Применение резонансных методов передачи электроэнергии в электротехнологии и нанотехнологии

Резонансную однопроводную электрическую систему (РОЭС) целесообразно и эффективно применять в электротехнологии и нанотехнологии, в промышленности и сельскохозяйственном производстве. Перечислим некоторые области применения РОЭС в электротехнологии и нанотехнологии, разработанные ВИЭСХом, другими НИИ и вузами.

Резонансный холодпоплазменный электрокоагулятор — прибор (инструмент) точечного действия, предназначенный для коагулирования тканей и остановки кровотечений. Используется во время хирургических операций и во всех случаях, когда необходимо безопасно и быстро устранить кровотечение. В основу работы устройства заложено применение высокочастотного тока, пропускаемого через ткань и вызывающего ее нагревание. Происходит свертывание белка, и выделение крови приостанавливается.

Разработанный ВИЭСХом ветеринарный холодпоплазменный электрокоагулятор на основе РОЭС используется для обработки ран и остановки кровотечений, удаления тканевых новообразований, лечения кожных заболеваний сельскохозяйственных и домашних животных в полевых и клинических условиях.

Устройство для обработки поверхности материалов высокочастотным электрическим разрядом используется для обработки полимерных пленок, синтетических волокон и других материалов с целью физической модификации их структуры и поверхности. По принципу действия оно похоже на электрокоагулятор, но имеет большую мощность, поэтому дает возможность обработки значительных поверхностей.

Следует отметить, что устройство может осуществлять перфорирование пленочных и волокнистых материалов, а также применяться при обработке полупроводниковых кристаллов, улучшая их структуру и качество, при коагуляции и резекции биологических материалов (тканей, сосудов), для воздействия (разложения) на химические вещества.

Установка функционирует в режиме параметричекого резонанса (см. параграф 3.5), в силу чего имеется возможность регулировать подводимую мощность изменением частоты резонансных колебаний рабочего режима.

Устройство было использовано также для очистки от оксидной пленки поверхности пластин кремния для повышения КПД солнечных элементов, что показало положительные результаты.

Сельскохозяйственные электротехнологии предусматривают непосредственное воздействие электрической энергии на такие процессы, как предпосевная обработка семян, стерилизация почвенного субстрата и сорной растительности, прополка посевов культурных растений, предуборочная чеканка кустов хлопчатника, улучшение условий хранения корнеклубнеплодов и фруктов, дезинфекция помещений, оборудования и тары, очистка кормов, обеззараживание питьевой воды и стоков животноводческих помещений, оборудования и других объектов и материалов, лечение животных и др.

В электротехнологии и нанотехнологии в ВИЭСХе под руководством академика Д. С. Стребкова, МГАУ им. В. П. Горячкина (ныне входит в Тимирязевскую академию) под руководством академика И. Ф. Бородина, других НИИ и вузах РФ проведены объемные и разносторонние работы с заметными положительными результатами как в растениеводстве, так и животноводстве, охватить которые мы не ставим цели, поскольку в вузах преподают специальные курсы по электротехнологии и нанотехнологии.

Наша задача указать, что РОЭС открывает новые перспективные направления работ в этих областях, поскольку резонансный генератор электроэнергии позволяет получить высокие напряжения постоянного и переменного тока повышенной и высокой частоты, высокопотенциальное электрическое поле, холодноплазменный электрический разряд, которые обеспечивают стерилизующий, антисептический, дезинфицирующий или коагулирующий эффект. Резонансный генератор дает возможность получать и в широких пределах изменять степень ионизации газовой среды потоком холодной плазмы, напряженность постоянного и переменного электрического поля для непосредственного воздействия на обрабатываемую продукцию, объекты, материалы или живые ткани с целью получения в них желаемых изменений. Ряд преимуществ нового технологического решения и широкие технические возможности резонансного генератора свидетельствуют о целесообразности и эффективности его применения для сельскохозяйственных электротехнологий и нанотехнологий.

Практическое значение РОЭС заключается в возможности снижения потребления меди и алюминия в проводах и кабелях в 5—10 и более раз, снижения стоимости воздушных и кабельных линий минимум в два раза, создания дальних межконтинентальных линий электропередачи с низкими потерями в линии, беспроводной передачи электроэнергии между объектами на Земле и в космическом пространстве, а также в создании принципиально новых электротехнологических установок и плазмотронов (техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально, плазмотрон означает — «генератор плазмы»).

Вопросы и задания для самопроверки.

• 1. В чем состоит основная идея резонансной передачи электроэнергии одним проводом?
• 2. Прокомментируйте схемы, изображенные на рис. 12.1—12.5.
• 3. Перечислите элементы системы электроснабжения резонансным методом и, пользуясь рис. 12.6—12.10, расскажите об основных источниках питания, резонансных трансформаторах Тесла и линиях электропередачи.
• 4. Прокомментируйте схему (см. рис. 12.10) резонансного метода передачи электроэнергии постоянным током.
• 5. Пользуясь рис. 12.11 и 12.12, расскажите о применении резонансных методов электроснабжения осветительной и смешанной нагрузок.
• 6. Расскажите о применении резонансных методов передачи электроэнергии в электротехнологии и нанотехнологии.
• 7. Перечислите основные преимущества резонансной однопроводной системы электроснабжения по сравнению с традиционной.