Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно - к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с периодическим перепадом температур, например дневных и ночных, либо в полете искусственного спутника Земли на орбите при вхождении в тень планеты и выходе из нее. Устройство с помощью конденсатора преобразует энергию перепада температур.

Устройство состоит из двух пластин конденсатора, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая прикреплена к одному концу из диэлектрического материала, имеющего большое изменение своих линейных размеров при изменении внешней температуры. Второй конец бруска из пластика жестко закреплен на неподвижном основании. Когда изменяется внешняя температура, брусок из пластика меняет свои линейные размеры и отодвигает или приближает подвижную пластину емкости к неподвижной в зависимости от направления изменения температуры. При этом емкость уменьшается, а напряжение вырастает. Техническим результатом такого устройства является снижение затрат электроэнергии на движение пластины конденсатора и возможность использования возобновляемой энергии перепада температур во внешней среде. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно - к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с достаточным периодическим перепадом температур, например дневных и ночных, либо в полете искусственного спутника Земли на орбите при вхождении в тень планеты и выходе из нее. Устройство преобразует энергию перепада температур, например между днем и ночью, в электрическую энергию.

Известны емкостные преобразователи энергии низкого напряжения в высокое, например высоковольтный электростатический генератор, изобретенный в 1931 году Робертом Дж. Ван-де-Граафом в Массачусетстком технологическом институте [1-3], и им подобные. Известны также параметрические емкостные преобразователи: конденсатор с подвижными пластинами [4-6]. Сначала пластины сведены, так что емкость конденсатора максимальна. Емкость заряжают от внешнего источника электрической энергии. Затем прикладывают механическую силу, растягивая пластины на некоторое расстояние. В результате емкость его падает, а напряжение на обкладках растет. Затем подключают нагрузку, и весь заряд с высоким напряжением стекает в нее.

В известном устройстве часть подвижной диэлектрической ленты, составляющая емкость, заряжается напряжением возбуждения при большой емкости этой части. Затем с помощью электродвигателя, вращающего ленту, эта часть с зарядом перемещается на значительное расстояние от начального положения. При этом емкость уменьшается, напряжение соответственно вырастает. При достижении минимальной емкости и максимального напряжения емкость разряжается на полую сферу. Таким образом, увеличивается начальное напряжение за счет энергии, затрачиваемой на механическое перемещение ленты.

Необходимость затрачивать электроэнергию, питающую электродвигатель для перемещения ленты, является недостатком.

Задачей настоящего изобретения является устранение данного недостатка за счет использования возобновляемой энергии перепада температур, например днем и ночью.

Техническим результатом такого устройства является снижение затрат на движение пластины конденсатора и возможность использования возобновляемой энергии перепада температур во внешней среде.

Сущность изобретения следующая. На фигуре представлены: а) - положение системы при высокой температуре t°max, конденсатор заряжается до напряжения возбуждения Uв; б) - положение системы при низкой температуре t°min, система разряжается на электрод высокого напряжения.

Устройство (Фиг.) содержит две пластины конденсатора, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая подвижная прикреплена к одному концу бруска 1 из любого диэлектрического материала, способного изменять свои линейные размеры при изменении внешней температуры. Второй конец этого бруска жестко закреплен на неподвижном основании. Когда изменяется внешняя температура, брусок меняет свои линейные размеры и отодвигает или приближает подвижную пластину к неподвижной в зависимости от направления изменения температуры.

Между подвижной и неподвижной пластинами конденсатора помещен материал 2, имеющий высокую относительную диэлектрическую проницаемость, например сегнетоэлектрик. Этот диэлектрик помещен между пластинами таким образом, что одна его часть плотно закреплена к неподвижной пластине, а противоположная часть обращена к второй подвижной пластине. Между этой частью диэлектрика и подвижной пластиной устанавливается небольшой воздушный зазор, который подбирается таким образом, что при максимальном удлинении бруска из пластика подвижная пластина плотно прижимается к нему, а при минимальном размере бруска из пластика подвижная пластина устройства отодвигается от материала, имеющего высокую диэлектрическую проницаемость, и образует воздушный зазор. Устройство образует конденсатор, одна из пластин которого является подвижной.

Устройство также имеет источник возбуждения постоянного тока и контакты 3, 4, необходимые для заряда емкости в момент максимального сближения пластин, и 5, 6 для снятия напряжения в нагрузку Rн в момент их максимального раздвижения.

Устройство работает следующим образом.

Когда изменяется внешняя температура, брусок меняет свои линейные размеры и отодвигает или приближает подвижную пластину конденсатора в зависимости от направления изменения температуры.

При помещении устройства в пространство с высокой температурой, брусок увеличивает свои размеры в осевом направлении и придвигает подвижную пластину к диэлектрику, имеющему высокую относительную диэлектрическую проницаемость, плотно прижимая ее к нему. В этом случае емкость устройства будет максимальной, и пропорциональной относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика, помещенного между пластинами устройства. В этом состоянии пластины подключаются к контактам источника возбуждения постоянного тока, после чего конденсатор заряжается зарядами до напряжения возбуждения. Далее источник возбуждения отключается и конденсатор отсоединяется от него.

При понижении температуры, например ночью, брусок уменьшает свои линейные размеры в осевом направлении и отодвигает подвижную пластину от диэлектрика, имеющего высокую относительную диэлектрическую проницаемость, создавая зазор между ней и диэлектриком. В этом случае емкость устройства резко скачком упадет пропорционально снижению относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика вследствие появления воздушного зазора между пластиной и диэлектриком. При этом емкость уменьшается, а напряжение вырастает. Когда подвижная пластина отодвинется на максимальное удаление от неподвижной пластины, напряжение вырастает до максимума, контакт подключается к ней, и разряжает ее на нагрузку. Далее процесс повторяется с периодическим падением и ростом внешней температуры.

Вследствие падения емкости на конденсаторе напряжение его пропорционально растет, и нагрузка получает напряжение более высокое по сравнению с напряжением источника возбуждения.

1. Хойзингтон Д. Основы ядерной техники. Госатомиздат, 1961.

2. Комар Е.Г. Основы ускорительной техники. Атомиздат, 1975.

3. «ScientificAmerican», подшивка 150, №3, 1934 г.

4. А.Бондер, А.В.Алферов - «Измерительные приборы», М., 2008.

5. В.А.Ацюковский - «Емкостные датчики перемещения», СПб., 2006.

6. Г.Виглеб - «Датчики. Устройство и применение», М., 2006.

Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур, включающий две пластины конденсатора, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая имеет возможность отдаляться и приближаться к неподвижной пластине, источник возбуждения постоянного тока, контактную систему, обеспечивающую заряд конденсатора при сближении пластин и разряд при максимальном их отдалении, и контактную систему для снятия напряжения в нагрузку, отличающийся тем, что подвижная пластина закреплена на одном конце бруска из диэлектрического термочувствительного материала, который способен изменять свои линейные размеры при изменении температуры внешней среды, а второй конец бруска жестко закреплен на неподвижном основании, между пластинами помещен материал с большим значением диэлектрической проницаемости, при этом линейные размеры термочувствительного материала подбираются таким образом, чтобы при максимальном его удлинении при высокой температуре подвижная пластина плотно прижималась к материалу с большим значением диэлектрической проницаемости, а при максимальном сокращении ее при низкой температуре подвижная пластина отодвигалась на такое расстояние, чтобы между ней и материалом с большим значением диэлектрической проницаемости появлялся воздушный зазор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и энергетики, касается получения электромагнитной энергии с помощью взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при разработке устройств для создания сильных магнитных полей и токов, для исследования в области физики плазмы, твердого тела, сильноточных разрядов в газах.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для промышленного получения электроэнергии, а также в технологиях индукционного нагрева вещества.

Изобретение относится к электротехнике, к электромеханическому преобразованию электрической энергии в механическую и может найти широкое применение в промышленности, транспорте, бытовой технике.

Изобретение относится к области использования энергии взрыва для получения мощного импульса тока, сильных магнитных полей, может служить источником плазмы высокой температуры, изобретение можно отнести к магнитокумулятивным генераторам и к взрывным магнитогидродинамическим генераторам.

Изобретение относится к области электротехники и физики магнетизма и предназначено для исследования доменной структуры ферромагнитных материалов. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для получения (генерации) мощных электрических импульсов высокого напряжения, и может быть использовано в различных плазменных импульсных установках и устройствах получения сильных магнитных полей.

Изобретение относится к электротехнике, к электромеханическому преобразованию электрической энергии в механическую и может быть использовано в промышленности, транспорте, бытовой технике и других областях человеческой деятельности.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к технике создания и применения сильных импульсных магнитных полей, и может применяться для изоляции электродов при передаче электромагнитной энергии от мощного источника тока к плазменной или динамической нагрузке.
Данное изобретение представляет собой способ получения и запасения электрической энергии постоянного тока. Технический результат - обеспечение питания технических средств с малым электропотреблением от прикосновения к телу человека. Для этого предлагается способ получения и накопления электрической энергии постоянного тока от тела человека, который представляет собой результат действий, при которых две пластины, одна из которых медная, другая - алюминиевая, электрически соединяют с различными обкладками (выводами) конденсатора и приводят в соприкосновение с телом человека.

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям энергии, работающим на основе применения пьезокерамических материалов. Технический результат состоит в обеспечении непрерывной выработки электрической энергии. В заявленном пьезоэлектрическом генераторе деформация пьезоэлектрических элементов возникает вследствие эффекта Казимира при модуляции расстояния между металлическими пластинами, закрепленными на роторе и пьезоэлементах статора. Генератор является открытой системой, в которой возможно извлечение полезной электроэнергии. Конструкция генератора отличается простотой и может быть выполнена на основе стандартных коммерческих деталей и компонентов. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования тепловой энергии окружающей среды в механическую энергию вращения кольца. В прозрачную цилиндрическую вакуумную колбу помещено вращающееся кольцо с осью вращения, край которого размещен в зазорах постоянных магнитов подковообразной формы, эквидистантно расположенных вокруг него. На колбе закреплены элементы магнитного подвеса вращающегося кольца, ротор первичного раскручивания оси вращения и съемный узел, создающий вращающееся магнитное поле. Кольцо выполнено из смеси парамагнитного и диамагнитного вещества с такими концентрациями x1 и x2 этих ингредиентов, что выполнены условия x1X1-x2|X2|→0, x1+x2=1, где X1 и Х2 - магнитные восприимчивости соответственно парамагнитного и диамагнитного веществ смеси, в течение времени пребывания любого дифференциального объема смеси dv=Sdx, где S - поперечное сечение кольца, охваченного магнитным зазором, dx - дифференциальный слой кольца вдоль направления движения смеси в магнитном зазоре по оси х, равного Δt=L/ωR, где L - длина магнитного зазора вдоль оси х, ω - угловая скорость вращения кольца (диска), R - радиус кольца (диска), а также условие, что постоянная магнитной вязкости парамагнитного вещества т1 в пять и более раз меньше постоянной магнитной вязкости диамагнитного вещества т2. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в изделиях различных отраслей техники. Технический результат состоит в исключении подвижных частей. Электрический генератор содержит П-образный магнитопровод, включающий в себя два сердечника и связывающее их ярмо, обмотки на сердечниках, источник н.с. в виде постоянного магнита или электромагнита, установленный одним полюсом на ярмо между сердечниками, и переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., на один или другой сердечник с обмотками. Генератор снабжен дополнительным ярмом, установленным на второй полюс источника н.с. и замыкающим полюса сердечников магнитопровода, и выполненным, как и первый, цельным или составным. Переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., выполнен в виде двух разомкнутых магнитопроводов, например С-образной формы, с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с и охватывающих одно или оба упомянутых ярма с двух противоположных сторон, или в виде двух замкнутых магнитопроводов с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с. в зазорах между дополнительным ярмом и полюсами сердечников П-образного магнитопровода или в зазорах между составными частями одного или обоих ярм. 10 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к производству электрической энергии. Технический результат заключается в повышении кпд путем использования энергии электромагнитов постоянного тока. Магнитный генератор содержит немагнитный корпус, в котором неподвижно установлены и равномерно распределены по окружности сердечники рабочих обмоток статора и ротор из немагнитного материала. Сердечники рабочей обмотки статора состоят из Н-образного магнитопровода и установленых на его торцах двух неподвижных электромагнитов постоянного тока, а подвижные электромагниты постоянного тока закреплены на роторе. Полюса электромагнитов постоянного тока ротора ориентированы поочередно одноименно и разноименно к указанным полюсам электромагнитов постоянного тока Н-образного магнитопровода. При сближении при вращении ротора, по меньшей мере одного электромагнита постоянного тока ротора, ориентированного разнополярно, с одним электромагнитом постоянного тока Н-образного магнитопровода рабочей обмотки статора, магнитный поток между их полюсами замыкается, а индуктирование эдс на рабочей обмотке статора обеспечивается двумя другими электромагнитами постоянного тока ротора и статора, ориентированных однополярно. Одновременное взаимодействие электромагнитов постоянного тока ротора и статора, сориентированных однополярно и разнополярно, создает эффект магнитной балансировки. 5 ил.

Взрывомагнитный генератор содержит деформируемую спираль, состоящую из двух соосных, расположенных друг над другом и индуктивно связанных частей. Нижняя спираль является полностью деформируемой и образует рабочую полость генератора, а верхняя спираль образует частично деформируемую зону трансформации магнитного потока из рабочей полости генератора в индуктивную нагрузку. Все заходы нижней спирали включены согласно относительно друг друга. Заходы с четными и нечетными номерами верхней спирали включены встречно друг с другом. При этом верхняя спираль образует двухслойную структуру из четного числа элементов со встречными магнитными потоками по всем направлениям. Нечетные заходы нижней спирали и нечетные заходы верхней спирали соединены последовательно и согласно друг с другом. Четные же заходы нижней спирали и четные заходы верхней спирали соединены между собой и индуктивной нагрузкой последовательно. При этом нижняя спираль с четными заходами и верхняя спираль с четными заходами включены встречно друг с другом. Технический результат - повышение коэффициента преобразования энергии взрывчатого вещества в электромагнитную энергию, а также уменьшение габаритов устройства. 3 ил.

Изобретение относится к физике, к прямому преобразованию энергии излучения радиоактивных изотопов и отходов ядерных реакторов в механическую энергию вращения и может быть использовано в качестве силового привода различных механизмов. Технический результат состоит в повышении эффективности охлаждения и упрощении эксплуатации путем и исключения необходимости в динамической балансировке и осуществления теплопередачи и нагрузки за пределами действия радиации. Радиационно-магнитный двигатель содержит радиационно-защитный статор с постоянным магнитом, средства отвода тепла охлаждающей жидкостью. Система изменения магнитных свойств ротора выполнена в виде двух полуцилиндров на общей оси, один из которых прозрачен для радиоактивного излучения от источника, расположенного в центре полуцилиндров, а другой является его экраном. Ферромагнитный ротор из радиационно-чувствительного материала выполнен в виде неподвижного трубчатого змеевика, плотно сопряженного с внутренней поверхностью статора и заполненного охлаждающей магнитной жидкостью в виде суспензии радиационно-чувствительных частиц редкоземельных ферромагнетиков и радиационно-стойкого жидкого теплоносителя, который непосредственно сообщается с закрытым гидроприводом, включающим гидроаккумулятор, радиатор охлаждения и лопастную турбину либо объемный гидродвигатель, кинематически связанные с полезной механической нагрузкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к системам генерации энергии. Технический результат состоит в повышении эффективности и экологической безопасности. Система содержит пусковую трубу и генератор, соединенный с пусковой трубой. Генератор использует многофазные материалы (МРМ) и сжатый воздух для преобразования кинетической энергии многофазного материала в электрическую энергию. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для генерирования электроэнергии. Технический результат состоит в повышении выходной электроэнергии. Дисперсные структуры, использующие передачу заряда посредством газа и предназначенные для использования в электрических генераторах, содержат множество частиц, содержащих пустоты между первой и второй противоположными поверхностями упомянутых частиц. По меньшей мере, часть упомянутых противоположных поверхностей модифицируют таким образом, что способность передавать заряд упомянутых первых противоположных поверхностей отличается от способности передавать заряд упомянутых вторых противоположных поверхностей. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил., 11 табл.

Изобретение относится к физике магнетизма и электронике, к системам, вырабатывающим переменный ток непосредственным преобразованием тепловой энергии внешней среды, например водных бассейнов. Технический результат состоит в стабилизации частоты вырабатываемого переменного тока, повышении надежности. Генератор переменного тока содержит механически связанное с осью вращения через траверсы ферромагнитное кольцо, часть совмещена с насыщающим магнитным полем сильного постоянного магнита, а другая - связана с тепловыделяющей средой, например очищенной водой, забираемой из соответствующего водного бассейна. Управляемый источник тока подмагничивания выходом соединен с катушкой подмагничивания. Магнитный зазор сильного постоянного магнита выполнен из двух частей, первая из которых образует однородное магнитное поле с напряженностью H*, обеспечивающей на длине L этой части доведение магнитной восприимчивости ферромагнетика до максимального значения, а вторая длиной L - образует насыщающее магнитное поле в начале этой части магнитного зазора и далее в направлении движения ферромагнитного кольца, линейно возрастающее по напряженности магнитное поле к концу магнитного зазора. На ферромагнитное кольцо намотана катушка из проводника, связанная с аккумуляторной батареей через установленные на его оси кольцевые скользящие контакты и силовой диод в цепи заряда аккумуляторной батареи, питающей управляемый источник тока подмагничивания. 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно - к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с периодическим перепадом температур, например дневных и ночных, либо в полете искусственного спутника Земли на орбите при вхождении в тень планеты и выходе из нее

Наверх