Пристрій відбирання енергії блискавки

Реферат: Пристрій відбирання енергії блискавки містить заземлений через регульований опір блискавкоприймач, контур, що складається з паралельно ввімкненої котушки індуктивності та вимикача для її закорочування, а також виходи для приєднання до корисного навантаження. Контур виконано надпровідним, пристрій додатково споряджено щонайменше одним аналогічним контуром. Одні з кінців надпровідних котушок всіх контурів з'єднані в надпровідний вузол і заземлені, а другі - послідовно з'єднані через надпровідні перехідні вимикачі. Виходи для приєднання до корисного навантаження входять до складу останнього контуру. UA 117471 U (12) UA 117471 U UA 117471 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до електротехніки та електроенергетики, зокрема до альтернативних джерел енергії, а саме до пристроїв утилізації енергії блискавки. Відомий пристрій відбирання енергії блискавки, що містить групу блискавко-приймачів, електрично з'єднаних зі струмовідводом, виконаним у вигляді коливального контуру, приєднаного до засобу заземлення, а також засіб відбору енергії блискавки на загальній нагромаджувальній ємності, при цьому кожний блискавкоприймач виконаний у вигляді, підвішених над землею стійок на ізоляторах металевої сітки [патент РФ №2415520 С2, МПК H05F 5/00, опубл. 27.03.2011]. Недоліком зазначеного пристрою є те, що він займає значну площу на поверхні землі й тому не дуже зручний в експлуатації. Крім того, його використанні не забезпечує відбирання енергії блискавки в будь-який момент - часу (зокрема він унеможливлює приймання енергії двох і більше блискавок, що потрапляють у пристрій через короткий проміжок часу). Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі є пристрій відбирання енергії блискавки, що містить заземлений через регульований опір блискавкоприймач, контур, що складається з паралельно ввімкненої котушки індуктивності та вимикача для її закорочування, а також виходи для приєднання до корисного навантаження, при цьому пристрій споряджено джерелом іонізації повітря та системою оптичного сканування атмосфери на наявність зон скупчення електричних зарядів, до складу якої входить додатковий лазер [патент РФ № 2277744 С2, МПК Н02Н 3/22, опубл. 10.06.2006]. На відміну від аналога, що розглянуто, цей пристрій займає незначну площу на поверхні землі, проте він має дуже складну конструкцію (передусім через наявність двох лазерів). Крім того, як і зазначений аналог, використання цього пристрою не забезпечує приймання енергії двох і більше блискавок" що потрапляють у пристрій через короткий проміжок часу. В основу корисної моделі поставлена задача - вдосконалити пристрій відбирання енергії блискавки, у якому його нове конструктивне виконання забезпечує відбирання енергії блискавки в будь-який момент часу, зокрема відбирання енергії двох і більше блискавок, що потрапляють у пристрій через короткий проміжок часу, що істотно підвищує ефективність пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої відбирання енергії блискавки, що містить заземлений через регульований опір блискавкоприймач, контур, що складається з паралельно ввімкненої котушки індуктивності та вимикача для її закорочування, а також виходи дня приєднання до корисного навантаженні, згідно з пропонованою корисною моделлю, контур виконано надпровідним, пристрій додатково споряджено щонайменше одним аналогічним контуром, одні з кінців надпровідних котушок всіх контурів з'єднані в надпровідний вузол і заземлені, а другі - послідовно з'єднані через надпровідні перехідні вимикачі, при цьому виходи для приєднання до корисного навантаження входять до складу останнього контуру. Виконання пристрою із зазначеними ознаками забезпечує ефективне відбирання енергії двох і більше блискавок, що послідовно потрапляють у його блискавкоприймач. Проаналізуємо роботу пристрою, що складається з трьох зазначених контурів. Так, під час потрапляння блискавки в блискавкоприймач електричний струм проходить по ділянці такого кола: блискавкоприймач - регульований опір - котушка індуктивності першого контуру - Земля. При цьому послідовно ввімкнений регульований опір регулює тривалість розрядки. При розрядці запасається енергія магнітного поля котушкою індуктивності першого контуру. У міру зменшення розрядного струму вимикач для закорочування котушки індуктивності замикає її кінці між собою, у результаті чого в її колі циркулює незатухаючий електричний струм, тобто зберігається нагромаджена магнітна енергія. Після закінчення розряду блискавки замикається перехідний вимикач між першим і другим контурами з наступним вимиканням вимикача для закорочування котушки індуктивності першого контуру. Енергія котушки індуктивності першого контуру переходить у котушку індуктивності другого контуру. Далі коло котушки другого контуру замикається вимикачем для її закорочування та наступного вимикання перехідного вимикача між першим і другим контурами. Аналогічно передається енергії котушки індуктивності другого контуру в котушку індуктивності третього контуру через перехідний вимикач між другим і третім контурами. Нарешті, третій контур з'єднано з корисним навантаженням перехідним вимикачем на виході з третього контуру, яке і споживає енергію блискавки. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено схему пропонованого пристрою. Пристрій відбирання енергії блискавки містить заземлений через регульований опір 1 блискавкоприймач 2, контур 3, що складається з паралельно ввімкненої котушки індуктивності 4 та вимикача 5 для її вкорочування, а також виходи 6 і 7 для приєднання до корисного навантаження 8. Зазначений контур 3 виконано надпровідним, пристрій додатково споряджено щонайменше одним аналогічним контуром, зокрема двома контурами 9 і 10 з котушками 1 UA 117471 U 5 10 15 20 25 30 35 індуктивності 11 і 12 та надпровідними вимикачами 13 і 14, відповідно. При цьому одні з кінців 15 надпровідних котушок всіх контурів з'єднані в надпровідний вузол і заземлені, а другі (кінці 16) - послідовно з'єднані через надпровідні перехідні вимикачі 17-19, при цьому виходи 6 і 7 для приєднання до корисного навантаження 8 входять до складу останнього контуру (у нашому випадку контуру 10). Пристрій працює в такий спосіб. Під час потрапляння блискавки в блискавкоприймач 2 електричний струм проходить по ділянці "блискавкоприймач 2 - регульований опір 1 - котушка індуктивності 4 контуру 3 - Земля". Послідовно ввімкнений регульований опір 1 регулює тривалість розрядки. При розрядці запасається енергія магнітного поля котушкою індуктивності 4 контуру 3. У міру зменшення розрядного струму вимикач 5 замикає кінці котушки 4 між собою, у результаті чого в колі котушки індуктивності 4 циркулює незатухаючий електричний струм, тобто зберігається нагромаджена магнітна енергія. Після закінчення розряду блискавки замикається перехідний вимикач 17 між контурами 3 і 9 з наступним вимиканням вимикача 5. Енергія котушки індуктивності 4 частково переходить у котушку індуктивності 11 контуру 9. Далі коло котушки 11 замикається вимикачем 13 з наступним вимиканням перехідного вимикача 17. Аналогічно передається енергія котушки індуктивності 11 у котушку індуктивності 12 контуру 10 через перехідний вимикач 18. Контур 10, у свою чергу, з'єднано з корисним навантаженням 8 перехідним вимикачем 19, яке і споживає енергію блискавки. Використання контурів 3, 9 і 10 (замість одного в найближчому аналозі) пов'язано з необхідністю пристрою бути готовим приймати декілька розрядів блискавки незалежно від інтервалу часу між ними. Очевидно, що використання надпровідників потребує охолодження пристрою нижче за критичну температуру переходу надпровідників в надпровідний стан. Відзначимо, що сила струму блискавки може перевищувати 10 000 А, тобто може перевищувати критичні струми в надпровідниках. Тому, для забезпечення функціонування пристрою можна використати необхідну кількість розглянутих пристроїв, ввімкнених паралельно. Пропонована корисна модель істотно підвищує ефективність відбирання енергії блискавки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій відбирання енергії блискавки, що містить заземлений через регульований опір блискавкоприймач, контур, що складається з паралельно ввімкненої котушки індуктивності та вимикача для її закорочування, а також виходи для приєднання до корисного навантаження, який відрізняється тим, що контур виконано надпровідним, пристрій додатково споряджено щонайменше одним аналогічним контуром, одні з кінців надпровідних котушок всіх контурів з'єднані в надпровідний вузол і заземлені, а другі - послідовно з'єднані через надпровідні перехідні вимикачі, при цьому виходи для приєднання до корисного навантаження входять до складу останнього контуру. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2