RU2499320C2 - Inductance-capacitance generator (lc-generator) - Google Patents
Inductance-capacitance generator (lc-generator) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499320C2 RU2499320C2 RU2011149190/07A RU2011149190A RU2499320C2 RU 2499320 C2 RU2499320 C2 RU 2499320C2 RU 2011149190/07 A RU2011149190/07 A RU 2011149190/07A RU 2011149190 A RU2011149190 A RU 2011149190A RU 2499320 C2 RU2499320 C2 RU 2499320C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- lining
- pointed
- vacuum tube
- flat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции индуктивно-емкостных генераторов.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to the design of inductive capacitive generators.
Устройство предназначено для генерации непосредственно высокочастотного электрического тока в одной из фазовых цепей источника переменного тока для потребителя.The device is designed to directly generate high-frequency electric current in one of the phase circuits of an alternating current source for a consumer.
Известна заявка на изобретение «Устройство, содержащее элементы для передачи индукции, энергии или усиления напряжения», RU 97119059, опубл. 20.11.1999, МПК G21K 5/04, Н05Н 7/02, содержащая вакуумную камеру с окном пропускания, генератор пучка частиц внутри вакуумной камеры, ускоритель пучка и индуктивный элемент. Однако слишком сложное устройство каскада индуктивных элементов и твердотельный мощный формирователь с усилением по напряжению генератора с подстройкой по частоте, практически нивелирует эффект возникновения дополнительных сил, действующих на электроны в вакууме, что делает невозможным эффективное генерирование высокочастотного электрического тока. Кроме того, большое количество дополнительных устройств, в том числе и для съема энергии существенно снижает эффективность работы такого устройства.A known application for the invention "A device containing elements for transmitting induction, energy or voltage amplification", RU 97119059, publ. 11/20/1999, IPC G21K 5/04, H05H 7/02, containing a vacuum chamber with a transmission window, a particle beam generator inside a vacuum chamber, a beam accelerator and an inductive element. However, an overly complex device of the cascade of inductive elements and a solid-state powerful shaper with voltage-amplified generator with frequency adjustment almost eliminates the effect of additional forces acting on the electrons in vacuum, which makes it impossible to efficiently generate high-frequency electric current. In addition, a large number of additional devices, including for energy removal, significantly reduces the efficiency of such a device.
Известна заявка на изобретение «Высокочастотный генератор для ионных и электронных источников», RU 2008131500, опубл. 10.02.2010, МПК H01J 27/00, содержащий катушку индуктивности, намотанную вокруг разрядной камеры и высокочастотный источник тока. Однако регулирование мощности высокочастотного генератора осуществляется путем установки входного постоянного напряжения (Uin) и входного тока (Jin) высокочастотного генератора, а также последовательный или параллельный резонансный контур с конденсаторами, в которых теряется значительная доля энергии, которая должна быть направлена на работу электронов. Таким образом существенно усложняется съем энергии с генератора, а также требуется значительное количество дополнительных устройств, например, преобразователь энергии для ее съема, что существенно снижает эффективность генератора.Known application for the invention of "High-frequency generator for ionic and electronic sources", RU 2008131500, publ. 02/10/2010, IPC H01J 27/00, comprising an inductor wound around a discharge chamber and a high-frequency current source. However, the power regulation of the high-frequency generator is carried out by setting the input constant voltage (Uin) and the input current (Jin) of the high-frequency generator, as well as a series or parallel resonant circuit with capacitors, in which a significant fraction of the energy that should be directed to the operation of the electrons is lost. Thus, the removal of energy from the generator is significantly complicated, and a significant number of additional devices are required, for example, an energy converter for its removal, which significantly reduces the efficiency of the generator.
Известна заявка на изобретение «Способ и устройство (варианты) для генерации электрической энергии из электромагнитного поля колебательного контура», RU 2008110598 опубл.: 27.01.2011, МПК H02K 44/00, содержащее источник переменного тока, катушку индуктивности и прерыватель тока. Используют режим периодической цикличности, однако прерыватель используют для осуществления режима резонанса в контуре, в результате чего накопившаяся электромагнитная (реактивная и активная) энергия в контуре будет превышать потребленную от первичного источника энергии неэлектрического происхождения общую (суммарную) энергию (работу) электронов, но при этом электромагнитная энергия снимается непосредственно с зажимов катушки индуктивности или конденсатора с помощью емкостного накопителя энергии или (и) свободных зарядов (квантов возбуждений), например выполненного по типу сферического или цилиндрического, или тороидального, или другого конденсатора (емкости). Для съема такой электромагнитной энергии требуется большое количество дополнительных устройств, что существенно усложняет устройство, а также в колебательный контур не включена вакуумная камера. Генератор и преобразователь энергии разделены.A known application for the invention "Method and device (options) for generating electric energy from the electromagnetic field of the oscillating circuit", RU 2008110598 publ.: 01/27/2011, IPC H02K 44/00, containing an alternating current source, inductor and current chopper. The periodic cyclic mode is used, however, the chopper is used to implement the resonance mode in the circuit, as a result of which the accumulated electromagnetic (reactive and active) energy in the circuit will exceed the total (total) electron energy (work) consumed from the primary source of non-electric energy, but at the same time electromagnetic energy is removed directly from the terminals of an inductor or capacitor using a capacitive storage of energy or (and) free charges (quanta) ozbuzhdeny), for example made of spherical or cylindrical type or toroidal, or other capacitor (capacitance). The removal of such electromagnetic energy requires a large number of additional devices, which significantly complicates the device, and the vacuum chamber is not included in the oscillating circuit. The generator and the energy converter are separated.
Известно также изобретение «Способ генерирования высоковольтных импульсов и устройство для его осуществления», патент №2110143, заявка RU 96115627, опубл. 27.08.1998, МПК H03K 3/53, содержащее энергопровод, который выполнен в виде широкополосной однородной длинной линии с распределенными параметрами, состоящей из N отрезков, соединенных разрядниками каскадов, причем каждый из отрезков содержит в прямом токопроводе разрыв, емкостный накопитель каскада, включенный в разрыв прямого токопровода. Такой генератор может быть включен в одну из фаз потребителя переменного т ока, т.е. Генератор подключается в разрыв проводника высокого напряжения. Целью изобретения является создание способа генерирования высоковольтных импульсов. Изобретение позволяет достичь покаскадного обострения фронта импульса, формирующегося в энергопроводе генератора. Однако каскад емкостных накопителей практически нивелирует эффект возникновения дополнительных сил, действующих на электроны в вакууме, что делает невозможным эффективное генерирование высокочастотного электрического тока. Кроме того, большое количество дополнительных устройств, в том числе и для съема энергии существенно снижает эффективность работы такого устройства, а также о в данном изобретении энергопровод, состоящий из прямого и обратного токопроводов, но при этом зарядка распределенной емкости осуществляется в процессе распространения электромагнитной волны (электромагнитного импульса) по энергопроводу со скоростью. Поскольку применяется распределенная емкость - то существенно увеличиваются потери в генераторе, а, следовательно и его эффективность.The invention “The method of generating high voltage pulses and a device for its implementation” is also known, patent No. 2110143, application RU 96115627, publ. 08/27/1998, IPC H03K 3/53, containing a power supply, which is made in the form of a broadband homogeneous long line with distributed parameters, consisting of N segments connected by cascade arresters, each of the segments containing a gap in the direct current conductor, a capacitive cascade drive included in rupture of a direct current conductor. Such a generator can be included in one of the phases of a consumer of an alternating current, i.e. The generator is connected to the gap of the high voltage conductor. The aim of the invention is to provide a method for generating high voltage pulses. The invention allows to achieve a cascade aggravation of the pulse front, which is formed in the power supply of the generator. However, the cascade of capacitive storage practically eliminates the effect of the appearance of additional forces acting on the electrons in a vacuum, which makes it impossible to efficiently generate a high-frequency electric current. In addition, a large number of additional devices, including for the removal of energy, significantly reduces the efficiency of such a device, as well as in the present invention, an energy conductor consisting of direct and reverse current conductors, but at the same time the distributed capacity is charged in the process of propagation of an electromagnetic wave ( electromagnetic pulse) through the power pipeline with speed. Since distributed capacity is used, the losses in the generator, and, consequently, its efficiency, significantly increase.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является изобретение «Преобразователь энергии, использующий заряженные частицы», публикация WO 90/13905 от 15.11.1990 г., МПК H01J 23/34, Т-образную обкладку и индукционную катушку. Однако Т-образная емкость подключена к постоянному току высокого напряжения. Разряд происходит темновой от катода до анода, а не искровой, как в предложенном техническом решении, в котором разряд осуществляется однонаправлено от обкладки заостренной к плоской обкладе, т.е. вдоль энергопровода слева направо. Иными словами используют другой принцип генерации, кроме того, в данном изобретении осуществляется отдельно подача (вход) энергии в Т-образную емкость, а постоянный ток и отбор энергии (выход) снимают в виде импульсного тока с катушки индуктивности, в то время, как в предложенном техническом решении осуществлено последовательное соединение индукционной катушки и Т-образной емкости, что создает LC-генератор, работающий в одном проводнике - фазе переменного тока. Это дает возможность получить участок электрической цепи с источником ЭДС или иными словами генератор встроен в линейный проводник переменного тока высокого напряжения без каких-либо дополнительных приспособлений.Closest to the proposed technical solution is the invention "Energy Converter using charged particles", publication WO 90/13905 of 11/15/1990, IPC H01J 23/34, T-shaped lining and induction coil. However, the T-shaped capacitance is connected to a high voltage direct current. The discharge occurs dark from the cathode to the anode, and not spark, as in the proposed technical solution, in which the discharge is carried out unidirectionally from the lining pointed to a flat lining, i.e. along the power pipeline from left to right. In other words, they use a different principle of generation, in addition, in this invention, the energy is supplied (input) separately to the T-shaped capacitance, and the direct current and energy extraction (output) are removed in the form of a pulsed current from the inductor, while the proposed technical solution, the induction coil and the T-shaped capacitance are connected in series, which creates an LC generator operating in one conductor - an alternating current phase. This makes it possible to obtain a portion of the electric circuit with an EMF source or, in other words, the generator is built into a high-voltage AC line conductor without any additional devices.
Предложенное техническое решение индуктивно - емкостного генератора позволяет достичь следующего технического результата: за счет конструкции LC-генератора осуществлять генерацию непосредственно высокочастотного электрического тока, без дополнительных устройств, например, в виде преобразователей, поскольку LC-генератор совмещает при своей работе функции и генератора и преобразователя энергии.The proposed technical solution of the inductive-capacitive generator allows you to achieve the following technical result: due to the design of the LC-generator to generate directly high-frequency electric current, without additional devices, for example, in the form of converters, since the LC-generator combines the functions of both the generator and the energy converter during its operation .
Заявленный технический результат достигается за счет того, что индуктивно-емкостной генератор (LC-генератор), состоит из вакуумной трубки, внутри которой размещены заостренная обкладка и обкладка с плоским торцом, подключенных к источнику тока, а на вакуумной трубке снаружи размещена электромагнитная катушка. Отличается тем, что он состоит из вакуумированной трубки, выполненной из диэлектрика, внутри которой размещены заостренная обкладка, расположенная вдоль центральной оси вакуумной трубки и развернутая острием по направлению к плоской обкладке и плоская обкладка, выполненная металлической и расположенная на центральной оси вакуумной трубки. Расстояние между заостренной обкладкой и плоской обкладкой подобрано таким образом, чтобы обеспечивать искровой разряд между ними при взаимодействии с магнитным полем индукционной катушки и, которые совместно образуют во внутреннем пространстве стеклянной трубки Т-образную емкость (вакуумный конденсатор), снаружи от стеклянной вакуумированной трубки размещена высоковольтная индукционная катушка (ВИК), один конец которой подключен к источнику переменного тока высокого напряжения той же фазы, что и плоская обкладка Т-образной емкости, при этом обеспечивают зарядное напряжение, достаточное для запуска процесса автоэлектронной эмиссии с заостренной обкладки с пробоем до плоской обкладки Т-образной емкости (конденсатора) и второй конец ВИК последовательно электрически подсоединен к заостренной обкладке Т-образной емкости. При этом плоская обкладка подключена последовательно с индукционной катушкой через разрядный промежуток и заостренную обкладку к источнику переменного тока высокого напряжения той же фазы, что и индукционная катушка, причем ВИК размещена в зоне между заостренной и плоской обкладками, образующими эту Т-образную емкость, обеспечивая работу выхода электронов из острия обкладки Т-образной емкости, равную eU, где e - заряд единичного электрона, и прямолинейное ускорение электронов по оси индукционной катушки в Т-образной емкости, размещенной внутри нее, а полная энергия потока электронов из острия заостренной обкладки удовлетворяет формуле Эйнштейна:The claimed technical result is achieved due to the fact that the inductive-capacitive generator (LC-generator) consists of a vacuum tube, inside of which there is a pointed lining and a lining with a flat end connected to a current source, and an electromagnetic coil is placed on the vacuum tube outside. It differs in that it consists of a vacuum tube made of a dielectric, inside of which there is a pointed lining located along the central axis of the vacuum tube and turned by a tip towards the flat lining and a flat lining made of metal and located on the central axis of the vacuum tube. The distance between the pointed lining and the flat lining is selected in such a way as to provide a spark discharge between them when interacting with the magnetic field of the induction coil and which together form a T-shaped capacitance (vacuum capacitor) in the interior of the glass tube, and a high-voltage tube is placed outside the vacuum tube induction coil (VIC), one end of which is connected to a high voltage AC source of the same phase as the flat lining of the T-shaped capacitance, while providing a charging voltage sufficient to start the process of field emission from a pointed lining with a breakdown to a flat lining of a T-shaped capacitor (capacitor) and the second end of the VIC is electrically connected in series with the pointed lining of the T-shaped capacitance. In this case, the flat plate is connected in series with the induction coil through the discharge gap and the pointed plate to the high voltage AC source of the same phase as the induction coil, and the VIC is located in the zone between the pointed and flat plates forming this T-shaped capacitance, ensuring operation the exit of electrons from the tip of the lining of the T-shaped capacitance, equal to eU, where e is the charge of a single electron, and the linear acceleration of electrons along the axis of the induction coil in the T-shaped capacitance placed inside it, and the total energy of the electron flow from the tip of the pointed plate satisfies Einstein’s formula:
где En - полная энергия потока электроновwhere En is the total energy of the electron flow
eU - работа высокого напряжения, создающего условие для совершения работы выхода электронов из острия обкладки Т-образной емкости;eU is the work of high voltage, creating the condition for the work of the exit of electrons from the tip of the lining of the T-shaped capacitance;
е - единичный заряд электронаe is the unit charge of the electron
m - масса электрона как частицыm is the mass of an electron as a particle
v - скорость света, равная скорости выхода электронов, которая обеспечена искровым разрядом (свечением, это высокочастотный разряд в момент пробоя диэлектрика - вакуума) в Т-образной емкости. В частных случаях, которые не охватывают всех возможных вариантов исполнения предложенного индуктивно - емкостного генератора, вакуумная трубка может быть выполненной стеклянной, и, например, иметь диаметр 15-20 мм. Заостренная обкладка может быть выполнена металлической, круглого сечения диаметром 2-3 мм и расположена, в частности, от торца вакуумной трубки не менее 15 мм. Кроме того, заостренная обкладка может быть выполнена из вольфрама. Плоская обкладка выполнена также, например, из вольфрама. Она может иметь форму плоской круглой пластины толщиной 0,5-1.0 мм и диаметром от 8 до 12 мм, и в частности, быть расположена от конца заостренной обкладки на расстоянии от 30 до 50 мм при напряжении в линейной цепи в интервале 10 кВ-100 кВ. При этом плоская обкладка может быть расположена от торца вакуумной трубки не менее 15 мм. Витки ВИК непосредственно намотаны на вакуумную трубку, а источник переменного тока высокого напряжения, подключенный к ВИК, может иметь напряжение не менее 10 кВ. Кроме того, ВИК в частном случае размещена симметрично относительно вакуумной трубки.v is the speed of light equal to the electron exit velocity, which is provided by a spark discharge (glow, this is a high-frequency discharge at the time of the breakdown of the dielectric - vacuum) in a T-shaped capacitance. In special cases, which do not cover all possible variants of the proposed inductive-capacitive generator, the vacuum tube can be made of glass, and, for example, have a diameter of 15-20 mm. The pointed lining can be made of metal, circular cross section with a diameter of 2-3 mm and is located, in particular, from the end of the vacuum tube at least 15 mm In addition, the pointed lining can be made of tungsten. The flat lining is also made, for example, of tungsten. It can take the form of a flat round plate with a thickness of 0.5-1.0 mm and a diameter of 8 to 12 mm, and in particular, can be located from the end of the pointed plate at a distance of 30 to 50 mm with a voltage in the linear circuit in the range of 10 kV-100 kV In this case, the flat lining can be located at least 15 mm from the end of the vacuum tube. The turns of the VIC are directly wound on the vacuum tube, and the high-voltage alternating current source connected to the VIC can have a voltage of at least 10 kV. In addition, the VIC in the particular case is placed symmetrically with respect to the vacuum tube.
Данное техническое решение иллюстрируется чертежом, который не охватывает всех возможных конструктивных вариантов исполнения представленной схемы подключения.This technical solution is illustrated by the drawing, which does not cover all possible design options for the presented connection diagram.
На Фиг 1 показана электрическая схема индуктивно-емкостного генератора (LC-генератор).Figure 1 shows the electrical circuit of an inductive capacitive generator (LC generator).
Устройство LC-генератора, показанное на Фиг.1 состоит из стеклянной вакуумированной трубки (1), внутри которой размещена Т-образная емкость, состоящая из заостренной обкладки (2) и плоской обкладки (5). Вакуумная трубка с обкладками представляет собой объемный конденсатор в сочетании с разрядником, в котором в зоне (4) - осуществляется искровой разряд, протекающий от заостренного конца заостренной обкладки (2) к плоской обкладке (5). Т-образная емкость работает как вакуумный конденсатор. Снаружи стеклянной вакуумированной трубки (1) между обкладками (2 и 5) Т-образной емкости, в частности, в зоне между заостренной (2) и плоской (5) обкладками, образующими эту Т-образную емкость, размещена высоковольтная индукционная катушка (ВИК) (3), один конец которой подключен к источнику переменного тока высокого напряжения (6), второй конец последовательно с помощью электрической связи (7) - к заостренной обкладке (2) Т-образной емкости. Плоская обкладка (5) включена посредством электрической связи (8) в цепь переменного тока высокого напряжения той же фазы, что и ВИК (3).The LC generator device shown in FIG. 1 consists of a glass evacuated tube (1), inside which a T-shaped container is placed, consisting of a pointed lining (2) and a flat lining (5). The vacuum tube with plates is a volume capacitor in combination with a spark gap, in which zone (4) carries out a spark discharge flowing from the pointed end of the pointed plate (2) to a flat plate (5). T-shaped capacitance works like a vacuum capacitor. Outside the glass vacuum tube (1) between the plates (2 and 5) of the T-shaped capacitance, in particular, in the zone between the pointed (2) and flat (5) plates that form this T-shaped capacitance, a high-voltage induction coil (VIC) is placed (3), one end of which is connected to a high-voltage alternating current source (6), the other end is sequentially by electrical connection (7) to the pointed lining (2) of the T-shaped capacitance. The flat lining (5) is connected via electrical coupling (8) to the high voltage alternating current circuit of the same phase as the VIC (3).
Таким образом, один конец ВИК (3) подключен к источнику переменного тока высокого напряжения проводником (электрической связью) (6) той же фазы, что и плоская обкладка (5) Т-образной емкости, при этом обеспечивают зарядное напряжение в Т-образной емкости в зоне (4), достаточное для запуска процесса автоэлектронной эмиссии с заостренной обкладки (2) с пробоем до плоской обкладки (5) Т-образной емкости (вакуумного конденсатора). Второй конец ВПК (3) последовательно электрически подсоединен через проводник (7) к заостренной обкладке (2) Т-образной емкости. Плоская обкладка (5) подключена последовательно с индукционной катушкой через разрядный промежуток - зона (4) и заостренную обкладку (2) к источнику переменного тока высокого напряжения той же фазы - проводник (6), что и ВИК, а через проводник (8) к той же фазе - линейно в сеть.Thus, one end of the VIC (3) is connected to the high voltage AC source by a conductor (electric connection) (6) of the same phase as the flat plate (5) of the T-shaped capacitance, while providing a charging voltage in the T-shaped capacitance in zone (4), sufficient to start the field emission process from the pointed lining (2) with breakdown to a flat lining (5) of a T-shaped capacitance (vacuum capacitor). The second end of the MIC (3) is electrically connected in series through the conductor (7) to the pointed lining (2) of the T-shaped capacitance. The flat plate (5) is connected in series with the induction coil through the discharge gap - zone (4) and the pointed plate (2) to the high voltage AC source of the same phase - conductor (6) as the VIC, and through the conductor (8) to the same phase - linearly into the network.
ВИК (3) обеспечивает работу выхода электронов из острия обкладки (2) Т-образной емкости, равную eU, где e - заряд единичного электрона, и прямолинейное ускорение электронов по оси индукционной катушки (ВИК) (3) в Т-образной емкости, размещенной внутри нее, а полная энергия потока электронов из острия заостренной обкладки (2) в зоне (4) удовлетворяет формуле Эйнштейна.The VIC (3) provides the work of the electron exit from the tip of the plate (2) of the T-shaped capacitance equal to eU, where e is the charge of a single electron, and the linear acceleration of electrons along the axis of the induction coil (VIC) (3) in the T-shaped capacitor located inside it, and the total energy of the electron flow from the tip of the pointed lining (2) in zone (4) satisfies Einstein’s formula.
Вакуумная трубка (1) преимущественно выполнена стеклянной, или из любого диэлектрика. Кроме того, трубка преимущественно круглой формы в сечении, т.к. На круглую трубку легче намотать индукционную катушку (3), а так же индукционная катушка (3), намотанная на круглую вакуумную трубку (1), имея также круглый сердечник, в виде этой трубки, легче центрует искровой разряд по оси «А-Б». Вакуумная трубка (1) имеет преимущественно диаметр 15-20 мм. В трубке (1) создать идеальный абсолютный вакуум невозможно, то достаточно создать неглубокий вакуум, желательно без присутствия каких либо газов, поскольку при наличии остаточных молекул газов возможно возникновение различных побочных эффектов, которые мешают работе описываемого устройства (например: вторичная ударная ионизация газа ускоренными электронами и т.д.).The vacuum tube (1) is preferably made of glass, or from any dielectric. In addition, the tube is predominantly round in cross section, because It is easier to wind an induction coil (3) on a round tube, as well as an induction coil (3), wound on a round vacuum tube (1), also having a round core, in the form of this tube, it is easier to center the spark discharge along the axis “AB” . The vacuum tube (1) has a predominantly diameter of 15-20 mm. It is impossible to create a perfect absolute vacuum in the tube (1), it is enough to create a shallow vacuum, preferably without the presence of any gases, since in the presence of residual gas molecules various side effects may occur that interfere with the operation of the described device (for example: secondary impact ionization of gas by accelerated electrons etc.).
В представленном варианте заостренная обкладка (2) выполнена металлической, круглого сечения диаметром 2-3 мм и расположена от торца вакуумной трубки не менее 15 мм. Кроме того, заостренная обкладка (2) в предложенном варианте исполнения выполнена, например, из вольфрама. Заостренная обкладка (2) является неразрушающейся, так как электроны выходят из острия за счет высокого напряжения т.е. происходит холодный разряд, который не разрушает заостренную обкладку (2) Т-образной емкости, поскольку это результат высоковольтной автоэлектронной эмиссии. В рассматриваемом прототипе наоборот, заостренная обкладка емкости является катодом -эмиттером. Заостренная обкладка (2) является по форме - заостренным металлическим проводником круглого сечения и подбирается в зависимости от применяемого напряжения, достаточного для пробоя Т-образной емкости (т.е пробой между заостренной (2) и плоской (5) обкладкой). Плоская обкладка выполнена преимущественно из вольфрама.In the presented embodiment, the pointed lining (2) is made of metal, circular cross section with a diameter of 2-3 mm and is located at least 15 mm from the end of the vacuum tube. In addition, the pointed lining (2) in the proposed embodiment is made, for example, of tungsten. The pointed lining (2) is non-destructive, since the electrons exit the tip due to high voltage i.e. a cold discharge occurs, which does not destroy the pointed lining (2) of the T-shaped capacitance, since this is the result of high-voltage field emission. In the prototype under consideration, on the contrary, the pointed lining of the capacitance is an emitter cathode. The pointed lining (2) is shaped like a pointed metal conductor of circular cross section and is selected depending on the applied voltage, sufficient for the breakdown of the T-shaped capacitance (i.e., the breakdown between the pointed (2) and flat (5) lining). The flat lining is made primarily of tungsten.
Плоская обкладка (5) в рассматриваемом варианте исполнения имеет форму плоской круглой пластины толщиной 0,5-1.0 мм и диаметром от 8 до 12 мм, расположена от конца заостренной обкладки на расстоянии от 30 до 50 мм при напряжении в линейной цепи в интервале 10 кВ - 100 кВ и от противоположного торца вакуумной трубки (1) не менее 15 мм. Круглая форма плоской обкладки выбрана из соображения целесообразности, так как круглая форма лучше, отсутствуют при такой форме краевые эффекты в виде дополнительного разряда, например с острых кромок, если форма будет выбрана квадратная или иной формы. Подключение к высокому напряжению в 10 кВ переменного тока и более создает условие пробоя вакуума (диэлектрика в зоне (4)) в Т-образной емкости (вакуумном конденсаторе). Необходимо подобрать разрядный промежуток - зона (4), исходя из требования возникновения пробоя, которое обеспечивает наличие напряжения не менее 10 кВ. Требуемый эффект будет обеспечиваться в интервале 10-100 кВ.The flat plate (5) in the considered embodiment has the form of a flat round plate with a thickness of 0.5-1.0 mm and a diameter of 8 to 12 mm, located from the end of the pointed plate at a distance of 30 to 50 mm with a voltage in the linear circuit in the range of 10 kV - 100 kV and from the opposite end of the vacuum tube (1) not less than 15 mm. The round shape of the flat lining is selected for reasons of expediency, since the round shape is better, there are no edge effects in this form in the form of an additional discharge, for example, from sharp edges, if the shape is selected square or other shape. Connection to a high voltage of 10 kV alternating current and more creates a breakdown condition for the vacuum (dielectric in zone (4)) in a T-shaped capacitance (vacuum capacitor). It is necessary to select the discharge gap - zone (4), based on the requirement of breakdown, which ensures the presence of a voltage of at least 10 kV. The desired effect will be provided in the range of 10-100 kV.
Т-образная емкость, образованная обкладками (2) и (5) является емкостью, а это, по определению (см. И.В. Савельев, курс общей физики, электричество, изд. «Наука», главная редакция физико-математической литературы, М., 1966 г.) - это два проводника и диэлектрик между ними, поэтому имеется ввиду обычный электрический конденсатор, но у которого одна обкладка заостренная (тогда как у стандартных электрических конденсаторов обе обкладки плоские). Заострение одной обкладки облегчает пробой диэлектрика конденсатора, в нашем случае диэлектрик это вакуум. Пробой конденсатора - это в электродинамике есть ток проводимости. Ток проводимости проходящий через ось индукционной катушки это есть переменный ток, создающий переменное магнитное поле, которое наводит в ней по закону электромагнитной индукции Фарадея индукционный ток, тем самым в предложенной конструкции получают конструктивно и по принципам работы устройства электрический генератор, использующий ток пробоя в Т-образной емкости (то есть в Т-образном конденсаторе), используемой для генерации индукционного тока.The T-shaped capacitance formed by the plates (2) and (5) is a capacitance, and this, by definition (see I.V. Saveliev, course in general physics, electricity, ed. "Science", the main edition of the physics and mathematics literature, Moscow, 1966) - these are two conductors and a dielectric between them, therefore, we mean a conventional electric capacitor, but which has one pointed electrode (whereas standard electrolytic capacitors have both plates flat). The sharpening of one plate facilitates the breakdown of the capacitor dielectric, in our case, the dielectric is a vacuum. Breakdown of the capacitor - this is the conductivity current in electrodynamics. The conduction current passing through the axis of the induction coil is an alternating current that creates an alternating magnetic field, which induces an induction current in it according to the Faraday law of electromagnetic induction, thereby, in the proposed design, an electric generator using the breakdown current in T shaped capacitance (i.e., in a T-shaped capacitor) used to generate an induction current.
Витки ВИК (3) непосредственно намотаны на вакуумную трубку (1), источник переменного тока высокого напряжения, подключенный к ВИК через проводник (6), должен иметь напряжение не менее 10 кВ. ВИК (3) размещена симметрично относительно вакуумной трубки (1). Так как указано на Фиг.1 проводник (6) помечен волнистым значком, что означает переменный ток, а у переменного тока нет постоянного входа и выхода так как направление тока в линейной цепи ВИК - проводник (7) - заостренная обкладка (2) - разрядная зона (4) - плоская обкладка (5) - проводник (8) меняется, например, как ток промышленной частоты 50 раз в секунду туда и обратно, а, значит также меняется местами вход и выход. В отличии от устройства Шоулдерса, взятого в качестве прототипа, пропускают переменный ток высокого напряжения через Т-образную емкость, а у устройства в прототипе - применяют постоянный ток, поэтому направление тока в прототипе направлено от минус т.е заостренного катода к плоской обкладке -плюсу. В предложенном же устройстве - ток является импульсным, переменным, проводящим в одной фазе линейного проводника цепи.The turns of the VIC (3) are directly wound on the vacuum tube (1), the high-voltage alternating current source connected to the VIC through the conductor (6) must have a voltage of at least 10 kV. VIK (3) is placed symmetrically relative to the vacuum tube (1). Since it is indicated in Fig. 1, the conductor (6) is marked with a wavy icon, which means alternating current, and the alternating current does not have a constant input and output, since the direction of the current in the VIK linear circuit - conductor (7) - pointed lining (2) - discharge zone (4) - flat lining (5) - conductor (8) changes, for example, as a current of industrial frequency 50 times per second back and forth, which means that the input and output also change places. In contrast to the Schulders device, taken as a prototype, high-voltage alternating current is passed through a T-shaped capacitance, and a direct current is used for the device in the prototype, so the current direction in the prototype is directed from minus i.e. the pointed cathode to the flat-plus-plate . In the proposed device, the current is pulsed, alternating, conducting in one phase of the linear conductor of the circuit.
В предложенном линейном индукционно - емкостном генераторе электроны как «мини магнитики» втягиваются в неоднородное магнитное поле индукционной катушки (ВИК) (3) и ускоряются прямолинейно внутри этой катушки по ее оси в однородном магнитном поле вакуумной трубки (1). Например, по аналогии ускоренное втягивание железа в индукционную катушку при подаче с торца осуществляется независимо от полярности катушки, поскольку в железе, как известно, много свободных электронов и они определяют магнитные свойства материала по определению Ампера циркуляционные круговые токи электронов, а иначе это вращающиеся электроны. В рассматриваемом случае эту функцию несут электроны, вылетающие из заостренного конца заостренной обкладки (2) при пробое в зоне (4). При этом работа предложенного устройства соответствует формуле внешнего фотоэффекта Эйнштейна. Поскольку, в соответствии с формулой Эйнштейна, под действием высокого напряжения электрического поля с острия обкладки совершается выход электронов по формуле
Одновременно Т-образная емкость, образованная заостренной обкладкой (2) и плоской обкладкой (5) является емкостным накопителем. Поскольку накопителем является любой конденсатор, а Т-образный вакуумный конденсатор имеет очень маленькую емкость и накапливает заряд только до момента пробоя, то тем самым в предложенной конструкции получают высокочастотный разряд, т.е. разряд совершается за очень короткий миллисекундный промежуток времени, а, значит, и высокочастотный ток. В совмещении этих двух функций и состоит назначение LC-генератора.At the same time, the T-shaped capacitance formed by the pointed lining (2) and the flat lining (5) is a capacitive storage. Since the drive is any capacitor, and the T-shaped vacuum capacitor has a very small capacitance and accumulates charge only until the breakdown, then a high-frequency discharge is obtained in the proposed design, i.e. the discharge takes place in a very short millisecond period of time, and, therefore, high-frequency current. The combination of these two functions is the purpose of the LC-generator.
Высоковольтная индукционная катушка (ВИК)(3) одним концом подключена проводником (6) к источнику переменного тока высокого напряжения той же фазы, что и плоская обкладка (5) Т-образной емкости подключена к проводнику (8). При этом обеспечивают зарядное напряжение, достаточное для запуска процесса автоэлектронной эмиссии с заостренной обкладки (2) с пробоем до плоской обкладки (5) Т-образной емкости (вакуумного конденсатора). 10 кВ и более достаточное для запуска процесса автоэлектронной эмиссии с заостренной обкладки с пробоем. Таким образом, соблюдается условие, описанное формулой
где eU - работа выхода электронов из острия обкладки (2) Т-образной емкости; в рассматриваемом случае работа высокого напряжения, создающего условие для совершения работы выхода.where eU is the work function of the electrons from the tip of the plate (2) of the T-shaped capacitance; in this case, the work of high voltage, creating the condition for the work output.
m - масса электрона как частицы,m is the mass of the electron as a particle,
En - полная энергия. Исходя из определения энергии - как способности совершить работу, в рассматриваемом случае полная энергия потока электронов.En is the total energy. Based on the definition of energy - as the ability to do work, in this case the total energy of the electron flow.
v - скорость света, равная скорости выхода электронов, которая обеспечена искровым разрядом (свечением, это высокочастотный разряд в момент пробоя диэлектрика - вакуума) в Т-образной емкости. Поскольку v - это скорость света по формуле, а по физическому процессу - искровой разряд, который светится, что означает, что электроны достигли скорости света.v is the speed of light equal to the electron exit velocity, which is provided by a spark discharge (glow, this is a high-frequency discharge at the time of the breakdown of the dielectric - vacuum) in a T-shaped capacitance. Since v is the speed of light according to the formula, and according to the physical process - a spark discharge that glows, which means that the electrons have reached the speed of light.
Таким образом, работ выхода электрона и работа электрических сил над электроном в вакууме с ускорением осуществляется в предложенном случае следующим образом: дополнительное ускорение электрон получает не только в неоднородном электрическом поле Т-образного конденсатора (Т-образной емкости), но и в неоднородном поле с торца индукционной катушки (3). Таким образом, вакуумный разрядный промежуток в Т-образной емкости - это часть электрической цепи без сопротивления (в радиотехнике такую цепь называют цепью с отрицательным сопротивлением), следовательно, при отсутствии сопротивления происходит ускорение электронов, а, следовательно, выработка дополнительной энергии.Thus, the electron work and the work of electric forces on an electron in vacuum with acceleration are carried out in the proposed case as follows: the electron receives additional acceleration not only in the inhomogeneous electric field of the T-shaped capacitor (T-shaped capacitance), but also in the inhomogeneous field with end face of the induction coil (3). Thus, a vacuum discharge gap in a T-shaped capacitance is a part of an electrical circuit without resistance (in radio engineering such a circuit is called a circuit with negative resistance), therefore, in the absence of resistance, electrons are accelerated and, therefore, additional energy is generated.
Второй конец ВИК (3) последовательно электрически подсоединен к заостренной обкладке (2) Т-образной емкости проводником (7), при этом плоская обкладка (5) подключена последовательно с индукционной катушкой (3) через разрядный промежуток (4) и заостренную обкладку (2) к источнику переменного тока высокого напряжения той же фазы проводником (8), что и ВИК - проводником (6).The second end of the VIC (3) is electrically connected in series to the pointed lining (2) of the T-shaped capacitance by the conductor (7), while the flat lining (5) is connected in series with the induction coil (3) through the discharge gap (4) and the pointed lining (2 ) to a high-voltage alternating current source of the same phase with a conductor (8) as a VIC - conductor (6).
Таким образом, предложенный LC-генератор подключается в разрыв проводника высокого напряжения, например одна фаза линии электропередачи высокого напряжения (ЛЭП) на фиг.1 видно проводник (6) слева направо. Один конец индукционной катушки (3) подключен к проводнику (6) высокого напряжения переменного тока, т.е. к одному концу разорванной фазы, далее второй конец проводником (7) последовательно к заостренной обкладке (2) Т-образной емкости, а плоская обкладка (5) ко второму концу разорванной фазы проводником (8). В итоге получают последовательное соединение индукционной катушки (3) и Т-образной емкости, которая создает LC-генератор, работающий в одном проводнике (6-7-8) - одной фазы переменного тока. Иными словами участок электрической цепи с источником ЭДС или иначе генератор встроенный в линейный проводник переменного тока высокого напряжения. При этом импульсный ток высокого напряжения в предложенной конструкции вырабатывается и передается в одном и том же проводнике.Thus, the proposed LC-generator is connected to the gap of the high voltage conductor, for example, one phase of the high voltage power line (power transmission line) in figure 1 shows the conductor (6) from left to right. One end of the induction coil (3) is connected to a high voltage AC conductor (6), i.e. to one end of the broken phase, then the second end by the conductor (7) sequentially to the pointed lining (2) of the T-shaped capacitance, and a flat lining (5) to the second end of the broken phase by the conductor (8). As a result, a series connection of the induction coil (3) and a T-shaped capacitance is obtained, which creates an LC generator operating in one conductor (6-7-8) - of one phase of alternating current. In other words, a section of an electric circuit with an EMF source or otherwise a generator built into a high-voltage AC line conductor. In this case, the high voltage pulse current in the proposed design is generated and transmitted in the same conductor.
Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:
При подключении устройства к источнику высоковольтного напряжения от 10 кВт и более в индукционной катушке (3) создается переменное магнитное поле, а также искровой разряд в зоне (4) в направлении от заостренной обкладки (2) Т-образной емкости к плоской обкладке (5) по оси индукционной катушки (3). В результате переменное магнитное поле индукционной катушки (3) создает вихревое электрическое поле, являющееся сторонней силой ЭДС, которое не только уменьшает работу выхода электронов из острия обкладки (2) Т-образной емкости за счет неоднородного магнитного поля у торца катушки, но и создает индукционный ток в искровом разряде (4), ускоряет, вращает и центрует электронный поток по своей оси. В результате устройство функционирует в качестве линейного индуктивно-емкостного ускорителя электронов или LC-генератора.When the device is connected to a source of high voltage voltage of 10 kW or more, an alternating magnetic field is created in the induction coil (3), as well as a spark discharge in the zone (4) in the direction from the pointed plate (2) of the T-shaped capacitance to the flat plate (5) along the axis of the induction coil (3). As a result, the alternating magnetic field of the induction coil (3) creates a vortex electric field, which is an external force of the EMF, which not only reduces the work function of the electrons from the tip of the plate (2) of the T-shaped capacitance due to the inhomogeneous magnetic field at the end of the coil, but also creates an induction the current in the spark discharge (4) accelerates, rotates and centers the electron flow along its axis. As a result, the device functions as a linear inductive capacitive electron accelerator or LC generator.
Возникающая сторонняя сила ЭДС, т.е. - это вихревое электрическое поле, образующееся в результате изменения электрического поля и/или магнитного поля (в предложенной конструкции изменение обоих полей присутствуют: изменение электрического разряда в Т-образной емкости и изменение магнитного поля в индукционной катушке, и, как следствие, происходит изменение всего электрического поля Т-образной емкости. Сторонняя сила ЭДС - в контексте данного изобретения это сила, создающая движение зарядов в проводниках при пересечении их вихревым электрическим полем аналогично вращению рамки Фарадея в магнитном поле.Emerging external force EMF, i.e. - this is a vortex electric field generated as a result of a change in the electric field and / or magnetic field (in the proposed design, a change in both fields is present: a change in the electric discharge in the T-shaped capacitance and a change in the magnetic field in the induction coil, and, as a result, the whole the electric field of a T-shaped capacitance. Third-party EMF force - in the context of this invention, it is a force that creates the movement of charges in conductors when they intersect with a vortex electric field similar to rotation Faraday frame in a magnetic field.
Работа устройства соответствует формуле внешнего фотоэффекта Эйнштейна.The operation of the device corresponds to the formula of the external Einstein photoelectric effect.
Суть устройства состоит в том, чтобы увеличить передаваемую по одному проводнику (одной фазе) мощность в ЛЭП, т.е устройство работает как вторичный генератор электрического тока. Также для снятия возникающей дополнительной мощности требуется, например, конец от плоской обкладки (5) через проводник (8) подключить к нагрузке через вход этой нагрузки, тогда выход с нагрузки подключается к нулевому проводу, т.е. стандартным подключением к нагрузке снимается мощность с фазы переменного тока LC-генератора, встроенного в линейный проводник переменного тока высокого напряжения.The essence of the device is to increase the power transmitted in a single conductor (single phase) in the power transmission line, that is, the device operates as a secondary electric current generator. Also, to remove the resulting additional power, it is required, for example, to connect the end from the flat plate (5) through the conductor (8) to the load through the input of this load, then the output from the load is connected to the neutral wire, i.e. By standard connection to the load, the power is removed from the alternating current phase of the LC generator integrated into the high-voltage alternating current linear conductor.
Таким образом, данным изобретением достигается технический результат: генерация высокочастотного электрического тока с помощью предложенной конструкции LC-генератора.Thus, this invention achieves the technical result: the generation of high-frequency electric current using the proposed design of the LC generator.
Claims (12)
где En - полная энергия потока электронов;
eU - работа высокого напряжения, создающего условие для совершения работы выхода электронов из острия обкладки Т-образной емкости;
е - единичный заряд электрона;
m - масса электрона как частицы;
v - скорость света, равная скорости выхода электронов, которая обеспечена искровым разрядом (свечением, это высокочастотный разряд в момент пробоя диэлектрика-вакуума) в Т-образной емкости.1. Inductive-capacitive generator (LC-generator), consisting of a vacuum tube, inside which there is a pointed lining and a lining with a flat end connected to a current source, and an electromagnetic coil is placed on the outside of the vacuum tube, characterized in that the vacuum tube is made in in the form of a vacuum tube made of a dielectric, inside of which there is a pointed lining located along the central axis of the vacuum tube and turned by a tip towards the flat lining, and a flat lining made of meta individual and located on the central axis of the vacuum tube, and the distance between the pointed lining and the flat lining is selected so as to provide a spark discharge between them when interacting with the magnetic field of the induction coil, and which (lining) together form in the inner space of a vacuum tube made of a dielectric T -shaped capacity (vacuum capacitor); A high-voltage induction coil (VIC) is placed outside the evacuated tube made of a dielectric, one end of which is connected to a high-voltage alternating current source of the same phase as the T-plate flat lining, while providing a charging voltage sufficient to start the field emission process with pointed lining with a breakdown to a flat lining of a T-shaped capacitance (vacuum capacitor), and the second end of the VIC is electrically connected in series with the pointed lining of the T-shaped capacitance, p In this case, the flat plate is connected in series with the induction coil through the discharge gap and the pointed plate to the high-voltage AC source of the same phase as the VIC, and the VIC is placed in the zone between the pointed and flat plates forming this T-shaped capacitance with the output working electrons (Av) from the tip of the lining of the T-shaped capacitance equal to eU, where e is the charge of a single electron, and the linear acceleration of electrons along the axis of the induction coil in the T-shaped capacitance located inside it, and the total energy of the electron flow from the tip of the pointed plate satisfies Einstein’s formula
where E n is the total energy of the electron flow;
eU is the work of high voltage, creating the condition for the work of the exit of electrons from the tip of the lining of the T-shaped capacitance;
e is the unit charge of the electron;
m is the mass of the electron as particles;
v is the speed of light equal to the electron exit velocity, which is provided by a spark discharge (luminescence, this is a high-frequency discharge at the time of breakdown of the dielectric vacuum) in a T-shaped capacitance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149190/07A RU2499320C2 (en) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | Inductance-capacitance generator (lc-generator) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149190/07A RU2499320C2 (en) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | Inductance-capacitance generator (lc-generator) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011149190A RU2011149190A (en) | 2013-06-10 |
| RU2499320C2 true RU2499320C2 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=48784507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011149190/07A RU2499320C2 (en) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | Inductance-capacitance generator (lc-generator) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2499320C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5208844A (en) * | 1991-05-20 | 1993-05-04 | Jupiter Toy Company | Electronic devices using discrete, contained charged particle bundles and sources of same |
| RU2110143C1 (en) * | 1996-07-26 | 1998-04-27 | Николай Иванович Бойко | Method and device for generating high-voltage pulses |
| US5767629A (en) * | 1995-07-03 | 1998-06-16 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for starting and/or maintaining a discharge and cold cathode vacuum gauge incorporating such a device |
-
2011
- 2011-11-28 RU RU2011149190/07A patent/RU2499320C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5208844A (en) * | 1991-05-20 | 1993-05-04 | Jupiter Toy Company | Electronic devices using discrete, contained charged particle bundles and sources of same |
| US5767629A (en) * | 1995-07-03 | 1998-06-16 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for starting and/or maintaining a discharge and cold cathode vacuum gauge incorporating such a device |
| RU2110143C1 (en) * | 1996-07-26 | 1998-04-27 | Николай Иванович Бойко | Method and device for generating high-voltage pulses |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011149190A (en) | 2013-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4210813A (en) | Ionizing radiation generator | |
| AU2014246635B2 (en) | Device and process for the generation of electrical energy | |
| Shikanov et al. | Neutron generation in a plasma diode with electrons insulated by a constant magnetic field | |
| RU187270U1 (en) | PULSE NEUTRON GENERATOR | |
| RU2499320C2 (en) | Inductance-capacitance generator (lc-generator) | |
| Liu et al. | Optimizing the Parameters of a 12-Cavity Rising-Sun Relativistic Magnetron With Single-Stepped Cavities for $\pi $-Mode Operation | |
| RU149963U1 (en) | ION TRIODE FOR NEUTRON GENERATION | |
| RU2553574C2 (en) | Microwave generation process based on electron bunch | |
| Roy et al. | Oscillation frequency of a reflex-triode virtual cathode oscillator | |
| US8129681B2 (en) | Beta energy extractor | |
| US2662980A (en) | Rotatron-electrical transducer | |
| US3873930A (en) | Magnetically insulated capacitor, process for electrostatic energy storage and its applications | |
| Tsygankov et al. | Oxide-coated al cathode for decreasing electron leakage and increasing electrical strength of vacuum insulation in the nanosecond pulse range | |
| RU99900U1 (en) | SMALL OVERLOW VOLTAGE GENERATOR OF CHAOTIC OSCILLATIONS ON TURBULENT BEAMS | |
| US8989334B2 (en) | Aneutronic magnetron energy generator | |
| RU143417U1 (en) | PULSE NEUTRON GENERATOR | |
| RU2488243C2 (en) | Plasma generator of deceleration radiation | |
| RU140351U1 (en) | ION DIODE FOR NEUTRON GENERATION | |
| RU2321099C2 (en) | Microwave oscillator | |
| RU2671915C2 (en) | Autoresonant ultra high frequency generator | |
| Anishchenko et al. | Towards high-power microwaves | |
| RU2050654C1 (en) | Device for producing unipolar corona discharge | |
| Ju et al. | High power millimeter waves generated by an overmoded relativistic Cherenkov-type oscillator | |
| Sharypov et al. | High-gradient acceleration of electron beam by superradiative microwave pulse | |
| Dubey et al. | Power and Efficiency Enhancement of the Reltron Using Dual RF Output Cavities |