Forschungswebsite von Vyacheslav Gorchilin
2019-08-22
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Verfahren zur Erhöhung der Effizienz der 2. Art auf параметрическом LR-Kreis
Zuvor zeigten wir eine theoretische Möglichkeit der Erhöhung der Effizienz der zweiten Art durch parametrische änderungen der Induktivität und der Widerstand in der LR-Kette. Hier haben wir zu berücksichtigen weitere Faktoren, die immer präsent in ähnlichen Schemas, bringen mehr realistische Formeln und предлжить einige схемотехнические Optionen.
Näher an der Realität
Das erste, was wir sofort feststellen können, — eine Kette, bestehend aus \(U-R_1-L_1\) — Stromkreis des Generators ist, in dem es seinen inneren Widerstand und aktiver Widerstand Induktivität \(L_1\) (Abb. 1b). Zusammen, und es wird \(R_1\). Darauf zerstreuen sich die Verluste des Generators und diese Energie in die Formel der Zunahme der Wirkungsgrad nicht enthalten. Dann werden die Formeln (1.12-1.13) so umgesetzt: \[K_{\eta 2} = {W _ {R2} \over W _ {E1}} \qquad (2.1)\] \[K_{\eta 2} = \frac{\delta}{2} {\left(1 - e^{-S_1} \right)^2 \left(1 - e^{-2 S_2} \right) \over S_1 - 1 + e^{-S_1}} \qquad (2.2)\] also jetzt teilen wir, daß wir in der Last auf die Tatsache, dass wir die Kosten in der Quelle. Vergleichen Sie das Ergebnis aus der Formel (1.13), das auf die erste Grafik (Abb. 4) und das Ergebnis realistischer aus Formel (2.2) auf dem zweiten Diagramm (Abb. 5). In den Diagrammen wird die Abhängigkeit \(K = K_{\eta 2}(S_1, S_2)\), wenn \(\delta = 6\):
Abb.4. Der graph zeigt die Abhängigkeit des Wachstums der Wirkungsgrad von der schaltungsparameter für die Formel (1.13)
Abb.5. Der graph zeigt die Abhängigkeit des Wachstums der Wirkungsgrad von der schaltungsparameter für die Formel (2.2)
Der Einfluss der Parameter der Schlüssel und die Kapazität der Spule
Ein sehr großes Problem in solchen Systemen sind die Tasten SW1 und SW2, genauer transiente Prozesse, die in Ihnen, und Ihre Durchgangs-Kapazität. Je kleiner \(S_1\) in der letzten Formel ist, desto mehr wedeln von den oben genannten Einstellungen auf die Steigerung der Effizienz. Schlechte Schlüssel vollständig zu neutralisieren, dieser Gewinn ist, worüber viel erzählt der berühmte Erfinder Aviso, üben dieses Prinzip [1]. Versuchen Sie herauszufinden, was passiert in diesem Fall aus der Sicht der Mathematik. Wenn man auf die Grafik des Stromes in der Induktivität (fig. 6a), wird beim übergang in den Schlüsseln in diesem Diagramm wird ein weiteres Intervall: \((T_1,T_2)\). Die Dauer dieses Intervalls und wird Netzebenen des Schlüssels: \[\tau_S = T_2 - T_1 \qquad (2.3)\]
Abb.6. Zeitplan des Stromes in der Induktivität (a) und zwei Konzepte (b,c)
Weiter gehen wir davon aus, dass dieses Intervall um ein Vielfaches kleiner als der ganzen Periode \((T \gg \tau_S)\), das entspricht realen Werten und vereinfacht die Berechnungen. Dann in die Formel (2.1) добявятся noch zwei Summanden: der in der Zähler — Energieverlust zu wechseln, in den Nenner — die zusätzlichen Kosten in der Stromversorgung beim schalten. \[K_{\eta 2} = {K_{12}\, W _ {R2} \over W _ {E12} + W _ {E1}} \qquad (2.4)\] \(K_{12}\) liegt aus Gründen, dass der Strom in der Induktivität, während \(\tau_S\), reduziert auf den Wert: \[I_2 = I_1 e^{-S_3}, \quad S_3 = {\tau_S \over \tau_1} \qquad (2.5)\] Also: \[K_{12} = e^{-2 S_3} \qquad (2.6)\] Ergänzung im Nenner suchen nach der Formel (1.5), setzt man dort neue Werte: \[W _ {E12} = U I_1 \int \limits_0^{\tau_S} e^{-t/\tau_1} \Bbb{d}t = U I_1 \tau_1 (1 - e^{-S_3}) \qquad (2.7)\] Dann ist die Formel (2.2), unter Berücksichtigung der Transienten in der Tonart wird dies: \[K_{\eta 2} = \frac{\delta}{2} {\left(1 - e^{-S_1} \right)^2 \left(1 - e^{-2 S_2} \right) e^{-2 S_3} \over S_1 - \left(1 - e^{-S_1} \right)e^{-S_3} } \qquad (2.8)\] Auf den folgenden Charts vertreten diese Formel mit anderen Werten \(S_3\), wenn \(\delta = 6\). Vergleichen Sie mit dem Graphen in Abbildung (5).
Abb.7. Der Zeitplan der Abhängigkeit der Zunahme der Effizienz von Parametern der Schaltung. \(S_3=0.1\)
Abb.8. Der Zeitplan der Abhängigkeit der Zunahme der Effizienz von Parametern der Schaltung. \(S_3=0.01\)
Nun wollen wir genauer betrachten wir eine zweite Kette von \(R_2-L_2\), die im zweiten Intervall (Abb. 1b). \(R_2\) hier ist die Last und auf Ihr, immer noch, wir hielten die Energie des Ertrages der gesamten Vorrichtung. Aber in dieser Kette gibt es noch ein aktiver Widerstand im Draht der Spule \(L_2\), auf dem auch abgeführt wird der Teil der Nutzenergie. Lasst es uns auch zu berücksichtigen: \(R_2 = R_n + R_L\), wobei \(R_n\) wird der Lastwiderstand und \(R_L\) Widerstand des Drahtes in der Spule \(L_2\). Dann in (2.8) wird noch ein Faktor: \[\Bbb{COP} = K_{\eta 2} k_L, \quad k_L = {R_n \over R_n + R_L} \qquad (2.9)\] Hier und im folgenden werden wir nun Umrechnungsfaktor \(\Bbb{COP}\) darstellen, um eine echte Balance zwischen der resultierenden und Energie aufgewendet. Obwohl er gilt nur für Wärmepumpen, aber вплоне einsetzbar und für elektrische Generatoren. Seine Anwendung durch einfaches Bequemlichkeit: zu unterscheiden das echte Gleichgewicht von Energien und Kapazitäten von der theoretischen. \(K_{\eta 2}\) berechnen wir aus der Formel (2.8).
Der nächste Indikator für die Wichtigkeit ist der Wirkungsgrad direkt Stromquelle \(U\) (Abb. 1b). Eine gute Quelle geben kann der Wirkungsgrad der Nähe der Einheit: \(\eta = 0.8 0.9..\), aber es ist auch notwendig zu berücksichtigen bei der Berechnung: \[\Bbb{COP} = K_{\eta 2} k_L \eta \qquad (2.10)\]
Die Formel (2.10) zeigt uns die maximal erreichbare Ergebnis, aber noch ohne Berücksichtigung eines weiteren wichtigen Parameters — eigenkapazität der Spule. Sie können erheblich reduzieren das Ergebnis und sogar zu verwandeln, den Auswurf der EMK in Schwingungen, die werden immer geben das Ergebnis: \(K_{\eta 2} \lt 1\). Über diese Kapazität sprechen wir im nächsten Teil dieser Arbeit, und jetzt betrachten wir einige схемотехнические Optionen.
Schaltungsentwurf
Eine der Varianten ist in Abbildung (6b). Schlüssel hier funktionieren genauso wie im vorherigen Fall (in gegenphase), aber jetzt können wir Sie ein wenig konkretisieren. Statt SW2 stehen kann Hochspannungs-schnell wirkende Diode Durchgangsform mit geringer Kapazität in umgekehrter einschalten (VD1). Schlüssel SW1, wahrscheinlich, wird sein schnell gefahrene halbleitervorrichtung (IGBT, Thyristor), in Einklang mit denen, vielleicht, Sie müssen installieren Schutzdiode (auch schnell). In der Abbildung (6c) zeigt eine Variante der Schaltung, die im Booster-Modus Strom. Hier, im zweiten Intervall Diode VD1 schließt die zweite Spule und damit leitet überschüssige Ladungen in den ersten Zügen. Von dort über die Diode VD2, diese Energie wird an die Last R2. In diesem Intervall Spulen arbeiten wie ein Transformator. Die Berechnung einer solchen Regelung komplexer, da erfordert согласовки Spulen, wenn Sie in diesem Modus arbeiten. In den Diagrammen zeigt einen Kern, aber mit ihm muss man vorsichtig sein, weil es kann stark verzerren Emissionen EMK, also mehr als optimal Spulen zu tun ohne ihn.
Sicherlich, in dieser Arbeit sind nur einige der zahlreichen shemotehnicheskih der Optionen; wissen kann das Prinzip selbst entwickeln andere, besser geeignet für Forscher, Schema.
 
Die verwendeten Materialien
  1. YouTube. Aviso self charging motor 4 of 6 über den IGBT.