BR102020019897A2

BR102020019897A2 - Sistema de apoio a distribuição de energia elétrica baseado em biomotogeradores retroalimentados por bobinas de tesla

Info

Publication number: BR102020019897A2
Application number: BR102020019897-1A
Authority: BR
Inventors: Aloysio Rodrigues Da Cunha
Original assignee: Aloysio Rodrigues Da Cunha
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-04-12
Also published as: US20230387688A1; WO2022067407A1

Abstract

A presente tecnologia, que se insere no campo de sistemas elétricos, mais especificamente de geradores eletromecânicos, estabelece um sistema interativo para a utilização permanentes de motogeradores que poderão ser utilizadas em áreas residenciais ou em pequenas indústrias. Os componentes mínimos necessários são um gerador (motogerador), um transformador de corrente de 250A, uma bobina de Tesla, responsável pela filtragem dos harmônicos, um chaveamento através de um booster composto de transitors e relés, para controle das impedâncias e frequência da rede, e um inversor para garantir a correta frequência da mesma.

Description

SISTEMA DE APOIO A DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA BASEADO EM BIOMOTOGERADORES RETROALIMENTADOS POR BOBINAS DE TESLA

[001] Refere-se a presente patente de invenção a um sistema de apoio a distribuição de energia elétrica, aplicados a motogeradores retroalimentados por bobinas de Teslas. Inserido no campo técnico de sistemas elétricos, mais especificamente em dispositivos de tratamento, condicionamento e otimização de energia, a tecnologia possibilita uma redução de custos e de impactos ambientais oriundos do processo de distribuição elétrica. O mesmo estabelece um sistema interativo para a utilização permanente de motogeradores que poderão ser utilizados em áreas residenciais ou em pequenas indústrias, com carga máxima de operação de 420KW.

Descrição do estado da técnica:

[002] Geradores elétricos são dispositivos que conseguem converter diferentes formas de energia, como energia mecânica, química e solar, em energia elétrica. O princípio de funcionamento mais comum entre os geradores é a indução eletromagnética. Esse processo ocorre quando um conjunto de espiras condutoras, dispostas no interior dos geradores, são colocadas entre ímãs, de modo que a rotação dessas bobinas possa produzir uma grande quantidade de corrente elétrica, usada para alimentar os mais variados tipos de circuitos elétricos.

[003] Motogerador é um termo utilizado para geradores de energia que se utilizam principalmente de motores à combustão. Os geradores de energia ou motogeradores são máquinas indispensáveis para uso em locais onde não há fornecimento de energia elétrica ou existe grande instabilidade auxiliando na continuidade das atividades sendo realizadas mesmo que haja quedas.

[004] Além do mais, os geradores de energia podem atuar em regiões residenciais, sendo uma ótima alternativa em momentos de emergência onde há a necessidade de energia elétrica e ela está em falta.

[005] Apesar dos motogeradores serem associados ao uso de combustíveis fosseis é possível utilizar outros recursos provindos de fontes renováveis, como o etanol, biodiesel, o hidrogênio molecular e até sistemas fotovoltaicos. Algumas das vantagens de utilizar estas fontes envolvem a menor produção de ruídos e de gases nocivos à saúde, a independência de recursos limitados e uma maior eficiência térmica.

[006] O rendimento de um gerador pode ser calculado pela relação da potência mecânica fornecida ao gerador e a potência gerada pelo dispositivo. O gerador a diesel tem rendimento médio de 36% a 41%, com combustível de poder calorífico de 10.50 Kcal/kg.

[007] Já o gerador a gás tem eficiência média de 34% a 38%, com gás natural de poder calorífico de 9.400 Kcal/m3. Para cada Kw.h de energia produzido, enquanto os gerados fotovoltaicos ainda possuem eficiência média que gira em torno de 9% a 16%.

[008] Existem diversas tecnologias que visam o aumento de eficiência dos geradores, usando, principalmente, os recursos renováveis. Uma das vertentes possíveis, apesar de ainda incipiente, é a retroalimentação do sistema por meio de uma bobina de Tesla. As patentes abaixo descrevem o uso desta bobina em alguns geradores, apesar de proporem mecanismos distintos à matéria pleiteada.

[009] RO131003A2 divulga um gerador elétrico com bobina Tesla sem partes móveis. A tecnologia consiste em um conjunto de ímãs cilíndricos polarizados em uma extremidade, juntamente com uma barra ferromagnética, com um pequeno envoltório de solenoide, no lado oposto.

[0010] WO2020082965A1 revela um gerador de turbina a gás, compreendendo um eixo rotativo, um primeiro mancal radial, um motor, um segundo mancal radial, um compressor Tesla, uma câmara de combustão, um Turbina Tesla e um terceiro mancal radial. O referido gerador possui um sistema de rotor apoiado por rolamentos sem contato, melhorando a eficiência geral do gerador de turbina a gás.

Breve descrição do objetivo:

[0011] Os sistemas motogeradores tem sido soluções temporárias aplicadas a emergências ou imprevistos. A presente tecnologia tem como finalidade usar um sistema interativo para a utilização permanentes desta tecnologia, que poderá ser utilizada em sistemas residenciais ou em pequenas indústrias. Isto poderá ser realizado graças ao processo de filtragem e harmonização da rede elétrica. Os componentes mínimos necessários são um gerador (motogerador), um transformador de corrente de 250A, uma bobina de Tesla, responsável pela filtragem dos harmônicos, um chaveamento através de um booster composto de transitors e relés para controle das impedâncias e frequência da rede e um inversor para garantir a correta frequência. Seus detalhes podem ser melhor compreendidos pela seguinte descrição detalhada em consonância com as figuras em anexo, onde:
A figura 1 corresponde a um controlador de atuação para o sistema de apoio a distribuição de energia, que irá fazer o filtro da carga recebida, e pelo controlador (CLR) irá determinar o cálculo da carga.
A figura 2 representa a estrutura funcional em malha fechada do modelo de operação do sistema.
A figura 3 retrata o modelo de pré-carregamento do conjunto alimentação sistema.
A figura 4 identifica a variação e ruídos no processo de estabilização, denotando o ponto de estabilização e inferência do sinal interno no circuito de distribuição aplicado a uma carga.
A figura 5 refere-se a um teste de entrada e saída do sinal.
A figura 6 apresenta a sinapse de corrente cruzada.
A figura 7 retrata a variação de potência de acordo com o controle de entrada.

Descrição detalhada da invenção:

[0012] A presente invenção pode ser concebida como sistema de apoio a distribuição de energia elétrica, possibilitando uma redução de custos e de impactos ambientais oriundos do processo de distribuição elétrica.

[0013] O sistema é composto por gerador (motogerador), um transformador de corrente de 250A, que é um filtro derivativo, uma bobina de Tesla, responsável pela filtragem dos harmônicos, um chaveamento através de um booster composto de transitors e relés para controle das impedâncias e frequência da rede e um inversor para garantir a correta frequência.

[0014] A diminuição do impacto ambiental é patrocinada por este modelo de apoio, que reduz os efeitos dos campos eletromagnéticos anômalos, oriundos do processo de distribuição; reduz a quantidade de materiais necessários; aumenta a vida útil dos dispositivos que compõe a rede e diminui dos efeitos de histerese.

[0015] O controlador de carga do sistema utiliza a modulação vetorial por largura de pulsos, Space Vector Modulation, o que tornará possível o acoplamento de um sistema de conversão à rede elétrica. A partir da tensão de entrada são extraídas as componentes de sequência positiva e de sequência negativa. O ângulo da tensão da rede é calculado através da componente de sequência positiva, obtida após o acoplamento entre os sinais dos eixos de referência síncronos, representado pela figura 1.

[0016] O sistema quando recebe o sinal o direciona parar um integrador, que tem como função engendrar o equilíbrio de carga nos dois sistemas diferenciais; o de filtragem e o de estabilização, por conseguinte o sinal é transmitido para dois módulos de controle lagrangeano, que tem que como principal fundamentação distribuir o sinal para o sistema de redistribuição (bobina de Tesla), na qual recebera o sinal limpo, o amplificará e redistribuirá novamente.

[0017] O módulo de controle possui um filtro magnético, com sistema de chaveamento capacitivo para fazer a correção de fase e adequação da impedância e da tensão interna, além de um inversor para poder sair para bobina de Tesla.

[0018] O conceito de biomotogerador se baseia na redução dos impactos ambientais, oriundo de várias frentes expostas acima e pela economia proporcionada na utilização da tecnologia, principalmente em pequenas áreas ou em localidades de difícil acesso aos métodos convencionais de distribuição de energia elétrica.

[0019] Conforme apresentado na descrição da figura 2, o sistema de malha fechada tem como uma das bases o recondicionamento e otimização energético por meio da valorização da eficiência do sinal elétrico. Este, por sua vez, irá garantir um casamento de potência entre o sistema intermediário (Biomotogerador Bobina de Tesla retroalimentada) e a rede fornecedora.

[0020] A tecnologia estabelece um sistema interativo para a utilização permanente destes geradores (motogeradores), que poderão ser utilizados em diversas áreas, desde que a carga máxima de operação não supere 420KW. Dentro da abrangência do sistema, uma quantidade expressiva de pontos de tomadas alimentadoras de bobinas de Tesla, com sua capacidade transformadora de aplicação, poderão ser utilizadas.

Claims

SISTEMA DE APOIO A DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA BASEADO EM BIOMOTOGERADORES RETROALIMENTADOS POR BOBINAS DE TESLA, que estabelece um sistema interativo para a utilização permanente de motogeradores, que poderão ser utilizados diversas áreas desde que a carga máxima de operação não supere 420KW, caracterizado pelo sistema ser composto por um gerador (motogerador), um transformador de corrente, uma bobina de Tesla, um chaveamento através de um booster composto de transitors e relés; e um inversor de corrente.