Способ и устройство для передачи электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат состоит в упрощении генерирующего контура, повышении эффективности и снижении энергетических затрат на генерирование электромагнитных волн, а также в повышении передаваемой мощности электроэнергии. Способ заключается в том, что источник электрической энергии в виде генератора электромагнитных колебаний образует через согласующую емкость замкнутый электрический контур с одной из изолированных уединенных емкостей, имеющей два входных электрода и емкостную электрическую связь с другой изолированной уединенной емкостью, выходной электрод которой присоединен к однопроводной резонансной линии и далее к приемнику потребителя электрической энергии, выполненному по зеркальной схеме, когда электроэнергия в виде емкостных реактивных токов и токов смещения в пространстве, переданная по однопроводной линии или однолинейным проводящим каналам в режиме резонанса напряжений или резонанса токов, поступает к уединенной изолированной емкости с одним электродом и передается емкостной связью второй изолированной уединенной емкости, имеющей два выходных электрода, образующих замкнутый контур с нагрузкой потребителя, через согласующую емкость. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Устройство относится к области электротехники, в частности к устройству для передачи электроэнергии.

Известен способ и электрическое устройство Н. Тесла для резонансной системы передачи электрической энергии (US Patent №593138. Electrical transformer/Tesla N. 02.11.1897./).

Недостатками известного способа и устройства являются необходимость высоковольтного напряжения, наличие индуктивной связи и большие габариты резонансного трансформатора.

Другим недостатком известного способа и устройства являются большие энергетические затраты на генерирование высокочастотных высоковольтных электромагнитных колебаний и передачу их по проводящему каналу между источником и приемником.

Известен способ передачи электроэнергии, включающий генерирование высокочастотных электромагнитных колебаний и передачу их по проводящему каналу между источником и приемником электрической энергии таким образом, что высокочастотные электромагнитные колебания, генерированные в высокочастотном резонансном трансформаторе, усиливают по напряжению до 0,5-100 миллионов вольт в четвертьволновой резонансной линии, состоящей из спирального волновода и естественной емкости на конце линии путем подачи на вход четвертьволновой линии электромагнитных колебаний от высокочастотного резонансного трансформатора с частотой f0=1-1000 кГц, синхронизированной с периодом времени T0 движения волны напряжения от входа спирального волновода до естественной емкости и возврата отраженной волны по входу в спиральный волновод Tk=2H/u=1/2f0, где H - длина четвертьволновой линии, u - скорость движения электромагнитной волны вдоль оси волновода, накапливают электрическую энергию в естественной емкости, а проводящий канал формируют путем эмиссии стримеров и создания потока электромагнитного излучения с конца игольчатого формирователя проводящего канала на резонансной частоте f0=1-1000 кГц при напряжении 0,5-100 миллионов вольт путем соединения естественной емкости четвертьволновой линии с игольчатым проводящим формирователем канала.

Известное устройство для передачи электрической энергии содержит источник электрической энергии, преобразователь частоты, передающий и приемный резонансные высокочастотные трансформаторы с резонансной частотой f0, установленные у источника и приемника энергии, и проводящий канал между ними. Передающий трансформатор с частотой f0=1-1000 кГц соединен с четвертьволновой резонансной линией, выполненной из спирального волновода с длиной H=u/4f0, где u - скорость распространения электромагнитной волны вдоль оси волновода, естественной емкости на конце линии с напряжением 0,5-100 MB, емкость соединена с игольчатым проводящим формирователем проводящего канала, который ориентирован на приемник нагрузки потребителя (Патент РФ 2310964. // БИ 32 2007).

Недостатком известного способа и устройства является необходимость использования преобразователя частоты, передающего и приемного резонансного высокочастотного трансформатора.

Другим недостатком известного способа и устройства являются большие энергетические затраты на генерирование высокочастотных электромагнитных колебаний и передачу их по проводящему каналу между источником и приемником.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение генерирующего контура, повышение эффективности и снижение энергетических затрат на генерирование электромагнитных волн, а также повышение передаваемой мощности электроэнергии.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в способе передачи электрической энергии по проводящему каналу между источником и приемником электрической энергии путем генерирования высокочастотных электромагнитных колебаний в высокочастотном резонансном трансформаторе, усиления по напряжению до 0,5-100 миллионов вольт в четвертьволновой резонансной линии, состоящей из спирального волновода и естественной емкости на конце линии, путем подачи на вход четвертьволновой линии электромагнитных колебаний от высокочастотного высоковольтного резонансного трансформатора, электромагнитные колебания от генератора электромагнитных импульсов подают через согласующую емкость на входные электроды двухэлектродной обкладки - изолированной диэлектриком уединенной емкости передатчика электрической энергии, который выполняют в виде трехэлектродной резонансной емкости, и формируют на одноэлектродной обкладке - изолированной диэлектриком уединенной емкости с одним выходным электродом емкостные реактивные токи посредством емкостной связи между обкладками, присоединяют через выходной электрод к однопроводной резонансной линии и передают электрическую энергию в виде емкостных реактивных токов и токов смещения в пространстве, окружающем проводник, и принимают электрическую энергию приемником в виде трехэлектродной резонансной емкости путем присоединения однопроводной линии к входному электроду одноэлектродной обкладки - изолированной уединенной емкости приемника, и преобразуют емкостные реактивные токи и токи смещения в пространстве, окружающем однопроводную линию, в активные токи в замкнутом электрическом контуре с нагрузкой потребителя электрической энергии посредством емкостной связи между обкладками, путем присоединения выходных электродов двухэлектродной обкладки - изолированной диэлектриком уединенной емкости трехэлектродной резонансной емкости, к приемнику электрической энергии.

В устройстве для передачи электрической энергии, содержащем источник электрической энергии и передающий трансформатор с частотой f0=1-1000 кГц, соединенный с четвертьволновой резонансной линией, выполненной из спирального волновода и естественной емкости на конце линии с напряжением 0,5-100 MB, емкость соединена с игольчатым проводящим формирователем проводящего канала, который ориентирован на приемник нагрузки потребителя, генератор электромагнитных импульсов соединен через согласующую емкость с передатчиком электрической энергии в виде трехэлектродной резонансной емкости, у которой, двухэлектродная обкладка - изолированная диэлектриком уединенная емкость с двумя входными электродами, замкнута на генератор, а вторая обкладка с одним электродом присоединена через однопроводную линию к приемнику электрической энергии, в виде трехэлектродной резонансной емкости, у которой одноэлектродная обкладка - изолированная диэлектриком уединенная емкость с одним входным электродом, присоединена к однопроводной линии, а вторая двухэлектродная обкладка - изолированная диэлектриком уединенная емкость с двумя выходными электродами, образует через согласующую емкость замкнутый контур с нагрузкой потребителя электрической энергии.

В варианте устройства для передачи электрической энергии передатчик и приемник выполнены в виде трех электродных резонансных емкостей, последняя из которых содержит одноэлектродную обкладку, представляющую собой изолированную уединенную емкость с одним электродом, который с двух сторон через диэлектрик окружен двумя электродными обкладками, площадь которых в два раза превышает площадь одноэлектродной обкладки.

Сущность предлагаемого способа и устройства для передачи электрической энергии поясняется на фиг.1, фиг.2, где на фиг.1 представлена общая схема устройства для передачи электрической энергии с использованием резонансной однопроводной линии и трехэлектродной резонансной емкости в качестве передатчика и приемника, с одинаковой поверхностью обкладок - изолированных уединенных емкостей, на фиг.2 представлена общая схема устройства для передачи электрической энергии, где одноэлектродная изолированная уединенная емкость-обкладка имеет площадь поверхности в два раза меньше площади поверхности двухэлектродной емкости.

На фиг.1 представлен передатчик 1 в виде трехэлектродной резонансной емкости, у которой обкладки 2 и 3 разделены диэлектриком 4, причем одна из обкладок 2, имеющая два входных электрода 5 и 6, образует замкнутый электрический контур с генератором 7 электромагнитных импульсов через согласующую емкость 8 и выводы 9, а вторая обкладка 3 с одним электродом 10 присоединена к однопроводной резонансной линии 11 и далее к входному электроду 12 обкладки 13, обкладка 13 разделена диэлектриком 14 от двухэлектродной обкладки 15 приемника 16. Приемник 16 выполнен в виде трехэлектродной резонансной емкости, где выходные электроды 17 и 18 образуют замкнутый контур через согласующую емкость 19 с нагрузкой потребителя электроэнергии 20.

На фиг.2 представлены передатчик 21 и приемник 22. Приемник 22 выполнен в виде трехэлектродной резонансной емкости, у которой обкладка 23 с одним электродом 24 с двух сторон окружена через диэлектрик обкладками 26 и 27, площадь поверхности которых в два раза больше, чем одноэлектродная обкладка 23. Обкладки 26 и 27 соединены электродами 28 и 29 с выводами 30 и через емкость 31 с генератором электромагнитных импульсов 32. Приемник 22 выполнен в виде трехэлектродной резонансной емкости, у которой обкладка 33 с одним электродом 34 с двух сторон через диэлектрик 35 окружена обкладками 36 и 37. Площадь поверхности обкладок 36 и 37 в два раза превышает площадь одноэлектродной обкладки 33. Электрод 24 передатчика 21 и электрод 34 приемника 22 соединены с однопроводной резонансной линией 11. Электроды 38 и 39 обкладок 36 и 37 соединены через согласующую емкость 40 и через выходные электроды 41 с нагрузкой потребителя 42.

Способ передачи электроэнергии реализуется следующим образом.

При воздействии электромагнитного импульса на трехэлектродной резонансной емкости в передатчике 1 (фиг.1) обкладка - изолированная уединенная емкость 2 с двумя электродами 5 и 6, с замкнутым на генератор электрических импульсов 7 через согласующую емкость 8 генерирует через диэлектрик 4 на обкладке 3, с присоединенной через выходной электрод 10 однопроводной линией 11 посредством емкостной связи между обкладками 2 и 3, емкостные реактивные токи и токи смещения в пространстве, окружающем однопроводную линию 11, принимаемые приемником 16 в виде трехэлектродной резонансной емкости обкладка 13 которой с входным электродом 12, присоединенным к резонансной однопроводной линии 11, через диэлектрик 14 посредством емкостной связи с двухэлектродной обкладкой 15, формирует ток в замкнутом контуре, образуемом выходными электродами 17 и 18 через согласующую емкость 19 и нагрузкой потребителя электрической энергии.

Пример выполнения способа и устройства передачи электроэнергии.

Равнозначно выполненные передатчик 1 и приемник 16 (фиг.1) в виде трехэлектродной резонансной емкости изготовлены из железной рулонной ленты 0,5 мм толщиной, 0,5 м шириной и длиной 200 м на каждую обкладку, одна из которой имеет два прикрепленных к ленте электрода в начале и конце длины ленты, а вторая обкладка с одним электродом, присоединенным к середине ленты. Ленты через диэлектрик в виде стеклоткани толщиной 0,05 мм намотаны на бобину диаметром 2 м. Энергия передается от генератора 7 электромагнитных импульсов через согласующую емкость 8 и входные электроды 5 и 6, к обкладке - изолированной уединенной емкости 8, имеющей емкостную связь через диэлектрик 4 с обкладкой 3, с одним выходным электродом 10, присоединенным к резонансной однопроводной линии 11 в виде медного повода толщиной 0,1 мм и длиной 10 км и далее к приемнику 16, где входной электрод 12 одноэлектродной обкладки - изолированной уединенной емкости 13, имеющую емкостную связь через диэлектрик 14 с обкладкой 15, с двумя выходными электродами 17 и 18, которые через согласующую емкость 19 образуют замкнутый контур с нагрузкой 20 потребителя электрической энергии.

1. Способ передачи электрической энергии по проводящему каналу между источником и приемником электрической энергии путем генерирования высокочастотных электромагнитных колебаний в высокочастотном резонансном трансформаторе, усиления по напряжению до 0,5-100 миллионов вольт в четвертьволновой резонансной линии, состоящей из спирального волновода и естественной емкости на конце линии путем подачи на вход четвертьволновой линии электромагнитных колебаний от высокочастотного высоковольтного резонансного трансформатора, отличающийся тем, что электромагнитные колебания от генератора электромагнитных импульсов подают через согласующую емкость на входные электроды двухэлектродной обкладки - изолированной диэлектриком уединенной емкости передатчика электрической энергии, который выполняют в виде трехэлектродной резонансной емкости, и формируют на одноэлектродной обкладке - изолированной диэлектриком уединенной емкости с одним выходным электродом емкостные реактивные токи посредством емкостной связи между обкладками, присоединяют через выходной электрод к однопроводной резонансной линии и передают электрическую энергию в виде емкостных реактивных токов и токов смещения в пространстве, окружающем проводник, и принимают электрическую энергию приемником в виде трехэлектродной резонансной емкости путем присоединения однопроводной линии к входному электроду одноэлектродной обкладки - изолированной уединенной емкости приемника, и преобразуют емкостные реактивные токи и токи смещения в пространстве, окружающем однопроводную линию, в активные токи в замкнутом электрическом контуре с нагрузкой потребителя электрической энергии посредством емкостной связи между обкладками, путем присоединения выходных электродов двухэлектродной обкладки - изолированной диэлектриком уединенной емкости трехэлектродной резонансной емкости, к приемнику электрической энергии.

2. Устройство для передачи электрической энергии, содержащее источник электрической энергии и передающий трансформатор с частотой f0=1-1000 кГц, соединенный с четвертьволновой резонансной линией, выполненной из спирального волновода и естественной емкости на конце линии с напряжением 0,5-100 MB, емкость соединена с игольчатым проводящим формирователем проводящего канала, который ориентирован на приемник нагрузки потребителя, отличающееся тем, что генератор электромагнитных импульсов соединен через согласующую емкость с передатчиком электрической энергии в виде трехэлектродной резонансной емкости, у которой двухэлектродная обкладка - изолированная диэлектриком уединенная емкость с двумя входными электродами, замкнута на генератор, а вторая обкладка с одним электродом присоединена через однопроводную линию к приемнику электрической энергии, в виде трехэлектродной резонансной емкости, у которой одноэлектродная обкладка - изолированная диэлектриком уединенная емкость с одним входным электродом присоединена к однопроводной линии, а вторая двухэлектродная обкладка - изолированная диэлектриком уединенная емкость с двумя выходными электродами образует через согласующую емкость замкнутый контур с нагрузкой потребителя электрической энергии.

3. Устройство для передачи электрической энергии по п.2, отличающееся тем, что передатчик и приемник выполнены в виде трехэлектродных резонансных емкостей, последняя из которых содержит одноэлектродную обкладку, представляющую собой изолированную уединенную емкость с одним электродом, который с двух сторон через диэлектрик окружен двумя электродными обкладками, площадь которых в два раза превышает площадь одноэлектродной обкладки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам передачи электроэнергии. .

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а более конкретно - к системам и компонентам, предназначенным для беспроводной передачи энергии. .

Изобретение относится к электроснабжению и может использоваться в народном хозяйстве для передачи электрической энергии на расстояние без проводов. .

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. .

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. .

Изобретение относится к области бесконтактного получения энергии и включает в себя устройство (150) накопления энергии, идентифицированное как объект для подачи энергии, и вторичную саморезонирующую катушку (110), получающую электрическую энергию, которая должна подаваться на упомянутую нагрузку, от внешней первичной саморезонирующей катушки (240).

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. .

Изобретение относится к системам беспроводной передачи энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и эффективности. Энергия бесконтактным способом подается от участка (12) передачи энергии на участок (14) приема энергии. Участок (18) детектирования эффективности передачи детектирует эффективность передачи, а определяющий участок (20) определяет, когда эффективность передачи равна или больше определенного значения. Если эффективность передачи меньше определенного значения, может присутствовать преграда, и энергия временно перестает передаваться. Затем периодически передается малая энергия и детектируется эффективность. Если эффективность равна или больше определенного значения, возобновляется передача нормальной энергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Группа изобретений относится к устройствам подачи энергии для транспортного средства. Каждое из устройств содержит формирователь высокочастотной энергии. Устройство по первому и второму вариантам содержит первичную катушку, первичную работающую на собственной резонансной частоте катушку, устройство связи для приема значения детектирования принимаемой энергии, устройство управления, отражающее средство. Устройство по второму варианту также содержит устройство регулирования. Устройства по третьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому вариантам содержат первичный LC-резонатор, устройство управления. Устройство по восьмому варианту содержит формирователь высокочастотной энергии, первичную работающую на собственной резонансной частоте катушку, устройство регулирования резонансной частоты первичной катушки и устройство управления устройством регулирования. Устройство управления осуществляет управление так, чтобы частота высокочастотной энергии приближалась к резонансной частоте первичного LC-резонатора и вторичного LC-резонатора. Первичный LC-резонатор и вторичный LC-резонатор работают на различных частотах до приближения к измененной резонансной частоте. Технический результат заключается в обеспечении электроэнергией транспортного средства беспроводным способом. 8 н. и 16 з.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к технике генерации электромагнитного излучения с перестройкой частоты генерации в широком интервале значений и может быть использовано в системах локации, передачи энергии на большие расстояния. Заявленный способ генерации электромагнитного излучения большой мощности осуществляется путем накачки высокого уровня ленгмюровских колебаний в плазме сильноточным электронным пучком и трансформации этих колебаний в ходе нелинейных плазменных процессов в электромагнитные волны с частотой, соответствующей плазменной или удвоенной плазменной частотам. Техническим результатом заявленного способа является обеспечение возможности достижения большой мощности электромагнитного излучения в миллиметровой, субмиллиметровой и терагерцовой областях (в диапазоне частот от десятков гигагерц до терагерца) с возможностью быстрой (за время ~10-7 с) управляемой перестройки частоты генерируемого излучения при плотности мощности генерируемого излучения в этом случае порядка сотен киловатт на см3 плазмы при частоте излучения более 500 ГГц. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах беспроводной передачи энергии на расстояние. Технический результат - повышение эффективности приема энергии в тепловом диапазоне ректенн. Для этого формируют решетку приемных элементов из диодов и пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока, некоторые проводники выполняют в виде диэлектрической нити, на внешнюю поверхность которой последовательно с взаимным перекрытием наносят кольцевой слой металла, затем - кольцевой слой диэлектрика, затем - кольцевой слой другого металла, и вновь - кольцевой слой первого металла для формирования последовательной цепи диодов МДМ структуры, при этом формирование решетки обеспечивают путем взаимного переплетения указанных нитей. 2 ил.

Ректенна // 2505907
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах беспроводной передачи энергии на расстояние. Технический результат - повышение эффективности приема энергии в тепловом диапазоне ректенн. Ректенна содержит диоды и решетку приемных элементов, выполненную в виде пересекающихся проводников, подсоединенных своими концами к двум разнополярным шинам сбора постоянного тока и образующих при пересечении систему квадратных ячеек, приспособление для упругой деформации ячеек, некоторые проводники выполнены в виде диэлектрической нити, на внешнюю поверхность которой последовательно, с взаимным перекрытием нанесены кольцевые слои металла, диэлектрика и другого металла, взаимные контакты которых образуют структуру МДМ диода, при этом приспособление для упругой деформации ячеек связано с шинами для обеспечения возможности взаимного перемещения последних. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для обеспечения гарантированного беспроводного питания и зарядки различных устройств, например для беспроводной зарядки маломощных электроприборов (телефон, фотоаппарат, камеры, игрушки, сувениры), в квартире, офисе, общественном здании. Техническим результатом является повышение эффективности системы. Беспроводная зарядная система для маломощных потребителей электрической энергии содержит зарядную станцию с излучателем (1) и приемник потребителя электрической энергии, выполненные с катушками, работающими с использованием обратной связи. Катушка излучателя выполнена с двумя обмотками (15 и 16), длина провода которых кратна λ/4, где λ - используемая длина волны, при этом приемник состоит из колебательного контура, включающего в себя параллельно соединенные спиральную плоскую катушку (6) с длиной провода, кратной λ/4 или λ/2, и настроечный конденсатор (7), через управляемый выпрямитель (8) последовательно соединенный с накопительным конденсатором (10), с широтно-импульсным модулятором (9) и контроллером (11), который соединен с генератором (12) импульсов и аккумулятором (14). 15 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам беспроводной передачи электроэнергии. Технический результат - возможность передавать магнитную индукцию в непроводящей газовой среде дистанционно, без использования специально сооружаемых для этого магнитопроводов. Такой средой может являться атмосферный воздух. При этом полученное устройство является установкой беспроводной передачи электроэнергии, так как передаваемая магнитная индукция может носить переменный или прерывистый характер, которая будет наводить в объекте, или на индуктивных катушках, расположенных непосредственно на объекте либо вблизи него, электродвижущую силу. Устройство может быть применено для дистанционного разогрева объектов из магнитного материала, например стали. Устройство включает в себя применение лазерных установок значительной мощности и создание с помощью них магнитопроводящего канала в диэлектрической газовой среде, например, такой как воздух, при этом используется процесс фотоионизации. 3 ил.

Способ и устройство для передачи электрической энергии

Наверх