| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2076405
Системи енергоживлення ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
Ім'я винахідника: Челяев В.Ф.
Ім'я патентовласника: Ракетно-космічна корпорація "Енергія" ім.С.П.Корольова
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1993.11.09
Використання: системи енергоживлення постійного струму, що забезпечують абсолютне виключення будь-яких пульсацій напруги, непередбачених збоїв, випадкових і значних коливань напруги живлення (включаючи раптові відключення енергії). Суть винаходу: система енергоживлення постійного струму містить електролізних осередки і паливні елементи, з'єднані один з одним спільними водневими і кисневими каналами, при цьому електроди електролізних осередків підключені до джерела постійного струму, а електроди паливних елементів - до споживача енергії постійного струму, і вона забезпечена регулятором постійної напруги, датчиком тиску з аналоговим і релейним виходами, вентилятором і комутаційними елементами в ланцюгах включення вентилятора, нагрівачем, охолоджувачем і накопичувачем води, а й регуляторами тиску і балонами, приєднаними до порожнин водневих і кисневих каналів, при цьому регулятор постійної напруги включений між джерелом постійного струму і електродами електролізних осередків, датчик тиску змонтований в порожнині водневого або кисневого каналів, його аналоговий вихід підключений до сигнального входу регулятора постійної напруги, а релейний - до керуючих входів комутаційних елементів, вентилятор встановлений на водневому каналі, утворюючи замкнутий контур циркуляції, на якому послідовно з'єднані між собою нагрівач, охолоджувач і накопичувач води.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до джерел постійного струму, а саме до систем енергоживлення постійного струму, що працює на водні та кисні з лужним або кислим електролітами.
Відома система енергоживлення постійного струму [1] складається з конструктивно суміщених паливних елементів, розміщених в корпусі і об'єднаних між собою загальними водневими і кисневими порожнинами, причому паливні елементи підключені до споживача електроенергії постійного струму.
Недоліком аналога є неможливість акумулювання електроенергії, тобто система електроживлення не може працювати як споживач електроенергії.
Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є пристрій [2] складається з електролізних осередків і паливних елементів, розміщених в єдиному корпусі і з'єднаних один з одним спільними водневими і кисневими каналами.
Це пристрій відрізняється від аналога тим, що воно забезпечує акумулювання енергії постійного струму.
Недоліком прототипу є те, що не забезпечується безперебійне живлення навантаження, тобто пристрій, викладене в прототипі, то заряджається, то розряджається і не може одночасно і заряджати та розряджати. Саме таким способом можна забезпечити абсолютну гальванічну розв'язку від первинного джерела живлення.
Таким чином, завданням нового технічного рішення є створення такої системи електроживлення, при якій забезпечується абсолютна гальванічна розв'язка від первинного джерела струму споживачів електроенергії (особливо складних радіотехнічних пристроїв, блоків автоматики, спеціальних систем програмування і т. Д.).
Технічним результатом розв'язання задачі стало створення такої системи енергоживлення постійного струму, яка забезпечує абсолютну гальванічну розв'язку споживачів від найнесподіваніших і не передбачуваних пульсацій напруг, непередбачуваних шпалер, включаючи раптові відключення електричної енергії на досить тривалий час.
Для цього систему енергоживлення постійного струму, що містить електролізних осередки і паливні елементи, з'єднані один з одним спільними водневими і кисневими каналами, при цьому електроди електролізних осередків підключені до джерела постійного струму, а електроди паливних елементів до споживача енергії постійного струму, забезпечують регулятором постійної напруги, датчиком тиску з аналоговим і релейним виходами, вентилятором і комутаційними елементами в ланцюгах включення вентилятора, а й нагрівачем, охолоджувачем води, регуляторами тиску і балонами, приєднаними до порожнин водневих і кисневих каналів, при цьому регулятор постійної напруги включений між джерелом постійного струму і електродами електролізних осередок, датчик тиску змонтований в порожнині водневого або кисневого каналів, його аналоговий вихід підключений до сигнального входу регулятора постійної напруги, а релейний до керуючих входів комутаційних елементів, вентилятор встановлений на водневому каналі, утворюючи замкнутий контур циркуляції, на якому послідовно з'єднані між собою нагрівач, охолоджувач і накопичувач води.
У запропонованій системі позитивний ефект досягається тим, що первинна та вторинна ланцюга пропонованої системи енергоживлення постійного струму абсолютно роз'єднані. Первинний ланцюг живить електролізних осередки, розкладаючи воду на кисень і водень, а вторинне коло отримує електроенергію від паливних елементів, які споживають ці гази. Це дозволяє акумулювати надлишок електроенергії. При цьому відбувається збільшення тиску в газових порожнинах до певного максимально заданого значення, після чого в разі, якщо відключена навантаження, система відключається від первинної мережі і починає працювати як первинне джерело електроенергії. При зниженні тиску система буде працювати як звичайний трансформатор, стабілізуючи напругу постійного струму.
 |
Система енергоживлення постійного струму складається з корпусу 1, в якому розміщені електролізних осередку 2 і паливні елементи 3. Кожна електролізна осередок 2 складається з анода 4, катода 5 і капілярної мембрани 6, що заправляється лугом з концентрацією 20.45% поміщених в секції, що містять дві ізольовані порожнини , одна з яких 7 контактує з анодом, а інша 8 з катодом. Кожен паливний елемент 3 і складається з анода 9, катода 10 і капілярної мембрани 11, поміщених в секції, що містять дві ізольовані порожнини, одна з яких 12 контактує з анодом, а інша 13 з катодом. Анодні порожнини 7 і 12 об'єднані в кисневий канал 14, а катодні порожнини 8 і 13 в водневі канали 15, 16. Водневі канали 15 і 16 утворюють замкнутий контур, до якого включено вентилятор 17. У водневому каналі 16 вмонтований датчик тиску 18, наприклад, сильфонного типу з аналоговим і релейним виходами. Перший підключений до сигнального входу регулятора постійної напруги 19, а другий керує комутаційними елементами 20, що включають вентилятор 17. У водневому контурі послідовно встановлені нагрівач 21, охолоджувач 22, накопичувач 23, що складається з матриць, заповнених розчином КОН. До водневого контуру приєднаний регулятор тиску 24 з балонами 25, а до кисневих каналах під'єднані регулятор тиску 26 і балон 27. |
Пристрій працює наступним чином
При подачі напруги від джерела живлення U вх через регулятор постійної напруги 19 на електроди 4 і 5, вода лужного розчину, що заповнює капілярну мембрану 6 електролізних осередків 2, починає розкладатися на водень, який надходить в водневі порожнини 8, 13 каналів 15, 16 і кисень , який надходить в кисневі порожнини 7, 12 і канал 14, в результаті чого підвищується тиск, сприймається датчиком тиску 18. Аналоговий сигнал з датчика 18 надходить на сигнальний вхід регулятора постійної напруги 19 і через нього управляє величиною постійної напруги, що надходить на електроди 4, 5 електролізних осередків 2. При досягненні заданого тиску включається вентилятор 17 і підключається електричне навантаження. Включення вентилятора і навантаження проводиться за допомогою комутаційних елементів 20. При підключенні електричного навантаження в паливному елементі 3 відбувається процес регенерації кисню і водню в воду, яка поглинається лужним електролітом, що заповнює капілярну мембрану 11, і на електродах паливного елемента з'являється постійна ЕРС. Тиск в газових каналах починає падати і від датчика тиску 18 надходить сигнал на регулятор напруги 19, відповідно, змінює величину напруги, що надходить на електролізних осередки.
Акумулювання електроенергії в пропонованому пристрої здійснюється наступним чином.
При зниженні споживаної потужності надлишок газів, що виділяються на електролізних осередках, проходячи через регулятори тиску 24 і 26, надходить в балони 25 (водень) і 27 (кисень). При цьому при необхідності включається нагрівач 21, що дозволяє по-перше, збільшити тиск газів за рахунок підвищення температури, а по-друге, зробити пароводородную суміш сухішою, що запобігає затоплення паливних елементів. У зв'язку з тим, що вода в електролізних осередках розкладається на кисень і водень, концентрації розчину КОН в матрицях електролізних осередків підвищується. Це призводить до порушення рівноваги тиску парів води в матрицях електролізних осередків і матрицях накопичувача води 23. Тому пароводородная суміш на вхід в накопичувач води надходить більше осушеної і, протікаючи крізь матриці накопичувача води, заповнених лугом, насичується парами води. Зволожена пароводородная суміш, що виходить з накопичувача, надходить в електролізних осередки. Таким чином, здійснюється перенесення води, якщо пристрій використовується разі зниження споживаної потужності.
У разі різкого збільшення споживаної потужності в порівнянні з потужністю первинного джерела водень з балонів 25, а кисень з балонів 27 надходять до паливних елементів. Паливні елементи при цьому виробляють надлишок вологи, який несеться вентилятором 17 до накопичувача води 23. У наслідок того що вода, що утворюється в процесі електрохімічної реакції, призводить до зниження концентрації КОН в матрицях паливних елементів, порушується рівновага між тиском парів води над розчином КОН в матрицях паливних елементів і накопичувача води. Пароводородная суміш, насичена парами води, надходить на вхід накопичувача води, де віддає частину води в матриці, і осушена надходить в паливні елементи. Таким чином, відбувається перенесення води з батареї паливних елементів в накопичувач води, в результаті чого концентрація КОН як в накопичувачі води, так і в електролізних осередках і в паливних елементах встановлюється однаковою. Для інтенсифікації процесу поглинання води включають охолоджувач 22.
Пропонований пристрій дозволяє мати досить широкий діапазон акумулювання енергії при стабілізації вихідної напруги.
Зазначені гідності пропонують високу перешкодозахищеність вихідної напруги, можливість широкого використання пристрою для живлення приладів вимірювальної та обчислювальної техніки, автономних бортових систем і ін. Слід зазначити простоту і надійність елементної бази, на якій будується пропонований пристрій.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Система енергоживлення постійного струму, що містить електролізних осередки і паливні елементи, з'єднані один з одним спільними водневими і кисневими каналами, при цьому електроди електролізних осередків підключені до джерела постійного струму, а електроди паливних елементів до споживача енергії постійного струму, що відрізняється тим, що вона забезпечена регулятором постійної напруги, датчиком тиску з аналоговим і релейним виходами, вентилятором і комутаційними елементами в ланцюгах включення вентилятора, нагрівачем, охолоджувачем і накопичувачем води, а й регуляторами тиску і балонами, приєднаними до порожнин водневих і кисневих каналів, при цьому регулятор постійної напруги включений між джерелом постійного струму і електродами електролізних осередків, датчик тиску змонтований в порожнині водневого або кисневого каналу, його аналоговий вихід підключений до сигнального входу регулятора постійної напруги, а релейний до керуючих входів комутаційних елементів, вентилятор встановлений на водневому каналі, утворюючи замкнутий контур циркуляції, на якому послідовно з'єднані між собою нагрівач, охолоджувач і накопичувач води.
Версія для друку
Дата публікації 10.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.