Резонансный параметрический генератор и способ возбуждения электрических колебаний в резонансном параметрическом генераторе

Изобретение относится к электротехнике, в частности к резонансным преобразователям электрической энергии на основе параметрических резонансных генераторов.

Известен резонансный усилитель мощности, содержащий входной и силовой трансформаторы с нагрузкой во вторичной обмотке силового трансформатора и последовательный резонансный контур между трансформаторами, состоящий из емкости С и индуктивности входной обмотки силового трансформатора, а также из устройства обратной связи между обмотками входного и силового трансформатора, резонансный усилитель мощности содержит n каскадов усиления из n понижающих силовых трансформаторов, соединенных между собой с помощью n последовательных резонансных контуров, где n=2, 3, …m, а обратная связь выполнена в виде устройства, обеспечивающего однонаправленное движение электрической энергии от вторичной обмотки последнего силового трансформатора к первичной обмотке входного трансформатора, мощность каждого последующего n-го силового трансформатора связана с мощностью предыдущего n-1-го силового трансформатора соотношением: P

n=кP_n-1 где к — коэффициент усиления одного каскада (Резонансный усилитель мощности. Пат. РФ №2517378, заявл. 17.10.2012, опубл. 27.05.2014. Бюл. №15).

В варианте исполнения резонансного усилителя мощности устройство обратной связи выполнено в виде блока бесперебойного питания, вход которого соединен с вторичной обмоткой последнего силового трансформатора, а выход с первичной обмоткой входного трансформатора. В другом варианте исполнения резонансного усилителя мощности устройство обратной связи выполнено в виде однонаправленной индуктивности, вход которой соединен со вторичной обмоткой последнего силового трансформатора, а выход — с первичной обмоткой входного трансформатора.

Недостатком известного устройства является большая масса сердечников и катушек и невысокий коэффициент усиления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является параметрический резонансный генератор, состоящий из двух групп плоских катушек самоиндукции с железным сердечником, соединенных с емкостью и образующих резонансный контур, катушки самоиндукции установлены на двух параллельных плоскостях по периферии двух параллельных окружностей, между обращенными друг к другу сторонами катушек выполнено узкое пространство в виде щели, в которой помещен плоский металлический диск с возможностью вращения, имеющий на периферии вырезы в виде зубцов, количество зубцов равно количеству пар катушек, середины зубцов расположены на окружности, совпадающей с окружностью, проходящей через центр катушек самоиндукции. (И. Греков. Резонанс. — Госэнергоиздат, 1952, с. 60-84).

Известный параметрический резонансный генератор использует явление параметрического возбуждения колебаний за счет периодического изменения индуктивности резонансного контура.

Недостатком известного параметрического резонансного генератора являются ограниченная мощность из-за нелинейной зависимости индуктивности катушки с железным сердечником от тока в катушке индуктивности. Другим недостатком является снижение добротности резонансного контура из-за включения сопротивления нагрузки в цепь резонансного контура.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение мощности и снижение зависимости вырабатываемой электроэнергии параметрического резонансного генератора от величины нагрузки.

Технический результат заключается в увеличении мощности и стабилизации величины вырабатываемой энергии при изменении нагрузки.

Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления резонансного преобразователя и стабилизации величины коэффициента усиления при изменении нагрузки и частоты.

Технический результат достигается тем, что в резонансном параметрическом генераторе, содержащем две группы катушек самоиндукции, соединенных с емкостью для образования резонансного контура с частотой f

0, установленных с зазором соосно напротив друг друга, и устройство для изменения параметров резонансного контура, установленное в зазоре соосно между двумя группами катушек, устройство для изменения параметров резонансного контура выполнено в виде двусторонних солнечных элементов, площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой плоскости каждой катушки индуктивности, солнечные элементы соединены оптически рабочими поверхностями с источниками оптического излучения со спектром излучения в области собственного поглощения полупроводникового материала солнечных элементов, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с частотой 100 Гц-100 кГц, а солнечные элементы соединены с резонансным контуром через преобразователь частоты, резонансный контур соединен однопроводниковой линией со вторым резонансным контуром с резонансной частотой f ₀, второй резонансный контур через выпрямитель и сопротивление нагрузки, блок питания и коммутатор соединен линией обратной связи с входом преобразователя частоты.

В варианте исполнения резонансного параметрического генератора источники света выполнены в виде светодиодов.

В другом варианте резонансного параметрического генератора источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.

Еще в одном варианте исполнения резонансного параметрического генератора солнечные элементы имеют плоскости р-n переходов, перпендикулярные осям катушек самоиндукции.

В варианте исполнения резонансного параметрического генератора солнечные элементы имеют плоскости р-n переходов, параллельные осям катушек индуктивности.

В варианте исполнения резонансного параметрического генератора каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси катушки сердечник на основе постоянного магнита.

В другом варианте резонансного параметрического генератора каждые две установленные соосно катушки индуктивности имеют встроенные по оси ферритовые сердечники.

В варианте резонансного параметрического генератора каждые две установленные соосно катушки индуктивности с зазором имеют общий незамкнутый сердечник.

Технический результат достигается также тем, что в способе возбуждения электрических колебаний в резонансном параметрическом генераторе путем изменения параметров резонансного контура за счет изменения энергии электромагнитного поля катушек индуктивности резонансного контура между катушками индуктивности устанавливают солнечные элементы, которые соединяют с резонансным контуром через преобразователь частоты, солнечные элементы освещают импульсным излучением с частотой f

c=100 Гц-100 кГц, возбуждают в солнечных элементах колебания электромагнитного поля, изменяют индуктивность резонансного контура с частотой f_c, в два раза большей резонансной частоты f₀ резонансного контура, f_c=2 f₀, усиливают электромагнитные колебания в резонансном контуре за счет параметрического резонанса с периодическим изменением индуктивности и передачи электрической энергии от солнечных элементов в резонансный контур, усиленные колебания через однопроводниковую линию передают во второй резонансный контур с резонансной частотой f₀, выпрямляют и передают в нагрузку, часть электрической энергии от сопротивления нагрузки передают по линии обратной связи через блок питания и коммутатор на вход преобразователя частоты.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется на фиг. 1, 2, 3, где на фиг. 1 представлена электрическая схема резонансного параметрического генератора с катушками индуктивности и солнечными элементами с р-n переходами, плоскости которых перпендикулярны оси катушек индуктивности, на фиг. 2 — электрическая схема резонансного параметрического генератора, у которого плоскости р-n переходов солнечных элементов параллельны оси катушек индуктивности, на фиг. 3 — электрическая схема резонансного параметрического генератора, у которого установленные соосно катушки индуктивности имеют общий незамкнутый сердечник.

Резонансный параметрический генератор на фиг. 1 содержит две пары катушек 1 и 2, установленных попарно с зазором 3 между параллельными торцевыми поверхностями 4 соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью 5 и образующих резонансный контур 6. Прибор 7 для периодического изменения параметров резонансного контура 6, установленный в зазоре 3 между каждыми двумя катушками индуктивности 1, 2 выполнен в виде двусторонних солнечных элементов 8, соединенных оптически с источниками оптического излучения 9. Площадь S₁ каждого солнечного элемента 8 равна или больше площади S₂ торцевой поверхности 4 катушки индуктивности 1, 2. Источники оптического излучения 9 установлены с внешней стороны 10 катушек индуктивности 1, 2 и соединены электрически с импульсным источником питания 11 с регулируемой частотой 100 Гц-100 кГц. Катушки индуктивности 1 и 2 установлены соосно. Это означает, что ось 12 катушки индуктивности 1 и ось 13 катушки индуктивности 2 находятся на одной прямой. Плоскости р-n переходов 14 солнечных элементов 8 параллельны рабочей поверхности солнечных элементов 8 и перпендикулярны оси 12 катушки 1 и оси 13 катушки 2. Солнечные элементы 8 имеют две рабочие поверхности 15 и 16 и металлические контакты 17 на рабочей поверхности 15 и 18 на рабочей поверхности 16. Металлические контакты 17 и 18 выполнены в виде узких полос шириной 100-200 мкм, совмещенных в плане и расположенных друг от друга на расстоянии 3 мм, таким образом, общая площадь металлических контактов 17 и 18 на двух рабочих поверхностях 15 и 16 солнечных элементов 8 не превышает 3-5%. При использовании солнечных элементов 8 из полупроводникового кремния солнечные элементы с двухсторонней поверхностью прозрачны для инфракрасного излучения за краем полосы собственного поглощения в кремнии с длиной волны более λ

0=1,15 мкм, а спектр собственного поглощения солнечных элементов из полупроводникового кремния находится в области длин волн λ=0,38-1,15 мкм и соответствует спектру источников оптического излучения. Незначительная площадь металлических контактов 17 и 18 3-6% на рабочей поверхности 15 и 16 приводит к тому, что неосвещенные солнечные элементы 8 с двухсторонней рабочей поверхностью прозрачны для электромагнитного поля катушек индуктивности 1 и 2. Солнечные элементы 8 соединены с резонансным контуром 6 через преобразователь частоты 19. Резонансный контур 6 соединен однопроводниковой линией 20 со вторым резонансным контуром 21 с резонансной частотой , где L₂ и C₂ — индуктивность 22 и емкость 23 второго резонансного контура 21. Резонансный контур 21 соединен через выпрямитель 24 и инвертор 25 с нагрузкой 26 и с преобразователем частоты 19 через линию обратной связи 27 с блоком питания 28 и коммутатором 29. Блок питания 28 соединен с импульсным источником питания 11.

На фиг. 2 солнечный элемент 30 состоит из скоммутированных последовательно микроэлементов 31 с р-n переходами 32 и металлическими контактами 33, плоскости которых параллельны осям 12 и 13 катушек индуктивности 1 и 2 и перпендикулярны двум рабочим поверхностям 34 и 35 солнечных элементов 30. Общая площадь металлических контактов 33 на рабочих поверхностях 34 и 35 составляет 3-5%, поэтому солнечные элементы 30 так же, как и солнечные элементы 8 на фиг. 1, прозрачны для излучения за краем инфракрасной полосы поглощения λ₀ полупроводника λ₀. Для полупроводникового кремния λ₀=1,15 мкм.

Солнечные элементы 30 соединены с резонансным контуром 6 через преобразователь частоты 19, который преобразует импульсную электромагнитную энергию с частотой f в электромагнитную энергию с частотой , равной резонансной частоте контура 6.

На фиг. 1 и 2 катушки индуктивности 1 и 2 имеют кольцевые ферритовые сердечники 36 и солнечные элементы 8 и 30, соединены оптически с источниками оптического излучения 9 через внутреннюю полость 37 внутри катушек индуктивности 1 и 2, при этом направление оптического излучения параллельно осям 12 и 13 катушек 1 и 2.

На фиг. 3 каждая пара катушек индуктивности 1 и 2 с зазором 3 имеет общий незамкнутый сердечник 38. Солнечные элементы 39 установлены в зазоре 3 сердечника 38, а источники оптического излучения 40 установлены вокруг солнечных элементов 39 и соединены оптически с рабочими поверхностями солнечных элементов с помощью световодов 41.

Резонансный параметрический генератор работает следующим образом. Солнечные элементы 8 на фиг. 1, 30 на фиг. 2 и 39 на фиг. 3 при отсутствии освещения прозрачны для электромагнитного поля катушек индуктивности 1 и 2. При включении коммутатора 29 и присоединении блока питания 28 к преобразователю частоты 19 и к импульсному источнику питания 11 в контуре 6 возникают электрические колебания с частотой f₀, а источники оптического излучения освещают солнечные элементы импульсным излучением с частотой 2f₀. При освещении солнечных элементов источниками оптического излучения через р-n переход 14 (фиг. 1) и через микроэлементы 31 с р-n переходами 32 и металлическими контактами 33 солнечных элементов 30 на фиг. 2 и на рабочей поверхности 15 и 16 солнечных элементов 8 протекают токи, которые своим магнитным и электрическим полем экранируют электромагнитное поле катушек индуктивности 1 и 2, что приводит к изменению индуктивности резонансного контура 6. При питании источника оптического излучения 9 от импульсного источника питания 11 с частотой f₁ происходит периодическое изменение индуктивности резонансного контура 6, которое приводит к параметрическому возбуждению колебаний при условии f₀=2f₀, где f₀ — резонансная частота контура 6.

, где L₁ — полная общая индуктивность последовательно соединенных катушек индуктивности 1 и 2 в резонансном контуре 6, C₁ — емкость 5 резонансного контура 6.

Периодическое изменение электромагнитного поля солнечных элементов при импульсном освещении приводит к появлению напряжения на катушках индуктивности 1 и 2 с частотой f₁ импульсного источника питания 11. Солнечные элементы 8 соединены через преобразователь частоты 19 с резонансным контуром 6 с резонансной частотой f₀, что приводит к дополнительному увеличению электромагнитной энергии колебаний в резонансном контуре 6. Электромагнитную энергию колебаний в резонансном контуре 6 передают по однопроводниковой линии 20 во второй резонансный контур 21 с резонансной частотой, равной резонансной частоте f₀ контура 6, выпрямляют в выпрямителе 24, преобразуют по напряжению и частоте в инверторе 25 и передают в нагрузку 26. Часть электрической энергии передают с нагрузки 26 по линии обратной связи 27 и блок питания 28, коммутатор 29 на вход преобразователя частоты 19.

Пример выполнения резонансного параметрического генератора.

Резонансный параметрический генератор на фиг. 1 содержит две пары катушек индуктивности 1 и 2 диаметром 80 мм, длиной 180 мм. Каждая катушка индуктивности 1 и 2 имеет 50 витков провода марки ПВВ-1. В зазоре 3 между катушками индуктивности 1 и 2 размером 5 мм установлен осесимметрично солнечный кремниевый элемент 8 диаметром 100 мм с двумя рабочими поверхностями 15 и 16. Плоскость р-n переходов 14 и металлических контактов 17 и 18 в солнечном элементе 8 параллельна рабочей поверхности 15 и 16 и перпендикулярна оси катушек 12 и 13. Рабочие поверхности 15 и 16 солнечного элемента 8 соединены оптически через внутреннюю полость 37 (фиг. 2) катушек индуктивности 1 и 2 с двумя источниками оптического излучения 9 на основе светодиодов мощностью каждый 50 Вт, которые электрически соединены с импульсным источником питания 11 мощностью 100 Вт с частотой импульсов 2 кГц. Электрический ток солнечного элемента 8 при импульсном освещении составляет 10 A при напряжении 0,5 В. Резонансный контур 6 состоит из индуктивности четырех катушек индуктивности 1 и 2, соединенных последовательно, и емкости 5. Рабочая частота резонансного контура 6 составляет 1 кГц. Резонансный контур 6 соединен однопроводниковой линией 20 со вторым резонансным контуром 21 с рабочей частотой 1 кГц. Солнечный элемент 8 соединен с преобразователем частоты 19. Преобразователь частоты 19 преобразует импульсное напряжение и ток от солнечного элемента 8 с частотой f₁=2 кГц в напряжение и ток с резонансной частотой f₀=1 кГц контура 6. При подаче импульсного питания на матрицы светодиодов с частотой f₁=2 кГц напряжение на индуктивности и емкости контура 6 составило 6 кВ, электрическая мощность на нагрузке 800 Вт.

Достоинством резонансного параметрического генератора является увеличение вырабатываемой мощности за счет трех факторов: параметрического возбуждения колебаний за счет периодического изменения индуктивности резонансного контура, передачи электрической энергии от солнечных элементов в резонансный контур через преобразователь частоты и электромагнитного высокочастотной связи импульсного тока солнечных элементов и катушек индуктивности.

Стабилизация величины вырабатываемой энергии при изменении нагрузки достигается за счет увеличения добротности резонансного контура и удаления сопротивления нагрузки из резонансного контура параметрического генератора во второй резонансный контур, связанный с резонансным контуром параметрического генератора однопроводниковой линией.

Инверторный электрогенератор: идеальная синусоида напряжения | Электрогенераторы | Блог

Инверторные электрогенераторы завоевывают все большую популярность. Оно и понятно — их ассортимент увеличивается, а стоимость приближается к обычным генераторам. Об их преимуществах над классическими наслышаны многие, кто хоть немного интересовался автономными электростанциями. Так в чем же заключаются их достоинства и насколько они хороши на самом деле?

Инверторный электрогенератор — что это?

В основе электрогенераторов положен принцип выработки электрической энергии за счет преобразования механической энергии двигателя внутреннего сгорания в электрическую путем вращения генератора переменного тока — альтернатора.

В бытовых моделях чаще всего применяют синхронные генераторы переменного тока. Генератор состоит из статора и ротора. На статоре расположены обмотки, с которых снимается вырабатываемое генератором переменное напряжение. На роторе же — несколько полюсов с магнитами. Это могут быть как электромагниты, так и постоянные магниты, например, мощные неодимовые. Ротор вращается, создавая переменное магнитное поле, которое пронизывает обмотку статора, в результате чего в последней появляется электродвижущая сила, или, проще говоря, напряжение.

Схема классического электрогенераторабез инверторной технологии

Что же такое инверторные электростанции? Инвертор — это электронное устройство, предназначенное для преобразования постоянного тока в переменный. Таким образом, в инверторных электростанциях выходное переменное напряжение получают не напрямую от генератора переменного тока, а от инверторного преобразователя. Но пытливый читатель, вероятно, заметил, что инвертор преобразует постоянный ток в переменный. А где же его взять, если с обмоток статора снимается переменное напряжение? Все правильно, от генератора переменного тока получается переменное напряжение. Для получения же постоянного напряжения используют выпрямители.

Схема электрогенератора с использованиемнезависимого формирователя выходного напряжения

Если в электростанции отсутствует инверторный преобразователь (далее будем называть такие электростанции классическими), то необходимое напряжение снимается напрямую с обмоток статора.

Зачем же так все усложнять, если можно просто подключить необходимое электрооборудование к обмотке статора генератора переменного тока и завести двигатель. На то есть, как минимум, три веские причины:

1. Требуется не абы какое переменное напряжение, а с вполне определенными контролируемыми характеристиками.
2. А еще требуется легкое и компактное устройство в целом.
3. И было бы очень неплохо, чтобы это устройство поглощало как можно меньше горючего.

Думается, что эти причины стоят того, что бы немного заморочиться. Начнем с самого важного — характеристик переменного напряжения, требуемого для питания электроприборов.

Характеристики переменного напряжения

Какими же характеристиками должен обладать электрический ток, получаемый от автономной электростанции?

Пойдем простым логическим путем — если к электростанции планируется подключать бытовые электроприборы, то электрическое напряжение, получаемое от автономной электростанции, должно иметь те же характеристики, что и напряжение в обычной розетке.

Согласно ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения», основные характеристики напряжения в бытовой электросети должны удовлетворять следующим значениям:

• номинальное значение напряжения — 220 Вольт,
• допустимое отклонение от номинального напряжения — ±10%,
• номинальное значение частоты напряжения — 50 Гц,
• допустимое отклонение частоты — ±5 Гц (для автономных систем электроснабжения).

Форма напряжения должна быть синусоидальной с минимальными искажениями. «Качество» синуса определяется уровнем гармонических искажений.

Допустимый уровень гармонических искажений по напряжению не должен превышать 8 %. Зачастую именно искажения формы напряжения, которую выдают автономные электростанции, является причиной плохой работы, а то и вовсе неработоспособности подключаемого электрооборудования.

Синусоидальный сигнал «высокого качества» можно посмотреть на экране осциллографа, подключив его к выходу специального генератора сигналов, который предназначен для тестирования различных устройств.

Синусоидальный сигнал частотой 50 Гц на экране осциллографа Hantek DSO5202P, полученный со специального генератора сигналов

Можно оценить и частотный спектр этого сигнала. Например, используя программу SpectraPlus и звуковую карту Sound Blaster X-Fi Xtreme Audio SB0790, можно получить вот такой график и значение коэффициента гармоник, которое в данном случае не превышает 0,03 %.

Частотный спектр сигнала, полученного со специального генератора

С точки зрения ценителей хорошего звука данную форму напряжения нельзя назвать идеальной, а вот инженер-электрик наверняка посчитает такую форму напряжения образцовой.

Некоторые электронные приборы и электрооборудование допускают электропитание с худшими характеристиками, чем указано в ГОСТе, но если требуется «универсальный» электрогенератор, к которому можно было бы подключать любые устройства, не задумываясь о последствиях, то характеристики его напряжения должны быть максимально приближены к требованиям ГОСТа.

А что творится в обычной розетке?

Чтобы понимать, о чем идет речь и какие в реальности основные параметры напряжения в бытовой электросети, были проведены их измерения.

Форма напряжения частотой 50 Гц в бытовой электросети

Спектр напряжения в бытовой электросети

По результатам измерений коэффициент гармоник (уровень гармонических искажений) по напряжению в бытовой электросети составил около 3.4 %, что полностью укладывается в требования ГОСТа. Изменения напряжения в течение двух часов не превышали допуски, указанные в ГОСТ.

Изменение напряжения в бытовой электросети в течение двух часов

Изменения частоты напряжения в бытовой электросети минимальны и не превышают 0,05 Гц.

Изменение частоты напряжения в бытовой электросети в течение 1 часа

Такая точность необходима в большей степени для синхронизации промышленных электрогенераторов, установленных на ТЭЦ, ГЭС, АЭС и прочих электростанциях. Для бытовых потребителей электроэнергии такая точность, как правило, избыточна. Поэтому в ГОСТе отдельно указаны допуски на отклонение частоты для автономных систем электроснабжения, значения которых составляют ±5 Гц.

С качеством электрической энергии разобрались, вернемся к электрогенераторам.

Классическая автономная электростанция

Для того, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками, в классической электростанции необходимо выполнить несколько условий.

У синхронных генераторов частота выходного напряжения пропорциональна частоте вращения ротора. Если вращать ротор со скоростью 1500 оборотов в минуту, то на выходе получим напряжение частотой 50 Гц. При этом ротор должен быть двухполюсным, то есть иметь два магнита, закрепленных на противоположных сторонах оси ротора. Для двигателя внутреннего сгорания 1500 об/мин — это оптимальное значение, поэтому ось ротора напрямую соединяется с осью коленчатого вала двигателя. Теперь требуется тщательно следить за оборотами двигателя и поддерживать их на заданном уровне для обеспечения стабильной частоты получаемого переменного напряжения.

Нужную частоту получили, теперь разберемся с напряжением на выходе. Альтернатор, по сути, является источником тока, а не напряжения, поэтому выходное напряжение при условии постоянства оборотов будет зависеть от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше напряжение.

А еще выходное напряжение зависит от величины вращающегося магнитного поля, которое создают магниты на роторе. Силу магнитного поля можно менять, если установить на роторе электромагниты. Теперь, меняя ток в обмотках электромагнитов, можно регулировать выходное напряжение альтернатора. Так как ротор вращается, то для подачи тока в его обмотки применяют скользящие контакты — щетки. Устройство, которое поддерживает выходное напряжение генератора на уровне 220–230 В путем непрерывной регулировки тока в обмотках ротора, называется автоматическим регулятором напряжения (automatic voltage regulator — AVR). Без AVR синхронные генераторы в автономных электростанциях не применяются. Данные устройства чаще всего устанавливаются в корпусе альтернатора и выглядят примерно так.

Автоматический регулятор напряжения (AVR)

А вот так выглядит типичный альтернатор, установленный на классической автономной электростанции.

Типичный синхронный альтернатор мощностью 2,2 кВт. Сверху со снятой задней крышкой и демонтированным AVR, снизу вид сбоку с ориентировочными размерами

Как видно на фото, конструкция довольно громоздкая. Альтернатор сопоставим по размерам с применяемым двигателем внутреннего сгорания. При частоте выходного напряжения в 50 Гц и используемому принципу поддержания выходного напряжения на должном уровне уменьшить габариты альтернатора практически не возможно.

Характеристики напряжения в классическом электрогенераторе

Форма выходного напряжения классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.

Нагрузка 100 Вт                      Нагрузка 900 Вт                   Нагрузка 1700 Вт

Форма выходного напряжения на выходе классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт

Нетрудно заметить, что форма напряжения отличается от «идеальной» синусоиды. Частотные спектры сигналов и значения коэффициента гармоник показаны ниже на графиках.

Нагрузка 100 Вт                                       Нагрузка 900 Вт

Нагрузка 1700 Вт

При мощностях нагрузки 900 и 1700 Вт коэффициент гармоник превышает требования ГОСТа.

Далее показана зависимость выходного напряжения от величины нагрузки.

Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки

Что интересно, при увеличении нагрузки выходное напряжение генератора даже немного повышается. Это особенности работы AVR. В целом значение выходного напряжения достаточно стабильно. Тут некоторую озабоченность вызывают кратковременные всплески напряжения в моменты подключения нагрузки. Особенно это заметно, если к ненагруженному генератору сразу подключить довольно мощную нагрузку. В данном случае в момент подключении к генератору нагрузки в 1700 Вт сразу наблюдается провал напряжения на 9-10 вольт, затем кратковременный подъем на 11-12 вольт. Это результат работы системы AVR и системы автоматического поддержания оборотов двигателя, которые имеют естественную инерционность и не могут мгновенно производить регулировку.

А вот так меняется частота выходного напряжения при подключении нагрузки разной мощности.

Зависимость частоты выходного напряжения от величины нагрузки

При работе электростанции без нагрузки или при малой нагрузке частота напряжения немного завышена относительно номинального значения (50 Гц), это сделано умышлено, так как при номинальной нагрузке обороты двигателя в любом случае упадут даже при задействованной автоматической регулировке оборотов. А для электрооборудования незначительное повышение частоты питающего напряжения менее вредно, чем ее понижение, в особенности для устройств с трансформаторным питанием. При снижении частоты у трансформаторов увеличивается ток холостого хода, а значит и нагрев.

Как бы то ни было, характеристики напряжения исследуемой классической электростанции вполне удовлетворяют требованиям ГОСТа, за исключением гармонических искажений выходного напряжения. Но для большинства оборудования это вполне допустимо.

Инверторная автономная электростанция

В инверторных электростанциях тоже используется синхронный генератор переменного тока. Но его конструкция отличается от тех, которые используются в классических электростанциях.

Какие же требования предъявляются к генератору переменного тока инверторной электростанции, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками? А требования эти очень лояльные, так как формированием нужных характеристик выходного напряжения занимается инверторный преобразователь, а не альтернатор. В этом и кроется ключевое отличие инверторных электростанций от классических.

Самое интересное заключается в том, что становится не важно, какая частота напряжения будет на выходе альтернатора, так как напряжение будет преобразовано в постоянное, а у него частота как параметр отсутствует в принципе. Это дает возможность применения многополюсного генератора с внешним ротором, обмотки которого работают на повышенной частоте (примерно 400–600 Гц).

Отпадает необходимость в роторе с обмоткой для создания электромагнита. Блок AVR тоже становится лишним. Ведь уровень напряжения, необходимый для питания инвертора можно регулировать, изменяя обороты двигателя. Поэтому на роторе можно установить постоянные магниты. Все эти конструктивные особенности значительно уменьшают размеры и вес альтернатора.

Синхронный многополюсный альтернатор с внешним ротором на постоянных магнитах мощностью 1,25 кВт

Показанная на фото инверторная электростанция имеет в составе два многополюсных генератора переменного тока, которые установлены по обе стороны коленчатого вала. В результате параллельной работы двух альтернаторов номинальная мощность электростанции составляет 2,5 кВт.

А вот так выглядит типичный блок формирователя выходного напряжения, в составе которого установлен выпрямитель и, собственно, инвертор. Размеры данного блока 175х130х80 мм.

Характеристики напряжения инверторного электрогенератора

Форма выходного напряжения инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.

Форма выходного напряжения на выходе инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт

Форма напряжения близка к «идеальной» синусоиде. Измерения коэффициента гармоник показали отличные результаты. Уровень искажений меньше, чем в бытовой электросети и в несколько раз меньше требований ГОСТа.

Нагрузка 100 Вт                                       Нагрузка 900 Вт

Нагрузка 1700 Вт

Уровень гармоник выходного напряжения инверторной электростанциипри разных величинах нагрузки

Далее показана зависимость выходного напряжения от подключаемой нагрузки.

Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки

При увеличении нагрузки напряжение уменьшается, но незначительно. Наблюдаются провалы напряжения в моменты подключения нагрузки. Более всего это заметно при резком увеличении нагрузки с нуля. Такие провалы объясняются конкретными схемотехническими решениями при разработке инвертора и в разных реализациях могут отличаться по величине.

А вот если посмотреть на график частоты выходного напряжения от нагрузки, то увидим ровненькую горизонтальную линию. При этом нагрузка к генератору подключалась аналогично предыдущему графику. Такие стабильные параметры являются следствием того, что инверторный преобразователь имеет свой собственный задающий электронный генератор, и его частота никак не зависит от оборотов двигателя.

Параметры напряжения инверторной электростанции полностью удовлетворяют требованиям ГОСТа. Отличительной особенностью являются малые гармонические искажения выходного напряжения и высокая стабильность частоты.

В каждой бочке бывает ложка…

Нельзя не отметить одну особенность инвертора, которой пользуются производители, чтобы удешевить его конструкцию. Дело в том, что по определению инвертор — это устройство, которое преобразует постоянное напряжение в переменное. При этом речь не идет о форме этого переменного напряжения. Синусоидальную форму выходного напряжения чисто технически получить несколько сложнее, чем прямоугольную. В результате некоторые производители устанавливают на свои электростанции инверторы, которые вместо синуса дают прямоугольные импульсы частотой 50 Гц, при этом их ширина и амплитуда подобраны таким образом, что дают среднеквадратическое значение напряжения как раз в 220–230 В. Все это называют ступенчатой аппроксимацией синусоиды. Ниже показана форма выходного напряжения инверторной электростанции с выходным напряжением в виде как раз той самой ступенчатой аппроксимации.

Форма выходного напряжения инверторной электростанции со ступенчатой аппроксимацией синусоиды

Да, некоторое оборудование вполне сносно переваривает такую форму напряжения, но называть такую электростанцию универсальной для питания любого электрооборудования было бы опрометчиво. Сложно гарантировать стабильную и безотказную работу оборудования, подключенного к такому электрогенератору. Либо надо знать, что подключаемое оборудование допускает работу от напряжения такой формы.

К сожалению, производители зачастую умалчивают об этом параметре, но зато громко заявляют, если их изделие выдает «чистый» синус.

Что в итоге?

Основным преимуществом инверторных электростанций является малый вес и габариты. В среднем инверторная электростанция в 1,5-2 раза легче и меньше классической. Такие показатели удалось достичь благодаря применению многополюсного генератора переменного тока с внешним ротором на постоянных магнитах и работающего на повышенной частоте. А применяется такой генератор как раз из-за независимого формирователя выходного напряжения — инвертора. Ко всему прочему все эти технические решения увеличивают КПД электрогенератора, что уменьшает потребление горючего двигателем.

Что касается качества выходного напряжения, то тут неоспоримым преимуществом инвертора по сравнению с классической электростанцией является низкий уровень искажений формы выходного напряжения. На выходе практически идеальная синусоида (если, конечно, не попался инвертор с аппроксимацией). Тоже можно сказать и о стабильности частоты. Такие параметры позволяют использовать инверторную электростанцию для питания любого оборудования, не опасаясь негативных последствий.

Стабильность напряжения инверторной электростанции ничем не выделяется на фоне этого же параметра классического электрогенератора. И у того, и другого устройства этот параметр находится на должном уровне и зависит от применяемых решений при разработке и изготовлении AVR или инвертора.

Тип: Генератор | Дизайн Человека

Генератор нетороплив, зато очень эффективен. За его работой очень интересно наблюдать. Определенный Сакральный Центр делает его необыкновенно выносливым. Он как кролик Энерджайзер, продолжает и продолжает стучать в свой барабан, когда другие уже давно сошли с дистанции.

Единственная в вашей жизни трудность – найти, куда именно применить всю эту прорву энергии. Ожидание, пока появится нужный проект, нужные люди и нужное настроение, – необходимое условие самореализации. Если вам не приходится ждать, вы начинаете делать ошибки. Но потерпите немного перед тем, как начать дело, – и дело пойдет. Мы живем в то время, когда все хотят немедленно начать шевелиться. Бежать, не терять времени, успевать. Соблазн не отставать от окружающих велик, но не обманывайте себя. Вы не рождены для великих начинаний. Вы будете долго копить энергию, прежде чем начать ее применять. Только тогда вы потратите ее с пользой. Сядьте, успокойтесь. Научитесь ждать. Представьте себя магнитом, который лежит на одном месте и притягивает к себе все, что ему нужно. Людей, обстоятельства, вакансии. Сами придут и сами все дадут. Магнит притягивает. Это закон.

Поэтому если у вас возникает вопрос «Почему, за что бы я ни взялся, постоянно выходит какая то фигня?», ответьте себе: «Потому что я не научился ждать и привлекать». Не гоните коней. Вы напрасно думаете, что если в вас так много энергии, ее непременно нужно куда то приложить. И напрасно верите людям, которые считают вас целеустремленным и преданным делу человеком. Но обратите внимание. Вы приходите на службу, и все начинает шевелиться. Вам кажется, что настал самый подходящий момент влиться в трудовой порыв, генерированный вами, и вы погружаетесь в работу. Но через пару часов вы поднимаете голову и обнаруживаете, что ваши коллеги опять погрузились в сонную дремоту. Вы спрашиваете самого себя: «Ну почему я всегда должен делать все и за всех?» И немного подумав, уточняете вопрос: «И что я вообще тут делаю?»

Вы должны понять, что все действительно ценное в вашей жизни приходит к вам само. Его не надо искать. За ним не надо гоняться. Просто в один прекрасный день оно позвонит в вашу дверь или в крайнем случае пришлет вам СМС. И вот тогда на первый план выйдет отклик. Именно он главный компонент вашей системы. Сакральный отклик, который указывает вам, чем и кем действительно следует заняться. Именно в этом суть вашего внутреннего существа. Именно это выводит вас на верную дорогу и показывает, куда по ней идти.

Вы почувствуете этот отклик как непроизвольный рефлекс, как случайно вырвавшийся звук, как сладкое или кислое замирание внутри вас. Как то самое «Ага», которое означает «Да, конечно», или «Ну его нафиг», которое означает то, что означает.

Вам нужно научиться понимать эти сигналы, потому что именно они ваш врожденный указатель направления. Люди задают вам вопросы: «Вы не могли бы мне помочь?», «Кушать будешь?» или «Не провести ли нам вечер под одним одеялом?» – и вы слышите внутренний отклик. Это же касается и гораздо более важных вопросов, которые ставит перед вами жизнь. Проверьте себя, когда в следующий раз услышите вопрос или предложение. Только не вздумайте медлить с ответом. Еще секунда – и к принятию решения подключится Ум. Не позволяйте ему отговорить вас. Ум – не самое сильное ваше место. Правильно вы чувствуете именно «нутром». Если ситуация не содержит прямого вопроса, следите за своими внутренними размышлениями. Перечитывайте меню в ресторане, пока название очередного блюда не вызовет ваше внутреннее «Ага». Прислушайтесь к нему и не пожалеете. Ваше основное жизненное правило – дождаться того, что предлагает жизнь, услышать внутренний отклик, выбрать.

Вспоминаю один случай, когда девушка по имени Гейл, человек Генератор, по настоящему поняла, как услышать саму себя. За ней ухаживали сразу четыре парня, и она никак не могла выбрать. После консультации по Дизайну Человека она решила выйти, наконец, из тумана страхов и ожиданий, не имеющих никакого отношения к ее внутреннему отклику. Она встала перед зеркалом в спальне и стала задавать себе вопросы. «Я должна встречаться с Дюком?» – нет. «С Маршаллом?» – снова не то. «Может быть, с Майклом?» – ужас какой. «Тогда с Ником?» И тут она почувствовала внутри себя такое мощное «Ага», что никаких сомнений не оставалось. Именно Ник вызывал в ней настоящий внутренний отклик, и именно он получил свой шанс.

Главная ошибка Генераторов – это слишком много думать, позволяя Уму взять верх над Сакралом. Позвольте этому туману укутать ваш внутренний отклик, и вы обнаружите, что нахватали обязательств перед какими то левыми людьми и левыми занятиями. И тогда подключившийся к делу Сакрал вынужден будет тащить ситуацию до конца, даже если она вам не нужна совершенно. Бросать начатое на полпути – последнее дело. И это важно понять. Как только ваша движущая сила начала работать, ее не остановить. В вашем котле, пока вы ждали, накопилось столько пара, что стоит открыть клапан, и вам понадобится немало сил, чтобы его закрыть. Это как пытаться затормозить паровоз на полном ходу.

Генератор видит, как люди изо всех сил бегут к неприятностям, но не всегда способен их остановить. Ему приходится дожидаться, пока они протрезвеют, очухаются, восстановят силы и будут готовы попробовать еще раз.

Генератор должен быть осторожен, предлагая людям свою энергию. Многие Генераторы работают в сфере обслуживания, образования или в качестве секретарей и ассистентов. Они способны подарить клиенту, ученику или начальнику массу энергии. Но энергии размеренной и упорядоченной. Как энергия беговой дорожки, толкающей ваши ноги, но не дающей им двигаться ни слишком медленно, ни слишком быстро. Именно Генераторы поставляют жизненную энергию для большинства событий, происходящих в этом мире.

Если вы Генератор, то вы один из тех 37 % населения планеты, у кого в запасе достаточно силы, чтобы поднять даже мертвого. Когда вы заходите в комнату, ваша энергия заставляет повернуться к вам головы всех присутствующих. Все думают, что вы способный и неистощимый работник. Вы выскакиваете из постели ни свет ни заря, готовите завтрак, ведете детей в школу, мчитесь на работу, вкалываете как проклятый, переделываете кучу своих и немного чужих дел, остаетесь в обеденный перерыв, летите домой, запускаете стирку, готовите ужин, отмываете и укладываете детей, протягиваете руки обнять мужа и выключаетесь, не успев до него дотянуться. Никто другой, кроме такого же Генератора, угнаться за вами просто не в силах.

Проблема в том, что к концу дня у вас остается ощущение, что вы переделали кучу дел, но все равно остались недовольны.

Это потому, что большинство из этих дел вы проделали, что называется, «на автомате». Жизнь состоит не только из проставления «галочек» в списке текущих задач и раздачи счастья всем окружающим. В этом и состоит Дизайн Человека Генератора. Не включайтесь в работу и не встречайтесь с людьми, если эта работа и эти люди не вызывают у вас внутреннего отклика. Иначе все ваши плюсы превратятся в минусы, а вы превратитесь в вялое и безынициативное существо, которое не способно ни к чему новому. И будете просто лежать на диване и ждать, пока ваша энергия не придет к вам снова.

ЗНАМЕНИТЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ: Мухаммед Али, Фред Астер, Людвиг ван Бетховен, Билл Клинтон, Мадонна, Маргарет Тэтчер, Опра Уинфри.

Что между этими людьми общего? Огромная энергия, настойчивость и неудержимая движущая сила, которая нужна для работы и премьер министру, и телеведущему, и актеру. Несмотря на то что многие из этих людей выглядят как внезапный смерч, подозреваю, что прежде чем позволить энергии Сакрала выйти наружу, они провели немало времени, дожидаясь, пока она накопится. Кроме того, обратите внимание, насколько инстинктивными порой казались решения и Тэтчер, и Клинтона.

Остальным бы я посоветовал не вываливать на Генератора все и сразу. У него тоже есть свой предел. Вы поймете, что предел достигнут, когда Генератор начнет махать руками и орать «Хватит». Или когда он начнет тихо отползать, наевшись досыта вашими делами.

Если ваш ребенок Генератор и вы не хотите видеть постоянных расстройств и истерик, вы должны рассказать ему о том, что такое внутренний отклик и как им пользоваться. Вы можете подарить ребенку трубу, но ожидать, что он научится на ней играть, если она ему не нравится, было бы ошибкой. Папа может сколько угодно учить сына гонять мяч, но если сыну плевать на футбол – футболистом он не станет. Родители должны понимать, что их ожидания и желания их детей, это две большие разницы.

Это же касается и личных отношений. Объявите своему любовнику, что вы едете на шашлыки, и всучите ему пакет с углем до того, как он решит, хочет ли он мяса, и вы похороните ваши отношения. Научитесь задавать своим партнерам Генераторам вопросы. «Ты не хотел бы сегодня…?» «Как тебе идея…?» И не пытайтесь взять ситуацию под контроль. Будь вы трижды мужиком – переживете. Хотите сохранить отношения – консультируйтесь.

В течение многих лет я пытался выяснить, почему встречаемые мной Генераторы поступают так, а не иначе. Некоторые из них способны на правильные решения, но многие тысячи становятся жертвами Обуславливающего влияния и упорно вкалывают как рабочие лошадки, смирившись с тем, что все их героические усилия просто принимают как должное. Бесспорно, те, кто пользуются услугами Генераторов, взлетают быстро и очень высоко. Вопрос только, что с того взлета самому Генератору? Генератор должен найти в жизни место, где его источник энергии будет по настоящему полезен, оценен и понят.

У Джеральдины трое детей. Очаровательных, но очень капризных. Почему? Потому, что их мать считает, что ее долг потакать их капризам в любое время дня и ночи. И ей действительно это нравилось, хотя и здорово утомляло. Она мучилась тем, что ни на что другое у нее просто не остается ни времени, ни сил. Вечная судьба Генератора – выматывать себя чужими заботами. Нанять няню она не могла. Казалось, решения нет. Когда она пришла на консультацию, она понятия не имела о плодотворности своего Сакрала. Ей просто казалось, что она работает на износ и двигается уже только на автопилоте. Когда она узнала, что у нее есть врожденный индикатор, показывающий, чем ей действительно стоит заниматься, она сразу же начала спрашивать. Она поняла, как научить своих детей меньше доставать мать. Они перестали говорить «Хочу». Они стали задавать вопросы, на которые можно ответить «да» или «нет». У нее хватило ума преподать им это как новую игру. Представьте ее радость, когда она поняла, что вопросы находят в ней отклик. Теперь она могла соглашаться только на то, с чем соглашался ее «внутренний голос». Дети же, во первых, нашли новый способ упражнять ум и, во вторых, просто были рады тому, что мать перестала шататься от усталости.

Я советую всем Генераторам понять, как окружающим повезло, что они есть. Не бойтесь упустить лодку и не торопитесь начать путь. Дело необязательно пропадет, если вы не будете его контролировать. Доверяйте своей природе. Доверяйте тому, кем вы родились. Ждите отклика.

Генератор переменного тока Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Генератор.

Генера́тор переме́нного то́ка (устаревшее «альтерна́тор») — электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

Как работает генератор переменного тока: генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электрический ток вырабатывается и тогда, когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки. Электроны перемещаются по направлению к положительному полюсу магнита, а электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают катушку (проводник), в проводнике индуцируется электрический ток. Аналогичный принцип работает и при перемещении проволочной рамки относительно магнита, то есть когда рамка пересекает силовые линии магнитного поля. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

История[ | ]

Электрические машины, генерирующие переменный ток, были известны в простом виде со времён открытия магнитной индукции электрического тока. Ранние машины были разработаны Майклом Фарадеем и Ипполитом Пикси.

Фарадей разработал «вращающийся прямоугольник», действие которого было многополярным — каждый активный проводник пропускался последовательно через область, где магнитное поле было в противоположных направлениях. Первая публичная демонстрация наиболее сильной «альтернаторной системы» имела место в 1886 году. Большой дву

(параметрического+генератора) — с английского на русский

̈ɪpəul I сущ. Pole поляк;
полька а) житель Польши б) человек польского происхождения the poles мн.;
коллект. ≈ поляки II
1. сущ.
1) столб, шест, жердь;
веха, кол to put up a pole ≈ ставить шест fishing pole ski pole tent pole totem pole trolley pole telegraph pole Syn: post, pillar
2) багор Syn: hook, boat-hook
3) дышло Syn: beam, shaft, tongue
4) а) мера длины (= 5,029 м, иногда округляют до
5. 3 м) б) мера площади (= 25,293 кв.м)
5) крайняя внутренняя дорожка( на беговой арене) ∙ under bare poles up the pole
2. гл.
1) а) подпирать шестами б) орудовать, действовать шестом
2) отталкивать(ся) шестом/веслами III сущ. полюс а) один из двух концов оси б) одна из двух крайностей, противоположностей в) физ. один из двух выходов гальванического элемента, генератора и т.д. unlike poles физ. ≈ разноименные полюсы pole extension электр. ≈ полюсный наконечник, полюсный башмак to be poles asunder ≈ быть диаметрально противоположным as wide as the poles apart ≈ диаметрально противоположные столб;
шест, жердь;
кол;
веха;
рейка — telegraph * телеграфный столб — anchoring * анкерная опора, натяжной столб — lattice /trussed/ * решетчатая мачта — * drill штанговый бур — * climbers когти для залезания на столбы лыжная палка (тж. ski *) (спортивное) шест для прыжков (тж. vaulting *) дышло багор (морское) мачта — under /with/ bare *s без парусов рангоутное дерево;
стеньга мерная рейка поль (мера длины = 5,029 м) поль (мера площади = 25,289 м в квадрате) крайняя внутренняя дорожка (легкая атлетика) ;
внутренняя сторона скакового круга (конный спорт) (редкое) хвост( животного) > up the * в тяжелом или затруднительном положении;
помешавшийся, не в своем уме;
пьяный, «под мухой»;
(военное) в почете, в уважении > under bare *s голый, раздетый > to slide down a greasy * стремительно катиться вниз > the pound is sliding down a greasy * фунт неудержимо падает > wouldn’t /won’t/ touch smb., smth. with a ten-foot * обходить кого-л. за версту забивать сваи или колья;
устанавливать столбы отталкивать (судно) шестами или веслами отталкиваться шестами или веслами двигать( судно) баграми переносить на шестах дразнить( расплавленную массу) (спортивное) (жаргон) далеко посылать мяч (бейсбол) (география) полюс — North * Северный полюс — magnetic * магнитный полюс — celestial * небесный полюс, полюс мира — cold * полюс холода — from * to * по всему миру;
во всем мире — we are as far apart as the *s мы далеки друг от друга, как два полюса( физическое) полюс — like *s одноименные полюсы — north-seeking * северный полюс( магнитной стрелки или магнита) — * extension (электротехника) полюсный наконечник, полюсный башмак что-л. прямо противоположное другому, полная противоположность — he and his brother are *s apart /asunder/ он полная противоположность своему брату небо, небеса to be poles asunder быть диаметрально противоположным;
as wide as the poles apart диаметрально противоположные to be poles asunder быть диаметрально противоположным;
as wide as the poles apart диаметрально противоположные up the ~ разг.: to be up the pole забеременеть pole багор ~ дышло ~ мера длины (= 5,029 м) ;
under bare poles мор. без парусов ~ отталкивать(ся) шестом или веслами ~ подпирать шестами ~ полюс;
unlike poles физ. разноименные полюсы Pole: Pole поляк;
полька;
the Poles (pl) собир. поляки pole: pole столб, шест, жердь;
кол, веха ~ attr. полюсный;
pole extension эл. полюсный наконечник, полюсный башмак ~ attr. полюсный;
pole extension эл. полюсный наконечник, полюсный башмак ~ мера длины (= 5,029 м) ;
under bare poles мор. без парусов ~ полюс;
unlike poles физ. разноименные полюсы unlike: ~ непохожий на, не такой, как;
unlike poles (charges) физ. разноименные полюсы (заряды) ;
unlike signs мат. знаки плюс и минус up the ~ разг.: to be up the pole забеременеть up the ~ разг. в затруднительном положении up the ~ разг. не в своем уме up the ~ разг. пьяный

§2.8. Параметрический генератор (параметрон)

Параметрический генератор может быть реализован с помощью одноконтурной параметрической цепи. Если соответствующей зоны неустойчивости, то в системе неизбежно возбудятся нарастающие колебания. Этот процесс носит название параметрического возбуждения колебаний. При нарастании амплитуды колебаний в автогенераторе, варикап перестает быть параметрическим элементом (см. формулу 2.4.), т.к. при выводе этого соотношения требовалось выполнение условия, чтоU_сиг«U_упр. Поэтому с ростом амплитуды колебаний все больше проявляются его нелинейные свойства. За счет нелинейности варикапа и происходит ограничение нарастания амплитуды колебаний. Автогенератор при этом выходит на свою стационарную амплитуду. Наиболее распространённой является следующая схема параметрона (рис.2.21).

U_вых(t)

Рис.2.21. Схема параметрона

Представленная на (рис.2.21) схема — балансная, одноконтурная. Варикапы за счёт напряжения смещения Е_см находятся в закрытом состоянии. На них в закрытом состоянии синфазно подаётся ток накачки. Если мы подключаемся точно в середине выходной катушки индуктивности, то магнитные потоки генератора накачки в катушке индуктивности компенсируются за счёт встречного направления включения варикапов. Поэтому на выходе колебаний генератора накачки не будет.

Если то. Частота резонанса такой системы, где— значение ёмкости покоя варикапа. Одновременно с накачкой подаётся сигнал. Пока он мал, происходит усиление сигнала, а когда он выходит в нелинейную область вольт — кулоновской характеристики варикапа происходит ограничение усиления. Параметрон – это устройство с двумя устойчивыми состояниями колебаний

.

Параметрон можно использовать в качестве элемента памяти. Например, первое состояние соответствует логической единице, второе —логическому нулю. Впервые двузначность фазы возникших колебаний параметрического генератора для создания логического элемента предложил японский ученый Гото.

§2.9. Двухконтурные параметрические системы

Для одноконтурного параметрического усилителя (раздел 2.7) можно построить графики спектров входного сигнала, генератора накачки и выходного колебания (рис.2.22).

C_n(S_вх)

Рис.2.2

2.а) спектр колебаний параметра, б) спектр входного сигнала

в) спектр выходного колебания

Т.к. частота , то появление двух спектральных линий на одной частоте будет вызывать различные случаи поведения колебательной цепи. Когда частотные линиискладываются синфазно, происходит усиление колебаний. В случае, когда спектральные линии складываются противофазно, происходит подавление колебаний сигнала. Для того, чтобы не зависеть от соотношения фаз между входным сигналом и напряжением генератора накачки, нам необходимо разделить эти две линии. Это возможно выполнить с помощью 2-х контурного параметрического усилителя. Что при этом происходит?

Рассмотрим трех частотный двух контурный параметрический усилитель (Рис.2.23.). Теперь система должна быть трех частотной. Возникнут колебания на следующих частотах – .

Определим, будет ли в этом случае усиление сигнала. Ответ на этот вопрос дает фундаментальная теорема Менли-Роу, доказанная более 50 лет назад в 1956 г.

Рис.2.23. 3-х контурный параметрический усилитель