Термоэлектрическая батарея

Авторы патента:

Хрипунов Павел Владимирович (RU)

Дончук Иван Эрнстович (RU)

H01L35/28 - основанные только на эффектах Пельтье или Зеебека

Владельцы патента RU 2699920:

Дончук Иван Эрнстович (RU)

Изобретение относится к термоэлектричеству. Сущность: термоэлектрическая батарея характеризуется параллельным соединением полупроводниковых элементов и дополнительной батареей из последовательно соединенных термоэлементов и содержит цельное металлическое основание, на котором размещены полупроводниковые стержни с образованием спаев и дополнительная батарея из последовательно соединенных термоэлементов. Первые концы полупроводниковых стержней соединены с контактами первого электронного реле. Вторые концы полупроводниковых стержней через полупроводниковые ключи соединены с одними концами катушек индуктивности, расположенных на сердечнике трансформатора. Другие концы катушек индуктивности соединены между собой и с контактами первого электронного реле. Первый конец дополнительной батареи термоэлементов с последовательно соединенными термоэлементами через полупроводниковый ключ соединен с первым концом отдельной катушки индуктивности, расположенной на сердечнике трансформатора. Второй конец дополнительной батареи с последовательно соединенными термоэлементами соединен с контактами второго электронного реле. Электронные реле управляются блоками управления, для питания которых используется дополнительная батарея с последовательно соединенными термоэлементами. 4 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при построении термоэлектрических батарей.

Описанным устройством для соединения полупроводниковых термоэлементов в батарею с использованием параллельно соединенных термоэлементов (US 3775218 A, H01L 36/16, 27.11.1973 реферат) является устройство в котором на общем основании батареи (поз. 1) термоэлементы соединяются между собой с помощью отдельных соединительных металлических подложек (мостиков), которые отделяются друг от друга полиамидным слоем (RU 2075138 С1, Н01L 35/30, 10.03.199 описание) (поз. 2)., а также (Г.С. Генсберг «Элементарный учебник физики», стр. 190,) (Фиг. 1).

Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является расширения арсенала технический средств.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ В СТАТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ.

На цельном металлическом основании любой геометрической формы (поз. 6) с помощью существующих технологий размещены полупроводниковые стержни (термоэлементы, поз. 3). При этом на свободной площади цельного металлического основания отдельно размещается дополнительная батарея, состоящая из последовательно-соединенных термоэлементов (поз. 11). На местах соединения полупроводниковых стержней с металлом образуются спаи (поз. 9). Термоэлементы в батарее с последовательно - соединенными элементами соединяются между собой с помощью металлических мостиков, которые изолированы от общего металлического основания (поз. 12). Первые концы полупроводниковых стержней (термоэлементов, поз. 3) соединены между собой на цельном металлическом основании и одновременно с контактами электронного реле №1 (поз. 15), вторые концы полупроводниковых стержней (термоэлементов) через полупроводниковые ключи (поз. 7) соединены с катушками индуктивности (поз. 17) расположенными на сердечнике трансформатора (поз. 19). Все первые концы катушек индуктивности соединены между собой и одновременно с контактами электронного реле №1 (поз. 15). Вторые концы катушек индуктивности соединены через полупроводниковые ключи (поз. 7) с полупроводниковыми стержнями (термоэлементами, поз. 3). Первый конец дополнительной батареи термоэлементов с последовательно соединенными термоэлементами (поз. 11) через полупроводниковый ключ (поз. 7) соединяется с первым концом отдельной катушки индуктивности (поз. 14), расположенной на металлическом сердечнике трансформатора (поз. 19), второй конец дополнительной батареи с последовательно соединенными термоэлементами соединяется с контактами электронного реле №2 (поз. 16). Отдельная катушка индуктивности (поз. 14) вторым концом соединяется с контактами электронного реле №2 (поз. 16). В схеме задействованы два устройства - БУ (блоки управления, поз. 18), которые вырабатывают синхронные импульсы для управления электронными реле №1 и №2 (поз. 16 и поз. 15). Для осуществления электропитания данных устройств используется существующая дополнительная батарея термоэлементов с последовательно-соединенными термоэлементами (поз. 11).

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ КОНСТРУКЦИИ.

При повышении температуры нагревателя (поз. 8) возникает разность температур «горячего» и «холодного» спаев. Возникает Э.д.с. каждого термоэлемента (поз. 3 и поз. 11). При этом открываются полупроводниковые ключи (поз. 7). От дополнительной батареи из последовательно соединенных термоэлементов (поз. 11) подается напряжение на устройства управления (поз. 18), которые вырабатывая синхронные импульсы с заданной частотой (например, 50 Гц) управляют электронными реле №1 и №2 (поз. 15 и поз. 16). С заданной частотой синхронно начинают открываться (закрываться) электронные реле №1 и №2. В результате в катушках индуктивности трансформатора (поз. 17 и поз. 14) появляется ток пилообразной формы, который изменяя магнитный поток через проводящий контур (катушки индуктивности) способствует появлению напряжения пилообразной формы в выходной обмотке трансформатора (поз. 13) (Г.С. Лансберг, «Элементарный учебник физики», Т2. Электричество и магнетизм. М.; ФИЗМАЛИТ, 2008, стр. 325). Согласно принципу суперпозиции, если магнитное поле создано несколькими проводниками с током, то вектор магнитной индукции в какой-либо точке этого поля равен векторной сумме магнитных индукций, созданных в этой точке каждым током в отдельности (И.Е. Тамм «Основы теории электричества», Москва, Наука, 1966, стр. 549-553). Следовательно все токи в катушках индуктивности и отдельной катушке индуктивности трансформатора (первичная обмотка трансформатора, поз. 14 и поз. 17) складываются и индуцируют э.д.с. во вторичной обмотке трансформатора. При этом номинал напряжения выходной обмотки трансформатора (поз. 13) пропорционален количеству витков этой обмотки, а отношение напряжений на зажимах обмоток трансформатора (первичной и вторичной) при холостом ходе приблизительно равно отношению индуцированных в них э.д.с. (Г.С. Лансберг «Элементарный учебник физики», Т2, Электричество и магнетизм. М,; ФИЗМАЛИТ, 2008, стр. 397-398).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Графически чертежи представлены в виде четырех фигур: фигура 1, фигура 2, фигура 3, фигура 4.

Фигура 1 состоит:

- позиция 1 - общее основание батареи термоэлементов;

- позиция 2 - соединительный металлический мостик;

- позиция 3 - полупроводниковый стержень (типа 1);

- позиция 4 - полупроводниковый стержень (типа 2);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки.

Фигура 2 состоит:

- позиция 3 - полупроводниковый стержень (термоэлемент, тип 1);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки;

- позиция 6 - металлическое основание;

- позиция 7 - полупроводниковые ключи (диоды);

Фигура 3 состоит:

- позиция 3 - полупроводниковые стержни (тип 1);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки;

- позиция 6 - цельное металлическое основание;

- позиция 7 - полупроводниковые ключи (диоды);

- позиция 8 - нагревательный элемент;

- позиция 9 - спай;

- позиция 10 - общая электрическая шина;

- позиция 11 - батарея с последовательно - соединенными термоэлементами;

- позиция 12 - металлические мостики.

Фигура 4 состоит:

- позиция 3 - полупроводниковые стержни (тип 1);

- позиция 7 - полупроводниковые ключи (диоды);

- позиция 11 - батарея с последовательно- соединенными термоэлементами;

- позиция 13 - выходная обмотка трансформатора;

- позиция 14 - отдельная катушка индуктивности трансформатора;

- позиция 15 - электронное реле №1;

- позиция 16 - электронное реле №2;

- позиция 17- катушки индуктивности трансформатора;

- позиция 18 - блоки управления электронными реле;

- позиция 19 - сердечник трансформатора.

Термоэлектрическая батарея, характеризующаяся параллельным соединением полупроводниковых элементов и дополнительной батареи из последовательно соединенных термоэлементов, содержащая цельное металлическое основание, на котором размещены полупроводниковые стержни с образованием спаев и дополнительная батарея из последовательно соединенных термоэлементов, отличающаяся тем, что первые концы полупроводниковых стержней соединены с контактами первого электронного реле, вторые концы полупроводниковых стержней через полупроводниковые ключи соединены с одними концами катушек индуктивности, расположенных на сердечнике трансформатора, при этом другие концы катушек индуктивности соединены между собой и с контактами первого электронного реле, первый конец дополнительной батареи термоэлементов с последовательно соединенными термоэлементами через полупроводниковый ключ соединен с первым концом отдельной катушки индуктивности, расположенной на сердечнике трансформатора, второй конец дополнительной батареи с последовательно соединенными термоэлементами соединен с контактами второго электронного реле, причем электронные реле управляются блоками управления, для питания которых используется дополнительная батарея с последовательно соединенными термоэлементами.

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в электрическую. Технический результат: повышение эффективности термоэлектрогенератора.

Трансформаторная подстанция // 2692703

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является повышение эффективности и КПД трансформаторной подстанции за счет обеспечения преобразования тепловой энергии силового масляного трансформатора в электрическую энергию, используемую для собственных нужд.

Способ охлаждения скважинного измерительного устройства // 2691245

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, к эксплуатации скважин для добычи флюида, для регулирования добычи из продуктивного горизонта, а также для исследования скважин, предназначено для охлаждения блоков электроники, обеспечивающих функционирование телеметрической аппаратуры, собирающей измерительные данные о параметрах среды и параметрах погружного электродвигателя.

Энергетически автономное устройство для обнаружения возгораний // 2689633

Изобретение относится к системам пожарной безопасности, а именно к энергетически автономному устройству для обнаружения возгораний. Устройство содержит температурный чувствительный элемент (1), источник неэлектрической энергии (2), преобразователь неэлектрической энергии в электрическую (3), электронный модуль для передачи сигнала (4) в центр мониторинга для определения местоположения возгорания.

Устройство для предоставления информации о трубопроводе и способ его установки // 2677342

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для получения информации о трубопроводе. Предложено устройство для предоставления информации о по меньшей мере одном трубопроводе, температура внешней поверхности которого при его эксплуатации отличается от температуры среды, окружающей указанный по меньшей мере один трубопровод, содержащее по меньшей мере одну радиочастотную метку, предназначенную для расположения на по меньшей мере одном трубопроводе или на расстоянии от него.

Автономный портативный термоэлектрический источник питания // 2658494

Изобретение относится к термоэлектрическим источникам питания. Сущность изобретения: автономный портативный термоэлектрический источник питания включает термоэлектрическое устройство, преобразующее тепло в электричество, источник тепла, находящийся в тепловом контакте с нагреваемой стороной термоэлектрического устройства, теплообменник, находящийся в тепловом контакте с охлаждаемой стороной термоэлектрического устройства, накопитель электрической энергии.

Сверхвысокооборотный микрогенератор с пониженным тепловыделением // 2656868

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электроснабжения автономных объектов. Технический результат заключается в снижении тепловыделения сверхвысокооборотных микрогенераторов.

Способ работы прямого и обратного обратимого термоэлектрического цикла и устройство для его реализации (варианты) // 2654376

Использование: для термоэлектрических обратимых циклов, реализованных с помощью эффектов Зеебека и Пельтье. Сущность изобретения заключается в том, что способ прямого преобразования теплоты в электрическую энергию в термоэлектрическом цикле, осуществляемый при подводе теплоты от нагревателя в место контакта разнородных полупроводниковых стержней из электронного (n типа) и дырочного (р типа) материалов, основанном на обратимом эффекте Зеебека, и выделении теплоты в холодильник при обратимом эффекте Пельтье на противоположных концах стержней в местах контакта с токосъемниками, входящих в электрическую цепь с нагрузкой, отличается тем, что преобразование теплоты в электрическую энергию осуществляется в прямом обратимом термоэлектрическом цикле при подводе теплоты в место контакта электрически соединенных разнородных полупроводниковых стержней термоэлектрического элемента из электронного (n типа) и дырочного (р типа) материалов, каждый из которых имеет электрический и тепловой контакт с шинами из электропроводящего материала, например из меди, расположенными по всей длине стержней вдоль распространения теплового потока по линии нагреватель-охладитель, что позволяет во всем объеме каждого из стержней совместно с медной шиной обратимо преобразовывать теплоту на каждом элементарном уровне температур на базе обратимых эффектов Зеебека и Пельтье и исключить потери на теплопроводность и джоулевый нагрев стержней, и отводе в охладитель теплоты с противоположных концов стержней в местах контакта с токосъемниками.

Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи между потоками сред с различной температурой // 2651700

Изобретение относится к термоэлектрической технике. Устройство состоит из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой источником электрической энергии, обе поверхности которой находятся на некотором расстоянии (зазоре) от стенок транспортных зон с движущимися в них средами.

Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи между потоками сред с различной температурой // 2651112

Изобретение относится к термоэлектрической технике. Устройство состоит из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, обе поверхности которой находятся на некотором расстоянии (зазоре) от стенок транспортных зон с движущимися в них средами.