Автоматична мобільна енергетична установка висоцького-2

Реферат: Автономна мобільна енергетична установка містить електрогенератор, який оснащений статером з обмотками, ротором з обмотками, насадженим на вал, та корпусом, а також нерухомою каруселлю (платформою), трансформатором і автоматичним перемикачем. На нерухомій платформі радіально від її центра, в якому розміщений центральний електрогенератор, розташовані додаткові електрогенератори аналогічної конструкції, які через зубчасту або будь-яку іншу відому передачу кінематично пов'язані з центральним електрогенератором, що приводить в дію всі додаткові електрогенератори, електричні виходи яких з'єднані в єдину мережу, підключену до трансформатора, а також, установка оснащена накопичувачем електроенергії з власним перемикачем. Протилежний вільний кінець центрального електрогенератора сполучений через ремінну або будь-яку іншу відому передачу з масивним шківом - інерційним накопичувачем енергії, кінематично пов'язаним з його приводом обертання, який використовують як стартовий і підтримуючий. UA 107384 U (54) АВТОМАТИЧНА МОБІЛЬНА ЕНЕРГЕТИЧНА УСТАНОВКА ВИСОЦЬКОГО-2 UA 107384 U UA 107384 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області енергетичного машинобудування, а точніше - до комплексних електрогенераторів для перетворення механічної енергії обертання від будь-якого джерела в електричну і може бути використана в електроенергетичних установках різної потужності та призначення у побуті, промисловості, сільському господарстві, енергетиці та в інших галузях народного господарства. Загальновідомий звичайний генератор електричного струму, який має наступну конструкцію. У циліндричній порожнині статора, виготовленого із спеціальної електротехнічної сталі, обертається на металевому валу постійний магніт (у малопотужних генераторах) або електромагніт (у потужних) - ротор. Обмотка, в якій збуджується електрорушійна сила (ЕРС) індукції, вкладена у вигляді послідовно сполучених рамок у спеціальні пази статора. Доцільність робити обертовим електромагніт - ротор генератора, а не робочу обмотку генератора - статор, пояснюється тим, що сила індукованого генератором (у статорі) електричного струму у багато разів більше сили електричного струму в електромагніті (у роторі), а електричний струм великої потужності конструктивно дуже складно відводити від обертового ротора. Слабкий струм до обертового електромагніту (до ротора) підводиться за допомогою ковзного контакту. Для цього ротор містить контактні кільця, сполучені з кінцями його обмоток, а нерухомі пластини - щітки, притиснуті до цих кілець, зв'язуючи обмотки ротора із зовнішнім контуром. Обмотку статора, в якій індукується потужний електричний струм, нерухомими шинами з'єднують з лінією електропередачі, по якій електроенергія передається споживачеві [див. підручник: Гончаренко С.І. Фізика. 11 клас, [підручник] / С.І. Гончаренко. - 2-ге видання. - К.: Освіта, 1998. - параграф 15 "Генератор змінного струму]. Основним недоліком відомого електрогенератора є те, що для примусового обертання ротора потрібно постійно підводити до нього механічну енергію. Тобто, він має бути "прив'язаний" до зовнішнього потужного джерела механічної енергії, окреме будівництво якого вимагає колосальних фінансових, матеріальних і інших видів витрат, наприклад гідроелектростанцій, паливних ресурсів для теплових електростанцій, бензину, дизельного пального для побутових генераторів тощо. Це не тільки неповоротні втрати, але і такі, що негативно впливають на довкілля через шкідливі викиди в атмосферу, що призводять до екологічних катаклізмів. Перерахованих недоліків, зокрема не "прив'язаність" до джерел механічної енергії, позбавлена енергетична установка, що містить електрогенератор, який складається із статора з обмотками, ротора з обмотками, насадженого на металевий вал, корпусу з пресованих сталевих пластин, а також нерухому карусель (платформу), трансформатор і автоматичний перемикач. Цей електрогенератор працює в такий спосіб. Подання струму до котушок ротора здійснюється через зовнішнє джерело електричної енергії, що використовується як стартер. Зовнішній електричний струм потрапляє на котушки ротора, який збуджує процес вироблення електричного струму в статорі. Цей електричний струм надходить по дротах до трансформатора, де від нього, розділившись на дві частини, переважно тече до споживача, а меншою частиною тече до перемикача. Саме ця частина струму підтримує постійну роботу електрогенератора без подальшого застосування стороннього джерела механічної енергії [див. пат. України № 14668 з класу Н02Р 5/00 опублікований 15.02.2006 року у Бюл. № 5]. Ця енергетична установка є найбільш близькою за своєю суттю та ефекту, що досягається, а тому й приймається за прототип. Основним недоліком відомого технічного рішення є значне обмеження потужності електрогенератора, що обумовлене його електротехнічними характеристиками, - якої потужності будуть використані котушки, магніти і обмотки, таку потужність струму він й вироблятиме. Якщо треба збільшити вироблення електроенергії, потрібно застосувати додаткові електрогенератори аналогічної конструкції, і кожен з них оснащувати трансформатором, перемикачем і стартовим джерелом механічної енергії, що ускладнює в цілому конструкцію енергетичної установки, не дозволяє раціонально використати такі забезпечуючі пристрої як трансформатори, перемикачі і стартові двигуни механічної енергії. Другим недоліком відомого технічного рішення є недосконалість конструкції через відсутність у складі установки накопичувача енергії для стартера, що запускає електрогенератор в роботу. Для пуску цього електрогенератора потрібно використати додаткове джерело механічної енергії, за яке доцільніше використати електродвигун. Проте такий електродвигун сам споживає електроенергію. Тому для запуску електрогенератора, його потрібно розташувати біля електромережі, щоб подати електрострум до стартового пристрою. Отже, місце розташування такого генератора обмежено і визначається наявністю електромережі. 1 UA 107384 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 І останнім, третім, недоліком відомого технічного рішення є відсутності в конструкції інерційного накопичувача енергії, що стабілізує та підтримує обертання ротора генератора, внаслідок чого, він поступово зменшуватиме обороти через магнітний опір і втрат на тертя. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення загальної енергетичної потужності установки для вироблення електричного струму і повної автономності її роботи за рахунок включення в систему вироблення електроструму додаткових електромагнітних засобів і накопичувача електроенергії для запуску енергетичної установки в роботу шляхом введення в конструкцію додаткових електрогенераторів, працюючих від одного центрального електрогенератора, накопичувача електроенергії і засобу для підтримки безперервної роботи енергетичної установки. Поставлена задача вирішується тим, що автономна мобільна енергетична установка містить електрогенератор, який оснащений статером з обмотками, ротором з обмотками, насадженого на вал, та корпусом, а також нерухомою каруселлю (платформою), трансформатором і автоматичним перемикачем. На нерухомій платформі радіально від її центру, в якому розміщений центральний електрогенератор, розташовані додаткові електрогенератори аналогічної конструкції, які через зубчасту або будь-яку іншу відому передачу кінематично пов'язані з центральним електрогенератором, що приводить в дію всі додаткові електрогенератори, електричні виходи яких з'єднані в єдину мережу, підключену до трансформатора, а також, установка оснащена накопичувачем електроенергії з власним перемикачем. Протилежний вільний кінець центрального електрогенератора сполучений через ремінну або будь-яку іншу відому передачу з масивним шківом - інерційним накопичувачем енергії, кінематично пов'язаним з його приводом обертання, який використовують як стартовий і підтримуючий. Як накопичувач електроенергії доцільно використати звичайний акумулятор будь-якої відомої конструкції, який або безпосередньо використовується для приведення в дію центрального електрогенератора, або є джерелом електроенергії для зовнішнього стартового засобу, наприклад звичайного електродвигуна будь-якої відомої конструкції, який забезпечує обертання масивного шківа. Завдяки наявності додаткових електрогенераторів і кінематичного зв'язку їх з центральним електрогенератором, останній може передавати їм енергію обертального руху свого ротора і, саме так, примушувати обертатися ротори периферійних електрогенераторів і виробляти ними додаткову електроенергію, яка частково направляється на центральний електрогенератор для підтримки його роботи (чи направляється на стартовий привід масивного шківа для підтримки його обертання), частково направляється на накопичувач електроенергії для підтримки його в зарядженому стані, а решта виробленої електроенергії спрямовується споживачеві, причому ця частина зростає у стільки разів, скільки використано в установці додаткових електрогенераторів. Загальну потужність запропонованої енергетичної установки можна регулювати не тільки кількістю додаткових електрогенераторів, але й за рахунок зміни передавального числа зубчастих кінематичних передач. Завдяки наявності у складі запропонованої електроенергетичної установки накопичувача електроенергії, вона стає дійсно автономною, оскільки для її запуску в роботу не потрібно використати додаткові зовнішні енергетичні ресурси. Перший раз масивний шків можна запустити в обертання навіть рукою. За суттю, вся система разом є одним потужним електрогенератором, що складається з декількох окремих. Оскільки запропонована енергетична установка сама себе "живить" електроенергією, вона, безумовно, автоматично, може працювати скільки завгодно. Оскільки запропонована автоматична енергетична установка не "прив'язана" до зовнішнього джерела енергії, вона може бути розташована де завгодно, а отже, є мобільною. Таким чином, сукупність усіх істотних ознак, отриманих завдяки внесенню відповідних конструктивних змін до енергетичної установки, яка складається з декількох електрогенераторів, об'єднаних кінематично в єдину електромеханічну систему і оснащена загальним для усіх їх трансформатором і накопичувачем електроенергії, дозволяють досягти певного позитивного технічного результату, сформульованого в постановці завдання. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображене наступне: Фіг. 1 - кінематична схема запропонованої автоматичної мобільної енергетичної установки, вигляд в плані; Фіг. 2 - принципова схема запропонованої автоматичної мобільної енергетичної установки. Запропонована автономна мобільна енергетична установка містить нерухому платформу 1, в центрі якої розташований центральний електрогенератор 2, вал 3 якого виступає зверху та знизу за межі платформи 1. Зверху на вал 3 насаджено зубчасте колесо 4 (шестірня). На нерухомій платформі 1, радіально від її центра, розташовані аналогічним чином (валами 3 2 UA 107384 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 догори) додаткові електрогенератори 2 аналогічної конструкції з такими ж зубчастими колесами 4, які входять в зчеплення з центральним зубчастим колесом 4. Зовні платформи 1 розташований трансформатор 5 з автоматичним перемикачем 6 і накопичувач електроенергії 7 зі своїм автоматичним перемикачем 8. Нижня частина вала 3' центрального електрогенератора 2 пов'язана за допомогою ремінної передачі 9 (як приклад) з масивним шківом 10, що має малопотужний привід 11, який підтримує обертання масивного шківа 10. Електричні виходи 12 додаткових електрогенераторів 2 об'єднані в єдину електромережу 13, яка підключена до трансформатора 5. Від трансформатора 5 відходять дві лінії. Одна лінія 14 передає електрострум споживачеві (це основна найбільша частина електроенергії, яку виробляє енергетична установка). Друга лінія 15 призначена для живлення центрального електрогенератора 2. Перемикач 6 дозволяє підключити до центрального електрогенератора 2 пусковий стартер будь-якої конструкції, наприклад електричний двигун (не показаний), необхідний для запуску енергетичної установки. Перемикач 8 дозволяє підключити до трансформатора 5 накопичувач електроенергії 7 будь-якої конструкції, наприклад звичайний акумулятор, для його заряджання. Цей накопичувач енергії 7 потрібний для живлення пускового стартера (у випадку, якщо електрогенератор 2 має занадто велику потужність) або для безпосереднього запуску електрогенератора 2 (у випадку, якщо електрогенератор 2 має середню або невелику потужність), підключаючись до нього через перемикач 16. Перемикач 8 також дозволяє підключити малопотужний привід 11 для "розкручування" масивного шківа 10. Таким чином, енергетична установка може запускатися в роботу різними способами. Запропонована автономна мобільна енергетична установка працює таким чином. Запуск енергетичної установки може здійснюватися двома способами. Або за допомогою перемикача 6 підключають малопотужний привід 11, наприклад електродвигун, до накопичувача енергії 7 (чи до зовнішнього джерела електроенергії), за допомогою якого через масивний шків 10 установку запускають перший раз в дію, або за допомогою перемикача 13 накопичувач енергії 7 безпосередньо підключають до центрального електрогенератора 2. Після запуску центрального електрогенератора 2 в дію, обертання його ротора приводить в обертальний рух зубчасте колесо 4, яке, за допомогою зчеплення, приводить в обертання інші зубчасті колеса 4, а через них - обертання роторів додаткових електрогенераторів 2. Як тільки додаткові електрогенератори 2 починають виробляти електрострум, перемикач 6 відключає пусковий стартер і підключає другу лінію 15 електропередачі до центрального електрогенератора 2. Електричний струм, що виробляється кожним додатковим електрогенератором 2, надходить по єдиній електромережі 13 до трансформатора 5, де від нього, розділившись на дві частини, переважно (більшою частиною) передається по першій лінії 14 до споживача, а меншою частиною надходить через перемикач 6 до центрального електрогенератора 2 і через перемикач 8 до накопичувача енергії 7. Саме ця частина електричного струму підтримує постійну роботу запропонованої енергетичної установки і заряджає накопичувач енергії 7, якщо в цьому є необхідність, а також підтримує обертання масивного шківа 10. Таким чином, установка працює в автономному режимі без сторонньої механічної енергії скільки завгодно за часом і без втручання людини. Центральний електрогенератор 2 є ведучим, інші електрогенератори 2 є веденими. Але ведучим може бути і будь-який крайній (периферійний) електрогенератор 2, проте в цьому випадку зростає обертовий момент, що призводить до деякої втрати енергії установкою. Тому як ведучий доцільно використати центральний електрогенератор 2. Запропонована енергетична установка не "прив'язана" стаціонарно до зовнішнього джерела енергії, що дозволяє їй працювати автономно. А це, у свою чергу, робить електроенергію гранично дешевою. Загальна потужність установки може забезпечити потреби промисловості і соціально-побутової сфери, не засмічувати довкілля. Запропонована енергетична установка може бути різної величини і потужності, може бути розташована на стаціонарній основі або на шасі будь-якого транспортного засобу, виготовлена як промисловий, так і побутовий засіб для отримання електроенергії. Запропонована енергетична установка - цей мобільний, компактний, автономний пристрій для виробництва електричної енергії, що працює дарма і безстроково, що є відмінною ознакою запропонованого технічного рішення, отриманою завдяки запропонованій компонувальній схемі роботи декількох електрогенераторів в єдиній системі, центральний з яких є, по суті, джерелом живлення інших додаткових електрогенераторів, що і є її технічними перевагами порівняно з прототипом. 3 UA 107384 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 1. Автономна мобільна енергетична установка, що містить електрогенератор, який оснащений статером з обмотками, ротором з обмотками, насадженим на вал, та корпусом, а також нерухомою каруселлю (платформою), трансформатором і автоматичним перемикачем, яка відрізняється тим, що на нерухомій платформі радіально від її центра, в якому розміщений центральний електрогенератор, розташовані додаткові електрогенератори аналогічної конструкції, які через зубчасту або будь-яку іншу відому передачу кінематично пов'язані з центральним електрогенератором, що приводить в дію всі додаткові електрогенератори, електричні виходи яких з'єднані в єдину мережу, підключену до трансформатора, а також, установка оснащена накопичувачем електроенергії з власним перемикачем, причому протилежний вільний кінець центрального електрогенератора сполучений через ремінну або будь-яку іншу відому передачу з масивним шківом - інерційним накопичувачем енергії, кінематично пов'язаним з його приводом обертання, який використовують як стартовий і підтримуючий. 2. Автономна мобільна енергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що як накопичувач електроенергії використаний звичайний акумулятор будь-якої відомої конструкції, який безпосередньо використовують для приведення в дію центрального електрогенератора, або є джерелом електроенергії для зовнішнього стартового засобу, наприклад звичайного електродвигуна будь-якої відомої конструкції, який забезпечує обертання масивного шківа. 4 UA 107384 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5