RU35926U1

RU35926U1 - MINI POWER STATION WITH AUTONOMOUS POWER SUPPLY

Info

Publication number: RU35926U1
Application number: RU2003123257/20U
Authority: RU
Inventors: В.Г. Жердев
Original assignee: Жердев Владимир Григорьевич
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2004-02-10

Description

л.,л.,..,з8...,з5..„ж..й,..„«....,.л..,... м 7/00, 9/02l., l., .., s8 ..., s5 .. „f .. y, ..„ “....,. l .., ... m 7/00, 9/02

Миниэлектростанцщя с автономным питаниемSelf-powered mini power plants

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к устройствам преобразования постоянного тока на входе в энергию переменного тока на выходе и может быть использована для получения электроэнергии промышленной частоты и напряжения, а также в электромобилях, для обеспечения электроэнергией жилых помещений, ферм, бытовой техники и т.д. при отключении или отсутствии центрального электроснабжения.The utility model relates to electrical engineering, in particular, to devices for converting direct current at the input to alternating current energy at the output and can be used to produce electricity of industrial frequency and voltage, as well as in electric vehicles, to provide electricity to residential premises, farms, household appliances and etc. in case of disconnection or lack of central power supply.

Для преобразования частоты 50 гц 220В в частоту 200 Гц и напряжение 36-42В используют асинхронный преобразователь частоты И-75, (см. в книге Н.М. Перельмутер. Электромонтер - обмотчик и изолировщик по ремонту электрических машин. Профтехобразование. Электрические машины. М.: «Высшая школа, 1980; с.23. рис. 11) 1, который содержит корпус, и приводной электродвигатель, на валу которого размещены три контактных кольца и генератор переменного тока. При вращении электродвигателя вращается якорь генератора и вырабатывается переменное напряжение используемое для питания электроинструментов в двигателями повышеннойTo convert a frequency of 50 Hz 220V to a frequency of 200 Hz and a voltage of 36-42 V, an I-75 asynchronous frequency converter is used (see the book by N.M. Perelmuter. Electrician is a wrapper and insulator for repairing electric machines. Vocational education. Electric machines. M .: “Higher school, 1980; p.23. Fig. 11) 1, which contains a housing, and a drive motor, on the shaft of which there are three contact rings and an alternator. When the electric motor rotates, the generator armature rotates and an alternating voltage is generated that is used to power electric tools in high-powered engines.

V-V-

частоты - дрелей, электропил и т.д.frequencies - drills, power saws, etc.

Известны ветровые электростанции, которые имеют большие габариты, стоимость и устанавливаются стацион но в заданных местах.Wind power stations are known that have large dimensions, cost and are installed in-house but at predetermined locations.

Для обеспечения элеБсгроэнергией в местах, где отсутствует центральное электроснабжение, используют миниэлектростанции бензиновые, дизельные с двигателем внутреннего сгорания, например агрегаты бензоэлектрические унифицированные переменного тока типов АБ2-Р/530 - Ml и др. Техническое описание и инструкцию по эксплуатации см. стр.5, рис. 1,2 2, принимаемый за прототип который содержит ДВС, генератор переменного тока расположенный на одном валу с ДВС, полупроводниковый мостовой выпрямитель цепей зарядки аккумулятора и пускового аккумулятора.To provide electric power in places where there is no central power supply, gasoline and diesel mini-power plants with an internal combustion engine are used, for example, benzoelectric unified alternating current units of types AB2-R / 530 - Ml and others. For technical description and operating instructions, see page 5, fig. 1.2 2, taken as a prototype that contains an internal combustion engine, an alternator located on the same shaft as an internal combustion engine, a semiconductor bridge rectifier for charging the battery and the starting battery.

Генератор имеет токосъемные кольца. Изменение фазы напряжения внутри генератора осуществляется при вращении электромагнита.The generator has slip rings. The change in the voltage phase inside the generator is carried out during the rotation of the electromagnet.

Недостатками прототипа являются высокие параметры шума, выделение выхлопных газов, большой вес и габариты, что требует наличия специального помещения для агрегата.The disadvantages of the prototype are high noise parameters, exhaust emissions, high weight and dimensions, which requires a special room for the unit.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка миниэлектростанции лишенной указанных недостатков.The objective of the claimed utility model is the development of a mini-power plant devoid of these shortcomings.

Техническим результатом полезной модели является снижение массы, уменьшение габаритов, улучшение экологии окружающей среды при работе миниэлектростанции, за счет исключения ДВС.The technical result of the utility model is to reduce weight, reduce dimensions, improve the ecology of the environment when operating a mini-power plant, by eliminating the internal combustion engine.

Технический результат достигается тем, что миниэлектростанция с автономным питанием содержит генератор переменного тока с токосъемными кольцами, пусковой аккумулятор, полупроводниковый мостовой выпрямитель цепи зарядки пускового аккумулятора. Она содержит дополнительно маховик, помещенный на вал, на котором жестко закреплен на изоляторе распределитель, который состоит из кольца и полукольца, в маховике выполнено отверстие, через которое проходит палец, на котором расположены с возможностью вращения вокруг его продольной оси толкатель и шатун, насаженные на подшипники, преобразователь постоянного тока в механическую энергию, который имеет цилиндрический корпус из немагнитного материала, помещенный внутри двух катушек индуктивности, входные концы которых соединены между собой и подключены к минусу пускового аккумулятора, внутри цилиндрического корпуса помещен подвижный ферромагнитный сердечник, который жестко соединен со штангой, проходящей через опорную втулку и соединенной через подшипниковый узел с толкателем, шатун через подшипниковые узлы соединен рычагом нагрузки с рычагом генератора переменного тока.The technical result is achieved by the fact that the self-powered mini-power plant comprises an alternating current generator with slip rings, a starting battery, a semiconductor bridge rectifier of the starting battery charging circuit. It additionally contains a flywheel placed on a shaft on which a distributor, which consists of a ring and a half ring, is rigidly fixed on the insulator, a hole is made in the flywheel, through which a finger passes, on which the pusher and connecting rod are mounted rotatably around its longitudinal axis, mounted on bearings, a direct current to mechanical energy converter, which has a cylindrical body made of non-magnetic material, placed inside two inductors, the input ends of which are connected between themselves oh and connected to the minus of the starting battery, inside the cylindrical housing is placed a movable ferromagnetic core, which is rigidly connected to the rod passing through the support sleeve and connected through the bearing assembly to the pusher, the connecting rod through the bearing assemblies is connected by the load lever to the lever of the alternator.

Преобразователь постояьшого тока в переменный содержащий электродвигатель постоянного тока, вал которого жестко соединен с валом из токопроводящего материала имеющего Т-образную форму наA DC-to-AC converter comprising a DC motor, the shaft of which is rigidly connected to a shaft of conductive material having a T-shape on

oljC.oljC.

противоположном и содержит, по крайне мере, два токопроводящих кольца, которые через соответствующие щетки подключены к минусу и плюсу пускового аккумулятора и неподвижному распределителю напряжения, выполненного из кольцевого изолятора и токопроводящих пластин.the opposite and contains at least two conductive rings, which are connected through the appropriate brushes to the minus and plus of the starting battery and a fixed voltage distributor made of an annular insulator and conductive plates.

На фигуре 1 приведен схематический чертеж миниэлектростанции с автономным питанием. На фигуре 2 приведен схематический чертеж маховика и генератора переменного тока миниэлектростанции и схема их подключения, где «а - чертеж маховика в разрезе, «б - чертеж генератора переменного тока в разрезе.The figure 1 shows a schematic drawing of a mini-power plant with autonomous power. The figure 2 shows a schematic drawing of a flywheel and an alternator of a mini-power plant and a diagram of their connection, where "a is a sectional view of a flywheel drawing," b is a sectional drawing of an alternator.

На фигуре 3 приведен чертеж преобразователя постоянного тока в переменный и схема его подключения.The figure 3 shows a drawing of a DC / AC converter and its wiring diagram.

На фигуре 4 приведен чертеж неподвижного распределителя напряжения в разрезе, где А1 - обозначен вход первичной обмотки трансформатора, а - выход первичной обмотки трансформатора.The figure 4 shows a drawing of a stationary voltage distributor in the context, where A1 is the input of the primary winding of the transformer, and the output of the primary winding of the transformer.

На фигуре 5 приведена схема подключения трехфазного трансформатора напряжения к контактным пластинам неподвижного распределителя напряжения.The figure 5 shows the connection diagram of a three-phase voltage transformer to the contact plates of a fixed voltage distributor.

Миниэлектростанция с автономным питанием содержит маховик 1, (фиг. 1) помещенный на вал 2, на котором жестко закреплен на изоляторе 3 распределитель 4, который состоит из кольца и полукольца единой заготовки и одет на изолятор на оси вала маховика 1 (фиг.2а), распределительные щетки 5-6 и силовая щетка 7. В маховике 1 выполнено отверстие 8, через которое проходит палец 9, на котором расположены с возможностью вращения вокруг продольной оси пальца 9 толкатель 10 и шатун 11, насаженные на подшипники 12-13.A self-powered mini-power station contains a flywheel 1, (Fig. 1) placed on a shaft 2, on which a distributor 4 is rigidly mounted on an insulator 3, which consists of a ring and a half ring of a single workpiece and is dressed on an insulator on the axis of the flywheel shaft 1 (Fig. 2a) , distribution brushes 5-6 and power brush 7. A hole 8 is made in the flywheel 1, through which a finger 9 passes, on which the pusher 10 and the connecting rod 11 mounted on bearings 12-13 are rotatably rotated around the longitudinal axis of the finger 9.

Преобразователь 14 постоянного электрического тока в механическую энергию имеет цилиндрический корпус 15 из немагнитного материала, помещенный внутри двух катушек индуктивности 16-17, входные концы которых соединены между собой и подключены к минусу пускового аккумулятора 18.Converter 14 direct current to mechanical energy has a cylindrical housing 15 of non-magnetic material placed inside two inductors 16-17, the input ends of which are interconnected and connected to the negative of the starting battery 18.

Внутри цилиндрического корнуса 15 помещен подвижный ферромагнитный сердечник 19, который жестко соединен со штангой 20, проходящей через опорную втулку 21 и соединенной через подшипниковый узел 22 с толкателем 10.Inside the cylindrical cornea 15, a movable ferromagnetic core 19 is placed, which is rigidly connected to the rod 20 passing through the supporting sleeve 21 and connected through the bearing assembly 22 to the pusher 10.

Шатун 11 через подщипниковые узлы 23, 24, 25 соединен рычагом нагрузки 26 с соединительным рычагом 27 через подшипниковый узел 25. Подшипниковый узел 24 расположен на жесткой опоре 28 (фиг. 16).The connecting rod 11 through the bearing units 23, 24, 25 is connected by a load lever 26 to the connecting lever 27 through the bearing unit 25. The bearing unit 24 is located on the rigid support 28 (Fig. 16).

Генератор переменного тока 29 содержит корпус 30 внутри которого имеются опорные подшипники 31, 32, а также в корпусе жестко закреплены силовые обмотки 33 и обмотка возбуждения 34, подключенные через выпрямительный мост 35, реле зарядки 36 к выходным клеммам пускового аккумулятора 18. Вал 37 генератора переменного тока 29 жестко соединен с опорным рычагом 38с рычагом 26 через подшипниковый узел 39. На валу 37 жестко закреплены ферромагнитные сердечники 40 конусов электромагнитов.The alternator 29 includes a housing 30 within which there are thrust bearings 31, 32, and also the power windings 33 and the field winding 34 connected via a rectifier bridge 35, charging relay 36 to the output terminals of the starting battery 18 are rigidly fixed current 29 is rigidly connected to the support lever 38 with the lever 26 through the bearing assembly 39. Ferromagnetic cores 40 of the electromagnet cones are rigidly fixed to the shaft 37.

Преобразователь 41 (фиг.З) постоянного тока в переменный содержит электродвигатель постоянного тока 42, вал которого жестко соединен валом 43 из непроводящего материала, имеющим Т-образную форму на противоположном конце, который опирается на подшипники 44 и 45. Па валу 43 расположены, по крайней мере, два токопроводящих кольца 46 и 47, имеющие электрический контакт с щетками 48 и 49, которые подключены к минусу и плюсу пускового аккумулятора 18. К проводящему кольцу 46 подключен проводник 50, а к проводящему кольцу 47 подключен проводник 51. Проводники 50 и 51 пропущены внутри вала 43. Другие концы проводников 50 и 51 имеют подпружиненный электрический контакт со щетками 52 и 53. к выходным контактам 54 которые подключены к концам первичной обмотки повышающего трансформатора 58 (фиг. 5) к контактам Аal, остальные подключаются соответственно, и имеют при вращении вала 43 электрический контакт с проводящими пластинами 54 неподвижного распределителя напряжения 55 (фиг. 4), выполненного из кольцевогоThe Converter 41 (Fig.Z) DC to AC contains a DC motor 42, the shaft of which is rigidly connected by a shaft 43 of non-conductive material having a T-shape at the opposite end, which is supported by bearings 44 and 45. Pa shaft 43 are located on at least two conductive rings 46 and 47, which are in electrical contact with the brushes 48 and 49, which are connected to the minus and plus of the starter battery 18. A conductor 50 is connected to the conductive ring 46, and a conductor 51 is connected to the conductive ring 47. Conductors 50 and 5 1 are passed inside the shaft 43. The other ends of the conductors 50 and 51 have a spring-loaded electrical contact with the brushes 52 and 53. to the output contacts 54 which are connected to the ends of the primary winding of the step-up transformer 58 (Fig. 5) to the contacts Aal, the rest are connected respectively, and have when the shaft 43 rotates, electrical contact with the conductive plates 54 of the fixed voltage distributor 55 (Fig. 4), made of a ring

..изолятора 56 и токопроводящих пластин 54 и жестко закреплен на опоре 57... of the insulator 56 and the conductive plates 54 and is rigidly fixed to the support 57.

Пластины имеют съемный электрический контакт А-а1 с трехфазным трансформатором, обозначенным на фигуре 5.The plates have a removable electrical contact A-a1 with a three-phase transformer, indicated in figure 5.

Выключатель всей схемы изображен на фигуре 2 под цифрой 59.The switch of the entire circuit is shown in figure 2 under the number 59.

Миниэлектростанция с автономным питанием (фиг. 1) работает следующим образом:A mini-power plant with autonomous power (Fig. 1) works as follows:

От аккумулятора 18 через выключатель 59 и щетку 7 подается напряжение на распределительное кольцо 4, которое состоит из кольца и кольца в единой заготовке и одето на изолятор на оси вала маховика 1 (фиг.2а). Шатун 11 на маховике является дополнительным противовесом и после остановки преобразователя 14 шатун останавливается в нижней части маховика 1. Одна из втягивающих катушек 17 остается автоматически включенной. При подаче напряжения на силовую щетку 7, в преобразователе 41 постоянный ток преобразуется в переменный. После подачи напряжения на распределительное кольцо 4 в одной из катушек 17-16 создается магнитное поле и втягивает ферромагнитный сердечник 19 во внутрь катушки 17, маховик 1 проворачивается, распределительное кольцо 4 включает другую катушку 18, и сердечник 19 движется в обратном направлении. Штанга 20, которая присоединена к сердечнику 19 через опорную втулку 21 через толкатель 10, соединенный со штангой 20 совершает горизонтальное возвратно-поступательное движение и маховик приводится во вращательное круговое движение, и электрический ток превращается в механическую энергию.From the battery 18, through the switch 59 and the brush 7, voltage is applied to the distribution ring 4, which consists of a ring and a ring in a single workpiece and is dressed on an insulator on the axis of the flywheel shaft 1 (Fig. 2a). The connecting rod 11 on the flywheel is an additional counterweight and after stopping the converter 14, the connecting rod stops at the bottom of the flywheel 1. One of the retracting coils 17 remains automatically turned on. When applying voltage to the power brush 7, in the converter 41, the direct current is converted to alternating current. After applying voltage to the distribution ring 4 in one of the coils 17-16, a magnetic field is created and pulls the ferromagnetic core 19 into the inside of the coil 17, the flywheel 1 is turned, the distribution ring 4 turns on the other coil 18, and the core 19 moves in the opposite direction. The rod 20, which is connected to the core 19 through the support sleeve 21 through the pusher 10, connected to the rod 20 performs a horizontal reciprocating motion and the flywheel is rotationally rotated, and the electric current is converted into mechanical energy.

На маховике 1 на пальце 9 с толкателем 10 находится шатун Ни соединен с рычагом нагрузки 26, который в свою очередь через соединительный рычаг 27 и опорный рычаг 38 соединен с валом генератора 37. При вращении маховика 1 шатун опускается вниз и поднимается вверх и, таким образом, создается возвратно-поступательное движение шатуна 11 на маховике 1. Аналогично такие же амплитуды колебаний происходят в верхней точке А1 на рычаге нагрузки 26, но так как рычаг нагрузки разделенOn the flywheel 1 on the finger 9 with the pusher 10 there is a connecting rod Ni connected to the load lever 26, which in turn is connected to the shaft of the generator 37 through the connecting lever 27 and the support lever 38. When the flywheel 1 is rotated, the connecting rod lowers and rises, and thus , the reciprocating movement of the connecting rod 11 on the flywheel 1 is created. Similarly, the same oscillation amplitudes occur at the upper point A1 on the load lever 26, but since the load lever is divided

опорным рычагом 28, то плечо от точки А2 до точки A3 (фиг. 1) в несколько раз меньше плеча А1 и А2 и, следовательно, амплитуда колебаний в точке A3 в несколько раз меньше. За счет разности плеч рычагов сила, приложенная в точке А1 увеличивается в точке A3 в несколько раз. Так как в точке A3 происходят колебательные движения, а точка A3 соединена с валом генератора, то вал генератора с полюсами не вращается как обычный генератор, а совершает вибрационные колебания, достаточные для пересечения полюсами силовой обмотки генератора для получения ЭДС. При реализации описанной электростанции была получена выходная мощность 1 5 КВт при выходном напряжении 220-380 В и частоте 50 Гц.support arm 28, the shoulder from point A2 to point A3 (Fig. 1) is several times smaller than the shoulder A1 and A2 and, therefore, the amplitude of the oscillations at point A3 is several times smaller. Due to the difference in leverage, the force applied at point A1 increases at point A3 several times. Since vibrational movements occur at point A3, and point A3 is connected to the generator shaft, the generator shaft with poles does not rotate like a normal generator, but vibrates sufficiently to cross the poles of the generator power winding to obtain EMF. When implementing the described power plant, an output power of 1 5 kW was obtained with an output voltage of 220-380 V and a frequency of 50 Hz.

Пусковой аккумулятор 18 через выпрямительный мост 36 реле зарядки 36 имеет постоянную подзарядку от генератора переменного тока 29 и аккумулятор находится постоянно в заряженном состоянии.The starter battery 18 through the rectifier bridge 36 of the charging relay 36 has a constant charge from the alternator 29 and the battery is constantly in a charged state.

Источники информации:Sources of information:

1.Перельмутер Н.М. Электромонтер - обмотчик и изолировщик по ремонту электрических машин. Профтехобразование. Электрические машины. М.: «Высшая школа, 1980; с.23. рис. 11.1.Perelmuter N.M. Electrician - wrapper and insulator for the repair of electrical machines. Vocational education. Electric cars. M .: "Higher school, 1980; p.23. fig. eleven.

2.Агрегаты бензоэлектрические унифицированные переменного тока типов АБ-2-Р/530 - Ml и др. Техническое описание и инструкцию по эксплуатации см. стр.5, рис. 1,2. - прототип. АвторМ2. Units benzoelectric unified alternating current of types AB-2-R / 530 - Ml and others. Technical description and operating instructions, see page 5, Fig. 1,2. - prototype. AuthorM

0 саз/,0 saz /,

/бу.-, .Г. Жердев/bu.-, .G. Zherdev

Claims

A self-powered mini-power plant, including an alternating current generator with slip rings, a starting battery, a semiconductor bridge rectifier for the starting battery charging circuit, characterized in that it additionally contains a flywheel placed on a shaft on which a distributor which consists of a ring and is rigidly fixed to the insulator half-ring, a hole is made in the flywheel, through which a finger passes, on which the pusher and connecting rod are arranged to rotate around its longitudinal axis, is mounted bearing on bearings, the DC-to-mechanical energy converter has a cylindrical body made of non-magnetic material placed inside two inductors, the input ends of which are interconnected and connected to the negative of the starting battery, a movable ferromagnetic core is placed inside the cylindrical body, which is rigidly connected to the rod, passing through the support sleeve and connected through the bearing assembly with a pusher, the connecting rod through the bearing assemblies is connected by a load lever to the generator lever an alternating current circuit, and the direct-current to alternating current converter comprises a direct current electric motor, the shaft of which is rigidly connected to the shaft of conductive material having a T-shape on the opposite and contains at least two conductive rings, which are connected to the negative via appropriate brushes and the plus of the starting battery and a fixed voltage distributor made of a ring insulator and conductive plates.