Волновой вторичный источник тока

 
 
Волновой  вторичный  источник  тока .

Переменный  электрический  ток  -  это  волной  процесс,  который  описывается  волновыми  параметрами :  амплитудой   Э.Д. С.,  напряжения   и  тока,  и    частотой  в  электрической  цепи.  Поэтому  в  электрической  цепи  должны  наблюдаться  те   же  физические  явления,  которые  происходят  в  других  волновых  процессах.   У  волн  наблюдается  такое  физическое  явление  как     суперпозиции  волн,   когда  при  наложении  одной  волны  на  другую  возникает  усиление  или  ослабление  их  фаз.  При  этом  возникают  узлы,   впадины  и  пучности.  Также  существуют  стоящие  волны, -  волны  у  которых   сохраняется  интерференционная  картина    пространственного   распределения    впадин  и  пучностей  длительное  время. 
Данное  физическое  явление  используется  в  предлагаемом   вторичном  источнике  тока.  Отличительной   особенностью  данного  источника  от  других   в  которых  используется  трансформатор  для  преобразования  уровня  напряжения    является  то,  что   кроме   вторичной   питающей  потребителя  обмотки   4,     и  первичной  обмотки  n11   вводится   дополнительная   первичная  обмотка  n12     соединённых  параллельно    друг  другу  и  вторичные  обмотки n2  и  n3.   Вторичный  источник  тока  содержит  однофазный  многообмоточный  силовой  трансформатор  1  состоящий  из  двух   раздельных   стержней,  у  которого  обмотка  11 – первичная  и  подключена  к  источнику  питания  ( однофазному   генератору   переменного  тока ). Обмотка  n12  - дополнительная  первичная  обмотка  собранная  на   отдельном   стержне  трансформатора.  При  работе  системы,  когда   обмотка  n11  передаёт  импульс,  обмотка  n12  является   принимающей  обмоткой   и  наоборот.  Обмотка 3 –  условно  принимающая  импульс  напряжения  обмотка.  ( Условно  потому,   что  и  обмотка  2  также принимает  импульс  напряжения  от  обмотки  n11,   но  его  величина  меньше   импульса   обмотки  3   на  несколько  вольт )  Обмотка  2 –  условно  передающая  импульс  обмотка. (  Потому  что   обмотка  2  также  может  передавать  импульс  тока ).  Обмотка  4 – вторичная  обмотка  для  подключения  нагрузки .   Стабилитроны  5  и  6  выполняют  роль  ограничения  амплитуды  напряжения    и  рассчитаны  на  напряжение  стабилизации,  равное  номинальному  напряжения  первичного  источника  питания  плюс  2…3  вольта.    Конденсаторы    C2 ,  C3     поз.  2 ,  3    служат  для  компенсации  индуктивностей  в  цепях  обмотками  2, 3   трансформатора  и   подобраны  таким  образом,  что  на  частоте  ;  генератора  выполняются  условия резонанса  напряжений:
 
  L2 х W = 1/ (C2 x w)  и   L3 х w = 1/(C3 x w)    . 
 
   Конденсаторы    C1 ,  C4     поз.  1 ,  4    служат  для  компенсации  индуктивностей  в  цепях  обмотками  2, 3   трансформатора  и   индуктивных  ёмкостей  генератора  и  электродвигателя  в   соответствующих  цепях  обмоток  трансформатора  1,   4    и   подобраны  таким  образом,  что  на  частоте  w  генератора  выполняются  условия резонанса  напряжений:

( L1 +LГ ) х w = 1/ (C1 x w)    и  ( L4 + L Д ) х w = 1/ (C4 x w)   . 

Конденсатор  Cф   поз.  6   служит   для  создания  параллельного  резонанса  в  цепи  полосового  фильтра ;    индуктивность   Lф  поз. 8    является  частью  полосового  фильтра;   поз.  9 -  балансное   сопротивление  Rб .
Вторичный  источник  питания  работает  следующим  образом.   На   вход  источника  питания  подаётся  переменное  напряжение  U1 ,  сила  тока  J1.  Входная  мощность  P1=U1 x J1.  Трансформатор  преобразует  входные  напряжения  и  ток  с  коэффициентами  трансформации  К2=n2/n11 =1 ,  K2=n3/n11 =п,  K4=n4/n11=1  для  всех  обмоток,  где  n11,  n2,  n3,  n4   -  число   витков  в  соответствующих  обмотках. 
Конденсатор   Cф  поз. 7   и   индуктивность  Lф   поз. 8   подключённые  параллельно   подбираются  таким  образом,  чтобы  выполнялось  условие  параллельного  резонанса   в  параллельном   контуре  образованном  индуктивностью  Lф   и   конденсатором  Cф    с  минимумом  тока  J3 :
 
 J21 + J22 =  J3    т. е.  входное  сопротивление   контура  полосового  фильтра  при  резонансе  будет  стремиться    к  бесконечности  и  такое  подключение  не  влияет  на  гармоническую  составляющую  выходного  напряжения    частотой  w .

Z =((J x Lф x w  x 1/(J x Cф x w ))/  J x [ Lф x w  -  1/( Cф x w)]  = знак  бесконечности

Параметры  элементов  контура,  образованного  параллельным  соединением  включённых  ёмкости  конденсатора   Cф  поз.7    ,  индуктивности   Lф   поз.8   выбраны  из  условия  обеспечения  резонанса  на  частоте  напряжения   первичного  источника  питания.  При  этом  коэффициент  передачи   напряжения  обмотки  3  на  обмотку  2  равен  единице,  т.е.  оно  передаётся  без  потерь.
В  случае  обычного  подключения  вторичного  источника   питания (  без  участия  обмоток 2; 3  и  11 )  электрическое  состояние  обмоток 11  и  4  описывается  уравнениями : 

U1 – (R1 +Rб )  x  J1 = - E11 ;

U4  + R4   x J4 = E4 ;

E11/E4  =n1/n4  = 1

При  подключении  обмоток  согласно  рисунку  1   появляются   дополнительное   приращения  напряжения   U 12    на   клеммах  генератора ,  которое  будет  находиться  в  противофазе  напряжению  на  клеммах  генератора,  которое  выдаёт  генератор.  То есть   осуществляется  принцип  суперпозиции    напряжений   в   первичной  обмотке .   
При  таком  подключении   может  образоваться    положительная  обратная  связь.   Чтобы  ограничить  неконтролируемый  рост  напряжения  на  обмотках  используются  стабилитроны  5  и  6.

Е2 – J3  x R2 < Uст ( напряжение  стабилизации  стабилитронов)

Благодаря  контуру  образованному   обмотками   11   и  12,   и     фильтру  образованному  конденсатором  7    и  индуктивностью   8   возникает  дополнительное  приращение  напряжения   на  клеммах  генератора.  При  этом  суммарное  напряжение   на  клеммах  генератора  будет  меньше  чем  первичное  напряжение   в  ней,  а  в  обмотке  4  суммарное  напряжение  будет  больше  первичного   напряжения  (  напряжения  которое  было  бы  без  подключения  цепи  с  обмотками  2  и  3 ).  Приращение  напряжения  в  обмотке  1  будет  направлено  на  уменьшения   первичного  напряжения,  а  в  обмотке  4  приращение  напряжения  увеличится  на  такую  же  величину. 
Мощность   в  цепи  с   обмоткой  4    при   реализации  принципа  суперпозиции  будет  равна  :

 P4 = U4  x J4

При  обычном  подключении  трансформатора  реализуется  принцип  передачи  мощности,  при  котором  мощность  первичной  обмотки  передаётся  во  вторичную  с  учётом  потерь.  При  этом ,  если  коэффициент  трансформации   трансформатора  n >1,  то  напряжение  во  вторичной  обмотке  увеличится  в  n  раз,  а  сила  тока  уменьшится  во  столько  же  раз. При   суперпозиции   этот  принцип  не  будет  выполняться.
Такое  преобразование   характеристик  переменного  тока   в  обмотках  вторичного  источника  питания  носящее   характер   суперпозиции  имеет  значительные  преимущества  перед   обычными  источниками  питания  т. к.  значительно  уменьшает  усилие  необходимое  для  преодоления  магнитного  момента   генератора  Мг    его  приводным  двигателем   благодаря   новому  перераспределению  напряжений  и   токов  .   Поэтому    для  работы  с  генератором  может  быть  использован   двигатель  меньшей  мощности  и  меньшая  ёмкость  аккумуляторов.