[发明专利]直流变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流变压器，属于电力输变电领域。

背景技术

现有高压直流输电的原理：电源即发电厂中的交流发电机，经变压器将电压升高后接至整流器，由整流器将高压交流变为高压直流，经过直流输电线路输送到受端，再经过逆变器重新将直流变成交流，降压供用户使用。这里面的变压器效率很高达95%以上，但是整流器和逆变器采用二极管整流和电感电容元件，有功消耗和无功消耗都很大，这也是直流输电不能推广的一个原因。并且每次整流和逆变都将使波形，频率，相位等可能改变，将产生很多高次谐波，这样就又需要无功补偿和滤波装置，使结构变得更复杂且价格贵，很不稳定。所以这种直流变压并不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构较为简单、稳定，易于推广的直流变压器。

本发明具体采用如下技术方案：

一种直流变压器，其特征在于由设置在真空壳体中的电子发射设备、加速电压电路及变压设备组成，其中：

电子发射设备由电子枪和电子聚焦系统组成，用于发射电子并聚焦成电子束；

加速电压电路由提供加速电压的电源、两块平行的金属板及导线组成，两块平行的金属板法线方向为水平方向，电源两级分别经导线连接至两块平行的金属板，两块金属板之间形成加速电压，金属板中央开有小孔，电子束从小孔中穿过，被加速电压加速后进入变压设备，加速电压即变压器的原电压；

变压设备由两块平行的金属板、永磁铁和导线组成，两块平行的金属板法线方向为竖直方向，下面的金属板接地，永磁铁提供两块平行金属板之间的匀强磁场，电子在变压设备中受力偏转，使上面的金属板带负电，两块金属板之间形成变压器的输出电压，该输出电压经导线连接至用电设备电路。

本发明直流变压器的有益效果：直流变压器的有用之处是可以改变直流电的电压，而传统的观念是只有交流电才能变压，直流电不能变压。直流变压器可以让直流电的应用领域扩大，充分发挥直流电的优点。当直流电也能升至很高电压时，直流电就能远程输送，输电线路变得经济、安全、可靠、节能。在低压领域，也能部分代替电子元件的功能，使电路简单化。

附图说明

图1是本发明直流变压器原理示意图。

具体实施方式

一、 原理

本发明直流变压器的主要作用是改变直流电的电压，由电子发射设备、加速电压电路、变压设备以及真空壳体组成。

如图1所示，电子从发射设备中发出并聚焦成电子束，经过加速电压U₀加速（加速电压U₀也是该变压器的原电压），获得速度为v的初速度，并进入变压设备。变压设备由两块平行的金属板，以及提供匀强磁场B的永磁铁组成，电子在变压设备中受到向上的洛伦兹力F_B，向上发生偏转，使上面的金属板带负电，这样就在两块金属板之间形成了电压U（该电压U就是经变压器变压后的输出电压）。下面的金属板接地，可以维持系统电子的平衡，否则无法持续运行。变压设备是直流变压器的主要部分，有点像霍尔效应。该输出电压经导线连接至用电设备电路。最右边为用电设备及其电路，图中所示为简化了的电路，实际中可以是小型电路，也可以是用于输电的大型电路。电子发射设备、加速电压电路及变压设备均设置在真空壳体中，可以保证电子的运动轨迹和设备的寿命。

1、电子发射设备：该设备由电子枪和电子聚焦系统（一组电磁透镜）组成。现有的电子枪分两类，即热电子发射型电子枪和场致发射型电子枪。热电子发射型电子枪的优点是结构简单，价格便宜，工作真空度要求低（0.001Pa）。缺点是寿命低（最好的500h），阴极温度高，发射的电子能量分散；场致发射型电子枪优点是寿命高（最好的1000h），阴极温度低，发射的电子能量集中。缺点是结构复杂，价格相对较高，工作真空度要求高（0.000001-0.0000001Pa）。对于直流变压器而言更适合的是场致发射型电子枪。电子聚焦系统由一组电磁透镜组成，作用是将电子枪发射的有一定发散角的电子聚焦成直线电子束，以便对电子加速。电子枪和电子聚焦系统已经是很成熟的技术，在一些领域已得到了应用，所以在制造直流变压器时可以利用。