DE102015005429A1 - Autarkic current generator with amplitude flux transformer (AMFL and electricity meter - Google Patents
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Abstract
Stand der Technik von Stromgeneratoren: Wenn eine Drehstromsynchronmaschine mit einem Elektromotor im Generator betrieb arbeiten soll, muss der Phasenwinkel der Verbraucherspannung U1 und -strom I1 ≥ 90° sein; der Generator wird sonst zur Bremse [1]. Die nachfolgende Patentschrift beschreibt den Stand der Technik bezüglich der Mechanik und der Elektronik für die Antriebstechnik von Maschinen neu. Der verschobene Phasenwinkel von Spannung u1, i1 und u2, i2 8.0 des AMFL, bildet mit dem und der mechanischen Konstruktion von Motor und Generator eine Einheit, mit dem der Phasenwinkel von Generators zum Motor φ = ≥ 90° wird. Der Drehstrom-Asynchron-Generator generiert somit elektrische Leistung aus der mechanischen Leistung eines Drehstrom-Asynchronmotor. Der Autark Stromgenerator (ASG) 7.0.1 mit Amplituden Flusswandler (AMFL) ist dadurch gekennzeichnet, das ein 1-polpaar Drehstrom-Asynchron-Generator (DASG) mit einem fremd erregten Drehstrom-Asynchronmotors (DASM), in einem permanent Ständer Magnetfeld 7.0.2, auf einer gemeinsamen Kunststoffwelle (Polyoxymethylen, POM) 7.0.3 rotiert. Der Asynchronmotor ist dadurch gekennzeichnet, das die pulsierende Regelspannung für den Strom in den Leiterschleifen von einem Amplituden Flusswandler (AMFL) generiert wird und das Drehmoment (10) direkt den DASG (ASG) initialisiert. Der AMFL ist dadurch gekennzeichnet, das die Betriebsspannung VSS eine sinusförmige, rechteckförmige Wechselspannung sein kann bzw. ist, oder eine Sägezahnspannung. Die Momentan Amplitude ist die Amplitude mit der ein Drehfeld im Ständer Magnetfeld erzeugt wird, und das Drehfeld mit der resultierenden Gesamtkraft F→ ·r das Drehmoment an der Antriebswelle bewirkt und der Drehstrom-Asynchrongenerator die Reaktionskraft zum Drehfeld mit der Drehzahl n·f ist. Der AMFL ist ein bipolar Halbleiter Bauelement das aus zwei Transistoren mit der Schichtfolge PNP und NPN nachgebildet wird. Die Arbeitsspannung wird aus einer beliebigen 17 V/55 W Gleichspannung gewonnen. Der AMFL generierte direkt, aus der AC Eingangsspannung, einen Arithmetische Mittelwert der periodischen Größe avg, mit den der AC Generator 230 VAC/1 kW induziert.State of the art of power generators: If a three-phase synchronous machine with an electric motor is to operate in generator mode, the phase angle of the load voltage U1 and current I1 ≥ 90 ° must be; otherwise the generator will become the brake [1]. The following patent describes the state of the art in terms of mechanics and electronics for the drive technology of machines new. The shifted phase angle of voltage u1, i1 and u2, i2 8.0 of the AMFL, forms with the and the mechanical construction of motor and generator a unit with which the phase angle of the generator to the motor φ = ≥ 90 °. The three-phase asynchronous generator thus generates electrical power from the mechanical power of a three-phase asynchronous motor. The Autark Power Generator (ASG) 7.0.1 with Amplitude Flux Converter (AMFL) is characterized by a 1-pole pair three-phase asynchronous generator (DASG) with a third-phase excited asynchronous motor (DASM) in a permanent stator magnetic field 7.0. 2, rotated on a common plastic shaft (polyoxymethylene, POM) 7.0.3. The asynchronous motor is characterized in that the pulsating control voltage for the current in the conductor loops is generated by an amplitude flux converter (AMFL) and the torque (10) directly initializes the DASG (ASG). The AMFL is characterized in that the operating voltage VSS can be a sinusoidal, rectangular alternating voltage, or a sawtooth voltage. The instantaneous amplitude is the amplitude with which a rotating field is generated in the stator magnetic field, and the rotating field with the resulting total force F → r causes the torque on the drive shaft and the three-phase asynchronous generator is the reaction force to the rotating field with the rotational speed n · f. The AMFL is a bipolar semiconductor device that is made up of two transistors with the layer sequence PNP and NPN. The working voltage is obtained from any 17 V / 55 W DC voltage. The AMFL directly generated, from the AC input voltage, an arithmetic mean of the periodic magnitude avg, with which the AC generator induces 230 VAC / 1 kW.
Description
1 Kurzbeschreibung AMFL1 Short description AMFL
[1] Der AMFL ist Erfindungsgemäß ein Halbleiter mit bipolarer elektrischer Leitfähigkeit, mit einem Ladungsträgerpaar, dem Elektron (–) und ein Loch (+) die zusammen in einem elektrischen Feld Rekombinieren. Durch Energiezufuhr reißt die Gitterverbindung im Silizium-Kristallgitter auf, so das das Elektron ein Loch hinterlässt, ein Ladungsträgerpaar ist entstanden, das die elektrischen Leitfähigkeit im einem p-leitende und n-leitende dotierten Halbleiter ermöglicht (Störstellenleitfähigkeit). Der AMFL ist ein Strömungsrichtung abhängiges elektronisches Bauelement, mit zwei Betriebszustände, Durchlassrichtung und die Sperrichtung, die stufenlos arbeitet. Der AMFL besteht aus positive Ladungsträger (Löcher) und negative Ladungsträger (Elektronen) die an einem pn Übergang stehen und eine Grenzschicht aus positiven Donatoren im n-Gebiet und negativen Akzeptoren im p-Gebiet bilden. Durch verbinden der Ladungsträger mit der Sperrschicht zu einem Bauelement wird die Stromleitung zur Steuerung von magnetischen Feldern verwendet, da die Potential-schwelle der Raumladungszone, von der p und n Seite her, wegen der Zeit-Differenz von u1 zu u2 bei Nulldurchgang der positiv und negativ Amplitude zum Potential wird, und zu Diffundieren: UD = φ(–d) – φ(+d), beginnt.[1] According to the invention, the AMFL is a semiconductor with bipolar electrical conductivity, with a charge carrier pair, the electron (-), and a hole (+) that recombine together in an electric field. By energy supply, the lattice compound ruptures in the silicon crystal lattice, so that the electron leaves a hole, a charge carrier pair has emerged, which allows the electrical conductivity in a p-type and n-type doped semiconductor (impurity conductivity). The AMFL is a flow direction dependent electronic component, with two operating states, forward direction and the reverse direction, which operates continuously. The AMFL consists of positive charge carriers (holes) and negative charge carriers (electrons) which are located at a pn junction and form a boundary layer of positive donors in the n-region and negative acceptors in the p-region. By connecting the charge carriers with the barrier layer to a device, the power line is used to control magnetic fields, since the potential threshold of the space charge region, from the p and n side, due to the time difference from u 1 to u 2 at zero crossing of positive and negative amplitude becomes potential, and to diffuse: U D = φ (-d) - φ (+ d), begins.
Der AMFL entsteht, wenn zwei bipolare Transistoren auf bestimmter Weise zusammengeschaltet werden, die somit die Funktion vom AMFL nachbilden. Der AMFL wird zur Steuerung des ASG's deshalb benötigt, weil die sinusförmige Wechselspannung als Betriebsspannung niederohmig gegenüber der hochohmigen Gleichspannung an Bipolar Halbleiter ist und damit mehr störfreie Leistung abgeben kann und auch die Sperrschichttemperatur weniger belastet wird und einen größeren Wirkungsgrad hat. Weshalb Hardware Komponenten mit der AMFL Technologie, stromsparender gegenüber der Gleichstromtechnik sind.The AMFL arises when two bipolar transistors are interconnected in a specific way, thus simulating the function of the AMFL. The AMFL is needed to control the ASG because the sinusoidal AC voltage as operating voltage is low compared to the high-ohmic DC voltage to bipolar semiconductor and thus can deliver more interference-free performance and the junction temperature is less loaded and has a higher efficiency. Why are hardware components with the AMFL technology, more power-saving compared to the DC technology.
Das Funktionsschema
1.1 Funktion Beschreibung AMFL1.1 Function Description AMFL
[2] Der AMFL ist dadurch gekennzeichnet, das unterschiedliche Halbleiter-Schichten aus Silizium die Funktion der Spannungs- und Stromsteuerung führen, vergleichbar mit dem Schichtaufbau und der Arbeitsweise von Bipolar Transistoren. Der Stromlaufplan mit dem Basis-Schaltplan vom AMFL zeigt
Der Funktionsablauf des Amplituden Flusswandlers beginnt bei dem parallel-induktiv Spannungsteiler
Flussdichteflux density
-
BFe = μr·μ0·HB Fe = μ r · μ 0 · H -
L = N·Φ / l 3 L = N · Φ / l 3
Mit N = 219.71 L1 = 220 mH
L2 = 81,9 mH With N = 219.71 L 1 = 220 mH
L 2 = 81.9 mH
Die Spannung u1 = 5,34 V und u2 = 31,09 V an den Wirkwiderstand R1 und R2 sind untereinander mit IL1 und IL phasenverschoben.
Die Addition der Wechselspannung des parallelen induktiven Spannungsteilers L1 mit dem L2 induktiven Spannungsteiler.
Die Gesamtspannung (18)The total voltage (18)
27.66 V (Mit kleiner Änderung, da u1 zwischen 5,10 V und 6,0 V in den Berechnungen bzw. Messdaten Temperatur bedingt pendelt.) Der Nullphasewinkel φu = 47.75°
IB -> Ruhestrom 62 μA,
RL -> 68 Ω/67,5 mA,
dann steigt IB auf 72 μA an,
UCB 2,30 V27.66 V (With a small change, since u 1 oscillates between 5.10 V and 6.0 V in the calculations or measured data due to temperature.) The zero phase angle φ u = 47.75 °
I B -> quiescent current 62 μA,
R L -> 68 Ω / 67.5 mA,
then I B rises to 72 μA,
U CB 2.30 V
Der Innenwiderstand der Sekundärspannung des Netztransformators hat Ri 0,333 Ω.The internal resistance of the secondary voltage of the mains transformer has R i 0.333 Ω.
USek Position: 6 die aus einem Spannungskonverter (DC/AC) gewonnen wird, gelangt an VSS und GND. Die Induktivität von l1 = 220 mH und l2 = 81,9 mH geneieren u1 und u2.U sec position: 6 which is obtained from a voltage converter (DC / AC), reaches V SS and GND. The inductance of l 1 = 220 mH and l 2 = 81.9 mH give u 1 and u 2 .
[3]
Die Flussrichtung aus UBE und IB ist die Diffusionsströmung der negativ Akzeptoren im p-Gebiet mit den positiven Donatoren im n-Gebiet.The flow direction from U BE and I B is the diffusion flow of the negative acceptors in the p-region with the positive donors in the n-region.
Die Kollektor-Emitter-Spannung UCE wird mit der UBE gesteuert
Die in Spannung und Strom verschobene u1 und u2 Werte, gegenüber der Eingangsspannung UE bzw. VSS kann eben so gut mit einem anderen elektronischen Bauelement wie ein Triac o. ä. erfolgen, die die Schaltung und damit die Effizienz der Schaltung erhöhen kann bzw. die Spannungs-Strom/Zeit-Verschiebung mit der Anordnung von NPN und PNP Schichtfolgen auf einem Wafer zu integrieren.The voltage and current shifted u 1 and u 2 values, compared to the input voltage U E and V SS can just as well be done with another electronic component such as a triac or the like, which increase the circuit and thus the efficiency of the circuit can integrate the voltage-current / time shift with the arrangement of NPN and PNP layer sequences on a wafer.
1.2 Patentanspruch im Detail AMFL 1.2 Claim in Detail AMFL
[4] Es besteht Patentanspruch auf den gekennzeichneten Teil der Funktionsbeschreibung des Amplituden Flusswandlers AMFL in der vorliegenden Patentschrift vom Unterzeichnenden im einzelnen
- 1. Im einzelnen wird Patentanspruch auf die Verschaltung/Verdrahtung der NPN/PNP Schichten nach
2.0 zu einem Amplituden Flusswandlers (AMFL) der verwendeten Bipolar Transistoren Q1 und Q2 als selbstständiges Aktives Bauelement der Elektronik erhoben, - 2. Auf dem Namen und der Abkürzung des Namens, der Verschaltung/Verdrahtung der NPN/PNP Schichten nach
2.0 zu einem Amplituden Flusswandlers. Der Name lautet: Amplituden Flusswandler und die Abkürzung des Namens ist: AMFL, - 3. Auf die Verwendung einer sinusförmige Wechselspannung als Arbeitsspannung VSS für Bipoare Halbleiterschichten nach
3.0 und auf den Spannung und Strom verschobene Zeit Werten von u1 und u2 zum Potential und damit zur Betriebsspannung von Q1 und Q2 dem AMFL wird und deswegen die Zonenschichten vom AMFL durch steuert, die mit zwei Bipolartransistoren vergleichbar sind und als Aktives-Bauelement in der Anwendung für den AMFL in einem Drehstrom-Asynchronmotor die Betriebspannung von 31 V/4,5 A–15 A ist die den Drehstrom-Asynchronmotor ohne Polumschaltung 180° drehen läst6 ; wird hiermit Patenanspruch erhoben, - 4. Auf die in
4 gezeigte Verdrahtung der UBE mit R5, dem aufschalten einer positiv UBE Spannung, mit dem die stufenlose Spannungs- und Stromregelung vom AMFL stattfindet bzw. zur Polumschaltung der Phasenlage verwendet wird, - 5. Auf die Verschaltung/Verdrahtung der NPN/PNP Schichten nach
3.0 als selbständig arbeitendes Stromversorgungsteil mit der Mittelspannung an u2 als Basisgerät.
- 1. In particular, the patent claim is based on the interconnection / wiring of the NPN / PNP layers
2.0 to an amplitude flux converter (AMFL) of the used bipolar transistors Q 1 and Q 2 as an independent active component of the electronics, - 2. Following the name and abbreviation of the name, interconnection / wiring of the NPN / PNP layers
2.0 to an amplitude flux converter. The name is: Amplitudes Flux converter and the abbreviation of the name is: AMFL, - 3. The use of a sinusoidal AC voltage as the working voltage V SS for Bipoare semiconductor layers after
3.0 and on the voltage and current shifted time values of u 1 and u 2 to the potential and thus to the operating voltage of Q 1 and Q 2 the AMFL and therefore controls the zone layers of the AMFL, which are comparable to two bipolar transistors and as an active device in the application for the AMFL in a three-phase asynchronous motor, the operating voltage of 31 V / 4.5 A-15 A is the three-phase asynchronous motor without pole change 180 ° rotate6 ; hereby a claim for a claim is made, - 4. On the in
4 Wiring of the U BE with R 5 , the connection of a positive U BE voltage, with which the stepless voltage and current control of the AMFL takes place or is used for pole changeover of the phase position shown, - 5. Follow the interconnection / wiring of the NPN / PNP layers
3.0 as a self-contained power supply unit with the medium voltage at u 2 as the base unit.
Weiterhin wird Patentanspruch für die Verwendung von einem Wafer für den Aufbau zum AMFL beansprucht, weil: Erfindungsgemäß mit zwei Zonenfolgen, mit den Schichten NPN und PNP der bezeichneten Emitter-Seite parallel geschaltet mit der Basiselektrode. Die jeweils getrennt mit einem Anschluss aus dem Gehäuse führt, das dem Wafer umgibt. Die Kollektor Schicht auf dem Wafer, die der Anordnung wie bei der Emitter und Basisschicht eines Bipolar Transistors, dotiert im 4-wertigen Silizium mit einem 5-wertigen Fremdatom bzw. 3-wertigen Fremdatom, getrennt, ebenso mit einem Drahtanschluss nach außen des Gehäuses geführt wird.Furthermore claim is claimed for the use of a wafer for the construction of AMFL because: According to the invention with two zone sequences, with the layers NPN and PNP of the designated emitter side connected in parallel with the base electrode. Each separately leads with a connection from the housing, which surrounds the wafer. The collector layer on the wafer, the arrangement of which as in the emitter and base layer of a bipolar transistor, doped in 4-valent silicon with a 5-valent impurity or 3-valent impurity, separated, also led to a wire connection to the outside of the housing becomes.
Also besteht Erfindungsgemäß der AMFL aus einem Metallhaltigen Gehäuse mit zwei getrennten NPN und PNP Schichten in einem Silizium-Kristallgitter, und die Schichten nach dem Schema der
Patentanspruch wird Erfindungsgemäß nach der Funktionsbeschreibung vom AMFL auf die Steuerung von wechselnden Amplituden durch eine Spannungs-Zeitachse in einem Koordinaten System der x- und y-Achse, zu einer sinusförmigen oder anderen vergleichbaren Wechselspannung (AC) mittels Phasenverschiebung zu einer Gleichspannung (Potential) bzw. den daraus gebildeten Arithmetischen Mittelwert erhoben.According to the invention according to the description of the function of the AMFL on the control of varying amplitudes by a voltage-time axis in a coordinate system of the x- and y-axis, to a sinusoidal or other comparable AC voltage (AC) by means of phase shift to a DC voltage (potential) or ., the resulting arithmetic mean.
Patentanspruch wird Erfindungsgemäß nach der Funktionsbeschreibung vom AMFL auf die Ausgangsspannung an den Kollektoren der Schichtfolgen erhoben, die die Spannungen u1 und u2 als Ausgangsspannung wieder zusammenfügen
2 Kurzbeschreibung ASG2 Short description ASG
[5] Der Autark Stromgenerator ASG, der technisch ein Drehstrom-Asynchron-Generator (DASG) ist, ist Erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, das die Leiterschleifen des Drehstrom-Asynchron-Generator (DASG) in einem rechten Winkel α = 90° in einer Generator-Anker-Aufnahme
2.1 Funktion Beschreibung ASG2.1 Function Description ASG
[5] Der ASG
Der einsetzende Strom I in den Leiterschleifen zeigt in der rechten Richtung aus der Z-Achse aus W1 heraus, mit The onset current I in the conductor loops points in the right direction out of the Z axis from W 1 , with
Die gerichtete Kraft
Die Antriebswelle W1, die Lagerschilde und die Aufnahmen der Leiterschleifen sind aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff, weshalb vermeintlich, keine Remanenz Br durch die magnetische Feldstärke H mit dem magnetischen Flusses B über die Leiterschleifen von Motors und Generator sich bildet. Die Permeabilität der Luft um der Antriebswelle: The drive shaft W 1 , the end shields and the recordings of the conductor loops are made of a non-magnetizable material, which is why, supposedly, no remanence B r forms by the magnetic field strength H with the magnetic flux B via the conductor loops of motor and generator. The permeability of the air around the drive shaft:
Die Permeabilität der Luft um die Z-Achse der Antriebswelle gewährleiste eine konstante Feldstärke der Durchflutung Θ mit dem Strom IL·N = 5 A in den Leiterschleifen, der aus die Z-Achse herausführt und die Maschine wegen der Kugellagerung rotiert.The permeability of the air about the Z-axis of the drive shaft ensures a constant field of flux Θ with the current I L · N = 5 A in the conductor loops, which leads out of the Z-axis and rotates the machine because of the ball bearing.
Die von dem AMFL generierte Betriebsspannung gelangt an den DASM und gewährleistet eine kontinuierliche 180° Drehung der Antriebswelle, die nach Kommutierung des Phasengangs an Q1 und Q2 um 180° eine 360° Drehung vollzieht.The operating voltage generated by the AMFL is supplied to the DASM and ensures a continuous 180 ° rotation of the drive shaft, which makes a 360 ° rotation after commutation of the phase response to Q 1 and Q 2 by 180 °.
Claims (7)
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DE102015005429.5A DE102015005429A1 (en) | 2015-03-25 | 2015-03-25 | Autarkic current generator with amplitude flux transformer (AMFL and electricity meter |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11567551B2 (en) | 2020-07-28 | 2023-01-31 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Adaptive power supply |
-
2015
- 2015-03-25 DE DE102015005429.5A patent/DE102015005429A1/en not_active Ceased
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US11567551B2 (en) | 2020-07-28 | 2023-01-31 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Adaptive power supply |
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