Многоцелевая комбинированная энергоустановка с молекулярным накопителем электроэнергии

электроэнергии, при этом предпочтительно: регулятор напряжения выполнить на транзисторе включающим в себя коммутирующий элемент (КЭ), измерительный элемент (ИЭ); генератор выполнить в виде генератора переменного тока с выпрямителем; генератор выполнить в виде генератора постоянного тока; энергоустановку дополнительно снабжать импульсным потребителем постоянного тока с преобразователем, подключенным к выводам накопительного блока через управляющий выключатель; энергоустановку дополнительно снабжать импульсным потребителем переменного тока с преобразователем, подключенным к выводам накопительного блока через управляющий выключатель; управляемые выключатели выполнить в виде контакторов или МОП или IGBT транзисторов, систему управления выполнить соединенной с управляемыми выключателями; приводной двигатель механически сопрягать с генератором посредством редуктора или мультипликатора или вариатора или ременной передачи; молекулярный накопитель энергии выполнять в виде блока, состоящего из последовательно соединенных конденсаторных элементов с двойным электрическим слоем; систему электрооборудования выполнить однопроводной и/или двухпроводной.
Сущность изобретения  В заявленной многоцелевой комбинированной энергоустановке повышение эффективности достигается за счет выполнения накопительного блока в виде соединенных молекулярного накопителя электроэнергии и регулятора напряжения предпочтительно на полупроводниковых элементах и за счет введения управляемых выключателей подключенных к системе управления. Молекулярный накопитель электроэнергии использует явление формирования барьерного электрического поля на межфазной поверхности электронного и ионного проводников и за счет развитых поверхностей в зоне перехода удается обеспечить весьма высокие значения удельной энергоемкости. При работе энергоустановки потребитель периодически подключается к молекулярному накопителю и за счет его высокой удельной мощности удается обеспечить крутой фронт нарастания тока и тем самым, например, ускорить разгон электродвигателя или использовать ее в качестве сварочного агрегата. В заявленной многоцелевой комбинированной энергоустановке к выводам генератора подключены регулятор напряжения молекулярного накопителя электроэнергии и управляемый выключатель. Регулятор напряжения и управляемый выключатель, соединенный с системой управления, регулируют процесс заряда молекулярного накопителя электроэнергии и одновременно создают возможность подключения к энергоустановке вспомогательного потребителя тока.
Па рис. 1 приведена блок-схема заявленной многоцелевой комбинированной энергоустановки с молекулярным накопителем электроэнергии.
накопительный блок 6, в состав которого входит унравляемый выключатель 11, молекулярный накопитель электроэнергии 7 и регулятор напряжения 8, состоящий из КЭ 9, ИЭ 10.
В качестве приводного двигателя 1 могут быть использованы, например, бензиновый, дизельный, газовый, пневмогидравлический, газотурбинный ветродвигатель. Передаточный элемент 2, через который приводной двигатель 1 сопряжен с электрическим генератором 3, предпочтительно выполнять в виде мультипликатора или редуктора или вариатора или ременной передачи. Электрический генератор выполнен в виде генератора переменного тока совместно с выпрямителем или постоянного тока 3, к выводам которого подключен регулятор напряжения 8 состоящий из КЭ 9, ИЭ 10, управляемый выключатель 11 и молекулярный накопитель электроэнергии 7, к которому подключена через управляемый выключатель 4 выполненный в виде контактора или МОП транзистора или IGBT транзистора нагрузка 5. Молекулярный накопитель электроэнергии (см. Иванов A.M. и Герасимов А.Ф., «Молекулярные накопители электрической энергии на основе двойного электрического слоя, «Электричество, 1991, №8, с.с. 16-19) 6 выполняется в виде последовательно соединенных конденсаторных элементов с двойным электрическим слоем, которые размещаются в корпусе с клеммами.
Работу заявленной многоцелевой комбинированной энергоустановки с молекулярным накопителем электроэнергии рассмотрим на примере использования ее в качестве источника электроэнергии в транспортном средстве, выполненном виде гибридного электромобиля и сварочного агрегата.
После запуска приводного двигателя 1, энергоустановка снабжает электрической энергией накопительный блок 6. В накопительном блоке 6 регулятор напряжения 8 заряжает молекулярный накопитель электроэнергии 7 с интенсивностью зависящей одновременно от частоты вращения ротора генератора 3 и от напряжения на молекулярном накопителе электроэнергии 7. При выравнивании напряжения на генераторе 3 и молекулярном накопителе электроэнергии 7, регулятор напряжения 8 подает энергию достаточную для поддержания на последнем конечного напряжения. По окончании процесса его заряда устройство готово к действию и при срабатывании управляемого выключателя 4 происходит разряд молекулярного накопителя электроэнергии 7 на нагрузку 5. При размыкании управляемого выключателя 4 и 11 молекулярный накопитель электроэнергии 7 оказывается отключенным от регулятора напряжения 8 от нагрузки 5. Иа молекулярном накопителе электроэнергии 7 фиксируется напряжение, имевшее место на зажимах регулятора напряжения 8 в момент уменьшения тока разряда накопителя. Под пониженным напряжением молекулярный накопитель электроэнергии 7 будет находиться до момента включения управляемого выключателя 11. Одновременно с этим, когда вал генератора 3 вращается в холостую, с вала приводного двигателя 1 или с передаточного
элемента 2 можно снимать механическую мощность, например для привода колес.
В сравнении с известными заявленная многоцелевая комбинированная энергоустановка с молекулярным накопителем электроэнергии позволяет снизить установленную мощность приводного двигателя и генератора более чем на 35%, за счет предварительного накопления необходимой мощности в блоке накопления. Позволяет увеличивать пиковую выходную мощность на нагрузку более чем на 50%, путем дополнительного подсоединения молекулярных накопителей электроэнергии. При использовании установки в качестве сварочного агрегата, указанная возможность увеличения мощности дешевле не менее чем на 25%, в отличие от аналогичного увеличения, при параллельном подсоединении дополнительного, известного агрегата.
Заявленная многоцелевая комбинированная энергоустановка с молекулярным накопителем электроэнергии может эффективно использоваться в автономных электростанциях, в частности, в энергоустановках с электростартерным запуском бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания, сварочных агрегатах, электромобилях и других видах электротранспорта, в электроприводах повторнократковременного действия, передвижных рентгеновских и импульсных установках.