ОДНОПРОВОДНАЯ РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ОТ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к энергосберегающим системам уличного освещения и систем транспортировки, распределения и потребления электрической энергии и предназначена для уличного освещения в условиях дефицита и отсутствия централизованного энергоснабжения.
Известен солнечный светильник, состоящий из солнечной батареи, химического аккумулятора, контролера заряда, соединительных проводов электрической линии и люминесцентной лампы, в котором при большой мощности светильника используют дополнительно инвертор и трансформатор (Солнечный светильник. Технологии и оборудование возобновляемой энергетики. Каталог изделий, разработанных и производимых в системе ВИЭСХ. - М.: ВИЭСХ, 2001. - С.7).
Недостатком этой системы является низкий КПД светильника и потери энергии в соединительных проводах. Другим недостатком является возможность короткого замыкания соединительных проводов.
Известен шахтный светильник индивидуального использования, в котором вместо люминесцентной лампы используют светодиоды (патент РФ №2187039, опубл. 10.03.2002 г. Бюл. №22).
Недостатками известного светильника являются потери электрической энергии в проводниках линии, в которой закрепляют светодиоды и опасность короткого замыкания в приводах линии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является уличный осветитель с питанием от солнечной энергии (патент ПМ RU №48617, 2005.13.05). Уличный осветитель содержит базовую панель фотоэлектрических преобразователей, электрическую аккумуляторную батарею, осветительное устройство и блок заряда-разряда, снабжен регулируемой крепежной арматурой, дополнительной панелью фотоэлектрических преобразователей, осветительное устройство, выполненное в виде отдельного блока, при этом базовая и дополнительная панель фотоэлектрических преобразователей и осветительное устройство размещены в отдельных герметичных корпусах, установленных на регулируемой крепежной арматуре, и соединены между собой электрическим кабелем.
Недостатком известной системы внешнего освещения является сложность в эксплуатационном обслуживании, со временем прозрачная защитная поверхность фотоэлектрических преобразователей подвергается загрязнению, что приводит к уменьшению КПД фотоэлектрических преобразователей, следовательно, к нарушению цикла разряда-заряда аккумулятора и прекращение функционирования уличного осветителя. Для восстановления прозрачности защитной поверхности фотоэлектрических преобразователей, необходимо проводить систематические мероприятия по очистке поверхности фотоэлектрических преобразователей, так как система крепится на опоре городского освещения для данных мероприятий необходимо привлекать специальную технику для работы на высоте, что ведет к дополнительным издержкам. Другим недостатком известной системы внешнего освещения является опасность короткого замыкания в приводах линии.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание системы уличного освещения с длительным сроком эксплуатации, пригодного для применения в районах с дефицитом и отсутствием централизованного электроснабжения, снижению эксплуатационных издержек, понижению потерь при передаче, уменьшение потребления электрической энергии и предотвращение короткого замыкания в линии.
В результате использования предлагаемой полезной модели уменьшаются потери при передаче энергии от фотоэлектрических модулей к осветительному устройству, исключается возможность короткого замыкания, при этом панели фотоэлектрических преобразователей от одного или нескольких осветительных устройств установлены централизованно на открытом участке, доступном для проведения систематических мероприятий по очистке поверхности фотоэлектрических преобразователей без использования специализированной техники.
Вышеуказанный результат достигается тем, что предлагаемая однопроводная резонансная система наружного освещения от солнечной энергии, содержащая солнечные панели с фотоэлектрическими преобразователями, электрические аккумуляторные батареи, светодиодные осветительные устройства, блок заряда-разряда, содержит устройство для передачи электрической энергии по одному проводу с питанием от солнечной энергии, состоящее из генератора повышенной частоты, емкости резонансного трансформатора, повышающего резонансного трансформатора, однопроводной линии электропередачи, понижающего резонансного трансформатора, обратного преобразователя и заземлителя, при этом панели с фотоэлектрическими преобразователями соединены с блоком заряда-разряда, который соединен с аккумуляторной батареей и генератором повышенной частоты, который в свою очередь соединен с емкостью резонансного трансформатора и повышающим резонансным трансформатором, который через однопроводную линию электропередачи соединен с понижающим резонансным трансформатором, который соединен с заземлителем и обратным преобразователем, соединенным со светодиодным осветительным устройством, причем солнечные панели с фотоэлектрическими преобразователями и аккумуляторные батареи объединены и установлены в одном месте.
Основным источником питания для предлагаемой однопроводной резонансной системы наружного освещения являются панели с фотоэлектрическими преобразователями, от которых заряжаются аккумуляторные батареи через блок зарядки-разрядки. Электроснабжение осветительных устройств производится через резонансную систему электрической энергии.
Известна однопроводная резонансная система передачи электрической энергии, содержащая генератор повышенной частоты, преобразователь напряжения, повышающий резонансный контур, однопроводную линию электропередач, понижающий резонансный контур (патент РФ №2411142, Бюл. №4, 2011).
Работа однопроводной резонансной системы передачи электрической энергии основана на использовании двух резонансных контуров с частотой 0,5-50 кГц и однопроводной линии между контурами с напряжением линии 10-100 кВ при работе в режиме резонанса напряжений.
Провод линии является направляющим каналом, вдоль которого движется электромагнитная энергия.
Однопроводная резонансная система передачи электрической энергии позволяет обеспечить преимущества перед трехфазной системой передачи электрической энергии:
- передачу электрической энергии на большие расстояния;
- уменьшение сечения передающей линии;
- уменьшение потерь в линии при передаче электроэнергии;
- отсутствие короткого замыкания в проводах.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена общая схема однопроводной резонансной системы наружного освещения от солнечной энергии.
Однопроводная резонансная система наружного освещения от солнечной энергии содержит панели с фотоэлектрическими преобразователями 1, блок заряда-разряда 2, аккумуляторная батарея 3, генератор повышенной частоты 4, емкость резонансного трансформатора 5, повышающий резонансный трансформатор 6, однопроводная линия электропередачи 7, понижающий резонансный трансформатор 8, обратный преобразователь 9, светодиодное осветительное устройство 10, заземлитель 11.
Панели с фотоэлектрическими преобразователями 1 соединены с блоком заряда-разряда 2, который соединен с аккумуляторной батареей 3 и генератором повышенной частоты 4, который в свою очередь соединен с емкостью резонансного трансформатора 5 и повышающим резонансным трансформатором 6. Повышающий резонансный трансформатор 6 через однопроводную линию электропередачи 7 соединен с понижающим резонансным трансформатором 8, который соединен с заземлителем 11 и обратным преобразователем 9. Обратный преобразователь 9 соединен со светодиодным осветительным устройством 10.
Система наружного освещения от солнечной энергии работает следующим образом.
Блок заряда-разряда 2 в дневное время суток производит съем электрической энергии с панелей с фотоэлектрическими преобразователями 1, и осуществляет зарядку аккумуляторных батарей 3, в темное время суток производит съем энергии с аккумуляторных батарей 3 и производит подачу питания 12…48 В на генератор повышенной частоты 4, где преобразуется в переменное напряжение частотой 1…100 кГц и подается на повышающий резонансный трансформатор 6 через емкость резонансного трансформатора 5. С выходной обмотки повышающего резонансного трансформатора 6 переменное напряжение 1…100 кВ подается в однопроводную линию электропередачи 7, далее напряжение понижается приемным резонансным трансформатором 8 до необходимой величины 220 В. Затем в обратном преобразователе 9, происходит преобразование переменного напряжения в постоянное и понижение частоты до номинальной 50 Гц, необходимой для работы светодиодного осветительного устройства 10.