ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Предлагаемое устройство относится к электромеханическим преобразователям энергии, а именно: к преобразователям, работающим на основе явления поляризации диэлектрика.
Область применения устройства - в промышленности, сельском хозяйстве и быту.
Большинство известных электромеханических преобразователей используют способ, основанный на явлении электромагнитной индукции, открытом М. Фарадеем. Благодаря длительной истории развития эти преобразователи доведены до конструктивного совершенства[1].
Их недостатками являются относительно большая масса, применение дорогостоящих материалов, сложность устройства, наводки от искрения и электромагнитных полей, критичность магнитных свойств материалов к температуре и вибрациям.
В настоящее время некоторые электромагнитные устройства могут быть заменены твердотельными преобразователями, использующими явления поляризации диэлектрика[2]. При этом достигается большая надежность, упрощается конструкция, снижается масса преобразователя, уменьшается его стоимость.
Одним из таких устройств является преобразователь механической энергии в электрическую энергию [3], выбранный в качестве прототипа. Этот преобразователь использует явление поляризации, возникающее в результате инерционного эффекта [4]. При механическом вращении цилиндрического конденсатора вокруг его оси симметрии атомы (молекулы) диэлектрика, находящегося между обкладками, испытывают действие центростремительной силы, что приводит к их поляризации. Возникающая на обкладках поляризационная разность потенциалов снимается с помощью осевых контактных поверхностей и скользящих контактов.
Общим признаком предлагаемого устройства и прототипа является использование в преобразователе цилиндрического конденсатора, при вращении которого в результате инерционного эффекта возникает поляризация диэлектрика, что приводит к появлению на обкладках разности потенциалов.
Недостатками известного устройства, принятого автором за прототип является небольшая величина разности потенциалов, снимается с преобразователя. Для ее увеличения необходимо увеличивать размеры устройства или частоту вращения конденсатора. При этом уменьшается надежность работы устройства и увеличивается его стоимость.
Целью предлагаемого устройства является повышение выходной разности потенциалов и упрощение конструкции преобразователя.
Поставленная цель достигается тем, что используется рулонный способ размещения диэлектрика и обкладок в цилиндрическом конденсаторе, что позволяет увеличить площадь поверхности диэлектрика.
Заявитель считает, что предлагаемое устройство обладает существенными отличиями от прототипа.
На фиг. 1 изображена схема генератора. Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Диэлектрик (2) и обкладки (3, 4) расположены в цилиндрическом конденсаторе рулонным способом. При механическом вращении цилиндрического конденсатора вокруг его оси симметрии (1) с атомы (молекулы) диэлектрика испытывают действие центростремительной силы. В результате инерционного эффекта происходит поляризация диэлектрика и между обкладками конденсатора появляется поляризационная разность потенциалов, которая фиксируется с помощью осевых контактных поверхностей (5 и 6) и скользящих контактов (7).
На фиг. 2 изображена зависимость поляризационной разности потенциалов от времени при различных значениях частоты вращения (1-40 Гц; 2-65 Гц; 3-90 Гц; 4-110 Гц). Расстояние между обкладками составляло ~0.1 мм, внутренний радиус вращения был ~3 мм, а внешний ~8 мм.
Анализ полученных данных показывает, что с увеличением частоты вращения поляризационная разность потенциалов увеличивается. При постоянной частоте вращения разность потенциалов остается величиной постоянной.
Реализация данного устройства позволит:
1. Снизить его стоимость по сравнению с известными преобразователями.
2. Увеличить величину разности потенциалов, снимаемой с генератора.
3. Увеличить надежность работы устройства.
Источники информации
1. Бертинов А.И., Бут Д.А., Мизюрин С.Р. Специальные электрические машины. - М.: Энергоиздат, 1982. - С. 552.
2. Патент РФ №2113757.
3. Заводовский А.Г. Устройство для преобразования механической энергии в электрическую энергию // Патент РФ на ПМ №129318, БИ №17, 20.06.2013 (прототип).
4. Заводовский А.Г. Инерционная поляризация диэлектрика // Известия вузов. Физика. - 2012. - Т. 55. - №9. - С. 50-53.