Трехфазный двухтактный вибрационный генератор электрической энергии

(51) 02 35/06 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ распределителя магнитного потока относительно системы магнитов и катушек и может быть использовано в устройствах по преобразованию механической энергии в электрическую энергию. Реализация прямого преобразования входного механического колебания в трехфазный переменный электрический ток и повышение эффективности работы вибрационного генератора электрической энергии осуществляется непосредственно,без промежуточных преобразовательных устройств, что позволит использовать механическую энергию ветра,текущих вод рек и т.д. Поставленные цели достигаются за счет того, что магнитопровод выполнен в виде трехстержневого постоянного магнита с поперечным зазором, в котором размещен якорь с возможностью соединения с источником механических колебаний с постоянной амплитудой и определенной частотой.(72) Туманов Исакул ЕлегеновичОрынбаев Сейтжан АуесжановичКацэйко ПиотрБеспалов Виктор Яковлевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ДВУХТАКТНЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ(57) Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для генерирования электрической энергии, использующим энергию возвратнопоступательного,колебательного или вибрационного движения подвижного Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для генерирования электрической энергии, использующим энергию возвратнопоступательного,колебательного или вибрационного движения подвижного распределителя магнитного потока относительно системы магнитов и катушек. Известен генератор электрической энергии,содержащий постоянный магнит, одним концом прикрепленный к пластинчатой пружине,магнитопровод с обмоткой и привод периодического перемещения постоянного магнита А.с.1653085 от 30.05.1991 бюл. 20 Н 02 35/00. Привод выполнен в виде ферромагнитной зубчатой рейки с шириной выступающих зубцов, равной ширине торца полюса магнита, магнитопровод выполнен с полюсами,расстояние между которыми равно расстоянию между полюсами магнита, а пластинчатая пружина с магнитом выполнена с частотой собственных колебаний, большей частоты перемещения зубцов рейки, причем магнитопровод установлен с зазором между его полюсами и полюсами постоянного магнита большим, чем зазор между выступающим зубцом рейки и полюсом магнита. В пазах между зубцами рейки привода установлены дополнительные обмотки. Известный генератор работает следующим образом. Рейка с зубцами перемещается относительно постоянного магнита. Пластинчатая пружина с магнитом периодически отклоняется от положения равновесия в моменты прохождения выступающих зубцов рейки мимо полюса магнита за счет магнитного взаимодействия,а затем освобождается от него в момент, когда силы упругости пружины превышают силы магнитного взаимодействия, после чего начинаются колебания магнита с собственной частотой, большей частоты перемещения выступов рейки, в результате чего изменяются зазоры между магнитом и магнитопроводами,изменяется магнитное сопротивление этих зазоров, магнитные потоки в магнитной цепи и в катушках индуцируется ЭДС. Соотношение между периодом перемещения выступов и периодом колебания пластинчатой пружины с магнитом устанавливается подбором жесткости пластинчатой пружины, массы магнита и размеров зубцов рейки. Недостатками известного генератора электрической энергии являются маленькая скорость перемещения ферромагнитной зубчатой рейки и частоты колебания подвижного постоянного магнита, замедляющие изменение магнитного потока в магнитопроводе и индуцирование тока в обмотке, несовершенная конструкция из-за отсутствия средств регулирования амплитуды колебания постоянного магнита и сглаживания всплесков выходного напряжения, опасность отклонения подвижного постоянного магнита от заданной траектории колебательного движения из-за отсутствия надежной кинетической связи между подвижным постоянным магнитом и остальными элементами генератора, сложность в подборе жесткости 2 пружины, массы постоянного магнита и размеров зубцов ферромагнитной рейки. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является вибрационный генератор электрической энергии патент 2439771 от 10.01.2012 г. бюл.1 Н 02 35/06. Вибрационный генератор электрической энергии содержит магнитопровод, замкнутый на полюса постоянного магнита, по обоим сторонам которого установлена двухсекционная рабочая обмотка с выходными контактами. На магнитопроводе выполнен поперечный зазор, в котором установлен наконечник магнитопровода. Зазор с наконечником охватывает корпус магнитного коммутатора, в котором установлен подвижный магнитный шунт,предназначенный для изменения магнитного потока в магнитопроводе. Наконечник магнитопровода и шунт выполнены в виде одинаковых жестких пакетных структур, состоящих из неразъемно соединенных при помощи связующего компаунда и чередующихся между собой магнитопроводных и магнитонепроводных слоев,расположенных параллельно друг другу и перпендикулярно направлению колебательного движения шунта. Недостатками известного вибрационного генератора электрической энергии являются его несовершенная конструктивная схема из-за отсутствия в схеме генератора механизма,позволяющего точно отрегулировать рабочую амплитуду колебания магнитопровода и зафиксировать среднее положение его амплитудного смещения относительно средства изменения магнитного потока, а также низкая эффективность работы генератора из-за неточной настройки резонансной частоты колебания магнитопровода, и соответственно, он обладает более низким КПД по отношению к предлагаемому изобретению. Технической задачей изобретения является реализация прямого преобразования входного механического колебания в трехфазный переменный электрический ток и соответственно повышение мощности и эффективности работы вибрационного генератора электрической энергии. Поставленные цели достигаются за счет использования в конструкции вибрационного генератора электрической энергии двух трехстержневых магнитопроводов в виде постоянных магнитов с рабочими обмотками в фазах и последовательно к ним включенными конденсаторами, размещенных в одной плоскости с каждой из сторон якоря подвижной механической системы. Между полюсами постоянного магнита выполнен поперечный зазор, где расположен якорь подвижного средства изменения магнитного потока с возможностью соединения к источнику механических колебаний с постоянной амплитудой и определенной частотой, в конструкции которого используется демпферный элемент в виде упругой системы. Указанная техническая задача решается предлагаемым трехфазным двухтактным вибрационным генератором электрической энергии. Новым является то, что магнитопроводы выполнены в виде трехстержневого постоянного магнита с поперечным зазором, внутри которого расположен подвижный механизм изменения магнитного потока в трехфазной системе. Подвижный механизм выполнен в виде якоря, закрепленного на упругих пружинах, позволяющих изменять поперечный зазор. При совершении колебательного движения якоря между полюсами постоянного магнита в контурах обмоток поочередно будет возникать суммирующийся магнитный поток, амплитуда которого будет изменяться по синусоидальному закону, соответствующему закону изменения механического воздействия на входе. При этом в обмотках будет индуктироваться электродвижущая сила с неизменной амплитудой и частотой,соответствующей стандартной частоте электрической сети, в результате наличия резонанса напряжений в контурах обмоток в каждой из фаз. Технический результат состоит в реализации двухтактного генераторного режима функционирования трехфазного электромагнитного возбудителя низкочастотных колебаний, в котором резонанс напряжений является клапаном,регулирующим перепоступление энергии из механической подсистемы в магнитную и затем в электрическую. Описание трехфазного двухтактного вибрационного генератора электрической энергии. На фигуре изображен предполагаемый трехфазный двухтактный вибрационный генератор электрической энергии. Вибрационный генератор содержит магнитопроводы (1) и (1/), выполненные в виде трехстержневых постоянных магнитов с поперечным зазором, с рабочими обмотками (4) и(4/), и последовательно включенными к ним конденсаторами (5) и (5/). Между полюсами магнитопроводов (1) и (1/), выполнен поперечный зазор (6). Подвижной механизм (3) якоря (2) выполнен в виде демпферного ммеханизма с упругой системой. Работа трехфазного двухтактного вибрационного генератора электрической энергии. Вибрационный генератор электрической энергии используют следующим образом при подаче на вход механической системы резкого колебательного воздействия с постоянной амплитудой и частотой в первом такте якорь подвижного механизма 3 подталкивается к электромагниту 1. Емкости конденсаторов 5 выбраны так, что при некотором промежуточном зазоре между якорем 2 и магнитопроводом 1 в ветвях треугольника возникает резонанс напряжений, которое появилось в результате резонанса напряжений. Это приводит появлению и стабилизации напряжения на обмотках 4 электромагнита и, соответственно, появлению и стабилизации тока в цепи. При дальнейшем движении якоря 2 и уменьшении зазора между ним и магнитопроводом 1 происходит расстройка резонанса и, как следствие этого тяговое усилие электромагнита становится равным противодействующему усилию упругих элементов подвижного механизма 3. При некотором смещении якоря это усилие становится больше тягового усилия электромагнита, что вызовет отталкивание якоря 2 и его движение в противоположном направлении. Описанный выше процесс проходит в обратном направлении с привлечением магнитопровода 1/, обмотки 4/ и конденсаторов 5/. Таким образом, если на якорь 2 подвижной системы 3 воздействуют источником механического вибрационного колебательного воздействия с постоянной амплитудой и низкой механической частотой колебаний, под воздействием которых якорь 2 начнет совершать колебательное движение относительно полюсов двух трехстержневых магнитопроводов 1 и 1/и своей опоры, в результате в контурах обмоток 4/ трехстержневых/ магнитопроводов 1 и 1 , возникает суммирующийся синусоидальный магнитный поток, который индуцирует в обмотках 4 и 4/ синусоидальную электродвижущую силу с неизменной амплитудой и частотой, соответствующей стандартной частоте электрического напряжения сети. Стандартную частоту выходного напряжения обеспечивает блок 7, к входу которого подключены выходные зажимы обмоток 4 и 4/ трехстержневых магнитопроводов,через последовательно включенные конденсаторы 5 и 5/, а к выходу может быть подключена электрическая нагрузка. Предлагаемый трехфазный двухтактный вибрационный генератор электрической энергии позволяет, таким образом, непосредственно, без промежуточных преобразовательных устройств,преобразовать низкочастотные механические колебательные движения в каждой из двух тактов в трехфазный переменный электрический ток стандартной частоты. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Трехфазный двухтактный вибрационный генератор электрической энергии, содержащий магнитопроводы с рабочими обмотками с последовательно включенными конденсаторами и подвижное средство изменения магнитного потока,отличающийся тем,что магнитопроводы выполнены в виде двух трехстержневых постоянных магнитов с поперечным зазором, между полюсами которого размещено подвижное средство изменения магнитного потока, выполненное в виде якоря, в конструкции которого используется демпферный элемент в виде упругой системы,позволяющей изменять поперечный зазор, с возможностью соединения к источнику механических колебаний с постоянной амплитудой.