Спосіб збільшення енергії в опорі навантаження в електричному колі з постійною електрорушійною силою

Реферат: Спосіб збільшення енергії в опорі навантаження в електричному колі з постійною електрорушійною силою який включає електричне коло, складається з джерела постійної електрорушійної сили Е з внутрішнім опором R0 та опору навантаження. Для збільшення енергії в навантаженні паралельно до джерела через діоди підключають декілька конденсаторів, а опір навантаження через комутатор підключають по черзі, через рівні інтервали часу T, до одного з конденсаторів, який при цьому відключається від джерела і розряджається на опір навантаження, а після закінчення інтервалу часу T конденсатор відключають від опору RH і підключають на дозарядку, при цьому кількість конденсаторів вибирають достатньою для відновлення напруги на конденсаторі до початкового значення. UA 116473 U (54) СПОСІБ ЗБІЛЬШЕННЯ ЕНЕРГІЇ В ОПОРІ НАВАНТАЖЕННЯ В ЕЛЕКТРИЧНОМУ КОЛІ З ПОСТІЙНОЮ ЕЛЕКТРОРУШІЙНОЮ СИЛОЮ UA 116473 U UA 116473 U 5 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана в електричному колі з постійною електрорушійною силою для збільшення енергії в опорі навантаження. Відомо [1], що при прямому підключенні опору навантаження RH до джерела електрорушійної сили Е з внутрішнім опором R0. Напруга та потужність в навантаженні визначаються формулами: U   R , (1) R0  R 2 U  (2)   , R а енергія за час t: 2 U  (3)   , R 10 15 20 25 30 35 Якщо є можливість змінювати опір RH, то максимальна потужність в навантаженні буде в узгодженому режимі при RH=R0, а коефіцієнт корисної дії складає при цьому 50 %. Також відомо [2], що для зменшення пульсацій випрямленої змінної напруги та збільшення постійної складової випрямленої напруги паралельно опору навантаження підключається конденсатор, ємність С якого вибирається з умови, що постійна часу розряду конденсатора   R C значно більше періоду змінної напруги Т. Однак, при постійній ЕРС паралельне підключення конденсатора до опору навантаження не змінює в сталому режимі напругу на навантаженні, яка визначається формулою (1). Задачею корисної моделі є збільшення енергії в опорі навантаження в електричному колі з постійною електрорушійною силою. Задача вирішується тим, що для збільшення енергії в опорі навантаження в електричному колі з постійною електрорушійною силою при заданих величинах Е, R0, RH пропонується підключати паралельно до джерела ЕРС через діоди декілька конденсаторів, а опір навантаження підключати по черзі, через рівні інтервали часу T до одного з конденсаторів, який при цьому відключається від джерела ЕРС і розряджається на опір RH, а після закінчення інтервалу часу Т конденсатор підключається на дозарядку, при цьому кількість конденсаторів вибирається достатньою для відновлення напруги на конденсаторі, який підключений на дозарядку, до початкового значення. На фіг. 1 подана схема, в якій до джерела ЕРС з внутрішнім опором R0, під'єднанні паралельно через діоди VД1, VД2, VДЗ та перемикачі контакти К1, К2, К3 конденсатори С1, С2, С3. Опір навантаження RH під'єднаний до спільної точки з'єднання конденсаторів та до одноіменних частин перемикаючих контактів. Комутатор (його схема тут не приводиться) з періодом Т по черзі підключає конденсатори до опору RH та на дозарядку. На фіг. 2 показані криві розряду та заряду одного конденсатора для установленого періодичного процесу, який характеризується початковим значення напруги UC(0) на початку процесу розряду, та кінцевим значенням напруги UC(T) в кінці періоду. Криві розряду та заряду відповідають наявності трьох конденсаторів. Тут UC(0) = UC(3T). Крива розряду описується формулою: U C  U   U C 0 e 40 t  RC  , (4) а крива заряду - формулою: U C    U C     e 45 t  R0C  , (5) Крива напруги в опорі RH в кожному періоді наведена на фіг 3. Коли, наприклад, конденсатор С1 з напругою UC(T) відключається від опору RH і під'єднується до джерела ЕРС, то наявність діодів не дає можливості розряджатися зарядженим до UC(0) конденсатором на цей конденсатор. Таким чином, він "працює" особисто з джерелом. При практичному застосуванні способу треба задати U C 0   K1 та U C   K 2  де  2  R , a  1   2 . Тоді середнє значення напруги на навантаженні буде R0  R завжди більше напруги, яка визначається формулою (1), а значить і більшою буде енергія в опорі навантаження. 1 UA 116473 U Необхідна величина періоду Т визначається формулою:   R0 C ln  1 (6) , 2 а необхідна кількість періодів для дозарядки конденсатора буде: n  R0 C ln 5 а кількість конденсаторів: n 10 1   2 (7) , 1 1 n . (8) 1  Для ілюстрації способу наведені порівняльні дані стосовно відношення енергії для схем з конденсаторами та без конденсаторів при різних опорах навантаження. Порівняння енергії в опорі навантаження для схеми з конденсаторами та для схеми без конденсаторів за один період. Для схеми без конденсаторів енергія W ] визначається формулою (3), а в схемі з конденсаторами - формулою:  1 1 2 W2   U  dt  R R 0   0 2 t      e RC  dt .  1    Візьмемо, для прикладу, що конденсатор розряджається до напруги: 15 U c     R . R0  R Нехай К1=0,95, а 2  R . R0  R В таблиці наведені результати розрахунків при різних опорах навантаження. № п/п 1 2 3 20 25 30 35 40 W2 RH R0 W1 2,03 1,45 1,28 2 R0 3R0 Таким чином запропонований спосіб дозволяє збільшити потужність в опорі навантаження порівняно з методом прямого підключення навантаження до джерела, в тому числі в узгодженому режимі до двох разів. Джерела інформації: 1. Зевеке Г.В. Основы теории цепей. Учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, СВ. Страхов - М: Энергоатомиздат, 1989. 2. Беленький Б.П. Расчет эксплуатационных характеристик и применение электрических конденсаторов /Б.П.Беленький, П.Н.Бондаренко, М.Э.Борисова. - М.: Радио и связь, 1988. - 240 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб збільшення енергії в опорі навантаження в електричному колі з постійною електрорушійною силою, який включає електричне коло, що складається з джерела постійної електрорушійної сили Е з внутрішнім опором R0 та опору навантаження, який відрізняється тим, що для збільшення енергії в навантаженні паралельно до джерела через діоди підключають декілька конденсаторів, а опір навантаження через комутатор підключають по черзі, через рівні інтервали часу T, до одного з конденсаторів, який при цьому відключається від джерела і розряджається на опір навантаження, а після закінчення інтервалу часу T конденсатор відключають від опору RH і підключають на дозарядку, при цьому кількість конденсаторів вибирають достатньою для відновлення напруги на конденсаторі до початкового значення. 2 UA 116473 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3