Ниже показаны диаграммы токов и напряжений на элементах коммутатора и в нагрузки:

Рис. 10 Временные диаграммы к анализу электрических и электромагнитных процессов в цепи с индуктивностью и коммутатором

Результаты экспериментов

Как показывают наши опыты и приведенные осциллограммы, при такой работе ключа в данном простом устройстве ЭЭ возникает экономия электроэнергии. Она реализуется за счет внутренней компенсации фазового сдвига между напряжением и током в первичной нагрузки цепи (до трансформатора). Как следствие, входной косинус фи индуктивной нагрузки (силового трансформатора) по отношению к входной сети становится равным 1.

Причем, одновременно с внутренней компенсацией «входного косинуса фи», полезная мощность в нагрузке при этом еще и возрастает, за счет преобразования реактивной составляющей индуктивной энергии, запасенной в трансформаторе, в дополнительную активную составляющую полезной электроэнергии, выделяемую при этом в полезной нагрузки!

Рис.11 Фото осциллограммы входных напряжения и тока при работе коммутатора
(электрическая схема на рис. 5)

Как видно из приведенной осциллограммы, фазовый сдвиг между током и напряжением в индуктивной нагрузке, при работе коммутатора устройства ЭЭ вообще исчезает. Тоесть возникает эффект внутренней компенсации реактивной энергии в самом контуре индуктивной нагрузки, образованном при разомкнутом ключе коммутатора. Некоторое искажение формы тока, при работе устройства ЭЭ легко устраняется простыми фильтрами высших гармоник.

Выводы

1. Практически все существующие электроприемники переменного тока обладают индуктивностями и пока бесполезно расходуют излишнюю электроэнергию из сети (до50%) на ее электромагнитную перезарядку в реактивные интервалы времени, а потом снова отдают эту запасенную энергию в сеть путем обмена индуктивными токами с питающей сетью переменного тока дважды за период.


2. Экономию электроэнергии в них можно обеспечить путем устранения этих реактивных интервалов возврата реактивного тока в сеть, и бесполезного расходования запасаемой электромагнитной энергии индуктивностей, путем разрыва цепи в реактивные интервалы времени, и использовать эту запасенную энергию с пользой внутри самой этой нагрузки.


3. В трехфазных индуктивных нагрузках с вторичным контуром можно обеспечить экономию электроэнергии посредством принудительной циркуляцию реактивных токов по фазам, путем прерывания электронными ключами фазных токов в реактивные интервалы времени (при несовпадения по знакам фазных токов и напряжений индуктивностей).


4. Максимальный режим экономии электроэнергии в индуктивных нагрузках достигается быстродействующим разрывом тока индуктивности в момент его максимума – дважды за период переменного тока. Рекуперация электроэнергии происходит благодаря полезному использованию противоэдс самоиндукции, при разрыве фазных индуктивных обмоток с током.


5. Физическая сущность этого «разрывного» метода радикальной экономии электроэнергии в индуктивных электроприемниках, состоит в возникновении и полезном использовании явления электромагнитной самоиндукции для полезного использования электромагнитной энергии индуктивностей в самой нагрузке.


6. Предложен оригинальный многообмоточный трансформатор с коммутатором в первичной обмотке, циркуляцией реактивных токов и цепью рекуперации электроэнергии, между первичной и вторичной обмотками в « реактивные» интервалы времени. Экономия электроэнергии составляет 80-100%.


7. Предложены метод циркуляции реактивных токов в многофазной АЭМ в «реактивные» интервалы и метод рекуперации электроэнергии посредством оригинальной автогенераторной схемы многообмоточной асинхронной вентильной машины. Экономия электроэнергии - 80-100%.


8. Предложена оригинальная многообмоточная асинхронная вентильная машина с коммутатором в первичной обмотке, циркуляцией реактивных токов и цепью рекуперации электроэнергии, между первичной и вторичной обмотками в «реактивные» интервалы времени. Экономия электроэнергии составляет 80-100%.

Заключение

Проблема экономии электроэнергии становится все более актуальной в мире и поэтому предлагаемые в статье методы ее экономии имеют важное практическое и научное значение. Существующие многочисленные электропотребители переменного тока, содержащие индуктивности (трансформаторы, асинхронные электрические машины), пока неэкономично расходуют потребляемую электроэнергию, поскольку бесполезно обмениваются реактивными токами и реактивной энергией индуктивностей с питающей электросетью.

Этот бесполезный реактивный энергообмен сети и индуктивных электроприемников реактивными токами дважды за период, вполне можно устранить разными методами.. В том числе методом конденсаторной компенсации реактивной мощности, резонансными методами настройки электроприемников на единичный входной коэффициент мощности и метод с использованием компенсирующих конденсаторов и электронными ключами, включенными последовательно в цепи электропитания последовательно с индуктивной обмоткой.

В результате отключения индуктивной нагрузки от сети переменного тока в данные «реактивные» интервалы времени бесполезный переток реактивных токов устраняется. Запасенная ранее реактивная энергия индуктивности длительное время сохраняется внутри многофазных электроприемников, благодаря явлению круговой циркуляции ее по фазам индуктивной нагрузки, что и приводит к существенной экономии электроэнергии. Данный метод циклического отключения индуктивной нагрузки от сети в «реактивные» интервалы позволит получить экономию электроэнергии до 30-50%.

Радикальная экономия электроэнергии индуктивными электропотребителями (до 100%) может быть достигнута при быстродействующей коммутации тока потребления дважды за период в моменты его максимума.

Эффективность этого «разрывного» метода экономии электроэнергии заключается в полезном использовании возникающей при разрыве тока в индуктивности явления электромагнитной самоиндукции Для его реализации индуктивные электрические нагрузки (потребители) должны иметь замкнутые вторичные электрические и электромагнитные контура. В асинхронных электрических машинах вторичным электрическим и электромагнитным контурами служит ее статорный магнитопровод и ротор, в трансформаторах – их магнитопроводы и вторичные обмотки.

Литература

1. Дудышев В.Д. и др. Регулятор напряжения –а.с. СССР № 1372464 , 1988 г.


2. Дудышев В.Д. и др. Регулятор напряжения – а.с. СССР №1389634 , 1988 г.


3. Дудышев В.Д. Способ электромеханического преобразования энергии - пат РФ № 2182398


4. Дудышев В.Д. и др .Асинхронная вентильная машина - а.с. СССР № 1046863


5. Дудышев В.Д. и др. Асинхронный вентильный генератор - а.с. СССР № 826545


6. Дудышев В.Д. и др. Перспективы применения автономных асинхронных вентильных стартер-генераторов в автономных системах электроснабжения-«Электротехника».№11, 1980 г.


7. Дудышев В.Д. и др.Устройство для подключения потребителя к сети переменного тока –а.с. СССР.


8. Дудышев В.Д. и др. Устройство для пуска и защиты асинхронного электродвигателя от аварийных режимов – а.с. СССР №1582308 №1537100