Пристрій живлення постійним електричним струмом

Реферат: Пристрій живлення постійним електричним струмом містить трубопроводи, що з'єднані між собою у замкнений контур і заповнені рідиною, циркуляційний насос. Всередині трубопроводів розміщені два електроди, під'єднані до протилежних полюсів джерела електричного струму, а рідина є струмопровідною. UA 87008 U (54) ПРИСТРІЙ ЖИВЛЕННЯ ПОСТІЙНИМ ЕЛЕКТРИЧНИМ СТРУМОМ UA 87008 U UA 87008 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів живлення постійним електричним струмом та електричних пристроїв, що забезпечують ці способи. Відомі способи живлення постійним електричним струмом за допомогою надпровідників, зокрема наведений на http://bourabai.kz/toe/superlines.htm, який був прийнятий як найближчий аналог. У вказаному способі використовується кабель з нерухомими надпровідниками, який розміщується всередині трубопроводів кріогенної системи, якими, за допомогою насоса, циркулює кріогенна рідина (наприклад, рідкий азот), для постійного охолодження зазначених надпровідників, з метою забезпечення їхньої надпровідної властивості. При цьому рідкий газ не є провідником електричного струму і тому додатково використовується як ізолятор. Недоліками найближчого аналога є, по-перше, застосування спеціальних дорогих пристроїв для його реалізації, а саме: кріогенної системи для охолодження надпровідних кабелів до робочої температури (наприклад, до температури, нижчої за температуру кипіння рідкого азоту), по-друге - кріогенна система постійно потребує додаткової енергії для утримання хладагенту (азоту) у рідкому стані, по-третє - необхідні дорогі спеціальні матеріали, здатні працювати в умовах охолодження до наднизьких температур. В основу корисної моделі поставлено задачу передавання надпотужного електричного струму (тобто електричного струму із силою, наприклад, у кількасот кілоампер і більше), на певну відстань без використання кріогенного обладнання та спеціальних матеріалів, та спрощення технології живлення споживачів електроенергії надпотужним постійним електричним струмом, шляхом заміни нерухомого провідника рухомим, тобто струмопровідною рідиною (наприклад, електролітом), здатною рухатися по трубопроводу і водночас бути носієм електричних зарядів, та забезпечення безперервної циркуляції цієї рідини. Корисну модель пояснено кресленням. Для реалізації запропонованого способу, за схемою, наведеною на Фіг. 1, струмопровідну рідину 1 з питомою електропровідністю ε, насичують зарядами 2 на електроді 3 з площею поверхні S, підключеному до одного з полюсів джерела постійного електричного струму з напругою U (наприклад, до позитивного), і примушують рухатися замкненим контуром у напрямку А від електрода 3, який розміщують всередині трубопроводу 5 до електрода 4 з площею поверхні S, підключеного до протилежного полюса джерела постійного електричного струму, за трубопроводом 5 з площею поперечного перерізу S1, з певною швидкістю V. Струмопровідна рідина 1, насичена зарядами 6 протилежного знака на електроді 4, повертається до електрода 3 за трубопроводом 7 з площею поперечного перерізу S1 у напрямку В. Зазначений замкнений контур складають з трубопроводів 5 та 7 і заповнюють рідиною 1 перед початком реалізації запропонованого способу. Циркуляцію рідини 1 трубопроводами 5 та 7 забезпечують за допомогою насоса 8. Швидкість рідини 1 біля електродів 3 та 4 становить V1 і не перевищує швидкість дрейфу зарядів через поверхню електродів S. Сила струму при цьому становить I=U/(ε *L /S), де L - сумарна довжина трубопроводів. При цьому потік струмопровідної рідини 1 в трубопроводах 5 та 7 виступає як провідник електричного струму і може бути застосований безпосередньо в під'єднаному до вищезазначеного пристрою пристрої-споживачеві електричної енергії, наприклад в електромагніті 10 з сердечником 11. Рідина 1 циркулює обмоткою 9 зазначеного електромагніта, що конструктивно являє собою ділянку трубопроводу, наприклад трубопроводу 5, та виконана у вигляді спіралі, як показано на Фіг. 1 креслення. Якщо споживачем є електролітична ванна, то оброблювана деталь (деталі) з площею поверхні S, буде виконувати роль одного з електродів, наприклад електрода 3, як показано на Фіг. 3. Передавання надпотужного струму відбувається при V >> V1 і S >> S1. Спосіб може використовуватися для живлення електричних пристроїв, у яких створюється потужне магнітне поле, або пристроїв, які є споживачами потужного струму, наприклад електромагнітів у прискорювачах елементарних частинок або в уніполярних електричних машинах. При цьому струмопровідна рідина надходить до пристрою-споживача принаймні одним із зазначених вище трубопроводів. Відомі пристрої, які використовують струмопровідну рідину та є споживачами потужного постійного електричного струму, наприклад електролітичні ванни для анодування металічних виробів, в яких такою рідиною є електроліт, або збуджувачі турбогенераторів, у яких такою рідиною є контактний бальзам, що змащує поверхні контактних кілець та щіток та водночас є носієм електричних зарядів між ними. Відомі також надпровідні пристрої для передачі електроенергії від джерела струму до споживача (або споживачів) на певну відстань за допомогою високотемпературних надпровідних кабелів, зокрема, наведений на http://bourabai.kz/toe/superlines.htm, який є 1 UA 87008 U 5 10 15 20 25 30 35 40 найближчим аналогом. Зазначений пристрій має у своєму складі кабель з нерухомими високотемпературними надпровідниками та кріогенну систему, яка використовує рідкий азот, для охолодження зазначеного кабелю до робочої температури, при якій кабель набуває надпровідної властивості. Кабель розміщений всередині трубопроводу, яким, за допомогою насоса, циркулює рідкий азот. Недоліками найближчого аналога є, по-перше, необхідність допоміжних пристроїв для його функціонування, а саме: кріогенних установок для підтримання температури зазначеного кабеля у межах, необхідних для забезпечення його надпровідності (наприклад, температури, нижчої за температуру кипіння рідкого азоту), по-друге - зазначені кріогенні установки потребують додаткової енергії для своєї роботи, по-третє - необхідні дорогі спеціальні матеріали, які набувають надпровідної властивості лише за умови охолодження до наднизьких температур (наприклад, до температури рідкого азоту). Також в основу корисної моделі поставлено задачу забезпечення запропонованого способу живлення постійним електричним струмом із силою, наприклад, у кількасот кілоампер і більше, на певній відстані від джерела такого струму, без використання кріогенного обладнання, рідких газів та спеціальних матеріалів, та здешевлення обладнання, яке при цьому використовується. Корисну модель пояснено кресленням. На Фіг. 1 наведено загальний вигляд запропонованого пристрою, на Фіг. 2 - можливий варіант його виконання. Для реалізації запропонованого вище способу використовується пристрій, зображений на Фіг. 1, який підключається до джерела постійного електричного струму. Запропонований пристрій має в своєму складі рухому струмопровідну рідину 1 з питомою електропровідністю ε, електроди 3 та 4 кожен із площею поверхні S, які під'єднані до протилежних полюсів джерела постійного електричного струму з напругою U, трубопроводи 5 та 7 з площею поперечного перерізу S1, які заповнені рідиною 1 і становлять замкнений контур, насос 8, який забезпечує циркуляцію рідини 1 зазначеним контуром; при цьому частина, наприклад, трубопроводу 5 конструктивно виконується у вигляді спіралі і слугує обмоткою 9 пристрою-споживача електричної енергії, наприклад електромагніта 10 з сердечником 11. Рідина 1 насичується зарядами 2 на електроді 3, підключеному до одного з полюсів джерела постійного електричного струму (наприклад, до позитивного), за допомогою насоса 8 рухається у напрямку А від електрода 3 до електрода 4, підключеного до протилежного полюса джерела постійного електричного струму, за трубопроводом 5; від електрода 4 рідина 1, насичена на ньому зарядами 6 протилежного знака, повертається до електрода 3 за трубопроводом 7 у напрямку В, за допомогою насоса 8. Таким чином, потік струмопровідної рідини 1 в трубопроводах 5 та 7 виступає як провідник електричного струму. Можливий варіант виконання пристрою для застосування даного способу, пояснений Фіг. 2, в якому принаймні один трубопровід-провідник (наприклад, трубопровід 7) використовується в обмотці 12 електродвигуна насоса 8, яка конструктивно є продовженням трубопроводу 7. Якщо споживачем є електролітична ванна 13, то оброблювана деталь (деталі) з площею поверхні S буде виконувати роль одного з електродів, наприклад електрода 3, як показано на Фіг. 3 креслення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Пристрій живлення постійним електричним струмом, що містить трубопроводи, що з'єднані між собою у замкнений контур і заповнені рідиною, та циркуляційний насос, приєднаний до зазначених трубопроводів, який відрізняється тим, що всередині трубопроводів розміщені два електроди, під'єднані до протилежних полюсів джерела електричного струму, а рідина є струмопровідною. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що принаймні один трубопровід подачі струмопровідної рідини є обмоткою електродвигуна насоса, що забезпечує циркуляцію зазначеної рідини. 2 UA 87008 U 3 UA 87008 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4