RU2474042C1 - Method to receive electric energy from low-capacity sources of power supply - Google Patents
Method to receive electric energy from low-capacity sources of power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474042C1 RU2474042C1 RU2011130523/08A RU2011130523A RU2474042C1 RU 2474042 C1 RU2474042 C1 RU 2474042C1 RU 2011130523/08 A RU2011130523/08 A RU 2011130523/08A RU 2011130523 A RU2011130523 A RU 2011130523A RU 2474042 C1 RU2474042 C1 RU 2474042C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- low
- power
- electric energy
- energy
- receiver
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, например, пьезоэлементов, вмонтированных в поверхность, по которой перемещаются подвижные объекты.The invention relates to electrical engineering, and in particular to methods for generating electrical energy from low-power sources of power, for example, piezoelectric elements mounted on a surface along which moving objects move.
Известен способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания описанный в патенте (RU 2095265 C1, 20.02.2011).A known method of producing electrical energy from low-power sources of power described in the patent (RU 2095265 C1, 02.20.2011).
В известном способе на поверхности устанавливают пьезоэлектрические элементы, преобразующие механическое давление в разность электрических потенциалов, и располагают их на некотором расстоянии между собой. Давление колес транспортных средств, в дальнейшем, используют для получения электрической энергии.In the known method, piezoelectric elements are installed on the surface, converting the mechanical pressure into a difference in electric potentials, and arrange them at a certain distance between each other. The pressure of the wheels of vehicles, in the future, is used to produce electrical energy.
Недостаток известного способа состоит в том, что в нем не раскрыт механизм утилизации получаемой электрической энергии, выделяемой маломощными источниками электропитания. Между тем именно механизм передачи электроэнергии к потребителю является ключевым для введения в практику таких источников. Известно, что при одностороннем давлении, например, на пьезоэлемент он генерирует однополярный кратковременный импульс. Этот импульс представляет собой всплеск напряжения, длится несколько миллисекунд и его мощность измеряется в долях мВ·А. Напряжение может доходить до 1 кВ. Использовать такие хаотичные маломощные импульсы, имеющие произвольную форму, для дальнейшего применение крайне затруднительно.The disadvantage of this method is that it does not disclose the mechanism of utilization of the obtained electrical energy released by low-power sources of power. Meanwhile, it is the mechanism of transmission of electricity to the consumer that is the key to the introduction of such sources. It is known that under unilateral pressure, for example, on a piezoelectric element, it generates a unipolar short-term pulse. This impulse is a surge, lasts a few milliseconds and its power is measured in fractions mV · A. Voltage can reach up to 1 kV. It is extremely difficult to use such chaotic low-power impulses having an arbitrary shape for further use.
В качестве прототипа выбран способ, описанный в патенте (RU 2150170 C1), в котором производят преобразование неэлектрической энергии в электрическую энергию, накопление электрических зарядов, за счет генерации небольшого числа электрических зарядов с высоким электрическим потенциалом с понижением их потенциала.As a prototype, the method described in the patent (RU 2150170 C1) was selected, in which non-electric energy is converted into electrical energy, the accumulation of electric charges, due to the generation of a small number of electric charges with high electric potential with a decrease in their potential.
Известный способ позволяет обеспечить накопление электрических зарядов с последующим использованием полученной энергии для питания небольших по энергопотреблению электронных схем.The known method allows for the accumulation of electric charges with the subsequent use of the resulting energy to power small electronic circuits.
Недостаток известного способа заключается в том, что он предназначен для питания небольших по энергопотреблению потребителей. Между тем, использование преобразователей неэлектрической энергии в электрическую энергию, в частности, пьезоэлементов, становится актуальным. В настоящее время стоимость таких элементов невелика, они надежны и способны работать продолжительное время, не требуя ухода.The disadvantage of this method lies in the fact that it is designed to power small energy consumers. Meanwhile, the use of converters of non-electric energy to electrical energy, in particular, piezoelectric elements, is becoming relevant. Currently, the cost of such elements is low, they are reliable and able to work for a long time without requiring care.
Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить накопление небольших по генерируемой мощности импульсов с последующим преобразованием накопленного потенциала в электрическую энергию, достаточную для электропитания различных потребителей.The objective of the invention is to provide the accumulation of small pulses generated by the power with the subsequent conversion of the accumulated potential into electrical energy sufficient to power various consumers.
Техническим результатом является создание способа накопления электрической энергии от маломощных источников электропитания с последующим преобразованием накопленной энергии в источник, удобный для питания различных энергопотребителей.The technical result is the creation of a method for the accumulation of electrical energy from low-power sources of power with the subsequent conversion of the stored energy into a source convenient for powering various energy consumers.
Дополнительным техническим результатом является упрощение системы преобразования.An additional technical result is the simplification of the conversion system.
Технический результат достигается за счет того, что в способе получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, встроенных в дорожное полотно, в которых производят преобразование неэлектрической энергии в электрическую энергию, накопление электрических зарядов с последующим преобразованием накопленного потенциала в электрическую энергию, согласно изобретению формируют накопитель электрических зарядов с высоким потенциалом, затем периодически производят разряд накопителя на приемник, выполненный в виде накопительного конденсатора, включенного параллельно с аккумулятором электрической энергии,The technical result is achieved due to the fact that in the method of generating electrical energy from low-power power sources built into the roadway, in which non-electrical energy is converted into electrical energy, electric charges are accumulated, followed by conversion of the stored potential into electrical energy, an electric storage device is formed according to the invention charges with high potential, then periodically produce a discharge of the drive to the receiver, made in the form of an optical capacitor connected in parallel with the electric energy accumulator,
Разряд накопителя могут передавать на приемник, выполненный в виде первичной обмотки трансформатора тока, а часть энергии накопителя могут передавать на приемник через выпрямитель, включенный на вторичную обмотку указанного трансформатора.The discharge of the drive can be transmitted to the receiver, made in the form of a primary winding of a current transformer, and part of the energy of the drive can be transmitted to the receiver through a rectifier connected to the secondary winding of the specified transformer.
Маломощные источники электропитания могут быть встроены в атомобильно-дорожное полотно.Low-power sources of power can be built into the atomic-roadbed.
Маломощные источники электропитания могут быть встроены в железнодорожное полотно.Low-power power supplies can be built into the railroad track.
Формирование накопителя больших электрических зарядов и полей с высоким потенциалом, с последующим периодическим разрядом накопителя на приемник, выполненный в виде накопительного конденсатора, включенного параллельно с аккумулятором электрической энергии, позволяет обеспечить простой и надежный механизм передачи энергии от маломощных, но многочисленных источников электропитания к потребителю.The formation of a drive of large electric charges and fields with high potential, followed by periodic discharge of the drive to the receiver, made in the form of a storage capacitor connected in parallel with the electric energy battery, allows for a simple and reliable mechanism for transferring energy from low-power but numerous power sources to the consumer.
Передача энергии от накопителя на приемник через первичную обмотку трансформатора тока с передачей части энергии накопителя на приемник через выпрямитель, включенный на вторичную обмотку указанного трансформатора, позволяет снизить динамические процессы при передаче энергии.The transfer of energy from the drive to the receiver through the primary winding of the current transformer with the transfer of part of the drive’s energy to the receiver through the rectifier connected to the secondary winding of the specified transformer, reduces dynamic processes during energy transfer.
Встраивание маломощных источников электропитания в атомобильно-дорожное полотно, позволяет получать электроэнергию за счет движения автомобильного транспорта или при движении пешеходов.The integration of low-power sources of power into the atomic-roadbed allows you to receive electricity due to the movement of road transport or when pedestrians move.
Встраивание маломощных источников электропитания в железнодорожное полотно, позволяет получать электроэнергию за счет движения железнодорожного транспорта.The integration of low-power sources of power into the railroad bed, allows you to receive electricity due to the movement of railway transport.
Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания иллюстрируется двумя фигурами.The method of obtaining electrical energy from low-power sources of power is illustrated by two figures.
На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема установки, реализующей предложенный способ.Figure 1 shows a schematic electrical diagram of an installation that implements the proposed method.
На фиг.2 показана возможная форма электрического импульса, генерируемого маломощным источникомFigure 2 shows a possible form of an electric pulse generated by a low-power source
Устройство, демонстрирующее предложенный способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания выполнено следующим образом. Накопитель электрических зарядов с высоким потенциалом представляет собой полый металлизированный шар 1, установленный на изолирующей пустотелой колонне 2, расположенной в сухом помещении. Шар может быть выполнен из пластмассы и покрыт с внешней стороны алюминиевой фольгой. Маломощные источники электропитания, например пьезоэлементы, 3 установлены на твердой поверхности 4. Поверхность 4 заземлена и соединена с отрицательными электродами пьезоэлементов 3. Над верхними гранями пьезоэлементов выполнено дорожное полотно 5, обладающее определенной гибкостью. Положительные электроды всех пьезоэлементов 3 соединены между собой общим проводом 6. Этот провод проходит под дорожным полотном, введен через внутреннюю полость колонны 2 внутрь шара 1 и соединен с его металлизированной поверхностью. На некотором расстоянии от шара установлен электропроводящий шарообразный разрядник 7. Расстояние между разрядником 7 и поверхностью шара 1 определяет напряжение разряда. Разрядник 7, в свою очередь, соединен с первичной обмоткой трансформатора 8. Второй конец первичной обмотки соединен с накопительным конденсатором 9. Параллельно конденсатору 9 включен аккумулятор 10. Вторичная обмотка трансформатора 8 через двухполупериодный мостовой выпрямитель 11 соединена с зажимами приемника электрической энергии. Этот приемник, как было сказано, выполнен в виде накопительного конденсатора 9, включенного параллельно с аккумулятором электрической энергии 10. Вторые зажимы конденсатора и аккумулятора заземлены. От приемника электрическая энергия поступает потребителю (на фиг. не показан).A device that demonstrates the proposed method for producing electrical energy from low-power power sources is as follows. The high potential electric charge storage device is a hollow metallized ball 1 mounted on an insulating hollow column 2 located in a dry room. The ball can be made of plastic and coated on the outside with aluminum foil. Low-power sources of power, such as piezoelectric elements, 3 are mounted on a solid surface 4. The surface 4 is grounded and connected to the negative electrodes of the piezoelectric elements 3. A roadbed 5 having a certain flexibility is made over the upper faces of the piezoelectric elements. The positive electrodes of all piezoelectric elements 3 are interconnected by a common wire 6. This wire passes under the roadway, inserted through the internal cavity of the column 2 into the ball 1 and connected to its metallized surface. At a certain distance from the ball, an electrically conductive ball-shaped spark gap 7. A distance between the spark gap 7 and the surface of the ball 1 determines the discharge voltage. The spark gap 7, in turn, is connected to the primary winding of the transformer 8. The second end of the primary winding is connected to the storage capacitor 9. A battery 10 is connected in parallel to the capacitor 9. The secondary winding of the transformer 8 is connected to the terminals of the electric energy receiver via a half-wave bridge rectifier 11. This receiver, as was said, is made in the form of a storage capacitor 9, connected in parallel with the electric energy battery 10. The second terminals of the capacitor and battery are grounded. From the receiver, electrical energy is supplied to the consumer (not shown in FIG.).
В некоторых случаях разряд накопителя производят на приемник, выполненный в виде накопительного конденсатора, включенного параллельно с аккумулятором электрической энергии,In some cases, the discharge of the drive is produced at the receiver, made in the form of a storage capacitor connected in parallel with the electric energy battery
Электрический сигнал, генерируемый маломощным источником, в частности, пьезоэлементом, представляет собой однополярный импульс 12 напряжения и (фиг.2) в функции времени t, вид которого, величина и форма зависят от величины давления, и скорости воздействия на него внешних сил.The electrical signal generated by a low-power source, in particular, a piezoelectric element, is a
Маломощные источники электропитания могут быть встроены в атомобильно-дорожное полотно 5.Low-power sources of power can be built into the atomic-roadbed 5.
Маломощные источники электропитания могут быть встроены в железнодорожное полотно 5.Low-power sources of power can be built into the railroad track 5.
Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания действует следующим образом. Установленные на поверхности 4 пьезоэлементы 3 под воздействием дорожного полотна 5 производят преобразование неэлектрической энергии в электрическую энергию, генерируя однополярные импульсы, аналогичные по форме фиг.2. Накопление электрических зарядов осуществляется на внешней поверхности шара 1 за счет передачи на нее импульсов напряжения 12. Процесс накопления, в некоторой степени, аналогичен формированию напряжения в генераторе Ван-де-Граафа, с той разницей, что в предлагаемом способе нет подвижной ленты, щеток и электростатического генератора. При некотором количестве импульсов электрический потенциал шара достигает пороговой величины, при которой происходит разряд накопителя через разрядник 7 на приемник, выполненный в виде накопительного конденсатора 9, включенного параллельно с аккумулятором 10. Этот вариант передачи энергии может сопровождаться относительно высокими всплесками тока и для их снижения необходимо уменьшить расстояние между шаром 1 и разрядником 7.The method of obtaining electrical energy from low-power sources of power operates as follows. Piezoelectric elements 3 mounted on the surface 4 under the influence of the roadbed 5 convert non-electric energy into electrical energy, generating unipolar pulses similar in shape to FIG. 2. The accumulation of electric charges is carried out on the outer surface of the ball 1 by transmitting voltage pulses to it 12. The accumulation process, to some extent, is similar to the formation of voltage in the Van de Graaff generator, with the difference that in the proposed method there is no movable tape, brushes and electrostatic generator. With a certain number of pulses, the electric potential of the ball reaches a threshold value at which the drive is discharged through the spark gap 7 to the receiver, made in the form of a storage capacitor 9 connected in parallel with the battery 10. This option of energy transfer can be accompanied by relatively high current surges and to reduce them it is necessary reduce the distance between ball 1 and spark gap 7.
Разряд накопителя 1 можно передавать на приемник частично через первичную обмотку трансформатора 8 и частично через вторичную его обмотку через двухполупериодный мостовой выпрямитель 11. В этом случае всплески тока практически отсутствуют.The discharge of drive 1 can be transmitted to the receiver partially through the primary winding of the transformer 8 and partially through its secondary winding through a half-wave bridge rectifier 11. In this case, current surges are practically absent.
В случае когда маломощные источники электропитания встроены в атомобильно-дорожное полотно, то под переменным давлением проходящего автомобильного транспорта или при движении пешеходов происходит периодическое надавливание на пьезоэлементы, которые генерируют сигналы на накопитель 1 с последующей передачей результирующей электрической энергии на приемник.In the case when low-power sources of power are built into the vehicle’s roadbed, under alternating pressure of passing vehicles or when pedestrians move, periodic pressure is applied to the piezoelectric elements, which generate signals to drive 1 with subsequent transmission of the resulting electrical energy to the receiver.
Если маломощные источники электропитания встроены в железнодорожное полотно, например, как это осуществлено в патенте РФ 2095265, то сигналы генерируются при прохождении железнодорожных средств передвижения с последующей их передачей на приемник.If low-power sources of power are built into the railway bed, for example, as is done in RF patent 2095265, then the signals are generated when passing railway vehicles with their subsequent transmission to the receiver.
Таким образом, предлагаемый способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания обеспечивает накопление больших электрических потенциалов с последующим периодическим разрядом на приемник. Он позволяет формировать простой, универсальный и надежный механизм передачи энергии от многочисленных источников электропитания к потребителю.Thus, the proposed method for generating electrical energy from low-power sources of power provides the accumulation of large electrical potentials with subsequent periodic discharge to the receiver. It allows you to create a simple, universal and reliable mechanism for transferring energy from multiple power sources to the consumer.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011130523/08A RU2474042C1 (en) | 2011-07-22 | 2011-07-22 | Method to receive electric energy from low-capacity sources of power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011130523/08A RU2474042C1 (en) | 2011-07-22 | 2011-07-22 | Method to receive electric energy from low-capacity sources of power supply |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2474042C1 true RU2474042C1 (en) | 2013-01-27 |
Family
ID=48807166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011130523/08A RU2474042C1 (en) | 2011-07-22 | 2011-07-22 | Method to receive electric energy from low-capacity sources of power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2474042C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2809958C1 (en) * | 2023-01-18 | 2023-12-19 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Car battery charger |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3500451A (en) * | 1967-06-29 | 1970-03-10 | Gen Telephone & Elect | Piezoelectric voltage generator |
EP0725452A1 (en) * | 1995-02-01 | 1996-08-07 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric power generator portable power supply unit equipped with the same, and portable electronic device equipped with the same |
RU2150170C1 (en) * | 1997-10-30 | 2000-05-27 | Нунупаров Мартын Сергеевич | Method and device for feeding electronic system |
RU2377137C2 (en) * | 2004-05-21 | 2009-12-27 | Сосьете Де Текноложи Мишлен | System for generation of electric energy from mechanical energy of rotating tyre |
-
2011
- 2011-07-22 RU RU2011130523/08A patent/RU2474042C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3500451A (en) * | 1967-06-29 | 1970-03-10 | Gen Telephone & Elect | Piezoelectric voltage generator |
EP0725452A1 (en) * | 1995-02-01 | 1996-08-07 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric power generator portable power supply unit equipped with the same, and portable electronic device equipped with the same |
RU2150170C1 (en) * | 1997-10-30 | 2000-05-27 | Нунупаров Мартын Сергеевич | Method and device for feeding electronic system |
RU2377137C2 (en) * | 2004-05-21 | 2009-12-27 | Сосьете Де Текноложи Мишлен | System for generation of electric energy from mechanical energy of rotating tyre |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2809958C1 (en) * | 2023-01-18 | 2023-12-19 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Car battery charger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102084062A (en) | Apparatus system and method for power harvesting from railways | |
CN105409331B (en) | Air flow-producing device | |
KR101498595B1 (en) | Triboelectric Generator | |
JPH1198868A (en) | Electrostatic power generation device | |
Yu et al. | Triboelectricity-based self-charging droplet capacitor for harvesting low-level ambient energy | |
CN103840710A (en) | Vibration energy collecting device | |
CN104767376A (en) | Voltage and charge changing circuit and voltage and charge changing method for nano generators | |
RU2474042C1 (en) | Method to receive electric energy from low-capacity sources of power supply | |
Pratibha Arun et al. | Eco-friendly electricity generator using scintillating piezo | |
Ram et al. | Ultra-low power solar energy harvester for IoT edge node devices | |
CN109698544A (en) | Wind-power electricity generation integrated system based on friction nanometer power generator | |
RU2451616C1 (en) | Device to generate electric power from rail vibration | |
Majeed | Piezoelectric Energy Harvesting for Powering Micro Electromechanical Systems (MEMS) | |
CN111313745A (en) | Friction nanometer generator, power generation method and power generation system | |
CN104412502B (en) | Vibration electrical power generation device | |
Grace et al. | Performance evaluation of different rectifiers for piezo-electric energy harvesting applications | |
Chaitanya et al. | Electricity through train | |
Logeshwaran et al. | A High-Efficiency Power Generator by Footsteps Using Piezoelectric Effect | |
US10855159B1 (en) | Coil regeneration device and method of use | |
JP2015164379A (en) | power generator | |
CN111106662A (en) | Fractal structure switch capacitor transducer and friction generator power supply management system thereof | |
KR102471508B1 (en) | Mobile apparatus and power generating apparatus | |
JP2008236926A (en) | Storage circuit and power generation system | |
Mustapha et al. | Experimental comparison of piezoelectric rectifying circuits for energy harvesting | |
Mitra | Nikola Tesla's free electricity electronic circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180723 |