RU2574101C2 - Энергосберегающее электронное устройство, исключающее фактор поражения людей и животных электрическим током - Google Patents

Abstract

Энергосберегающее электронное устройство, исключающее фактор поражения электрическим током людей и животных, относится к электротехнике, а точнее к электронным генераторам импульсного и переменного напряжения. Устройство включает в себя сетевой фильтр, фильтр высокочастотных помех, ограничитель переменного напряжения, выпрямитель напряжения постоянного тока, электронный распределитель напряжения, преобразователь высоковольтных импульсов, электронный адаптер, устройство сопряжения и дополнительно содержит устройство автономного накопления энергии и электронный распределитель напряжения. Применение заявляемого устройства позволяет получить технический результат - повысить экономическую эффективность работы подключаемых к нему электроприборов, уменьшает риски поражения людей электрическим током и уменьшает вероятность возникновения пожаров. 1 ил.

Description

Энергосберегающее электронное устройство, исключающее фактор поражения электрическим током людей и животных относится к электротехнике, а точнее к электронным генераторам импульсного и переменного напряжения.

В настоящее время человечество не может обойтись без электричества, которое повсеместно используется для освещения жилых и производственных помещений, питания бытовой электро- и радиоаппаратуры. При этом некоторые потребители перерабатывают огромные электрические мощности:

- электростанции;

- заводы и фабрики тяжелого машиностроения;

- сельское хозяйство и животноводство;

- торгово-развлекательные центры и кинотеатры;

- гостиницы;

- ЖКХ;

- склады и производственные помещения;

- помещения, где используется дежурное освещение;

- морские суда;

- аэровокзалы;

- уличное освещение;

- квартиры.

Для приборов, потребляющих высокие мощности, всегда актуальна задача энергосбережения, т.е. фактически экономия денежных средств.

Применение электроприборов, в особенности тех, которые потребляют большие мощности, сопряжено с повышенной опасностью для человека и окружающей среды:

- поражение человека электрическим током;

- высокая вероятность пожара из-за возгорания проводки, которая объясняется ее нагревом при пропускании по проводам токов высокой мощности;

- опасность использования на объектах, где влажность окружающей среды 100%.

Известными электротехническими устройствами являются: электрические лампы с вольфрамовой нитью накаливания различной мощности, осветительные приборы на светодиодах и люминесцентные лампы, энергосберегающие лампы и электрические нагреватели.

Электролампа с вольфрамовой нитью накаливания подключается непосредственно к сети 110/220 B без дополнительного оборудования. Электролампы с вольфрамовой нитью накаливания потребляют большой ток и также выделяют большое количество тепла.

При работе с импульсными источниками питания используются светодиоды. Светодиоды подключаются через обычные импульсные преобразователи напряжения.

Люминесцентные лампы работают по принципу высоковольтного пробоя газа в лампе за счет применения реактивных элементов, состоящих из дросселя, конденсатора и биметаллического элемента (стартера). При кратковременном замыкании и размыкании стартером дросселя от сети 110/220 B возникают высоковольтные импульсы, что в свою очередь обеспечивают пробой газа в электролампе. Как только электролампа загорается, стартер перестает действовать. Для того, чтобы предотвратить проникновение обратных паразитных импульсов в сеть 110/220 B необходимо применить конденсатор, который подключается параллельно к сети 110/220 B. В противном случае мощность потребления данной конструкции будет очень большой.

Рассмотрим работу энергосберегающих ламп.

Лампы данного типа работают по принципу высоковольтного пробоя газа в газоразрядной лампе за счет применения электронного импульсного преобразователя напряжения, который генерирует высоковольтные импульсы непосредственно на газоразрядную лампу. Это обеспечивает пробой газа в лампе. Для того, чтобы преобразователь напряжения работал, к нему подключен выпрямитель напряжения. Выпрямитель напряжения преобразует переменный ток в постоянный. Применение данного устройства ограниченно из-за наличия следующих недостатков:

- отсутствует дополнительное аккумулирование и распределение электрической энергии;

- избыточное потребление электрической мощности импульсным преобразователем напряжения;

- устройство рассчитано на работу только с газоразрядными лампами;

- к импульсному источнику питания нельзя подключать электрические приборы с большим потреблением по мощности, что в свою очередь приведет к перегреву и выходу из строя радиоэлементов;

- отсутствуют электронные компоненты, обеспечивающие передачу электричества в безопасной форме по электрическим проводам;

- нельзя использовать электрические провода небольшого сечения для передачи электричества на электрические приборы с большим потреблением энергии.

Электрические нагреватели подключаются непосредственно к сети 110/220 B без дополнительного оборудования. Там, где применяются водяные нагреватели, всегда есть опасность поражения электрическим током.

Таким образом, вышеназванные устройства обладают следующими недостатками:

- большое потребление мощности от сети переменного тока;

- выделение реактивной мощности обратно в сеть;

- отсутствие электрических компонентов для аккумулирования и распределения электрической энергии;

- не могут работать с большими мощностями;

- выделение большой тепловой энергии электрическими компонентами;

- нагрев электрической проводки из-за большой подключаемой мощности нагрузки;

- высокая опасность поражения человека электрическим током.

Известно техническое решение «Универсальное автоматическое энергосберегающее устройство» по патенту на изобретение RU 2451974 автор Тарасов Юрий Владимирович.

В данном случае речь идет о методе накопления и перераспределения энергии на выходе энергосберегающего электронного устройства, которое имеет следующие недостатки.

1. Накопители энергии в виде конденсаторов в цепи управления не могут длительное время держать заряд для питания электропотребителей, особенно с большими мощностями в несколько киловатт.

2. Нет гальванической развязки входной цепи и выходной. Значит выход непосредственно связан со входом и есть вероятность повреждения человеком электрическим током.

3. Нет генерации формы электрической энергии, которая была бы безопасна для людей и животных.

4. Нет схемного и конструкторского решения утилизации и перераспределения энергии для питания электрических приборов.

5. Нет экономического эффекта по потреблению мощности электропотребителей.

Целью предлагаемого изобретения является безопасная для человека передача электроэнергии по электрическим проводам, получение высокого КПД потребляемой мощности электрических устройств от сети переменного тока и генерирование дополнительной энергии.

Для достижения поставленной цели устройство нейтрализует реактивную энергию, а точнее аккумулирует и направляет ее для питания электроприборов различного типа. В представленном устройстве возникающая обратная электродвижущая сила (ОЭДС) не возвращается обратно в первичную схему накачки энергии, а аккумулируется и отфильтровывается в нагрузку совместно с полезным сигналом, что дает полезный эффект. Таким образом, реактивная энергия обращена в полезную энергию и чем больше ее проявляется (зависит от мощности потребителя), тем больше эффект.

Для исключения поражения человека электрическим током энергосберегающее электронное устройство генерирует на выходе не электрический ток частотой 50-60 Гц (опасный для человека), а форму сигнала с колебаниями нескольких частот в пределах от 1000 Гц до 30000 Гц и напряжением от 240 B до 380 B, в зависимости от подключаемой нагрузки. Такое сочетание передаваемых частот не действует на кожный покров и на организм в целом негативно и предотвращает поражение человека электрическим током.

Для работы в качестве дополнительного генератора энергии предлагаемое устройство имеет свой выход для питания, к которому можно подключать электротехнические изделия различного назначения. При этом общая потребляемая мощность всех электропотребителей, подключенных к устройству энергосбережения, будет снижена за счет метода накопления и распределения энергии на разные выходы в электронном устройстве. В энергосберегающем электронном устройстве предусматривается использование двух индивидуальных выходов для питания электрических устройств. Эти выходы независимы друг от друга и гальванически не связаны между собой и входной цепью электропитания.

Также, при использовании дополнительного электронного адаптера можно активировать и другие радиоэлектронные изделия, которые работают от сети переменного тока. Таким образом эффект происходит благодаря накоплению и распределению энергии в схеме и передачи ее к другим радиоэлектронным конструкциям.

Заявляемое устройство может интегрироваться в существующие радиоэлектронные и электрические приборы, так как конструкция заявляемого устройства не имеет больших габаритов и веса.

Заявляемое устройство представлено на фиг. 1.

По изобретению энергосберегающее электронное устройство состоит из сетевого фильтра 1, фильтра высочастотных помех 2, ограничителя переменного напряжения 3, выпрямителя напряжения постоянного тока 4, электронного распределителя напряжения 5, преобразователя высоковольтных импульсов 6, электронного адаптера 7, устройства сопряжения 8 и устройства автономного накопления энергии 9.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Изначально переменное напряжение поступает на сетевой фильтр 1. После сетевого фильтра 1 переменное напряжение поступает на ограничитель переменного напряжения 3. Далее ограниченное переменное напряжение поступает на выпрямитель напряжения постоянного тока 4. Ограничитель переменного напряжения 3 предназначен для ограничения и гашения переменного напряжения до номинальной величины для работы преобразователя высоковольтных импульсов 6. Далее, после выпрямителя напряжения постоянного тока 4, постоянное напряжение поступает на фильтр высокочастотных помех 2, который также препятствует прохождению высокочастотных помех в сеть переменного тока. Постоянное напряжение активирует работу преобразователя высоковольтных импульсов 6, который генерирует определенную частоту и скважность импульсов, при этом сетевой фильтр 1 фильтрует высокочастотные помехи, исходящие от преобразователя высоковольтных импульсов 6. Высоковольтные импульсы периодически включают и отключают устройство сопряжения 8, и таким образом активируя его работу. К устройству сопряжения 8 подключен электронный распределитель напряжения 5 и устройство автономного накопления энергии 9. При взаимодействии между собой электронного распределителя напряжения 5, устройства автономного накопления энергии 9 и устройства сопряжения 8, происходит усиление по напряжению выходного напряжения и дополнительное аккумулирование энергии с передачей накопленной энергии в выходную цепь. Далее выходное напряжение от электронного распределителя напряжения 5 передается на электронный адаптер 7, с помощью которого можно активировать в работу радиоэлектронные изделия различного назначения 10, 11: зарядное устройство для автомобиля, энергосберегающие лампы, электрические лампы и галогеновые лампы с вольфрамовой нитью накаливания, преобразователи напряжения для питания светодиодов, зарядные устройства для всех видов маломощных устройств, питающихся от 5 вольт постоянного тока (плееры, фото- и видеокамеры, планшеты и др.), вентиляторы, телевизоры, спутниковое телевидение и т.д.

При этом одновременно могут работать электрические приборы с большим потреблением мощности 12 (нагреватели, электролампы и др.), которые подключены непосредственно к выходной цепи электронного распределителя напряжения 5, а также дополнительные вышеперечисленные электрические устройства. При этом ток в сети не увеличивается пропорционально подключенным нагрузкам.

Таким образом, используя принцип взаимодействия между собой электронного распределителя напряжения 5, устройства автономного накопления энергии 9 и устройства сопряжения 8, происходит усиление по напряжению выходного напряжения и дополнительное аккумулирование энергии с передачей накопленной энергии в выходную цепь. И тем самым получаем не только экономический эффект по потреблению мощности электрических изделий, но и удается воспроизвести электричество, которое безопасно для жизни людей и животных. Также с помощью вышеописанного принципа работы энергосберегающего электронного устройства удается передавать большие токи по электрическим проводам небольшого сечения.

Данный унифицированный преобразователь напряжения может использоваться как отдельная конструкция, так и в составе готовых конструкциях электроприборов.

Наиболее высокий экономический эффект при применении энергосберегающего электронного устройства достигается в работе с нагревателями большой мощности, а также со светодиодными и энергосберегающими лампами. Также к данному преобразователю напряжения можно подключить смешанные типы электрических ламп, разные виды радиоэлектронной аппаратуры и при этом не наблюдать значительного роста переменного тока в электрической цепи.

Применение заявляемого устройства с высоким КПД потребляемой мощности уменьшает риски поражения людей электрическим током и улучшает пожаробезопасность, что выгодно отличает заявленное устройство от прототипа.

Claims (1)

1. Энергосберегающее электронное устройство, исключающее фактор поражения людей и животных электрическим током, содержащее выпрямитель тока, после которого постоянное напряжение поступает на фильтр высокочастотных помех, соединенный с генератором высоковольтных импульсов, отличающееся тем, что содержит сетевой фильтр, на который поступает переменное напряжение, с выхода сетевого фильтра переменное напряжение поступает на ограничитель переменного напряжения, далее ограниченное переменное напряжение поступает на выпрямитель, импульсы генератора высоковольтных импульсов активируют устройство сопряжения, к которому подключен электронный распределитель импульсов и автономный накопитель энергии, выходное напряжение от электронного распределителя напряжения передается на электронный адаптер, который активирует работу изделий.