RU2340064C1

RU2340064C1 - Method and device for electrical energy transmission (versions)

Info

Publication number: RU2340064C1
Application number: RU2007111459/09A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Семенович Стребков (RU); Дмитрий Семенович Стребков
Original assignee: Дмитрий Семенович Стребков
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-11-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: generator voltage is increased in high-voltage transformer up to 1-1000 kV and supplied to controlled high-speed current switch and series resonant circuit of capacity and inductance forming primary winding of high-frequency high-voltage transformer. Capacity of resonant circuit is charged to voltage 1-1000 kV, and then discharged in resonant mode at frequency 0.4-1000 kHz. Generator energy is accumulated in magnetic field of high-frequency transformer through inductance coil and high-speed current interrupter within 10-1000 mcs at current value 1-500 kA. Primary winding current switch is cleared, and accumulated magnetic field energy is transformed to electrical energy in secondary winding of high-frequency transformer. Voltage is stepped up to 10-100000 kV and supplied in resonant mode to consumer. Device contains step-up transformer of output voltage 1-1000 kV, input of which is connected to generator and has the same frequency, and output of which is parallel to controlled high-speed current switch of switching current 1-500 kA at current width 10-1000 mcs. Current switch is parallel to series resonant circuit of high-frequency step-up transformer of resonance frequency 0.4-1000 kHz and voltage in one-wire circuit 10-100000 sq.

EFFECT: higher efficiency, transmission line length and possibility to transmit electrical power to transport vehicle and aircrafts.

30 cl, 4 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу и устройству для передачи электрической энергии.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to a method and apparatus for transmitting electrical energy.

Известен способ и устройство для передачи электроэнергии по замкнутой цепи, состоящей из двух или более проводов, трансформаторных подстанций и линий электропередач (Электропередачи переменного и постоянного тока. Электротехнический справочник. Энергоатомиздат. 1988. С.337-352).A known method and device for transmitting electricity in a closed circuit consisting of two or more wires, transformer substations and power lines (AC and DC power transmission. Electrical reference book. Energoatomizdat. 1988. S.337-352).

Недостатком известного способа являются потери в линиях, составляющие от 5 до 20% в зависимости от длины ЛЭП, и высокая стоимость оборудования в расчете на 1 км линии электропередачи.The disadvantage of this method is the loss in the lines, comprising from 5 to 20%, depending on the length of the power lines, and the high cost of equipment per 1 km of power line.

Известен способ и устройство питания электротехнических устройств с использованием генератора переменного напряжения, подключаемого к потребителю, отличающегося тем, что напряжение генератора подают на низковольтную обмотку высокочастотного трансформаторного преобразователя, а один из выводов высоковольтной обмотки соединяют с одной из входных клемм электротехнического устройства, при этом изменением частоты генератора добиваются установления резонансных колебаний в образованной электрической цепи.A known method and device for powering electrical devices using an alternating voltage generator connected to a consumer, characterized in that the voltage of the generator is supplied to the low-voltage winding of the high-frequency transformer converter, and one of the terminals of the high-voltage winding is connected to one of the input terminals of the electrical device, while changing the frequency generators achieve the establishment of resonant oscillations in the formed electrical circuit.

Устройство, реализующее данный способ, представляет собой источник переменного напряжения с регулируемой частотой, высокочастотный трансформатор, один вывод высоковольтной секции которого изолирован, а второй предназначен для подачи энергии потребителю (патент РФ №2108649, 1998, Авраменко С.В. Способ питания электротехнических устройств и устройство для его осуществления).A device that implements this method is an AC voltage source with an adjustable frequency, a high-frequency transformer, one output of the high-voltage section of which is isolated, and the second is designed to supply energy to the consumer (RF patent No. 2108649, 1998, S. Avramenko, Method for supplying electrical devices and device for its implementation).

Известно устройство для преобразования и передачи электрической энергии по однопроводной линии на большое расстояние, разработанное Н.Тесла в 1897 году. Согласно изобретению Н.Тесла устройство состоит из двух трансформаторов, один для повышения, а другой для уменьшения потенциала тока, указанные трансформаторы имеют вывод обмотки с проводом большой длины, соединенный с линией, и другой вывод этой обмотки, примыкающий к обмотке из провода более короткой длины, соединен электрически с ней и с землей.A device for converting and transmitting electric energy through a single-wire line over a long distance, developed by N. Tesla in 1897, is known. According to the invention of N. Tesla, the device consists of two transformers, one to increase and the other to reduce the current potential, these transformers have a winding terminal with a long wire connected to the line, and another terminal of this winding adjacent to the winding from a shorter wire electrically connected to it and to the ground.

Повышающий трансформатор имеет первичную обмотку, соединенную с электрическим генератором повышенной частоты. Первичная обмотка намотана на вторичную высоковольтную обмотку, длина провода которой значительно больше длины первичной обмотки и приблизительно равна четверти длины волны электромагнитного поля в линии. В этом случае потенциал одного внутреннего вывода высоковольтной обмотки равен нулю, а потенциал другого наружного вывода будет максимальный. Внутренний конец высоковольтной вторичной обмотки соединен с линией передачи электрической энергии, а наружный конец вторичной обмотки и прилегающий вывод первичной обмотки в целях электробезопасности соединен с землей. Понижающий трансформатор выполнен аналогично. Выводы низковольтной обмотки соединены с электрической нагрузкой в виде ламп накаливания и электродвигателей. Однопроводная линия электропередач имеет длинные изоляторы на опорах для снижения потерь на утечку тока (Н.Тесла. Электрический трансформатор. Пат. США №593138 от 2.11.1897 г.).The step-up transformer has a primary winding connected to an increased frequency electric generator. The primary winding is wound on a secondary high-voltage winding, the wire length of which is much greater than the length of the primary winding and approximately equal to a quarter of the wavelength of the electromagnetic field in the line. In this case, the potential of one internal output of the high voltage winding is zero, and the potential of the other external output will be maximum. The inner end of the high voltage secondary winding is connected to the electric power transmission line, and the outer end of the secondary winding and the adjacent output of the primary winding are connected to earth for electrical safety purposes. The step-down transformer is made similarly. The findings of the low-voltage winding are connected to an electric load in the form of incandescent lamps and electric motors. A single-wire power line has long insulators on poles to reduce current leakage losses (N. Tesla. Electric transformer. US Pat. No. 593138 of November 2, 1897).

Недостатком известного способа и устройства являются потери мощности из-за утечки тока на высокой частоте через изоляторы и окружающее пространство при наличии атмосферных осадков.The disadvantage of this method and device is the power loss due to leakage of current at a high frequency through the insulators and the surrounding space in the presence of precipitation.

Недостатком всех известных способов и устройств передачи электрической энергии является то, что они не позволяют обеспечить высокоэффективную передачу энергии на большое расстояние, а также передавать без существенных потерь электроэнергию на транспортные средства и летательные аппараты.The disadvantage of all known methods and devices for the transmission of electrical energy is that they do not allow for highly efficient energy transmission over a long distance, and also without significant losses to transmit electricity to vehicles and aircraft.

Задачей изобретения является повышение эффективности передачи энергии, увеличение длины линий передач и возможность передачи электроэнергии на транспортные средства и летательные аппараты.The objective of the invention is to increase the efficiency of energy transfer, increasing the length of transmission lines and the ability to transfer electricity to vehicles and aircraft.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается эффективность и снижаются потери при передаче электрической энергии стационарным и мобильным потребителям энергии.As a result of the use of the invention, the efficiency is increased and the losses in the transmission of electric energy to stationary and mobile energy consumers are reduced.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе передачи электрической энергии, включающем преобразование электрической энергии по напряжению и частоте у электрического генератора, передачу электрической энергии по однопроводниковой высоковольтной линии и преобразование электрической энергии по напряжению и по частоте у потребителя, электрическую энергию генератора повышают по напряжению в высоковольтном трансформаторе до 1-1000 кВ и подают на управляемый быстродействующий коммутатор тока и на последовательный резонансный контур из емкости и индуктивности, образующей первичную обмотку высокочастотного высоковольтного трансформатора, заряжают емкость резонансного контура до напряжения 1-1000 кВ, разряжают емкость в резонансном режиме на частоте 0,4-1000 кГц, через индуктивность и быстродействующий прерыватель тока за время 10-1000 мкс при величине тока 1-500 кА накапливают энергию генератора в магнитном поле высокочастотного трансформатора, разрывают цепь коммутатора тока первичной обмотки и преобразуют накопленную энергию магнитного поля в электрическую энергию во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора, повышают электрическую энергию по напряжению до 10-100000 кВ и передают ее в резонансном режиме потребителю.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed method of transmitting electric energy, including converting electric energy by voltage and frequency from an electric generator, transmitting electric energy by a single-conductor high voltage line and converting electric energy by voltage and frequency from a consumer, the electric energy of the generator is increased by voltage in a high-voltage transformer up to 1-1000 kV and served on a controlled high-speed current switch and after The series resonant circuit from the capacitance and inductance, which forms the primary winding of the high-frequency high-voltage transformer, charges the capacitance of the resonant circuit to a voltage of 1-1000 kV, discharges the capacitance in the resonant mode at a frequency of 0.4-1000 kHz, through inductance and a high-speed current chopper for 10- 1000 μs at a current value of 1-500 kA accumulate the energy of the generator in the magnetic field of a high-frequency transformer, break the circuit of the primary current switch and convert the stored magnetic energy I'm into electrical energy in the secondary winding of the high-frequency transformer, increase the electrical energy at voltages of up to 10-100000 kV and transmit it to the resonant mode to the consumer.

В варианте способа передачи электрической энергии, включающем преобразование электрической энергии по напряжению и частоте у электрического генератора, передачу электрической энергии по однопроводниковой высоковольтной линии и преобразование электрической энергии по напряжению и по частоте у потребителя, электрическую энергию трехфазного генератора повышают по напряжению в трехфазном трансформаторе до 1-1000 кВ по каждой фазе и подают на три управляемых быстродействующих коммутатора тока, каждый из которых соединяют к одному из трех последовательных резонансных контуров из емкости и индуктивности, образующей одну из трех первичных обмоток высокочастотного высоковольтного трансформатора с общей для всех фаз одной вторичной обмоткой, поочередно заряжают емкости трех резонансных контуров до напряжения 1-1000 кВ с задержкой по времени

между коммутаторами тока, где Т - период колебаний электрической энергии генератора, разряжают поочередно емкость каждого из резонансных контуров в резонансном режиме на частоте 0,4-1000 кГц через каждую из трех индуктивностей с помощью быстродействующего управляемого коммутатора тока за время 10-1000 мкс при величине тока 1-500 кА с задержкой по времени

между коммутаторами тока, где Т - период колебаний электрической энергии генератора, накапливают энергию генератора в магнитном поле высокочастотного трансформатора, разрывают цепь каждого из трех управляемых прерывателей тока с задержкой по времени

между коммутаторами тока, где T - период колебаний электрической энергии генератора, преобразуют накопленную энергию магнитного поля в электрическую энергию в общей для всех трех фаз вторичной обмотке высокочастотного трансформатора, повышают электрическую энергию по напряжению до 10-100000 кВ и передают ее в резонансном режиме через однопроводниковую высоковольтную линию потребителю.In an embodiment of a method for transmitting electric energy, including converting electric energy by voltage and frequency from an electric generator, transmitting electric energy by a single-wire high-voltage line and converting electric energy by voltage and frequency from a consumer, the electric energy of a three-phase generator is increased in voltage in a three-phase transformer to 1 -1000 kV for each phase and is fed to three controlled high-speed current switches, each of which is connected to one of three successive resonant circuits from the capacitance and inductance, forming one of the three primary windings of the high-frequency high-voltage transformer with one secondary winding common for all phases, alternately charge the capacities of the three resonant circuits to a voltage of 1-1000 kV with a time delay

between the current switches, where T is the oscillation period of the generator’s electric energy, the capacitance of each of the resonant circuits in the resonance mode is discharged at a frequency of 0.4-1000 kHz through each of the three inductors using a high-speed controlled current switch for a time of 10-1000 μs at current 1-500 kA with a time delay

between the current switches, where T is the oscillation period of the generator’s electric energy, they store the generator energy in the magnetic field of the high-frequency transformer, break the circuit of each of the three controlled current breakers with a time delay

between the current switches, where T is the oscillation period of the generator’s electric energy, they convert the stored magnetic field energy into electric energy in the secondary winding of the high-frequency transformer common to all three phases, increase the electric energy by voltage to 10-100000 kV and transmit it in resonant mode through a single-conductor high voltage line to consumer.

В варианте способа передачи электрической энергии электрическую энергию трехфазного генератора повышают по напряжению в трехфазном трансформаторе до 1-1000 кВ на частоте генератора, регулируют по напряжению, выпрямляют и стабилизируют в зарядном электрическом аппарате и затем подают напряжение на управляемый быстродействующий коммутатор тока и на последовательный резонансный контур из емкости и индуктивности, образующей первичную обмотку высокочастотного высоковольтного трансформатора, заряжают емкость резонансного контура до напряжения 1-1000 кВ, разряжают емкость в резонансном режиме на частоте 0,4-1000 кГц, через индуктивность и быстродействующий прерыватель тока за время 10-1000 мкс при величине тока 1-500 кА накапливают энергию генератора в магнитном поле высокочастотного трансформатора, разрывают цепь коммутатора тока и первичной обмотки, преобразуют накопленную энергию магнитного поля в электрическую энергию во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора, повышают электрическую энергию по напряжению до 10-100000 кВ и передают ее в резонансном режиме через однопроводниковую высоковольтную линию на частоте 0,4-1000 кГц потребителю.In an embodiment of a method for transmitting electric energy, the electric energy of a three-phase generator is increased in voltage in a three-phase transformer to 1-1000 kV at the generator frequency, regulated in voltage, rectified and stabilized in a charging electric apparatus and then voltage is supplied to a controllable high-speed current switch and to a serial resonant circuit From the capacitance and inductance forming the primary winding of the high-frequency high-voltage transformer, the capacitance of the resonant circuit is charged to voltages of 1-1000 kV, discharge the capacitance in resonance mode at a frequency of 0.4-1000 kHz, through inductance and a high-speed current chopper for 10-1000 μs at a current value of 1-500 kA, they store the generator energy in the magnetic field of the high-frequency transformer, break the circuit current switch and primary winding, convert the stored energy of the magnetic field into electrical energy in the secondary winding of a high-frequency transformer, increase the electrical energy by voltage to 10-100000 kV and transmit it in resonant mode through a single ovodnikovuyu high-voltage line at a frequency 0,4-1000 kHz consumer.

В варианте способа передачи электрической энергии в качестве быстродействующего коммутатора тока используют управляемый газовый разрядник.In an embodiment of the method for transmitting electric energy, a controlled gas spark gap is used as a high-speed current switch.

В другом варианте способа передачи электрической энергии в качестве быстродействующего коммутатора тока используют управляемые полупроводниковые ключи.In another embodiment of the method for transmitting electrical energy, controlled semiconductor switches are used as a high-speed current switch.

Еще в одном варианте способа электрическую энергию передают по однопроводниковому высоковольтному кабелю с сечением многожильного провода 0,1-100 мм² на расстояние 1 - 40000 км в режиме стоячих волн тока и напряжения в кабеле.In another embodiment of the method, electric energy is transmitted via a single-conductor high-voltage cable with a cross-section of a stranded wire of 0.1-100 mm ² over a distance of 1 - 40,000 km in the mode of standing waves of current and voltage in the cable.

В варианте способа передачи электрической энергии электрическую энергию передают по однопроводниковому проводящему каналу с концентрацией заряженных частиц 10¹²-10¹⁸ см^-3, образованному излучением лазера, микроволновым излучением или релятивистским пучком электронов сверхвысоких энергий.In an embodiment of the method for transmitting electrical energy, electrical energy is transmitted through a single-conductor conducting channel with a concentration of charged particles of 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , formed by laser radiation, microwave radiation or a relativistic electron beam of superhigh energies.

В устройстве для передачи электрической энергии, содержащем генератор электрической энергии, преобразователь частоты, резонансный контур повышающего трансформатора, однопроводниковую высоковольтную линию, резонансный контур понижающего трансформатора и нагрузку, устройство содержит повышающий трансформатор с выходным напряжением 1-1000 кВ, вход которого соединен с генератором и имеет с ним одинаковую частоту, а выход соединен параллельно к управляемому быстродействующему коммутатору тока с током коммутации 1-500 кА при длительности импульса тока 10-1000 мкс, а коммутатор тока соединен параллельно с последовательным резонансным контуром повышающего высокочастотного трансформатора с резонансной частотой 0,4-1000 кГц и напряжением в однопроводниковой линии 10-100000 кВ.In the device for transmitting electric energy containing an electric energy generator, a frequency converter, a resonant circuit of a step-up transformer, a single-conductor high-voltage line, a resonant circuit of a step-down transformer and a load, the device contains a step-up transformer with an output voltage of 1-1000 kV, the input of which is connected to the generator and has the same frequency with it, and the output is connected in parallel to a controlled high-speed current switch with a switching current of 1-500 kA with a duration of the current pulse is 10-1000 μs, and the current switch is connected in parallel with a series resonant circuit of a step-up high-frequency transformer with a resonant frequency of 0.4-1000 kHz and a voltage in a single-conductor line of 10-100000 kV.

В варианте устройства для передачи электрической энергии, содержащем генератор электрической энергии, преобразователь частоты, резонансный контур повышающего высокочастотного трансформатора, однопроводниковую высоковольтную линию, резонансный контур понижающего трансформатора и нагрузку, генератор выполнен трехфазным и соединен с трехфазным высоковольтным трансформатором с выходным фазным напряжением 1-1000 кВ, а три выхода трехфазного трансформатора соединены параллельно с тремя быстродействующими коммутаторами тока с системой управления с током коммутации 1-500 кА при длительности импульсного тока коммутации 10-1000 мкс, каждый из трех коммутаторов тока соединен с одним из трех последовательных резонансных контуров повышающего высокочастотного трансформатора с резонансной частотой 0,4-1000 кГц, повышающий высокочастотный трансформатор имеет три низковольтные одинаковые обмотки, намотанные симметрично на одном каркасе относительно центра одной общей высоковольтной обмотки, а устройства управления коммутаторами тока имеют контроллеры для поочередного включения каждого из коммутаторов при прохождении через емкость и индуктивность данного резонансного контура волны напряжения трехфазного тока с задержкой по времени

между коммутаторами тока, где Т - период колебаний электрической энергии с частотой генератора, высоковольтная обмотка соединена с однопроводниковой высоковольтной линией и имеет резонансную частоту 0,4-1000 кГц при напряжении 10-100000 кВ.In an embodiment of a device for transmitting electric energy, comprising an electric energy generator, a frequency converter, a resonant circuit of a step-up high-frequency transformer, a single-conductor high-voltage line, a resonant circuit of a step-down transformer and a load, the generator is made of three-phase and connected to a three-phase high-voltage transformer with an output phase voltage of 1-1000 kV , and the three outputs of the three-phase transformer are connected in parallel with three high-speed current switches with the system boards with a switching current of 1-500 kA with a switching pulse duration of 10-1000 μs, each of the three current switches is connected to one of three consecutive resonant circuits of the boosting high-frequency transformer with a resonant frequency of 0.4-1000 kHz, the boosting high-frequency transformer has three low-voltage the same windings wound symmetrically on one frame relative to the center of one common high-voltage winding, and the control devices of the current switches have controllers for alternating switching on each switch when passing through the capacitance and inductance of a given resonant circuit of a three-phase current voltage wave with a time delay

between the current switches, where T is the period of oscillation of electric energy with the generator frequency, the high-voltage winding is connected to a single-conductor high-voltage line and has a resonant frequency of 0.4-1000 kHz at a voltage of 10-100000 kV.

В варианте устройства для передачи электрической энергии, содержащем генератор, преобразователь частоты и резонансный контур повышающего трансформатора, однопроводниковую высоковольтную линию, резонансный контур понижающего трансформатора и нагрузку, генератор выполнен трехфазным и соединен с трехфазным высоковольтным трансформатором, у которого три высоковольтные обмотки соединены с управляемым выпрямителем и стабилизированным зарядным аппаратом с напряжением на выходе 1-1000 кВ, выход выпрямителя соединен параллельно управляемому быстродействующему коммутатору тока с током коммутации 1-500 кА при длительности импульса тока 10-1000 мкс, а коммутатор тока соединен параллельно с последовательным резонансным контуром повышающего высокочастотного трансформатора с резонансной частотой 0,4-1000 кГц и напряжением в однопроводниковой линии 10-100000 кВ.In an embodiment of a device for transmitting electric energy comprising a generator, a frequency converter and a resonant circuit of a step-up transformer, a single-wire high-voltage line, a resonant circuit of a step-down transformer and a load, the generator is made of three-phase and connected to a three-phase high-voltage transformer, in which three high-voltage windings are connected to a controlled rectifier and stabilized charger with a voltage at the output of 1-1000 kV, the output of the rectifier is connected in parallel controlled a high-speed current switch with a switching current of 1-500 kA with a current pulse duration of 10-1000 μs, and the current switch is connected in parallel with a series resonant circuit of a high-frequency transformer with a resonant frequency of 0.4-1000 kHz and a voltage in a single-conductor line of 10-100000 kV .

В варианте устройства для передачи электрической энергии в качестве коммутатора тока используют газовый разрядник с блоком управления.In an embodiment of a device for transmitting electric energy, a gas spark gap with a control unit is used as a current switch.

В другом варианте устройства для передачи электрической энергии в качестве коммутатора тока используют полупроводниковые ключи с блоком управления.In another embodiment of the device for transmitting electrical energy, semiconductor switches with a control unit are used as a current switch.

В варианте устройства для передачи электрической энергии в качестве однопроводниковой линии используют высоковольтный кабель с многожильными проводами сечением 0,1-100 мм² длиной 1-40000 км.In a variant of the device for transmitting electric energy, a high-voltage cable with multicore wires with a cross section of 0.1-100 mm ^{2 and a} length of 1-40000 km is used as a single-conductor line.

В другом варианте устройства для передачи электрической энергии в качестве однопроводниковой линии используют проводящий канал с концентрацией заряженных частиц 10¹²-10¹⁸см^-3, сформированный лучом лазера, пучком микроволнового генератора или пучком релятивистских электронов сверхвысоких энергий.In another embodiment of the device for transmitting electric energy, a conductive channel with a concentration of charged particles of 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , formed by a laser beam, a beam of a microwave generator or a beam of relativistic electrons of superhigh energies, is used as a single-conductor line.

Способ и устройство для передачи электрической энергии иллюстрируются на фиг.1, 2, 3, 4.The method and apparatus for transmitting electrical energy are illustrated in figures 1, 2, 3, 4.

На фиг.1 представлена блок-схема способа передачи электрической энергии.Figure 1 presents a block diagram of a method for transmitting electrical energy.

На фиг.2 - электрическая схема устройства для передачи электрической энергии с использованием однофазного генератора электрической энергии.Figure 2 - electrical diagram of a device for transmitting electrical energy using a single-phase generator of electrical energy.

На фиг.3 - электрическая схема устройства для передачи электрической энергии с использованием трехфазного генератора и трехфазного высокочастотного трансформатора.Figure 3 is an electrical diagram of a device for transmitting electrical energy using a three-phase generator and a three-phase high-frequency transformer.

На фиг.4 - электрическая схема устройства для передачи электрической энергии с использованием трехфазного генератора, управляемого выпрямителя и стабилизированного зарядного устройства и однофазного высокочастотного трансформатора.Figure 4 is an electrical diagram of a device for transmitting electrical energy using a three-phase generator, a controlled rectifier and a stabilized charger and a single-phase high-frequency transformer.

На фиг.1 представлена блок-схема способа передачи электрической энергии, где 1 - генератор электрической энергии, 2 - высоковольтный трансформатор, 3 - быстродействующий сильноточный коммутатор с блоком управления 4, 5 - зарядная емкость С₀ последовательного резонансного контура 6, 7 - индуктивность L₀ резонансного контура, которая является первичной обмоткой 8 резонансного высокочастотного повышающего трансформатора 9, 10 - вторичная высоковольтная обмотка высокочастотного повышающего трансформатора 9, 11 - емкость резонансного контура вторичной обмотки повышающего высокочастотного трансформатора 9, 12 - однопроводниковая высоковольтная линия, 13 - емкость резонансного контура высоковольтной обмотки 14 резонансного высокочастотного понижающего трансформатора 15, 16 - емкость резонансного контура низковольтной обмотки 17 понижающего высокочастотного трансформатора 15, 18 - инвертор, 19 - нагрузка.Figure 1 presents a flowchart of a method for transmitting electric energy, where 1 is an electric energy generator, 2 is a high-voltage transformer, 3 is a high-speed high-current switch with a control unit 4, 5 is a charging capacitance C _{0 of a} series resonant circuit 6, 7 is the inductance L ₀ of the resonant circuit, which is the primary winding 8 of the resonant high-frequency step-up transformer 9, 10 - high-voltage secondary winding of a high-frequency step-up transformer 9, 11 - the capacity of the secondary resonant circuit th winding step-up high-frequency transformer 9, 12 - single-conductor high voltage line 13 - high-voltage winding of the resonant circuit of the resonant tank 14 the high-frequency step-down transformer 15, 16 - the resonant circuit capacitance low-voltage winding 17, a high-frequency step-down transformer 15, 18 - inverter 19 - load.

Способ передачи электрической энергии реализуется следующим образом.The method of transmitting electrical energy is implemented as follows.

Электрическая энергия от генератора 1 поступает в высоковольтный трансформатор 2. Высокое напряжение с трансформатора 2 подают на коммутатор тока 3 и на последовательный резонансный контур 6, при этом происходит заряд конденсатора 5 с емкостью С₀. При увеличении напряжения на емкости С₀ блок управления 4 коммутатора 3 замыкает электроды коммутатора и емкость С₀ разряжается через коммутатор 3. Резонансные колебания с частотой

создают в цепи последовательного резонансного контура 6. На индуктивности L₀ возникает напряжение V₀, которое превышает выходное напряжение высоковольтного трансформатора 2 в Q раз, где

- добротность резонансного контура 6, a R₀ - активное сопротивление контура 6.Electric energy from the generator 1 is supplied to the high-voltage transformer 2. A high voltage from the transformer 2 is supplied to the current switch 3 and to the serial resonant circuit 6, while the capacitor 5 is charged with a capacity of ₀ . With increasing voltage at the capacitance C _0, the control unit 4 of the switch 3 closes the electrodes of the switch and the capacitance C _{0 is} discharged through the switch 3. Resonance oscillations with a frequency

create a series resonant circuit 6. At the inductance L ₀ there is a voltage V ₀ that exceeds the output voltage of the high voltage transformer 2 by a factor of Q, where

is the quality factor of the resonant circuit 6, and R ₀ is the active resistance of circuit 6.

Ток разряда конденсатора через коммутатор тока 3 и первичную обмотку 8 создает магнитное поле в резонансном трансформаторе 9. Когда энергия магнитного поля трансформатора 9 достигнет максимального значения, блок управления 4 коммутатора тока 3 разорвет цепь коммутатора 3. Так как первичная обмотка резонансного трансформатора 9 будет разомкнута, энергия магнитного поля резонансного трансформатора 9 выделится в виде энергии электрического поля в резонансном контуре высоковольтной обмотки 10 резонансного трансформатора 9. Напряжение на высоковольтной однопроводниковой линии 12, которая соединена с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки 10 резонансного трансформатора 9, составит:The discharge current of the capacitor through the current switch 3 and the primary winding 8 creates a magnetic field in the resonant transformer 9. When the magnetic field energy of the transformer 9 reaches its maximum value, the control unit 4 of the current switch 3 will break the circuit of the switch 3. Since the primary winding of the resonant transformer 9 will be open, the energy of the magnetic field of the resonant transformer 9 will be released in the form of energy of the electric field in the resonant circuit of the high voltage winding 10 of the resonant transformer 9. Voltage at high single-conductor voltage line 12, which is connected to the high-potential output of the high-voltage winding 10 of the resonant transformer 9, will be:

,

где V_Г - напряжение на генераторе;where V _G is the voltage at the generator;

- коэффициент трансформации высоковольтного трансформатора 2;

- the transformation coefficient of the high voltage transformer 2;

Q - добротность контура L₀C₀;Q is the quality factor of the circuit L ₀ C ₀ ;

- коэффициент трансформации резонансного трансформатора 9.

- the transformation coefficient of the resonant transformer 9.

Принимая V_Г=400 В,

, Q=50,

, получим напряжение на однопроводниковой линии 12 V_Л=20 млн. В.Taking V _G = 400 V,

, Q = 50,

, we obtain a voltage on a single-conductor line 12 V _L = 20 million V.

Электрическая энергия распределена в однопроводниковой линии 12 в виде стоячих волн тока и напряжения со сдвигом фаз между волнами тока и напряжения во времени и в пространстве. В сечении линии с пучностями напряжения возникают узлы тока, а при узлах напряжения наблюдаются пучности тока. Фаза напряжения во всех сечениях линии одинакова. Это значит, что во всей линии напряжение равно нулю или достигает максимума в один и тот же момент времени, но эти максимумы для разных сечений различны, поскольку амплитуда колебаний вдоль линии изменяется. То же самое происходит с волнами тока. Когда во всей линии напряжение максимально, ток равен нулю и наоборот. При длине линии 12 с учетом высоковольтных обмоток 10 и 14 высокочастотных трансформаторов 9 и 15, кратной четверти длины волны, линия 12 является последовательным резонансным контуром, а при длине линии 12, кратной целому числу полуволн, линия ведет себя как параллельный резонансный контур. При работе в режиме стоячих волн вектор Умова-Пойнтинга через каждые четверть периода изменяет свое направление на противоположное. Это объясняется тем, что в однопроводниковой линии 12 имеется сдвиг фаз между напряженностями электрических и магнитных полей, вследствие чего каждые четверть периода из векторов электрического поля

или магнитного поля

изменяет свое направление на противоположное. Таким образом подтверждается, что на создание чисто стоячих волн генератор не затрачивает энергии (Г.Б.Белоцерковский. Антенны. Оборонгиз, М., 1962, с.34-41, 101). На конце однопроводниковой линии 12 возникают резонансные колебания с частотой f₀ в резонансных контурах высоковольтной 14 обмотки и низковольтной 17 обмотки понижающего трансформатора 15. Электрическая энергия из резонансных контуров поступает в инвертор 18 и в нагрузку 19. Высоковольтный трансформатор 2 служит для увеличения передаваемой мощности и длины однопроводниковой линии 12. Если электрическая мощность и расстояние между генератором 1 и нагрузкой 19 незначительные, высоковольтный трансформатор 2 может не использоваться.Electric energy is distributed in the single-conductor line 12 in the form of standing waves of current and voltage with a phase shift between the waves of current and voltage in time and space. Current nodes appear in the cross section of the line with voltage antinodes, and current antinodes are observed at voltage nodes. The voltage phase in all sections of the line is the same. This means that in the entire line the voltage is zero or reaches a maximum at the same time, but these maxima are different for different sections, since the amplitude of the oscillations along the line varies. The same thing happens with current waves. When the voltage is maximum in the entire line, the current is zero and vice versa. With a length of line 12, taking into account the high-

voltage windings

10 and 14 of high-

frequency transformers

9 and 15, a multiple of a quarter of the wavelength, line 12 is a sequential resonant circuit, and with a length of line 12 multiple of an integer number of half waves, the line behaves like a parallel resonant circuit. When operating in the standing wave mode, the Umov-Poynting vector changes its direction every quarter of the period to the opposite. This is due to the fact that in the single-conductor line 12 there is a phase shift between the electric and magnetic field intensities, as a result of which every quarter of the period from the electric field vectors

or magnetic field

changes its direction to the opposite. Thus, it is confirmed that the generator does not consume energy to create purely standing waves (G.B.Belotserkovsky. Antennas. Oborongiz, M., 1962, p. 34-41, 101). At the end of the single-conductor line 12, resonant oscillations occur with a frequency f ₀ in the resonant circuits of the high-voltage winding 14 and low-voltage winding 17 of the step-down transformer 15. Electrical energy from the resonant circuits enters the inverter 18 and the load 19. The high-voltage transformer 2 serves to increase the transmitted power and length single-conductor line 12. If the electric power and the distance between the generator 1 and the load 19 are small, high-voltage transformer 2 may not be used.

На фиг.2 однофазный электрический генератор 1 соединен с высоковольтным трансформатором 2, к которому присоединен параллельно коммутатор тока 3 и последовательный резонансный контур 6 с зарядной емкостью 5 С₀ и индуктивностью 7 L₀.In Fig.2, a single-phase electric generator 1 is connected to a high-voltage transformer 2, to which a current switch 3 and a series resonant circuit 6 with a charging capacity of 5 _° C and an inductance of 7 L _{0 are} connected in parallel.

На фиг.3 трехфазный генератор 20 присоединен к трехфазному высоковольтному трансформатору 21. Высоковольтные обмотки 22, 23 и 24 трансформатора 21 соединены параллельно с коммутаторами тока 25, 26 и 27 с блоками управления 28, 29 и 30 и с последовательными резонансными контурами 31, 32 и 33, каждый из которых состоит из зарядной емкости 34 и индуктивности 35. Каждая из трех индуктивностей 35 является одной из первичных обмоток повышающего трехфазного резонансного высокочастотного трансформатора 36, который имеет три низковольтные обмотки 35 и одну высоковольтную обмотку 37. Высоковольтная обмотка 37 и емкость 38 образуют последовательный резонансный контур высоковольтной обмотки трансформатора 36, который соединен с однопроводниковой линией 12. Блоки управления 28, 29 и 30 обеспечивают замыкание и размыкание электродов коммутаторов тока 25, 26 и 27 со сдвигом фаз по времени на

между коммутаторами тока, где Т - период колебаний напряжения в резонансных контурах 31, 32 и 33, таким образом, что в первичных обмотках 35 трансформатора 36 возникают со сдвигом по времени согласованные по фазе резонансные колебания напряжения и тока, которые создают и усиливают магнитное поле трансформатора 36.In Fig. 3, a three-phase generator 20 is connected to a three-phase high-voltage transformer 21. The high-

voltage windings

22, 23 and 24 of the transformer 21 are connected in parallel with

current switches

25, 26 and 27 with

control units

28, 29 and 30 and with series

resonant circuits

31, 32 and 33, each of which consists of a charging capacitance 34 and an inductance 35. Each of the three inductances 35 is one of the primary windings of a three-phase boost resonant high-frequency transformer 36, which has three low-voltage windings 35 and one high voltage winding 37. The high-voltage winding 37 and the capacitance 38 form a series resonant circuit of the high-voltage winding of the transformer 36, which is connected to a single-conductor line 12. The

control units

28, 29 and 30 provide closing and opening of the electrodes of the

current switches

25, 26 and 27 with a phase shift in time on

between current switches, where T is the period of voltage fluctuations in the

resonant circuits

31, 32 and 33, so that in the primary windings 35 of the transformer 36, phase-matched resonant voltage and current oscillations occur that create and amplify the magnetic field of the transformer with a time shift 36.

На фиг.4 трехфазный генератор 20 соединен с трехфазным трансформатором 21, у которого высоковольтные обмотки 22, 23, 24 соединены с управляемым зарядным электрическим аппаратом 25 с блоком выпрямления 26, регулирования и стабилизации напряжения 27. Зарядный аппарат 25 соединен параллельно с коммутатором тока 3 с блоком управления 4 и последовательный резонансный контур 6 с зарядной емкостью 5 С₀ и индуктивностью 7 L₀ аналогично фиг.1 и 2. Зарядный электрический аппарат 25 с блоком управления 27 имеет функции регулирования величины напряжения, выпрямления тока и стабилизации выходного напряжения.In Fig. 4, a three-phase generator 20 is connected to a three-phase transformer 21, in which the high-voltage windings 22, 23, 24 are connected to a controlled charging electric device 25 with a rectification unit 26, voltage regulation and stabilization 27. The charging device 25 is connected in parallel with the current switch 3 s the control unit 4 and a series resonant circuit 6 with a storage capacity of 5 ₀ C and the inductance L ₀ 7 similarly to Figures 1 and 2. The electric charging unit 25, the control unit 27 has a function of adjusting the magnitude of voltage, rectified I current and output voltage stabilization.

Примеры выполнения способа и устройства передачи электрической энергииExamples of the method and device for transmitting electrical energy

Генератор 1 в виде однофазной электрической сети на напряжение 220 В соединен с однофазным высоковольтным трансформатором 2 220 В/1,0 кВ электрической мощностью 10 кВт. Выход высоковольтной обмотки трансформатора соединен параллельно коммутатором тока 3, выполненным в виде полупроводниковых транзисторных модулей IGBT, с блоком управления 4. Транзисторные модули IGBT имеют токи коммутации 1 кА при напряжении 1200 В. Частота резонансного контура 30 кГц, напряжение на однопроводниковой линии 10 кВ.The generator 1 in the form of a single-phase electric network for a voltage of 220 V is connected to a single-phase high-voltage transformer 2 220 V / 1.0 kV with an electric power of 10 kW. The output of the high-voltage winding of the transformer is connected in parallel with a current switch 3, made in the form of IGBT semiconductor transistor modules, with a control unit 4. IGBT transistor modules have switching currents of 1 kA at a voltage of 1200 V. The frequency of the resonant circuit is 30 kHz, the voltage on the single-conductor line is 10 kV.

Пример 2Example 2

Трехфазный генератор 20 (фиг.4) с напряжением 400 В соединен с трехфазным повышающим трансформатором 21 0,4/10 кВ. Трехфазный выход трансформатора 21 соединен с зарядным электрическим аппаратом 25 типа ИВН-4, который выпрямляет токи, повышает напряжение генератора до 50 кВ. Аппарат ИВН-4 имеет дистанционный блок управления 27 и стабильность поддержания напряжения 5% с уровнем пульсации напряжения не более 0,1%. Выход аппарата соединен с коммутатором тока 3 типа РГУ-1-50-100 на основе газового разрядника с блоком управления 4. Технические характеристики коммутатора тока 3: рабочее напряжение 50 кВ, максимальный ток 100 кА, длительность тока 100 - 1000 мкс, масса 5 кг. Резонансный контур 6 настроен на частоту 50 кГц. Коэффициент трансформации трансформатора 21 n=20. Добротность резонансного контура 6 Q=20. Напряжение на однопроводниковой высоковольтной линии 12 V=500 кВ.A three-phase generator 20 (Fig. 4) with a voltage of 400 V is connected to a three-phase step-up transformer 21 0.4 / 10 kV. The three-phase output of the transformer 21 is connected to a charging electric device 25 type IVN-4, which rectifies the currents, increases the voltage of the generator to 50 kV. The IVN-4 device has a remote control unit 27 and a voltage maintenance stability of 5% with a voltage ripple level of not more than 0.1%. The device output is connected to a current switch 3 of type RGU-1-50-100 based on a gas spark gap with a control unit 4. Technical characteristics of current switch 3: operating voltage 50 kV, maximum current 100 kA, current duration 100 - 1000 μs, weight 5 kg . Resonant circuit 6 is tuned to a frequency of 50 kHz. Transformer ratio 21 n = 20. The quality factor of the resonant circuit 6 Q = 20. The voltage on the single-conductor high-voltage line is 12 V = 500 kV.

Электрическая мощность, передаваемая от генератора 1 (фиг.2) в первичную обмотку 8 высокочастотного резонансного повышающего трансформатора 9, равна:The electric power transmitted from the generator 1 (figure 2) to the primary winding 8 of a high-frequency resonant step-up transformer 9 is equal to:

,

где V - напряжение на конденсаторе 5;where V is the voltage across the capacitor 5;

С₀ - емкость конденсатора 5;With ₀ is the capacitance of the capacitor 5;

f_к - частота коммутатора тока 3.f _to - the frequency of the current switch 3.

τ₀ - продолжительность резонансных колебаний с частотой f₀ в резонансном контуре 6, которая определяется временем нахождения коммутатора тока 3 в замкнутом состоянии;τ ₀ - the duration of resonant oscillations with a frequency f ₀ in the resonant circuit 6, which is determined by the time spent by the current switch 3 in the closed state;

τ_p - время заряда конденсатора 5 высоковольтного трансформатора 2 (фиг.1, 2) или от зарядного аппарата 25 (фиг.4), равное времени нахождения коммутатора тока 3 в разомкнутом состоянии.τ _p is the charging time of the capacitor 5 of the high-voltage transformer 2 (Fig. 1, 2) or from the charging device 25 (Fig. 4), equal to the time spent by the current switch 3 in the open state.

Для эффективной работы устройства необходимо, чтобы частота переключения коммутатора тока 3 f_к была значительно меньше частоты f₀ резонансных колебаний в контуре 6. Принимая С₀=0,12 мкФ, V=70 кВ, τ₀=100 мкс, τ_р=100 мкс, получим f_к=5 кГц, Р_эл=15 МВт.For the effective operation of the device, it is necessary that the switching frequency of the current switch 3 f _k be much less than the frequency f _{0 of the} resonant oscillations in circuit 6. Taking C ₀ = 0.12 μF, V = 70 kV, τ ₀ = 100 μs, τ _p = 100 μs, we get f _to = 5 kHz, P _el = 15 MW.

В отличие от известных резонансных способов и устройств передачи электрической энергии в предлагаемом способе функции преобразователя частоты выполняет коммутатор тока 3 и резонансный контур 6, который выделяет из всего спектра электромагнитных колебаний, возникающих при замыкании коммутатора тока 3, колебания с резонансной частотой

, которые через магнитное поле трансформатора 9 передают в высоковольтную обмотку 10 и в однопроводниковую линию 12. Это значительно снижает потери электрической энергии при преобразовании частоты и снижает стоимость устройства для передачи электрической энергии. Автоматическая настройка частоты резонанса f₀ в резонансном контуре 6 исключает необходимость согласования частоты преобразователя частоты с частотой f₀ резонансного контура 6, что упрощает управление устройством передачи электрической энергии и увеличивает его надежность.In contrast to the known resonant methods and devices for transmitting electrical energy in the proposed method, the functions of the frequency converter are performed by the current switch 3 and the resonant circuit 6, which distinguishes from the entire spectrum of electromagnetic waves that occur when the current switch 3 is closed, oscillations with a resonant frequency

which are transmitted through the magnetic field of the transformer 9 to the high-voltage winding 10 and to the single-conductor line 12. This significantly reduces the loss of electrical energy during frequency conversion and reduces the cost of the device for transmitting electrical energy. Automatic tuning of the resonance frequency f ₀ in the resonant circuit 6 eliminates the need for matching the frequency of the frequency converter with a frequency f _{0 of the} resonant circuit 6, which simplifies the control of the electric power transmission device and increases its reliability.

Другим важным преимуществом предлагаемого способа и устройства является отсутствие ограничений передаваемой мощности, которые существуют в известных устройствах передачи электрической энергии по однопроводниковой линии в резонансном режиме и связаны с необходимостью изготовления и использования преобразователя частоты большой мощности.Another important advantage of the proposed method and device is the absence of restrictions on the transmitted power that exist in the known devices for transmitting electric energy through a single-conductor line in resonance mode and are associated with the need to manufacture and use a high-frequency frequency converter.

Еще одним преимуществом предлагаемого способа и устройства передачи электрической энергии является возможность передачи мощных потоков электрической энергии с малыми потерями по однопроводниковому высоковольтному кабелю из многожильного провода сечением 0,1-100 мм² на расстояние 1-40000 км при уровне мощности 1-10 ГВт и напряжении (10-100)·10⁶ В.Another advantage of the proposed method and device for transmitting electric energy is the ability to transfer powerful flows of electric energy with low losses through a single-conductor high-voltage cable from a stranded wire with a cross section of 0.1-100 mm ² over a distance of 1-40000 km at a power level of 1-10 GW and voltage (10-100) · 10 ⁶ V.

Высокий кпд передачи электрической энергии 95-97% объясняется принципиально другим механизмом передачи электрической энергии не в виде бегущих волн тока и напряжения, как в обычных трехфазных линиях передач переменного тока, а в стационарном режиме, когда в однопроводниковой высоковольтной линии сформированы пучности и узлы стоячих волн напряжения и тока и генератор 20 затрачивает энергию на холостом ходу только на поддержание этих стоячих волн. В этом случае электрическая энергия существует по всей линии, в том числе и у потребителя, и ее не надо передавать вдоль линии в виде бегущих волн.The high efficiency of electric energy transmission of 95-97% is explained by a fundamentally different mechanism of electric energy transmission not in the form of traveling current and voltage waves, as in ordinary three-phase AC transmission lines, but in a stationary mode, when antinodes and standing wave nodes are formed in a single-conductor high-voltage line voltage and current and the generator 20 spends energy at idle only to maintain these standing waves. In this case, electric energy exists along the entire line, including the consumer, and it does not need to be transmitted along the line in the form of traveling waves.

В качестве однопроводниковой линии могут быть использованы неметаллические проводники, в том числе проводящие каналы с концентрацией заряженных частиц 10¹²-10¹⁸ см^-3, созданные излучением лазера, микроволнового генератора и пучков релятивистских электронов сверхвысоких энергий.Non-metallic conductors can be used as a single-conductor line, including conducting channels with a concentration of charged particles of 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , created by laser radiation, a microwave generator, and beams of relativistic electrons of superhigh energies.

Claims

1. A method of transmitting electric energy, including converting electrical energy by voltage and frequency from an electric generator, transmitting electric energy by a single-wire high voltage line and converting electric energy by voltage and frequency from a consumer, characterized in that the electric energy of the generator is increased by voltage in a high voltage transformer up to 1-1000 kV at the generator frequency and is fed to a controlled high-speed current switch and to a serial resonant con ur from the capacitance and inductance forming the primary winding of the high-frequency high-voltage transformer, charge the capacitance of the resonant circuit to a voltage of 1-1000 kV, discharge the capacitance in the resonant mode at a frequency of 0.4-1000 kHz, through the inductance and high-speed current switch for 10-1000 μs at a current value of 1-500 kA, the generator energy is stored in the magnetic field of the high-frequency transformer, the circuit of the current switch and the primary winding is broken, and the stored magnetic field energy is converted into electrical energy in the secondary winding of a high-frequency transformer, increase the electrical energy in voltage to 10-100000 kV and transmit it in resonance mode through a single-conductor line at a frequency of 0.4-1000 kHz.

2. The method of transmitting electrical energy according to claim 1, characterized in that a controlled gas spark gap is used as a high-speed current switch.

3. The method of transmitting electrical energy according to claim 1, characterized in that controlled semiconductor switches are used as a high-speed current switch.

4. The method of transmitting electric energy according to claim 1, characterized in that the electric energy is transmitted via a single-conductor high-voltage cable with a cross-section of a stranded wire of 0.1-100 mm ² at a distance of 1 km - 40,000 km in the mode of standing waves of current and voltage in the cable.

5. The method of transmitting electric energy according to claim 1, characterized in that the electric energy is transmitted through a single-conductor conducting channel with a concentration of charged particles 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , formed by laser radiation, microwave radiation or a relativistic electron beam of ultrahigh energies.

6. A method of transmitting electrical energy, including converting electrical energy by voltage and frequency from an electric generator, transmitting electric energy by a single-wire high voltage line and converting electrical energy by voltage and frequency from a consumer, characterized in that the electric energy of a three-phase generator is increased by voltage in three-phase transformer up to 1-1000 kV for each phase at the generator frequency and fed to three controlled high-speed current switches, each of otorrhea connected to one of three series resonant circuits of capacitance and inductance, which forms one of the three primary windings of the high frequency high voltage transformer with a common secondary winding of one phase, alternately charged capacity three resonant circuits to a voltage 1-1000 kW time delay

between the current switches, where T is the oscillation period of the generator’s electric energy, the capacitance of each of the resonant circuits in the resonance mode is discharged at a frequency of 0.4-1000 kHz when half-wave voltage of the three-phase current passes through each of the three inductors using a high-speed controlled current switch for the time 10-1000 μs at a current value of 1-500 kA with a time delay

between the current switches, where T is the oscillation period of the generator’s electric energy, the generator energy is stored in the magnetic field of the high-frequency transformer, and the circuit of each of the three controlled current switches is time-lagged

where T is the oscillation period of the generator’s electric energy, they convert the stored magnetic field energy into electric energy in the secondary winding of the high-frequency transformer common to all three phases, increase the electric energy by voltage to 10-100000 kV and transmit it in resonance mode through a single-conductor high-voltage line to the consumer .

7. The method of transmitting electric energy according to claim 6, characterized in that a controlled gas spark gap is used as a high-speed current switch.

8. The method of transmitting electrical energy according to claim 6, characterized in that controlled semiconductor switches are used as a high-speed current switch.

9. The method of transmitting electric energy according to claim 6, characterized in that the electric energy is transmitted via a single-conductor high-voltage cable with a cross-section of a stranded wire of 0.1-100 mm over a distance of 1 km - 40,000 km in the mode of standing waves of current and voltage in the cable.

10. The method of transmitting electric energy according to claim 6, characterized in that the electric energy is transmitted through a single-conductor conducting channel with a concentration of charged particles 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , formed by laser radiation, microwave radiation or a relativistic electron beam of ultrahigh energies.

11. A method of transmitting electric energy, including converting electric energy by voltage and frequency from an electric generator, transmitting electric energy by a single-wire high voltage line and converting electric energy by voltage and frequency from a consumer, characterized in that the electric energy of a three-phase generator is increased by voltage in a three-phase transformer up to 1-1000 kV at the generator frequency, they are regulated by voltage, rectified and stabilized in a charging electric apparatus and Then they supply voltage to the controlled high-speed current switch and to the serial resonant circuit from the capacitance and inductance that forms the primary winding of the high-frequency high-voltage transformer, charge the capacitance of the resonant circuit to a voltage of 1-1000 kV, discharge the capacitance in resonance mode at a frequency of 0.4-1000 kHz, through the inductance and the high-speed current switch for a time of 10-1000 μs at a current value of 1-500 kA, the generator energy is stored in the magnetic field of the high-frequency transformer, they break the circuit current and primary windings, convert the stored energy of the magnetic field into electrical energy in the secondary winding of a high-frequency transformer, increase the electric energy by voltage to 10-100000 kV and transmit it in resonance mode through a single-conductor high-voltage line at a frequency of 0.4-1000 kHz to the consumer.

12. The method of transmitting electrical energy according to claim 11, characterized in that a controlled gas spark gap is used as a high-speed current switch.

13. The method of transmitting electrical energy according to claim 11, characterized in that as a high-speed current switch using controlled semiconductor switches.

14. The method of transmitting electric energy according to claim 11, characterized in that the electric energy is transmitted via a single-conductor high-voltage cable with a cross-section of a stranded wire of 0.1-100 mm over a distance of 1 km - 40,000 km in the mode of standing waves of current and voltage in the cable.

15. The method of transmitting electric energy according to claim 11, characterized in that the electric energy is transmitted through a single-conductor conducting channel with a concentration of charged particles 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , formed by laser radiation, microwave radiation or a relativistic electron beam of ultrahigh energies.

16. A device for transmitting electrical energy containing an electric energy generator, a frequency converter, a resonant circuit of a step-up transformer, a single-conductor high-voltage line, a resonant circuit of a step-down transformer and a load, characterized in that the device contains a step-up transformer with an output voltage of 1-1000 kV, the input of which connected to the generator and has the same frequency with it, and the output is connected in parallel to a controlled high-speed current switch with a switching current of 1-500 kA with a current pulse duration of 10-1000 μs, and the current switch is connected in parallel with a series resonant circuit of a step-up high-frequency transformer with a resonant frequency of 0.4-1000 kHz and a voltage in a single-conductor line of 10-100000 kV.

17. The device for transmitting electrical energy according to clause 16, characterized in that as a current switch using a gas spark gap with a control unit.

18. The device for transmitting electrical energy according to clause 16, characterized in that as a current switch using semiconductor switches with a control unit.

19. The device for transmitting electrical energy according to clause 16, characterized in that as a single-conductor line using a high voltage cable with a stranded wire with a cross section of 0.1-100 mm ² length of 1-40000 km.

20. The device for transmitting electrical energy according to clause 16, characterized in that a conductive channel with a concentration of charged particles of 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , formed by a laser beam, a beam of a microwave generator or a beam of relativistic electrons of superhigh energies is used as a single-wire line.

21. A device for transmitting electrical energy containing an electric energy generator, a frequency converter, a resonant circuit of a step-up high-frequency transformer, a single-conductor high-voltage line, a resonant circuit of a step-down transformer and a load, characterized in that the generator is made of a three-phase and connected to a three-phase high-voltage transformer with an output phase voltage 1-1000 kV, and the three outputs of a three-phase transformer are connected in parallel with three high-speed current switches and with a control system with a switching current of 1-500 kA with a switching pulse duration of 10-1000 μs, each of the three current switches is connected to one of three successive resonant circuits of a boost high-frequency transformer with a resonant frequency of 0.4-1000 kHz, which increases the high-frequency transformer has three identical low-voltage windings wound symmetrically on one frame relative to the center of one common high-voltage winding, and the current switch control devices have controllers for alternating the inclusion of each of the switches when passing through the capacitance and inductance of this resonant circuit of the half-wave voltage of a three-phase current, with a time delay

between the switches, where T is the period of oscillation of electric energy with the generator frequency, the high-voltage winding is connected to a single-conductor high-voltage line and has a resonant frequency of 0.4-1000 kHz at a voltage of 10-100000 kV.

22. The device for transmitting electrical energy according to item 21, characterized in that as a current switch using a gas spark gap with a control unit.

23. The device for transmitting electrical energy according to item 21, characterized in that as a current switch using semiconductor switches with a control unit.

24. The device for transmitting electrical energy according to item 21, characterized in that as a single-conductor line using a high voltage cable with a stranded wire with a cross section of 0.1-100 mm ² and a length of 1-40000 km.

25. The device for transmitting electric energy according to item 21, characterized in that a conductive channel with a concentration of charged particles of 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , formed by a laser beam, a beam of a microwave generator or a beam of relativistic electrons of superhigh energies, is used as a single-conductor line.

26. A device for transmitting electrical energy containing a generator, a frequency converter and a resonant circuit of a step-up high-frequency transformer, a single-conductor high-voltage line, a resonant circuit of a step-down transformer and a load, characterized in that the generator is made of a three-phase and connected to a three-phase high-voltage transformer, in which there are three high-voltage windings connected to a controlled rectifier and stabilized charger with a voltage at the output of 1-1000 kV, the output of the rectifier with it is single in parallel with a controlled high-speed current switch with a switching current of 1-500 kA with a current pulse duration of 10-1000 μs, and the current switch is connected in parallel with a series resonant circuit of a high-frequency transformer, with a resonant frequency of 0.4-1000 kHz and a voltage in a single-conductor line 10 -100000 kV.

27. A device for transmitting electrical energy according to claim 26, characterized in that a gas spark gap with a control unit is used as a current commutator.

28. A device for transmitting electrical energy according to claim 26, characterized in that semiconductor switches with a control unit are used as a current switch.

29. The device for transmitting electrical energy according to p. 26, characterized in that as a single-conductor line using a high voltage cable with a stranded wire with a cross section of 0.1-100 mm ² length of 1-40000 km.

30. The device for transmitting electrical energy according to p. 26, characterized in that as a single-conductor line using a conductive channel with a concentration of charged particles 10 ¹² -10 ¹⁸ cm ^-3 , formed by a laser beam, the beam of a microwave generator or a beam of relativistic electrons of superhigh energies.