Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур с элегазом


 


Владельцы патента RU 2564994:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") (RU)

Изобретение относится к электротехнике, 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. Технический результат состоит в повышении удельной мощности. Устройство преобразует энергию перепада температур, например, между днем и ночью, в электрическую энергию. Электрическая прочность элегаза в несколько раз больше электрической прочности воздуха, что позволяет получить более высокие напряжения на выходе, чем в среде воздуха. При этом разряд повышенного напряжения происходит в среде элегаза под давлением. 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 низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур, патент №2489793.

В известном устройстве содержится две пластины емкости, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая подвижная прикреплена к одному концу бруска из пластика (или из другого 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. Устройство также имеет источник возбуждения постоянного тока и специальные контакты, необходимые для заряда емкости в момент максимального сближения пластин, и снятия напряжения в момент их максимального раздвижения.

При понижении температуры, например, ночью, брусок из пластика 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, будет минимальной и пропорциональной снижению относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика вследствие появления воздушного зазора между пластиной емкости и диэлектриком. При этом емкость уменьшается, а напряжение вырастает. Когда подвижная пластина отодвинется на максимальное удаление от неподвижной пластины, напряжение вырастает до максимума, специальный контакт подключается к ней и разряжает ее в сеть на нагрузку. Далее процесс повторяется с периодическим падением и ростом внешней температуры.

Значение высокого напряжения, которое возникает при уменьшении емкости устройства, ограничивается электрической прочностью воздушного промежутка в зазоре между пластинами емкости. Как известно, электрическая прочность воздуха равняется примерно 1 кВ/мм, что накладывает определенные ограничения. Например, если подвижная пластина емкости отклоняется всего на 1 мм от неподвижной, то выходное напряжение должно быть не более 1 кВ, а это в свою очередь ограничивает значение напряжения возбуждения или значение диэлектрической проницаемости активного сегнетоэлектрика, что является недостатком.

Задачей настоящего изобретения является устранение данного недостатка за счет помещения всего устройства в герметичную емкость, которая заполняется электрически прочным газом, например элегазом.

Техническим результатом является повышение удельной мощности всего устройства.

На чертеже представлен вид устройства.

Устройство содержит две пластины емкости, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая подвижная прикреплена к одному концу бруска 1 из любого диэлектрического материала, имеющего большое изменение своих линейных размеров 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 емкости 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 емкости таким образом, что одна его часть была плотно закреплена к неподвижной пластине емкости, а противоположная часть обращена ко второй подвижной пластине. Между этой частью сегнетоэлектрика 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 емкости отодвигается от сегнетоэлектрика и образует воздушный зазор. Устройство образует емкость, одна из пластин которой 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. Все устройство помещено в герметичную емкость 7, заполненную элегазом, с подкачивающим клапаном 8.

Устройство работает следующим образом.

Когда изменяется внешняя температура, брусок меняет свои линейные размеры, и отодвигает или приближает подвижную пластину емкости, 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 емкости. 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 емкости 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 в сеть 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. Электрическая прочность элегаза в несколько раз больше электрической прочности воздуха, что позволяет получить более высокие напряжения на выходе, чем в среде воздуха. При этом разряд повышенного напряжения происходит в среде элегаза под давлением.

Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур с элегазом, состоящий из емкости, одна пластина которой закреплена неподвижно, а вторая закреплена на подвижном диэлектрическом материале, который передвигается при помощи энергии электродвигателя, и имеет возможность отдаляться и приближаться к неподвижной пластине, источника возбуждения и контактной системы, обеспечивающей заряд емкости при сближении пластин и разряд при максимальном их отдалении, отличающийся тем, что все устройство помещено в герметическую емкость, в которую закачан под давлением элегаз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к зарядным устройствам, а именно к автономным источникам питания с ручным приводом, и предназначено для использования в спасательных средствах как аварийный источник питания, а также может использоваться в походных условиях и в быту.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для приводов вращения малогабаритных устройств. Технический результат состоит в повышении вращающего момента, к.п.д.

Изобретение относится к физике магнетизма и может быть использовано в качестве энергетического устройства. Технический результат состоит в расширении диапазона изменения магнитной восприимчивости при работе устройства.

Изобретение относится к импульсной технике на основе магнитной кумуляции энергии, т.е. быстрого сжатия магнитного потока с помощью металлической оболочки, разгоняемой ударной волной взрывчатого вещества (ВВ), и может быть использовано для формирования сильноточных и высоковольтных импульсов тока и напряжения, для создания направленных потоков излучения для питания плазмодинамических нагрузок (устройств с «плазменным фокусом», магнитоплазменных компрессоров), ускорителей релятивитских электронов и т.п.

Изобретение относится к импульсной технике, к магнитной кумуляции энергии, и может быть использовано для исследований по физике плазмы, разгона пластин и оболочек до высоких скоростей и т.п.

Изобретение относится к устройствам преобразования тепловой энергии в электрическую. Технический результат - обеспечение передачи заряда газовыми молекулами в тепловом движении.

Изобретение относится к физике магнетизма и электронике, к системам, вырабатывающим переменный ток непосредственным преобразованием тепловой энергии внешней среды, например водных бассейнов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для генерирования электроэнергии. Технический результат состоит в повышении выходной электроэнергии.

Изобретение относится к электротехнике, к системам генерации энергии. Технический результат состоит в повышении эффективности и экологической безопасности.

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.

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.

Изобретение относится к области автоматики и электроники как средство для управления физическими процессами и может быть использовано в технологиях электрохимических измерений при экологических и океанографических исследованиях. Технический результат - уменьшение искажения сигнала, снимаемого с заземленной нагрузки при контроле управляемого тока, что повышает точность преобразования входного напряжения в выходной ток.

Изобретение относится к емкостным преобразователям энергии и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с достаточным периодическим перепадом 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.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Конвертор // 1347129
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для гальванического разделения сигналов управления применительно к исполнительным механизмам промьшшенной автоматики.

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах втоцичных источников электропитания. .

Изобретение относится к области магнитогидродинамической техники, в частности к системам нагружения МГД-генераторов и может быть использовано в энергетических МГД-установках промышленного масштаба.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в устройствах коммутации нагрузки с импульсным потреблением тока от источника постоянного напряжения. Технический результат - увеличение надежности аппаратуры управления, ресурса его работы, снижение уровня помех по цепям питания путем исключения экстремальных пусковых токов, а также упрощение технической реализации устройства. Решение этой задачи по первому варианту достигается тем, что коммутатор цепи питания содержит ключ (2), включенный в цепь источника питания (1) последовательно с нагрузкой (3), накопительный конденсатор (4) и полевой транзистор (5), включенные последовательно и подключенные к цепям питания параллельно нагрузке (3), стабилитрон (8), первый резистор (7) и второй конденсатор (6), образующие последовательную интегрирующую RC-цепочку, подключенную параллельно нагрузке, при этом второй конденсатор (6) интегрирующей RC-цепочки и стабилитрон (8) подключены к управляющему входу полевого транзистора. Решение этой задачи по второму варианту достигается тем, что коммутатор цепи питания содержит ключ (2), включенный в цепь питания последовательно с нагрузкой (3), накопительный конденсатор (4) и полевой транзистор (5), включенные последовательно и подключенные к цепям питания параллельно нагрузке (3), стабилитрон (8), два резистора (10, 7) и второй конденсатор (6), соединенные последовательно и подключенные параллельно нагрузке (3), при этом первый резистор (7) и второй конденсатор (6) образуют последовательную интегрирующую RC-цепочку, второй конденсатор (6) интегрирующей RC-цепочки подключен к управляющему входу полевого транзистора (5), стабилитрон (8) подключен параллельно интегрирующей RC-цепочке. Кроме того, в коммутатор цепи питания по первому и по второму вариантам введен дополнительный резистор (9), подключенный параллельно полевому транзистору (5) последовательно с накопительным конденсатором (4). Кроме того, в коммутатор цепи питания по первому и по второму вариантам введен диод (11), подключенный встречно параллельно накопительному конденсатору 6 - С1. 2н. и 4з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх