MX2012002933A - Condensador de vacio. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con el campo de ingeniería eléctrica, en particular con componentes electrotécnicos, y en este caso en particular con los condensadores polares con una capacitancia fija. El resultado técnico del uso de la invención consiste en la posibilidad de producir almacenamientos de energía eléctrica con pequeñas dimensiones y voltajes de alta capacitancia. El condensador de vacío comprende un ánodo provisto fuera de una cámara de vacío, en donde un cátodo está provisto, así como un dieléctrico, entre dichos cátodo y ánodo. Dicho cátodo puede estar diseñado de forma tal que puede ser calentado mediante un filamento eléctricamente aislado dispuesto en la cámara de vacío, dicha cámara de vacío teniendo la forma de un cilindro dieléctrico sellado herméticamente. El cátodo puede ser un cátodo "frío" con una superficie de tipo micropunta, lo que permite la pérdida de electrones libres de la superficie del mismo sin ningún calentamiento, y el ánodo está localizado en la superficie externa del cilindro dieléctrico con un alto vacío y un cátodo provistos en el mismo.

Description

CONDENSADOR DE VACÍO Campo de aplicación Esta invención se relaciona con ingeniería eléctrica, con equipo de ingeniería eléctrica fundamental en particular, en este caso - con condensadores de capacitancia constante para condiciones polares .

Nivel de Aplicación Los condensadores semiconductores y de electrolitos en uso en la actualidad están basados en el principio de polarización. Estructuralmente, están basados en dos placas/electrodos, con un material dieléctrico a ser polarizado separándolos: la placa con carga positiva es el ánodo, mientras que la placa con carga negativa es el cátodo. La energía eléctrica es almacenada mediante la polarización del material dieléctrico. Estos son los más grandes de todos los condensadores: su capacitancia eléctrica es de 2 faradios, mientras que su voltaje de operación es de 16 voltios.

Sus puntos débiles son su tamaño masivo y su peso pesado .

La Esencia del Modelo Inventivo El beneficio tecnológico de esta invención es que permite la construcción de sistemas de tamaño pequeño de acumulación de energía eléctrica de gran capacitancia y voltaje .

Este efecto tecnológico se logra al usar el siguiente conjunto de características importantes: El modelo inventivo representa un condensador de vacío con un ánodo localizado fuera de la cámara de vacío, el cual contiene un cátodo, mientras que un cuerpo dieléctrico está ubicado entre ellos. El diseño del cátodo permite su calentamiento directo mediante un filamento eléctricamente aislado. El cátodo está localizado dentro de la cámara de vacío diseñada en la forma de un cilindro dieléctrico, herméticamente sellado, mientras que el ánodo está instalado en la superficie externa del cilindro. El cátodo está diseñado como un cátodo frío con una superficie de micropunta, que emite electrones libres sin calor, mientras que el ánodo está localizado en la superficie externa del cilindro dieléctrico con un alto vacío por dentro, y el cátodo está localizado en dicho alto vacío.

Para confirmar las ideas teoréticas para un condensador de vacío y para determinar la capacitancia eléctrica del vacío en éste, un experimento fue llevado a cabo, en el que un diodo de electro-vacio 6D6A con aproximadamente un volumen interno de vació de 2.3 cm3 fue usado como un condensador de vacio. Para estos fines, un diodo de 6D6A fue colocado en un vaso de precipitados de metal lleno con aceite de transformador - para aislar su propio ánodo. El vaso de precipitados formó el ánodo del condensador de vacio (VC) . El cátodo pudo ser calentado, usando un transformador de filamento con un voltaje efectivo de 6.3 V. El condensador fue cargado, usando tensión de voltaje rectificada (ej., aproximadamente 310 V) mediante una resistencia eléctrica y un amperímetro. Usando estos dispositivos, una corriente directa de 10 mA fue mantenida durante 8 horas. En 8 horas, el voltaje entre el vaso de precipitados de metal (el ánodo) y el cátodo del diodo de 6D6A alcanzaron los 28 V.

Las anteriores mediciones se usaron para calcular la capacitancia de vacío del condensador de vacío (VC) .

Es bien sabido que qVc=l3 x t3 = Cvc x U3, en donde I3= 0.01 A, t3 = 8 horas = 28, 800 s, y U3 = 28V. Consecuentemente, qvc = 0.01 x 28, 800 = 288 culombios; consecuentemente, la capacitancia se calcula como: Cvc = qVc/U3 = 288/28 = 10, 2857 Faradios, en donde I3 es la corriente de carga del VC, t3 es el tiempo de carga del VC, U3 es el voltaje entre el ánodo y el cátodo del VC, qvc es el tamaño de la carga del VC cuando su carga está completa, y Cvc es la capacidad de VC calculada.

Estos cálculos muestran que el nuevo VC tiene una gran capacidad. Consecuentemente, se puede usar en sistemas de almacenamiento de energía y otras instalaciones de energía. La capacitancia eléctrica de un centímetro cúbico de vacío, medido con este método, está en un exceso de 5 Faradios por un centímetro ' cúbico, mientras que el voltaje de operación mide varias decenas de kilovoltios . Ninguno de los condensadores existentes puede lograr este rango.

Este condensador inventivo contiene un cátodo que puede ser calentado con un filamento eléctricamente aislado, el cual está instalado en un cilindro dieléctrico bajo alto vacío, un ánodo localizado en la superficie externa del cilindro dieléctrico herméticamente sellado.

El cátodo en el condensador de vacío está diseñado como un cátodo frío, el cual emite electrones libres de su superficie sin calor.

El condensador de vacío propuesto es de asistencia para encontrar las soluciones tecnológicas correctas a los siguientes problemas: puede almacenar una gran carga eléctrica a altos voltajes, lo que significa una gran cantidad de energía, mientras que su propio tamaño es pequeño .

Consecuentemente, puede usarse como un acumulador de energía, lo que requiere poco tiempo para cargarse, y después , la energía acumulada puede ser descargada bajo cualquier condición de operación, apropiado para sistemas de almacenamiento de energía para diversos fines.

Dibujos Esta invención está mostrada en los dibujos anexos, en donde la Figura 1 muestra una sección del montaje general del condensador de vacío con un cátodo caliente; la Figura 2 muestra el mismo montaje con un cátodo frío.

En estos dibujos: 1) cátodo, 2) cilindro dieléctrico herméticamente sellado; 3) alto vacío; 4) ánodo; 5) calentador de filamento eléctricamente aislado del cátodo.

Ejemplo de Aplicación Práctica La Figura 1 muestra un VC con cátodo calentado con un filamento eléctricamente aislado (5), instalado dentro de un cilindro dieléctrico herméticamente sellado (2), que está bajo un alto vacío (3), y un ánodo (4) localizado en la superficie externa del cilindro dieléctrico herméticamente sellado (2).

La Figura 2 muestra un VC con un cátodo frío (1) y una superficie de micropunta, colocada en un cilindro dieléctrico herméticamente sellado (2) con alto vacio (3), y un ánodo (4), localizado en la superficie externa del cilindro dieléctrico herméticamente sellado (2).

La característica única del condensador de vacío (VC) propuesto es que contiene un cátodo caliente con un filamento eléctricamente aislado o un cátodo frío con una superficie de superficie de micropunta, que emite electrones para la acumulación de energía en el vacío en el cilindro dieléctrico, herméticamente sellado, dentro de dicho cilindro el cátodo está instalado, separado del ánodo, instalado en la superficie externa del cilindro dieléctrico herméticamente sellado con el vacío profundo.

La característica única del proceso de acumulación de energía está en que el ánodo está instalado fuera de la cámara de vacío, mientras que el cátodo está localizado dentro de la misma, y están separados con un cuerpo dieléctrico, y en que la energía se acumula mediante la acumulación de electrones libres en el vacío profundo alrededor del cátodo.

Aplicabilidad Industrial El proceso de carga del VC: usando un dispositivo de carga especial que emite electrones libres (similar al multiplicador de voltaje en los tubos de vacio; no mostrado en los dibujos), el voltaje negativo es generado en el cátodo relativamente al ánodo, lo que provoca una emisión de electrones libres del cátodo hacia el vació; los electrones, que tienden hacia el ánodo, no lo pueden alcanzar debido a que el cilindro dieléctrico, herméticamente sellado, está en su camino; por lo tanto, se acumulan en el vacio, mientras que los nuevos electrones libres siguen llegando del cátodo, formando una carga volumétrica alrededor del cátodo. Este proceso continúa hasta que el voltaje del campo eléctrico de la carga volumétrica se vuelve a nivel con el voltaje del dispositivo de carga. Cuando esto sucede, la carga del VC está completa.

Esta invención proporciona los siguientes efectos tecnológicos: permite la construcción de sistemas de almacenamiento de energía de tamaño pequeño, estacionarios y autónomos de alta capacidad, ej . , una nueva generación de fuentes de provisión de energía del tipo de acumulador. El uso de esta invención reducirá el tamaño y peso de varios tipos de equipo electrónico móvil. También ayudará en el diseño del nuevo equipo, equipo de soldadura eléctrica autónomo, por ejemplo, que puede ser usado en ingeniería eléctrica y de radio.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Un condensador de vacio con un ánodo localizado fuera de la cámara de vacio, en donde un cátodo está instalado y con un cuerpo dieléctrico que separa el ánodo y el cátodo.

2. El condensador de vacio como se describió en la reivindicación 1, con la diferencia de que el cátodo anteriormente mencionado está diseñado con la opción de ser calentado con un filamento eléctricamente aislado colocado dentro de la cámara de vacio diseñado en la forma de un cilindro dieléctrico herméticamente sellado, mientras que el ánodo anteriormente mencionado está instalado en la superficie externa del cilindro.

3. El condensador de vacio de la reivindicación 1, con la diferencia de que el cátodo está diseñado como un cátodo frió con una superficie de micropunta, la que emite electrones libres sin ningún calentamiento del cátodo, mientras que el ánodo es instalado en la superficie externa del cilindro dieléctrico con alto vacio por dentro, en donde el cátodo está localizado. RESUMEN La invención se relaciona con el campo de ingeniería eléctrica, en particular con componentes electrotécnicos, y en este caso en particular con los condensadores polares con una capacitancia fija. El resultado técnico del uso de la invención consiste en la posibilidad de producir almacenamientos de energía eléctrica con pequeñas dimensiones y voltajes de alta capacitancia. El condensador de vacío comprende un ánodo provisto fuera de una cámara de vacío, en donde un cátodo está provisto, así como un dieléctrico, entre dichos cátodo y ánodo. Dicho cátodo puede estar diseñado de forma tal que puede ser calentado mediante un filamento eléctricamente aislado dispuesto en la cámara de vacío, dicha cámara de vacío teniendo la forma de un cilindro dieléctrico sellado herméticamente. El cátodo puede ser un cátodo "frío" con una superficie de tipo micropunta, lo que permite la pérdida de electrones libres de la superficie del mismo sin ningún calentamiento, y el ánodo está localizado en la superficie externa del cilindro dieléctrico con un alto vacío y un cátodo provistos en el mismo. Figura 2