16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/155/11950.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 15-16 (155-156) август 2010 года

Пьезоэлектрический генератор постоянного тока

Производство для энергетики Валерий САМОЙЛОВ, Виктор ЧЕРНЯЕВ

Это изобретение относится к преобразователям энергии, работающим на основе применения пьезокерамических материалов.

Оно может быть использовано в любой области техники в качестве маломощного источника тока.

Сущность изобретения: генератор содержит ротор, который приводится в движение от механической энергии, и статор, на котором закреплены один или несколько дисковых биморфных пьезоэлементов. С помощью закрепленных на роторе роликов осуществляется круговая деформация пьезоэлемента. В результате вследствие прямого пьезоэффекта на электродах пьезоэлемента генерируется постоянное напряжение.

Недостатки электромагнитных преобразователей, которые являются базой большинства ныне используемых устройств, известны: это относительно большая масса, применение дорогих дефицитных материалов, сложность устройства, содержащего катушку, магнит или обмотку возбуждения, зависимость генерируемого напряжения от скорости вращения ротора, наводки от искрения, электромагнитных полей и т. д.

Практика проектирования преобразователей показывает, что в настоящее время многие электромагнитные механизмы могут быть заменены твердотельными, пьезокерамическими, при этом удается существенно улучшить многие качественные показатели. Так, достигаются большая надежность, снижение массогабаритных показателей, технологичность и на базе этого более низкая стоимость, высокий КПД преобразования.

Одним из таких устройств является пьезокерамический генератор постоянного тока, выбранный авторами в качестве прототипа. Этот генератор имеет цилиндрический тонкостенный пьезоэлемент, два деформирующих ролика и два токосъемника.

При деформации роликами поляризованного в радиальном направлении пьезоэлемента на электродах, которыми являются металлизированные поверхности, возникают вследствие прямого пьезоэффекта заряды, которые передаются в виде напряжения потребителю через токосъемные ролики.

Для повышения надежности и уменьшения износа деформация пьезоэлемента нажимными роликами производится через гибкую прокладку, закрепленную по краю биморфного диска.

В многоэлементном пьезоэлектрическом генераторе могут быть получены различные уровни напряжений путем соединения электродов пьезоэлементов в электрическую цепь последовательно и параллельно.

Генератор включает в себя ротор с деформирующими роликами и биморфный дисковый пьезоэлемент, закрепленный с помощью полого штыря на статоре. В креплении пьезоэлемента имеются изолирующие шайбы, по краю диска пьезоэлемента закреплена гибкая изолирующая прокладка, которая, как уже было сказано выше, может быть выполнена в виде герметизирующей мембраны. В многоэлементном варианте генератора пьезоэлементы закреплены на штыре и отделены друг от друга изолирующими шайбами, по краю каждого элемента закреплены гибкие прокладки.

Генератор работает следующим образом. При вращении ротора от внешнего источника механической энергии ролики, которые установлены относительно дисковых пьезоэлементов таким образом, что обеспечивается их деформация, прокатываются по прокладке. При деформации пьезоэлемента на электродах вследствие прямого пьезоэффекта возникают заряды, при этом на внешних электродах пьезоэлемента – заряды противоположного знака, которые составляют разности потенциалов.

При вращении ротора и круговой деформации пьезоэлемента на электродах возникает постоянная разность потенциалов, соответствующая величине деформации. Ролики прокатываются по поверхности гибкой прокладки.

В одноэлементном генераторе и в многоэлементном прокладка первого элемента имеет функции защиты электрода пьезоэлемента от воздействия со стороны деформирующих роликов, изоляции электрода от замыкания через ролики и, благодаря гибкости, уменьшения потерь энергии на деформацию.
Электроды разных пьезоэлементов можно соединять в электрическую цепь последовательно и параллельно, получая различные уровни генерируемого напряжения. Благодаря закреплению пьезоэлементов с возможностью поворота – в значительной степени компенсируется синфазная составляющая генерируемого напряжения.

Практически осуществимо изготовление дисковых пьезоэлементов для изготовления генератора большой мощности. Авторами, например, были проведены работы по созданию многоэлементного генератора для ветроэнергетической силовой установки.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 15-16 (155-156) август 2010 года:

  • Подключили к Смольному
    Подключили к Смольному

    ОАО «Ленэнерго» получило нового гендиректора, прошедшего школу госслужбы. Им стал Андрей Сорочинский (на фото), занимавший пост заместителя председателя комитета по энергетике и инженерному обеспечению Санкт-Петербурга. ...

  • В Курске учтут по-новому
    В Курске учтут по-новому

    «Курскэнерго», филиал МРСК Центра, модернизирует системы учета на розничном рынке электроэнергии. ...

  • Подрядчиков отберут согласно новому регламенту

    ФСК ЕЭС завершила разработку документов, регламентирующих порядок квалификационного отбора подрядчиков. ...

  • Перспективный прогноз
    Перспективный прогноз

    До 1 сентября в МРСК Северо-Запада планируют утвердить прогнозы перспективного изменения нагрузок и электропотребления до 2014 года. ...

  • В Кировской области пожар до ЛЭП не добрался
    В Кировской области пожар до ЛЭП не добрался

    Сотрудники Магистральных электрических сетей (МЭС) Урала (филиал ФСК ЕЭС) предотвратили отключение линии электропередачи 500 кВ при пожаре в Кировской области. ...