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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2280918

СОНЯЧНА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ

Ім'я винахідника: Прокопов Олег Іванович (RU); Ярмухаметов Урал Рашитович (RU)
Ім'я патентовласника: Башкирська державний аграрний університет (БДАУ) (RU)
Адреса для листування: 450001, Уфа, вул. 50 років Жовтня, 34, Башкирська державний аграрний університет
Дата початку дії патенту: 2005.04.21

Винахід відноситься до сонячних електростанцій для перетворення сонячної променевої енергії в електричну. Сутність: сонячна електростанція включає в себе вертикальний вал з приводом азимутального повороту, на якому закріплена сонячна фотобатарея, забезпечена системою автоматики азимутального приводу, а зі зворотного боку встановлена ​​система автоматичного розвороту електростанції із заходу на схід, при цьому сонячна фотобатарея розділена на дві рівні частини вертикальної перегородкою, обидві частини якої включені зустрічно на обмотку малоточного реле автоматики приводу розвороту електростанції. Технічний результат винаходу: спрощення конструкції і зниження її металоємності, підвищення надійності і зниження вартості.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до сонячних електростанцій, призначеним для перетворення сонячної променевої енергії в електричну як в сонячну погоду, так і в похмуру.

Відома сонячна електростанція, що включає в себе вертикальний та горизонтальний вали повороту, на останньому з яких встановлена сонячна фотобатарея [1].

Недоліком електростанції є низька ефективність, тому що зенітального установка проводиться вручну раз на місяць або квартал, що відповідає усередненим азимуту за широтою і пори року. Добовий поворот електростанції здійснюється автоматично за допомогою двох циліндричних (лівий і правий) термопріводов, що нагріваються сонячними променями, що має малу надійність в умовах низьких температур і високих вітрових навантажень. Недоліком і є повна відсутність повернення станції в початкове положення «ранок» [2].

Прототипом винаходу є сонячна електростанція, що включає в себе вертикальний вал з приводом азимутального повороту, на якому закріплена сонячна фотобатарея, забезпечена системою автоматики азимутального приводу стеження за сонцем, а зі зворотного боку сонячної фотобатареї в зворотну сторону азимутального стеження встановлений командний фотоелемент, що включає в себе поляризовані малоточние і виконавчі реле реверсивного приводу.

Недоліком прототипу є висока металоємність і складність конструкції, велика і складна система автоматики стеження за сонцем, що веде до зниження надійності та підвищення вартості електростанції.

Даний винахід дозволяє отримати новий технічний ефект - спрощення і зниження металоємності конструкції, спрощення системи автоматики стеження за сонцем, підвищення надійності і зниження вартості електростанції.

Цей технічний ефект досягається тим, що сонячна фотобатарея закріплена під кутом до площини горизонту, рівним половині максимального зенітального кута сонця, і розділена на дві рівні частини, між якими закріплена вертикальна пластина, переважно з відображає поверхнею, при цьому однойменні фази половин сонячної фотобатареї зустрічно включені на обмотку малоточного поляризованого реле з розділовими діодами після обмотки реле.

На фіг.1 показаний загальний вигляд сонячної електростанції, вид збоку

На фіг.2 - вид на фіг.1 по А

На Фіг.3 - переріз фіг.2 по А-А

На фіг.4 - електрична схема сонячної електростанції

Сонячна електростанція включає в себе підставу 1, на якому на опорному підшипнику 2 встановлений вертикальний вал 3 з рамою 4 і радіальної муфтою 5 орієнтації вертикального вала 3. На нижньому кінці вала встановлено зубчасте колесо 6 з черв'ячним валом 7 його приводу, забезпеченого реверсивним електроприводом 8 ( М) постійного струму. На верхньому кінці вертикального вала 3 жорстко закріплена сонячна фотобатарея (ФЕ), що складається з двох частин 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2), які розділені поздовжньої перегородкою 11, встановленої ребром, з відбивають (дзеркальними) бічними поверхнями. Ззаду (на звороті) встановлено командний фотоелемент 12 (Фз). Кут установки сонячної фотобатареї (ФЕ) до вертикалі або горизонталі складає переважно 45 °, тобто середньому кутку максимального зенітального кута сонця. Це обгрунтовується тим, що відповідно до закону фізики відображення світлового променя від кута падіння на скло відбувається в наступному процентному відношенні:

Вранці падіння горизонтальних сонячних променів на сонячну фотобатарей відбувається під кутом 45 °. Практично горизонтальних променів не буває і перші 15 ° підйому сонця над горизонтом відбувається за кілька хвилин, якими можна знехтувати. Тоді за початок роботи сонячної фотобатареї 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) можна прийняти кут падіння сонячного проміння на її поверхню рівним 30 °, що становить втрати від мінімального відображення 4,7% тільки на 0,2%. Встановлюється повна потужність роботи сонячної фотобатареї 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) на менших кутах падіння сонячних променів.

При повному зенітального підйомі сонця кут падіння сонячних променів на поверхню сонячної фотобатареї 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) для наших широт становить 35 °, та й то тільки в червні 20 ... 24 числа, а потім зменшується до 30 ° і нижче , тобто постійно фотобатарея буде працювати на повну потужність.

Увечері з заходом сонця спостерігається та ж сама картина, що й вранці зі сходом, в зворотному порядку.

Таким чином, немає ніякої необхідності зенітального спостереження за сонцем. Тільки азимутальное спостереження за сонцем відбувається практично без втрат потужності, зате в кілька разів спрощуються конструкції і електрична схема автоматики, підвищується надійність і знижується вартість електростанції.

При використанні сонячної електростанції в екваторіальних умовах слід встановити сонячну фотобатарей 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) з поворотом кута нахилу на 8 ... 10 ° в бік зенітального підйому сонця.

Електрична схема сонячної електростанції включає в себе сонячну фотобатарей ФЕ, яка складається з двох рівних частин ФЕ1 і ФЕ2, які зустрічними полюсами (наприклад «-») через діоди Д1 і Д2 виведені на загальну фазу (зокрема «-») електростанції. При цьому між зустрічними полюсами ФЕ1 і ФЕ2 до діодів Д1 і Д2 і реостатів R1 і R2 включені вольтметр V і обмотка малоточного поляризованого реле РП1 з нейтральним якорем, підключеним на фазу електростанції, зокрема «-», а на бічні його контакти підключені обмотки виконавчих реле РС1 і РС2, зокрема на фазу «+» харчування електростанції. На задній командний фотоелемент Фз включена обмотка поляризованого малоточного реле РП2 з нейтральним якорем, який через нормально замкнуті контакти РС2.1 підключений до фази «-» електростанції, а на бічній його контакт підключена обмотка виконавчого реле РС3 на фазу «+» електростанції, при цьому бічний контакт РП2 Запаралеленими нормально роз'єднаними контактами РС3.1. Якоря реле РС1 і РС2 підключені до реверсивному електроприводу 8 (М) постійного струму, при цьому їх нормально замкнуті контакти РС1.1 і РС2.2 замикаються на одну фазу харчування, зокрема «-», а нормально розімкнуті через кінцеві вимикачі, КВП - правий і КВЛ - лівий, на іншу фазу, зокрема «+» електростанції. Контакти РС2.2 Запаралеленими контактами РС3.2. Між фазами електростанції встановлено акумулятор АК.

Електростанція працює наступним чином. При азимутному падінні сонячних променів на сонячну фотобатарей паралельно площині поздовжньої пластини 12 незалежно від зенітального кута падіння обидві її частини 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) знаходяться в рівній освітленості і обидві її частини виробляють електричний струм рівних потенціалів, фази яких електрично з'єднані і на виході станції ці потенціали підсумовуються, при цьому між зустрічно включеними фазами частин 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) на обмотку РП1, зокрема «-», немає різниці потенціалів і через обмотку РП1 не тече електричний струм. У міру азимутального переміщення сонця, від сходу до заходу, сонячні промені починають висвітлювати західну, тобто праву половину пластини 11, поверхня якої відбиває сонячні промені на поверхню правої частини 9 (ФЕ1) сонячної фотобатареї, тим самим посилюючи її активність. У той же час пластина 11 відкидає тінь і затінює іншу, ліву частину 10 (ФЕ2) сонячної фотобатареї, активність якої з вироблення електричного струму знижується. Між фазами частин 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) з'являється постійно зростаюча різниця потенціалів. Зокрема, ця різниця з'являється на фазах «-» половин 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2), вирівнювання яких не відбувається завдяки диодам Д1 і Д2, встановлених на кожній фазі до їх з'єднання. Ця різниця потенціалів починає вирівнюватися через обмотку малоточного реле РП1, тобто з'являється струм, що протікає через обмотку реле РП1 зліва направо (за кресленням), тобто від 9 (ФЕ1) до 10 (ФЕ2). Реле РП1 спрацьовує, його якір замикається на лівий контакт (за кресленням) і ставить під струм обмотку реле РС1. Реле РС1 спрацьовує і свої нормально замкнуті контакти PC1.1 перекидає на нормально розімкнуті, тобто замикається на фазу «+» через нормально замкнуті контакти КВП-кінцевого вимикача правого повороту. По ланцюгу «мінус» харчування, нормально замкнуті контакти РС3.2 і РС2.2, нормально розімкнуті РС1.1 і нормально замкнуті КВП на «плюс» харчування ставиться під струм реверсивний привід «М» постійного струму. Останній обертає свій черв'ячний вал 7 і через зубчасте колесо 6 обертає вертикальний вал 3 вправо разом з сонячної фотобатарея ФЕ до тих пір, поки сонячні промені вирівняються уздовж площини пластини 11, тим самим вирівняються освітленості частин 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) сонячної фотобатареї ФЕ, в яких встановлюється однаковий потенціал електричного струму на фазах. Обмотка реле РП1 знеструмлюється, яке відпускає свій якір, розмикає лівий контакт і обезструмлює реле PC1. Останнє відпускає свій якір і розмикає свої нормально розімкнуті контакти PC 1.1, тим самим знеструмлюючи реверсивний електропривод 8 (М). Останній зупиняється, припиняється правий поворот всієї електростанції. При подальшому азимутному переміщенні сонця правий поворот електростанції здійснюється описаним чином до заходу сонця.

Станція ночує «задом» на схід.

При сході сонця вранці його промені потрапляють на задній командний фотоелемент 12 (Фз), який виробляє електричний струм на малоточную обмотку реле РП2. Останнє спрацьовує і своїм якорем замикає свій контакт (правий по кресленням) і ставить під струм обмотку реле РС3. Реле РС3 через нормально замкнуті контакти РС2.1 спрацьовує і замикає свої нормально розімкнуті контакти РС3.1, паралельні контактам РП2, якими самоблокується. Одночасно реле РС3 перекидає свої контакти і замикає нормально розімкнуті контакти РС3.2 і по ланцюгу «мінус» харчування, нормально замкнуті контакти PC 1.1, контакти РС3.2, нормально замкнуті контакти КВЛ (кінцевого вимикача лівого) на «плюс» харчування ставить під струм реверсивний електропривод 8 (М) на зворотну полярність. Привід 8 (М) через черв'ячний вал 7 і зубчасте колесо 6 обертає вертикальний вал 3 вліво, тобто розгортає всю електростанцію із заходу на схід. Фотоелемент 12 (Фз) йде з під сонячного випромінювання, обмотка РП2 знеструмлюється і його якір розриває свій правий контакт. У цей час замкнутий контакт РС3.1 утримує РС3 під струмом самоблокировки. У схемі нічого не змінилося і поворот електростанції вліво триває до тих пір поки під сонячні промені потрапить сонячна фотобатарея ФЕ, ліва частина 10 (ФЕ2) якої потрапляє під сонячне освітлення з відображенням на неї від пластини 11, а права її частина 9 (ФЕ1) залишається затемнена пластиною 11. на фазах половин 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2) сонячної фотобатареї ФЕ виникає різниця потенціалів з переважанням на правій. Описаним чином через обмотку РП1 протікає струм в зворотному напрямку, РП1 замикає свій якір на правий контакт і ставить під струм обмотку реле РС2. Реле РС2 спрацьовує і контактами РС2.2 замикає свої нормально розімкнуті контакти паралельно контактам РС3.2. Одночасно реле РС2 розмикає свої контакти РС2.1 і розриває ланцюг живлення реле РС3, останнім розриває свої контакти РС3.1 самоблокировки і контакти РС3.2 в ланцюзі харчування приводу «М». Однак харчування приводу «М» продовжує здійснюватися замкнутим станом нормально розімкнутих контактів РС2.2 реле РС2. Розворот електростанції вліво триває до азимутального вирівнювання освітленості частин 9 (ФЕ1) і 10 (ФЕ2), різниця потенціалів між якими вирівнюється, обмотка РП1 знеструмлюється, його якір приходить в нейтральне положення, розриваючи свій правий контакт, знеструмлюється реле РС2, яке відпускає свої контакти РС2 .2 і обезструмлює реверсивний електропривод 8 (М). Розворот електростанції припиняється, встановлюється черговий режим.

Подальша робота електростанції здійснюється описаним чином. У будь-якому випадку зупинки електростанції (її орієнтації) азимутальное положення буде відновлюватися.

Реостати (резистори) R1 і R2, включені в фази, є допоміжними елементами ланцюга опору, які можуть служити для посилення фазових потенціалів.

Вольтметр V, включений паралельно обмотці РП1, може служити для візуального контролю фазових потенціалів при налаштуванні.

Акумулятор АК заряджається в процесі роботи електростанції в денний час і служить джерелом необхідного електроживлення в нічний час.

Кінцеві вимикачі КВП і КВЛ - правий і лівий, служать для обмеження правого і лівого поворотів електростанції.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Соняшник на сонячних батареях. НПП «Квант», Москва, 2002 г.

2. Патент РФ №2230395, М.кл. H 01 L 31/00, Сонячна електростанція, БІ №16, 2004 р

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Сонячна електростанція, що включає в себе вертикальний вал з приводом азимутального повороту, на якому закріплена сонячна фотобатарея, забезпечена системою автоматики азимутального приводу стеження за сонцем, а зі зворотного боку сонячної фотобатареї в зворотну сторону азимутального стеження встановлений командний фотоелемент, що включає в себе поляризовані малоточние і виконавчі реле реверсивного приводу, що відрізняється тим, що сонячна фотобатарея закріплена під кутом до площини горизонту, рівним половині максимального зенітального кута сонця, і розділена на дві рівні частини, між якими закріплена вертикальна пластина, переважно з відображає поверхнею, при цьому однойменні фази половин сонячної фотобатареї зустрічно включені на обмотку малоточного поляризованого реле з розділовими діодами після обмотки реле.

Версія для друку
Дата публікації 23.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів