СПОСОБ И СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА С ЦЕПЬЮ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ОТСОЕДИНЕНИЯ ОТ НЕЕ

СПОСОБ И СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА С ЦЕПЬЮ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ОТСОЕДИНЕНИЯ ОТ НЕЕ


RU (11) 2269671 (13) C2

(51) МПК
F02N 11/04 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2002127594/06 
(22) Дата подачи заявки: 2001.02.27 
(30) Приоритетные данные: 0006114.3 2000.03.15 GB 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.02.27 
(43) Дата публикации заявки: 2004.05.27 
(45) Опубликовано: 2006.02.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 4841216 А, 20.06.1989. RU 2150602 C1, 10.06.2000. SU 157178 A1, 01.01.1963. SU 1321896 A1, 07.07.1987. US 4642547 А, 10.02.1987. US 5998976 А, 07.12.1999. 
(72) Автор(ы): ЭЛДРИДЖ Уэйн Кеннет (GB); ФРЭНСИС Джордж МакЧесни (GB); РИ Изобел Дороти (GB) 
(73) Патентообладатель(и): МАЙКРОДЖЕН ЭНЕРДЖИ ЛИМИТЕД (GB) 
(85) Дата соответствия ст.22/39 PCT: 2002.10.15 
(86) Номер и дата международной или региональной заявки: GB 01/00840 (27.02.2001) 
(87) Номер и дата международной или региональной публикации: WO 01/69078 (20.09.2001) 
Адрес для переписки: 129010, Москва, ул. Б.Спасская, 25, стр.3, ООО "Юридическая фирма Городисский и Партнеры", пат.пов. Г.Б. Егоровой 

(54) СПОСОБ И СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА С ЦЕПЬЮ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ОТСОЕДИНЕНИЯ ОТ НЕЕ
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способу и соединительному устройству для соединения электрического генератора, например генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с цепью переменного тока. Изобретение позволяет упростить способ и устройство, повысить его надежность и удобство использования и удешевить конструкцию. Способ соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем и установленного для вырабатывания тока между двумя контактами в цепи переменного тока, содержит размещение между контактами генератора переменного тока пассивного элемента с такой величиной сопротивления, чтобы первичный двигатель, установленный для приведения в действие генератора переменного тока, находился в неподвижном состоянии и не мог заставить генератор переменного тока вырабатывать ток, инициализацию первичного двигателя таким образом, чтобы он находился в подходящем состоянии для приведения в действие генератора переменного тока на частоте переменного тока, протекающего в цепи, с которой генератор должен быть соединен, и соединение контактов генератора переменного тока с цепью переменного тока, чтобы заставить генератор запустить первичный двигатель. Способ отсоединения генератора переменного тока содержит соединение параллельно с генератором переменного тока, приводимым в действие первичным двигателем, пассивного элемента. Пассивный элемент имеет достаточно низкое сопротивление, требующее тока, превышающего ток, который может обеспечить генератор, чтобы сделать невозможным приведение в действие этого генератора первичным двигателем и таким образом остановить первичный двигатель и отсоединение генератора переменного тока от цепи переменного тока. Устройство для соединения генератора переменного тока содержит пассивный элемент, включаемый в цепь параллельно генератору и отключаемый от цепи, причем сопротивление пассивного элемента является достаточно низким для того, чтобы первичный двигатель не мог приводить в действие генератор для создания тока в обход пассивного элемента при его параллельном включении, и выключатель, предназначенный для соединения генератора переменного тока с цепью переменного тока. Устройство для отсоединения генератора переменного тока содержит пассивный элемент, включаемый в цепь параллельно генератору. Сопротивление пассивного элемента является достаточно низким для того, чтобы первичный двигатель не мог приводить в действие генератор для создания тока в обход включенного параллельно пассивного элемента. Выключатель предназначен для отсоединения генератора переменного тока от цепи переменного тока. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Настоящее изобретение относится к способу и соединительному устройству для соединения электрического генератора, например генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с цепью переменного тока, например электрической сетью, и отсоединения от нее.

При соединении электрического генератора с цепью, в которой протекает переменный ток, например электрической сетью, и при отсоединении от нее возникает целый ряд проблем.

Электрический генератор может запускаться и работать изолированно до тех пор, пока он не достигнет подходящего уровня мощности и соответствующих частоты и фазы, а затем может быть соединен с электрической сетью. Однако установка устройства управления, предназначенного для контроля уровня мощности генератора, с последующим соединением генератора с электрической сетью при достижении соответствующего уровня мощности является дорогостоящей, увеличивает сложность устройства и создает риск возникновения ошибок.

При отсоединении электрического генератора от электрической сети между контактами выключателя, используемого для отсоединения, возникает искрение. Это искрение изнашивает контакты выключателя, ухудшая его функционирование, и делает необходимым регулярную замену, что является неудобным и дорогостоящим. Искрение также влияет на характеристики сигнала электрической сети, что является недопустимым. Искрение также может вызвать повреждение других компонентов и возгорание, предотвращение которого путем, например, создания атмосферы инертного газа является дорогостоящим.

Задачей настоящего изобретения является устранение одной или более из указанных выше проблем.

Указанные выше проблемы решаются посредством предлагаемых способа и соединительного устройства для соединения генератора с цепью переменного тока и отсоединения от нее.

В соответствии с предлагаемым способом соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем и установленного для вырабатывания тока между двумя контактами в цепи переменного тока выполняют:

- размещение между контактами генератора переменного тока пассивного элемента с такой величиной сопротивления, чтобы первичный двигатель, установленный для приведения в действие генератора переменного тока, находился в неподвижном состоянии и не мог заставить генератор переменного тока вырабатывать ток;

- инициализацию первичного двигателя таким образом, чтобы он находился в подходящем состоянии для приведения в действие генератора переменного тока на частоте переменного тока, протекающего в цепи, с которой генератор должен быть соединен; и

- соединение контактов генератора переменного тока с цепью переменного тока, чтобы заставить генератор запустить первичный двигатель.

При этом первичный двигатель представляет собой двигатель Стирлинга, а генератор представляет собой линейный генератор.

Двигатель Стирлинга инициализируется путем нагрева одного из торцов его поршневой камеры.

Цепь переменного тока представляет собой электрическую сеть.

Контакты генератора переменного тока соединены с цепью переменного тока через пассивный элемент.

Пассивный элемент, через который контакты генератора переменного тока соединены с цепью переменного тока, по существу создает цепь короткого замыкания.

После того, как контакты генератора переменного тока соединены с цепью переменного тока, характеристики тока, протекающего через это соединение, проверяют, чтобы определить, находятся ли они в ожидаемых пределах.

Проверяют характеристики тока, протекающего через цепь короткого замыкания, чтобы определить, находятся ли они в ожидаемых пределах. 

Если характеристики тока выходят за ожидаемые пределы, то генератор переменного тока отсоединяют от цепи переменного тока.

В соответствии с предлагаемым способом отсоединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от цепи с существующим переменным током выполняют: 

- соединение параллельно с генератором переменного тока, приводимым в действие первичным двигателем, пассивного элемента, причем пассивный элемент имеет достаточно низкое сопротивление, требующее тока, превышающего ток, который может обеспечить генератор, чтобы сделать невозможным приведение в действие этого генератора первичным двигателем и, таким образом, остановить первичный двигатель; и

- отсоединение генератора переменного тока от цепи переменного тока.

При этом двигатель Стирлинга содержит нагреватель, и этот нагреватель отключают, и теплота в двигателе Стирлинга полностью расходуется перед тем, как пассивный элемент соединяют параллельно с генератором переменного тока для остановки двигателя Стирлинга.

Предлагаемое устройство для соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с цепью переменного тока содержит:

- пассивный элемент, включаемый в цепь параллельно генератору и отключаемый от цепи, причем сопротивление пассивного элемента является достаточно низким, для того чтобы первичный двигатель не мог приводить в действие генератор для создания тока в обход пассивного элемента при его параллельном включении; и

- выключатель, предназначенный для соединения генератора переменного тока с цепью переменного тока.

Также устройство содержит средство управления, размещенное для включения пассивного элемента параллельно генератору переменного тока, для отключения пассивного элемента от параллельного соединения с генератором переменного тока и для соединения генератора переменного тока с цепью переменного тока.

При этом средство управления используют для отключения пассивного элемента от параллельного соединения с генератором переменного тока перед тем, как это средство управления соединяет генератор с цепью переменного тока. 

Также средство управления используют для отключения пассивного элемента от параллельного соединения с генератором переменного тока после того, как это средство управления соединяет генератор с цепью переменного тока.

Также в предлагаемом устройстве генератор переменного тока соединяют с цепью переменного тока через пассивный элемент.

Также устройство содержит средство для контроля характеристик тока, протекающего через пассивный элемент, установленный между генератором переменного тока и цепью переменного тока.

При этом средство управления используют для создания короткого замыкания через пассивный элемент, установленный между генератором переменного тока и цепью с существующим переменным током, в случае, когда характеристики тока, протекающего через пассивный элемент, находятся в ожидаемых пределах.

Предлагаемое устройство для отсоединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от цепи переменного тока содержит: 

- пассивный элемент, включаемый в цепь параллельно генератору, причем сопротивление пассивного элемента является достаточно низким, для того чтобы первичный двигатель не мог приводить в действие генератор для создания тока в обход включенного параллельно пассивного элемента; и

выключатель, предназначенный для отсоединения генератора переменного тока от цепи переменного тока.

Также устройство отсоединения содержит выключатель "замыкание перед размыканием", предназначенный для включения пассивного элемента параллельно генератору переменного тока перед отсоединением генератора от цепи с существующим переменным током.

Также,первичный двигатель, приводящий в действие генератор переменного тока, представляет собой двигатель Стирлинга. 

При этом подачу теплоты в двигатель Стирлинга прерывают перед тем, как пассивный элемент включают в цепь параллельно генератору переменного тока.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предлагается способ соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем и имеющего два контакта, с цепью переменного тока, содержащий:

- соединение двух контактов генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, вместе через пассивный элемент с достаточно низким сопротивлением таким образом, чтобы первичный двигатель, установленный для приведения в действие генератора переменного тока, по существу находился в неподвижном состоянии и не мог заставить генератор переменного тока вырабатывать ток;

- инициализацию первичного двигателя, установленного для приведения в действие генератора переменного тока, таким образом, чтобы двигатель находился в подходящем состоянии для приведения в действие генератора на частоте переменного тока, протекающего в цепи, с которой генератор должен быть соединен; и

- соединение контактов генератора переменного тока с цепью переменного тока, чтобы заставить генератор запустить первичный двигатель для того, чтобы впоследствии этот первичный двигатель приводил в действие генератор для выработки переменного тока с подходящим для цепи уровнем мощности.

В качестве первичного двигателя предпочтительно используется двигатель Стирлинга, так как он может инициализироваться путем нагрева внешним источником теплоты и затем оставаться в состоянии готовности, обеспечивающем чрезвычайно быстрое включение в работу. Запуск двигателя Стирлинга требует всего лишь небольшого количества энергии, так как поршни, которые представляют собой движущуюся часть, являются относительно легкими и могут быть очень легко выведены из состояния покоя. Перемещение поршней из состояния покоя продолжается в условиях нормальной работы двигателя в виде линейного простого гармонического движения.

Энергия для запуска обеспечивается путем подачи переменного тока из цепи, с которой должен быть соединен генератор переменного тока, приводимый в действие первичным двигателем (эта энергия обычно представляет собой мощность сети), на статор генератора через подходящее сопротивление, чтобы ограничить пусковой ток и задать в генераторе фазу, близкую к фазе сети.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предлагается способ отсоединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от цепи переменного тока, содержащий:

- соединение параллельно с генератором переменного тока, приводимым в действие первичным двигателем, пассивного элемента, причем пассивный элемент имеет достаточно низкое сопротивление, требующее тока, превышающего ток, который может обеспечить генератор, чтобы сделать невозможным приведение в действие этого генератора первичным двигателем и, таким образом, остановить генератор; и

- отсоединение генератора переменного тока от цепи с существующим переменным током.

За счет остановки генератора переменного тока перед его отсоединением от сети существенно снижается искрение, возникающее при отсоединении генератора.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предлагается устройство для соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с цепью переменного тока, содержащее:

- пассивный элемент, включаемый в цепь параллельно генератору и отключаемый от цепи, причем сопротивление пассивного элемента является достаточно низким, для того чтобы первичный двигатель не мог приводить в действие генератор для создания тока в обход включенного параллельно пассивного элемента; и выключатель, предназначенный для соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с цепью переменного тока.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, предлагается устройство для отсоединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от цепи переменного тока, содержащее:

- пассивный элемент, включаемый в цепь параллельно генератору, причем сопротивление пассивного элемента является достаточно низким, для того чтобы первичный двигатель не мог приводить в действие генератор для создания тока в обход включенного параллельно пассивного элемента; и выключатель, предназначенный для отсоединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от цепи переменного тока.

Далее будет описан пример, иллюстрирующий настоящее изобретение со ссылкой на сопровождающие чертежи, где

на Фиг.1 изображено соединительное устройство, предназначенное для соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с цепью переменного тока,

на Фиг.2-7 изображено рабочее состояние этой цепи в различные интервалы времени,

на Фиг.8 изображена система управления, предназначенная для управления выключателями в соединительном устройстве,

на Фиг.9 изображена последовательность этапов, выполняемых системой управления для соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с цепью переменного тока, и

на Фиг.10 изображена последовательность этапов, выполняемых системой управления для отсоединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от цепи переменного тока.

Первичный двигатель, который приводит в действие генератор 10, показанный в настоящем примере на Фиг.1, представляет собой двигатель Стирлинга, хорошо известный в данной области техники, например подобный описанному в документе WO 94/04878. Однако может быть использован любой другой подходящий первичный двигатель, например, такой как газовый двигатель, двигатель внутреннего сгорания или паровая турбина. Может применяться любой подходящий генератор переменного тока, однако применительно к настоящему примеру обнаружено, что с поршневым двигателем Стирлинга особенно хорошо работает линейный генератор. В настоящем примере, проиллюстрированном на Фиг.1, электрическая сеть 20 между нейтральным контактом 21 и контактом 22 с фазой работает как цепь с существующим переменным током. Упомянутый генератор имеет два контакта 11, 12, один из которых (контакт 11) соединен с нейтралью. Другой контакт 12 генератора 10 может соединяться с контактом 22 с фазой по двум параллельным маршрутам 30, 40. Первый маршрут 30 протекания электрического тока содержит установленные последовательно выключатель 31 и средство 32 измерения, и второй маршрут 40 протекания электрического тока содержит установленные последовательно первый пассивный элемент 41, сопротивление которого в настоящем примере составляет 10 Ом, второй пассивный элемент 42, сопротивление которого в настоящем примере составляет 27 Ом, выключатель 43 и средство 44 измерения. Между пассивными элементами 41 и 42 размещена линия 50, соединенная с нейтральным контактом 21. Линия 50 содержит установленные последовательно два выключателя 51, 52.

Перед запуском двигателя Стирлинга и соединением генератора переменного тока с сетью выключатели 31 и 43 разомкнуты, а выключатели 51 и 52 замкнуты, чтобы создать рабочую цепь, показанную на Фиг.2, в которой генератор 10 замкнут на пассивный элемент (резистор) 41. Сопротивление пассивного элемента 41 выбирается достаточно низким для того, чтобы генератор 10, приводимый в действие первичным двигателем, не мог создать ток, требующийся для прохождения через пассивный элемент 41, в результате чего двигатель останавливается и удерживается в неподвижном состоянии. Двигатель (не показан), который в данном случае представляет собой двигатель Стирлинга, затем приводится в состояние готовности к работе путем нагрева одного из торцов его поршневой камеры и охлаждения другого торца. Когда двигатель достаточно "разогрет" для установления стабильного режима работы и требуется соединить генератор 10 с электрической сетью 20, выключатель 52 размыкается, а выключатель 43 замыкается. Выключатели 52 и 43 снабжены системой выключения "размыкание перед замыканием", хорошо известной в данной области техники, чтобы гарантировать, что выключатель 52 размыкается перед замыканием выключателя 43. В результате соединительное устройство принимает конфигурацию, показанную на Фиг.3, в которой генератор 10 соединен с сетью 20 через два установленных последовательно пассивных элемента 41 и 42. Конкретная суммарная величина сопротивлений пассивных элементов 41 и 42 выбирается в зависимости от конкретной используемой комбинации первичного двигателя и генератора. В настоящем примере сумма сопротивлений последовательных пассивных элементов выбрана равной 37 Ом, что определяет ток, который протекает через обмотки генератора и который, в свою очередь, определяет силу, прикладываемую к движущейся части генератора, находящейся внутри обмоток, в данном случае представляющей собой поршень. Упомянутая сила должна быть достаточной для того, чтобы начать перемещение поршня и, кроме того, не должна быть настолько чрезмерной, чтобы вызвать повреждение поршнем генератора или первичного двигателя. Очевидно, что конкретная выбираемая величина сопротивления будет зависеть от конкретного типа используемых первичного двигателя и генератора. Соединительное устройство 1, соответствующее настоящему изобретению, особенно подходит для использования с двигателем Стирлинга в качестве первичного двигателя генератора, так как двигатель Стирлинга может работать от внешнего источника теплоты и, следовательно, оставаться в состоянии готовности для чрезвычайно быстрого включения в работу. Более того, запуск двигателя требует всего лишь небольшого количества энергии, так как поршень является относительно легким и может быть очень легко выведен из состояния покоя. Перемещение поршня из состояния покоя продолжается в условиях нормальной работы двигателя в виде линейного простого гармонического движения.

Запуск описанным образом генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, гарантирует, что генератор 10 вырабатывает электричество с уровнем мощности, подходящим для электрической сети, с той же частотой и фазой. 

Соединительное устройство 1, соответствующее настоящему изобретению, снабжено средством 44 измерения, которое обеспечивает измерение тока, протекающего по линии 40. После того как выключатель 43 замыкается ток, измеренный средством 44 измерения, проверяется, чтобы гарантировать, что он находится в ожидаемых пределах. Эта проверка информирует о том, что пассивные элементы 41, 42 и контакты выключателей 31, 43, 51, 52 работают удовлетворительно. Ток, измеренный средством 44 измерения, считывается контроллером 101, который сравнивает его с ожидаемым значением, чтобы гарантировать правильное функционирование соединительного устройства 1. Если измеренное значение выходит за требуемые пределы, средство управления осуществляет процедуру аварийной остановки, которая описана ниже. Однако в обычных условиях показание средства 44 измерения будет находиться в ожидаемых пределах, поэтому выключатель 31 замыкается, а выключатель 51 размыкается, что приводит к созданию рабочей цепи, показанной на Фиг.4. Выключатели 31 и 51 снабжены системой "замыкания перед размыканием", хорошо известной в данной области техники. После того, как истек необходимый для установления тока через линию 30 период времени, например 100 мс, проверяется ток, протекающий через средство измерения 32, чтобы посмотреть находится ли он в обычных рабочих пределах. Если это не так, к соединительному устройству применяются процедуры аварийной остановки, которые описаны ниже. Однако в обычных условиях упомянутый ток будет находиться в обычных пределах, поэтому выключатель 43 размыкается, чтобы устранить сопротивление, создаваемое пассивными элементами 41 и 42, в результате чего генератор переменного тока, приводимый в действие первичным двигателем, напрямую соединяется с сетью, как показано на Фиг.5. Так как в настоящем примере выключатели 43 и 52 связаны в систему "размыкание перед замыканием", то размыкание выключателя 43 также обуславливает замыкание выключателя 52. Однако по линии 50 ток не протекает, так как выключатель 51 остается разомкнутым. Генератор 10 переменного тока, приводимый в действие первичным двигателем, остается напрямую соединенным с сетью 20, как показано на Фиг.5, до тех пор, пока не потребуется отключить первичный двигатель. Во время обычной работы ток, протекающий через средство 32 измерения, проверяется через равные промежутки времени, чтобы гарантировать, что соединительное устройство 1 работает удовлетворительно, и что генератор переменного тока, приводимый в действие первичным двигателем, работает в обычном режиме.

Когда требуется отсоединить генератор 10 переменного тока, приводимый в действие первичным двигателем, от сети 20, нагреватель двигателя Стирлинга, используемого в настоящем примере, отключается и оставшаяся в двигателе Стирлинга теплота полностью расходуется. Когда двигатель Стирлинга охлаждается ниже критической температуры, он начинает брать энергию из сети 20, а не снабжать ею, что хорошо известно при использовании двигателя Стирлинга. Температурный датчик 15, установленный на двигателе Стирлинга, соединен с контроллером 101 (см. Фиг.8), и, когда достигается упомянутая критическая температура, составляющая 300°С для используемого в настоящем примере двигателя Стирлинга, выключатель 51 замыкается, что приводит на несколько миллисекунд к созданию рабочей цепи, показанной на Фиг.6, пока система "замыкание перед размыканием" выключателей 31 и 52 изменяет свое состояние. В этой конфигурации двигатель останавливается, так как невозможно создать ток, достаточный для функционирования через пассивный элемент 41. Величина сопротивления пассивного элемента 41 выбирается для конкретного типа используемого генератора 10 переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, таким образом, чтобы этот генератор не смог создать ток, достаточный для функционирования через пассивный элемент 41, в результате чего двигатель останавливается. 

По истечении периода времени, требующегося для остановки генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, и составляющего в данном примере 1,5 мс, выключатель 31, входящий в систему "замыкание перед размыканием" выключателей 31 и 51, размыкается, чтобы отсоединить упомянутый генератор от сети 20, что приводит к созданию рабочей цепи, показанной на Фиг.7. Происходит существенно меньшее искрение или искрения не возникает вообще, так как генератор переменного тока, приводимый в действие первичным двигателем, уже остановился перед его отсоединением от сети 20.

Когда генератор переменного тока, приводимый в действие первичным двигателем, отсоединяют от сети 20 в аварийной ситуации, например, из-за того, что ток, измеренный средствами 32 или 44 измерения выходит за обычные пределы, то выключатель 51 замыкается, а выключатель 31 размыкается, не ожидая полного расходования теплоты, остающейся в двигателе Стирлинга. Это должно предотвратить возникновение каких-либо повреждений генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, из-за его работы вне обычного режима.

Структура системы управления, предназначенной для управления выключателями 31, 51, 43, 52 описанным выше образом, изображена на Фиг.8.

Контроллер 101, который, например, может представлять собой микропроцессор или компьютер, имеет линии 110, 111 данных, идущие соответственно к средствам 32 и 44 измерения, и линию 112 данных, идущую к температурному датчику 15 на двигателе Стирлинга. Контроллер 101 также имеет линии 115, 116 приведения в действия, идущие соответственно к системе "замыкание перед размыканием" выключателей 31, 51 и системе "размыкание перед замыканием" выключателей 43, 52.

Последовательность операций, выполняемых системой управления для соединения генератора 10 переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с электрической сетью 20, изображена на Фиг.9.

На этапе 201 соединительное устройство 1 первоначально устанавливается в состояние, в котором:

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 31 РАЗОМКНУТ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 43 РАЗОМКНУТ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 51 ЗАМКНУТ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 52 ЗАМКНУТ

На этапе 202

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 52 РАЗМЫКАЕТСЯ и

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 43 ЗАМЫКАЕТСЯ

На этапе 203

Со средства 44 измерения считывается показание, и, если оно выходит за ожидаемые пределы, на этапе 208 выполняется аварийная остановка. Если упомянутое показание не выходит за ожидаемые пределы, средство управления переходит к выполнению этапа 204. На этапе 204

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 31 ЗАМЫКАЕТСЯ и

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 51 РАЗМЫКАЕТСЯ

На этапе 205

Со средства 32 измерения считывается показание, и, если оно выходит за ожидаемые пределы, на этапе 208 выполняется аварийная остановка. Если упомянутое показание не выходит за ожидаемые пределы, средство управления переходит к выполнению этапа 206.

На этапе 206

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 43 РАЗМЫКАЕТСЯ и

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 52 ЗАМЫКАЕТСЯ

На этапе 207

Проверяется средство 32 измерения, и, если считывается показание, выходящее за ожидаемые пределы, на этапе 208 выполняется аварийная остановка. В противном случае система продолжает оставаться с данным положением выключателей до тех пор, пока не потребуется отсоединение, как показано на Фиг.9.

Последовательность операций, выполняемых системой управления для отсоединения генератора 10 переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от электрической сети, изображена на Фиг.10.

Первоначально 

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 31 будет ЗАМКНУТ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 43 будет РАЗОМКНУТ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 51 будет РАЗОМКНУТ и

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 52 будет ЗАМКНУТ

На этапе 301 нагреватель для двигателя Стирлинга выключается, и по линии 112 отслеживается температура двигателя Стирлинга, пока она не достигнет критического значения, при котором двигатель начинает отбирать или собирается отбирать энергию из сети. Когда эта температура достигнута, средство управления переходит к выполнению этапа 302.

На этапе 302 приводится в действие система "замыкание перед размыканием" выключателей 31, 51, в результате чего

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 51 ЗАМЫКАЕТСЯ и затем 

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 31 РАЗМЫКАЕТСЯ

Для аварийной остановки система управления непосредственно переходит к выполнению этапа 302.

Генератор 10 переменного тока, приводимый в действие двигателем Стирлинга, и соединительное устройство 1 могут транспортироваться в состоянии, когда в соединительном устройстве 1 выключатели 31 и 43 разомкнуты, а выключатели 51 и 52 замкнуты, что приводит к созданию рабочей цепи, показанной на Фиг.2 и 7. В этом состоянии поршень двигателя Стирлинга удерживается по существу в неподвижном состоянии, в результате чего при транспортировке двигатель Стирлинга не будет повреждаться от движения или вибрации.

Использование механических выключателей для выполнения последовательности операций остановки вместо устройства с внешней синхронизацией позволяет выполнять остановку даже в случае отключения питания. Соединительное устройство 1 способно обеспечить как соединение, так и отсоединение от электрической сети с использованием одних и тех же компонентов, в результате чего за счет обеспечения двойного назначения снижается количество компонентов.

Соединительное устройство 1 обеспечивает как надежное соединение с сетью, так и безопасное мгновенное отсоединение в случае отключения питания в электрической сети. В основе данного способа лежит соединение с цепью переменного тока, например электрической сетью.

Наряду с использованием полной конфигурации цепи, для конкретного варианта соединения или отсоединения можно использовать часть данной цепи. Например, цепь отсоединения можно использовать для отдельно используемого генератора, а цепь соединения можно использовать для независимого от сети запуска.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем и установленного для вырабатывания тока между двумя контактами в цепи переменного тока, содержащий размещение между контактами генератора переменного тока пассивного элемента с такой величиной сопротивления, чтобы первичный двигатель, установленный для приведения в действие генератора переменного тока, находился в неподвижном состоянии и не мог заставить генератор переменного тока вырабатывать ток, инициализацию первичного двигателя таким образом, чтобы он находился в подходящем состоянии для приведения в действие генератора переменного тока на частоте переменного тока, протекающего в цепи, с которой генератор должен быть соединен, и соединение контактов генератора переменного тока с цепью переменного тока, чтобы заставить генератор запустить первичный двигатель.

2. Способ по п.1, по которому первичный двигатель представляет собой двигатель Стирлинга, а генератор представляет собой линейный генератор.

3. Способ по п.2, по которому двигатель Стирлинга инициализируется путем нагрева одного из торцов его поршневой камеры.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, по которому цепь переменного тока представляет собой электрическую сеть.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, по которому контакты генератора переменного тока соединены с цепью переменного тока через пассивный элемент. 

6. Способ по п.5, по которому пассивный элемент, через который контакты генератора переменного тока соединены с цепью переменного тока, по существу, создает цепь короткого замыкания. 

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, по которому после того как контакты генератора переменного тока соединены с цепью переменного тока, характеристики тока, протекающего через это соединение, проверяют, чтобы определить, находятся ли они в ожидаемых пределах.

8. Способ по п.6, по которому проверяют характеристики тока, протекающего через цепь короткого замыкания, чтобы определить, находятся ли они в ожидаемых пределах.

9. Способ по любому из пп.7 и 8, по которому, если характеристики тока выходят за ожидаемые пределы, то генератор переменного тока отсоединяют от цепи переменного тока.

10. Способ отсоединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от цепи с существующим переменным током, который содержит соединение параллельно с генератором переменного тока, приводимым в действие первичным двигателем, пассивного элемента, причем пассивный элемент имеет достаточно низкое сопротивление, требующее тока, превышающего ток, который может обеспечить генератор, чтобы сделать невозможным приведение в действие этого генератора первичным двигателем и таким образом остановить первичный двигатель, и отсоединение генератора переменного тока от цепи переменного тока.

11. Способ по п.10, по которому первичный двигатель представляет собой двигатель Стирлинга, а генератор представляет собой линейный генератор.

12. Способ по п.11, по которому двигатель Стирлинга содержит нагреватель и этот нагреватель отключают, и теплота в двигателе Стирлинга полностью расходуется перед тем, как пассивный элемент соединяют параллельно с генератором переменного тока для остановки двигателя Стирлинга.

13. Способ по любому из пп.10-12, по которому цепь переменного тока представляет собой электрическую сеть.

14. Устройство для соединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, с цепью переменного тока, которое содержит пассивный элемент, включаемый в цепь параллельно генератору и отключаемый от цепи, причем сопротивление пассивного элемента является достаточно низким для того, чтобы первичный двигатель не мог приводить в действие генератор для создания тока в обход пассивного элемента при его параллельном включении, и выключатель, предназначенный для соединения генератора переменного тока с цепью переменного тока.

15. Устройство по п.14, которое содержит средство управления, размещенное для включения пассивного элемента параллельно генератору переменного тока, для отключения пассивного элемента от параллельного соединения с генератором переменного тока и для соединения генератора переменного тока с цепью переменного тока.

16. Устройство по п.15, в котором средство управления используют для отключения пассивного элемента от параллельного соединения с генератором переменного тока перед тем, как это средство управления соединяет генератор с цепью переменного тока. 

17. Устройство по п.15, в котором средство управления используют для отключения пассивного элемента от параллельного соединения с генератором переменного тока после того, как это средство управления соединяет генератор с цепью переменного тока. 

18. Устройство по любому из пп.14-17, в котором генератор переменного тока соединяют с цепью переменного тока через пассивный элемент.

19. Устройство по п.18, которое содержит средство для контроля характеристик тока, протекающего через пассивный элемент, установленный между генератором переменного тока и цепью переменного тока.

20. Устройство по п.19, в котором средство управления используют для создания короткого замыкания через пассивный элемент, установленный между генератором переменного тока и цепью с существующим переменным током, в случае, когда характеристики тока, протекающего через пассивный элемент, находятся в ожидаемых пределах.

21. Устройство для отсоединения генератора переменного тока, приводимого в действие первичным двигателем, от цепи переменного тока, которое содержит пассивный элемент, включаемый в цепь параллельно генератору, причем сопротивление пассивного элемента является достаточно низким для того, чтобы первичный двигатель не мог приводить в действие генератор для создания тока в обход включенного параллельно пассивного элемента, и выключатель, предназначенный для отсоединения генератора переменного тока от цепи переменного тока.

22. Устройство по п.21, которое содержит выключатель "замыкание перед размыканием", предназначенный для включения пассивного элемента параллельно генератору переменного тока перед отсоединением генератора от цепи с существующим переменным током.

23. Устройство по любому из пп.21 и 22, в котором первичный двигатель, приводящий в действие генератор переменного тока, представляет собой двигатель Стирлинга.

24. Устройство по п.23, в котором подачу теплоты в двигатель Стирлинга прерывают перед тем, как пассивный элемент включают в цепь параллельно генератору переменного тока.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru