Назначение: усилители механической мощности в электромашиностроении. Сущность изобретения: шихтованный якорь со щеточно-коллекторным аппаратом машины постоянного тока помещен концентрически в кольцевой шихтованный магнитопровод ротора с короткозамкнутой обмоткой типа беличьей клетки, впрессованного в корпус, имеющего возможность вращения вокруг шихтованного якоря. Технический результат: одновременное использование механической (усиливаемой) энергии, например, ветротурбины, и электрической...
Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение
Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на другой ее вход (электрический) в суммарную электрическую энергию переменного тока.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известен электромашинный усилитель постоянного тока (Копылов И.П. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1986, с.332-333), осуществляющий усиление электрической энергии постоянного тока за счет подводимой механической энергии.
Однако такая машина, являясь по принципу усилителем электрической энергии постоянного тока за счет механической энергии, принципиально не может работать как генератор переменного тока, преобразующий одновременно два разнородных источника энергии, в силу своего назначения, так как является по сути электромеханическим преобразователем энергии постоянного тока.
Прототипом данного изобретения является двухвходовая электрическая машина (патент РФ №2091967, 1997 г. Бюл. №27, авторы Красавин В.В., Гайтова Т.Б., Гайтов Б.Х.).
Двухвходовая электрическая машина содержит шихтованный якорь с обмоткой и щеточно-коллекторным аппаратом машины постоянного тока, помещенный концентрически в кольцевой шихтованный магнитопровод ротора с обмоткой по типу роторных обмоток асинхронных машин (например, с короткозамкнутым или фазным ротором) и впрессованный в корпус, имеющий возможность вращения вокруг шихтованного якоря.
Однако такая машина может работать только в двигательном режиме работы, являясь усилителем механической мощности либо как генератор постоянного тока, что резко ограничивает область применения данной машины.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
В ряде случаев, например в нетрадиционной энергетике, когда необходимо комплексное использование двух возобновляемых источников энергии (ВИЭ), (например, Солнца и ветра с присущими им особенностями - неравномерный и стохастический характер поступления энергии), в рамках одной энергосистемы необходима конструкция электромеханического преобразователя энергии, который мог бы преобразовывать два разнородных вида энергии, выдавая на выходе суммарную электрическую энергию переменного тока. Необходимость в такого рода преобразователе происходит из современных требований, предъявляемых нетрадиционной энергетикой к электромеханическим преобразователям энергии. Так, в нетрадиционной энергетике на сегодняшний день сложилась практика применения традиционных (классических) преобразователей энергии - генераторов переменного и постоянного тока, которые преобразуют один какой-либо вид энергии (энергию Солнц, ветра и др.) в электрическую. Однако такой подход, как показала практика, малоэффективен в силу природных характеристик возобновляемых энергоисточников, а именно непредсказуемого характера поступления энергии и неравномерности ее поступления. На фиг.1 изображен график интенсивности энергии Солнца (С) и ветра (В) в функции времени, построенный по усредненным метеорологическим данным в течение суток.
график интенсивности энергии Солнца (С) и ветра (В) в функции времени, построенный по усредненным метеорологическим данным в течение суток.
Как видно из графика, поступление солнечной и ветровой энергии (С+В) в течение суток крайне неравномерно, причем интенсивность энергии Солнца и энергии ветра колеблются как бы в противофазе: в дневное время суток основным поставщиком энергии является Солнце, в вечернее, ночное и утреннее - ветер. Простое суммирование энергии Солнца и ветра (С ср+Вср) дает кривую, гораздо более сглаженную по сравнению с кривыми распределения каждого энергоисточника по отдельности (С+В)ср. Из графика также видно, что суммарная средняя энергия Солнца и ветра гораздо больше, чем сумма средних энергий каждого энергоисточника в отдельности.
Примерно такая же картина наблюдается в течение года. На фиг.2 показан график распределения интенсивности солнечной и ветровой энергии в течение года. Из него видно, что наибольшая интенсивность солнечной энергии приходится на летний период, в то время как в это же время происходит спад интенсивности ветровой энергии. В зимний же период, наоборот, интенсивность солнечной энергии мала, а интенсивность ветровой достигает максимума.
суммирование энергии солнца и ветра в течение года дает еще более заметные результаты по сравнению с таким же суммированием в течение суток
Из фиг.2 видно, что суммирование энергии солнца и ветра в течение года дает еще более заметные результаты по сравнению с таким же суммированием в течение суток, т.е. суммарная кривая энергии в течение года имеет более сглаженный характер по сравнению с суточной, хотя колебания интенсивности энергии обоих источников по отдельности имеют также ярко выраженный характер.
Из вышеизложенного становится очевидным, что наиболее рациональным решением вопроса использования ВИЭ является параллельное освоение одновременно энергии Солнца и ветра в рамках электромеханического преобразователя энергии с целью получения большей (почти в два раза) энергии и выравнивания естественных колебаний ее поступления.
Таким образом можно добиться большей стабильности работы энергосистемы и меньших колебаний, поступающих на вход энергии. На сегодняшний день таких преобразователей нет.
Данное изобретение решает задачу суммирования и преобразования механической энергии (например, энергии ветра) и электрической энергии постоянного тока (например, энергии Солнца, поступающей от фотоэлектрических преобразователей) в электрическую энергию трех фазного (или более), переменного тока с более стабильными параметрами электрической энергии на выходе, чем в случае применения традиционных электромеханических преобразователей энергии.
Это достигается тем, что вокруг шихтованного якоря с обмоткой, и щеточно-коллекторным аппаратом машины постоянного тока и ротора с короткозамкнутой обмоткой по типу роторных обмоток асинхронных двигателей, имеющих возможность свободно вращаться относительно друг друга, в пазах якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью контактных колец и щеток соединен с сетью потребителей переменного тока.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Двухмерная электрическая машина-генератор
На фиг.3 изображен в разрезе общий вид предлагаемой двухмерной электрической машины - генератора (ДЭМ-Г). Двухмерной авторы назвали машину исходя из устоявшейся в литературе [1 и др.] терминологии: машина имеет две вращающиеся части и две степени свободы - такие машины в мировой практике принято называть двухмерными.
ДЭМ-Г содержит якорь 1 машины постоянного тока общепринятой конструкции с обмоткой 2, уложенной в пазах 3, коллектор 4 с щетками 5, к которым подключены провода 6. Также в пазах 3 дополнительно уложена трехфазная генераторная обмотка переменного тока 10, выход которой 17 с помощью трех контактных колец 16 и трех щеток 15 соединен с сетью потребителей переменного тока. Щетки 15 посредством проводов 14 связывают обмотку 10 с сетью переменного тока с целью передачи выработанной электроэнергии потребителям. В корпус 7 концентрически с якорем впрессован шихтованный магнитопровод ротора 8, в пазах которого уложена обмотка 9 по типу роторных обмоток асинхронных короткозамкнутых двигателей. Подшипниковые щиты 11 с подшипниками 12, 13 и валом 18 обеспечивают концентрическое расположение якоря 1 и ротора 8 и возможность их одновременного вращения.
Двухмерная электрическая машина - генератор - работает следующим образом
При подаче постоянного тока (например, от фотоэлектрических преобразователей) через щетки 5 и коллектор 4 обмотка 2 якоря 1 обтекается током. При этом создается магнитный поток реакции якоря Ф а. Если при этом вал 18 вместе с ротором 8 и обмоткой 9 придет во вращение под действием некоторого приложенного извне момента (например, ветротурбины), то под действием магнитного потока Фа в обмотке 9, как в обычной обмотке асинхронного двигателя, индуцируется ЭДС и протекает электрический ток, создающий в роторе свое магнитное поле Ф р. При взаимодействии потоков Фа и Фр возникает электромагнитный момент и якорь машины придет во вращение с частотой n а.
Так как поле, создаваемое обмоткой ротора Ф р, вращается в противоположную сторону направлению вращения ротора с той же скоростью, то в пространстве относительно щеток оно неподвижно, следовательно, в воздушном зазоре существует неподвижное поле Ф, являющееся результатом сложения полей реакции якоря Фа и ротора Фр . При наличии неподвижного в пространстве магнитного поля и вращающихся в нем частей конструкции его можно использовать для выработки электрической энергии переменного тока.
С этой целью в пазах якоря дополнительно уложена трехфазная (или более, в зависимости от требуемого количества фаз) генераторная обмотка переменного тока 10, выход которой (см. фиг.3) с помощью трех контактных колец 16 и трех щеток 15 соединен с сетью потребителей переменного тока посредством проводов 14.
В трехфазной обмотке 10, вращающейся в неподвижном магнитном поле, создаваемом потоками Фа и Фр по закону электромагнитной индукции, наводится ЭДС, равная
где Wp - число витков обмотки ротора, Ψ к - потокосцепление катушки обмотки 10. По-существу, обмотка ротора в данном случае является, возбудителем генератора, который преобразует механическую энергию, подведенную к ротору (например, от ветротурбины) в энергию магнитного поля.
В результате описанных процессов происходит суммирование механической и электрической энергии постоянного тока на входе, преобразование и выдача на выходе суммарной электрической энергии переменного тока.
Машина изготовлена и испытана. Проведенные экспериментальные исследования показали перспективность применения генераторов подобного типа в автономной системе электроснабжения, основанной на комплексном использовании возобновляемых источников энергии, например Солнца и ветра.
Формула изобретения
Двухмерная электрическая машина-генератор, содержащая якорь с обмоткой и щеточно-коллекторным аппаратом машины постоянного тока и ротор с короткозамкнутой обмоткой по типу роторных обмоток асинхронных двигателей, имеющие возможность свободно вращаться относительно друг друга, отличающаяся тем, что в пазах якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью контактных колец и щеток соединен с сетью переменного тока.
Имя изобретателя: Гайтов Багаудин Хамидович (RU), Самородов Александр Валерьевич (RU), Гайтова Тамара Багаудиновна (RU), Копелевич Лев Ефимович (RU) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Почтовый адрес для переписки: 350072, г.Краснодар, ул. Московская, 2, ГОУВПО "КубГТУ", отдел интеллектуальной и промышленной собственности, проректору по НиМД проф. В.С. Симанкову Дата начала отсчета действия патента: 05.12.2006
Разместил статью: admin
Дата публикации: 27-08-2008, 16:06
Изобретение относится к электромагнитному устройству, выполненному с возможностью обратимой работы в качестве генератора и электродвигателя. Технический результат - обеспечение возможности регулирования и оптимизации относительно положения статора и ротора в целях получения максимального кпд и максимальной рабочей гибкости системы. Модульное электромагнитное устройство имеет статор и ротор, вращающийся между обращенными к нему поверхностями статора и несущий множество магнитов, распределенных с...
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения статоров вращающихся электрических машин, возбуждаемых постоянными магнитами. Предлагаемый статор имеет множество сегментов расположенных рядом друг с другом в окружном направлении статора. Согласно изобретению указанные сегменты имеют проходящие в продольном направлении статора зубцы и канавки, при этом сегменты, граничащие непосредственно друг с другом,...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.
То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.
Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.
Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально?
Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.
От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.
Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
- безграничное пространство космоса
- безграничное время протекания множества процессов различной длительности
- электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя