УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области преобразования электрической энергии и может использоваться в энергетической промышленности, особенно, в «малой» энергетике.
Известно устройство описанное в п. РФ №2301438 «Вторичный источник питания» по кл. G05F 1/574, Н02М 3/335, з. 07.11.05, oп. 20.06.07.
Известное устройство содержит силовой трансформатор с первичной обмоткой, накапливающей энергию от первичного источника, вторичные обмотки для передачи энергии в нагрузку и формирования напряжения обратной связи, коммутирующий элемент, датчик тока в виде трансформатора тока с активной нагрузкой, генератор с входом управления длительности импульса, управляющего открытым состоянием коммутирующего элемента, устройство сравнения, выдающее сигналы для широтно-импульсной модуляции выходных сигналов генератора и элемент опорного напряжения.
Недостатком известного устройства является то, что при появлении реактивной нагрузки произойдет рассогласование в коммутирующих цепях и в результате - падение напряжения на выходе устройства. Кроме того, оно состоит из дорогостоящих элементов, требующих достаточно сложных методов настройки и регулировки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для преобразования и выработки электрической энергии, описанное в з. РФ №2002121115 по кл. Н02К 47/00, 47/20, з. 08.08.2002, oп. 20.02.2004 и выбранное в качестве прототипа.
Известное устройство содержит цепочку из последовательно соединенных пар «электродвигатель - механически соединенный с ним генератор», причем в каждой из пар генератор вырабатывает более сильное напряжение за счет увеличения статора и ротора в кратном размере, генератор из последней пары подключен к реостату, понижающему напряжение до необходимого входа на предпоследний электродвигатель, соединенный механически с генератором, подключен дополнительный реостат, понижающий напряжение до необходимого входа на (нагрузку) потребление и на подзарядку аккумулятора через специальный реостат, понижающий напряжение до нужного, аккумулятор
подключен к первому электродвигателю, при выработке переменного тока в цепи перед аккумулятором, подключен преобразователь переменного тока в постоянный. Вместо аккумулятора можно также устанавливать ручную динамо-машину с регулирующе-стабилизирующим элементом при постоянном и переменном токе, показания электродвигателей, генераторов, реостатов, аккумулятора выведены к анализирующему пульту управления через подключение и его выходы соединены соответственно с входами электродвигателей, реостатов, аккумулятора, генераторов, реостатов. Недостатком известного устройства является его сложность, и в совокупности неустойчивость параметров всего устройства в результате использования в цепях реостатов и аккумулятора.
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение устройства при обеспечении его устойчивой работы.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для получения электроэнергии, содержащем пару «электродвигатель-механически соединенный с ним генератор», в которой генератор вырабатывает более сильное напряжение за счет использования усиливающего элмента, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, усиливающим элементом служит механическая передача, соединяющая электродвигатель и генератор, электродвигатель выполнен асинхронным и связан с сетью Питания через выключатель, генератор также является асинхронным и связан через переключатель с блоком возбуждения, имеющим возможность подзарядки от стороннего источника и состоящим из соединенных по схеме треугольника конденсаторов, имеется общий выключатель устройства и измерительные приборы.
Выполнение электродвигателя и генератора асинхронными с возможностью подключения к последнему блока возбуждения из конденсаторов, имеющих возможность подзарядки, в совокупности с использованием в качестве усиливающего элемента механической передачи, связывающей электродвигатель и генератор, и наличием измерительных приборов, позволяющих контролировать характеристики процесса, позволяет при простой и надежной схеме получать электроэнергию.
Технический результат - упрощение конструкции устройства.
В сравнении с прототипом заявляемое устройство обладает новизной, отличаясь от него такие существенными признаками, как использование в качестве усиливающего элемента механической передачи, выполнение электродвигателя и генератора асинхронными, подключение к генератору через переключатель для подзарядки блока возбуждения из соединенных в треугольник конденсаторов, наличие измерительных приборов, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемое устройство может найти широкое применение в энергетической промышленности, в особенности в «малой» энергетике - для питания электроэнергией жилых домов в местностях, где проведение электролиний затруднено или нерентабельно, для небольших производств и т.п., а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где приведена функциональная схема устройства.
Устройство содержит механический мультипликатор 1, имеющий возможность подключения к приводному асинхронному электродвигателю 2 который соединен с асинхронным электродвигателем (генератором) 3 механически с помощью шкивов разных диаметров и клиноременной передачи 4, блок 5 возбуждения генератора 3 из комплекта соединенных в треугольник косинусных конденсаторов 6, связанный с генератором 3 через переключатель 7, автоматический выключатель 8 электропривода 2, выключатель 9 всего устройства и включенные в систему измерительные приборы 10 и 11 (амперметр и вольтметр), а также активную нагрузку 12.
Работа устройства основана на принципе самовозбуждения асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, используемого в качестве генератора (принцип обратимости электрических машин) и приводного асинхронного электродвигателя, механически соединенных между собой посредством шкивов разных диаметров для усиления крутящего момента и клиноременной передачи и происходит следующим образом.
Для запуска устройства асинхронный короткозамкнутый электродвигатель 3 раскручивают с помощью внешнего механического агрегата (мультипликатора) 1 до оборотов выше синхронных оборотов в режиме электродвигателя на величину 2-10%. В результате остаточной намагниченности железа обмоток генератора 3 на его зажимах появляется напряжение. После этого к генератору
3 подключают с помощью переключателя 7 предварительно заряженные от стороннего источника (на чертеже не показан и может быть любым с достаточно высоким выходным напряжением в пределах параметров конденсаторов) до рабочего напряжения конденсаторы 6 блока 5, в результате чего на зажимах генератора 3 поддерживается стабильное напряжение 385-405 В, включают выключатель 8 электропривода 2 - ток холостого хода электропривода 2 и возбуждения, который зависит от используемых агрегатов, составляет 1, -2, 5% от номинального тока генератора 3. Затем выключают механический привод (мультипликатор) 1, который необходим только для запуска, выводят из зацепления муфту сцепления (на чертеже не показана) и устройство готово к работе.
Запущенное таким образом устройство способно длительное время работать в режиме генератора электроэнергии за счет взаимообмена энергией между блоком 5 конденсаторов и обмотками электродвигателя 3 в режиме, близком к резонансу токов системы, питая таким образом электропотребителей. Но при коротком замыкании в цепях потребления устройство мгновенно остановится, т.к. произойдет размагничивание устройства и, чтобы запустить ее в работу, необходимо повторить весь цикл запуска устройства в работу. При подключении активной нагрузки 12 емкости конденсаторов 5 возбуждения генератора 3 будет достаточно для поддержания стабильным напряжения до полной загрузки мощности генератора 3 - падение напряжения генератора 3 составит 8-10% от номинала.
При индуктивной нагрузке необходимо подключение дополнительных конденсаторов для компенсации реактивной мощности потребителей (на схеме не показаны).
При активно-емкостной нагрузке конденсатор может вообще не потребоваться и можно выключить конденсаторы 5 возбуждения, улучшив тем самым тепловой режим работы устройства.
Наилучшим соотношением оборотов системы «генератор-двигатель» является отношение 1:5. При таком соотношении коэффициент полезного действия (КПД) равен 75-80%.
Так, в электростанции мощностью 5 кВт используют электродвигатель привода мощностью 1,5 КвТ 300 оборотов/мин, генератор 7,5 кВт, 600 об/мин и
соответственно диаметр шкива электродвигателя - 50 мм, диаметр шкива генератора - 300 мм.
В сравнении с прототипом заявляемое устройство является более простым и устойчивым в работе.