PL243920B1 - Układ zasilania indukcyjnego z izolacją wysokonapięciową - Google Patents

Abstract

Układ zasilania indukcyjnego z izolacją wysokonapięciową zawiera źródło energii (ŹE) dołączone do wzmacniacza rezonansowego (WR), do którego dołączone jest uzwojenie zasilające (UZ). Wytworzone w nim pole magnetyczne skupia się w pręcie ferrytowym (PF), umieszczonym w izolatorze (IZ) i oddziałuje na uzwojenie odbiorcze (UO), dołączone do kondensatora zmiennego (C), połączonego z prostownikiem synchronicznym (PS). Prostownik synchroniczny (PS) dołączony jest do odbiornika energii (OE) i do układu korekcji rezonansu (KR), którego wyjście dołączone jest do kondensatora zmiennego (C).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ zasilania indukcyjnego z izolacją wysokonapięciową, zwłaszcza do zasilania układów czujników umieszczonych w obwodach wysokiego i średniego napięcia.

Układy czujników umieszczone w obwodach wysokiego i średniego napięcia wymagają zasilania, które nie może być połączone galwanicznie z obwodami niskiego napięcia ani; z potencjałem ziemi. Musi być zachowana izolacja na poziomie dziesiątek lub setek, kilowoltów, a struktura izolatora, ze względu na zjawisko wyładowań niezupełnych, musi być względnie jednorodna. Elementy umieszczone w izolatorze nie mogą mieć skomplikowanych kształtów.

Znane są z literatury transformatory z izolacją wysokonapięciową. Transformatory takie są dość duże i kosztowne. Ich stosowanie ma sens wtedy, gdy potrzebujemy dużych mocy, rzędu setek watów i więcej.

Znany z opisu patentowego PL 223090 „Izolowany rezonansowy zasilacz prądu stałego” zawiera dwie cewki rozdzielone przegrodą izolacyjną, realizujące przekaz energii poprzez sprzężenie indukcyjne. Wbudowanie obwodów, sterujących i cewek do wnętrza izolatora zwiększa ryzyko powstania wyładowań niezupełnych.

W opisie patentów US20090016715, US4928319A, US4928319A, US5119679A pokazano sposób zasilania poprzez światłowód. Taka metoda może być zastosowana w zasilaniu czujników w obwodach wysokiego i średniego napięcia. Jest to jednak technologia droga.

W układzie zasilania indukcyjnego z izolacją wysokonapięciową według wynalazku, wykorzystano przekazywanie energii poprzez sprzężenie indukcyjne pomiędzy dwoma cewkami. Układ taki osiąga najwyższą sprawność podczas pracy w rezonansie. Uzwojenie zasilające jest zasilane ze wzmacniacza rezonansowego, na przykład samowzbudnego. Zaindukowane w uzwojeniu odbiorczym napięcie jest wyprostowane w prostowniku synchronicznym, który wnosi najmniejsze straty i przekazywane jest do odbiornika energii. Aby utrzymać wysoką sprawność układu, uzwojenie odbiorcze też powinno pracować w rezonansie. W tym celu korygowana jest wartość kondensatora zmiennego tak, aby uzyskać najwyższą wartość prostowanego napięcia.

Ponieważ w obwodach średnich i wysokich napięć wymagana długość izolatora może wykosić kilkadziesiąt centymetrów, pole magnetyczne uzwojeń tak rozsuniętych będzie bardzo osłabione i skuteczność przekazu energii będzie bliska zeru. Aby temu zaradzić w układzie według wynalazku zastosowano zatopiony w izolatorze pręt ferrytowy, w którym następuje koncentracja pola magnetycznego, co umożliwia odziaływanie pomiędzy uzwojeniami rozsuniętymi na odległość dziesiątek centymetrów.

Zaletą wynalazku jest umożliwienie przekazywanie energii na odległość kilkudziesięciu centymetrów przy wykorzystaniu jednorodnego materiału możliwego do zatopienia w izolatorze bez ryzyka wystąpienia zjawiska wyładowań niezupełnych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie, wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu.

Źródło energii ŹE zasila wzmacniacz rezonansowy WR, do którego dołączone jest uzwojenie zasilające UZ. Wytworzone w nim pole magnetyczne skupia się w pręcie ferrytowym PF, umieszczonym w izolatorze IŻ. Po drugiej stronie izolatora IZ pole magnetyczne oddziałuje na uzwojenie odbiorcze UO, połączone równolegle z kondensatorem zmiennym C i dołączone do prostownika synchronicznego PS. Wyprostowany prąd z prostownika synchronicznego PS doprowadzony jest do odbiornika energii OE. Prostownik synchroniczny PS dołączony jest także do układu korekcji rezonansu KR, który zmienia pojemność kondensatora zmiennego C, utrzymując prostownik w rezonansie.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Układ zasilania indukcyjnego z izolacją wysokonapięciową zawierający wzmacniacz rezonansowy, cewki, kondensatory, ferryt, izolator, prostownik synchroniczny znamienny tym, że źródło energii (ZE) dołączone jest do wzmacniacza rezonansowego (WR), do, którego dołączone jest uzwojenie zasilające (UZ), a wytworzone w nim pole magnetyczne skupione w pręcie ferrytowym (PF), umieszczonym w izolatorze (IZ), oddziałuje na uzwojenie odbiorcze (UO), które dołączone jest do kondensatora zmiennego (C), połączonego z prostownikiem synchronicznym (PS), który dołączony jest do odbiornika energii (OE) i do układu korekcji rezonansu (KR), którego wyjście dołączone jest do kondensatora zmiennego (C).