Устройство для зарядки аккумулятора от провода воздушных линий электропередач
METHOD FOR CHARGING ACCUMULATOR USING WIRE OF AERIAL TRANSMISSION LINES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для зарядки аккумулятора от провода воздушных линий электропередач (ВЛ).
Известно устройство отбора мощности от провода ВЛ, вырабатывающее зарядный ток для аккумуляторной батареи, реализованное на основе проходного трансформатора, роль первичной обмотки которого выполняет проходящий через него провод ВЛ, а вторичная обмотка через диодный мост подключена к зарядному устройству, регулирующему величину зарядного тока (см. патент RU 115582 на полезную модель «Устройство дистанционного мониторинга состояния провода воздушной линии электропередачи», опубл. 27.04.2012 г.). Данное устройство выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.
Недостатком данного устройства является сложность установки его на провод ВЛ и отсутствие возможности передвижения вдоль линии электропередач.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для зарядки аккумулятора от силового провода ВЛ с использованием принципа трансформатора тока или напряжения, способного перемещаться вдоль провода ВЛ или стоять на месте.
Техническим результатом, на который направлено заявляемое изобретение, является упрощение процесса монтажа устройства на провод ВЛ, а также обеспечение возможности передвижения вдоль него.
Заявляемый технический результат в части устройства достигается тем, что устройство для зарядки аккумулятора от провода воздушных линий электропередач содержит каркас, на котором установлен включающий в себя по меньшей мере четыре воздушных пропеллера летательный аппарат вертолетного типа, система привода, выполненная в виде роликов, система управления, а также устройство отбора мощности от провода воздушных линий электропередач, содержащее по меньшей мере два стальных магнитопроводящих полукольца с обмотками, закрепленных на отдельных пластинах, которые выполнены с возможностью прохождения между ними провода воздушных линий электропередач, сочленены между собой пружиной и соединены с каркасом шарнирами для обеспечения возможности смыкания и размыкания пластин между собой таким образом, чтобы магнитопроводящие полукольца с обмотками могли образовывать замкнутый контур, при этом пластины с противоположной от шарниров стороны выполнены со скошенным наружу внутренним краем, а выводы обмоток подключены через стабилизатор напряжения и токовый выпрямитель к аккумулятору, также установленному на каркасе.
Летательный аппарат вертолетного типа содержит электронное устройство стабилизации и электронное устройство определения координат.
Устройство отбора мощности закреплено на каркасе посредством планки, снабженной продольными отверстиями для ввода стопорных винтов.
Воздушные пропеллеры расположены на каркасе симметрично относительно устройства отбора мощности.
Центр тяжести устройства для зарядки выполнен ниже устройства отбора мощности.
Аккумулятор размещен на каркасе ниже устройства отбора мощности.
Обмотки магнитопроводящих полуколец выполнены из токопроводящего материала, например, из меди, алюминия, серебра, золота или их сплавов.
Пластины выполнены из диэлектрического материала, например, из пластмассы.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - устройство для зарядки аккумулятора от провода ВЛ (вид сбоку).
Фиг. 2 - устройство для зарядки аккумулятора от провода ВЛ (вид сверху).
Устройство для зарядки аккумулятора от провода ВЛ содержит каркас 1, на котором установлен летательный аппарат вертолетного типа, включающий в себя по меньшей мере четыре воздушных пропеллера 2, электронное устройство стабилизации и электронное устройство определения координат (на чертеже не показаны), и система привода в виде роликов 3 с двигателями, соединенными с системой управления (на чертеже не показана). Воздушные пропеллеры 2 и ролики 3 служат для упрощения процесса монтажа устройства для зарядки на провод ВЛ 4, а также для обеспечения возможности перемещения вдоль него. Пропеллеры 2 расположены симметрично относительно устройства отбора мощности 5, также размещенного на каркасе 1 посредством, например, планки 6, снабженной продольными отверстиями 7 для ввода стопорных винтов 8. Наличие четырех симметрично расположенных пропеллеров позволяет сохранять баланс устройства для зарядки на проводе ВЛ.
Система управления содержит систему управления полетом и систему управления двигателями воздушных пропеллеров 2. Система управления также управляет двигателями роликов 3.
Устройство отбора мощности 5 от провода ВЛ 4 выполнено с использованием принципа проходного трансформатора тока или напряжения. Роль сердечника трансформатора выполняют два магнитопроводящих стальных полукольца 9, закрепленных на отдельных пластинах 10 посредством прижимов 11 и винтов 12. Чтобы избежать потерь на вихревые токи, магнитопроводящие полукольца 9 выполнены шихтованными. Пластины 10 выполнены с возможностью прохождения между ними провода ВЛ 4. Роль первичной обмотки трансформатора выполняет проходящий между пластинами 10 провод ВЛ 4, а роль вторичной обмотки - обмотки 13, намотанные на магнитопроводящие полукольца 9. Обмотки 13 выполнены из меди, с использованием изоляции.
Пластины 10 сочленены между собой пружиной 14 и соединены с каркасом 1 шарнирами 15 для обеспечения возможности смыкания и размыкания пластин 10 между собой таким образом, чтобы магнитопроводящие полукольца 9 с обмотками 13 могли образовывать замкнутый контур. Пружина 14 служит для увеличения магнитного контакта между магнитопроводящими полукольцами 9 при их смыкании. Пластины 10 выполнены из диэлектрического материала, например, из пластмассы.
Двигатели воздушных пропеллеров 2 и роликов 3, а также система управления питаются током подзаряжаемого аккумулятора 16. Аккумулятор 16 может быть размещен на каркасе 1 ниже провода ВЛ 4, что обеспечивает нахождение центра тяжести устройства для зарядки ниже устройства отбора мощности - для сохранения баланса провода ВЛ. В случае установки на устройстве для зарядки двух и более аккумуляторов, они располагаются симметрично относительно устройства отбора мощности 5 (фиг. 1).
Пластины 10 с противоположной от шарниров 15 стороны выполнены со скошенным наружу внутренним краем 17, что позволяет при монтаже устройства для зарядки на провод ВЛ 4 этим самым проводом размыкать пластины 10 и запасовывать провод в воздушный зазор 18 между пластинами. Наличие в планке 6 продольных отверстий 7 позволяет регулировать положение устройства отбора мощности 5 относительно каркаса 1 и провода ВЛ 4 с тем, чтобы последний мог быть установлен в центре воздушного зазора 18.
Выводы обмоток 13 подключены через установленные на каркасе 1 стабилизатор напряжения и токовый выпрямитель (не показаны) к аккумулятору 16. Стабилизатор напряжения и токовый выпрямитель выполняют выпрямление и модуляцию снимаемого с провода ВЛ напряжения.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Предлагаемое устройство для зарядки аккумулятора может быть использовано в качестве вспомогательного оборудования для осуществления мониторинга состояния воздушных линий электропередач, например, при помощи видеокамеры, тепловизора, либо другого диагностического оборудования, которое может быть также установлено на каркасе 1.
Установка устройства для зарядки на провод ВЛ 4 осуществляется при помощи летательного аппарата вертолетного типа. Управление полетом устройства для зарядки выполняется либо оператором - с наземного пульта управления, либо путем задания в системе управления программы полета. Посредством роликов 3 устройство для зарядки аккумулятора устанавливается на проводе ВЛ 4. При помощи роликов 3 устройство для зарядки также может перемещаться вдоль провода ВЛ. Провод 4 запасовывается внутрь устройства отбора мощности 5 - между пластинами 10, которые разводятся посредством шарниров 15 и пружины 14, которая растягивается вследствие того, что усилие провода ВЛ 4, который давит снизу на скошенные наружу внутренние края 17 пластин 10, становится больше усилия пружины 14. После вхождения провода ВЛ 4 в воздушный зазор 18 пружина 14 вновь сжимается и пластины 10 смыкаются между собой, позволяя магнитопроводящим полукольцам 9 с обмотками 13 образовать замкнутый контур.
По проводу ВЛ 4, выполняющему роль первичной обмотки, протекает переменный ток. Протекающий по первичной обмотке ток намагничивания создает переменный магнитный поток в магнитопроводящих полукольцах 9. В результате электромагнитной индукции переменный магнитный поток в полукольцах 9 создает в обмотках 13 (вторичной обмотке) ЭДС индукции определенного напряжения. Уровень напряжения, амплитуда и характер полученной ЭДС, а также полученная мощность определяются током, проходящим в данный момент по проводу ВЛ, а также числом витков в обмотках 13. Количество витков в обмотках 13 может быть различным, в зависимости от тока в проводе ВЛ, номинального напряжения ВЛ, величины необходимого напряжения на клеммах обмоток.
При возникновении напряжения на выводах обмоток 13 напряжение через стабилизатор напряжения и токовый выпрямитель подается на аккумулятор(-ы) 16, обеспечивая его (их) зарядку.
При необходимости снятия устройства для зарядки с провода ВЛ 4, оно взлетает при помощи летательного аппарата вертолетного типа, вследствие чего провод ВЛ начинает давить на нижнюю часть пластин 10, разводя их между собой.
Таким образом, заявляемое устройство для зарядки аккумулятора позволяет обеспечить установку устройства на провод ВЛ, а также перемещение вдоль него.