Работа токовых трансформаторов на токах смещения

2020-03-02

Работа токовых трансформаторов на токах смещения. Здесь мы продолжим развивать тему практического воплощения . В более ранних экспериментах с короткими импульсами и катушками индуктивности мы получили некоторые условия, при которых мощность потребления от источника питания не зависит от сопротивления нагрузки (). Дальнейшее совершенствование опытов в этом направлении привели автора к схеме с медной шиной , вдоль которой, на некотором расстоянии друг от друга, размещаются несколько токовых трансформаторов . При этом нагрузка, подключаемая к ним, никак не влияла на ток потребления от источника питания U0. .

. Для этого была собрана конструкция по рисунку . Шина W0 представляет собой достаточно толстый медный провод длиной 0 м, такой, чтобы он свободно пролазил в отверстие токовых трансформаторов TC0-TCn, число которых может быть, в принципе, любым. Трансформатор тока [1] здесь представляет собой ферритовое кольцо с торроидальной намоткой, которое и надевается на шину. Параметры намотки: число витков, магнитная проницаемость и размеры сердечника, автором намеренно выбирались различные. При этом у TC получались совершенно разные значения индуктивности: от 0 мкГн, до 0 мГн. Шина подключалась к схеме по рисунку , где в качестве нагрузки токовых трансформаторов применялись светодиоды мощностью в 0-3 Вт . Причём использовалось два вида подключения нагрузки: первый — без резонанса , второй — с резонансом . Во втором случае, параллельно катушке TC, просто устанавливался конденсатор такой ёмкости, чтобы весь контур попадал в резонанс с частотой возбуждающих импульсов, которые вырабатывает GG0 на своём выходе X0. Здесь применялся хорошо себя зарекомендовавший . Если рассматривать эту схему с классической точки зрения, то она будет собой представлять преобразование тока, проходящего по шине W0. Так это и будет работать, и нагрузка будет влиять на ток потребление схемы до тех пор, пока длительность возбуждающих импульсов не станет достаточно короткой. К слову, оказалось, что на этот эффект влияет и скорость нарастания-спада импульса. У автора эффект наблюдался при длительности импульса от 0 нс , до 0 нс. При превышении этого значения, схема выходила на классический режим. Неклассический рабочий режим наблюдается только при работе такой системы на токах смещения, откуда автоматически появляется ещё один смысл и назначение «токового трансформатора». Далее, мы рассмотрим осциллограммы на некоторых из TC. Частота возбуждающих импульсов везде одинаковая и составляет 0 кГц, а на осциллограммах они отображаются желтым лучом. Первая из них представляет амплитуду на нерезонансном TC с индуктивностью 0 мкГн, причём все остальные TC, расположенные на этой же шине, всключены без нагрузки и без резонансных конденсаторов. Здесь интерес представляет ширина импульса, которая почти такая же, как и у возбуждающего импульса ~ 0 нс.

. Если же нагрузить остальные TC или хотя-бы включить на них резонансные конденсаторы, то режим первого TC меняется, а его осциллограмма становится другой . Здесь мы видим полноценный отклик с затухающими колебаниями высокой частоты и увеличение амплитуды в 0 раз. Если при этом увеличить напряжение питания U0, то частота колебаний также увеличится . При подключённой нагрузке это эффект сохраняется: если нагрузить соседний или соседние TC, то светодиод загорается ещё ярче. Интересно также, что в этих опытах частота колебаний отклика составляет несколько мегагерц, а это более, чем на порядок превышает максимальную частоту работу этих ферритов. Здесь мы можем наблюдать ещё один неклассический эффект, когда соседняя наргузка не только не уменьшает амплитуду, а наоборот, ещё больше её увеличивает. Посмотрим на осциллограмму ещё одного TC с относительно большой индуктивностью в 0 мГн, в цепь которого подключён резонансный конденсатор, а весь LC-контур оказывается настроен в резонанс с частотой возбуждающих импульсов . В этом случае, соседние TC, с относительно малыми индуктивностями, почти не влияют на амплитуду, которая в данном случае составила 0 вольт. Также, в первой половине синусоиды мы можем наблюдать небольшие выбросы . К слову, при подключении нагрузки амплитуда импульсов на осциллограммах почти не меняется по форме, но уменьшается обратно пропорционально её сопротивлению. Замечена следующая закономерность. Если индуктивность TC относительно мала, то лучше применять нерезонансный тип подключения нагрузки, т.е. без конденсатора. Если же индуктивность TC относительно большая, то оптимальнее включать с нагрузкой конденсатор, а весь контур настроить в резонанс. Кроме того, несмотря на то, что при работе на токах смещения, любая нагрузка никак не влияет на общее потребление схемы, взаимовлияние соседних TC наблюдается явно: TC с большей индуктивностью больше влияет на TC с меньшей индуктивностью. Например, если у TC индуктивность 0 мГн, то его нагрузка будет влиять на режим работы TC с индуктивностью в 0 мкГн, но не наоборот. Выводы. Работа токовых трансформаторов на общей шине и токах смещения позволяет отстроить нагрузку от источника. Задача проектирования реальных устройств будет заключаться в максимально эффективном преобразовании тока смещения в обычные ток и напряжение. Один из способов был показан в данном эксперименте. Для повышения эффективности такого преобразования автор видит следующие пути:

1. Создание токовых трансформаторов с особыми характеристиками, например, с малой проходной ёмкостью.
2. Подбор оптимальных соотношений параметров шины с параметрами TC, а также, оптимальное их расположение друг относительно друга. В результате должна появится математическая модель для возможности расчётов этих параметров.
3. Применение более современных материалов для сердечников токовых трансформаторов.
4. Продолжение исследований в направлении более коротких импульсов. Для этого потребуется создание специальных генераторов.

Всё это позволит проектировать и создавать экологичные преобразователи и усилители мощности с высоким значением КПД. . . Используемые материалы

Википедия. тока.
Устройство Дона Смита, 0 год. .