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 RU2182383

Комбінована енергоустановки з молекулярною
накопичувач ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Ім'я винахідника: Булавкіна В.В .; Герасимов А.Ф .; Джанибеков В.А .; Коров'яків Н.І .; Нікітін О.М .; Пєтухов В.А .; Поляшов Л.І.
Ім'я патентовласника: Булавкіна В'ячеслав Васильович; Герасимов Аркадій Федорович; Джанібеков Володимир Олександрович; Коров'яків Микола Іванович; Нікітін Альберт Миколайович; Пєтухов Володимир Олексійович; Поляшов Леонід Іванович
Адреса для листування: 115230, Москва, Каширське ш., 5-1-66, В.Г.Копаеву
Дата початку дії патенту: 2001.06.06

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використано в комбінованих енергоустановках на основі конденсаторів з подвійним електричним шаром. Технічний результат винаходу - підвищення ефективності енергоустановки. Згідно винаходу складу енергоустановки входять приводний двигун (1), механічно пов'язаний через редуктор або мультиплікатор (2) з генератором змінного струму (3), до висновків якого підключені стаціонарний споживач змінного струму (4) і керований випрямляч (5), з'єднаний через керований розмикач (6) з оборотним інвертором (7), до виходу якого підключений імпульсний споживач змінного струму (8). До виходу керованого випрямляча (5) підключені імпульсний споживач постійного струму (9) з керованим вимикачем (10) і система накопичення енергії, виконана з послідовно з'єднаних молекулярного накопичувача електроенергії (11) і зарядно-розрядного пристрою (12), що складається з зворотного діода ( 13), паралельно з яким підключені з'єднані послідовно тиристор (14) і перший струмообмежуючі резистор (15), при цьому керуючий електрод тиристора (14) через конденсатор (17) і другий струмообмежуючі резистор (16) підключений до допоміжного споживачеві постійного струму (18). Розгалужена система управління (20) сприяє підвищенню ефективності енергоустановки за рахунок чіткого підключення до неї різних споживачів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використано в комбінованих енергоустановках на основі конденсаторів з подвійним електричним шаром.

Відома комбінована енергоустановка, що містить двигун, з'єднаний з генератором електроенергії, до виходу якого підключений випрямляч, підключений через акумуляторну батарею до инвертору, до виходу якого приєднаний споживач електроенергії, і кілька систем контролю (див. Патент США 5698905, кл. 290-32, оп . 1997). Певною енергоустановки споживач змінного струму підключений до инвертору, а споживач постійного струму підключений до акумуляторної батареї.

Недоліком відомої комбінованої енергоустановки є її недостатня ефективність, обумовлена ​​низькими питомими характеристиками потужності акумуляторної батареї і відсутністю можливості вибіркового підключення до енергоустановки споживачів вироблюваної електроенергії.

Найбільш близькою по технічній сутності до заявляється є комбінована енергоустановка з системою накопичення електроенергії, що містить приводний двигун, механічно пов'язаний через передавальний елемент з електричним генератором, до висновків якого підключений випрямляч, з'єднаний через систему накопичення енергії з інвертором, стаціонарний споживач змінного струму і систему управління ( см. Іванов А.М., Поляшов Л.І., Іванов С. А., "Гібридні енергетичні установки для електробусів", "Машинобудування", 2000, 10, с.с. 18-21). Певною енергоустановки як системи накопичення енергії використовується суперконденсатор, стаціонарний споживач змінного струму підключений до виходу інвертора, і система управління з'єднана лише з приводним двигуном.

Недоліком відомої комбінованої енергоустановки є недосконалість системи накопичення електроенергії і системи управління, а й складність підключення різних споживачів електроенергії, що виробляється, що призводить до непродуктивних втрат і знижує ефективність енергоустановки.

Завданням винаходу є підвищення ефективності комбінованої енергоустановки при одночасному підвищенні її експлуатаційної надійності.

Рішення зазначеної задачі забезпечується нової комбінованої енергоустановкою з молекулярним накопичувачем електроенергії, що містить приводний двигун, механічно пов'язаний через передавальний елемент з електричним генератором, до висновків якого підключений випрямляч, з'єднаний через систему накопичення енергії з інвертором, стаціонарний споживач змінного струму і систему управління, при цьому система накопичення енергії виконана у вигляді послідовно з'єднаних молекулярного накопичувача електроенергії і зарядно-розрядного пристрою, до виходу якого підключений допоміжний споживач постійного струму, через керований вимикач з'єднаний з керованим розмикачем, який включений між випрямлячем, виконаним керованим, і інвертором, виконаним оборотним; при цьому переважно: зарядно-розрядний пристрій виконувати у вигляді зворотного діода, паралельно якому підключені з'єднані послідовно струмообмежуючі резистор і тиристор, керуючий електрод якого через конденсатор і другий струмообмежуючі резистор підключений до допоміжного споживачеві постійного струму; генератор виконувати у вигляді генератора змінного струму, до висновків якого підключений стаціонарний споживач змінного струму; енергоустановку додатково постачати імпульсним споживачем постійного струму з керуючим вимикачем, підключеним до висновків керованого випрямляча; енергоустановку додатково постачати імпульсним споживачем змінного струму, підключеним до виходу оборотного інвертора; систему управління виконувати з'єднаної з керованим двигуном, генератором змінного струму, керованим випрямлячем, оборотним інвертором, зарядно-розрядних пристроєм, керованими вимикачами і керованим розмикачем; приводний двигун механічно сполучати з генератором за допомогою редуктора або мультиплікатора; молекулярний накопичувач електроенергії виконувати у вигляді блоку, що складається з послідовно з'єднаних конденсаторних елементів з подвійним електричним шаром; зарядно-розрядний пристрій виконувати у вигляді блоку, вихідні клеми якого підключені до молекулярного накопичувача електроенергії і до одного з полюсів керованого випрямляча.

У заявленій комбінованої енергоустановки підвищення ефективності досягається за рахунок виконання системи накопичення енергії у вигляді послідовно з'єднаних молекулярного накопичувача електроенергії і зарядно-розрядного пристрою переважно на напівпровідникових елементах і за рахунок введення керованих вимикачів і розмикача, підключених до системи управління. Молекулярний накопичувач електроенергії використовує явище формування бар'єрного електричного поля на міжфазної поверхні електронного та іонного провідників і за рахунок розвинених поверхонь в зоні переходу вдається забезпечити досить високі значення питомої енергоємності. При роботі енергоустановки споживач періодично підключається до молекулярного накопичувача і за рахунок його високої питомої потужності вдається забезпечити крутий фронт наростання струму і тим самим прискорити, наприклад, розгін електродвигуна. У заявленій енергоустановки до висновків генератора змінного струму підключені стаціонарний споживач змінного струму і керований випрямляч, до виходу якого приєднаний стаціонарний споживач постійного струму з вимикачем, що дозволяє чітко регулювати величину енергоспоживання і підвищити ефективність енергоустановки за допомогою зниження непродуктивних втрат. Зарядно-розрядний пристрій, поєднане з системою управління, додатково регулює процес заряду і розряду молекулярного накопичувача електроенергії і одночасно створює можливість підключення до енергоустановки допоміжного споживача постійного струму. У заявленій енергоустановки використовується розгалужена система управління на мікропроцесорах, що дозволяє знизити непродуктивні витрати електроенергії, що виробляється і підвищити ефективність комбінованої енергоустановки.

На кресленні наведена блок-схема заявленої комбінованої енергоустановки з молекулярним накопичувачем електроенергії.

Енергоустановка містить: приводний двигун 1, механічно пов'язаний через передавальний елемент 2 з генератором змінного струму 3, до висновків якого підключені постійний споживач змінного струму 4 і керований випрямляч 5, який через керований розмикач 6 з'єднаний з оборотним інвертором 7, до виходу якого підключений імпульсний або повторно-короткочасного дії споживач змінного струму 8, при цьому до виходу керованого випрямляча додатково підключені імпульсний споживач постійного струму 9 з керованим вимикачем 10 і з'єднані послідовно молекулярний накопичувач електроенергії 11 і зарядно-розрядний пристрій 12, до складу якого входять зворотний діод -13, паралельно якого підключені з'єднані послідовно тиристор 14 і струмообмежуючі резистор 15, при цьому керуючий електрод тиристора через другий струмообмежуючі резистор 16 і конденсатор 17 підключений до допоміжного споживачеві постійного струму 18, який через керований вимикач 19 з'єднаний з керованим розмикачем, і систему управління 20, яка з'єднана з приводним двигуном 1, генератором змінного струму 3, керованим випрямлячем 5, керованими вимикачами 10 і 19, керованим розмикачем 6, зарядно-розрядних пристроєм 12 і оборотним інвертором 7.

Як приводного двигуна 1 можуть бути використані, наприклад, карбюраторний, дизельний, пневмогидравлический, газотурбінний вітродвигун. Передавальний елемент 2, через який приводний двигун 1 пов'язаний з електричним генератором 3, переважно виконувати у вигляді мультиплікатора або редуктора. Електричний генератор виконується у вигляді генератора змінного струму 3, до висновків якого підключають постійний споживач змінного струму 4 і керований випрямляч 5, який переважно виконувати у вигляді блоку. Молекулярний накопичувач електроенергії (див. Іванов А. М. та Герасимов А.Ф., "Молекулярні накопичувачі електричної енергії на основі подвійного електричного шару", "Електрика", 1991, 8, с.с. 16-19) 11 виконується в вигляді послідовно з'єднаних конденсаторних елементів з подвійним електричним шаром, які розміщуються в корпусі з клемами, одна з яких приєднана до полюса керованого випрямляча 5, а інша - до зарядно-розрядному пристрою 12. Переважно зарядно-розрядний пристрій 12 виконувати на основі тиристора 14 в вигляді блоку , одна вхідна клема якого підключається до молекулярного накопичувача електроенергії 11, а інша - до полюса керованого випрямляча 5. Інвертор 7 виконується оборотним, що дозволяє використовувати споживач 8 для підзарядки молекулярного накопичувача електроенергії 11, з метою акумулювання, наприклад, енергії гальмування тягового електродвигуна.

Роботу заявленої комбінованої енергоустановки з молекулярним накопичувачем електроенергії розглянемо на прикладі використання її в якості джерела електроенергії в транспортному засобі, виконаному у вигляді гібридного електробуса.

Після запуску приводного двигуна 1 і виведення його і генератора змінного струму 3 на номінальний режим при постійній частоті обертання валу двигуна енергоустановки постачає електричною енергією змінного струму постійний споживач 4 і енергією постійного струму допоміжний споживач 18, який підключається при спрацьовуванні керованого вимикача 19. При цьому замикається контур, що включає позитивний полюс керованого випрямляча 5, другий струмообмежуючі резистор 16, конденсатор 17, керуючий електрод тиристора 14, перший струмообмежуючі резистор 15 і негативний полюс керованого випрямляча 5. Короткочасного спрацьовування керованого вимикача 19 досить для заряду конденсатора 17 і відкривання тиристора 14, через який починається заряд молекулярного накопичувача електроенергії 11. Після закінчення процесу його заряду пристрій готовий до дії і при спрацьовуванні керованого вимикача 10 відбувається розряд молекулярного накопичувача електроенергії 11 на споживач постійного струму 9. Падіння напруги на зворотному діоді 13 є зворотним для тиристора 14 і останній закривається. При розмиканні керованого вимикача 10 молекулярний накопичувач електроенергії 11 виявляється відключеним від керованого випрямляча 5 і споживача постійного струму 9, завдяки закритому стану тиристора 14 і зворотному включенню діода 13. На молекулярному накопичувачі електроенергії 11 фіксується напруга, що мало місце на затисках керованого випрямляча 5 в момент зменшення струму розряду накопичувача до нульової позначки. Під зниженою напругою молекулярний накопичувач електроенергії 11 буде знаходитися до моменту включення керованого вимикача 19 при формуванні чергового розрядного імпульсу.

Аналогічно при спрацьовуванні керованого розмикача 6 відбувається розряд молекулярного накопичувача електроенергії 11 на імпульсний споживач змінного струму 8 через оборотний інвертор 7. При розмиканні керованого розмикача 6 молекулярний накопичувач електроенергії 11 виявляється відключеним від керованого випрямляча 5 і споживача 8, завдяки закритому стану тиристора 14 і зворотному включенню діода 13.

У розглянутих режимах роботи заявленої комбінованої енергоустановки молекулярний накопичувач електроенергії 11 на відміну від відомих комбінованих енергоустановок постійно не підключений до керованого випрямляча 5 і знаходиться в частково розрядженому стані, що дозволяє підвищити експлуатаційну надійність енергоустановки.

У порівнянні з відомими заявлена ​​комбінована енергоустановка з молекулярним накопичувачем електроенергії дозволяє підвищити ефективність перетворення енергії більше ніж на 15% за рахунок більш досконалої системи накопичення електроенергії, зниження непродуктивних витрат енергії і палива. Встановлена ​​потужність приводного двигуна і генератора, що працюють на постійних оборотах, може бути знижена не менше ніж на 30%.

Заявлена ​​комбінована енергоустановка з молекулярним накопичувачем електроенергії може ефективно використовуватися в автономних електростанціях, зокрема, в енергоустановках з електростартерним запуском карбюраторних і дизельних двигунів внутрішнього згоряння, електромобілях і інших видах електротранспорту, в електроприводах повторно-короткочасного дії, пересувних рентгенівських і імпульсних установках.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Комбінована енергоустановка з молекулярним накопичувачем електроенергії, що містить приводний двигун, механічно пов'язаний через передавальний елемент з електричним генератором, до висновків якого підключений випрямляч, з'єднаний через систему накопичення енергії з інвертором, стаціонарний споживач змінного струму і систему управління, яка відрізняється тим, що система накопичення енергії виконана у вигляді послідовно з'єднаних молекулярного накопичувача електроенергії і зарядно-розрядного пристрою, при цьому до виходу зарядного пристрою підключений допоміжний споживач постійного струму, через керований вимикач з'єднаний з керованим розмикачем, який включений між випрямлячем, виконаним керованим, і інвертором, виконаним оборотним.

2. Енергоустановка по п. 1, яка відрізняється тим, що зарядно-розрядний пристрій складається зі зворотного діода, паралельно якому підключені з'єднані послідовно перший струмообмежуючі резистор і тиристор, керуючий електрод якого через конденсатор і другий струмообмежуючі резистор підключений до допоміжного споживачеві постійного струму.

3. Енергоустановка по п. 1, яка відрізняється тим, що генератор виконаний у вигляді генератора змінного струму, до висновків якого підключений стаціонарний споживач змінного струму.

4. Енергоустановка по п. 1, яка відрізняється тим, що в неї додатково введено імпульсний споживач постійного струму з керованим вимикачем, підключений до висновків керованого випрямляча.

5. Енергоустановка по п. 1, яка відрізняється тим, що в неї додатково введено імпульсний споживач змінного струму, приєднаний до виходу оборотного інвертора.

6. Енергоустановка з будь-якого із зазначених пунктів, що відрізняється тим, що система управління з'єднана з приводним двигуном, генератором змінного струму, керованим випрямлячем, оборотним інвертором, зарядно-розрядних пристроєм, керованими вимикачами і керованим розмикачем.

7. Енергоустановка по п. 1, яка відрізняється тим, що приводний двигун механічно пов'язаний з генератором за допомогою передавального елемента, виконаного у вигляді редуктора або мультиплікатора.

8. Енергоустановка по п. 1, яка відрізняється тим, що молекулярний накопичувач електроенергії виконано у вигляді блоку, що складається з послідовно з'єднаних конденсаторних елементів з подвійним електричним шаром.

9. Енергоустановка по п. 1 або 8, яка відрізняється тим, що зарядно-розрядний пристрій виконано у вигляді блоку, вхідні клеми якого підключені до молекулярного накопичувача електроенергії і до одного полюса керованого випрямляча.

Версія для друку
Дата публікації 16.02.2007гг

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