант
Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность. 8. Умножитель на 4, 3-й вариант
Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки. 9. Умножитель на 5
Отличная нагрузочная способность. 10. Умножитель на 6, вариант первый
отличная нагрузочная способность. 11. Умножитель на 6, вариант второй
Симметричная схема, отличная нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки. 12. Умножитель на 8, первая схема подключения
Симметричная схема, отличная нагрузочная способность. 13. Умножитель на 8, вторая схема подключения
Симметричная схема, отличная нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки. 14. Умножитель напряжения Шенкеля – Вилларда
Превосходная нагрузочная способность, ступенчатое увеличение напряжения на каждом звене. 15. Умножитель со ступенчатой нагрузочной способностью
Нагрузочная характеристика имеет две области - область низкой мощности – в диапазоне выходных напряжений от 2U до U и область повышенной мощности – при выходном напряжении ниже U. 16. Выпрямитель с вольт добавкой
Наличие дополнительного маломощного выхода с удвоенным напряжением питания. 17. Умножитель из диодных мостов
Хорошая нагрузочная способность. Одна из классических схем умножения напряжения в высоковольтных источниках питания для физических экспериментов. На рисунке изображен удвоитель напряжения, но число каскадов в умножителе может быть увеличено.
Воскресенье 30.01.2022
Войти через uID
Шокер на ун.
Данный вид шокера довольно прост в изготовлении и поэтому любим новичками. Так же его любят те кто гонится за мощностью на выходе. Потерь на умножители почти нет и лампочка от него, при хорошем питании, светится очень ярко. У злого шокера, за счет незначительных потерь на проводах вторички, при том же инверторе и том же питании мощность чуть ниже. На это и склоняются придурки с чушокера, поливая злой шокер и автора. При малых размерах, с использованием аккумуляторов lipo, можно добиться высоких мощностей.
Искра на выходе яркая, голубовато-белая, с очень резким треском. Как психологическое оружие и отпугиватель собак зарекомендовал себя с самой лучшей стороны. И действительно, самому становится страшно, когда видишь такие искры.
А теперь немного познавательной инфы для ебланушек с чушокера. Их любимый умножитель рис 3. (ниже) с капами 2200 * 6кв. Имеет следующие показатели импульса - 5.8мкс при пике 5 кв. Замеры проводил urez83.
Теперь давайте рассмотрим отрицательные стороны шокеров на ун.
1. Параметры импульса полностью зависят от расстояния. Ближе электроды к тушке - выше частота, слабее импульс. На голое тело без дополнительного разрядника вообще не ощущается.
2. Очень короткий импульс. Всего 5 мкс 10 кв..и это при зазоре 0.5 см. Замеры проводил Urez83
3. На высоких частотах жжет кожу, не оказывая воздействия на глубокие ткани. Создает довольно сильные болевые поверхностные ощущения.
4. При бездумном повышении мощности может быть смертельным, охота ли потом сидеть за гопаря?
5. Бесполезные китайские говношокеры работают как раз по этому принципу.
6.Отвратительный пробой одежды(в сравнении с трансформаторными ЭШУ).Яростно почитаемый некоторыми даунами умножитель-не пробивает кожаный ремень.А китайские говношокеры построенные по схеме с умножителем как правило не пробивают даже свитер.На чушокере был чел с ником Эквадорец,который наглядно это демонстрировал,но был закидан говном.Ибо по мнению гречки мощность не дошедшая до тела это тоже мощность :)
7.ДЛЯ ТЕХ ДАУНОВ КТО ЕЩЕ НЕ ПОНЯЛ.Умножительный шокер-не более чем страшная трещотка,внушающая противнику ужас внешним видом разряда."валить" противника данный агрегат не способен..При дибильном повышении мощности(когда некоторые армянские долбаебы закачивают в умножители по нескольку десятков ватт -производит термическое воздействие(глубокие ожоги)засчет охуенной частоты разрядов в единицы а то и десятки килогерц,при приближении выводов умножителя к телу.Небольшой искровой промежуток на выходе ситуацию не спасет.После применения с вероятностью 95% окажется в жопе применявшего.Для тех кто не верит-данный агрегат с гордым названием АКА 22 и мощностью 70 ватт(пиздеж). был испытан 1 из наших пользователей.Последствия можно наблюдать на фото ниже.Воздействие 1 секунда,по словам человека в момент разряда девайс дает лишь сильную боль,никакого эффекта "сковывания мышц" и "моментальной парализации" как пишут некоторые обдолбанные ебланы НЕТУ.На месте применени остается охуенный термический ожог который заживает около месяца.Кстати с таким ожогом можно спокойно сходить в ментовку и накатать заяву за наненесение телесных повреждений и причинение вреда здоровью.
Если до этого вы не делали шокер на ун, лучше вам его собрать и поэкспериментировать. Тем более если вы новичок, собрать свой первый шокер будет намного легче.
Теперь приступим к сборке.
Инвертор подберите тот, который будет лучше подходить вашим аккумуляторам.
1. Инвертор (обведен красным) от оригинала ЗШ, или (мартовская схема). В нашем случае вместо диодного моста будет стоять симметричный умножитель.
Инвертор №1. Прекрасно работает с низковольтным питанием. Запускается от 3.7 в. Отлично работает от 7.4в. Аккумуляторы должны быть способны отдавать большой ток. Сколько способны будут отдать аккумуляторы, столько и будет потреблять схема. Подойдут LiPo (литий полимеры) NiCd (никель-кадмиевые) NiMh (никель-металлгидриды). Не советую ставить Li-Ion (литий-ионные) на таких нагрузках они сильно греются и могут прийти в негодность. Внимание. При использовании хороших аккумуляторов в разрыв (+) необходимо поставить дроссель. Ферритовое колечко на котором будет около 20 витков. Можно дернуть уже намотанное со старой материнской платы. Трансформатор На броневом сердечнике (лучше в плане кпд) или Ш-образный (легче мотать) первичная 3+3 витка проводом 0,3-0,4 сложенным в несколько раз (поверх вторички), вторичка 800-1000витков.Мотаем виток к витку, послойно изолируем, а затем пропитываем в медицинском парафине.
И примеры умножителей, ставятся они сразу после трансформатора.
Я лично ставил первый, второй не пробовал. (рис. 1;2)
Конкуренты любят ставить этот умножитель. (рис. 3)
Инвертор 2. На uc3845. Об расчете частоты и подгонке микросхемы описано тут.
Схема запускается от 9вольт, оптимально питать с 12-14в. Потребление тока фиксированное, 2-3А зависит от настроек. Подходят все виды аккумуляторов. При правильной настройке полевик не должен сильно греться. С использованием данного инвертора баловаться шокером намного дольше, чем с инвертором выше. Мощность при этом соответственно уменьшится. Трансформатор 6-8 витков первичка (поверх вторички) 400 витков вторичка. Мотается послойно виток к витку, с изоляцией через слой. Затем протапливается в жидком-разогретом медицинском парафине.При использовании данного(да и любого однотактного преобразователя) преобразователя необходимо ставить последовательный умножитель.
Последовательный "множик" (рис.4)
Далее приведены наиболее известные схемы умножителей напряжения
- Удвоитель напряжения Латура-Делона-Гренашера
Особенности: хорошая нагрузочная способность.
Несимметричный умножитель напряжения (Кокрофта-Уолтона)
Особенности: универсальность, низкая нагрузочная способность
Утроитель, 1-й вариант
Особенности: хорошая нагрузочная способность.
Утроитель, 2-й вариант
Особенности: хорошая нагрузочная способность.
Утроитель, 3-й вариант
Особенности: хорошая нагрузочная способность.
Умножитель на 4, 1-й вариант
Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.
Умножитель на 4, 2-й вариант
Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.
Умножитель на 4, 3-й вариант
Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.
Умножитель на 5, 1-й вариант
Особенности: хорошая нагрузочная способность.
Умножитель на 6, 1-й вариант
Особенности: хорошая нагрузочная способность.
Умножитель на 6, 2-й вариант
Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.
Умножитель на 8, 1-й вариант
Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.
Умножитель на 8, 2-й вариант
Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.
Умножитель напряжения Шенкеля – Вилларда
Особенности: симметричная схема, превосходная нагрузочная способность, ступенчатое увеличение напряжения на каждом звене.
Умножитель со ступенчатой нагрузочной способностью
Особенности: нагрузочная характеристика имеет две области - область низкой мощности – в диапазоне выходных напряжений от 2U до U и область повышенной мощности – при выходном напряжении ниже U.
Выпрямитель с вольтодобавкой
Особенности: наличие дополнительного маломощного выхода с удвоенным напряжением питания.
Умножитель из диодных мостов
Особенности: хорошая нагрузочная способность. Одна из классических схем умножения напряжения в высоковольтных источниках питания для физических экспериментов. На рисунке изображен удвоитель напряжения, но число каскадов в умножителе может быть увеличено.
Ну вот собственно и все, сложного ничего нет. Паяем инверторы, мотаем трансформаторы, цепляем множики, настраиваем и радуемся громкому треску.Также настоятельно не рекомендуется коротить выход УН без разрядника-есть риск выгорания транзисторов генератора,или же диодов в умножителе.
Читайте также: