Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений

Установлено, что потери энергии и коэффициент ее передачи между двумя заряженными до разных напряжений конденсаторами, соединенными через RL–цепь двунаправленным коммутатором (проводящим ток в обоих направлениях), определяются только разностью начальных напряжений на конденсаторах и соотношением...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Супруновская, Н.И., Щерба, А.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електродинаміки НАН України 2015
Назва видання:	Технічна електродинаміка
Теми:	Теоретична електротехніка та електрофізика
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134565
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений / Н.И. Супруновская, А.А. Щерба // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 6. — С. 3-7. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-134565
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1345652025-02-09T09:39:00Z Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений Закономірності змінення втрат енергії в RL–ланцюгах, що з'єднують конденсатори, заряджені до різних напруг Regularity of change of the energy loss in RL–circuits connecting capacitors, charged to different voltage Супруновская, Н.И. Щерба, А.А. Теоретична електротехніка та електрофізика Установлено, что потери энергии и коэффициент ее передачи между двумя заряженными до разных напряжений конденсаторами, соединенными через RL–цепь двунаправленным коммутатором (проводящим ток в обоих направлениях), определяются только разностью начальных напряжений на конденсаторах и соотношением их емкостей, и не зависят от величин R и L. В этом случае энергообмен между конденсаторами осуществляется до затухания переходного процесса. В то же время показано, что если RL–цепь подключать к конденсаторам однонаправленным коммутатором и между ними возникнет колебательный процесс энергообмена, то потери энергии будут уменьшаться, а коэффициент ее передачи увеличиваться при уменьшении разности начальных напряжений конденсаторов и с увеличением индуктивности L. Для такого энергообмена установлены зависимости потерь энергии и коэффициента ее передачи между конденсаторами от соотношения их емкостей. Показано, что наибольшие потери энергии возникают при равных емкостях соединяемых конденсаторов для любых значений индуктивности. Встановлено, що втрати енергії й коефіцієнт її передачі між двома зарядженими до різних напруг конденсаторами, з'єднаними через RL–ланцюг двонаправленим комутатором (що проводить струм в обох напрямках), визначаються тільки різницею початкових напруг на конденсаторах і співвідношенням їхніх ємностей і не залежать від величин R та L. У цьому випадку енергообмін між конденсаторами здійснюється до загасання перехідного процесу. У той же час показано, що якщо RL-ланцюг підключити до конденсаторів однонаправленим комутатором і між ними виникне коливальний процес енергообміну, то втрати енергії будуть зменшуватися, а коефіцієнт її передачі збільшуватися при зменшенні різниці початкових напруг конденсаторів і зі збільшенням індуктивності L. Для такого енергообміну встановлено залежності втрат енергії й коефіцієнта її передачі між конденсаторами від співвідношення їхніх ємностей. Показано, що найбільші втрати енергії виникають при рівних ємностях з'єднуваних конденсаторів для будь-яких значень індуктивності. It is determined that losses of the electric power and coefficient of energy transfer between two capacitors charged to different voltage and connected through RL–circuit with bidirectional commutator (conducting a current in both directions) are defined only by a difference of initial voltage on capacitors and a ratio of their capacities, and do not depend on magnitudes R and L. In this case the power interchange between capacitors is carried out until transient attenuation. At the same time it is shown that if RL–circuit is connected to capacitors by unidirectional commutator and there will be an oscillatory process of a power interchange then an energy loss will decrease, and the energy transfer coefficient will be increase at decrease of a difference of initial voltage of capacitors and with increase in inductance L. For such energy interchange the dependences of energy loss and energy transfer coefficient between capacitors from a ratio of their capacities are determined. It is shown that the greatest energy loss appears at equal capacities of connected capacitors for any values of inductance. 2015 Article Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений / Н.И. Супруновская, А.А. Щерба // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 6. — С. 3-7. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134565 621.3.011:621.372 ru Технічна електродинаміка application/pdf Інститут електродинаміки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Теоретична електротехніка та електрофізика Теоретична електротехніка та електрофізика
spellingShingle	Теоретична електротехніка та електрофізика Теоретична електротехніка та електрофізика Супруновская, Н.И. Щерба, А.А. Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений Технічна електродинаміка
description	Установлено, что потери энергии и коэффициент ее передачи между двумя заряженными до разных напряжений конденсаторами, соединенными через RL–цепь двунаправленным коммутатором (проводящим ток в обоих направлениях), определяются только разностью начальных напряжений на конденсаторах и соотношением их емкостей, и не зависят от величин R и L. В этом случае энергообмен между конденсаторами осуществляется до затухания переходного процесса. В то же время показано, что если RL–цепь подключать к конденсаторам однонаправленным коммутатором и между ними возникнет колебательный процесс энергообмена, то потери энергии будут уменьшаться, а коэффициент ее передачи увеличиваться при уменьшении разности начальных напряжений конденсаторов и с увеличением индуктивности L. Для такого энергообмена установлены зависимости потерь энергии и коэффициента ее передачи между конденсаторами от соотношения их емкостей. Показано, что наибольшие потери энергии возникают при равных емкостях соединяемых конденсаторов для любых значений индуктивности.
format	Article
author	Супруновская, Н.И. Щерба, А.А.
author_facet	Супруновская, Н.И. Щерба, А.А.
author_sort	Супруновская, Н.И.
title	Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений
title_short	Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений
title_full	Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений
title_fullStr	Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений
title_full_unstemmed	Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений
title_sort	закономерности изменения потерь энергии в rl–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Теоретична електротехніка та електрофізика
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134565
citation_txt	Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений / Н.И. Супруновская, А.А. Щерба // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 6. — С. 3-7. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Технічна електродинаміка
work_keys_str_mv	AT suprunovskaâni zakonomernostiizmeneniâpoterʹénergiivrlcepâhsoedinâûŝihkondensatoryzarâžennyedoraznyhnaprâženij AT ŝerbaaa zakonomernostiizmeneniâpoterʹénergiivrlcepâhsoedinâûŝihkondensatoryzarâžennyedoraznyhnaprâženij AT suprunovskaâni zakonomírnostízmínennâvtratenergíívrllancûgahŝozêdnuûtʹkondensatorizarâdženídoríznihnaprug AT ŝerbaaa zakonomírnostízmínennâvtratenergíívrllancûgahŝozêdnuûtʹkondensatorizarâdženídoríznihnaprug AT suprunovskaâni regularityofchangeoftheenergylossinrlcircuitsconnectingcapacitorschargedtodifferentvoltage AT ŝerbaaa regularityofchangeoftheenergylossinrlcircuitsconnectingcapacitorschargedtodifferentvoltage
first_indexed	2025-11-25T10:11:50Z
last_indexed	2025-11-25T10:11:50Z
_version_	1849756757069398016
fulltext	ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6 3 ТЕОРЕТИЧНА ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ЕЛЕКТРОФІЗИКА УДК 621.3.011:621.372 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В RL–ЦЕПЯХ, СОЕДИНЯЮЩИХ КОНДЕНСАТОРЫ, ЗАРЯЖЕННЫЕ ДО РАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Н.И.Супруновская, канд.техн.наук, А.А.Щерба, чл.-корр. НАН Украины Институт электродинамики НАН Украины, пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина. E-mail: iednat1@gmail.com Установлено, что потери энергии и коэффициент ее передачи между двумя заряженными до разных напря- жений конденсаторами, соединенными через RL–цепь двунаправленным коммутатором (проводящим ток в обоих направлениях), определяются только разностью начальных напряжений на конденсаторах и соотноше- нием их емкостей, и не зависят от величин R и L. В этом случае энергообмен между конденсаторами осу- ществляется до затухания переходного процесса. В то же время показано, что если RL–цепь подключать к конденсаторам однонаправленным коммутатором и между ними возникнет колебательный процесс энерго- обмена, то потери энергии будут уменьшаться, а коэффициент ее передачи увеличиваться при уменьшении разности начальных напряжений конденсаторов и с увеличением индуктивности L. Для такого энергообмена установлены зависимости потерь энергии и коэффициента ее передачи между конденсаторами от соотно- шения их емкостей. Показано, что наибольшие потери энергии возникают при равных емкостях соединяемых конденсаторов для любых значений индуктивности. Библ. 14, рис. 3, табл. 1. Ключевые слова: конденсатор, индуктивность, энергопотери, коэффициент передачи энергии. Введение. Накопительные конденсаторы широко применяются в цепях различных преобразо- вателей электрической энергии и позволяют реализовывать в линейной и нелинейной нагрузке крат- ковременные очень мощные импульсы большого тока с высокой скоростью его нарастания [1–3, 6– 13]. При необходимости регулирования в нагрузке формы импульсных токов в цепях электрических и полупроводниковых преобразователей параметров электрической энергии возможно применение нескольких накопительных конденсаторов [1–3]. В полупроводниковых преобразователях, содержа- щих промежуточные формирователи постоянного напряжения, применяют фильтрующие конденса- торы большой емкости и дополнительные конденсаторы для точного дозирования энергии в нагрузке [1, 2, 6, 13]. Известна также электрическая схема замещения суперконденсатора, содержащая не- сколько параллельно соединенных накопительных конденсаторов различной емкости, сопротивления цепей заряда и разряда которых отличаются на два и более порядков [14]. Обычно в исследованиях большое внимание уделяется анализу потерь электрической энергии в устройствах заряда накопительных конденсаторов от питающей промышленной сети синусоидаль- ного тока [1, 2, 4], а также реализации высоких динамических параметров и технологической эффек- тивности электроразрядных установок [3, 6–13]. В тоже время потерями электроэнергии при ее обме- не между накопительными конденсаторами обычно пренебрегают, что не всегда допустимо, как по- казано в работе [5]. Но в ней предполагалось отсутствие индуктивности в цепях обмена энергией ме- жду конденсаторами, что на практике не всегда допустимо. Целью данной работы является определение закономерностей изменения коэффициента пе- редачи энергии от одного конденсатора к другому, заряженному до более низкого напряжения, и по- терь энергии в соединяющей их RL – цепи при изменении емкостей конденсаторов, их начальных на- пряжений, а также величины индуктивности и активного сопро- тивления соединяющей цепи. На рис. 1 показана электрическая схема замещения фор- мирователя разрядных импульсов с двумя конденсаторами С1 и С2. Конденсатор С1 предварительно заряжается от формировате- ля постоянного напряжения через дроссель индуктивностью L0 при включенном коммутаторе К1 и отключенных коммутаторах К2 и К3. После включения К2 при отключенных К1 и К3 второй конденсатор С2 заряжается от С1 через резистор R и дроссель L.  © Супруновская Н.И., Щерба А.А., 2015 4 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6 Включением К3 при отключенных К1 и К2 конденсатор С2 может быть разряжен на нагрузку Rн. Условия заряда конденсатора С2 от С1 и принятые допущения: – при включении коммутатора К2 в момент времени t0 = 0 для напряжений на С1 и С2 выпол- няется неравенство │UC1(0-)│ > │UC2(0-)│; – если коммутатор К2 после включения проводит ток в обоих направлениях и не отключается в течение времени Δt = tn, достаточного для затухания переходного процесса обмена электроэнергией между конденсаторами С1 и С2, то после завершения такого процесса для напряжений на конденса- торах выполнится равенство UC2(tn) ≈ UC1(tn) с точностью, необходимой для работы схемы; – если К2 – однонаправленный коммутатор, то апериодический заряд С2 от С1 ничем не бу- дет отличаться от заряда через предыдущий коммутатор, но колебательный заряд С2 от С1 станет другим, его длительность будет равна длительности первого полупериода затухающих колебаний в контуре С1 – К2 – С2 – L – R (рис. 1), т.е. он закончится, когда направление тока в индуктивности L начнет изменяться на противоположное; – при разных начальных условиях заряда С2 от С1 значения сопротивления R и индуктивнос- ти L могут изменяться в широких пределах. Заряд С2 от С1 через цепь RL при включении К2, проводящего ток в обоих направлениях. В таком случае на основании закона о неизменности суммарного заряда на конденсаторах С1 и С2 до и в любой момент времени после их соединения для потери энергии WR в активном сопротивле- нии R и коэффициента ее передачи η от С1 в С2 (под которым принимается отношение энергии, посту- пившей в С2, к энергии, отобранной от С1 при энергообмене между ними) были получены выражения     2 21 12 12 -)0(-)0( 2 CCR UU CC CC W    ,     1 1 1 2 2 1 2 1 2 2 (0-) 2 (0-) 2 (0-) (0-) C C C C C U С C U C С U C U       , (1,2) или в относительных единицах    * * 2 2 (0-) 1 1R CW k U k   ,     * * 2 21 1 2 (0-) 2 (0-)C Ck U k kU      , (3,4) где -)0(1CR * R WWW  , k= С2 / С1, WС1(0-) – энергия, накопленная в конденсаторе С1 до начала его разряда, * 2 2 1(0-) (0-) (0-)C C CU U U . Из (1) – (4) видно, что при заряде С2 от С1 значения потерь энергии и коэффициента ее пере- дачи от одного конденсатора к другому зависят только от емкостей конденсаторов и их начальных напряжений и не зависят от величин R и L. Анализ выражений (1) – (4) также показывает, что они аналогичны выражениям, полученным в работе [5] для случая L = 0. Это позволяет сделать вывод, что если мы соединяем конденсаторы, предварительно заряженные до разных напряжений, включе- нием коммутатора, проводящего ток в обоих направлениях, то потери энергии и коэффициент ее пе- редачи от одного конденсатора к другому не зависят ни от активного сопротивления, ни от индук- тивности соединяющей цепи. В работе такой вывод был подтвержден расчетами переходного процесса заряда С2 от С1, возникающего при замыкании коммутатора К2, проводящего ток в обоих направлениях, с использо- ванием пакета прикладных программ Matlab/Simulink. Результаты расчетов при С2 = С1, UC2(0-) = 0, UC1(0-) = 1000 В и при изменении L от 0 до 500 мкГн, а R от 0,1 до 100 Ом подтвердили, что энергия потерь WR и коэффициент передачи энергии η при указанном энергообмене не зависят от величин индуктивности и активного сопротивления цепи. Заряд С2 от С1 через цепь RL при включении однонаправленного коммутатора К2. В качестве однонаправленного коммутатора К2 применялся быстродействующий тиристор типа ТБ353-1000, который включался подачей на управляющий электрод положительного относи- тельно катода импульсного напряжения 20 В, а выключался при изменении направления тока в анод- но-катодной цепи на противоположное. Расчет результатов проводился также с использованием паке- та прикладных программ Matlab/Simulink при UC1(0-) = 1000 В, UC2(0-) = 0, неизменном значении активного сопротивления (R = 0,1 Ом) и равных емкостях конденсаторов (С1 = С2 = 100 мкФ), но при изменении индуктивности L от 0 до 500 мкГн. Результаты расчета полученных значений WR, W* R и η приведены в таблице. Из таблицы видно, что увеличение индуктивности L от 0 до L, мкГн WR, Дж W* R η 0 24,7 0,5 0,33 0,5 24,1 0,48 0,41 50 6,7 0,14 0,86 500 2,4 0,05 0,95 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6 5 500 мкГн вызывает уменьшение потерь энергии WR в 10,3 раза и увеличение коэффициента ее передачи η в 2,9 раза. Аналогичные результаты получались при уменьшении сопротивления R и неизменной ин- дуктивности L. Уменьшение R меньше влияет на изменение WR и η, чем увеличение L. Так, при умень- шении сопротивления R от 100 до 0,1 Ом (в 1000 раз) и неизменной индуктивности L (0,5 мкГн) коэф- фициент передачи энергии η увеличился в 1,2 раза, а потери энергии WR уменьшились лишь в 1,04 раза. На рис. 2 показаны зависимости потерь энергии WR и коэффициента ее передачи η от С1 в С2 при многократном изменении соотношения емкостей заряжаемого и разряжаемого конденсаторов, определяемого коэффициентом k = С2 / С1, и изменении индуктивности L от 0 до 500 мкГн. Как видно из рис. 2, а, на отрезке 0 < k < 1 (т.е. при С1 > С2) потери энергии WR сначала воз- растают, достигая макси- мального значения при k = 1 (С1 = С2), а при k > 1 (т.е. при С1 < С2) снижа- ются. При этом величины WR имеют одинаковые значения при k =0,1 и 10; k =0,2 и 5; k =0,5 и 2 (что отражено на рисунке го- ризонтальными и верти- кальными сплошными ли- ниями). Это объясняется тем, что при таких парах соотношений емкостей конденсаторов эквивалентная емкость цепи (т.е. суммарная емкость двух конденсаторов) остается той же, а, следовательно, ток в цепи и потери WR (пропорциональные квадрату тока) также будут теми же. Кроме этого, для всех значений k потери WR тем ниже, чем больше индуктивность L. Из рис. 2, б видно, что коэффициент передачи энергии η с уменьшением k монотонно увели- чивается. Так при уменьшении k от 10 до 0,1 коэффициент η может возрасти максимально в 6 раз (при L = 0). Отметим, что при всех k значения η тем больше, чем больше индуктивность L. Так, при L = 500 мкГн коэффициент η имеет высокие значения (0,78 – 0,97) во всем диапазоне изменения ко- эффициента k (соответствующем изменению соотношения емкостей конденсаторов в 100 раз). Таким образом, для повышения коэффициента передачи энергии при энергообмене между двумя конденсаторами в цепи с однонаправленными коммутаторами, позволяющими регулировать длительность процесса энергообмена, целесообразно повышать индуктивность цепи и уменьшать со- отношение емкостей заряжаемого и разряжаемого конденсаторов. На рис. 3 показаны зависимости потерь энергии WR (а) и коэффициента ее передачи η (б) от соотношения начальных напряжений на конденсаторах -)0(-)0(-)0( 122 CC * C UUU  при изменении индуктивности цепи L от 0 до 500 мкГн. Из рис. 3, а вид- но, что при изменении приведенного напряже- ния -)0(2 * CU от +1 до –1 (точнее от +0,99 до – 0,99) энергия потерь WR для всех рассматривае- мых случаев изменения L возрастает практически от нуля до своего макси- мального значения. Причем, чем больше величина ин- дуктивности L, тем Рис. 2 Рис. 3, а, б 6 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6 меньше значение WR. Так при увеличении L от 0,5 до 500 мкГн максимальная энергия потерь WR уменьшается в 10,2 раза. Как следует из рис. 3, б коэффициент передачи энергии η при изменении приведенного на- пряжения -)0(2 * CU от от +1 до –1 и уменьшении величины индуктивности L снижается. Таким образом, уменьшение разности начальных напряжений заряжаемого и разряжаемого конденсаторов при наличии в цепи индуктивности и однонаправленного ключа вызывает уменьше- ние потерь электрической энергии и повышение коэффициента ее передачи от одного конденсатора к другому. Причем уменьшение потерь энергии в RL−цепи и повышение коэффициента ее передачи от одного конденсатора к другому можно осуществлять увеличивая индуктивность L. Выводы. Установлено, что если два конденсатора, заряженные до разных напряжений, со- единить через RL–цепь коммутатором, проводящим ток в обоих направлениях до затухания переход- ного процесса обмена электроэнергией между конденсаторами, то после завершения этого процесса потери энергии и коэффициент ее передачи не зависят от величин R и L, а определяются только раз- ностью начальных напряжений на конденсаторах и соотношением их емкостей. В то же время показано, что если конденсаторы, заряженные до разных напряжений, соединить однонаправленным коммутатором (проводящим ток только в одном направлении) и процесс энергооб- мена между ними является колебательным, то потери энергии уменьшаются, а коэффициент ее переда- чи от одного конденсатора к другому увеличивается с уменьшением разности их начальных напряже- ний и с увеличением индуктивности L, соединяющей RL–цепи. Причем при всех значениях индуктив- ности наибольшие потери энергии возникают при равных емкостях соединяемых конденсаторов. 1. Булатов О.Г., Иванов В.С., Панфилов Д.И. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии. – М.: Радио и связь, 1986. – 160 с. 2. Волков И.В., Вакуленко В.М. Источники электропитания лазеров. – К.: Техніка, 1976. – 176 с. 3. Кравченко В.И., Петков А.А. Параметрический синтез высоковольтного импульсного испытательного устройст- ва с емкостным накопителем энергии // Електротехніка і електромеханіка. – 2007. – № 6. – С. 70–75. 4. Пентегов И.В. Основы теории зарядных цепей емкостных накопителей энергии. − К.: Наук. думка, 1982. – 421 с. 5. Супруновская Н.И., Щерба А.А. Процессы перераспределения электрической энергии между параллельно соеди- ненными конденсаторами // Техн. електродинаміка. – 2015. – № 4. – С. 3–11. 6. Щерба А.А., Супруновская Н.И. Закономерности повышения скорости нарастания разрядных токов в нагрузке при ограничении их максимальных значений // Техн. електродинаміка. – 2012. – № 5. – С. 3–9. 7. Щерба А.А., Супруновская Н.И., Синицин В.К., Иващенко Д.С. Апериодические и колебательные про- цессы разряда конденсатора при принудительном ограничении длительности токов в нагрузке // Техн. електро- динаміка. – 2012. – № 3. – С. 9 – 10. 8. Berkowitz A.E., Walter J.L. Spark erosion: A method for producin grapidly quenched fine powders // J. Mater. Res. – 1987. – Vol. 2. – № 2. – Pр. 277–288. 9. Carrey J., Radousky H.B., Berkowitz A.E. Spark-eroded particles: Influence of processing parameters // Journal of Ap- plied Physics. – 2004. – Vol. 95. – № 3. – Рр. 823–829. 10. Casanueva R., Azcondo F.J., Branas C., Bracho S. Analysis, design and experimental results of a high-frequency power sup- ply for spark erosion // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2005. – Vol. 20. – Iss. 2. – Pр. 361–369. 11. Monastyrsky G.E., Yakovenko P.A., Kolomytzev V.I., Koval Yu.N., Shcherba A.A., Portier R. Characterization of spark- eroded shape memory alloy powders obtained in cryogenic licquids // Materials Science and Engineering A. – 2008. – Vol. 481–482. – Iss. 1–2. – Pр. 643–646. 12. Nguyen Ph.-Kh., Sungho J., Berkowitz A.E. MnBi particles with high energy density made by spark erosion // Journal of Applied Physics. – 2014. – Vol. 115. – Issue 17. – Pp. 17A756-1. 13. Shcherba A.A., Suprunovska N.I. Study features оf transients in the circuits of semiconductor discharge pulses genera- tors with nonlinear electro-Spark load // Proc. of the IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). – 2014. – Pр. 50–54. 14. Zubieta L., Bonert R. Characterization of Double-Layer Capacitors for Power Electronics Applications // IEEE Trans. On Industry Applications. – 2000. – Vol. 36. – № 1. – Рр. 199–205. УДК 621.3.011:621.372 ЗАКОНОМІРНОСТІ ЗМІНЕННЯ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ В RL–ЛАНЦЮГАХ, ЩО З'ЄДНУЮТЬ КОНДЕНСАТОРИ, ЗАРЯДЖЕНІ ДО РІЗНИХ НАПРУГ Н.І. Супруновська, канд.техн.наук, А.А. Щерба, чл.-кор. НАН України Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна. E-mail: iednat1@gmail.com Встановлено, що втрати енергії й коефіцієнт її передачі між двома зарядженими до різних напруг конденса- торами, з'єднаними через RL–ланцюг двонаправленим комутатором (що проводить струм в обох напрямках), ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6 7 визначаються тільки різницею початкових напруг на конденсаторах і співвідношенням їхніх ємностей і не залежать від величин R та L. У цьому випадку енергообмін між конденсаторами здійснюється до загасання перехідного процесу. У той же час показано, що якщо RL-ланцюг підключити до конденсаторів однонаправле- ним комутатором і між ними виникне коливальний процес енергообміну, то втрати енергії будуть зменшува- тися, а коефіцієнт її передачі збільшуватися при зменшенні різниці початкових напруг конденсаторів і зі збі- льшенням індуктивності L. Для такого енергообміну встановлено залежності втрат енергії й коефіцієнта її передачі між конденсаторами від співвідношення їхніх ємностей. Показано, що найбільші втрати енергії ви- никають при рівних ємностях з'єднуваних конденсаторів для будь-яких значень індуктивності. Бібл. 14, рис. 3, табл. 1. Ключові слова: конденсатор, індуктивність, енерговтрати, коефіцієнт передачі енергії. REGULARITY OF CHANGE OF THE ENERGY LOSS IN RL – CIRCUITS CONNECTING CAPACITORS, CHARGED TO DIFFERENT VOLTAGE N.I. Suprunovska, A.A. Shcherba Institute of Electrodynamics National Academy of Science of Ukraine, pr. Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine. E-mail: iednat1@gmail.com It is determined that losses of the electric power and coefficient of energy transfer between two capacitors charged to different voltage and connected through RL–circuit with bidirectional commutator (conducting a current in both direc- tions) are defined only by a difference of initial voltage on capacitors and a ratio of their capacities, and do not depend on magnitudes R and L. In this case the power interchange between capacitors is carried out until transient attenua- tion. At the same time it is shown that if RL–circuit is connected to capacitors by unidirectional commutator and there will be an oscillatory process of a power interchange then an energy loss will decrease, and the energy transfer coeffi- cient will be increase at decrease of a difference of initial voltage of capacitors and with increase in inductance L. For such energy interchange the dependences of energy loss and energy transfer coefficient between capacitors from a ratio of their capacities are determined. It is shown that the greatest energy loss appears at equal capacities of connected capacitors for any values of inductance. References 14, figures 3, table 1. Keywords: capacitor, inductance, power losses, energy transfer coefficient. 1. Bulatov О.G., Ivanov V.S., Panfilov D.I. Semi-conductor chargers of the capacitor energy storage systems . – Мoskva: Radio i Sviaz, 1986. – 160 p. (Rus) 2. Volkov I.V., Vakulenko V.M. Sources of power supplies of lasers. – Кyiv: Tekhnika, 1976. – 176 p. (Rus) 3. Kravchenko V.I., Petkov A.A. Parametrical synthesis of high-voltage pulse test device with capacitive energy storage // Elektrotekhnika I Elektromekhanika. – 2007. – No 6. – Pp. 70–75. (Rus) 4. Pentegov I.V. Bases of the theory of charging circuits of the capacitor energy storages systems. − Кyiv: Naukova dumka, 1982. – 421 p. (Rus) 5. Suprunovska N.I., Shcherba A.A. Processes of energy redistribution between parallel connected capacitors // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2015. – No 4. – Pp. 3–11. (Rus) 6. Shcherba A.A., Suprunovska N.I. Increasing regularities of rate of current rise in the load at limiting its maximal values // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2012. – No 5. – Pp. 3–9. (Rus) 7. Shcherba A.A., Suprunovska N.I., Synytsyn V.K., Ivashchenko D.S. Aperiodic and oscillatory processes of capacitor discharge at forced limitation of duration // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2012. – № 3. – Pp. 9–10. (Rus) 8. Berkowitz A.E., Walter J.L. Spark erosion: A method for producin grapidly quenched fine powders // J. Mater. Res. – 1987. – Vol. 2. – No 2. – Pp. 277–288. 9. Carrey J., Radousky H.B., Berkowitz A.E. Spark-eroded particles: Influence of processing parameters // Journal of Ap- plied Physics. – 2004. – Vol. 95. – No 3. – Рр. 823–829. 10. Casanueva R., Azcondo F.J., Branas C., Bracho S. Analysis, design and experimental results of a high-frequency power sup- ply for spark erosion // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2005. – Vol. 20. – Iss. 2. – Pр. 361–369. 11. Monastyrsky G.E., Yakovenko P.A., Kolomytzev V.I., Koval Yu.N., Shcherba A.A., Portier R. Characterization of spark- eroded shape memory alloy powders obtained in cryogenic licquids // Materials Science and Engineering A. – 2008. – Vol. 481–482. – Iss. 1–2. – Pр. 643–646. 12. Nguyen Ph.-Kh., Sungho J., Berkowitz A.E. MnBi particles with high energy density made by spark erosion // Journal of Applied Physics. – 2014. – Vol. 115. – Iss. 17. – Pp. 17A756-1. 13. Shcherba A.A., Suprunovska N.I. Study features оf transients in the circuits of semiconductor discharge pulses genera- tors with nonlinear electro-Spark load // Proc. of the IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). – 2014. – Pр. 50–54. 14. Zubieta L., Bonert R. Characterization of Double-Layer Capacitors for Power Electronics Applications // IEEE Trans. On Industry Applications. – 2000. – Vol. 36. – No 1. – Рр. 199–205. Надійшла 19.05.2015

Закономерности изменения потерь энергии в RL–цепях, соединяющих конденсаторы, заряженные до разных напряжений

Репозитарії

Схожі ресурси