Перетворювач енергії перепаду температур з електронним управлінням

 

Винахід відноситься до області електротехніки, а більш конкретно до ємнісним перетворювачів енергії, і може бути використане для живлення малопотужних споживачів енергії в кліматичних умовах з достатньою періодичним перепадом температур, наприклад денних і нічних, або в польоті штучного супутника Землі на орбіті при входженні в тінь планети і виході з неї. Пристрій перетворює енергію перепаду температур, наприклад, між днем і вночі в електричну енергію.

Відомі низькопотенційного перетворювачі енергії перепаду температур ємнісного типу, наприклад, патент на винахід №2489793, опублікований 10.08.2013, бюл. №22.

Відомий пристрій містить дві пластини ємності, одна з яких закріплена нерухомо, а друга рухлива прикріплена до одного кінця бруска з будь-якого діелектричного матеріалу, що має велике зміну лінійних розмірів при зміні зовнішньої температури. Другий кінець цього бруска жорстко закріплений на нерухомому підставі. Коли змінюється зовнішня температура, брусок змінює свої лінійні розміри і відсуває або наближає рухому пластину ємності до нерухомої, в залежності від напрямку зміни температури.

<�лектрическую проникність, наприклад, сегнетоелектрик. Цей діелектрик поміщений між пластинами ємності таким чином, що одна його частина щільно закріплена до нерухомої пластині ємності, а протилежна частина звернена до другої рухомої пластини. Між цією частиною сегнетоэлектрика і рухливою пластиною встановлюється невеликий повітряний зазор, який підбирається таким чином, що при максимальному подовженні бруска з пластику рухома пластина щільно притискається до нього, а при мінімальному розмірі бруска з пластику рухома пластина ємності відсувається від сегнетоэлектрика, і утворює повітряний зазор. Пристрій утворює ємність, одна з пластин якої є рухомою.

Пристрій також має джерело збудження постійного струму і контакти, необхідні для заряду ємності в момент максимального зближення пластин, і для зняття напруги в навантаження Rн в момент їх максимального розсування.

Відомий пристрій працює наступним чином.

Коли змінюється зовнішня температура, брусок змінює свої лінійні розміри, і відсуває або наближає рухому пластину ємності, в залежності від напрямку зміни температури.

При приміщенні пристрою в простір з високою теику, має високу відносну діелектричну проникність, щільно притискуючи її до нього. У цьому випадку ємність пристрою буде максимальною, та пропорційної відносної діелектричної проникності діелектрика, поміщеного між пластинами ємності. У цьому стані пластини підключаються до контактів джерела збудження постійного струму, після чого конденсатор заряджається зарядами до напруги збудження. Далі джерело збудження відключається і конденсатор від'єднується від нього.

При зниженні температури, наприклад, вночі, брусок зменшує свої лінійні розміри в осьовому напрямку і відсуває рухому пластину від діелектрика, що має високу відносну діелектричну проникність, створюючи зазор між нею і діелектриком. У цьому випадку ємність пристрою різко стрибком впаде пропорційно зниженню відносної діелектричної проникності діелектрика внаслідок появи повітряного зазору між пластиною ємності і діелектриком. При цьому ємність зменшується, а напруга зростає. Коли рухлива пластина відсунеться на максимальне видалення від нерухомої пластини, напруга зростає до максимуму, контакт підключається до неї і них розрядів�p>

Внаслідок падіння ємності на конденсаторі, напругу його пропорційно зростає і навантаження отримує напругу, більш високу, у порівнянні з напругою джерела збудження.

Недоліком відомого пристрою є можливість його роботи тільки один раз в добу, коли температура зміниться і рухлива пластина ємності відійде від твердого діелектрика. Наступне спрацьовування може відбутися тільки після зміни температури від min до max, коли рухома пластина знову підійде до сегнетоэлектрику, щільно пригорнеться до нього, зарядиться від джерела збудження й відійде від нього, що можливо тільки протягом доби, коли температура зовнішнього середовища зміниться від min до max і потім від max до min.

Завданням цього винаходу є усунення даного недоліку за рахунок пристрої з електронним управлінням і виконавчого пристрою.

Перевагою такого пристрою в порівнянні з відомим є більш часте спрацьовування перетворювача, що збільшує його ефективність протягом доби в число спрацьовувань разів.

Технічний результат полягає в підвищенні ефективності роботи пристрою.

Пристрій (фіг.) містить блок управління 1, джерело возбпри зміні зовнішньої температури, виконавче пристрій 4.

Брусок 3 підбирається такої довжини, щоб при зниженні температури його довжина зменшувалася на відстань, більшу, ніж необхідно для створення повітряного зазору. Наприклад, якщо зазор буде необхідний значенням 1 мм, довжина бруска 3 повинна зменшитися на відстань 5 або 10 мм, в залежності від розрахунку кількості спрацьовувань.

На фігурі представлені:

а) - стан системи при високій температурі t° max, ємність заряджається до напруги збудження Uв;

б) - стан системи при зниженні температури, система відключається від джерела збудження, пластини розсуваються і ємність розряджається на навантаження;

в) стан системи при придвижении пластини ємності виконавчим пристроєм;

г) стан системи при другому спрацювання.

Перетворювач працює наступним чином. Так само, як і в прототипі, при приміщенні пристрою в простір з високою температурою, брусок збільшує свої розміри в осьовому напрямку і присуває рухому пластину до діелектрика, що має високу відносну діелектричну проникність, щільно притискуючи її до нього (положення "а" на фіг.). У цьому випадку ємність пристрою буде максимальною, та пропти. У цьому стані пластини підключаються до контактів джерела збудження постійного струму, після чого конденсатор заряджається зарядами до напруги збудження. Далі джерело збудження відключається, і конденсатор від'єднується від нього.

При зниженні температури, наприклад, вночі, брусок зменшує свої лінійні розміри в осьовому напрямку і відсуває рухому пластину від діелектрика, що має високу відносну діелектричну проникність, створюючи зазор між нею і діелектриком (положення "б" на фіг.). У цьому випадку ємність пристрою різко стрибком впаде пропорційно зниженню відносної діелектричної проникності діелектрика внаслідок появи повітряного зазору між пластиною ємності і діелектриком. При цьому ємність зменшується, а напруга зростає. Коли рухлива пластина відсунеться від нерухомої пластини і з'являється між ними повітряний зазор, напруга зростає до максимуму, контакт підключається до неї і розряджає її в мережу на навантаження. Внаслідок падіння ємності на конденсаторі, напругу його пропорційно зростає і навантаження отримує напругу, більш високу, у порівнянні з напругою джерела збудження.

Після того, до�ія 1 виконавчий пристрій 4 пересуває пластину з сегнетоэлектрическим матеріалом до іншого пластині до повного видалення повітряного зазору між ними і фіксується в цьому положенні (положення "в" на фіг.). Ємність знову підключається до контактів джерела, після чого конденсатор знову заряджається до напруги збудження. Брусок 3 продовжує скорочуватися в розмірах, і через деякий час знову з'явиться повітряний зазор між пластинами ємності. (Положення "р" на фіг.). І знову, внаслідок падіння ємності на конденсаторі, напругу його пропорційно зростає і навантаження отримує напругу, більш високу, у порівнянні з напругою джерела збудження.

Далі процес повторюється.

Перетворювач енергії перепаду температур, що складається з ємності, одна пластина якої закріплена нерухомо, а друга закріплена на рухомому діелектричному матеріалі, який пересувається за допомогою енергії електродвигуна, і має можливість віддалятися і наближатися до нерухомої пластини, джерела порушення, і контактної системи, що забезпечує заряд ємності при зближенні пластин і розряд при максимальному їх віддалі, відрізняється тим, що брусок з будь-якого діелектричного матеріалу, що має велике зміну лінійних розмірів при зміні зовнішньої температури, підбирається такої довжини, щоб при зниженні температури його довжина зменшувалася на відстань, більшу, чим �управління, керуючий виконавчим пристроєм, який періодично по команді з електронного блоку управління пересуває пластину з сегнетоэлектрическим матеріалом до іншого пластині до повного видалення повітряного зазору між ними і фіксує її в цьому положенні.



 

Схожі патенти:

Керований джерело струму для заземленою навантаження

Винахід відноситься до галузі автоматики і електроніки як засіб для управління фізичними процесами і може бути використане в технології електрохімічних вимірювань при екологічних та океанографічних досліджень. Технічний результат - зменшення спотворення сигналу, що знімається з заземленою навантаження при контролі керованого струму, що підвищує точність перетворення вхідної напруги в вихідний струм. Додатковий технічний результат - спрощення пристрою. Сутність: пристрій містить перший резистор R1, перший висновок якого є входом пристрою. Другий висновок R1 підключений до першого висновку другого резистора R2 і до инверсному входу операційного підсилювача ОП. Вихід ОУ підключений до другого висновку R2 і до першого висновку третього резистора R3. Другий висновок R3 підключений до першого висновку четвертого резистора R4, другий висновок якого заземлений. Пристрій містить опорний резистор Roп, перший висновок якого є виходом пристрою і до цього висновку підключений неинверсний вхід ОП. Другий висновок Rоп через елемент-повторювач Π підключений до другого висновку R3. 4 іл.

Перетворювач енергії перепаду температур з жидкометаллическим електродом

Винахід відноситься до ємнісним перетворювачів енергії і може бути використане для живлення малопотужних споживачів енергії в кліматичних умовах з достатньою періодичним перепадом температур. Пристрій містить дві пластини ємності, одна з яких закріплена нерухомо, а друга, рухома, виконана з рідкого металу, наприклад, ртуті. Пристрій також містить брусок з будь-якого діелектричного термочутливого матеріалу, що має велике зміну лінійних розмірів при зміні зовнішньої температури. Другий кінець цього бруска жорстко закріплений на нерухомому підставі. Між нерухомою пластиною конденсатора і незакріпленим кінцем бруска з діелектричного термочутливого матеріалу поміщений матеріал, що має високу відносну діелектричну проникність, наприклад, сегнетоелектрик. При цьому одна частина діелектрика щільно закріплена до нерухомої пластині ємності, а протилежна частина звернена до незакрепленному кінця бруска. Між цією частиною сегнетоэлектрика і кінцем бруска встановлюється невеликий повітряний зазор, в якому міститься невелика кількість ртуті. Таким чином, пристрій утворює ємність, в якій в ка�уждения постійного струму і контакти, необхідні для заряду ємності. Технічним результатом є підвищення отриманого напруги на навантаженні. 1 іл.

Перетворювач енергії перепаду температур з електродом з рідкого діелектрика з високим значенням діелектричної проникності

Винахід відноситься до області електротехніки, а більш конкретно до ємнісним перетворювачів енергії, і може бути використане для живлення малопотужних споживачів енергії в кліматичних умовах з періодичним перепадом температур, наприклад денних і нічних. Пристрій з допомогою ємності перетворює енергію перепаду температур в електричну енергію. Пристрій містить порожнистий корпус, у верхній частині якого закріплені пластини, що утворюють конденсатор, стрижень, виготовлений з термочутливого діелектричного матеріалу, що змінює свої лінійні розміри при зміні зовнішньої температури, і поміщений всередину корпусу в його нижню частину, рідину, що має високе значення відносної діелектричної проникності, джерело збудження постійного струму і контакти, необхідні для заряду ємності. Загальні розміри стержня, корпусу і кількості рідини підбираються таким чином, що при максимальному подовження стрижня рідина повністю заповнює простір між пластинами, а при мінімальному його розмірі рідина повністю звільняє простір між пластинами. Технічним результатом є відсутність зовнішнього пристрою, яке споживає е

Статичний перетворювач

Винахід відноситься до області електротехніки

Імпульсний регулятор напруги

Винахід відноситься до електротехніки і може бути використане в джерелах електроживлення

Статичний перетворювач

Винахід відноситься до електротехніки

Конвертор

Конвертор // 1347129
Винахід відноситься до електротехніки і може бути використане для гальванічного розділення сигналів керування стосовно до виконавчих механізмів промьшшенной автоматики

Стабілізований джерело живлення з захистом від перевантажень

Винахід відноситься до електротехніки і може бути застосовано в пристроях втоцичних джерел електроживлення

Система навантаження многоэлектродного магнітогідродинамічних генератора

Винахід відноситься до області магнитогидродинамической техніки, зокрема до систем навантаження МГД-генераторів і може бути використане в енергетичних МГД-установках промислового масштабу

Спосіб керування імпульсним перетворювачем постійної напруги

Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використаний для керування перетворювачами постійної напруги
Up!