RU2431758C1 - Способ получения электроэнергии и устройство для его реализации - Google Patents
Способ получения электроэнергии и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431758C1 RU2431758C1 RU2010105597/06A RU2010105597A RU2431758C1 RU 2431758 C1 RU2431758 C1 RU 2431758C1 RU 2010105597/06 A RU2010105597/06 A RU 2010105597/06A RU 2010105597 A RU2010105597 A RU 2010105597A RU 2431758 C1 RU2431758 C1 RU 2431758C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- magnets
- walls
- conduit
- water
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/70—Application in combination with
- F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
- F05B2220/707—Application in combination with an electrical generator of the linear type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов равнинных рек для генерирования электрической энергии. Способ получения гидроэлектроэнергии включает приведение в движение магнитов 2 относительно обмоток 3 изолированного токопроводящего провода под действием энергии потока воды, подаваемого по водоводу 1, и съем напряжения с обмоток 3. В пульсирующем режиме изменяют давление воды в водоводе 1, вызывают пульсацию стенок водовода 1 и приводят магниты 2, установленные на или в стенках водовода 1, в радиальное возвратно-поступательное движение, воздействуя полем магнитов 2 на обмотки 3. Устройство для получения электроэнергии содержит водовод 1, обмотки 3 из изолированного токопроводящего провода, подвижные магниты 2 для воздействия на обмотку 3, и узел съема напряжения с обмоток 3. Устройство снабжено ударным клапаном 4 для обеспечения пульсаций стенок водовода 1. Магниты 2 выполнены из подвижных относительно друг друга собранных в кольца элементов и вместе с обмотками 3 установлены в чередующейся последовательности по длине водовода 1, стенки которого выполнены из эластично-упругого материала. Изобретение направлено на создание простого и некапиталоемкого способа выработки электроэнергии при минимальном экологическом ущербе для прилегающих территорий. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов рек для генерирования электрической энергии.
Практически все способы получения электроэнергии заключаются в том, что поток воды по каналу в плотине подается к турбине, состоящей кроме лопастей из магнитного ротора и обмотки-статора. Вращающийся магнитный ротор своим магнитным полем воздействует на выполненную из электропроводящего материала обмотку, индуцируя в ней электрическую энергию. См., например, патент РФ №2157870, Е02В 9/00.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) по наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при этом результату является способ, предусматривающий подачу воды под напором гидростанции к машинному агрегату [US 4276482 А, Н02К 7/18, 1981]. Турбина агрегата приводит во вращение ротор гидрогенератора, на котором укреплены полюса сильных электромагнитов, воздействующих своим полем на установленную в статоре обмотку из изолированных медных проводников.
Недостатком прототипа является то, что энергия движущейся воды с использованием традиционных гидротурбин снимается с сечения водного потока, а мощность потока в сечении существенно ограничена расходом и напором перед ним, то есть высотой плотины. Строительство плотин дорого и зачастую наносит большой экологический ущерб территории.
Задачей, стоящей перед изобретением, является создание простого и некапиталоемкого способа выработки гидроэлектроэнергии при минимальном экологическом ущербе для прилегающих территорий.
Согласно изобретению задача решается тем, что способ получения гидроэлектроэнергии, включающий приведение в движение магнитов относительно обмоток изолированного токопроводяшего провода под действием энергии потока воды, подаваемого по водоводу, и съем напряжения с обмоток, характеризуется тем, что в пульсирующем режиме изменяют давление воды в водоводе, вызывая пульсацию стенок водовода и приводя магниты, установленные на или в стенках водовода, в радиальное возвратно-поступательное движение, воздействуя полем магнитов на обмотки.
В предложенном способе кинетическая энергия всего объема движущейся воды более полно преобразуется в электрическую энергию.
Для решения задачи можно использовать устройство для получения гидроэлектроэнергии, содержащее водовод, обмотки из изолированного токопроводящего провода, подвижные магниты для воздействия на обмотку и узел съема напряжения с обмоток [US 4276482 А, Н02К 7/18, 1981]. Устройство необходимо снабдить ударным клапаном для обеспечения пульсаций стенок водовода. Магниты должны быть выполнены из подвижных относительно друг друга и собранных в кольца элементов и вместе с обмотками установлены в чередующейся последовательности по длине водовода, стенки которого выполнены из эластично-упругого материала.
Гидроагрегаты сооружают в виде водоводов, стенки которых способны к радиальным перемещениям под действием изменяющегося в водоводах давления, прикрепляют к стенкам водоводов в их поперечных сечениях высокоэнергетические постоянные магниты с направлением магнитного потока вдоль оси трубопровода, в промежутки между кольцевыми магнитами устанавливают кольцевые обмотки из медного изолированного провода, создают в трубопроводе гидравлический удар с использованием гидротаранов [Гидравлика. Н.Н.Кременецкий, Д.В.Штеренлихт, В.М.Алышев, Л.В.Яковлева, М., Энергия, 1973, с.215-217], который приводит к колебаниям давления в водоводах и радиальным перемещениям постоянных магнитов относительно кольцевых обмоток, индуцируя тем самым электродвижущую силу в кольцевых обмотках.
Достигается возможность получения электроэнергии без перекрытия русел рек высокими плотинами.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема устройства для получения гидроэлектроэнергии, а на фиг.2 - вид по АА на фиг.1.
Гидроагрегаты сооружают в виде водоводов 1, стенки которых способны к радиальным перемещениям под действием изменяющегося в водоводах давления воды. К стенкам водоводов в их поперечных сечениях прикреплены высокоэнергетические постоянные магниты 2 или электромагниты с направлением магнитного потока вдоль осей водоводов. Промежутки между кольцами, набранными из магнитов 2, заполнены кольцевыми обмотками 3 из медного изолированного провода. Таким образом, магниты вместе с обмотками устанавливают в чередующейся последовательности по длине водоводов.
Способ получения электроэнергии реализуют следующим образом. В водоводе 1 с использованием ударного клапана 4 создают периодический гидравлический удар, который приводит к колебаниям давления в водоводе и радиальным перемещениям стенок в водоводе. Благодаря тому, что магниты 2 установлены по кольцу вокруг водовода 1 и не связаны жестко друг с другом, происходят их радиальные возвратно-поступательные перемещения относительно кольцевых обмоток 3, индуцируя тем самым электродвижущую силу в кольцевых обмотках.
Рассмотрим следующий пример. Скорость движения воды в эластично-упругом трубопроводе с внутренним диаметром 1,4 м составляет 5 м/с. При напоре воды перед ним 5 м и коэффициенте расхода системы 0,5.
При резком перекрытии трубопровода в нем возникает прямой гидравлический удар, движущийся от перекрытого сечения водовода к его началу со скоростью распространения ударной волны 177 м/с. Эта скорость соответствует увеличению радиуса упруго-эластичного водовода при прямом гидроударе на 0,01 м. Механическая работа, производимая в течение одной секунды по расширению водовода (время пробега ударной волной 177 м водовода), представляет собой механическую мощность, эффективное значение которой можно определить по средней скорости приращения радиуса в диапазоне изменения его от нуля до 0,01 м. Эффективная механическая мощность, равная половине ее пикового значения, составляет 3400000 Вт. Механическая работа по расширению трубопровода, совершенная за одну секунду, равна кинетической энергии массы воды, движущейся в трубопроводе длиной 177 м при первоначальной скорости 1,5 м/с, то есть до гидроудара. При условии, что линейный электрогенератор (катушки с магнитами), смонтированный на корпусе эластичного (упругого) водовода, имеет кпд порядка 0,8, с данного устройства в течение секунды можно снять эффективную электрическую мощность переменного тока 2720000 Вт. Далее следует пауза, необходимая для инициирования нового гидроудара в водоводе при помощи ударного клапана, и процесс повторяется. Для непрерывного снятия мощности необходимо иметь два одинаковых устройства, работающих в противофазе.
Снимаемая с гидроагрегатов электрическая мощность зависит от квадрата диаметра водовода, от квадрата первоначальной скорости движения воды в водоводе до гидроудара, линейно зависит от скорости распространения ударной волны. Чем больше скорость распространения ударной волны, тем больше, при прочих равных условиях, снимаемая мощность. Скорость распространения ударной волны в свою очередь зависит от радиальной длины хода магнитов. Чем больше радиальная длина хода магнитов, тем меньше скорость распространения ударной волны. Максимальную длину радиального хода магнитов выбирают, исходя из условия невыхода магнитного потока за пределы обмоток при перемещении магнитов относительно обмоток. Максимальная длина хода обусловлена конструктивными особенностями электрогенератора. Минимальная длина радиального хода магнитов обусловлена инерционными свойствами подвижных магнитов. Для водоводов большого диаметра 1,4 м и более длина радиального хода магнитов находится в диапазоне 1-5 см. Конкретная величина длины радиального хода магнитов для нахождения значения снимаемой мощности определяется расчетом.
При традиционном способе получении электроэнергии с помощью гидротурбин и электрогенераторов вращательного типа при таком же напоре, коэффициенте расхода системы и скорости движения воды можно снять механическую мощность потока воды всего 380800 Вт. При принятии значения кпд электрического генератора вращательного типа равным 0,8 электрическая мощность составит 304640 Вт, что почти в десять раз меньше, чем при генерировании электрической мощности с использованием энергии гидравлического удара.
Использование заявленного технического решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает выработку значительного количества гидроэлектроэнергии без возведения высотных, массивных плотин и при минимальном экологическом ущербе для прилегающих к рекам территорий.
Claims (2)
1. Способ получения электроэнергии, включающий приведение в движение магнитов относительно обмоток изолированного токопроводящего провода под действием энергии потока воды, подаваемого по водоводу, и съем напряжения с обмоток, отличающийся тем, что в пульсирующем режиме изменяют давление воды в водоводе, вызывают пульсацию стенок водовода и приводят магниты, установленные на или в стенках водовода, в радиальное возвратно-поступательное движение, воздействуя полем магнитов на обмотки.
2. Устройство для получения гидроэлектроэнергии, содержащее водовод, обмотки из изолированного токопроводящего провода, подвижные магниты для воздействия на обмотку, и узел съема напряжения с обмоток, отличающееся тем, что оно снабжено ударным клапаном для обеспечения пульсаций стенок водовода, а магниты выполнены из подвижных относительно друг друга собранных в кольца элементов и вместе с обмотками установлены в чередующейся последовательности по длине водовода, стенки которого выполнены из эластично-упругого материала.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010105597/06A RU2431758C1 (ru) | 2010-02-16 | 2010-02-16 | Способ получения электроэнергии и устройство для его реализации |
PCT/RU2010/000218 WO2011102750A1 (ru) | 2010-02-16 | 2010-06-01 | Способ получения гидроэлектроэнергии |
US13/575,309 US20130193690A1 (en) | 2010-02-16 | 2010-06-01 | Method for producing hydroelectric power |
EP10846244A EP2450561A4 (de) | 2010-02-16 | 2010-06-01 | Verfahren zur produktion von hydroelektrischem strom |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010105597/06A RU2431758C1 (ru) | 2010-02-16 | 2010-02-16 | Способ получения электроэнергии и устройство для его реализации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2431758C1 true RU2431758C1 (ru) | 2011-10-20 |
Family
ID=44483165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010105597/06A RU2431758C1 (ru) | 2010-02-16 | 2010-02-16 | Способ получения электроэнергии и устройство для его реализации |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130193690A1 (ru) |
EP (1) | EP2450561A4 (ru) |
RU (1) | RU2431758C1 (ru) |
WO (1) | WO2011102750A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506686C2 (ru) * | 2012-03-23 | 2014-02-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Способ получения электроэнергии для электропитания устройств автоматики трубопроводов |
RU2654549C2 (ru) * | 2016-05-13 | 2018-05-21 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Волновой преобразователь энергии |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103779870B (zh) * | 2014-01-16 | 2016-02-03 | 华北电力大学 | 一种考虑尾水管水压脉动情况的水电孤岛频率抑制方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU531927A1 (ru) * | 1973-07-02 | 1976-10-15 | Институт Электродинамики Ан Украинской Сср | Перистальтический насос |
US4151423A (en) * | 1977-04-01 | 1979-04-24 | Hendel Frank J | Flowing saline water magnetohydrodynamic electric generator |
JPS57181976A (en) * | 1981-05-01 | 1982-11-09 | Hiroshi Ochiai | Hydraulic generator |
US5839508A (en) * | 1995-02-09 | 1998-11-24 | Baker Hughes Incorporated | Downhole apparatus for generating electrical power in a well |
RU2157870C2 (ru) | 1996-03-05 | 2000-10-20 | Дьяконов Юрий Дмитриевич | Гидроэлектростанция |
GB2395369A (en) * | 2002-05-29 | 2004-05-19 | Alan Henry Duncan | A generator to produce electricity from flowing sea water |
WO2008109062A1 (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-12 | State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Educ. On Behalf Of Oregon State Univ | Methods and apparatus for power generation |
DE102007015168A1 (de) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Trithor Gmbh | Linearmaschine mit einem Primärteil und einem Sekundärteil |
US8432057B2 (en) * | 2007-05-01 | 2013-04-30 | Pliant Energy Systems Llc | Pliant or compliant elements for harnessing the forces of moving fluid to transport fluid or generate electricity |
JP5027585B2 (ja) * | 2007-08-01 | 2012-09-19 | 株式会社武藤電子工業 | スクリュー及び発電機 |
US8390141B2 (en) * | 2008-02-19 | 2013-03-05 | Proclino Ab | Hydropower device |
-
2010
- 2010-02-16 RU RU2010105597/06A patent/RU2431758C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-06-01 US US13/575,309 patent/US20130193690A1/en not_active Abandoned
- 2010-06-01 WO PCT/RU2010/000218 patent/WO2011102750A1/ru active Application Filing
- 2010-06-01 EP EP10846244A patent/EP2450561A4/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506686C2 (ru) * | 2012-03-23 | 2014-02-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Способ получения электроэнергии для электропитания устройств автоматики трубопроводов |
RU2654549C2 (ru) * | 2016-05-13 | 2018-05-21 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Волновой преобразователь энергии |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011102750A1 (ru) | 2011-08-25 |
EP2450561A1 (de) | 2012-05-09 |
US20130193690A1 (en) | 2013-08-01 |
EP2450561A4 (de) | 2012-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mueller et al. | Current and novel electrical generator technology for wave energy converters | |
CN102635490B (zh) | 一种浮体式潮汐与海浪发电装置 | |
CN111271216B (zh) | 一种粗糙表面弧形翼板摆动发电与抑振的装置及方法 | |
CN106968871B (zh) | 一种多节漂浮式波浪能电磁发电机 | |
CN206164287U (zh) | 一种基于直线发电机的波浪能发电装置 | |
Mueller et al. | Direct drive electrical power take-off for offshore marine energy converters | |
CN103343726B (zh) | 一种浮体绳轮波浪发电机 | |
CN104578672A (zh) | 用于波浪发电的圆筒式变速直线永磁发电机 | |
RU2431758C1 (ru) | Способ получения электроэнергии и устройство для его реализации | |
Pakdelian et al. | Trans-rotary magnetic gear for wave energy applicaion | |
CN101469662A (zh) | 水管发电器 | |
CN106685180A (zh) | 一种以高速液态金属为发电工质的脉冲磁流体发电机 | |
CN106050537A (zh) | 一种波浪能发电装置 | |
CN101882819A (zh) | 直线圆筒型开关磁通永磁发电机 | |
Peng et al. | Analysis of liquid metal MHD wave energy direct conversion system | |
EP3350437A1 (en) | Wave energy conversion device | |
CN210273737U (zh) | 基于定向水流管道的直线变旋转发电系统 | |
Curto et al. | Testing a linear ironless generator for the sea wave energy harvesting | |
CN205304500U (zh) | 液压直线发电机装置 | |
Indriani et al. | Control Output of Generator Translation and Rotation using Buck Boost Converter for Swea Wave Power Plant | |
CN202363998U (zh) | 灯泡贯流式水轮发电机定子铁芯的紧固结构 | |
CN110071600B (zh) | 基于定向水流管道的直线变旋转发电系统及方法 | |
CN209642521U (zh) | 一种多相永磁直线发电机 | |
CN203383973U (zh) | 磁悬浮水轮发电机 | |
CN112713707A (zh) | 一种基于磁通密度突变的旋转式微型水下发电机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140217 |