Изобретения. Физика. Мельниченко Андрей. Локальный документ. Образец Валерия, нелинейная индуктивность.

Генератор энергии на нелинейной индуктивности

Разработано и собранно устройство с КПД выше 1. Работает в самоподдерживающем режиме, при этом выделяя колоссальное количество энергии, которое уходит на свечение лампы накаливания. Валерий. [email protected]

В момент времени t1: Ток от заряженной заранее емкости C1 течет через L1 — L2 — L3, при этом ключ S1 замкнут. При этом S2 разомкнут: По скольку L1 и L2 включены противофазно (накопление энергии в L1 и L2 не происходит, по скольку их магнитные поля компенсируют друг-друга), то накопление энергии происходит в катушке L3

В момент времени t2: Размыкается ключ S1 и замыкается ключ S2. При этом возникает ЭДС в катушках L1 и L3 (По скольку S2 оказывается замкнутым) Катушки L1 и L3 оказываются включеными синфазно (в противофазном включении ЭДС вычитается, а в синфазном складывается)

Поскольку ток в катушках одинаковый, то мы считаем полученую ЭДС в момент t2 в два раза большейпо отношению к затраченной на накопление энергии в момент t1.

В данном описании представлен один один цикл работы катушки. Схема управления обеспечивает многократное повторение описанного выше процесса.

Цепь обратной связи возвращает часть полученной мощности на вход схемы, для очередных циклов работы. Полученный прирост мощности расходуется R — нагрузки.

Генераторы высокого напряжения с использованием катушек индуктивности

Все рассмотренные выше генераторы высокого напряжения имели в качестве накопителя энергии конденсатор. Не меньший интерес представляют устройства, использующие в качестве такого элемента индуктивности.

В подавляющем большинстве конструкции подобного рода преобразователей ранних лет содержали механический коммутатор индуктивности. Недостатки такого схемного решения очевидны: это повышенный износ контактных пар, необходимость их периодической чистки и регулировки, высокий уровень помех.

С появлением современных быстродействующих электронных коммутаторов конструкции преобразователей напряжения с коммутируемым индуктивным накопителем энергии заметно упростились и стали конкурентоспособными.

Основой одного из наиболее простых высоковольтных генераторов (рис. 12.1) является индуктивный накопитель энергии.

Рис. 12.1. Электрическая схема высоковольтного генератора на основе индуктивного накопителя энергии.

Генератор прямоугольных импульсов собран на микросхеме 555 (КР1006ВИ1). Параметры импульсов регулируются потенциометрами R2 и R3. Частота импульсов управления также зависит от емкости времязадающего конденсатора С1. Импульсы с выхода генератора подаются через резистор R5 на базу ключевого (коммутирующего) элемента — мощного транзистора VT1.

Этот транзистор в соответствии с длительностью и частотой следования управляющих импульсов коммутирует первичную обмотку трансформатора Т1.

В итоге на выходе преобразователя формируются импульсы высокого напряжения. Для защиты транзистора VT1 (2N3055 — КТ819ГМ) от пробоя желательно параллельно переходу эмиттер — коллектор подключить диод, например, типа КД226 (катодом к коллектору).

Высоковольтный генератор (рис. 12.2), разработанный в Болгарии, также содержит задающий генератор прямоугольных импульсов на микросхеме 555 (К1006ВИ1). Частота импульсов плавно регулируется резистором R2 от 85 до 100 Гц. Эти импульсы через RC-цепочки поступают на ключевые элементы на транзисторах VT1 и VT2. Стабилитроны VD3 и VD4 защищают транзисторы от повреждения при работе на индуктивную нагрузку.

Рис. 12.2. Схема генератора высокого напряжения на основе индуктивного накопителя энергии.

Генератор высокого напряжения (рис. 12.2) может быть использован как самостоятельно — для получения высокого напряжения (обычно до 1…2 кВ), либо как промежуточная ступень «накачки» других преобразователей.

Транзисторы BD139 можно заменить на КТ943В. В качестве ключевых элементов преобразователей с индуктивным накопителем энергии долгие годы использовали мощные биполярные транзисторы. Их недостатки очевидны: довольно высоки остаточные напряжения на открытом ключе, как следствие, потери энергии, перегрев транзисторов.

По мере совершенствования полевых транзисторов последние начали оттеснять биполярные транзисторы в схемах источников питания, преобразователях напряжения.

Для современных мощных полевых транзисторов сопротивление открытого ключа может достигать десятые…сотые доли Ома, а рабочее напряжение достигать 1 …2 кВ.

На рис. 12.3 приведена электрическая схема преобразователя напряжения, выходной каскад которого выполнен на полевом транзисторе MOSFET. Для согласования генератора с полевым транзистором включен биполярный транзистор с большим коэффициентом передачи.

Рис. 12.3. Электрическая схема генератора высоковольтных импульсов с ключевым полевым транзистором.

Задающий генератор собран на /ШО/7-микросхеме CD4049 по типовой схеме. Как сами выходные каскады, так и каскады формирования управляющих сигналов, показанные нарис. 12.1 — 12.3 и далее, взаимозаменяемы и могут быть использованы в любом сочетании.

Выходной каскад генератора высокого напряжения системы электронного зажигания конструкции П. Брянцева (рис. 12.4) выполнен на современной отечественной элементной базе [12.2].

Рис. 12.4. Схема выходного каскада генератора высокого напряжения П. Брянцева на составном транзисторе.

Рис. 12.5. Электрическая схема генератора высокого напряжения с задающим генератором на основе триггеров Шмитта.

При подаче на вход схемы управляющих импульсов транзисторы VT1 и VT2 кратковременно открываются. В результате катушка индуктивности кратковременно подключается к источнику питания. Конденсатор С2 сглаживает пик импульса напряжения. Резистивный делитель (R3 и R5) ограничивает и стабилизирует максимальное напряжение на коллекторе транзистора VT2.

В качестве трансформатора Т1 использована катушка зажигания Б115. Ее основные параметры: R,=1,6 Ом, l<8A Ui<330B. Коэффициент трансформации К=68. Для катушки Б116 (Rj=0,6 Ом, 1,<20 А, и,<160 В, К=154) оптимальная величина R5=11 кОм.

Следующие две схемы высоковольтных генераторов напряжения с использованием индуктивных накопителей энергии (рис. 12.5, 12.6) разработал Andres Estaban de la Plaza.

Первое из устройств содержит задающий генератор прямоугольных импульсов, промежуточный и выходной каскад, высоковольтный трансформатор.

Рис. 12.6. Электрическая схема генератора высокого напряжения с задающим генератором на основе операционного усилителя.

Задающий генератор выполнен на основе триггера Шмитта (КМОП-микросхема типа 4093). Использование триггера Шмитта вместо логических элементов НЕ (см. например, рис. 12.3) позволяет получить импульсы с более крутыми фронтами, и, следовательно, снизить потери энергии на ключевых элементах.

Согласование КМОП-элементов с силовым транзистором VT2 осуществляется предусилителем на транзисторе ѴТ1. Выходной трансформатор Т1 коммутируется силовым биполярным транзистором ѴТ2. Этот транзистор установлен на теплоотводящей пластине.

Частота импульсов генератора ступенчато изменяется переключателем SA1. Соотношение между длительностью импульса и паузой и частоту следования импульсов плавно регулируют потенциометрами R1 и R2.

Переключателем SA2 включают/отключают резистор R6, включенный последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора. Тем самым ступенчато регулируют выходную мощность преобразователя.

Рабочая частота генератора в его пяти поддиапазонах регулируется в пределах 0,6…8,5 кГц; 1,5…20 кГц; 5,3…66 кГц;

13… 170 кГц; 43…>200 кГц.

Первичная обмотка трансформатора Т1, намотанная на сердечнике от трансформатора строчной развертки, имеет 40 витков диаметром 1,0 мм. Выходное напряжение преобразователя на частотах ниже 5 кГц составляет 20 кВ, в области частот 50…70 кГц выходное напряжение снижается до 5… 10 кВ.

Выходная мощность высокочастотного сигнала устройства может доходить до 30 Вт. В этой связи при использовании данной конструкции, например, для газоразрядной фотосъемки необходимо принять особые меры по ограничению выходного тока.

Высоковольтный генератор, рис. 12.6, имеет более сложную конструкцию.

Его задающий генератор выполнен на операционном усилителе DA1 (СА3140). Для питания задающего генератора и буферного каскада (микросхема DD1 типа 4049) используется стабилизатор напряжения на 12 Б на интегральной микросхеме DA2 типа 7812.

Предоконечный каскад на комплиментарных транзисторах ѴТ1 и ѴТ2 обеспечивает работу оконечного — на мощном транзисторе ѴТЗ.

Соотношение длительность/пауза регулируют потенциометром R7, а частоту импульсов — потенциометром R4.

Частоту генерации можно изменять ступенчато — переключением емкости конденсатора С1. Начальная частота генерации близка к 20 кГц.

Первичная обмотка доработанного трансформатора строчной развертки имеет 5… 10 витков, ее индуктивность примерно 0,5 мГч. Защита выходного транзистора от перенапряжения осуществляется включением варистора R9 параллельно этой обмотке.

Транзистор 2N2222 можно заменить на КТ3117А, КТ645; 2N3055 — на КТ819ГМ-, BD135 — на КТ943А, BD136 — на КТ626А, диоды 1N4148 — на КД521, КД503 и др. Микросхему DA2 можно заменить отечественным аналогом — КР142ЕН8БЩУ DD1 — К561ТЛ1.

Следующим видом генераторов высоковольтного напряжения являются автогенераторные преобразователи напряжения с индуктивной обратной связью.

Импульсный преобразователь с самовозбуждением вырабатывает пакеты высокочастотных высоковольтных колебаний (рис. 12.7).

Рис. 12.7. Электрическая схема импульсного преобразователя напряжения с самовозбуждением.

Автогенератор импульсов высокого напряжения на транзисторе VT1 получает сигнал обратной связи с трансформатора Т1 и в качестве нагрузки имеет катушку зажигания Т2. Частота генерации — около 150 Гц. Конденсаторы С*, С2 и резистор R4 определяют режим работы генератора.

Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе 11114×18. Обмотка I состоит из 18 витков провода ПЭВ-2 0,85 мм, намотанных в два провода, а II — из 72 витков провода ПЭЛШО 0,3 мм.

Стабилитрон VD2 укреплен в центре дюралюминиевого радиатора размерами 40x40x4 мм. Этот стабилитрон можно заменить цепочкой мощных стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 150 В. Транзистор VT1 также установлен на радиаторе размерами 50x50x4 мм.

Резонансный преобразователь напряжения с самовозбуждением описан в работе Е. В. Крылова (рис. 12.8). Он выполнен на высокочастотном мощном транзисторе VT1 типа КТ909А.

Трансформатор преобразователя выполнен на фторопластовом каркасе диаметром 12 мм с использованием ферритового стержня 150ВЧ размером 10×120 мм. Катушка L1 содержит 50 витков, L2 — 35 витков провода ЛЭШО 7×0,07 мм. Катушки низковольтной половины устройства имеют по одному витку провода во фторопластовой (политетрафторэтиленовой) изоляции. Они намотаны поверх катушки L2.

Рис. 12.8. Схема резонансного высоковольтного генератора с трансформаторной обратной связью.

Выходное напряжение преобразователя составляет 1,5 кВ (максимальное — 2,5 кВ). Частота преобразования — 2,5 МГц. Потребляемая мощность — 5 Вт. Выходное напряжение устройства изменяется от 50 до 100% при увеличении напряжения питания с 8 до 24 В.

Конденсатором переменной емкости С4 трансформатор настраивают на резонансную частоту. Резистором R2 устанавливают рабочую точку транзистора, регулируют уровень положительной обратной связи и форму генерируемых сигналов.

Преобразователь безопасен в работе — при низкоомной нагрузке высокочастотная генерация срывается.

Следующая схема высоковольтного источника импульсного напряжения с двухкаскадным преобразованием показана на рис. 12.9. Электрическая схема его первого каскада достаточно традиционна и практически не отличается от рассмотренных ранее конструкций.

Отличие устройства (рис. 12.9) заключается в использовании второго каскада повышения напряжения на трансформаторе. Это заметно повышает надежность устройства, упрощает конструкцию трансформаторов и обеспечивает эффективную изоляцию между входом и выходом устройства.

Рис. 12.9. Схема высоковольтного преобразователя с трансформаторной обратной связью и двойным трансформаторным преобразованием напряжения.

Трансформатор Т1 выполнен на Ш-образном сердечнике из трансформаторной стали. Сечение сердечника составляет 16×16 мм. Коллекторные обмотки I имеют 2×60 витков провода диаметром 1,0 мм.

Катушки обратной связи II содержат 2×14 витков провода диаметром 0,7 мм. Повышающая обмотка III трансформатора Т1, намотанная через несколько слоев межслойной изоляции, имеет 20… 130 витков провода диаметром 1,0 мм. В качестве выходного (высоковольтного) трансформатора использована катушка зажигания автомобиля на 12 или 6 В.

К генераторам высокого напряжения с индуктивными накопителями энергии следует отнести и устройства, рассмотренные ниже.

Для получения высоковольтных наносекундных импульсов В. С. Белкиным и Г. И. Шульженко была разработана схема формирователя на дрейфовых диодах и насыщающейся индуктивностью с однотактным преобразователем, синхронизированным с формирователем, а также показана возможность совмещения функций ключа формирователя и преобразователя.

Схема преобразователя, синхронизированного с формирователем, приведена на рис. 12.10; вариант схемы формирователя с раздельными ключевыми элементами приведен на рис. 12.11, а временные диаграммы, характеризующие работу отдельных узлов схемы формирователя, — на рис. 12.12.

Рис. 12.10. Схема формирователя высоковольтных импульсов с общим ключом для преобразователя и формирователя.

Рис. 12.11. Фрагмент схемы формирователя высоковольтных импульсов с раздельными ключами.

Рис. 12.12. Временная диаграмма работы преобразователя.

Задающий генератор прямоугольных импульсов (рис. 12.10) вырабатывает импульсы, отпирающие транзисторный ключ VT1 на время tH и запирающие на время t3 (рис. 12.12). Их сумма определяет период повторения импульсов. За время tH через дроссель L1 протекает ток Ін. После запирания транзистора ток Ін через диод VD1 заряжает накопительную емкость формирователя С1 до напряжения Uн, диод VD1 закрывается и отсекает конденсатор С1 от источника питания.

В таблице 12.1 приведены данные по возможному использованию полупроводниковых приборов в формирователе высоковольтных импульсов. Амплитуда формируемых импульсов приведена для низкоомной нагрузки величиной 50 Ом.

Таблица 12.1. Выбор элементов для формирователей высоковольтных импульсов.

Формирователи двухполярных импульсов на основе серии-ных диодов имеют амплитуду каждой полуволны 0,2… 1 кВ для согласованной нагрузки 50…75 Ом при полной длительности импульса 4…30 не и частоте повторения до 20 кГц.

Источник: Шустов М. А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения.

Статья гуляющая по Интернету. Генератор энергии на нелинейной индуктивности

Статья гуляющая по Интернету. Генератор энергии на нелинейной индуктивности — страница №1/1

Генератор энергии на нелинейной индуктивности

Разработано и собранно устройство с КПД выше 1. Работает в самоподдерживающем режиме, при этом выделяя

колоссальное количество энергии, которое уходит на свечение лампы накаливания. …….. Валерий. [email protected]

В момент времени t1:

Ток от заряженной заранее емкости C1 течет через L1 — L2 — L3, при этом ключ S1 замкнут.

При этом S2 разомкнут: По скольку L1 и L2 включены противофазно

(накопление энергии в L1 и L2 не происходит, по скольку их магнитные поля компенсируют друг-друга),

то накопление энергии происходит в катушке L3

В момент времени t2:

Размыкается ключ S1 и замыкается ключ S2. При этом возникает

ЭДС в катушках L1 и L3 (По скольку S2 оказывается замкнутым)

Катушки L1 и L3 оказываются включеными синфазно (в противофазном включении ЭДС вычитается,

а в синфазном складывается)

Поскольку ток в катушках одинаковый, то мы считаем полученую ЭДС

в момент t2 в два раза большейпо отношению к затраченной на накопление

энергии в момент t1.

В данном описании представлен один один цикл работы катушки.

Схема управления обеспечивает многократное повторение описанного выше процесса.

Цепь обратной связи возвращает часть полученной мощности на вход схемы,

для очередных циклов работы.

Полученный прирост мощности расходуется R — нагрузки.

1

Так вот! Выпил я как-то пивка и пришла мне идея!

Ну что пацаны! Застоялась мысль славянская, вся в трёп ушла, в поиски денег и радостей телесных! Давайте-ка займемся серьёзным реинженерингом задачки предложенной Валерием. Надо сказать, что информации он выложил достаточно много хотя спервоначалу и не скажешь. Для начала предположим что устройство реально существует и работает. Теория описана достаточно доходчиво и возможно правдиво. Не исключено, что какие-то важные моменты не акцентированы. Для дальнейшего правильного понимания я хотел-бы что бы вы несколько раз внимательно прочитали исходное описание устройства и внимательно рассмотрели предложенные автором фото.

Итак начнём!

Первое на что хотелось обратить внимание это то, что в устройстве явно применена микросхема КА34063. Это микросхема имеет в своём составе источник опорного напряжения, компаратор сравнивающий опорное напряжение с выходным (через делитель) управляющий выходом внутреннего генератора на усилительный ключ (1.5 А) Микросхемка очень типичная для однотактного флайбэка и по теории описанной автором включается по схеме Step—UP

где Uвх.>= Uвых. Самое интересное что именно она является основой устройства. Это очевидно, исходя из того, что по сути своей она не может быть применена без наличия индуктивности. А судя по фото, в наличии имеется только одна индуктивность в виде трифилярной катушки горшкообразного сердечника. Таким образом мы можем предположить что в виде ключа S1 у нас имеется именно эта микросхема т.е. КА34063(TS34063) Для нормальной работы микросхемы в качестве обвязки должны присутствовать:

а) индуктивность — L1+L2+L3 +диод+ электролит+ Rнагрузки

б) Ct-510пф конденсатор времязадающий

с) Гошкообразный сердечник ОБ30 М1500 -3 обмотки (по 50 витков ПЭЛ 0.35 индуктивность — 3 х 716 мкГн) на двухсекционной (стандартной для этого типа сердечников) катушке. В одной секции бифиляр L1 и L2, в другой L3.Ну и естественно воздушный зазорчик в 0.5мм (как по теории должно быть).

г) плюс остальноё барахло (ищи AN920 http://onsemi.com по применению микрухи в инете)

Ну вот вроде схема начинает обретать своё лицо. Значит, насчёт KA34063 никто против ничего не имеет?! Да и встала она как S1 (у автора) достаточно красиво. Теперь дальше. Нужен нам ключик S2! Ну так давайте втупую воткнём полевичок по теории автора. Где наша не пропадала!

Схема вроде самодостаточна и по теории должна работать. Но маловероятно, хотя-бы потому что на фото мы видим ещё одну микруху на 14 ножек плюс обвязку в виде подстроечного резистора , конденсатора (это уже времязадающая цепочка) ну и немного остального барахла в виде резисторов. До этого я думаю доберёмся в своё время.

Ну и… Конечно включил, конечно не работает, как хотелось-бы! Точки A и B естественно на двух лучах C1-99.

Картинка несколько необычная. Частота порядка 2 кГц. Скважность порядка 5, что не соответствует авторским данным. Скважность должна быть 2 и частота около 100 кГц.

Есть желание его посчитать виновником СЕУ и передвинуть по времени вперёд т.е. укоротить на половину время открытия ключа S2. В результате этого ожидается что всплеск появится во второй половине времени закрытого ключа S1 и по идее должен приложиться через диод на буферный конденсатор и естественно на нагрузку. Каким образом? Перебрав в памяти все имеющиеся подобные элементы я пришёл к выводу что это обычная микросхема которая называется 155АГ1. Она больше всего подходит для этой цели. Кстати, у неё 14 ножек. Вот только с питание прокол. Нужно всего-то 5 вольт. Не беда, добавляем в схему трёхвыводной маломощный параметрический стабилизатор 78L05 (100 ма будет достаточно), плюс электролитик 100мкфх10вольт. Ну а для того чтобы е155АГ1 не вышибло по входу 5 (запуск передним фронтом, вход 3 на земле) высоким напряжением, ставим ограничительный делитель из резисторов 750ом и стабилитрончика КС147, чем ограничиваем по амплитуде запускающий импульс. Теперь на ножку 9 завешиваем подстроечный резистор на 47 ком а на ножки 10 и 11 конденсатор на 510 пф. Ну а дальше надо сварганить управление полевичком S2 ( у меня их параллель из двух а у Валерия торчит один, средних размеров, по левому краю платы!).

Так для этой цели что-бы не выжечь выход 155АГ1 ставим обычный pnp транзисторчик, ну например BС557 и через 100 ом резистор суём ему в базу выход с ножки 6 , эмиттер, естественно, на затвор полевичка и резистором 1 ком подвязываем его на общее питание. Вот в таком виде он просто обязан и открываться и закрываться! Теперь, если вы внимательно всё читали то на фотографии Валериного устройства вы вплоть до штуки увидите все эти компоненты. Схема приобретает более логичный вид. Ко всему прочему подойдём более правильно и перемотаем катушки на меньшую индуктивность. Если посмотреть пример расчёта в документе AN920 (http://onsemi.com) то индуктивность по схеме Figure18 должна быть 115 мкН. Такая индуктивность и у меня получается если намотать 20 витков ПЭЛ 0.35. Итак получаем 3х115 мкН (L1,L2L3)

Ну вот и пиво закончилось осталось только паяльник разогреть и спаять себе новогодний подарок!
Одесса 20 декабря 2007г. ВГ Лапин

Ну нет у меня времени дальше исследовать это. Флаг в руки!