Устройство генерирования электроэнергии

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как в системах электрогенерирования, так и в системах повышения мощности подводящей электросети. Технический результат состоит в повышении мощности. Устройство генерирования электроэнергии содержит кольцевую генерирующую камеру с продольной осью симметрии, коаксиально размещенные вдоль нее ограждающие статорные узлы, роторный узел с размещенными между статорными узлами внутрикамерным центральным участком и помещенными в подшипники внекамерными боковыми участками. Статорные узлы выполнены в виде полых внешнего и внутреннего цилиндрических каркасов из ферромагнитного материала с закрепленными на них токопроводными обмотками из изолированных проводов, имеющих выводы к питающей сети и потребителю. Роторный узел выполнен из двух полых коаксиальных металлических цилиндров с поверхностями, обращенными к статорным узлам, и поверхностями, обращенными друг к другу. Все поверхности оснащены насадками из продольных диполюсных магнитов, размещенными на всех поверхностях цилиндров центрального участка роторного узла, собранными в магнитные группы с индивидуальным количеством продольных магнитов. Боковые участки роторного узла выполнены также из двух полых коаксиальных цилиндров, каждый из которых помещен в собственный подшипник. Каркасы статорных узлов соединены между собой внешними внекамерными ферромагнитопроводами. К питающей сети подключен вывод провода обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом, а к потребителю - вывод провода обмотки статорного узла с внешним цилиндрическим каркасом. Соединяющие каркасы статорных узлов внешние ферромагнитопроводы оснащены дополнительными токопроводными обмотками из изолированных проводов, выводы которых подключены к выводу обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом. 5 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как в системах электрогенерирования, так и в системах повышения мощности подводящей электросети.

Известно устройство генерирования электроэнергии, имеющее рабочую цилиндрическую электрогенерирующую камеру с продольной осью симметрии, коаксиально размещенными вдоль нее статорным и роторным узлами, подключенный к статорному узлу отводящий токопровод, причем статорный узел выполнен в виде неподвисного ограждающего электрогенерирующую камеру полого цилиндрического каркаса из ферромагнитного материала с токопроводной обмоткой из изолированного провода, имеющего вывод к потребителю, а роторный узел выполнен в виде цилиндрического вала, имеет совмещенную с осью симметрии электрогенерирующей камеры собственную продольную ось симметрии, внутрикамерный центральный участок с магнитными насадками из продольных диполюсных магнитов и два симметричных боковых участка, вынесенных из рабочей полости и помещенных в подшипники. Роторный узел соединен с ротором паровой турбины через механические муфту или редуктор. (Сазанов Б.В. Тепловые электрические станции. - М: Энергия, 1974. - 224 с.).

Работа камеры осуществляется путем вращения роторного узла ротором паровой турбомашины с вовлечением во вращение магнитного поля магнитной насадки и индукцированием электрического тока в статорной обмотке, вывода тока по отводящему токопроводу в наружную сеть через системы подключения, безопасности, преобразования, управления. Использование парового привода с механическими муфтами и редукторами является недостатком устройства, поскольку пар предварительно получают в котлах, сжигающих дорогостоящее топливо и сбрасывающих в атмосферу и недра Земли большое количество загрязняющих продуктов сгорания, а механическое сопряжение роторного узла с паровым приводом связано с износом деталей из металла, их поломками. Кроме того, помимо прямых электрических потерь, во вращающихся узлах турбомашины, теряется большое количество энергии рабочего приводного агента, что снижает энерговыработку.

Известно также устройство генерирования электроэнергии с аналогичными статорным и роторным узлами, системами токовыработки и токоотвода, работающая, при вращении роторного узла приводного ротора газовой турбомашины, вращающимся под напором газового потока продуктов сгорания (Шнеэ Я.И. Газовые турбины. - Машгиз, 1960. - 224 с.).

Недостаток устройства связан с необходимостью предварительного получения высокотемпературных газовых продуктов в камерах сгорания при сжигании дорогостоящих природного газа и мазута, сброса отработанных продуктов в атмосферу, загрязнения окружающей среды. Кроме, того в турбомашине теряется большое количество энергии рабочего агента, что снижает энерговыработку.

Известно также устройство электрогенерирования со статорным и роторным узлами, системами токовыработки и токоотвода, работающая при вращении роторного узла приводным ротором гидромашины, вращающимся под напором потока воды (Парлит В.В. Гидравлические турбины. - М.: 1987. - 328 с.).

Недостаток устройства связан с низкой эффективностью выработки электроэнергии водными потоками, а также с необходимостью создания запруд и плотин на равнинной местности, вызывающих эрозию плодородных земель, размывание и оползни верхних слоев почвы в местах проживания людей и размещения промышленных предприятий.

Известно устройство генерирования электроэнергии со статорными узлами, выполненными в виде неподвижных осесимметричных коаксиальных цилиндров из ферромагнитного материала, имеющих токопроводные обмотки из изолированных проводов. Камера работает при последовательной подаче напряжения от внешнего источника в режиме пуска и по дополнительному перепускному токопроводу (или линии обратной связи) в стационарном режиме в токопроводную обмотку одного из статоров с индукцированием ею магнитных полей и электрического тока в токопроводной обмотке второго статора, подачи тока в сеть потребителя и дополнительный перепускной токопровод (заявка US №60/139294 от 15.06.1999 г.).

Если при реализации упомянутых выше устройств выработки электроэнергии с использованием пара, газа и потоков воды наряду с электрической теряется и часть энергии приводных агентов, то здесь в электромагнитных и магнитных стационарных узлах и элементах вырабатывающая ток обмотка передает в отводящий токопровод электроэнергию с существенно меньшими потерями. При этом выработка электроэнергии может происходить в автономном режиме без подпитки от внешней сети. Однако отпускаемой энергии потребителю ненамного больше, чем потребляемой приводом. Кроме того, в отсутствии воздушных продуваемых зазоров в стационарных узлах устройство перегревается, теряет работоспособность.

Известно устройство для привода вала рабочего механизма со статорным и роторным узлами; оно работает при подаче напряжения от внешнего источника на токопроводную обмотку статорного узла с индукцированием магнитных полей, вступающих во взаимодействие с магнитными полями магнитных насадок роторного узла, вовлекая последний во вращательное движение с передачей вращения валу рабочего механизма (патент РФ №2252476, МПК Н02K 21/00; Н01Р 36/00 от 20.04.2004; опубликовано в Б.И. №14 от 20.05.2005 г.).

Устройство рассчитано только на потребление электроэнергии, оно не повышает мощность подводящей электросети.

Известно устройство бесконтактной передачи вращательного движения от одного вала другому с изменением скорости вращения за счет взаимодействия магнитных полей, получившее название «магнитный высокоскоростной редуктор» (Патент РФ №2369955, МПК Н02K 51/00 от 10.10.2009 г.)

В отсутствии механических сцеплений, имея повышенную долговечность, устройство не рассчитано на выработку электроэнергии.

Известно также генерирующее устройство, имеющее статорный узел и ротор с роликами из разнополюсных магнитов, подводящий, отводящий и дополнительный перепускной токопроводы, а также систему накопления и сброса электрических зарядов в подводящий и дополнительный перепускной токопроводы (патент РФ №2155435, МПК H02N 11/00; F03H 500 от 27.10.99 г; опубл. 27.08.2000 г.)

Устройство работает по схеме электродвигатель-генератор. Оно потребляет и отпускает электроэнергию, увеличивая мощность электросети. В пусковых режимах производят отбор электроэнергии из сети, в стационарных отключают подводящий токопровод, двигательная привод-индукционная система работает от циркуляционного токопровода. Недостаток устройства связан с появлением сопутствующих эффектов: высоковольтных атмосферных разрядов, сильных электромагнитных полей вблизи камеры, что опасно для жизни и здоровья персонала.

Известно конструктивно наиболее близкое предлагаемому техническое устройство, содержащее рабочую кольцевую полость с продольной осью симметрии, дополнительные перепускные токопроводы, коаксиально размещенные вдоль оси статорные узлы, выполненные в виде неподвижных ограждающих рабочую полость камеры полых внешнего и внутреннего цилиндрических каркасов из ферромагнитного материала с закрепленными на них токопроводными обмотками из изолированных проводов, имеющих выводы к питающей сети и потребителю, а также роторный узел, имеющий центральный участок, размещенный в рабочей полости между статорными узлами, выполненный из двух полых коаксиальных металлических цилиндров с поверхностями, обращенными к статорным узлам, и поверхностями, обращенными друг к другу, оснащенный насадками из продольных диполюсных магнитов, и симметрично размещенные относительно центрального участка, боковые участки, вынесенные из рабочей полости и помещенные в подшипники. (а.с. СССР 788317 от 11.01.79 г.; МПК H02N 11/00, опубликовано в Б,И. №46 от 15.12.1980).

Здесь роторный узел подключен к рабочему валу механизма и выполняет функцию его вращательного привода, а статорные узлы разбиты на секторные пары. При незначительной нагрузке, снимаемой механизмом, электропитание подводят к одной из секторных пар статорных узлов, при повышении нагрузки подключают ступенчато другие секторные пары статорных узлов. Настроенное только на электропотребление, устройство лишено возможности вырабатывать электроэнергию без специальной конструктивной доработки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства, вырабатывающего электроэнергию при подаче на него напряжения от внешнего источника с повышением электрической мощности последнего.

Решение технической задачи достигается тем, что в устройстве генерирования электроэнергии, содержащем кольцевую генерирующую камеру, имеющую продольную ось симметрии и коаксиально размещенные вдоль нее ограждающие статорные узлы, имеющий совмещенную с продольной осью симметрии генерирующей камеры собственную продольную ось симметрии роторный узел с размещенным между статорными узлами внутрикамерным центральным участком и помещенными в подшипники внекамерными боковыми участками, причем статорные узлы выполнены в виде полых внешнего и внутреннего цилиндрических каркасов из ферромагнитного материала с закрепленными на них токопроводными обмотками из изолированных проводов, имеющих выводы к питающей сети и потребителю, а роторный узел выполнен из двух полых коаксиальных металлических цилиндров с поверхностями, обращенными к статорным узлам, и поверхностями, обращенными друг к другу, при этом все поверхности оснащены насадками из продольных диполюсных магнитов, согласно изобретению, насадки из продольных диполюсных магнитов собраны в магнитные группы с индивидуальным количеством продольных магнитов, боковые участки роторного узла выполнены также из двух полых коаксиальных цилиндров, каждый цилиндр боковых участков помещен в собственный подшипник, каркасы статорных узлов соединены между собой внешними внекамерными ферромагнитопроводами, к питающей сети подключен вывод провода обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом, а к потребителю подключен вывод провода обмотки статорного узла с внешним цилиндрическим каркасом, кроме того, соединяющие каркасы статорных узлов внешние феррамагнитопроводы оснащены дополнительными токопроводными обмотками из изолированных проводов, а их выводы подключены к выводу обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом.

При использовании отличительных признаков кольцевой генерирующей камеры, а именно, размещением насадок из продольных диполюсных магнитов на всех поверхностях цилиндров центрального участка роторного узла со сбором их в магнитные группы с индивидуальным количеством продольных диполюсных магнитов, выполнением каждого бокового участка роторного узла также из двух полых коаксиальных цилиндров с помещением каждого из этих цилиндров в собственный подшипник, соединением статорных каркасов между собой внешними внекамерными ферромагнитопроводами, подключением к питающей сети вывода провода токопроводной обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом, подключением к потребителю вывода провода токопроводной обмотки статорного узла с внешним цилиндрическим каркасом, оснащением соединяющих каркасы статорных узлов феррамагнитопроводы дополнительными токопроводными обмотками из изолированных проводов с выводами, подключенными к выводам обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом достигается повышение электрической мощности первоисточника электропитания, в частности, подводящей электросети.

Предлагаемое устройство генерирования электроэнергии поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема компоновки основных элементов генерирующей камеры, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема внешних внекамерных ферромагнитопроводов, вид Б с торца;

На фиг. 4, 5 - примеры размещения группы Mn насадок и полюсов N-S продольных магнитов на поверхности Sn вдоль продольной оси генерирующей камеры L, вариант 1 и вариант 2 соответственно.

Устройство генерирования электроэнергии содержит кольцевую генерирующую камеру 1 с продольной осью симметрии L, рабочей полостью 2, коаксиально размещенными вдоль оси L ограждающими камеру статорными узлами 3, 4, выполненными в виде полых внутреннего и внешнего цилиндрических каркасов 5, 6 из ферромагнитного материала с закрепленными на них токопродными обмотками 7, 8 из изолированных проводов 9, 10, имеющих выводы 11, 12 к питающей сети 13 и потребителю 14, а также роторный узел 15, имеющий продольную ось симметрии L1, совмещенную с продольной осью симметрии L генерирующей камеры 1, центральный участок 16, размещенный в рабочей полости 2 камеры между статорными узлами 3, 4, выполненный из двух полых коаксиальных металлических цилиндров 17, 18 с поверхностями S1, S2, обращенными к статорным узлам 3, 4, и поверхностями S3, S4, обращенными друг к другу, и оснащенный насадками 19, 20, 21, 22 из продольных диполюсных магнитов, и симметрично размещенные относительно центрального участка 16 боковые участки, вынесенные из рабочей полости 2 генерирующей камеры 1 и помещенные в подшипники 24, 25. Устройство оснащено токопроводами 26.

Отличительными признаками представленной на фигурах 1, 2, 3 кольцевой генерирующей камеры являются ее конструктивные особенности, а именно, размещение насадок 19, 20, 21, 22 из продольных диполюсных магнитов на всех поверхностях S1, S2, S3, S4 цилиндров 17, 18 центрального участка 16 роторного узла 15, собранных, однако, в магнитные группы с индивидуальным количеством продольных диполюсных магнитов M1, М2, М3, М4, выполнение каждого бокового участка 23 роторного узла 15 также из двух полых коаксиальных цилиндров 27, 28, каждый из которых помещен в собственный подшипник 24, 25. К особенности заявляемого устройства относится также соединение каркасов 5, 6 статорных узлов 3, 4 между собой внешними внекамерными ферромагнитопроводами 29, (в частности, четырьмя), подключение к питающей сети 13 вывода 11 провода обмотки 7 статорного узла 3 с внутренним цилиндрическим каркасом 5, подключение к потребителю 14 вывода 12 провода 10 обмотки 8 статорного узла 4 с внешним цилиндрическим каркасом 6. Кроме того, соединяющие каркасы 5, 6 статорных узлов 3, 4 внешние внекамерные ферромагнитопроводы 29 оснащены дополнительными токопроводными обмотками 30 из изолированных проводов 31 с выводами 32, подключенными к выводу 11 токопроводами 26. Токопроводные выводы камеры 11, 12 оснащены комплексами 33, 34 с токодиодной, частотно-преобразующей, включающе-отключающей, защитной, сигнализационной аппаратурой, обеспечивающей нормальное функционирование устройства. Сама эта аппаратура, также как нуль-проводы, заземление на фигурах не обозначены, чтобы не загромождать изображение в целом. Каркас 5 статорного узла 3 неподвижно закреплен в опорах 35 а каркас 6 статорного узла 4 также неподвижно установлен в опорах 36.

Работа представленного на фигуре устройства трансгенерирования электроэнергии осуществляется путем подачи напряжения от источника (питающей сети) 13 по токопроводному выводу 11 на обмотку 7 статорного узла 3 с внутренним цилиндрическим каркасом 5. По обмотке 7 проходит электрический ток, вызывающий появление вокруг нее магнитного поля, пронизывающего систему насадок 19, 20, 21, 22 из диполюсных магнитов, размещенных на поверхностях S1, S2, S3, S4 цилиндров 17, 18 центрального участка 16 роторного узла 15. Собранные в индивидуальные магнитные количественные группы, насадки 19, 20, 21, 22 имеют собственные магнитные поля; при появлении внешнего магнитного поля со стороны обмотки 7 магнитные поля насадок 19, 20, 21, 22 вступают с ним и между собой в индивидуальное ступенчатое взаимодействие. Поле обмотки 7 сцепляется с полем насадки 19, усилие от этого сцепления передается на каркас 5 статорного узла 3 и цилиндр 17 центрального участка 16 роторного узла 15. Поскольку каркас 5 неподвижно закреплен в опорах 35, а цилиндр 17 соединен с цилиндрами 27 боковых участков 23, размещенными в подшипниках 24, то при появлении усилия сцепления цилиндр 17 начинает вращение. Вместе с цилиндром 17 вращается насадка 21 и ее магнитное поле, последнее находится в сцеплении с полем насадки 22 второго цилиндра 18 центрального участка 16 роторного узла 15. Этот цилиндр 18 соединен с цилиндрами 28 боковых участков 23, размещенными в собственных подшипниках 25. Сцепляющее усилие насадок 21 и 22 приводит во вращение цилиндры 28 боковых участков 23 и соединенный с ним цилиндр 18 центрального участка 16 роторного узла 15. При вращении цилиндра 18 вращается и насадка 20, ее магнитное поле пронизывает обмотку 8, закрепленную на неподвижном внешнем каркасе 6 статорного узла 4, установленном на опорах 36. В обмотке 8 появляется электрический ток, его по выводу 12 отводят потребителю 14. Скорость вращения цилиндров 17, 18, количественные значения тока, напряжения, мощности на выводе 12 для потребителя 14 зависят от индивидуального количества диполюсных магнитов M1, М2, М3, М4 на поверхностях S1, S2, S3, S4 цилиндров 17, 18, конструктивного оформления обмоток 7, 8 статорных узлов 3, 4, их количественного соотношения, характеристик электрических параметров на выводе 11 от источника (питающей сети) 13.

По выходу камеры на номинальную нагрузку в обмотках 30 внешних внекамерных ферромагнитопроводов 29 дополнительно генерируется (индукцируется) электрический ток (по аналогу с традиционной трансформаторной установкой), собираемый на выводах 32 проводов 31. Этот ток поступает в комплексы 33 по токопроводам 26 для преобразования его параметров в рабочие. Диодная аппаратура этих комплексов 33 препятствует перетоку зарядов по циркуляционным токопроводам 26 к выводам 32 проводов 31.

Реализацией отличительных признаков кольцевой магнитодинамической камеры, а именно, размещением насадок 19, 20, 21, 22 из продольных диполюсных магнитов на всех поверхностях S1, S2, S3, S4 цилиндров 17, 18 центрального участка 16 роторного узла 15 со сбором их в магнитные группы с индивидуальным количеством продольных диполюсных магнитов M1, М2, М3, М4, выполнением каждого бокового участка 23 роторного узла 15 также из двух полых коаксиальных цилиндров 27, 28 с помещением каждого из этих цилиндров в собственный подшипник 24, 25 соответственно, соединением каркасов 5, 6 статорных узлов 3, 4 между собой внешними внекамерными ферромагнитопроводами 29 (в частности, четырьмя обозначенными на фигурах), подключением к питающей сети 13 вывода 11 провода 9 токопроводной обмотки 7 статорного узла 3 с внутренним цилиндрическим каркасом 5, подключением к потребителю 14 вывода 12 провода 10 обмотки 8 статорного узла 4 с внешним цилиндрическим каркасом 6, оснащением соединяющих каркасы 5, 6 статорных узлов 3, 4 внешних ферромагнитопроводов 29 дополнительными токопроводными обмотками 30 из изолированных проводов 31 с выводами 32, подключенными к выводу 11 статорного узла 3 с внутренним цилиндрическим каркасом 5 достигается повышение электрической мощности, отбираемой из подводящей электросети ΔN=(Nотв-Nподв), Вт, где Nотв=(Iотв⋅Uотв), Nподв=(Iподв⋅Uподв), - отводимая потребителю и подводимая к установке электрическая мощность, Вт; Iотв, Iподв - электрический ток в отводимой и подводимой сети, A; Uотв, Uподв - напряжение отводимой и подводимой сети, В [1, 2].

Параметры Nотвотв./τ, Nподвподв./τ контролируются по показаниям электросчетчиков систем 13, 14 (на чертежах не обозначенных) - расходу электроэнергии Эотв. и Эподв. и фиксируемому времени, τ час [1].

Мощность Nподв перераспределяется между токопроводной обмоткой 7 статорного узла 3 Nприв. и потребителями собственных нужд Nсн (насос маслосистемы, система вентиляции, освещение, другое, на чертежах не обозначены): Nподв=Nприв.+Nсн, Вт.

Выработку электроэнергии, отпускаемой потребителю Nотв. осуществляют в генерирующей камере 1, а из внешнего контура индукции с обмоток 30 на ферромагнитопроводах 29 снимают мощность Nи, Вт, которая частично компенсирует затраты Nподв=Nприв.+Nсн, Вт.

При проектировании устройства генерирования электроэнергии специалисты ориентируются на известные в электротехнике зависимости и соотношения, используя, в частности, приведенные в конце описания источники [1, 2, 3].

Роторный узел (поз. 15 описания предлагаемого изобретения) представляет собой фрагмент конструкции высокоскоростного магнитного редуктора, осуществляющего бесконтактную передачу вращательного движения от одного вала другому с изменением скорости вращения за счет взаимодействия магнитных полей. Вращательное движение его валов, в частности цилиндров 17, 18, реализуется при взаимодействии продольных магнитных насадок. Эти магнитные насадки закреплены на поверхностях S1, S2, S3, S4 цилиндров 17, 18, параллельны продольной оси «L» камеры 1 и обмоткам 7, 8 статорных каркасов 5, 6. Их полюса N-S разнесены к боковым участкам 23, где чередуются при переходе от одной насадки к другой на каждой поверхности S1, S2, S3, S4 цилиндров 17, 18 (см. фиг. 4, 5). Такое разнесение полюсов по поверхностям S1, S2, S3, S4 согласуется с принятым в электротехнике принципом организации вращения валов (роторов, цилиндров) у различного рода электромагнитных и магнитных установок, в том числе двигательных [1, 2].

Магнитные насадки на каждой цилиндрической поверхности образуют группы M1, М2, М3, М4. В каждой группе насадки скомпонованы в параллельные между собой продольные ряды (см. фиг., 4, 5). В продольных рядах могут размещаться по одной (фиг. 4) или несколько насадок (фиг. 5).

Количество параллельных рядов насадок в каждой группе M1, М2, М3, М4 подбирается исходя из поставленной в проекте задачи по количественному приросту электрической мощности генерирующим устройством (см. стр. 8-10 описания предлагаемого изобретения).

Форма, мощность, материал магнитных насадок, их компоновки и размещение на поверхностях S1, S2, S3, S4 (помимо представленных на фиг. 4, 5), конструкции цилиндров 17, 18 и узла 15 в целом могут быть различными [4, 5, 6, 7, 8, 9]. Это связано с требованиями к условиям работы установок, в которых насадки размещаются. Перечисленные характеристики для конкретных условий работы генерирующего устройства имеют оптимальные параметрические соотношения и диапазоны, которые в процессе проектирования подбираются опытным путем на стендах; в рассматриваемых материалах заявки они не приводятся; в дальнейшем они могут быть использованы в иных изобретениях.

Конструкция из ферромагнитных каркасов (см. поз. 5, 6 статорных узлов 3, 4 описания предлагаемого изобретения) и внешних ферромагнитопроводов (см. поз. 29 описания) представляет собой вариант замкнутого сердечника трансформатора, на который намотаны первичная токоприводная обмотка 7 и вторичные токопроводные обмотки 8 и 30 [1, 2, 3, 10].

Обмотки 30 выполнены из изолированных проводов 31 имеют выводы 32. Вырабатываемый в обмотках 30 (индукционный) ток можно направлять потребителю 14 через аппаратурный комплекс 34, однако это усложнит его систему токовой гармонизации. Авторы предложили организовать отвод индукционного тока по токопроводам 26 к аппаратурному комплексу 33 для увеличения значений тока в выводе 11, подключенного к питающей сети 13 (см. стр. 6-8 описания предлагаемого устройства). Согласно правилу сложения тока его суммарное значение в выводе 11 А. Комплекс 33 с диодной аппаратурой обеспечивает направленное поступление индукционного тока из вторичных «трансформаторных» обмоток 30 в вывод 11. Напряжение во вторичных обмотках 30 подбирают по соотношению числа витков обмоток 7 (статорного узла 3) и 30 и напряжению на обмотках 7 (питающей сети) [3, 10]. Наличие феррамагнитопроводов 29 с обмотками 30 дает прирост поступающей на вход заявляемого устройства электрической мощности где напряжение питающей сети и на обмотках 30 принимается одинаковым u≈const, В; - значения тока при наличии и отсутствии п.п. 29, 30, А.

Конструктивные характеристики обмоток 30 и магнитопроводов 29 имеют оптимальные соотношения, рабочие диапазоны, которых, как и аппаратура комплекса 33, в материалах рассматриваемой заявки не приводятся, могут быть использованы в иных изобретениях.

При составлении энергобаланса кольцевой трансгенерирующей камеры 1 учитывается функциональное предназначение входящих в нее узлов, в частности, возбуждающей токопроводной обмотки 7 статорного узла 3 и насадки 19 из продольных диполюсных магнитов на цилиндре 17 центрального участка 16 роторного узла 15, составляющих электроприводную группу (привод), а также насадки 20 из продольных диполюсных магнитов на цилиндре 18 центрального участка 16 роторного узла 15 и воспринимающей токопроводной обмотки 8 статорного узла 4, составляющих токогенерирующую группу (генератор).

Оценку внутрикамерного энергетического взаимодействия обозначенных выше узловых групп привод-генератор в рабочих режимах производят исходя из равенства вращающих моментов их цилиндров 17 и 18 центрального участка 16 роторного узла 15 Тприв.≈Тген., Н⋅м, где - механическая мощность, снимаемая с цилиндров 17, 18, Вт; nприв., nген. - скорость вращения цилиндров 17, 18, об/мин. Те же вращающие моменты, выраженные через электрическую мощность и имеют вид где ηприв., ηген. - условные кпд приводной и генерирующих групп. Те же выражения вращающих моментов с использованием количества диполюсных групп статорных узлов 3, 4 P1 и Р2 принимают вид где K - условный коэффициент, 1/с, а из принятого равенства вращающих моментов следует При реализации, например, приближенных соотношений ηприв.≈ηген. и P1=4; и Р2=1 (при n1=750 об/мин; n2=3000 об/мин) [1].

Скоростной режим вращения цилиндров 17, 18 роторного узла 15 поддерживают количественным соотношением М34 магнитных диполюсов у насадок 21, 22. В частности, для тех же параметров n1/n2=750/3000, значение М34=4/1.

В расчетах электрической мощности Nц, дополнительно снимаемой с обмоток 30 на ферромагнитопроводах 29, ориентируются на принятые методики расчета трансформаторов с первичной 7 и вторичной 30 обмотками по числу условных витков в этих обмотках m1 и m2 Nц≈ϕ(Nприв.⋅m1/m2), Вт [1, 2, 3].

Предлагаемое устройство генерирования электроэнергии может быть использовано в системах повышения мощности подводящей электросети, а также в системах довыработки (с повторным генерированием, трансгенерированием, перегенерированием) электроэнергии с подачей на него напряжения от внешнего источника, например, ветро, гидрогенераторов и т.п. устройств.

Источники информации:

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М., Энергоаудит, 1983, с. 5-40.

2. Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. 2010, с. 10-30.

3. В.Н. Ваний. Трансформаторы тока. Энергия, М-Л: 1966, с. 7-50.

4. Патент РФ №2369955; МПК НО2K 51/00; от 10.10.2009.

5. Патент РФ №2082042; МПК f16H 1/06; опубл. 20.06.1997.

6. А.С. СССР №280142; Н02К 51/00.

7. Патент РФ №2483419; МПК НО2K 51/00; от 27.05.2013.

8. Патент РФ №2529422; МПК НО2K 51/00; от 27.09.2014.

9. Патент РФ №2526540; МПК НО2K 51/00; от 27.08.2014.

10. Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. Справочник по физике. Изд. «Наука», Главная редакция физико-математической литературы. М.: 1965, с. 425-426; Взаимная индукция. Трансформаторы.

Устройство генерирования электроэнергии, содержащее кольцевую генерирующую камеру, имеющую продольную ось симметрии и коаксиально размещенные вдоль нее ограждающие статорные узлы, имеющий совмещенную с продольной осью симметрии генерирующей камеры собственную продольную ось симметрии роторный узел с размещенным между статорными узлами внутрикамерным центральным участком и помещенными в подшипники внекамерными боковыми участками, причем статорные узлы выполнены в виде полых внешнего и внутреннего цилиндрических каркасов из ферромагнитного материала с закрепленными на них токопроводными обмотками из изолированных проводов, имеющих выводы к питающей сети и потребителю, а роторный узел выполнен из двух полых коаксиальных металлических цилиндров с поверхностями, обращенными к статорным узлам, и поверхностями, обращенными друг к другу, при этом все поверхности оснащенны насадками из продольных диполюсных магнитов, отличающееся тем, что насадки из продольных диполюсных магнитов собраны в магнитные группы с индивидуальным количеством продольных магнитов, боковые участки роторного узла выполнены также из двух полых коаксиальных цилиндров, каждый цилиндр боковых участков помещен в собственный подшипник, каркасы статорных узлов соединены между собой внешними внекамерными ферромагнитопроводами, к питающей сети подключен вывод провода обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом, а к потребителю подключен вывод провода обмотки статорного узла с внешним цилиндрическим каркасом, кроме того, соединяющие каркасы статорных узлов внешние ферромагнитопроводы оснащены дополнительными токопроводными обмотками из изолированных проводов, а их выводы подключены к выводу обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в обеспечении повышения мощности и равномерности распределения вращающего момента на валу, высокой надежности и эффективности за счет комбинированной и реверсивной системы охлаждения.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении технологичности изготовления, расширении области применения, увеличении удельной мощности, КПД и надежности.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение КПД, улучшение эксплуатационных характеристик, уменьшение пускового момента и уровня шума.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано в ветроэнергетических установках. Технический результат - улучшение массогабаритных характеристик.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве компактного привода несущего винта вертолета. Технический результат – улучшение массогабаритных показателей.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя механической энергии вращения в электрическую энергию переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к синхронным двигателям с возбуждением от постоянных магнитов. Технический результат заключается в улучшении энергетических показателей синхронного электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к двигателю на постоянных магнитах. Технический результат – улучшение рабочих характеристик.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно, к бесконтактным синхронным электрическим машинам с комбинированным возбуждением. Технический результат –повышение массоэнергетических и эксплуатационных показателей электрической машины.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – улучшение массогабаритных характеристик.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как в системах электрогенерирования, так и в системах повышения мощности подводящей электросети. Технический результат состоит в повышении мощности. Устройство генерирования электроэнергии содержит кольцевую генерирующую камеру с продольной осью симметрии, коаксиально размещенные вдоль нее ограждающие статорные узлы, роторный узел с размещенными между статорными узлами внутрикамерным центральным участком и помещенными в подшипники внекамерными боковыми участками. Статорные узлы выполнены в виде полых внешнего и внутреннего цилиндрических каркасов из ферромагнитного материала с закрепленными на них токопроводными обмотками из изолированных проводов, имеющих выводы к питающей сети и потребителю. Роторный узел выполнен из двух полых коаксиальных металлических цилиндров с поверхностями, обращенными к статорным узлам, и поверхностями, обращенными друг к другу. Все поверхности оснащены насадками из продольных диполюсных магнитов, размещенными на всех поверхностях цилиндров центрального участка роторного узла, собранными в магнитные группы с индивидуальным количеством продольных магнитов. Боковые участки роторного узла выполнены также из двух полых коаксиальных цилиндров, каждый из которых помещен в собственный подшипник. Каркасы статорных узлов соединены между собой внешними внекамерными ферромагнитопроводами. К питающей сети подключен вывод провода обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом, а к потребителю - вывод провода обмотки статорного узла с внешним цилиндрическим каркасом. Соединяющие каркасы статорных узлов внешние ферромагнитопроводы оснащены дополнительными токопроводными обмотками из изолированных проводов, выводы которых подключены к выводу обмотки статорного узла с внутренним цилиндрическим каркасом. 5 ил.

Наверх