WO2020162862A1 - System for generating "green" electrical energy without the use of natural energy - Google Patents

System for generating "green" electrical energy without the use of natural energy Download PDF

Info

Publication number
WO2020162862A1
WO2020162862A1 PCT/UA2019/000057 UA2019000057W WO2020162862A1 WO 2020162862 A1 WO2020162862 A1 WO 2020162862A1 UA 2019000057 W UA2019000057 W UA 2019000057W WO 2020162862 A1 WO2020162862 A1 WO 2020162862A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
generating
green
electrical energy
turbine
Prior art date
Application number
PCT/UA2019/000057
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Беньямин Эгуд Яковлевич РЕЗНИК
Original Assignee
Беньямин Эгуд Яковлевич РЕЗНИК
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Беньямин Эгуд Яковлевич РЕЗНИК filed Critical Беньямин Эгуд Яковлевич РЕЗНИК
Publication of WO2020162862A1 publication Critical patent/WO2020162862A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/10Alleged perpetua mobilia
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Definitions

  • the invention relates to the field of electric power, namely, systems that use environmentally friendly energy sources to generate electrical energy and can be used to create systems that convert compressed air energy into electrical energy and use them to power systems or nodes, or complexes, or devices with the use of vehicles, in the field, at home, in industry and others.
  • a power plant for a camping trailer is known from the prior art (US patent 4.229.661, MGZH N02K 7/18, F03D 9/02, 21.10.1980), which uses wind energy and which includes:
  • (K) means that are responsive to the pressure of the fluid in the storage means for controlling the operation of the first and second fluid compressors;
  • the disadvantages of the known analogue include the following.
  • the disadvantage of the known power plant is the limited functionality of its design, due to the possibility of its use exclusively for converting wind energy.
  • the disadvantages of the known solution are also 19 / ( i ( ] S2rCHoCTb designs with the presence of many components, the complexity of manufacture, installation and operation, low reliability and high cost.
  • a generator set is also known from the prior art (patent RU 2247460 C2, IPC ⁇ 02 ⁇ 7/18, F03B 13/00, published on February 27, 2005, bulletin No. 6), which contains a frame on which the power plant is fixed, w an electric generator current, mechanically connected to the power plant, a generator set control panel, which controls the pressure inside the casing of the pneumatic motor, electrically connected to the output of the electric current generator, an air pump pneumatically connected to the power plant.
  • the installation is made in the form of a pneumatic motor, which contains a sealed housing with inlet, outlet and safety valves, closed by a lid, inside which a vertical rotor in the form of a hollow vertical shaft with upper and lower through grooves is inserted on the bearings of the housing and the cover
  • each element fixed in a U-shaped frame symmetrically one above the other, the upper and lower sides of which are perpendicular to the hollow vertical shaft, and separated by spacers smaller in size than the elements themselves, and each element, the number of which is not limited, is a plate made of light and durable metal,
  • rhombus 30 made in the form of a rhombus, the longitudinal axis of which is the largest dia WgoOn 2a0l20b /, 16 k28o6t2, which in both power units are parallel to PC dTr / UyAg20 d1p9y / 0g0y00.5 p7 and on the two front end sides of each of the rhombuses there are through front channels of rectangular or circular cross-section, opposite walls of each pair of through front channels the lines of the parallel smallest diagonal of the rhombus are equal in area to each other, while the outlets of the through front channels of one front end side open to the upper side of the rhombus, and the through front channels of the other end side of the rhombus open to the lower side of the rhombus, in addition, on two rear end the sides of the rhombus are deaf rear L-shaped channels of rectangular or circular cross-section, the longitudinal axis of each of which is perpendicular to the largest diagonal of the
  • the disadvantages of the known generator set are low efficiency due to design features with a large number of components and high energy consumption of the system, the complexity of the design and manufacture of its components, the complexity of starting, the need for the presence and use of cylinders with pre-compressed air, which complicates and increases the cost of the known system, makes it unreliable with limitation of its operation, the presence and the need for constant replacement of cylinders with spent contents, which does not ensure stable continuous operation of the installation, increased explosion and fire hazard, high operating cost. In this case, the system may have interruptions in operation and unstable performance.
  • the system contains a large number of interconnected energy-intensive components that are difficult to manufacture and operate, which complicates and increases the cost of the system, significantly reduces the output power.
  • a mini-power plant is known from the prior art, which is used in the method of converting the energy of resistance of the surrounding natural environment to an object moving in it into electrical energy and its use (application for invention RU 2003100819, IPC N02K 7/18, B06L 8/00, V60K 16/00 , published on August 27, 2004), in which the carrier of the converted energy is a reactive dynamic water (air) mass, which received its quality as a reaction of the high-speed (dynamic) impact of a moving object on the surrounding in its nearest space straight iro n 2 d at th * and medium, whereby itself resists ⁇ uu eni'Zi'iiekta their speed with the energy (dynamic) effects, part of which enters the mobile minielektrostantsii, which consists of a dynamic reactive-turbine and electric generator placed in the camera (body on the surface) of a moving object, which together constitutes a single mobile complex.
  • the disadvantages used in the known method of mini-power plants include the following.
  • the proposed design uses a reactive dynamic water or air mass as a carrier of converted energy, which received its quality as a reaction of the high-speed (dynamic) impact of a moving object on the environment, which limits its use, does not ensure the stability of the structure and its continuity, makes the mini-power plant expensive to use costly, depending on the reaction of the high-speed (dynamic) impact of a moving object on the environment and the presence of a reactive dynamic water or air mass, due to the complex design of the known solution, which leads to a decrease functionality, unstable operation, the obtained ⁇ and iA20 is ® 1 ⁇ iln indicators and the rise in the cost of the received electrical energy.
  • a device for generating electrical energy comprising a multi-blade vertical-axial rotor with vane blade profiles, rotated by an air flow and connected to a generator rotor that generates an electric current, which further comprises a directing thermal nozzle for creating an artificial air flow made of two pipes arranged concentrically and with the possibility of forming an annular gap, which is an air flow channel, to which heating units are supplied through an air heater having a channel for a directing thermal nozzle.
  • the closest analogue is a turbine generator system that contains a turbo generator driven by compressed air and a magnetic motor (application WO 2012/173757 AZ, IPC FA03D 9/02, FA01D 15/10, FA02C 1/02, ⁇ 02 ⁇ 7/02, ⁇ 02 ⁇ 7/09, ⁇ 02 ⁇ 21/14, ⁇ 02 ⁇ 7/18, publ. 20.12.2012), in which the turbine assembly, which can be part of the turbine generator assembly, includes a turbine flywheel assembly and a magnetic motor inside the turbine housing.
  • the turbine flywheel assembly contains a turbine flywheel rotatably connected to the shaft, turbine blade assemblies mounted thereon, and a magnetic motor rotor assembly connected to the shaft.
  • the rotor assembly of the magnetic motor contains permanent rotor magnets arranged in a ring around the shaft. The same pole of each includes a rotor permanent magnet facing outward from the shaft.
  • Stator assembly mag WnOit 2n02o0g / 1o628 d6v2 of the motor contains stator magnet assemblies, P kCaTzh / UdAy20y19 / 000057
  • Al which contains a stator electromagnet and a permanent stator magnet, located in a ring around the rotor assembly of the magnetic motor to create a repulsive force on the nearest permanent magnet rotor.
  • Selectively controlled injectors inject compressed air onto the turbine blades.
  • the electromagnetic controller individually and selectively activates, deactivates and switches the polarity of the stator electromagnets.
  • the turbine generator system includes a power supply connected to the compressor.
  • the energy source can be a solar panel, wind turbine, Sterling engine, heat exchanger, or any other system or device for converting renewable energy into mechanical energy to drive a compressor. Accordingly, renewable energy can be solar energy, wind, natural temperature fluctuations, energy produced from biomass or biofuel, and the like.
  • the compressed air leaving the compressor is stored in one or more pressure vessels connected to it.
  • the turbine assembly is connected to one or more pressure vessels through one or more nozzles.
  • the disadvantages of the closest analogue include the following.
  • a solar panel or a wind turbine, or a Sterling engine, or a heat exchanger, or any other system or device for converting renewable energy into mechanical energy is used, which makes the known system dependent on energy sources of nature and limits the scope, conditions and places of installation and use.
  • W used to power well-known systems and to convert renewable energy usually has a complex design, high cost, and large dimensions in versions, which complicates the known system, reduces manufacturability and reliability, and also increases cost.
  • turbine generator systems dependent on renewable energy sources the continuity and stability of their operation, the stability of indicators and the receipt of cheap electric energy are not ensured.
  • the system has a complex generator design, including an additional magnetic motor integrated into the turbine housing, which also reduces the manufacturability, reliability of the system with an increase in its components, and complicates the process of its manufacture.
  • the known system has a complex design, is difficult to operate and maintain, has a limited scope and high prime cost, and also does not provide cheap electric power.
  • the basis of the invention is the task of developing a reliable and efficient system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature, the design features of which would provide the ability to generate cheap electrical energy with stable performance, with self-supply of power to the components of the system, with the possibility of continuous operation, expanding the scope of application , independent of the place of installation and use without J carried lidimi account natural phenomena, size and so on.?, t ⁇ 1 and 1 st) ⁇ May 25 ⁇ s at the same time characterized by high efficiency, simplicity of design and manufacturing technology, as well as ease of operation and maintenance.
  • the system for generating "green" electric energy without using the energy of nature which includes an electric generator associated with a turbine, according to the proposal, includes an electric motor mechanically connected to a turbocharger, at least one outlet air supply channel w which is configured to supply compressed air to the turbine blade.
  • the system for generating "green” electrical energy without using the energy of nature is made with the possibility of supplying the electrical energy produced by it
  • the electric motor is associated with a battery associated with a control module that is associated with an electric generator and an electric motor.
  • At least one output channel is provided. Also according to the proposal, at least one output channel
  • At least one outlet air supply channel is supplied with an inlet to the turbine in its lower part, and the outlet made on the side of the turbocharger is at the level of the inlet.
  • the electric motor is connected to the battery.
  • the electric generator is designed as a permanent magnet generator made of an alloy with a high degree of magnetization.
  • the turbine is made in a separate housing.
  • WO 1 also 286 s-ogl ⁇ ssnb "sentence, working wheel? ST ⁇ and 0 0lJ? the quarrel is made of a durable heat-strengthened aluminum alloy such as an aluminum-magnesium-copper alloy.
  • the turbocharger is arranged vertically with a vertical central longitudinal axis, respectively.
  • the turbocharger is located vertically with the possibility of supplying compressed air to the turbine blade in its lower part.
  • the system is designed to provide the required turbine rotation speed.
  • the electric motor is designed as a DC motor.
  • the electric generator is connected to the turbine through a transmission shaft.
  • a system for generating "green” electrical energy without using the energy of nature comprises a control module connected at least to an electric motor.
  • WO 1 2 also 28 provides the possibility of performing the 5a1 in the line 000 ⁇ iSystem is very compact with small dimensions, which significantly expands the range of possibilities of its use.
  • the claimed system in the aggregate of features includes an electric motor mechanically connected to the turbocharger, and at least one outlet channel of the turbocharger air supply is configured to supply compressed air to the turbine blade, a continuous supply to the turbine associated with the electric generator is ensured. generated by the compressed air system.
  • the electric motor which is powered by a battery during start-up, drives the turbocharger and serves to start the system. From the turbocharger, compressed air is supplied to the turbine blade through at least one outlet air supply channel, which drives the turbine connected to the rotor of the electric generator into rotation, which drives the rotor of the electric generator to generate electrical energy, and further feeds the electric motor, which drives the turbocharger.
  • the declared new constructive solution and a new interconnection of the components of the system makes it possible to operate the system in operating mode without using electrical energy from extraneous primary or secondary sources to provide power to the components of the system, as well as the ability to generate electrical energy to provide power to other systems, devices and other obtaining electrical energy at a reduced cost, with an increase in the efficiency and power of the system.
  • the design and control of the system are simple, the system does not require additional energy losses, since it does not contain cylinders with compression Wtoym 202 v0 / o16z2d8u6x2 ohm, does not require a complex “control system PönSiTya / U, A u201 u9s / 0l0o00zh57nennaya generator design, which is used by the closest analogue.
  • the claimed system converts ambient air into a working medium, while the air is only subjected to a compression process.
  • air is received at the exit from the system, as at the inlet, which ensures the independence of the system from the sources of energy, the installation site and the operating time of the system, increasing the efficiency of the system, ensuring the stability of the system and stable performance while simplifying the design, increasing manufacturability, reliability, reducing the cost of the system and the cost of the received electrical energy.
  • the claimed system for generating "green" electricity is based on the fact that with centrifugal acceleration applied to a medium where the particles are in a state of Brownian motion, as the velocity increases, the distance between the particles decreases, which leads to compression of the medium.
  • a jet of compressed medium falls on a stationary blade of a turbine, the particle velocity drops sharply, the medium expands, which leads to the release of a large amount of kinetic energy.
  • the construction of the claimed system based on a turbocompressor provides a large amount of kinetic energy without the need for multi-stage compression and accumulation of compressed air, which together with the features provides increased efficiency and increased power of the system.
  • the declared system does not use any non-renewable energy sources or pre-compressed and placed air in cylinders. In this case, even the energy of the battery, which is used when starting the system, is renewed due to the energy produced by the declared system. So, the design and operation of the claimed system, which are provided by a set of features, makes it possible to use this system almost unlimited in time.
  • the proposed design does not create restrictions on the location of installation and use.
  • the energy consumption for the own needs of the system itself is minimal due to the declared design solutions and design simplification, exclusion of complex energy-intensive components. This ensures a reduction in the size and cost of the system, and the resulting electrical energy, compactness.
  • the system is built on the attraction of simple design solutions that do not require a complex control system with many electronic modules, which simplifies the design, operation of the declared system, maintenance and operation and makes it absolutely reliable in operation.
  • a control module which is associated with an electric generator and an electric motor, allows you to create a connection that causes self-sufficiency after starting the system with powering the components of the system with obtaining increased efficiency and power of the system, ensuring the stability of the system and stable performance while simplifying the design , increasing manufacturability, reliability, reducing the cost of the system and the cost of the received electrical energy.
  • the implementation of the claimed system in which at least one outlet channel of air supply is supplied by the outlet to the turbine in its lower part and the outlet made on the side of the turbocharger is at the level of the inlet, provides an increase in the efficiency of the system with obtaining increased efficiency and power of the system, and reducing the cost the resulting electrical energy due to the optimal location of the air supply outlet channel and the outlet opening with the exclusion of compressed air energy losses. This ensures an optimal system layout and compactness.
  • the implementation of the claimed system in which the electric generator is made as a permanent magnet generator, allows, in the aggregate of the stated features, to obtain increased efficiency and power of the system, to ensure the stability of the system and to obtain high performance with a simultaneous increase in reliability, and a decrease in the cost of the received electrical energy.
  • turbocharger impeller made of a durable heat-hardened aluminum alloy, such as an aluminum-magnesium-copper alloy, makes it possible to obtain high parameters of the system with increased efficiency, to increase its reliability, since such a design of a centrifugal turbocharger provides a lightweight design, high strength, the ability to withstand large mechanical loads with high speed and ensures stable operation.
  • the vertical arrangement of the turbocharger with the possibility of supplying compressed air to the turbine blade in its lower part allows achieving a compact design and obtaining high output indicators, increasing the output power with self-sufficiency after starting the power supply system of the system components with obtaining an increased system efficiency, ensuring system stability and stable performance. and reducing the cost of the electricity received.
  • the design of the electric motor as a DC motor allows for a wide range and ease of speed regulation and a large value of the rotational speed.
  • the proposed system for generating "green" electric energy without using the energy of nature has a simple structure, low production cost and is easy to operate and maintain. In various modifications, it can be used to obtain cheap electrical energy from the energy of the compressed air.
  • the proposed system in an embodiment includes an electric motor 1 installed vertically on top of the turbocharger, the shaft of which is connected to the shaft of the turbocompressor 2, and the turbocompressor 2 is installed on a horizontal surface with the longitudinal axis 3 vertically arranged, and the impeller, respectively, in the horizontal plane and at the bottom.
  • a turbine 5 made in a separate housing.
  • Turbine 5 which is the turbine of a turbine generator, has 2 1? w-r 86 o and rotor 7.
  • Rotor 7 is connected through t ansmittynu1 and 5 bal 8 with the rotor of the electric generator 9.
  • the electric generator 9, which is a turbo generator, is installed on the support 10.
  • the lower part 6 of the turbine 5 is located at the level of the impeller of the turbocharger 2, and the outlet air supply channel 1 1 partially passes through the turbine housing 5 and stator 6.
  • the outlet air supply channel 1 1 from the side of the turbine blade 5 is made narrowed, ends with the outlet hole 12.
  • the cross-sectional plane of the outlet hole 7, which ends the narrowed part 13 is less than the cross-sectional area of the outlet air supply channel 11 in the version times, for example 2-4 times, to increase the air flow rate.
  • the outlet 12 is located at the level of the inlet 14 of the channel 1 1, on the same axis with it.
  • the system is configured to supply the electric energy produced by it to the electric motor 1 after starting the system and entering the operating mode.
  • the parameters of the components are calculated and selected in such a way that the required power is obtained at the output with the previously taken into account the amount of electrical energy required to power the components of the system.
  • the generator is connected to an electric energy storage device for charging it, in the embodiment by a battery, which is connected to an electric motor, which drives the turbocharger.
  • the system includes a control module that regulates the operation of the system - start-up, power, number of revolutions and more.
  • the control module is connected through a battery with an electric generator and an electric motor, which allows charging the battery from an electric generator in the operating mode of the system.
  • the claimed system is made to ensure the required turbine rotation speed.
  • the design solution of the system namely the declared presence and interconnection of the components, allows you to calculate and select the components of the system to obtain the selected output power of a wide range, which may be small, while the system can be integrated into a device or complex for generating electrical energy and powering the components of a device or complex , or have a large capacity and be used for energy supply of buildings, both individual and residential complex, enterprises and others.
  • the electric motor 1 is designed as a high-speed DC motor with a speed of at least 15,000 rpm.
  • the electric generator 9 can be made as a generator on permanent magnets made of an alloy with a high degree of magnetization, namely of hard magnetic materials. For operation in generator mode, an asynchronous motor with structural modifications can be selected.
  • the principle of operation of an electric generator is based on the law of electromagnetic induction - the induction of an electromotive force in a rectangular circuit (wire frame), which is located in a uniform magnetic field that rotates. Or vice versa, a rectangular contour rotates in a uniform stationary magnetic field.
  • the voltage and current from the generator depends on many factors, such as the speed of the generator, the power of the magnets, the speed of the magnets on the rotor, the number of turns in the windings involved in generating electricity per unit of time, and the like.
  • the main indicator in the generation of voltage is the linear speed of movement of the magnets, which depends on the revolutions of the generator and the circumference along which these 15 magnets rotate.
  • the voltage of the alternator is directly proportional to the speed of movement of the magnets, and accordingly to the speed of the generator. Thus, if the speed has doubled, then the voltage will accordingly double.
  • V is the speed of movement of the magnets (m / s);
  • Each coil has 70 turns, wound with 1mm wire. Rotor diameter 27cm.
  • phase voltage at 60 rpm will be 846.72 volts. If the phases of the generator are connected to a star, then the voltage will increase 1.7 times, which means
  • I is the current strength
  • the coils in the generator are wound with 1 mm wire, and the average turn length in the coil is 0.08 m, and the turns in the coils are 70 each,
  • the resistance of 1m of 1mm thick wire is 0.0224 Ohm, which means:
  • phase resistance 0.75 Ohm, to find out the resistance of the entire generator when connected to a star, you need to multiply the resistance by 1, 7 you get:
  • the engine drives the turbocharger, consumes 12 volts and has a power of 50 watts.
  • the turbocharger and turbine provide a consistently high rotational speed of the rotor of the permanent magnet generator.
  • the electric motor 1 is started, which, when started, receives power from the battery. Electric motor 1 starts turbocharger 2, and turbocharger 2 starts turbine 5.
  • the system works from the effect of converting the speed of particle motion into kinetic energy. With a sharp decrease in the speed of movement of the particles of the medium, this kinetic energy creates a pair of forces that drives the turbine 5 into rotation.
  • the turbine 5 used is an active turbine.
  • An active turbine is characterized by the fact that gas (air) enters through the outlet 12 (feeder nozzle) onto the impeller blade not only under high pressure, but also at high speed.
  • the turbine impeller blade 5 has a curved shape, due to which the air stream deviates from its trajectory. This leads to the fact that the air flow is inhibited and changes the direction of movement, bending around the blade. In this case, an area with increased air pressure arises near the front surface of the blade, and an area with reduced pressure arises near the rear surface.
  • the main vector for the pair of forces is the zero vector, so that the action of the pair of forces on the body is fully characterized by its main moment, which is a free vector that does not depend on the choice of the pole. This vector is called the moment of the pair of forces.
  • the total force, when these two forces are added, is the force "F”, directed perpendicular to the axis of the rotor. Since this force is applied to the turbine blade 5, a torque "M” is generated, which causes the rotor 7 to rotate. At the same time, air passes through the turbine housing and does not create the same effect on the blades, which are located on the diametrically opposite side of the turbine impeller. As a result, there is no oppositely directed moment on the impeller, which could counteract rotation.
  • the rotor of the electric generator 9 rotates. After the system enters the operating mode with the generation of electrical energy, the battery is recharged with the generated electrical energy to further power the electric motor 1, and the main amount of the produced electrical energy is sent to the consumer or consumers.
  • the declared system makes it possible to calculate the necessary parameters of the components, based on the initial values that need to be provided for powering specific consumers.
  • the system operates completely autonomously, requiring only periodic maintenance. Energy consumption for own needs is minimal.
  • w oahlsin design transforms air into a working medium, while the air is only subjected to a compression process. As a result, we have air at the outlet of the installation, as well as at the inlet.
  • the proposed system for generating "green” electrical energy without using the energy of nature is suitable for industrial use, since it does not contain any structural elements, materials or technological operations that could not be reproduced at the present stage.
  • the development of science and technology, in particular, in the field of electric power, and therefore this technical solution is considered such that it meets the criterion of "industrial applicability".

Abstract

The invention relates to the field of electrical power engineering, and more particularly to systems which use environmentally friendly sources of energy for generating electrical energy, and can be used for creating systems for converting the energy of compressed air into electrical energy, and for using same to power systems or assemblies or installations or devices for use, inter alia, in vehicles, in field conditions, in the home, and in industry. A system for generating "green" electrical energy without the use of natural energy comprises an electrical generator connected to a turbine, and comprises an electric motor mechanically connected to a turbo-compressor, at least one air supply outlet channel of which is configured for supplying compressed air to a blade of the turbine. The technical result is the self-powering of the component parts of the system after start-up, providing increased energy conversion efficiency and increased power of the system, stable operation of the system and stable characteristics, and the possibility of stand-alone operation, while simultaneously simplifying the design, increasing manufacturability and reliability, and reducing the production cost of the system and the cost of the electrical energy produced. In addition, the system is environmentally friendly, is capable of operating independently of renewable or non-renewable energy sources, can be used irrespective of the operating conditions and location of the system, thus increasing the scope of use, and can be configured to be mobile.

Description

система для генерации «зеленой» э л е кт р и ч е с £ « и 1Э п ϋ /м* 1 ί, I; з a system for generating "green" electricity with £ “and 1 E p ϋ / m * 1 ί, I; s
использования энергии природы harnessing the energy of nature
Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно касается систем, использующих экологически чистые источники энергии для выработки электрической энергии и может быть использовано для создания систем, которые преобразуют энергию сжатого воздуха в электрическую энергию и применения их для питания систем или узлов, или комплексов, или устройств с применением на транспортных средствах, в полевых условиях, в быту, в промышленности и другом. The invention relates to the field of electric power, namely, systems that use environmentally friendly energy sources to generate electrical energy and can be used to create systems that convert compressed air energy into electrical energy and use them to power systems or nodes, or complexes, or devices with the use of vehicles, in the field, at home, in industry and others.
С необходимостью использования возрастающих объемов электрической энергии осуществляется поиск источников получения дешевой электрической энергии. Известны системы, использующие исчерпаемые источники энергии, например, такие как полезные ископаемые, которые являются затратными, загрязняют окружающую среду и приводят к истощению природных источников, получения дорогостоящей электрической энергии, и такие, которые используют неисчерпаемые источники энергии, например энергию ветра, волн, солнца, которые также имеют много недостатков. With the need to use increasing volumes of electrical energy, the search for sources of cheap electrical energy is being carried out. There are known systems that use exhaustible energy sources, for example, such as minerals, which are costly, pollute the environment and lead to depletion of natural sources, the production of expensive electrical energy, and those that use inexhaustible energy sources, such as wind, wave, sun which also have many disadvantages.
Из уровня техники известна электростанция для кемпингового трейлера (патент US 4.229.661, МГЖ Н02К 7/18, F03D 9/02, 21.10.1980), в которой используют энергию ветра и которая включает: A power plant for a camping trailer is known from the prior art (US patent 4.229.661, MGZH N02K 7/18, F03D 9/02, 21.10.1980), which uses wind energy and which includes:
(А) первое вращающееся средство, реагирующее на движение текучей среды; (A) a first rotating fluid responsive means;
(Б) первый компрессор текучей среды, приводимый в действие первым вращающимся средством; (B) a first fluid compressor driven by the first rotating means;
(C) первое средство для соединения первого вращающегося средства с первым компрессором текучей среды; (C) first means for connecting the first rotating means to the first fluid compressor;
(D) первый генератор электрической энергии, который приводится в действие первым вращающимся средством; второе средство для соединения первого вращ £щ^^л0£ сдства с первым генератором; (D) a first generator of electrical power, which is driven by the first rotating means; the second means for connecting the first rotation £ u ^^ l 0 £ sdsta with the first generator;
(F) средство для накопления электрической энергии, генерируемой первым генератором; (F) means for storing electrical energy generated by the first generator;
(G) второе вращающееся средство, которое реагирует на указанную накопленную энергию; (G) a second rotating means that is responsive to said stored energy;
(H) второй компрессор для текучей среды, приводимый в действие вторым вращающимся средством; (H) a second fluid compressor driven by a second rotating means;
(I) средство для хранения сжатой текучей среды; (I) means for storing the compressed fluid;
(J) средство для подачи текучей среды для соединения выходов первого и второго компрессоров для текучей среды со средством для хранения; (J) means for supplying fluid for connecting the outlets of the first and second compressors for fluid with the means for storing;
(K) средство, которое реагирует на давление текучей среды в средстве для хранения, для управления работой первого и второго компрессоров текучей среды; (K) means that are responsive to the pressure of the fluid in the storage means for controlling the operation of the first and second fluid compressors;
(L) третье вращающееся средство, которое реагирует на расширение сжатой текучей среды; (L) a third rotating means that responds to the expansion of the pressurized fluid;
(M) средство для соединения средства для хранения с третьим вращающимся средством; (M) means for connecting the storage means to the third rotating means;
(N) второй генератор электрической энергии, который приводится в действие третьим вращающимся средством; а также (N) a second generator of electrical power, which is driven by the third rotating means; and
(O) средство для соединения третьего вращающегося средства со вторым генератором электрической энергии. (O) means for connecting the third rotating means to the second generator of electrical power.
К недостаткам известного аналога следует отнести следующее. The disadvantages of the known analogue include the following.
С использованием известного аналога невозможно обеспечить стабильность работы электростанции, исключение перебоев в работе, которые связаны с зависимостью от ветра. Using the known analogue, it is impossible to ensure the stability of the power plant, the exclusion of interruptions in operation, which are associated with dependence on the wind.
Также недостатком известной электростанции является ограниченная функциональность ее конструкции, обусловленная возможностью ее использования исключительно для преобразования энергии ветра. W недостатками известного решения также 19/ (i(] S2rCHoCTb конструкции с наличием многих составляющих, сложность изготовления, установки и эксплуатации, низкая надежность и высокая стоимость. Also, the disadvantage of the known power plant is the limited functionality of its design, due to the possibility of its use exclusively for converting wind energy. The disadvantages of the known solution are also 19 / ( i ( ] S2rCHoCTb designs with the presence of many components, the complexity of manufacture, installation and operation, low reliability and high cost.
При этом для обеспечения большой мощности нужно выполнять At the same time, to ensure high power, it is necessary to perform
5 элементы с большими габаритами, что также затрудняет изготовление электростанции, эксплуатацию и повышает стоимость. 5 elements with large dimensions, which also complicates the manufacture of the power plant, operation and increases the cost.
Из уровня техники также известна генераторная установка (патент RU 2247460 С2, МПК Н02К 7/18, F03B 13/00, опубликован 27.02.2005 г., бюл. No 6), что содержит раму, на которой закреплены энергетическая установка, ш генератор электрического тока, механически связанный с энергетической установкой, пульт управления генераторной установкой, контролирующий давление внутри корпуса пневмостатического двигателя, электрически связанный с выходом генератора электрического тока, воздушный насос, пневматически связанный с энергетической установкой. Энергетическая A generator set is also known from the prior art (patent RU 2247460 C2, IPC Н02К 7/18, F03B 13/00, published on February 27, 2005, bulletin No. 6), which contains a frame on which the power plant is fixed, w an electric generator current, mechanically connected to the power plant, a generator set control panel, which controls the pressure inside the casing of the pneumatic motor, electrically connected to the output of the electric current generator, an air pump pneumatically connected to the power plant. Energy
15 установка выполнена в форме пневмостатического двигателя, который содержит герметичный корпус с впускным, выпускным и предохранительным клапанами, закрытый крышкой, внутри которого на подшипниках корпуса и крышки установлен вертикальный ротор в форме пустотелого вертикального вала с верхними и нижними сквозными пазами, внутрь которого вставлен15, the installation is made in the form of a pneumatic motor, which contains a sealed housing with inlet, outlet and safety valves, closed by a lid, inside which a vertical rotor in the form of a hollow vertical shaft with upper and lower through grooves is inserted on the bearings of the housing and the cover
20 внутренний вал, а к пустотелому вертикальному валу с помощью П-образных рам прикреплены два силовых блока, одинаковых по конструкции, установленных параллельно друг другу по разные стороны пустотелого вертикального вала и развернутые друг относительно друга на 180° в горизонтальной плоскости, каждый из которых содержит несколько20 an internal shaft, and two power blocks are attached to the hollow vertical shaft using U-shaped frames, identical in design, installed parallel to each other on opposite sides of the hollow vertical shaft and rotated 180 ° relative to each other in the horizontal plane, each of which contains several
25 одинаковых элементов, закрепленных в П-образной раме симметрично один над другим, верхняя и нижняя стороны которых перпендикулярны пустотелому вертикальном валу, и разделенных между собой прокладками, меньшими по размеру, чем сами элементы, причем каждый элемент, количество которых не ограничено, представляет собой плиту из легкого и прочного металла,25 identical elements, fixed in a U-shaped frame symmetrically one above the other, the upper and lower sides of which are perpendicular to the hollow vertical shaft, and separated by spacers smaller in size than the elements themselves, and each element, the number of which is not limited, is a plate made of light and durable metal,
30 выполненную в форме ромба, продольной осью которого является наибольшая диа WгоOн 2а0л20ь/,16 к28о6т2орые в обоих силовых блоках параллельны PC дTр/UуAг20 д1р9у/0г0у00,5 п7ричем на двух передних торцевых сторонах каждого из ромбов выполнены сквозные передние каналы прямоугольного или круглого сечения, противоположные стенки каждой пары сквозных передних каналов, расположенных на одной линии параллельной наименьшей диагонали ромба, по площади равны друг другу, при этом выходные отверстия сквозных передних каналов одной передней торцевой стороны открываются на верхнюю сторону ромба, а сквозные передние каналы другой торцевой стороны ромба открываются на нижнюю сторону ромба, кроме того, на двух задних торцевых сторонах ромба выполнены глухие задние Г-образные каналы прямоугольного или круглого сечения, продольная ось каждого из которых перпендикулярна наибольшей диагонали ромба, причем каждая пара глухих задних Г-образных каналов, находящихся на одной линии, параллельной меньшей диагонали ромба, соосны и повернуты друг к другу своими торцевыми стенками, а любая из стенок одного глухого заднего Г -образного канала равна по площади такой же стенке любого другого упомянутого канала, кроме того, сквозные передние каналы каждого элемента закрыты передними крышками, которые связаны между собой балкой, соединенной с продольным валом, установленным в направляющей, закрепленной на верхнем элементе, а глухие задние Г-образные каналы закрыты задними крышками, связанными между собой балкой, соединенной с продольным валом, установленным в направляющей, закрепленной на верхнем элементе, причём оба продольных вала взаимодействуют с кулачком, выполненным заодно с поперечным валом, установленным в подшипнике, который закреплен на П-образной раме и кинематически связан с внутренним валом, который через прорезь в пустотелом вертикальном валу соединен с колесом, установленным на последнем с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и имеет желоб, в который вставлена вилка рычага, закрепленного на стойке, прикрученной к корпусу пневмостатического двигателя, на крышке которого закреплен генератор электрического тока, а на корпусе последнего установлен возоудитель^причем один конец вала генератора электричК 1 и2((^1;динен с валом пневмостатического двигателя, а второй конец вала соединен с валом возбудителя, выход которого электрически связан с обмотками возбуждения генератора электрического тока, выход которого подключен к пульту управления генераторной установкой, контролирующего давление внутри корпуса пневмостатического двигателя, причем последний пневматически через впускной клапан соединен с воздушным насосом и баллоном сжатого воздуха. 30, made in the form of a rhombus, the longitudinal axis of which is the largest dia WgoOn 2a0l20b /, 16 k28o6t2, which in both power units are parallel to PC dTr / UyAg20 d1p9y / 0g0y00.5 p7 and on the two front end sides of each of the rhombuses there are through front channels of rectangular or circular cross-section, opposite walls of each pair of through front channels the lines of the parallel smallest diagonal of the rhombus are equal in area to each other, while the outlets of the through front channels of one front end side open to the upper side of the rhombus, and the through front channels of the other end side of the rhombus open to the lower side of the rhombus, in addition, on two rear end the sides of the rhombus are deaf rear L-shaped channels of rectangular or circular cross-section, the longitudinal axis of each of which is perpendicular to the largest diagonal of the rhombus, and each pair of deaf rear L-shaped channels, located on the same line parallel to the smaller diagonal of the rhombus, are coaxial and turned to each other their end walls, but bai from the walls of one deaf rear L-shaped channel is equal in area to the same wall of any other mentioned channel, in addition, the through front channels of each element are closed by front covers, which are interconnected by a beam connected to a longitudinal shaft installed in a guide fixed on the upper element, and the blind rear L-shaped channels are closed by rear covers, interconnected by a beam connected to a longitudinal shaft installed in a guide fixed on the upper element, and both longitudinal shafts interact with a cam made integral with a transverse shaft installed in the bearing , which is fixed on a U-shaped frame and is kinematically connected to the inner shaft, which is connected through a slot in the hollow vertical shaft to a wheel mounted on the latter with the possibility of movement in a vertical plane and has a groove into which a lever fork is inserted, fixed on a rack, screwed to the body of the pneumatic motor the device, on the cover of which the generator of electric current is fixed, and on the body of the latter there is energizer ^ and one end of the generator shaft is electric K 1 and 2 ( ^ a ( ^ 1; is dyned with the shaft of the pneumatic motor, and the second end of the shaft is connected to the exciter shaft, the output of which is electrically connected to the excitation windings of the electric current generator, the output of which is connected to the control panel a generator set, which controls the pressure inside the casing of the pneumatic engine, the latter being pneumatically connected via an inlet valve to an air pump and a compressed air cylinder.
Недостатками известной генераторной установки является низкий КПД за счет конструктивных особенностей с большим количеством составляющих и высокой энергоемкостью системы, сложность конструкции и изготовления ее составляющих, сложность запуска, необходимость наличия и применения баллонов со сжатым предварительно воздухом, что затрудняет и удорожает известную систему, делает ненадежной с ограничением ее работы, наличием и необходимостью постоянной замены баллонов с затраченным содержимым, что не обеспечивает стабильную непрерывную работу установки, повышенная взрыво- и пожароопасность, высокая стоимость эксплуатации. При этом система может иметь перебои в работе и нестабильные показатели. The disadvantages of the known generator set are low efficiency due to design features with a large number of components and high energy consumption of the system, the complexity of the design and manufacture of its components, the complexity of starting, the need for the presence and use of cylinders with pre-compressed air, which complicates and increases the cost of the known system, makes it unreliable with limitation of its operation, the presence and the need for constant replacement of cylinders with spent contents, which does not ensure stable continuous operation of the installation, increased explosion and fire hazard, high operating cost. In this case, the system may have interruptions in operation and unstable performance.
Система содержит большое количество связанных между собой энергетически емких составляющих, сложных в изготовлении и эксплуатации, что усложняет и удорожает систему, значительно снижает выходную мощность. The system contains a large number of interconnected energy-intensive components that are difficult to manufacture and operate, which complicates and increases the cost of the system, significantly reduces the output power.
Из уровня техники известна миниэлектростанция, которая использована в способе преобразования энергии сопротивления окружающей природной среды объекту, движущемуся в ней, в электрическую энергию и его использование (заявка на изобретение RU 2003100819, МПК Н02К 7/18, B06L 8/00, В60К 16/00, опубликована 27.08.2004), в котором носителем преобразуемой энергии является реактивная динамическая водная (воздушная) масса, которая получила свое качество как реакция скоростного (динамического) воздействия движущегося объекта на окружающую в ближайшем его пространстве пр иро д н2у ю* среду и, в результате чего сама сопротивляется^ии ени'Зи'ииьекта с энергией своего скоростного (динамического) воздействия, часть которой поступает в мобильную миниэлектростанцию, которая состоит из реактивно- динамической турбины и генератора электрического тока, размещенных в камере (корпусе на поверхности) движущегося объекта, что в совокупности представляет собой единый мобильный комплекс. Часть реактивной динамической массы окружающей среды, которая оказывает сопротивление мобильному комплексу, который движется в ней, поступает в приемно- направляющую систему реактивно-динамической турбины, состоящий из приемника реактивной динамической массы и приемно-направляющих воронок с конусностью в их приемной части не более 30°, где происходит аккумулирование этой массы, кратное увеличение ее скорости и скоростного (динамического) напора, с энергией которого воздействует на лопасти крыльчаток, установленных на своей оси, приводит их во вращение одновременно с ротором генератора, который вырабатывает электрическую энергию и, будучи отработанной, удаляется через полую часть камеры (корпуса) мобильной миниэлектростанции. A mini-power plant is known from the prior art, which is used in the method of converting the energy of resistance of the surrounding natural environment to an object moving in it into electrical energy and its use (application for invention RU 2003100819, IPC N02K 7/18, B06L 8/00, V60K 16/00 , published on August 27, 2004), in which the carrier of the converted energy is a reactive dynamic water (air) mass, which received its quality as a reaction of the high-speed (dynamic) impact of a moving object on the surrounding in its nearest space straight iro n 2 d at th * and medium, whereby itself resists ^ uu eni'Zi'iiekta their speed with the energy (dynamic) effects, part of which enters the mobile minielektrostantsii, which consists of a dynamic reactive-turbine and electric generator placed in the camera (body on the surface) of a moving object, which together constitutes a single mobile complex. A part of the reactive dynamic mass of the environment, which resists the mobile complex that moves in it, enters the receiving and guiding system of the reactive dynamic turbine, consisting of a receiver of the reactive dynamic mass and receiving and guiding funnels with a taper in their receiving part of no more than 30 ° , where this mass is accumulated, a multiple increase in its speed and high-speed (dynamic) pressure, with the energy of which it acts on the blades of the impellers installed on its axis, drives them into rotation simultaneously with the rotor of the generator, which generates electrical energy and, being spent, is removed through the hollow part of the camera (body) of the mobile mini-power plant.
К недостаткам использованной в известном способе миниэлектростанции следует отнести следующее. The disadvantages used in the known method of mini-power plants include the following.
Предложенная конструкция использует как носитель преобразуемой энергии реактивную динамическую водную или воздушную массу, которая получила свое качество как реакция скоростного (динамического) воздействия движущегося объекта на окружающую среду, что ограничивает ее использование, не обеспечивает стабильность работы конструкции и ее непрерывность, делает миниэлектростанцию дорогостоящей в использовании, затратной, зависимой от реакции скоростного (динамического) воздействия движущегося объекта на окружающую среду и наличия реактивной динамической водной или воздушной массы, с обусловленной сложной конструкцией известного решения, что приводит к снижению функциональности, нестабильной работе, получе^и иА20ис®1 ^иЛьных показателей и удорожанию получаемой электрической энергии. The proposed design uses a reactive dynamic water or air mass as a carrier of converted energy, which received its quality as a reaction of the high-speed (dynamic) impact of a moving object on the environment, which limits its use, does not ensure the stability of the structure and its continuity, makes the mini-power plant expensive to use costly, depending on the reaction of the high-speed (dynamic) impact of a moving object on the environment and the presence of a reactive dynamic water or air mass, due to the complex design of the known solution, which leads to a decrease functionality, unstable operation, the obtained ^ and iA20 is ® 1 ^ iln indicators and the rise in the cost of the received electrical energy.
Из уровня техники также известно устройство для выработки электрической энергии, содержащее многолопастный вертикально-осевой ротор с крыльчатыми профилями лопастей, вращаемый потоком воздуха и соединенный с ротором генератора, вырабатывающим электрический ток, который отличается тем, что дополнительно содержит направляющее тепловое сопло для создания искусственного потока воздуха, выполненное из двух труб, установленных концентрично и с возможностью образования кольцевого зазора, который является каналом потока воздуха, к которому подведены тепловые агрегаты через воздухонагреватель, имеющий канал направляющего теплового сопла. A device for generating electrical energy is also known from the prior art, comprising a multi-blade vertical-axial rotor with vane blade profiles, rotated by an air flow and connected to a generator rotor that generates an electric current, which further comprises a directing thermal nozzle for creating an artificial air flow made of two pipes arranged concentrically and with the possibility of forming an annular gap, which is an air flow channel, to which heating units are supplied through an air heater having a channel for a directing thermal nozzle.
Недостатком данной конструкции является то, что для ее работы необходим подогрев воздуха для создания искусственного ветра, что делает известное устройство сложным конструктивно и в использовании, энергетически затратным и зависимым от источника тепла, а также не экологичным, поскольку для подогрева воздуха в известной конструкции используют сжигаемое топливо. The disadvantage of this design is that for its operation, it is necessary to heat the air to create an artificial wind, which makes the known device structurally and useally complex, energy-intensive and dependent on the heat source, and also not environmentally friendly, since the combustion is used to heat the air in the known design. fuel.
Ближайшим аналогом выбрана турбогенераторная система, которая содержит турбогенератор, движимый сжатым воздухом и магнитным двигателем (заявка WO 2012/173757 АЗ, МПК FA03D 9/02, FA01D 15/10, FA02C 1/02, Н02К 7/02, Н02К 7/09, Н02К 21/14, Н02К 7/18, опуб. 20.12.2012), в которой узел турбины, который может быть частью узла турбогенератора, включает узел маховика турбины и магнитный двигатель внутри корпуса турбины. Узел маховика турбины содержит маховик турбины, соединенный с возможностью вращения с валом, узлы лопастей турбины, установленные на нем, и узел ротора магнитного двигателя, соединенный с валом. Узел ротора магнитного двигателя содержит постоянные магниты ротора, расположенные в виде кольца вокруг вала. Один и тот же полюс каждого включает в себя постоянный магнит ротора, обращенный наружу от вала. Узел статора маг WнOит 2н02о0г/1о628 д6в2игателя содержит узлы магнита статора, P кCаTж/UдAы20й19/000057 The closest analogue is a turbine generator system that contains a turbo generator driven by compressed air and a magnetic motor (application WO 2012/173757 AZ, IPC FA03D 9/02, FA01D 15/10, FA02C 1/02, Н02К 7/02, Н02К 7/09, Н02К 21/14, Н02К 7/18, publ. 20.12.2012), in which the turbine assembly, which can be part of the turbine generator assembly, includes a turbine flywheel assembly and a magnetic motor inside the turbine housing. The turbine flywheel assembly contains a turbine flywheel rotatably connected to the shaft, turbine blade assemblies mounted thereon, and a magnetic motor rotor assembly connected to the shaft. The rotor assembly of the magnetic motor contains permanent rotor magnets arranged in a ring around the shaft. The same pole of each includes a rotor permanent magnet facing outward from the shaft. Stator assembly mag WnOit 2n02o0g / 1o628 d6v2 of the motor contains stator magnet assemblies, P kCaTzh / UdAy20y19 / 000057
ал которых содержит электромагнит статора и постоянный магнит статора, расположенные в кольце вокруг узла ротора магнитного двигателя для создания силы отталкивания на ближайший ротор постоянного магнита. Выборочно управляемые форсунки впрыскивают сжатый воздух на лопасти турбины. Электромагнитный контроллер индивидуально и избирательно активирует, деактивирует и переключает полярность электромагнитов статора. Al which contains a stator electromagnet and a permanent stator magnet, located in a ring around the rotor assembly of the magnetic motor to create a repulsive force on the nearest permanent magnet rotor. Selectively controlled injectors inject compressed air onto the turbine blades. The electromagnetic controller individually and selectively activates, deactivates and switches the polarity of the stator electromagnets.
Турбогенераторная система включает в себя источник питания, соединенный с компрессором. Источником энергии может быть солнечная панель, ветряная турбина, двигатель Стерлинга, теплообменник или любая другая система или устройство для преобразования возобновляемой энергии в механическую энергию для привода компрессора. Соответственно, возобновляемой энергией может быть солнечная энергия, ветер, природные перепады температур, энергия, произведенная из биомассы или биотоплива и т.п. Сжатый воздух, выходящий из компрессора, хранится в одном или нескольких резервуарах под давлением, соединенных с ним. Турбинный узел соединен с одним или несколькими резервуарами под давлением через одно или несколько сопел. The turbine generator system includes a power supply connected to the compressor. The energy source can be a solar panel, wind turbine, Sterling engine, heat exchanger, or any other system or device for converting renewable energy into mechanical energy to drive a compressor. Accordingly, renewable energy can be solar energy, wind, natural temperature fluctuations, energy produced from biomass or biofuel, and the like. The compressed air leaving the compressor is stored in one or more pressure vessels connected to it. The turbine assembly is connected to one or more pressure vessels through one or more nozzles.
К недостаткам ближайшего аналога следует отнести следующее. The disadvantages of the closest analogue include the following.
Из-за сложности конструктивного решения возникает необходимость наличия сложной системы управления, а это в свою очередь затрудняет известную установку, повышает стоимость, снижает надежность данной установки при эксплуатации. Due to the complexity of the constructive solution, it becomes necessary to have a complex control system, and this, in turn, complicates the known installation, increases the cost, and reduces the reliability of this installation during operation.
Для питания составляющих системы используют солнечную панель или ветряную турбину, или двигатель Стерлинга, или теплообменник, или любую другую систему или устройство для преобразования возобновляемой энергии в механическую энергию, что делает известную систему зависимой от источников энергии природы и ограничивает сферу применения, условия и места установки и использования. W используемое для питания известной системь^^ у т ийих и для преобразования возобновляемой энергии обычно имеет сложную конструкцию, высокую стоимость, в вариантах исполнения большие габариты, что усложняет известную систему, снижает технологичность и надежность, а также повышает стоимость. К тому же при использовании зависимых от источников возобновляемой энергии турбогенераторных систем не обеспечивается непрерывность и стабильность их работы, стабильность показателей и получения дешевой электрической энергии. To power the components of the system, a solar panel or a wind turbine, or a Sterling engine, or a heat exchanger, or any other system or device for converting renewable energy into mechanical energy, is used, which makes the known system dependent on energy sources of nature and limits the scope, conditions and places of installation and use. W used to power well-known systems and to convert renewable energy usually has a complex design, high cost, and large dimensions in versions, which complicates the known system, reduces manufacturability and reliability, and also increases cost. In addition, when using turbine generator systems dependent on renewable energy sources, the continuity and stability of their operation, the stability of indicators and the receipt of cheap electric energy are not ensured.
Система имеет сложную конструкцию генератора, включая дополнительно магнитный двигатель, интегрированный в корпус турбины, что также снижает технологичность, надежность системы с увеличением ее составляющих, и усложняет процесс ее изготовления. The system has a complex generator design, including an additional magnetic motor integrated into the turbine housing, which also reduces the manufacturability, reliability of the system with an increase in its components, and complicates the process of its manufacture.
Также не обеспечивается высокий КПД за счет высокой энергоемкости известной системы, которая имеет много составляющих, требующих питания, в том числе сложный модуль управления и устройство для преобразования возобновляемой энергии в механическую. Also, high efficiency is not provided due to the high energy intensity of the known system, which has many components that require power, including a complex control module and a device for converting renewable energy into mechanical energy.
Известная система имеет сложную конструкцию, сложна в эксплуатации и обслуживании, имеет ограниченную сферу применения и высокую себестоимость, а также не обеспечивает получение дешевой электрической энергии. The known system has a complex design, is difficult to operate and maintain, has a limited scope and high prime cost, and also does not provide cheap electric power.
При этом не обеспечивается возможность питания всех составляющих известной системы после ее запуска за счет производимой ею электроэнергии, непрерывность работы системы и получение высоких стабильных показателей. At the same time, it is not possible to power all the components of a known system after its launch due to the electricity it produces, the continuity of the system and obtaining high stable indicators.
В основу изобретения поставлена задача разработать надежную и эффективную систему для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы, конструктивные особенности которой обеспечили бы возможность выработки дешевой электрической энергии со стабильными показателями, с самообеспечением питания составляющих системы, с возможностью непрерывной работы, расширением сферы применения, независимостью от места установки и использования без нес лидими Й учета природных явлений, габаритов и т. ?,тй1^1и ) <255^ы при этом характеризовалась повышенным КПД, простотой конструкции и технологии изготовления, а также легкостью эксплуатации и технического обслуживания. The basis of the invention is the task of developing a reliable and efficient system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature, the design features of which would provide the ability to generate cheap electrical energy with stable performance, with self-supply of power to the components of the system, with the possibility of continuous operation, expanding the scope of application , independent of the place of installation and use without J carried lidimi account natural phenomena, size and so on.?, t ^ 1 and 1 st) <May 25 ^ s at the same time characterized by high efficiency, simplicity of design and manufacturing technology, as well as ease of operation and maintenance.
5 Поставленная задача достигается тем, что система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы, которая включает электрический генератор, связанный с турбиной, согласно предложению , включает электрический двигатель, механически связанный с турбокомпрессором, по меньшей мере один выходной канал подачи воздуха ш которого выполнен с возможностью подачи сжатого воздуха на лопатку турбины. 5 The task is achieved in that the system for generating "green" electric energy without using the energy of nature, which includes an electric generator associated with a turbine, according to the proposal, includes an electric motor mechanically connected to a turbocharger, at least one outlet air supply channel w which is configured to supply compressed air to the turbine blade.
Также согласно предложению , система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы выполнена с возможностью питания произведенной ею электрической энергией Also, according to the proposal, the system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature is made with the possibility of supplying the electrical energy produced by it
15 электрического двигателя после запуска системы и выхода на рабочий режим. 15 electric motor after starting the system and entering the operating mode.
Также согласно предложению, электрический двигатель связан с аккумулятором, связанным с модулем управления, который связан с электрическим генератором и электрическим двигателем. Also according to the proposal, the electric motor is associated with a battery associated with a control module that is associated with an electric generator and an electric motor.
Также согласно предложению, по меньшей мере один выходной канал Also according to the proposal, at least one output channel
20 подачи воздуха подведен выходным отверстием к турбине в ее нижней части. 20 air supply is supplied by the outlet to the turbine in its lower part.
Также согласно предложению, по меньшей мере один выходной канал подачи воздуха подведен входным отверстием к турбине в ее нижней части, а выполненное со стороны турбокомпрессора выходное отверстие находится на уровне входного отверстия. Also, according to the proposal, at least one outlet air supply channel is supplied with an inlet to the turbine in its lower part, and the outlet made on the side of the turbocharger is at the level of the inlet.
25 Также согласно предложению, электрический двигатель соединен с аккумулятором. 25 Also, according to the proposal, the electric motor is connected to the battery.
Также согласно предложению , электрический генератор выполнен как генератор на постоянных магнитах, выполненных из сплава с высокой степенью намагничивания. Also according to the proposal, the electric generator is designed as a permanent magnet generator made of an alloy with a high degree of magnetization.
30 Также согласно предложению, турбина выполнена в отдельном корпусе. WO 1 акже286с-огл<зснб» предложению , рабочее колесс?СТ ^ и00лЖ? ссора выполнено из прочного термоупрочняемого сплава алюминия, такого как сплав алюминия с магнием и медью. 30 Also, according to the proposal, the turbine is made in a separate housing. WO 1 also 286 s-ogl < ssnb "sentence, working wheel? ST ^ and 0 0lJ? the quarrel is made of a durable heat-strengthened aluminum alloy such as an aluminum-magnesium-copper alloy.
Также согласно предложению , турбокомпрессор расположен вертикально с расположением соответственно вертикально центральной продольной оси. Also according to the proposal, the turbocharger is arranged vertically with a vertical central longitudinal axis, respectively.
Также согласно предложению, турбокомпрессор расположен вертикально с возможностью подачи сжатого воздуха на лопатку турбины в ее нижней части. Also, according to the proposal, the turbocharger is located vertically with the possibility of supplying compressed air to the turbine blade in its lower part.
Также согласно предложению, система выполнена с обеспечением необходимой скорости вращения турбины. Also, according to the proposal, the system is designed to provide the required turbine rotation speed.
Также согласно предложению, электрический двигатель выполнен как двигатель постоянного тока. Also, according to the proposal, the electric motor is designed as a DC motor.
Также согласно предложению, электрический генератор связан с турбиной через трансмиссионный вал. Also, according to the proposal, the electric generator is connected to the turbine through a transmission shaft.
Также согласно предложению, система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы содержит модуль управления, связанный по меньшей мере с электрическим двигателем. Also, according to the proposal, a system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature comprises a control module connected at least to an electric motor.
Перечисленные признаки предложенного технического решения являются существенными признаками изобретения, которое заявляется, а их совокупность позволяет получить ожидаемый технический результат - самообеспечение после запуска системы питанием составляющих системы с получением повышенного КПД и повышенной мощности системы, обеспечения стабильности работы системы и стабильных показателей, возможности автономной работы с одновременным упрощением конструкции, повышением технологичности, надежности, снижением себестоимости системы и стоимости получаемой электрической энергии. При этом обеспечивается экологичность системы, исключение зависимости работы от возобновляемых и не возобновляемых источников энергии, возможность использования независимо от условий и места расположения системы с расширением сферы применения, с возможностью выполнения системы мобильной. WO 12акже28ооеспечивается возможность выполнения 5а1в сиАии000^иСтемы очень компактной с небольшими габаритами, что значительно расширяет спектр возможностей ее использования. The listed features of the proposed technical solution are essential features of the invention, which is claimed, and their combination allows you to obtain the expected technical result - self-sufficiency after starting the system with power supply of the components of the system with obtaining increased efficiency and increased power of the system, ensuring the stability of the system and stable performance, the possibility of autonomous operation with Simultaneous design simplification, increase of manufacturability, reliability, reduction of the system cost and the cost of the received electrical energy. At the same time, the environmental friendliness of the system is ensured, the elimination of the dependence of work on renewable and non-renewable energy sources, the possibility of using it regardless of the conditions and location of the system with the expansion of the scope of application, with the possibility of making the system mobile. WO 1 2 also 28 provides the possibility of performing the 5a1 in the line 000 ^ iSystem is very compact with small dimensions, which significantly expands the range of possibilities of its use.
Причинно-следственная связь существенных признаков предложенного решения с техническим результатом, который достигается, заключается в следующем. The causal relationship of the essential features of the proposed solution with the technical result that is achieved is as follows.
Благодаря тому, что заявленная система в совокупности признаков включает электрический двигатель, механически связанный с турбокомпрессором, а по меньшей мере один выходной канал подачи воздуха турбокомпрессора выполнен с возможностью подачи сжатого воздуха на лопатку турбины, обеспечивается непрерывная подача на турбину, связанную с электрическим генератором, непрерывно создаваемого системой сжатого воздуха. При этом электрический двигатель, который при запуске питается от аккумулятора, приводит в действие турбокомпрессор и служит для запуска системы. С турбокомпрессора сжатый воздух подается на лопатку турбины через по меньшей мере один выходной канал подачи воздуха, что приводит турбину, связанную с ротором электрического генератора, во вращение, которая приводит во вращение ротор электрического генератора с получением электрической энергии, в дальнейшем питает электрический двигатель, который приводит в действие турбокомпрессор. При этом заявленное новое конструктивное решение и новая взаимосвязь составляющих системы обеспечивает возможность работы системы в рабочем режиме без использования электрической энергии из посторонних первичных или вторичных источников для обеспечения питания составляющих системы, а также возможность выработки электрической энергии для обеспечения питания других систем, устройств и другого с получением электрической энергии пониженной стоимости, с повышением КПД и мощности системы. Конструкция и управление системой являются простыми, система не требует дополнительных энергетических потерь, поскольку не содержит баллонов со сжа WтOым 202 в0/о16з2д8у6х2 ом, не требует сложной„ системы управле PнCиTя/U,A и201 у9с/0л0о00ж57ненной конструкции генератора, которые использует ближайший аналог. Due to the fact that the claimed system in the aggregate of features includes an electric motor mechanically connected to the turbocharger, and at least one outlet channel of the turbocharger air supply is configured to supply compressed air to the turbine blade, a continuous supply to the turbine associated with the electric generator is ensured. generated by the compressed air system. In this case, the electric motor, which is powered by a battery during start-up, drives the turbocharger and serves to start the system. From the turbocharger, compressed air is supplied to the turbine blade through at least one outlet air supply channel, which drives the turbine connected to the rotor of the electric generator into rotation, which drives the rotor of the electric generator to generate electrical energy, and further feeds the electric motor, which drives the turbocharger. At the same time, the declared new constructive solution and a new interconnection of the components of the system makes it possible to operate the system in operating mode without using electrical energy from extraneous primary or secondary sources to provide power to the components of the system, as well as the ability to generate electrical energy to provide power to other systems, devices and other obtaining electrical energy at a reduced cost, with an increase in the efficiency and power of the system. The design and control of the system are simple, the system does not require additional energy losses, since it does not contain cylinders with compression Wtoym 202 v0 / o16z2d8u6x2 ohm, does not require a complex “control system PнSiTya / U, A u201 u9s / 0l0o00zh57nennaya generator design, which is used by the closest analogue.
Заявленная система (установка), которая предназначена для производства электрической энергии, использует среду, в которой находиться - окружающий воздух. Заявленная система превращает в рабочее тело окружающий воздух, при этом воздух подвергается только процессу сжатия. В результате на выходе из системы получают воздух, как и на входе, что обеспечивает независимость работы системы от источников получения энергии, места установки и времени работы системы, повышение КПД системы, обеспечение стабильности работы системы и стабильных показателей с одновременным упрощением конструкции, повышением технологичности, надежности, снижением себестоимости системы и стоимости получаемой электрической энергии. При этом обеспечивается экологичность системы, исключение зависимости работы от возобновляемых и не возобновляемых источников энергии, возможность использования независимо от условий и места расположения системы с расширением сферы применения, с возможностью выполнения системы мобильной, компактной с небольшими габаритами, что значительно расширяет спектр возможностей ее использования. The declared system (installation), which is intended for the production of electrical energy, uses the environment in which it is located - the ambient air. The claimed system converts ambient air into a working medium, while the air is only subjected to a compression process. As a result, air is received at the exit from the system, as at the inlet, which ensures the independence of the system from the sources of energy, the installation site and the operating time of the system, increasing the efficiency of the system, ensuring the stability of the system and stable performance while simplifying the design, increasing manufacturability, reliability, reducing the cost of the system and the cost of the received electrical energy. At the same time, the environmental friendliness of the system is ensured, the exclusion of the dependence of work on renewable and non-renewable energy sources, the possibility of using it regardless of the conditions and location of the system with the expansion of the scope of application, with the possibility of making the system mobile, compact with small dimensions, which significantly expands the range of possibilities of its use.
При этом заявленная система для генерации «зеленой» электроэнергии основана на том, что при центробежном ускорении, прилагаемом к среде, где частицы находятся в состоянии броуновского движения, с повышением скорости расстояния между частицами уменьшаются, что приводит к сжатию среды. При падении струи сжатой среды на неподвижную лопатку турбины скорость частиц резко падает, среда расширяется, что приводит к выделению большого количества кинетической энергии. Таким образом, построение заявленной системы на базе турбокомпрессора обеспечивает получение большого количества кинетической энергии без необходимости многоступенчатого сжатия и накопления сжатого воздуха, что обеспечивает в совокупности признаков получение повышенного КПД и повышенной мощности системы. заявленная система не использует никаких не возооновляемых источников энергии или предварительно сжатого и помещенного в баллоны воздуха. При этом даже энергия аккумулятора, которую используют при запуске системы, возобновляется за счет энергии, производимой заявленной системой. Итак, конструкция и схема работы заявленной системы, которые обеспечиваются совокупностью признаков, делает возможным использование данной системы практически неограниченными во времени. Предложенная конструкция не создает ограничений относительно мест установки и использования. In this case, the claimed system for generating "green" electricity is based on the fact that with centrifugal acceleration applied to a medium where the particles are in a state of Brownian motion, as the velocity increases, the distance between the particles decreases, which leads to compression of the medium. When a jet of compressed medium falls on a stationary blade of a turbine, the particle velocity drops sharply, the medium expands, which leads to the release of a large amount of kinetic energy. Thus, the construction of the claimed system based on a turbocompressor provides a large amount of kinetic energy without the need for multi-stage compression and accumulation of compressed air, which together with the features provides increased efficiency and increased power of the system. The declared system does not use any non-renewable energy sources or pre-compressed and placed air in cylinders. In this case, even the energy of the battery, which is used when starting the system, is renewed due to the energy produced by the declared system. So, the design and operation of the claimed system, which are provided by a set of features, makes it possible to use this system almost unlimited in time. The proposed design does not create restrictions on the location of installation and use.
Затраты энергии на собственные нужды самой системы минимальны за счет заявленных конструктивных решений и упрощения конструкции, исключения сложных энергоемких составляющих. При этом обеспечивается уменьшение габаритов и стоимости системы, и получаемой электрической энергии, компактность. The energy consumption for the own needs of the system itself is minimal due to the declared design solutions and design simplification, exclusion of complex energy-intensive components. This ensures a reduction in the size and cost of the system, and the resulting electrical energy, compactness.
Система построена на привлечении простых конструктивных решений, которые не требуют наличия сложной системы управления с множеством электронных модулей, что упрощает конструкцию, работу заявленной системы, обслуживание и эксплуатацию и делает ее абсолютно надежной при эксплуатации. The system is built on the attraction of simple design solutions that do not require a complex control system with many electronic modules, which simplifies the design, operation of the declared system, maintenance and operation and makes it absolutely reliable in operation.
Выполнение системы для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы с возможностью питания электрического двигателя произведенной ею электрической энергией после запуска системы и выхода на рабочий режим делает систему независимой от сторонних источников энергии, обеспечивает стабильность и непрерывность работы системы и получения стабильных показателей с одновременным упрощением конструкции, повышением технологичности, надежности, снижением себестоимости системы и стоимости получаемой электрической энергии, возможность использования независимо от условий и места расположения системы с расширением сферы применения. WOjDbnio iHeHHe заявленной системы, в которой
Figure imgf000017_0001
The implementation of the system for generating "green" electric energy without using the energy of nature with the possibility of supplying the electric motor with the electric energy produced by it after starting the system and entering the operating mode makes the system independent from third-party energy sources, ensures the stability and continuity of the system and obtains stable indicators with simultaneous simplifying the design, increasing manufacturability, reliability, reducing the cost of the system and the cost of the electrical energy received, the ability to use it regardless of the conditions and location of the system with the expansion of the scope. WO jDbnio iHeHHe of the declared system in which
Figure imgf000017_0001
связан с аккумулятором, связанным с модулем управления, который связан с электрическим генератором и электрическим двигателем, позволяет создать связь, которая обусловливает самообеспечение после запуска системы питанием составляющих системы с получением повышенного КПД и мощности системы, обеспечения стабильности работы системы и стабильных показателей с одновременным упрощением конструкции, повышением технологичности, надежности, снижением себестоимости системы и стоимости получаемой электрической энергии. connected to a battery associated with a control module, which is associated with an electric generator and an electric motor, allows you to create a connection that causes self-sufficiency after starting the system with powering the components of the system with obtaining increased efficiency and power of the system, ensuring the stability of the system and stable performance while simplifying the design , increasing manufacturability, reliability, reducing the cost of the system and the cost of the received electrical energy.
Выполнение заявленной системы, в которой по меньшей мере один выходной канал подачи воздуха подведен выходным отверстием к турбине в ее нижней части и выполненное со стороны турбокомпрессора выходное отверстие находится на уровне входного отверстия обеспечивает повышение эффективности системы с получением повышенного КПД и мощности системы, и снижением стоимости получаемой электрической энергии за счет оптимального расположения выходного канала подачи воздуха и выходного отверстия с исключением потерь энергии сжатого воздуха. При этом обеспечивается оптимальная компоновка системы и компактность. The implementation of the claimed system, in which at least one outlet channel of air supply is supplied by the outlet to the turbine in its lower part and the outlet made on the side of the turbocharger is at the level of the inlet, provides an increase in the efficiency of the system with obtaining increased efficiency and power of the system, and reducing the cost the resulting electrical energy due to the optimal location of the air supply outlet channel and the outlet opening with the exclusion of compressed air energy losses. This ensures an optimal system layout and compactness.
При этом обеспечивается возможность выполнения заявленной системы очень компактной с небольшими габаритами, что значительно расширяет спектр возможностей ее использования. At the same time, it is possible to make the claimed system very compact with small dimensions, which significantly expands the range of possibilities for its use.
Выполнение заявленной системы, в которой электрический генератор выполнен как генератор на постоянных магнитах позволяет в совокупности заявленных признаков получить повышенные КПД и мощность системы, обеспечить стабильность работы системы и получить высокие показатели с одновременным повышением надежности, снижением стоимости получаемой электрической энергии. The implementation of the claimed system, in which the electric generator is made as a permanent magnet generator, allows, in the aggregate of the stated features, to obtain increased efficiency and power of the system, to ensure the stability of the system and to obtain high performance with a simultaneous increase in reliability, and a decrease in the cost of the received electrical energy.
Выполнение заявленной системы, в которой турбина выполнена в отдельном корпусе, позволяет комбинировать составляющие системы для получения различной выходной мощности на различные нужды. Также обеи1?с2 ио<дс 2 легкость обслуживания и ремонта или З^ЗЖ^ ОЙЙ^ЮЩИХ системы, что в свою очередь обеспечивает универсальность системы, высокую надежность. При этом обеспечивается возможность с подбором и расчетом параметров и показателей составляющих системы самообеспечения после запуска системы питанием составляющих системы с получением повышенного КПД и повышенной мощности системы. The implementation of the claimed system, in which the turbine is made in a separate housing, allows you to combine the components of the system to obtain different output power for different needs. Also both i1? s 2 io <qc 2 ease of maintenance and repair or Z ^ ZZh ^ OYY ^ YUSCHIH systems, which in turn ensures the versatility of the system, high reliability. At the same time, it is possible to select and calculate the parameters and indicators of the components of the self-sufficiency system after starting the system with power supply of the components of the system with obtaining increased efficiency and increased power of the system.
Выполнение рабочего колеса турбокомпрессора из прочного термоупрочняемого сплава алюминия, такого как сплав алюминия с магнием и медью, позволяет получить высокие показатели системы с повышенным КПД, повысить ее надежность, поскольку такое выполнение центробежного турбокомпрессора обеспечивает облегченную конструкцию, высокую прочность, возможность выдерживать большие механические нагрузки с большим значением частоты вращения и обеспечивает стабильность работы. The design of the turbocharger impeller made of a durable heat-hardened aluminum alloy, such as an aluminum-magnesium-copper alloy, makes it possible to obtain high parameters of the system with increased efficiency, to increase its reliability, since such a design of a centrifugal turbocharger provides a lightweight design, high strength, the ability to withstand large mechanical loads with high speed and ensures stable operation.
Расположение турбокомпрессора вертикально с возможностью подачи сжатого воздуха на лопатку турбины в ее нижней части позволяет достичь компактности конструкции и получения высоких выходных показателей, повысить выходную мощность с самообеспечением после запуска системы питания составляющих системы с получением повышенного КПД системы, обеспечения стабильности работы системы и стабильных показателей, и снижения стоимости получаемой электрической энергии. The vertical arrangement of the turbocharger with the possibility of supplying compressed air to the turbine blade in its lower part allows achieving a compact design and obtaining high output indicators, increasing the output power with self-sufficiency after starting the power supply system of the system components with obtaining an increased system efficiency, ensuring system stability and stable performance. and reducing the cost of the electricity received.
Выполнение электрического двигателя как двигателя постоянного тока позволяет обеспечить широкий диапазон и простоту регулирования скорости и большое значение частоты вращения. The design of the electric motor as a DC motor allows for a wide range and ease of speed regulation and a large value of the rotational speed.
Выполнение заявленной системы, в которой электрический генератор связан с турбиной через трансмиссионный вал, позволяет получать стабильно высокие обороты вала и стабильную мощность электрического генератора. Implementation of the claimed system, in which an electric generator is connected to a turbine through a transmission shaft, allows to obtain consistently high shaft speeds and stable power of the electric generator.
Благодаря оснащению системы модулем управления, связанным по меньшей мере с электрическим генератором, связанным с электрическим двигателем через аккумулятор, обеспечивается возможность после запуска сис WтеOм 2ы020/16 п2и86т2ания электрического двигателя произ PвCедT/еUнAн2о01м9/000 с0и57стемой электрической энергией. By equipping the system with a control module connected at least to an electric generator connected to an electric motor via a battery, it is possible after starting system WteOm 2y020 / 16 p2i86t2ania of an electric motor produced PvCedT / eUnAn2o01m9 / 000 with0i57stem electric energy.
С использованием совокупности существенных признаков возможна реализация данного изобретения как в виде отдельных крупногабаритных установок, функционирующих как автономные электростанции, так и в виде автономных небольших электростанций, а также блоков, которые производят электрическую энергию, интегрированных в устройства, например автомобили или других. With the use of a set of essential features, it is possible to implement this invention both in the form of separate large-sized installations operating as autonomous power plants, and in the form of autonomous small power plants, as well as units that produce electrical energy integrated into devices, for example, cars or others.
Таким образом, система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы, которая предлагается, имеет простую конструкцию, низкую себестоимость производства и является легкой в эксплуатации и техническом обслуживании. В различных модификациях она может быть применена для получения дешевой электрической энергии из энергии сжатого ею воздуха. Thus, the proposed system for generating "green" electric energy without using the energy of nature has a simple structure, low production cost and is easy to operate and maintain. In various modifications, it can be used to obtain cheap electrical energy from the energy of the compressed air.
Дальнейшая сущность изобретения поясняется в описании, приведенном ниже как неограничительный вариант исполнения, со ссылкой на иллюстративный материал, на котором изображены: The further essence of the invention is explained in the description below as a non-limiting embodiment, with reference to the illustrative material, which depicts:
фиг. 1 - общее строение предложенной системы, вид спереди; fig. 1 - the general structure of the proposed system, front view;
фиг. 2 - общее строение предложенной системы, вид сверху; fig. 2 - the general structure of the proposed system, top view;
фиг. 3 - общее строение предложенной системы, вид сбоку; fig. 3 - general structure of the proposed system, side view;
фиг. 4 - турбина, общий вид; fig. 4 - turbine, general view;
фиг. 5 - турбина, продольный разрез. fig. 5 - turbine, longitudinal section.
Предложенная система в варианте исполнения, который не является единственно возможным, включает установленный вертикально сверху турбокомпрессора электрический двигатель 1, вал которого связан с валом турбокомпрессора 2, а турбокомпрессор 2 установлен на горизонтальной поверхности с расположением продольной оси 3 вертикально, а рабочего колеса, соответственно в горизонтальной плоскости и в нижней части. Рядом с турбокомпрессором 2 на опоре 4 установлена турбина 5, выполненная в отдельном корпусе. Турбина 5, которая является турбиной турбогенератора, имеет 21?ш- р86о и ротор 7. Ротор 7 соединен через т ансмиттииппь1и 5ьал 8 с ротором электрического генератора 9. Электрический генератор 9, который является турбогенератором, установлен на опоре 10. Сбоку турбокомпрессора 2 в области рабочего колеса выполнен выходной канал подачи воздуха 11 с возможностью подачи сжатого воздуха от турбокомпрессора 2 на лопатку турбины в нижней части турбины 5. При этом нижняя часть 6 турбины 5 расположена на уровне рабочего колеса турбокомпрессора 2, а выходной канал подачи воздуха 1 1 частично проходит через корпус турбины 5 и статор 6. При этом выходной канал подачи воздуха 1 1 со стороны лопатки турбины 5 выполнен суженным, завершается выходным отверстием 12. При этом плоскость сечения выходного отверстия 7, которым завершается суженная часть 13 меньше площади сечения выходного канала подачи воздуха 11 в варианте исполнения в несколько раз, например в 2-4 раза, для повышения скорости потока воздуха. Выходное отверстие 12 расположено на уровне входного отверстия 14 канала 1 1, .на одной оси с ним. The proposed system in an embodiment, which is not the only possible one, includes an electric motor 1 installed vertically on top of the turbocharger, the shaft of which is connected to the shaft of the turbocompressor 2, and the turbocompressor 2 is installed on a horizontal surface with the longitudinal axis 3 vertically arranged, and the impeller, respectively, in the horizontal plane and at the bottom. Next to the turbocharger 2 on the support 4 there is a turbine 5, made in a separate housing. Turbine 5, which is the turbine of a turbine generator, has 2 1? w-r 86 o and rotor 7. Rotor 7 is connected through t ansmittynu1 and 5 bal 8 with the rotor of the electric generator 9. The electric generator 9, which is a turbo generator, is installed on the support 10. The outlet side of the turbocharger 2 in the area of the impeller the air supply channel 11 with the possibility of supplying compressed air from the turbocharger 2 to the turbine blade in the lower part of the turbine 5. In this case, the lower part 6 of the turbine 5 is located at the level of the impeller of the turbocharger 2, and the outlet air supply channel 1 1 partially passes through the turbine housing 5 and stator 6. In this case, the outlet air supply channel 1 1 from the side of the turbine blade 5 is made narrowed, ends with the outlet hole 12. In this case, the cross-sectional plane of the outlet hole 7, which ends the narrowed part 13 is less than the cross-sectional area of the outlet air supply channel 11 in the version times, for example 2-4 times, to increase the air flow rate. The outlet 12 is located at the level of the inlet 14 of the channel 1 1, on the same axis with it.
Система выполнена с возможностью питания произведенной ею электрической энергией электрического двигателя 1 после запуска системы и выхода на рабочий режим. При этом параметры составляющих рассчитываются и подбираются таким образом, что на выходе получают необходимую мощность с предварительно учтенным количеством электрической энергии, необходимой для питания составляющих системы. При этом генератор соединен с накопителем электрической энергии для его зарядки, в варианте исполнения аккумулятором, который соединен с электрическим двигателем, который приводит в действие турбокомпрессор. Система включает модуль управления, который регулирует работу системы - запуск, питание, количество оборотов и другое. Модуль управления связан через аккумулятор с электрическим генератором и электрическим двигателем, что позволяет обеспечить зарядку аккумулятора от электрического генератора в рабочем режиме системы. WO 2020/162862 ^ тй^л. тпо ппо hI .— - -..РСТ/ИАгО! 9/000057 гаиичсс KOJieCO ТурООКОМПрвССОра Z ВЫПОЛНспи и-ί ирОЧНОГО термоупрочняемого сплава алюминия, такого как сплав алюминия с магнием и медью Д16Т или другого с подобными свойствами. The system is configured to supply the electric energy produced by it to the electric motor 1 after starting the system and entering the operating mode. In this case, the parameters of the components are calculated and selected in such a way that the required power is obtained at the output with the previously taken into account the amount of electrical energy required to power the components of the system. In this case, the generator is connected to an electric energy storage device for charging it, in the embodiment by a battery, which is connected to an electric motor, which drives the turbocharger. The system includes a control module that regulates the operation of the system - start-up, power, number of revolutions and more. The control module is connected through a battery with an electric generator and an electric motor, which allows charging the battery from an electric generator in the operating mode of the system. WO 2020/162862 ^ t d ^ l. tpo npo hI .— - - .. PCT / IAGO! 9/000057 gaiichss KOJieCO TurOOOKOMPrvssora Z PERFORMANCE and-ί VERY heat-strengthened aluminum alloy, such as an aluminum alloy with magnesium and copper D16T or another with similar properties.
Заявленная система выполнена с обеспечением необходимой скорости вращения турбины. Конструктивное решение системы, а именно заявленное наличие и взаимосвязь составляющих позволяет рассчитывать и подбирать составляющие системы для получения выбранной выходной мощности широкого диапазона, которая может быть небольшой, при этом система может быть интегрирована в устройство или комплекс для выработки электрической энергии и питания составляющих устройства или комплекса, или иметь большую мощность и использоваться для энергетического обеспечения зданий как отдельных, так и жилого комплекса, предприятий и другого. The claimed system is made to ensure the required turbine rotation speed. The design solution of the system, namely the declared presence and interconnection of the components, allows you to calculate and select the components of the system to obtain the selected output power of a wide range, which may be small, while the system can be integrated into a device or complex for generating electrical energy and powering the components of a device or complex , or have a large capacity and be used for energy supply of buildings, both individual and residential complex, enterprises and others.
Дальнейшая сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения. The further essence of the invention is illustrated by an example of a specific implementation.
Электрический двигатель 1 выполнен как высокоскоростной двигатель постоянного тока с частотой оборотов не менее 15000 об/мин. The electric motor 1 is designed as a high-speed DC motor with a speed of at least 15,000 rpm.
Электрический генератор 9 может быть выполнен как генератор на постоянных магнитах, выполненных из сплава с высокой степенью намагничивания, а именно из магнитотвердых материалов. Для работы в режиме генератора может быть выбран асинхронный двигатель с конструктивными доработками. The electric generator 9 can be made as a generator on permanent magnets made of an alloy with a high degree of magnetization, namely of hard magnetic materials. For operation in generator mode, an asynchronous motor with structural modifications can be selected.
Принцип действия электрического генератора основан на законе электромагнитной индукции - индуцирования электродвижущей силы в прямоугольном контуре (проводной рамке), которая находится в однородном магнитном поле, что вращается. Или наоборот, прямоугольный контур вращается в однородном неподвижном магнитном поле. The principle of operation of an electric generator is based on the law of electromagnetic induction - the induction of an electromotive force in a rectangular circuit (wire frame), which is located in a uniform magnetic field that rotates. Or vice versa, a rectangular contour rotates in a uniform stationary magnetic field.
Предположим, что однородное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, вращается вокруг своей оси в проводящем контуре. Let us assume that a uniform magnetic field created by a permanent magnet rotates around its axis in a conductive circuit.
Именно этот принцип и использован в электрическом генераторе для заявленной системы. С целью увеличения эффективности заявленной системы пут WемO 2 п02р0о/1т6а2ч86и2вания уменьшают вал ротора генератора н PаC вTе/UлAи2ч0и19н/0у00 т05о7лщины постоянных магнитов. Затем вал генератора восстанавливают до исходного размера путем закрепления на нем постоянных магнитов. Таким образом получают обмотки статора, относительно которых с постоянной скоростьюIt is this principle that is used in the electric generator for the declared system. In order to increase the efficiency of the declared system path WemO 2 p02p0o / 1t6a2ch86i2vania reduce the rotor shaft of the generator n PаC inTe / UlAi2ch0i19n / 0y00 t05o7lshiny of permanent magnets. The generator shaft is then restored to its original size by attaching permanent magnets to it. Thus, the stator windings are obtained, relative to which at a constant speed
5 движутся постоянные магниты. Это приводит к тому, что в проводе, которым намотана обмотка возникает электродвижущая сила. 5 permanent magnets move. This leads to the fact that an electromotive force arises in the wire with which the winding is wound.
Далее приводится расчет напряжения и силы тока генератора на постоянных магнитах. The following is the calculation of the voltage and current of a permanent magnet generator.
Напряжение и ток от генератора зависит от множества факторов, таких ю как обороты генератора, мощность магнитов, скорость движения магнитов на роторе, количество витков в обмотках, участвующих в выработке электричества за единицу времени и тому подобное. Основным показателем в выработке напряжения является линейная скорость движения магнитов, которая зависит от оборотов генератора и длины окружности, по которой эти 15 магниты вращаются. The voltage and current from the generator depends on many factors, such as the speed of the generator, the power of the magnets, the speed of the magnets on the rotor, the number of turns in the windings involved in generating electricity per unit of time, and the like. The main indicator in the generation of voltage is the linear speed of movement of the magnets, which depends on the revolutions of the generator and the circumference along which these 15 magnets rotate.
Напряжение генератора переменного тока прямо пропорционально скорости движения магнитов, и соответственно оборотам генератора. Таким образом, если обороты увеличились в два раза, то и напряжение соответственно увеличится в два раза. The voltage of the alternator is directly proportional to the speed of movement of the magnets, and accordingly to the speed of the generator. Thus, if the speed has doubled, then the voltage will accordingly double.
20 Чтобы вычислить напряжение электрического генератора на определенных оборотах необходимо магнитную индукцию магнитов (Тл) умножить на активную длину проводника (м), и умножить на скорость движения магнитов (м/с). Формула расчета выглядит так: 20 To calculate the voltage of an electric generator at a certain speed, the magnetic induction of the magnets (T) must be multiplied by the active length of the conductor (m), and multiplied by the speed of the magnets (m / s). The calculation formula looks like this:
Е - В · V · L E - B V L
25 где: Э - напряжение генератора (В); 25 where: Э - generator voltage (V);
В - магнитная индукция (Тл); B - magnetic induction (T);
V - скорость движения магнитов (м/с); V is the speed of movement of the magnets (m / s);
L - активная длина проводника (м). L - active conductor length (m).
Далее приводится пример выполнения системы с трехфазным зо аксиальным электрическим генератором 9 на постоянных магнитах. магниты 300 · 80 · 50 мм. Количество магнитов - 2
Figure imgf000023_0001
The following is an example of the implementation of a system with a three-phase zo-axial electric generator 9 with permanent magnets. magnets 300 * 80 * 50 mm. Number of magnets - 2
Figure imgf000023_0001
18 шт., в каждой катушке по 70 витков, намотанных проводом 1мм. Диаметр ротора 27см. 18 pcs., Each coil has 70 turns, wound with 1mm wire. Rotor diameter 27cm.
Так как высота магнитов 300 мм, то и активная длина в катушках 300 мм или 0,3 м. За один оборот магниты генератора преодолеют расстояние (L = 2pt) 27/2 · 3,14 = 84,78 см. Получается - за один оборот магниты преодолеют 0,84 м. Возьмем формулу выше Е = В · V · L и подставим значения: Since the height of the magnets is 300 mm, the active length in the coils is 300 mm or 0.3 m.In one revolution, the generator magnets will cover the distance (L = 2pt) 27/2 3.14 = 84.78 cm. It turns out - in one the rotation of the magnets will overcome 0.84 m.Take the formula above E = B V L and substitute the values:
0, 8 · 0, 84 * 0,3 = 2, 016 В 0.80.84 * 0.3 = 2.016V
Это означает, что при скорости вращения 1 об/с или 60 об/мин напряжение одного витка катушки составит 2,016 вольта. Чтобы узнать напряжение фазы генератора нужно посчитать количество витков. This means that at a rotation speed of 1 r / s or 60 rpm, the voltage of one turn of the coil will be 2.016 volts. To find out the voltage of the generator phase, you need to count the number of turns.
Из информации выше известно, что в генераторе 18 катушек по 70 витков, значит в фазе 6 катушек. 6 · 70 = 420 витков. Теперь From the information above, it is known that the generator has 18 coils with 70 turns each, which means that there are 6 coils in phase. 6 70 = 420 turns. Now
420 * 2,016 = 846,72 В 420 * 2.016 = 846.72V
Таким образом, мы знаем, что напряжение фазы при 60 об/мин составит 846,72 вольта. Если фазы генератора соединить в звезду, то напряжение увеличится в 1 ,7 раза, это означает Thus, we know that the phase voltage at 60 rpm will be 846.72 volts. If the phases of the generator are connected to a star, then the voltage will increase 1.7 times, which means
846,72 · 1 ,7 = 1439,424 вольта. 846.72 * 1.7 = 1439.424 volts.
Таким образом вычисляется напряжение генератора. Так как напряжение генератора пропорционально скорости движения магнитов, то This calculates the generator voltage. Since the voltage of the generator is proportional to the speed of movement of the magnets, then
при 60 об/мин = 1439,424 В, at 60 rpm = 1439.424 V,
при 3000 об/мин = 4318272 В или 4318 кВ. at 3000 rpm = 4318272 V or 4318 kV.
Зная напряжение генератора и сопротивление его катушек можно легко вычислить силу тока. Но сопротивление нам не известно, его можно вычислить исходя из длины проводника и толщины проволоки. Knowing the voltage of the generator and the resistance of its coils, you can easily calculate the current strength. But we do not know the resistance, it can be calculated based on the length of the conductor and the thickness of the wire.
Чтобы вычислить силу тока на электрический двигатель 1 , выполненный на 380 вольт, нужно от напряжения генератора 9 отнять напряжение использованного в системе электрического двигателя и полученную сумму разделить на общее сопротивление генератора + двигателя. To calculate the current strength for the electric motor 1, made at 380 volts, it is necessary to subtract the voltage of the electric motor used in the system from the voltage of the generator 9 and divide the resulting sum by the total resistance of the generator + engine.
Формула расчета силы тока выглядит так: WO 2020/162862. т т / го _i_ - t PCT/UA2019/000057 ug - ua— U / (К + Г)— 1, The formula for calculating the current strength looks like this: WO 2020/162862. t t / go _i_ - t PCT / UA2019 / 000057 ug - ua— U / (K + G) - 1,
где Ug - напряжение генератора без нагрузки, where Ug is the generator voltage without load,
Ua - напряжение двигателя, Ua - motor voltage,
U - разность напряжений, U - voltage difference,
(R + г) - общее сопротивление всех элементов в цепи, (R + g) - total resistance of all elements in the circuit,
I - сила тока. I is the current strength.
Можно посчитать какой ток выдаст генератор на двигатель, но не известно сопротивление фазы. При этом сопротивление можно вычислить. You can calculate what current the generator will give to the motor, but the phase resistance is not known. In this case, the resistance can be calculated.
Если в генераторе катушки намотаны проводом 1 мм, а средняя длина витка в катушке 0,08м, а витков в катушках - по 70, If the coils in the generator are wound with 1 mm wire, and the average turn length in the coil is 0.08 m, and the turns in the coils are 70 each,
Получается: It turns out:
420 · 0,08 = 33,6 м. 420 0.08 = 33.6 m.
Сопротивление 1м проволоки толщиной 1мм равно 0,0224 Ом, значит: The resistance of 1m of 1mm thick wire is 0.0224 Ohm, which means:
33,6 * 0,0224 = 0,75 Ом. 33.6 * 0.0224 = 0.75 ohm.
Сопротивление фазы равно 0,75 Ом, чтобы узнать сопротивление всего генератора при соединении в звезду, нужно сопротивление умножить на 1 ,7 получится: The phase resistance is 0.75 Ohm, to find out the resistance of the entire generator when connected to a star, you need to multiply the resistance by 1, 7 you get:
0,75 · 1,7 = 1,27 0м. 0.75 1.7 = 1.27 0m.
Теперь, когда известно сопротивление, можно посчитать ток генератора. Например, нам надо узнать, какой ток генератор выдаст на двигатель 380 вольт при 3000 об/мин. Тогда от напряжения генератора 4318272 вольта нужно вычесть напряжение двигателя 380 вольт и разделить на сопротивление генератора: Now that you know the resistance, you can calculate the generator current. For example, we need to find out how much current the generator will give 380 volts to the engine at 3000 rpm. Then, from the generator voltage of 4318272 volts, you need to subtract the engine voltage of 380 volts and divide by the generator resistance:
4318272 - 380 = 4317892 / 1,27 = 3399914,96 А. 4318272 - 380 = 4317892 / 1.27 = 3399914.96 A.
Получается, что ток на аккумулятор составит 3399914, 96А. It turns out that the current per battery will be 3399914, 96A.
Но в реальности ток будет меньше, так как не учтено сопротивление двигателя, также сопротивление соединительных проводов. Также есть еще активное и реактивное сопротивление генератора, которое может быть достаточно большим и значимым. But in reality, the current will be less, since the motor resistance is not taken into account, as well as the resistance of the connecting wires. There is also the active and reactive resistance of the generator, which can be quite large and significant.
Рассчитаем мгновенную мощность генератора на постоянных магнитах: * генератора = 4318272 В 0399914,96 A Let's calculate the instantaneous power of the permanent magnet generator: * generator = 4318272 V 0399914.96 A
тогда then
Р генератора = 14681757574,149 кВт P generator = 14681757574,149 kW
Таким образом имеем затраты на производство энергии: Thus, we have the cost of energy production:
двигатель приводит в действие турбокомпрессор, потребляет 12 вольт и имеет мощность 50 ватт. На выходе из установки имеем более 4 кВ и 14681757574,149 кВт. При этом турбокомпрессор и турбина обеспечивают стабильно высокую скорость вращения ротора генератора на постоянных магнитах. the engine drives the turbocharger, consumes 12 volts and has a power of 50 watts. At the exit from the installation, we have more than 4 kW and 14681757574.149 kW. At the same time, the turbocharger and turbine provide a consistently high rotational speed of the rotor of the permanent magnet generator.
Работает заявленная система следующим образом. The declared system works as follows.
С помощью модуля управления запускают электрический двигатель 1, который при запуске получает питание от аккумулятора. Электрический двигатель 1 запускает турбокомпрессор 2, а турбокомпрессор 2 запускает турбину 5. With the help of the control module, the electric motor 1 is started, which, when started, receives power from the battery. Electric motor 1 starts turbocharger 2, and turbocharger 2 starts turbine 5.
Система работает от эффекта преобразования скорости движения частиц в кинетическую энергию. При резком снижении скорости движения частиц среды эта кинетическая энергия создает пару сил, которая приводит во вращение турбину 5. The system works from the effect of converting the speed of particle motion into kinetic energy. With a sharp decrease in the speed of movement of the particles of the medium, this kinetic energy creates a pair of forces that drives the turbine 5 into rotation.
Используемая турбина 5 является активной турбиной. The turbine 5 used is an active turbine.
1 1
Активная турбина характеризуется тем, что газ (воздух) поступает через выходное отверстие 12 (сопло питателя) на лопатку рабочего колеса не только под большим давлением, но и с высокой скоростью. Лопатка рабочего колеса турбины 5 имеет изогнутую форму, из-за чего струя воздуха отклоняется от своей траектории движения. Это приводит к тому, что поток воздуха тормозится и меняет направление движения, огибая лопатку. При этом около передней поверхности лопатки возникает область с повышенным давлением воздуха, а у задней поверхности возникает область с пониженным давлением. An active turbine is characterized by the fact that gas (air) enters through the outlet 12 (feeder nozzle) onto the impeller blade not only under high pressure, but also at high speed. The turbine impeller blade 5 has a curved shape, due to which the air stream deviates from its trajectory. This leads to the fact that the air flow is inhibited and changes the direction of movement, bending around the blade. In this case, an area with increased air pressure arises near the front surface of the blade, and an area with reduced pressure arises near the rear surface.
Из-за разницы давлений на поверхностях лопатки начинает действовать сила "Р", направленная по нормали к ее плоскости. Поскольку лопатка жестко закреплена на роторе и не может осуществлять осевые перемещения, на нее деЖ9о '2 1 tl \h реакции опоры «N», направленная по oE£T/ ^S a00§0 7ropoHy противоположную движению потока. Исходя из этого имеем классическую пару сил. Пара сил - совокупность двух сил, которые приложены к одному абсолютно твердому телу и при этом равны по модулю и противоположны по направлению. Due to the difference in pressure on the surfaces of the blade, the force "P" begins to act, directed along the normal to its plane. Since the blade is rigidly fixed to the rotor and cannot carry out axial movements, deJ9o '2 1 tl \ h support reaction "N" directed along oE £ T / ^ S a 00 §0 7 ropoHy opposite to the flow. Based on this, we have a classic pair of forces. A pair of forces is a combination of two forces that are applied to one absolutely rigid body and are equal in magnitude and opposite in direction.
Главным вектором для пары сил служит нулевой вектор, так что действие пары сил на тело полностью характеризуется ее главным моментом, который является свободным вектором, не зависящим от выбора полюса. Этот вектор называется моментом пары сил. Суммарной силой, при сложении этих двух сил, является сила «F», направленная перпендикулярно оси ротора. Поскольку эта сила приложена к лопатке турбины 5, то возникает крутящий момент «М», который заставляет ротор 7 вращаться. В то же самое время воздух проходит через корпус турбины и не создает аналогичный эффект на лопатках, что находятся на диаметрально противоположной стороне рабочего колеса турбины. Вследствие чего на рабочем колесе не возникает противоположно направленный момент, который мог бы противодействовать вращению. The main vector for the pair of forces is the zero vector, so that the action of the pair of forces on the body is fully characterized by its main moment, which is a free vector that does not depend on the choice of the pole. This vector is called the moment of the pair of forces. The total force, when these two forces are added, is the force "F", directed perpendicular to the axis of the rotor. Since this force is applied to the turbine blade 5, a torque "M" is generated, which causes the rotor 7 to rotate. At the same time, air passes through the turbine housing and does not create the same effect on the blades, which are located on the diametrically opposite side of the turbine impeller. As a result, there is no oppositely directed moment on the impeller, which could counteract rotation.
С вращением ротора 7 турбины 5 вращается ротор электрического генератора 9. После выхода системы на рабочий режим с выработкой электрической энергии, аккумулятор подзаряжается произведенной электрической энергией для дальнейшего питания электродвигателя 1 , а основное количество произведенной электрической энергии направляется потребителю или потребителям. With the rotation of the rotor 7 of the turbine 5, the rotor of the electric generator 9 rotates. After the system enters the operating mode with the generation of electrical energy, the battery is recharged with the generated electrical energy to further power the electric motor 1, and the main amount of the produced electrical energy is sent to the consumer or consumers.
Заявленная система дает возможность рассчитать необходимые параметры составляющих, исходя из исходных значений, которые нужно обеспечить для питания конкретных потребителей. The declared system makes it possible to calculate the necessary parameters of the components, based on the initial values that need to be provided for powering specific consumers.
Таким образом, система работает полностью в автономном режиме, требует лишь периодического технического ухода. Затраты энергии на собственные нужды минимальны. w оаиьлсиная конструкция превращает в рабочее тело ик жшищий воздух, при этом воздух подвергается только процессу сжатия. В результате на выходе из установки мы имеем также воздух, как и на входе. Thus, the system operates completely autonomously, requiring only periodic maintenance. Energy consumption for own needs is minimal. w oahlsin design transforms air into a working medium, while the air is only subjected to a compression process. As a result, we have air at the outlet of the installation, as well as at the inlet.
Сравнительный анализ вышеуказанного технического решения с наиболее близким аналогом, показал, что реализация совокупности существенных признаков, которые характеризуют предлагаемое изобретение, приводит к появлению качественно новых технических свойств, в частности таких: A comparative analysis of the above technical solution with the closest analogue showed that the implementation of a set of essential features that characterize the proposed invention leads to the emergence of qualitatively new technical properties, in particular the following:
- улучшение функциональности системы, в частности обеспечение возможности выработки электрической энергии с установкой как в устройствах так и на местности независимо от места установки с окружающего воздуха при одновременном повышении КПД системы, благодаря сжатию воздуха и запуску ним турбины с запуском электрического генератора, с возможностью расчета и подбора составляющих для обеспечения требуемых выходных значений и параметров системы; - improving the functionality of the system, in particular, ensuring the possibility of generating electrical energy with installation both in devices and on the ground, regardless of the installation location from the ambient air, while increasing the efficiency of the system, due to the compression of air and the launch of a turbine with the start of an electric generator, with the possibility of calculating and selection of components to ensure the required output values and system parameters;
- упрощение конструкции и технологии изготовления системы в целом, благодаря тому, что система использует окружающий воздух, который сжимается и подается на связанную с генератором турбину для последующей выработки электрической энергии, не требует введения в состав сложных дополнительных устройств для использования возобновляемых . и не возобновляемых источников энергии; - simplification of the design and manufacturing technology of the system as a whole, due to the fact that the system uses ambient air, which is compressed and supplied to the turbine connected to the generator for the subsequent generation of electrical energy, does not require the introduction of complex additional devices for the use of renewable ones. and non-renewable energy sources;
- отсутствие ограничений по габаритным размерам и мощности, в том числе возможности функционирования как в виде отдельных крупногабаритных или малых систем, так и в виде парка объединенных между собой систем, и в качестве установленных в устройствах модулей благодаря усовершенствованной конструкции системы; - no restrictions on overall dimensions and power, including the possibility of functioning both as separate large or small systems, and as a fleet of interconnected systems, and as modules installed in devices due to the improved system design;
- расширение возможностей по реализации, благодаря возможности выполнения систем как в виде отдельных систем, так и в виде установленных в устройствах модулей для питания; WO_2020/162862 TH ЭКСПЛуатаЦИИ И технического обс£^л(йпап^000 истемы благодаря простоте конструкции и доступности всех составляющих системы. - expanding the possibilities for implementation, due to the possibility of executing systems both as separate systems and in the form of modules installed in devices for power supply; WO_2020 / 162862 TH OPERATION AND TECHNICAL SERVICE (dnan ^ 000 of the system due to the simplicity of the design and the availability of all components of the system.
Поскольку совокупность этих свойств не установлена ранее из существующего уровня техники, можно сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «изобретательский уровень». Since the combination of these properties has not been established earlier from the existing prior art, it can be concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".
При этом в известных источниках патентной и другой научно- технической информации не обнаружено систем для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы с указанной в предложении совокупностью существенных признаков, поэтому предложенное техническое решение считается таким, что соответствует критерию «новизна». At the same time, in the known sources of patent and other scientific and technical information, no systems were found for generating "green" electric energy without using the energy of nature with the set of essential features indicated in the proposal, therefore the proposed technical solution is considered such that meets the criterion of "novelty".
Кроме того, по результатам проверки на практике, предложенная система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы пригодна для промышленного применения, поскольку не содержит в своем составе никаких конструктивных элементов, материалов или технологических операций, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, в области электроэнергетики, а следовательно данное техническое решение считается таким, что соответствует критерию «промышленная применимость». In addition, according to the results of testing in practice, the proposed system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature is suitable for industrial use, since it does not contain any structural elements, materials or technological operations that could not be reproduced at the present stage. the development of science and technology, in particular, in the field of electric power, and therefore this technical solution is considered such that it meets the criterion of "industrial applicability".

Claims

WO 2020/162862 ФОРМУЛА PCT/UA2019/000057 WO 2020/162862 FORMULA PCT / UA2019 / 000057
1. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы, которая включает электрический генератор, связанный с турбиной, которая отличается тем, что включает электрический двигатель, механически связанный с турбокомпрессором, по меньшей мере один выходной канал подачи воздуха которого выполнен с возможностью подачи сжатого воздуха на лопатку турбины. 1. A system for generating "green" electric energy without using the energy of nature, which includes an electric generator connected to a turbine, which is characterized in that it includes an electric motor mechanically connected to a turbocharger, at least one air outlet channel of which is configured compressed air supply to the turbine blade.
2. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1 , которая отличается тем, что выполнена с возможностью питания произведенной ею электрической энергией электрического двигателя после запуска системы и выхода на рабочий режим. 2. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which is characterized in that it is configured to supply the electrical energy produced by it to the electric motor after starting the system and entering the operating mode.
3. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, электрический двигатель связан с аккумулятором, связанным с модулем управления, который связан с электрическим генератором и электрическим двигателем. 3. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which is characterized in that the electric motor is connected to a battery associated with a control module that is connected to an electric generator and an electric motor.
4. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1 , которая отличается тем, что по меньшей мере один выходной канал подачи воздуха подведен выходным отверстием к турбине в ее нижней части. 4. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which is characterized in that at least one outlet channel for supplying air is supplied by the outlet to the turbine in its lower part.
5. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что по меньшей мере один выходной канал подачи воздуха подведен входным отверстием к турбине в ее нижней части, а выполненное со стороны турбокомпрессора выходное отверстие расположено на уровне входного отверстия. 5. The system for generating "green" electric energy without using the energy of nature according to claim 1, which differs in that at least one outlet air supply channel is supplied by an inlet to the turbine in its lower part, and the outlet made on the side of the turbocharger is located at the level of the inlet.
6. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что электрический двигатель соединен с аккумулятором. 6. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which is characterized in that the electric motor is connected to a battery.
7. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что электрический
Figure imgf000030_0001
как генератор на постоянных магни ал/^шИи^'псп^ых из сплава с высокой степенью намагничивания.
7. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which differs in that the electrical
Figure imgf000030_0001
as a generator on permanent magnets al / ^ wIu ^ 'ncn ^ s from an alloy with a high degree of magnetization.
8. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что турбина выполнена в 8. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which differs in that the turbine is made in
5 отдельном корпусе. 5 in a separate housing.
9. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что рабочее колесо турбокомпрессора выполнено из прочного термоупрочняемого сплава алюминия, такого как сплав алюминия с магнием и медью. 9. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which is characterized in that the turbocharger impeller is made of a durable heat-strengthened aluminum alloy, such as an aluminum-magnesium-copper alloy.
10. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что турбокомпрессор расположен вертикально с размещением соответственно вертикально центральной продольной оси. 10. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which differs in that the turbocharger is located vertically with the placement respectively vertically of the central longitudinal axis.
1 1. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования 15 энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что турбокомпрессор расположен вертикально с возможностью подачи сжатого воздуха на лопатку турбины в ее нижней части. 1 1. The system for generating "green" electrical energy without using 15 natural energy according to claim 1, which is characterized in that the turbocharger is located vertically with the possibility of supplying compressed air to the turbine blade in its lower part.
12. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что выполнена с 0 обеспечением необходимой скорости вращения турбины. 12. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which differs in that it is made with the required speed of rotation of the turbine.
13. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что электрический двигатель выполнен как двигатель постоянного тока. 13. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which is characterized in that the electric motor is designed as a direct current motor.
14. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования 25 энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что электрический генератор связан с турбиной через трансмиссионный вал. 14. The system for generating "green" electrical energy without using 25 natural energy according to claim 1, which is characterized in that the electric generator is connected to the turbine through a transmission shaft.
15. Система для генерации «зеленой» электрической энергии без использования энергии природы по п. 1, которая отличается тем, что содержит модуль управления, связанный по меньшей мере с электрическим генератором, зо связанным с электрическим двигателем через аккумулятор. 15. The system for generating "green" electrical energy without using the energy of nature according to claim 1, which is characterized in that it contains a control module connected at least to an electric generator connected to an electric motor via a battery.
PCT/UA2019/000057 2019-02-08 2019-05-21 System for generating "green" electrical energy without the use of natural energy WO2020162862A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201901307 2019-02-08
UAA201901307 2019-02-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020162862A1 true WO2020162862A1 (en) 2020-08-13

Family

ID=71947926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2019/000057 WO2020162862A1 (en) 2019-02-08 2019-05-21 System for generating "green" electrical energy without the use of natural energy

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020162862A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006054290A2 (en) * 2004-11-16 2006-05-26 Israel Hirshberg Use of air internal energy and devices
CA2711152A1 (en) * 2008-01-08 2009-07-16 Richard Arthur Henry Reynolds Turbine assembly
RU115836U1 (en) * 2011-12-14 2012-05-10 Константин Станиславович Ищенко ENERGY INSTALLATION

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006054290A2 (en) * 2004-11-16 2006-05-26 Israel Hirshberg Use of air internal energy and devices
CA2711152A1 (en) * 2008-01-08 2009-07-16 Richard Arthur Henry Reynolds Turbine assembly
RU115836U1 (en) * 2011-12-14 2012-05-10 Константин Станиславович Ищенко ENERGY INSTALLATION

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
O. F. KABARDIN: "Fizika, Spravochnye materialy", M. PROSVESCHENIE, 1991, pages 51 - 53, XP008172378 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8338975B2 (en) Supplemental power source
US9291153B2 (en) Fluid driven electric power generation system
US7816833B2 (en) Method and device for energy generation
US8593007B2 (en) Rotational kinetic energy conversion system
US20120038170A1 (en) Wind Energy Generating and Storing System
US20090072771A1 (en) Magnetic motor generator having a floating flywheel
US8362635B2 (en) Wind-driven electric power generation system adapted for mounting along the side of vertical, man-made structures such as large buildings
US20100283266A1 (en) Magnetic field powered electrical generating system
US20130207400A1 (en) Energy storage and drive device
WO2020162862A1 (en) System for generating &#34;green&#34; electrical energy without the use of natural energy
US20220399740A1 (en) Hybrid electric fuel cell power plant
WO2011158127A1 (en) Energy storage mechanical equipments for energize electrical loads
UA142885U (en) SYSTEM FOR THE GENERATION OF &#34;GREEN&#34; ELECTRIC ENERGY
US20110121577A1 (en) Method and device for energy generation
CN209709867U (en) A kind of umbrella shape wind energy conversion system permanent-magnet synchronous generator
WO2018083707A1 (en) A perpetual power generation system and method using compressed air circulation
CN107465363B (en) Improved planar generator using magnetic suspension system
US20120091719A1 (en) Method and device for energy generation
Kastawan et al. Field Experimental Study on Electrical Power Generation Using AC Single-Phase Permanent Magnet Generator
CN102748191A (en) Integrated through-flow water turbine generator set
US10697368B1 (en) Hyperbaric power plant
Gadkari et al. Generation of electricity from fans
EP4098865A1 (en) A self-powered electric generator that works by circulating water in a closed circuit
KR20240001027A (en) Small-scale hydroelectric power generation system
WO2023033642A1 (en) A system for clean, renewable and sustainable power generation

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19914331

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19914331

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1