Cum se transformă energia cinetică în energie electrică. Transformarea energiei de la un tip la altul

Mașinile electrice sunt împărțite în funcție de scop în două tipuri principale: generatoare electriceȘi motoare electrice. Generatoarele sunt proiectate pentru a genera energie electrică, iar motoarele electrice sunt proiectate pentru a conduce seturile de roți ale locomotivelor, a roti arborii ventilatoarelor, compresoarelor etc.

La mașinile electrice are loc procesul de conversie a energiei. Generatoarele transformă energia mecanică în energie electrică. Aceasta înseamnă că pentru ca generatorul să funcționeze, arborele acestuia trebuie să fie rotit de un fel de motor. Pe o locomotivă diesel, de exemplu, generatorul este acționat de un motor diesel, pe o centrală termică - de o turbină cu abur.

Motoarele electrice, pe de altă parte, transformă energia electrică în energie mecanică. Prin urmare, pentru ca motorul să funcționeze, acesta trebuie să fie conectat prin fire la o sursă de energie electrică sau, după cum se spune, conectat la rețeaua electrică.

Principiul de funcționare al oricărei mașini electrice se bazează pe utilizarea fenomenelor de inducție electromagnetică și apariția forțelor electromagnetice în timpul interacțiunii conductoarelor cu curentul și un câmp magnetic. apar în timpul funcționării atât a generatorului, cât și a motorului electric. Prin urmare, ei vorbesc adesea despre modul de funcționare generator și motor al mașinilor electrice.

În mașinile electrice rotative, în procesul de conversie a energiei sunt implicate două părți principale: o armătură și un inductor cu înfășurările sale, care se mișcă unul față de celălalt. Un inductor creează un câmp magnetic într-o mașină. În înfăşurarea armăturii. și apare un curent electric. Când curentul din înfășurarea armăturii interacționează cu câmpul magnetic, se creează forțe electromagnetice, prin care se realizează procesul de conversie a energiei în mașină.

Despre implementarea procesului de conversie a energiei într-o mașină electrică

Următoarele prevederi rezultă din teoremele de bază ale puterii electrice ale lui Poincaré și Barkhausen:

1) conversia reciprocă directă a energiei mecanice și electrice este posibilă numai dacă energia electrică este energia curentului electric alternativ;

2) pentru a efectua procesul unei astfel de conversii a energiei, este necesar ca în sistemul de circuite electrice destinat acestui scop să existe fie o inductanță electrică în schimbare, fie o capacitate electrică în schimbare,

3) pentru a transforma energia curentului electric alternativ în energia curentului electric continuu este necesar ca sistemul de circuite electrice destinat acestui scop să aibă o rezistență electrică variabilă.

Din prima poziție rezultă că energia mecanică poate fi convertită într-o mașină electrică doar în energia curentului electric alternativ sau invers.

Aparenta contradicție a acestei afirmații cu faptul existenței mașinilor electrice de curent continuu se rezolvă prin faptul că într-o „mașină de curent continuu” avem o conversie a energiei în două trepte.

Astfel, în cazul unui generator de mașini electrice de curent continuu, avem o mașină în care energia mecanică este transformată în energie de curent alternativ, iar aceasta din urmă, datorită prezenței unui dispozitiv special reprezentând „rezistență electrică variabilă”, este transformată în energie electrică. energie de curent continuu.

În cazul unui motor de mașină electrică, procesul merge în mod evident în direcția opusă: energia de curent electric continuu furnizată motorului de mașină electrică este transformată prin rezistența de schimbare menționată mai sus în energie de curent electric alternativ, iar aceasta din urmă în energie mecanică.

Rolul rezistenței electrice variabile menționate este jucat de un „contact electric de alunecare”, care într-o „mașină cu comutator de curent continuu” convențional constă dintr-o „perie de mașină electrică” și un „comutator de mașină electrică”, iar într-o „mașină electrică de curent continuu unipolar”. mașină” a unei „perii electrice de mașină” și „comutatoare de mașini electrice”. inele colectoare."

Întrucât pentru a crea un proces de conversie a energiei într-o mașină electrică, este necesar să existe fie „inductanță electrică variabilă”, fie „capacitate electrică variabilă”, mașina electrică poate fi realizată fie pe principiul inducției electromagnetice, fie pe baza principiul inducției electrice. În primul caz obținem o „mașină inductivă”, în al doilea - o „mașină capacitivă”.

Mașinile capacitive nu au încă o semnificație practică. Mașinile electrice folosite în industrie, transport și viața de zi cu zi sunt mașini inductive, în spatele cărora, în practică, a prins rădăcină denumirea scurtă „mașină electrică”, care este în esență un concept mai larg.

Principiul de funcționare a unui generator electric.

Cel mai simplu generator electric este o bobină care se rotește într-un câmp magnetic (Fig. 1, a). În acest generator, tura 1 reprezintă înfășurarea armăturii. Inductorul sunt magneți permanenți 2, între care armătura 3 se rotește.

Orez. 1. Scheme schematice ale celui mai simplu generator (a) și motor electric (b)

Când bobina se rotește cu o anumită frecvență de rotație n, laturile sale (conductoarele) intersectează liniile de câmp magnetic ale fluxului Ф și se induce un e în fiecare conductor. d.s. e. Când este acceptat în Fig. 1, iar sensul de rotație al armăturii este e. d.s. într-un conductor situat sub polul sudic, conform regulii mâinii drepte, este îndreptat departe de noi, și e. d.s. într-un conductor situat sub polul nord - la noi.

Dacă conectați un receptor de energie electrică 4 la înfășurarea armăturii, atunci curentul electric I va circula prin circuitul închis.În conductorii înfășurării armăturii, curentul I va fi direcționat în același mod ca e. d.s. e.

Să aflăm de ce, pentru a roti o armătură într-un câmp magnetic, este necesară cheltuirea energiei mecanice obținute dintr-un motor diesel sau turbină (motor primar). Când curentul i trece prin conductori situati într-un câmp magnetic, asupra fiecărui conductor acţionează o forţă electromagnetică F.

Când este indicat în fig. 1, iar în direcția curentului conform regulii stângii, o forță F îndreptată spre stânga va acționa asupra unui conductor situat sub polul sud, iar o forță F îndreptată spre dreapta va acționa asupra unui conductor situat sub polul Nord. Aceste forțe creează împreună un moment electromagnetic M îndreptat în sensul acelor de ceasornic.

Din luarea în considerare a Fig. 1, dar este clar că momentul electromagnetic M, care apare atunci când generatorul eliberează energie electrică, este îndreptat în direcția opusă rotației conductoarelor, deci este un moment de frânare care tinde să încetinească rotația armăturii generatorului.

Pentru a preveni oprirea ancorei, este necesar să se aplice un cuplu extern Mvn arborelui armăturii, opus momentului M și egal cu acesta ca mărime. Luând în considerare frecarea și alte pierderi interne din mașină, cuplul extern trebuie să fie mai mare decât cuplul electromagnetic M creat de curentul de sarcină a generatorului.

În consecință, pentru a continua funcționarea normală a generatorului, este necesar să-i furnizeze energie mecanică din exterior - să-și rotească armătura cu un tip de motor 5.

Când nu există sarcină (cu circuitul extern al generatorului deschis), generatorul este în gol. În acest caz, este necesară doar cantitatea de energie mecanică necesară de la motorul diesel sau turbină pentru a depăși frecarea și a compensa alte pierderi interne de energie din generator.

Odată cu creșterea sarcinii generatorului, adică a puterii electrice Rel pe care o produce, curentul I care trece prin conductorii înfășurării armăturii și cuplul de frânare M creat de acesta crește, în consecință, puterea mecanică Pmx, pe care generatorul. trebuie să primească de la un motor diesel sau turbine pentru a continua funcționarea normală.

Astfel, cu cât este consumată mai multă energie electrică, de exemplu, de motoarele electrice ale unei locomotive diesel de la un generator de locomotivă, cu atât este nevoie de mai multă energie mecanică de la motorul diesel care îl rotește și cu atât trebuie furnizat mai mult combustibil motorului diesel.

Din condițiile de funcționare ale unui generator electric discutate mai sus, rezultă că acesta se caracterizează prin:

1. coincidenta in sensul curentului i si e. d.s. în conductoarele înfăşurării armăturii. Aceasta indică faptul că mașina furnizează energie electrică;

2. apariţia unui cuplu de frânare electromagnetică M îndreptat împotriva rotaţiei armăturii. Aceasta implică necesitatea ca mașina să obțină energie mecanică din exterior.

Principiul de funcționare al unui motor electric.

În principiu, motorul electric este proiectat în același mod ca un generator. Cel mai simplu motor electric este o bobină 1 (Fig. 1, b), situată pe o armătură 3, care se rotește în câmpul magnetic al polilor 2. Conductorii bobinei formează înfășurarea armăturii.

Dacă conectați bobina la o sursă de energie electrică, de exemplu, la o rețea electrică 6, atunci un curent electric I va începe să circule prin fiecare dintre conductorii săi.Acest curent, interacționând cu câmpul magnetic al polilor, creează electromagnetice. fortele F.

Când este indicat în fig. 1, b pe direcția curentului, o forță F îndreptată spre dreapta va acționa asupra conductorului situat sub polul sud, iar o forță F îndreptată spre stânga va acționa asupra conductorului situat sub polul nord. Ca urmare a acțiunii combinate a acestor forțe, se creează un cuplu electromagnetic M, îndreptat în sens invers acelor de ceasornic, determinând rotirea armăturii și a conductorului cu o anumită frecvență n. Dacă conectați arborele armăturii la orice mecanism sau dispozitiv 7 (setul de roți al unei locomotive diesel sau electrice, mașini-unelte etc.), atunci motorul electric va face ca acest dispozitiv să se rotească, adică îi va da energie mecanică. În acest caz, momentul extern Mvn creat de acest dispozitiv va fi îndreptat împotriva momentului electromagnetic M.

Să aflăm de ce se consumă energie electrică atunci când armătura unui motor electric care funcționează sub sarcină se rotește. După cum sa stabilit, atunci când conductoarele armăturii se rotesc într-un câmp magnetic, în fiecare conductor este indus un e. d. s, a cărui direcție este determinată de regula mâinii drepte. Prin urmare, cu datele prezentate în Fig. 1, b sensul de rotație e. d.s. e indus într-un conductor situat sub polul sud va fi îndreptat departe de noi, iar e. d.s. e, indus într-un conductor situat sub polul nord, va fi îndreptat spre noi. Din fig. 1, b este clar că e. d.s. e, induse în fiecare conductor, sunt direcționate împotriva curentului i, adică împiedică trecerea acestuia prin conductori.

Pentru ca curentul i să continue să circule prin conductorii armăturii în aceeași direcție, adică pentru ca motorul electric să continue să funcționeze normal și să dezvolte cuplul necesar, este necesar să se aplice o tensiune externă U acestor conductori, îndreptată spre e. d.s. și mai mare ca mărime decât totalul e. d.s. E indusă în toate conductoarele conectate în serie ale înfășurării armăturii. Prin urmare, este necesară alimentarea cu energie electrică a motorului electric din rețea.

În absența sarcinii (cuplul de frânare extern aplicat arborelui motorului), motorul electric consumă o cantitate mică de energie electrică de la o sursă externă (rețea) și trece un mic curent fără sarcină prin el. Această energie este cheltuită pentru a acoperi pierderile interne de putere din mașină.

Pe măsură ce sarcina crește, crește curentul consumat de motorul electric și cuplul electromagnetic pe care îl dezvoltă. În consecință, o creștere a energiei mecanice dată de motorul electric pe măsură ce sarcina crește determină automat o creștere a energiei electrice pe care o ia de la sursă.

Din condițiile de funcționare ale unui motor electric discutate mai sus, rezultă că acesta se caracterizează prin:

1. coincidenta in directia momentului electromagnetic M si a vitezei de rotatie n. Aceasta caracterizează producția de energie mecanică a mașinii;

2. apariţia e. în conductoarele înfăşurării armăturii. d.s., îndreptată împotriva curentului i și a tensiunii externe U. Aceasta implică necesitatea ca mașina să primească energie electrică din exterior.

Principiul reversibilității mașinilor electrice

Având în vedere principiul de funcționare al unui generator și al unui motor electric, am constatat că acestea sunt proiectate în același mod și că funcționarea acestor mașini are multe în comun.

Procesul de conversie a energiei mecanice în energie electrică într-un generator și a energiei electrice în energie mecanică într-un motor este asociat cu inducerea e. d.s. în înfăşurarea armăturii conductoare care se rotesc în câmp magnetic şi apariţia forţelor electromagnetice ca urmare a interacţiunii câmpului magnetic şi conductoarelor cu curentul.

Diferența dintre un generator și un motor electric este doar în direcția relativă a e. d.s, curent, cuplu electromagnetic și viteza de rotație.

Rezumând procesele avute în vedere de funcționare a generatorului și motorului electric, putem stabili principiul reversibilității mașinilor electrice. Conform acestui principiu Orice mașină electrică poate funcționa atât ca generator, cât și ca motor electric și poate comuta de la modul generator la modul motor și invers.

Orez. 2. Direcția e. d.s. E, curent I, frecvența de rotație a armăturii n și cuplul electromagnetic M la operarea unei mașini electrice de curent continuu în modurile motor (a) și generator (b)

Pentru a clarifica această situație, să luăm în considerare munca în diferite condiții. Dacă tensiunea externă U este mai mare decât e totală. d.s. E. în toate conductoarele conectate în serie ale înfășurării armăturii, atunci curentul I va circula în direcția indicată în Fig. 2, iar în direcția mașinii va funcționa ca un motor electric, consumând energie electrică din rețea și eliberând energie mecanică.

Cu toate acestea, dacă din orice motiv e. d.s. E devine mai mare decât tensiunea externă U, atunci curentul I din înfășurarea armăturii își va schimba direcția (Fig. 2, b) și va coincide cu e. d.s. E. În acest caz se va modifica și direcția momentului electromagnetic M, care va fi îndreptată împotriva vitezei de rotație n. Coincidență în direcția e. d.s. E și curentul I înseamnă că mașina a început să furnizeze energie electrică rețelei, iar apariția unui cuplu electromagnetic de frânare M indică faptul că trebuie să consume energie mecanică din exterior.

Prin urmare, când e. d.s. E, indus în conductoarele înfășurării armăturii, devine mai mare decât tensiunea rețelei U, mașina comută din modul de funcționare a motorului în modul generator, adică la E< U mașina funcționează ca un motor, iar când E > U funcționează ca un generator.

Transferul unei mașini electrice din modul motor în modul generator se poate face în diferite moduri: prin reducerea tensiunii U a sursei la care este conectată înfășurarea armăturii sau prin creșterea e. d.s. E în înfășurarea armăturii.

Invenţia se referă la convertoare de energie cu flux liber, de exemplu în domeniul energiei eoliene, energiei netradiţionale, hidroenergiei, precum şi în instrumentare. Două efecte fizice sunt utilizate împreună: auto-oscilațiile și inducția electromagnetică. Energia fluxului care se apropie este convertită datorită inducției electromagnetice care are loc în timpul auto-oscilațiilor corzilor metalice (conductoare elastice) plasate în fluxul care se apropie și situate într-un câmp magnetic. Conform legii inducției electromagnetice, un șir de metal, făcând mișcări oscilatorii într-un câmp magnetic, devine un generator de energie electrică (curent). O caracteristică a metodei vă permite să creșteți puterea convertorului prin creșterea numărului de șiruri din convertor la numărul necesar. 1 bolnav.

Invenția se referă la convertoare de energie cu flux liber și poate fi utilizată în domeniul energiei eoliene, energiei netradiționale, hidroenergiei, precum și în instrumentare.

Pentru a converti energia cinetică a fluxului în energie electrică, sunt cunoscute motoare eoliene cu axă de rotație verticală și orizontală.

Turbinele eoliene cu axă verticală de rotație au o serie de dezavantaje:

încetineala;

Ei folosesc cutii de viteze, care reduc semnificativ eficiența și fiabilitatea turbinei eoliene.

Dimensiunea limitată a palelor turbinelor eoliene cu axă orizontală determină limitarea puterii turbinelor eoliene, iar utilizarea unui dispozitiv pentru rotirea rotorului într-o direcție perpendiculară pe mișcarea fluxului de vânt determină o scădere a fiabilității. și eficiența turbinei eoliene și, de asemenea, crește costul acesteia.

Este cunoscut un convertor de energie de curgere (vezi RU 2142572 C1, publicat la 10 decembrie 1999, IPC 6 F 03 D 5/06), care folosește conversia energiei cinetice a curgerii în potențial, iar apoi în mecanică. Pentru aceasta este folosit un corp gol. Înlocuiește rotorul (lamele), ceea ce reduce dimensiunea și crește fiabilitatea convertorului de energie de debit.

Dezavantajul acestui convertor este utilizarea convertoarelor mecanice de mișcare, care reduc eficiența, fiabilitatea și cresc costul și dimensiunea convertorului de energie de flux.

Cea mai apropiată soluție (prototip) este o metodă de conversie a energiei, care constă în faptul că conversia se realizează datorită inducției electromagnetice prin plasarea unui conductor într-un câmp magnetic și expunerea acestuia la un flux de intrare (vezi JP 11294314, IPC 7). F 03 D 9/00, publ. 26 octombrie 1999).

Dezavantajul acestei metode este eficiența sa scăzută.

Obiectivul tehnic al invenţiei este creşterea eficienţei utilizării acestei metode.

Rezultatul tehnic se obține prin faptul că în metoda de conversie a energiei, care constă în faptul că conversia se realizează datorită inducției electromagnetice prin plasarea unui conductor într-un câmp magnetic și expunerea acestuia la un flux de intrare, corzi metalice elastice sunt plasate ca conductor.

O ilustrare a funcționării convertorului propus este prezentată în desen.

Autooscilațiile unui șir metalic întins 1 plasat într-un câmp magnetic 2 sunt susținute de energia cinetică a fluxului 3 care se apropie.

Frecvența și amplitudinea oscilațiilor în regim staționar sunt determinate de parametrii șirului și de parametrii interacțiunii sale cu fluxul care se apropie. Frecvența de vibrație a corzilor (ν):

unde S este aria secțiunii transversale;

Q - tensiune;

ρ - densitatea materialului;

n este un număr întreg.

Conform legii inducției electromagnetice, un șir de metal (1), efectuând mișcări oscilatorii într-un câmp magnetic (2), devine generator de energie electrică (curent).

Forța electromotoare rezultată (∈) poate fi estimată folosind formula:

unde v este viteza de deplasare;

B - intensitatea câmpului magnetic;

l este lungimea conductorului;

α este unghiul dintre liniile câmpului magnetic și șir.

O caracteristică a metodei vă permite să creșteți puterea convertorului prin creșterea numărului de șiruri din convertor la numărul necesar.

O metodă de conversie a energiei, care constă în faptul că conversia se realizează datorită inducției electromagnetice prin plasarea unui conductor într-un câmp magnetic și expunerea acestuia la un flux de intrare, caracterizată prin aceea că sunt așezate șiruri metalice elastice ca conductor.

Dacă ai crezut că telefonul tău mobil ar putea folosi un micro-generator, nu ești singurul care crede așa. Compania finlandeză Nokia a brevetat un colector de energie cinetică piezoelectric conceput pentru a furniza putere suplimentară pentru electronicele portabile. Într-un dispozitiv precum un telefon mobil, bateria va fi montată pe șine mici, permițându-i să se miște în sus și în jos pe măsură ce mergi și să producă în continuare electricitate. Și în caz de urgență, puteți să vă scuturați telefonul și acest lucru îi va oferi telefonului o porție suplimentară de energie.

4. Generatoare solare termice

De ce să te bazezi pe o singură modalitate de a genera energie atunci când poți folosi două în același timp? Fujitsu a creat dispozitive subțiri și flexibile care acționează atât ca panouri solare, cât și ca generator termoelectric. Aceasta înseamnă că puteți crea de două ori mai multă energie sau puteți genera o cantitate suficientă din ea dacă este complet întuneric sau complet rece. Veți putea genera energie chiar dacă este destul de întuneric și decent de frig în același timp. Acest dispozitiv este destul de versatil și, chiar mai bine, ar trebui să fie destul de simplu și ieftin de produs. Căutați-l în produsele comerciale mai aproape de 2015.

5. Nanogenerator flexibil

Nimeni nu vrea să transporte generatoare personale de energie care sunt voluminoase și enervante la fiecare pas. Sistemele ideale vor fi atât de strâns și perfect integrate în viața noastră încât nici nu vom observa că suntem centrale electrice. O modalitate este de a face totul foarte mic, adică de dimensiuni nanometrice. Nu veți obține prea multă putere de la generatoare atât de mici, dar nu va conta, deoarece vor fi o mulțime. Cercetătorii din Georgia Tech au descoperit cum să încorporeze nanofirele piezoelectrice mici pe foi flexibile de polimer, iar atunci când foile sunt comprimate, firele pompează electricitate. Dacă astfel de generatoare sunt încorporate în materialul îmbrăcămintei, ele vor genera energie cu fiecare mișcare pe care o faci.

6. Panou solar transparent

Sunt o sursă excelentă de energie electrică, dar orice are un panou solar pe el nu poate fi folosit pentru a îndeplini nicio altă sarcină. Pe de altă parte, dacă panourile solare ar putea fi într-un fel transparente, atunci ar putea fi atașate la orice dispozitiv și ar fi invizibile. În acest moment putem spune: „Bine ați venit în viitor!”, pentru că a sunat o companie franceză Wysips a dezvoltat un panou solar complet invizibil sub formă de peliculă. Cu o grosime de 100 de microni, poate fi integrat într-un afișaj al unui telefon mobil, de unde poate colecta suficientă energie din razele soarelui într-o oră pentru a alimenta o conversație telefonică care durează 30 de minute. Dispozitive similare pot apărea pe piață în acest an.

7. Tesatura solara

Armata a fost întotdeauna foarte interesată de posibilitatea de a folosi obiecte personale pentru a genera energie, deoarece soldații în zilele noastre poartă în jur o cantitate nebună de baterii pentru a-și alimenta toate echipamentele, ceea ce desigur epuizează soldații. Centrul de Cercetare în Fizică de Inginerie din Marea Britanie lucrează la un design pentru o uniformă militară care ar funcționa ca un generator care recoltează energia solară direct printr-un nou tip de țesătură. Componenta termoelectrică poate genera electricitate și atunci când este întuneric sau ceață când este cald, iar ca beneficiu suplimentar, componenta va putea reduce silueta în infraroșu a unui soldat. Prototipul sistemului ar trebui să fie gata până în decembrie și, mai devreme sau mai târziu, va trece inevitabil în stadiul său comercial.

8. Panou solar personal

Pentru viitorul apropiat, panourile solare sunt una dintre cele mai ieftine și mai fiabile modalități de a colecta energie electrică, mai ales dacă locuiți într-un loc frumos și însorit în cea mai mare parte a anului. Există multe sisteme de panouri solare personale diferite, dar Solio este unul dintre cele mai inteligente. Dispozitivul constă de fapt din trei panouri solare care se deschid ca o floare și puteți introduce un creion prin orificiul central pentru a-l sprijini la unghiul optim față de soare. De asemenea, are o baterie încorporată pentru a se asigura că energia electrică generată este stocată pentru momentele zilei când se întunecă. Întregul kit ar trebui să coste aproximativ 70 USD.

9. Micro turbină eoliană

Energia eoliană devine o sursă din ce în ce mai importantă de energie electrică, mai ales că turbinele eoliene devin din ce în ce mai gigantice. Personal nu aveți nevoie de potențialul turbinelor gigantice pentru viața de zi cu zi, așa că micro-turbina dvs. mică ar putea să vă satisfacă unele dintre nevoile dvs. de electricitate. HYmini turbină eoliană personală Conceput pentru a fi montat pe o bicicletă sau pe braț în timp ce alergați, lamele sale rotative generează electricitate pentru a încărca bateria încorporată. La doar 50 de dolari bucata, ați putea cumpăra o turmă întreagă de ele și le puteți lipi peste tot pe mașina electrică. Atâta timp cât conduceți suficient de repede sau parcați lângă un uragan, nu va mai trebui să depindeți niciodată de rețeaua electrică.

Atmosfera Pământului este o sursă imensă și inepuizabilă de energie. Mișcarea constantă a maselor de aer are o energie cinetică gigantică, a cărei amploare adevărată poate fi doar ghicită. Este suficient să luați în considerare consecințele oricărui uragan sau pur și simplu vânt slab pentru a vă face o idee despre amploarea rezervelor de energie disponibile, a căror utilizare este încă la un nivel minim.

Disponibilitate mai mult modalități eficiente de producere a energiei electrice a limitat activitatea de cercetare în acest domeniu, care a fost reluată relativ recent. Lipsa surselor de hidrocarburi și criza emergentă a combustibililor și energiei ne obligă să ne reconsiderăm atitudinea față de opțiunile alternative de generare a energiei electrice, lider printre care se află.

Energia eoliană în serviciul oamenilor

Astăzi, există centrale electrice cu drepturi depline care generează energie electrică folosind fluxurile eoliene. Sunt destul de multe, sunt cam 20 de mii de astfel de stații.Totodată, este prematur să spunem că omul a subjugat energia eoliană și o folosește destul de eficient. În ciuda volumelor semnificative de energie generată, capacitățile energiei eoliene sunt încă departe de a fi ideale.

Instalațiile existente sunt insuficient de eficiente din cauza complexității condițiilor de funcționare și a incapacității de reglare a fluxurilor de aer. Neuniformitatea lor este unul dintre motivele cheie care împiedică dezvoltarea industriei. Cercetările în curs în acest domeniu dezvăluie valoare limită - 59,3%, care este mult mai mare decât valorile reale, dar nu suficient în ansamblu.

Înțelegerea importanței și a potențialului mare al energiei eoliene în societate este în continuă consolidare. China și India au obținut un mare succes în acest domeniu.

O caracteristică a industriei este natura regenerabilă a sursei de energie, posibilitatea utilizării la nesfârșit a resursei. În acest sens, energia eoliană este cea mai durabilă în comparație cu alte metode de generare a energiei electrice.

Cercetarea și dezvoltarea sunt în curs de desfășurare, iar intensitatea lor a crescut recent în mod semnificativ. Apar modele complet noi, folosind tehnici diferite de cele care sunt în prezent răspândite. Activitatea proiectanților și a cercetătorilor în sine este o dovadă a rolului din ce în ce mai mare al energiei eoliene și o garanție a creșterii numărului de generatoare eoliene în viitor.

Dispozitiv de conversie

Pentru a transforma energia cinetică a vântului în energie electrică este necesară utilizarea echipamentelor adecvate. Cel mai comun dispozitiv de conversie este un generator eolian. Aceasta este o unitate formată din mai multe unități care îndeplinesc sarcinile de recepție, transmitere și transformare a energiei fluxului vântului în energie electrică.

Există multe opțiuni de proiectare pentru turbinele eoliene care îndeplinesc aceeași funcție folosind un rotor cu palete. Diferența dintre toate tipurile de proiectare este direcția axei de rotație și designul unității rotative - rotorul.

Generatoarele eoliene sunt împărțite în două grupuri mari, având locații diferite ale axei de rotație:

• orizontală
• vertical

Cele mai eficiente sunt dispozitivele orizontale care seamănă cu o elice de avion. Fluxul vântului care acționează asupra palelor este folosit cât mai mult posibil, practic fără pierderi. În același timp, există o nevoie constantă de a corecta poziția axei în funcție de direcția vântului, ceea ce obligă la utilizarea unor dispozitive și dispozitive suplimentare. Cel mai simplu și mai eficient dintre ele este stabilizatorul de coadă, similar cu coada unui avion, care aliniază automat turbina eoliană cu vântul.

Structurile verticale au un avantaj important - independența față de direcția vântului. În același timp, eficiența unor astfel de dispozitive este oarecum mai scăzută, deoarece fluxul acționează simultan atât pe partea de lucru, cât și pe cea inversă a lamelor, creând o forță de echilibrare. Oprește rotația rotorului, forțând să recurgă la diverse trucuri de design. Astfel, diferite carcase sunt folosite pentru a acoperi părțile din spate ale lamelor.

De asemenea, se folosesc structuri exterioare pentru a acoperi accesul fluxului către părțile posterioare ale paletelor, dispozitive de îndreptare care direcționează fluxul în direcția dorită etc.

Rezultatele practice au arătat cea mai mare eficiență a instalațiilor orizontale ca parte a centralelor industriale și beneficiile utilizării structurilor verticale pentru a furniza energie gospodăriilor individuale.

Principii de funcționare a unui generator eolian

Un generator eolian este o unitate formată din mai multe unități. Ei îndeplinesc sarcini separate, fiind verigi într-un lanț de modificări succesive ale tipului de energie.

• fluxul de aer, interacționând cu rotorul morii de vânt, îl face să se rotească
• mișcarea arborelui este transmisă unui generator, care produce curent electric
• De la generator, tensiunea este furnizată prin redresor la baterie, încărcându-l
• Nivelul de încărcare este monitorizat de un dispozitiv special - un controler, care oprește alimentarea și o pornește din nou după cum este necesar
• Din baterie, încărcarea este furnizată invertorului, care aduce curentul rezultat la starea corespunzătoare (220 V, 50 Hz) și îl transmite consumatorilor.

Dispozitivele mici funcționează uneori după o schemă simplificată, furnizând tensiune direct de la generator către consumatori. Acest lucru este posibil pentru alimentarea pompelor de apă sau pentru iluminarea unei zone, a unei sere etc.

Performanța generatorului eolian depinde de parametrii generatorului în sine, de dimensiunea și designul rotorului. În plus, un parametru important este viteza vântului predominant în regiune, care asigură modul de bază de rotație a rotorului și determină performanța întregului complex.

Un grup de oameni de știință ruși au inventat un dispozitiv unic care le permite să producă cantități uriașe de electricitate gratuită.

Celebrul om de știință rus A.O. Șahhinov a spus despre el: „Această invenție este foarte relevantă pentru secolul nostru 21. Deci, la un moment dat, când a fost inventată o centrală hidroelectrică, a avut loc o revoluție; a fost posibil să obținem energie fără a cheltui pe ea resursele rezervelor deja epuizate. a resurselor minerale ale globului.”

Dispozitivul produce electricitate literalmente din aer subțire. Acest convertor de energie este potrivit în special pentru orașele mari moderne.

Aceasta nu este o centrală hidroelectrică care necesită neapărat un râu.

Nu este o stație de maree care necesită neapărat marea sau lacul. Și acestea nu sunt centrale eoliene, care funcționează doar dacă este vânt. Convertorul nostru de energie funcționează în orice oraș modern și nu depinde de apă, vânt, maree sau maree.

Esența invenției: panouri speciale încorporate în drumurile orașului.

Când orice tip de vehicul se ciocnește cu un astfel de panou, se generează energie. În plus, se generează o cantitate foarte mare de energie. Vă rugăm să rețineți că dacă plasați un astfel de panou pe o autostradă aglomerată, energia va curge la nesfârșit.

Potrivit experților noștri, două astfel de dispozitive vor putea alimenta o clădire mare de 9 etaje și 108 de apartamente non-stop! Vă rugăm să rețineți că nu există alte costuri decât achiziția și instalarea inițială a convertorului. O astfel de casă nu va depinde de nicio altă centrală electrică decât cea proprie - locală.

Când construiți case noi, puteți adăuga convertorul nostru la proiect. Și cererea pentru astfel de locuințe va fi cu adevărat mare. La urma urmei, cine vrea să cumpere un apartament în care trebuie să plătești constant pentru electricitate - dacă poți cumpăra locuințe în care să poți locui și să nu-ți faci griji cu privire la creșterea prețurilor la electricitate. Energia în astfel de case va fi complet gratuită.

Dar nu numai clădirile rezidențiale pot extrage energie din convertor. La urma urmei, există întreprinderi peste tot care au nevoie de o sursă constantă de energie.

Iată o opțiune. Dacă în aeroport sunt instalate câteva convertoare, atunci aeroportul nu va avea nevoie de cabluri de la alte centrale electrice, care, ca întotdeauna, nu sunt situate în apropiere. Pe lângă faptul că nu vor exista costuri suplimentare pentru kilometri de fire, nici nu va fi nevoie să plătiți un număr nesfârșit de facturi de la centralele electrice, care iau o parte semnificativă din profit. Un astfel de aeroport va putea uita de chitanțele pentru plățile de energie electrică. Nu va fi nevoie de ele.

Să luăm orașul ca întreg. Dacă 100 de astfel de dispozitive sunt instalate de-a lungul autostrăzii principale, atunci un astfel de drum va alimenta întregul oraș. Performanța de mediu se va îmbunătăți semnificativ. Și vor dispărea structurile voluminoase sub formă de coșuri de fum groaznice.

Adică, este o modalitate prietenoasă cu mediul, sigură și gratuită de a genera energie.

Convertorul este o cutie de viteze cu un dispozitiv de stocare a energiei - un volant, care se învârte din cauza mișcării de translație a împingătorului și a rotației sectorului de viteză al transmisiei. Împingătorul este îngropat vertical printr-o legătură articulată a două platforme metalice pe toată lățimea carosabilului, având o lungime optimă de 20 de metri pe ambele părți ale balamalei, iar punctul superior al balamalei din planul suprafeței drumului este la o înălțime de 0,5 metri.

Vehiculul, care se deplasează de-a lungul platformelor, retrage împingătorul prin balama, rotind volantul - un dispozitiv de stocare a energiei.

După ce vehiculul trece prin platforme, acestea din urmă revin la poziția inițială folosind cel mai simplu mecanism de întoarcere.

Astfel, convertorul folosește o sursă secundară de energie, prima (petrol, gaz, cărbune) a fost deja cheltuită pentru deplasarea vehiculului, în timp ce vehiculele electrice pot fi transferate la putere directă de la convertoarele instalate pe trasee.

Proiectul este gata de implementare, iar proiectul este organizat pe baza oricărei întreprinderi de construcție de mașini și nu schimbă fundamental și esențial organizarea producției care operează la aceasta.

Convertorul conține o unitate de putere, inclusiv sarcină interconectată cinematic și mecanisme de egalizare și un arbore consumator de energie. Mecanismul de încărcare este realizat sub forma a două platforme mobile care sunt articulate și conectate între ele. Platformele sunt instalate cu laturile lor de susținere cu posibilitatea deplasării alternative a laturilor de susținere în direcția axei longitudinale a drumului. Platformele fac parte din carosabil. Axa articulației platformelor este orientată paralel cu laturile de sprijin ale platformelor și perpendicular pe axa longitudinală a drumului.

Mecanismul de echilibrare se realizează sub forma unui mecanism de retur, care conține cel puțin două console amplasate pe ambele părți ale drumului, cel puțin două blocuri așezate pe console, cel puțin două greutăți și cel puțin două cabluri, fiecare având un capăt prin bloc este conectat la una dintre sarcini, iar al doilea - la mecanismul de încărcare direct la articulația balamalei. Conexiunea cinematică a mecanismului de sarcină cu arborele consumatorului de energie se realizează printr-un antrenament de putere.

Acționarea electrică conține un împingător, o bielă, un sector de angrenaj, un mecanism cu clichet cu roți dințate de antrenare și antrenate, o roată dințată de antrenare a arborelui consumator de energie și o angrenare antrenată a arborelui consumator de energie, legată rigid de acest arbore.

În 1998, o companie de evaluare a evaluat-o pentru noi (prototip) - 48 de mii de dolari. Dar asta fără a instala dispozitivul pe drum.

Odată cu instalarea sa pe șosea, va fi aproximativ de două ori mai mult, adică. aproximativ 100 de mii de dolari.

Perioada de rambursare a proiectului este de 1 an.

A. N. BEREKEL