Inductive excitation of a serial RLC-circuit with rectangular voltage pulses. Calculated relations
DOI:
https://doi.org/10.30977/VEIT.2226-9266.2019.15.0.82Abstract
Problem. The “voltage resonance” conditions in the well-known theories and applications, as a rule, are formulated only for a sinusoidal signal, at a certain frequency and in a steady state. Inductive excitation of a sequential active-reactive circuit with anharmonic signals from a practical point of view is of greater interest. Goal. The purpose of this work is to obtain design ratios for the characteristics of inductive excitation of voltage resonance in a system of two inductively coupled sequential active-reactive circuits by anharmonic signals, the spectrum of which, along with the fundamental frequency of oscillations, contains so-called higher harmonics with frequencies multiple to the main type of oscillations. Methodology. With the help of limiting transitions to the corresponding, the reliability of the found basic analytical dependences for the excited currents and voltages is shown. The obtained calculated relations are based on rigorous mathematical approach using the apparatus of the theory of electrical circuits. Results. The amplitude-time form of the excited current is found by solving the transient problem. The dependence obtained allows us to analyze the flowing processes, determine the effect of circuit electrical parameters and establish the contribution of higher harmonics to the formation of the output signal, as well as calculate specific indicators of the effectiveness and efficiency of the system under consideration under anharmonic excitation. Originality. The scientific novelty consists in obtaining the calculated amplitude-time dependence for the current in the secondary circuit with inductive excitation of the voltage resonance in a system of two inductively connected successive active-reactive circuits by anharmonic signals, whose spectrum, together with the fundamental frequency of oscillations, contains the so-called highest harmonics with frequencies multiples of the main type of vibrations. Practical value. The results of the analysis are necessary for the design of electrical devices with resonant components. For example, to supply high-resistance loads with increased voltage, in induction heating devices, etc.
Key words: Tesla transformer; inductively coupled circuits; Q-factor; transformation ratio; voltage amplifier.
References
Tesla N. Lectures. Patents. Articles. 2019. URL: https://ru.scribd.com/document/329266819/Nikola-Tesla-Lectures-Patents-Articles (дата обращения 20.03.2019).
Tesla N. My Inventions: and Other Writings // First Edition, First edition. Mineola, New York: Dover Publ. 2016. 144 p.
Tesla N., Shedleski T. Inventions of Nikola Tesla: A Complete Set of Patents. Paperback Publ. 2014. 610 p.
Яворский В. Энергия из ниоткуда. Наука и жизнь. 1998. №10. С. 78–79.
P.H. Plesch: High Vacuum Techniques for Chemical Syntheses and Measurements. Cambridge University Press. 2009. 167 p.
Agheb E., Hayati Soloot A., Niayesh K., Hashemi E., Jadidian J. On the Optimum Design of Air-Cored Tesla Transformers. Acta Physica Polonica-Series A General Physics. 2009. vol.115. №.6. P. 1152–1154.
Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты. 2010. URL: http://allpowr.su/ru/33 (дата обращения 20.03.2019).
Пат. 95481 України. Спосіб індукційного нагріву металевих елементів автомобільних конструкцій Опубл. 25.12.2014.
Индуктор, индукционное оборудование. 2014. URL: www.индуктор – авто.рф (дата обращения 25.03.2019).
Craven, R. M., Smith, I. R., Novac, B. M. Optimizing the secondary coil of a Tesla transformer to improve spectral purity. IEEE Transactions on Plasma Science. 2014. vol.42, №.1, P. 143–148.
Атабеков Г.И. Основы теории цепей. Л: Энергия. 2006. 220с.
Korn G.A. Korn T.M. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers: Definitions, Theorems, and Formulas for Reference and Review 2nd ed. New York: Dover Publ. Inc. 2000. 1152 p.
References
Tesla N. Lectures. Patents. Articles. 2019. Retrived from: https://ru.scribd.com/document/329266819/Nikola-Tesla-Lectures-Patents-Articles (accessed: 20.03.2019).
Tesla N. (2016) My Inventions: and Other Writings. First Edition, First edition. Mineola, New York: Dover Publ.
Tesla N., Shedleski T. (2014) Inventions of Nikola Tesla: A Complete Set of Patents. Paperback Publ.
Iavorskii V. (1998) Energiia iz niotkuda [Energy from nowhere] Nauka i zhizn', 10, 78–79 [in Russian].
P.H. Plesch (2009) High Vacuum Techniques for Chemical Syntheses and Measurements. Cambridge University Press.
Agheb E., Hayati Soloot A., Niayesh K., Hashemi E., Jadidian J. (2009) On the Optimum Design of Air-Cored Tesla Transformers. Acta Physica Polonica-Series A General Physics, 115(6), 1152–1154.
Rezonansnyj usilitel' moshhnosti toka pro-myshlennoj chastoty [Resonant power amplifier current industrial frequency] Retrived from: http://allpowr.su/ru/33 (accessed: 20.03.2019) [in Russian].
Pat. 95481 Ukrayiny`. Sposіb іndukcіjnogo nagrіvu metalevih elementіv avtomobіl'nih konstrukcіj. [The method of induction heating of metal elements automotive structures]. Opubl. 25.12.2014 [in Ukrainian].
Induktor, indukcionnoe oborudovanie [Inductor, induction equipment]. Retrived from: www.индуктор – авто.рф (accessed: 25.03.2019) [in Russian].
Craven, R. M., Smith, I. R., Novac, B. M. (2014) Optimizing the secondary coil of a Tesla transformer to improve spectral purity. IEEE Transactions on Plasma Science. 42(1), 143–148.
Atabekov G.I. (2006) Osnovy teorii cepej. [Fundamentals of the theory circuit]. L: Jenergija.
Korn G.A. Korn T.M. (2000) Mathematical Handbook for Scientists and Engineers: Definitions, Theorems, and Formulas for Reference and Review 2nd ed. New York: Dover Publ. Inc.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 Юрий Викторович Батыгин, Татьяна Владимировна Гаврилова, Светлана Александровна Шиндерук, Георгий Сергеевич Сериков, Ирина Алексеевна Серикова, Евгений Евгеньевич Черный
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.