УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (Варианты)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам и способам беспроводной передачи электрической энергии.

Известны устройства и способы беспроводной передачи электрической энергии в атмосфере путем создания проводящего канала из ионов воздуха с помощью лазера (Пат. РФ №2143775, БИ 1999, №36, Пат. РФ №2161850, БИ 2001, №1) или микроволнового высоковольтного генератора (Пат. РФ №2310964, БИ 2007, №32) и передачи по проводящему каналу электрической энергии с помощью передающего и приемного трансформаторов Тесла.

Недостатком известных методов и устройств является необходимость использования лазеров и микроволновых генераторов для ионизации воздуха и создания проводящего канала.

Известен способ и устройство для беспроводной передачи электрической энергии путем создания проводящего канала с помощью ускорителя электронов и передачи электрической энергии по электронному лучу с помощью трансформаторов Тесла (Пат. РФ №2183376, БИ 2002, №16).

Недостатком известного способа и устройства является ограниченное расстояние передачи энергии в атмосфере из-за поглощения электронного пучка молекулами воздуха.

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для беспроводной передачи электрической энергии в атмосфере без использования лазеров, микроволновых генераторов и электронных ускорителей для создания проводящего канала.

Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности беспроводной передачи электрической энергии и снижении стоимости устройства и передаваемой электрической энергии.

Технический результат достигается тем, что в устройстве передачи электрической энергии, содержащем источник энергии, преобразователь частоты, передающий и приемный трансформатор Тесла, формирователь проводящего канала, соединенный с высоковольтным выводом передающего трансформатора Тесла, приемный экран, соединенный с проводящим каналом и с приемным трансформатором Тесла, инвертор и нагрузку, формирователь проводящего канала выполнен в виде электроизолированного параболического отражателя из электропроводящего материала и цилиндрического металлического электрода, установленного вокруг фокальной области параболического отражателя и соединенного с трансформатором Тесла, ось цилиндрического электрода совпадает с фокальной осью параболического отражателя, с осью проводящего канала и с центром приемного экрана, а напряжение на цилиндрическом электроде составляет 0,7-50 млн. В при частоте 1-100 кГц.

В варианте устройства передачи электрической энергии формирователь канала выполнен из алюминия.

В варианте устройства передачи электрической энергии, содержащем источник энергии, преобразователь частоты, передающий и приемный трансформаторы Тесла, формирователь проводящего канала, соединенный с высоковольтным выводом передающего трансформатора Тесла, приемный экран, соединенный с проводящим каналом и с приемным трансформатором Тесла, инвертор и нагрузку, формирователь проводящего канала выполнен в виде электроизолированного фокусирующего параболического отражателя из электропроводящего материала и электроизолированного цилиндрического металлического электрода, установленного вокруг фокальной области параболического отражателя, диаметр цилиндрического электрода равен диаметру параболического отражателя, а ось цилиндрического электрода совпадает с фокальной осью параболического отражателя и с центром приемного экрана, между высоковольтным выводом передающего трансформатора Тесла и формирователем проводящего канала установлен диодный блок из двух встречно включенных диодных цепей с общим входом, соединенным с высоковольтным выводом вторичной обмотки передающего трансформатора Тесла, вывод диодной цепи с отрицательным потенциалом соединен с параболическим отражателем, а вывод диодной цепи с положительным потенциалом соединен с цилиндрическим электродом, напряжение между параболическим отражателем и цилиндрическим электродом составляет 0,7-50 млн. В.

В варианте устройства передачи электрической энергии формирователь проводящего канала выполнен из алюминия.

Технический результат достигается также тем, что в способе передачи электрической энергии путем создания проводящего канала из ионизированных молекул воздуха между формирователем проводящего канала и приемным экраном, соединения формирователя проводящего канала с высоковольтным выводом передающего трансформатора Тесла и приемного экрана с высоковольтным выводом принимающего трансформатора Тесла и передачи электрической энергии по проводящему каналу от источника энергии между повышающим и понижающим трансформаторами Тесла к нагрузке, на формирователь проводящего канала подают напряжение 0,7-50 млн. В с резонансной частотой f₀=1-100 кГц и создают в формирователе проводящего канала поток электронов, γ-квантов и других ядерных частиц, ионизируют молекулы воздуха в проводящем канале диаметром 0,5-5 мм, длиной 5-500 км, передают по проводящему каналу электрическую энергию на приемный экран и высоковольтный вывод понижающего трансформатора Тесла, преобразуют электрическую энергию по напряжению и частоте в инверторе и передают в нагрузку.

В варианте способа передачи электрической энергии путем создания проводящего канала из ионизированных молекул воздуха между формирователем проводящего канала и приемным экраном, соединения формирователя проводящего канала с высоковольтным выводом передающего трансформатора Тесла и приемного экрана с высоковольтным выводом принимающего трансформатора Тесла и передачи электрической энергии по проводящему каналу от источника энергии между повышающим и понижающим трансформаторами Тесла к нагрузке, высоковольтный вывод передающего трансформатора Тесла соединяют с общим входом диодного блока из двух встречно включенных диодных цепей. Формирователь проводящего канала выполняют в виде фокусирующего параболического отражателя и цилиндрического электрода, установленного соосно вокруг фокальной области параболического отражателя, изолированных друг от друга, диодную цепь с отрицательным потенциалом соединяют с параболическим отражателем, а диодную цепь с положительным потенциалом соединяют с цилиндрическим электродом, создают между параболическим отражателем и цилиндрическим электродом разность потенциалов 0,7-50 млн. В, создают в формирователе проводящего канала поток электронов, γ-квантов и других ядерных частиц, ионизируют молекулы воздуха в проводящем канале диаметром 0,5-5 мм, длиной 5-500 км, передают по проводящему каналу электрическую энергию на приемный экран и высоковольтный вывод понижающего трансформатора Тесла, преобразуют электрическую энергию по напряжению и частоте в инверторе и передают в нагрузку.

Изобретение иллюстрируется на фиг. 1, 2, где на фиг. 1 показана блок-схема устройства и способа передачи электрической энергии с использованием переменного тока высокого напряжения и частоты. На фиг. 2 - блок-схема устройства и способа передачи электрической энергии с использованием выпрямленного тока высокого напряжения.

Устройство для беспроводной передачи электрической энергии на фиг. 1 содержит источник питания 1, преобразователь частоты 2, передающий трансформатор Тесла 3 с резонансным контуром 4, состоящим из индуктивности L₁ первичной обмотки 5 и емкости С₁ 6. Резонансная частота контура 4 . Высоковольтный вывод 7 вторичной обмотки 8 передающего трансформатора Тесла 3 соединен с цилиндрическим металлическим электродом 9 формирователя 10 проводящего канала 11, установленным вокруг фокальной области 12 параболического отражателя 13 из электропроводящего материала. Ось 14 цилиндрического электрода 9 совпадает с фокальной осью 15 параболического отражателя 13, осью 16 проводящего канала 11 и центром 17 приемного экрана 18, установленного в конце проводящего канала 11. Диаметра D₁ цилиндрического электрода 9 равен диаметру D₂ параболического отражателя 13. Приемный экран 18 соединен с высоковольтным выводом высоковольтной обмотки 20 приемного трансформатора Тесла 21. Низкопотенциальный вывод 22 вторичной обмотки 8 передающего трансформатора Тесла 3 и низкопотенциальный вывод 23 высоковольтной обмотки 20 приемного трансформатора Тесла 21 соединен с землей 24 или с уединенной емкостью 25. Резонансный контур 26 приемного трансформатора Тесла 21 состоит из индуктивности L₂ низковольтной обмотки 27 и емкости С₂ 28. Резонансная частота контура 26 равна резонансной частоте f₁ контура 4, f₁=f₂. Резонансный контур 26 соединен с инвертором 29 и нагрузкой 30.

Устройство для беспроводной передачи электрической энергии на фиг.2 содержит диодный блок 31 из двух встречно включенных диодных цепей 32 и 33 с общим входом 34, соединенным с высоковольтным выводом 7 вторичной обмотки 8 передающего трансформатора Тесла 3. Вывод 35 диодной цепи 32 с отрицательным потенциалом соединен с параболическим отражателем 13, а вывод 36 диодной цепи 33 с положительным потенциалом соединен цилиндрическим диодом 9 формирователя 10 проводящего канала 11.

Способ передачи электрической энергии реализуется следующим образом. При подаче на цилиндрический электрод 9 (фиг. 1) напряжения более 1 млн. В с частотой 1-100 кГц, равной резонансной частоте контура 4 , в формирователе 10 проводящего канала 11 создают поток электронов, γ-квантов и других ядерных частиц с высокой энергией, которые ионизируют молекулы воздуха в проводящем канале 11 диаметром 0,5-5 мм, длиной 5-500 км. Электрическую энергию передают в резонансном режиме на повышенной частоте f₁=f₂ между передающим 3 и приемным трансформаторами Тесла через формирователь 10, проводящий канал 11 и экран 17. Электрическую энергию уменьшают по напряжению в приемном трансформаторе 21, согласуют по частоте f₁=f₂ в резонансном контуре 26, изменяют по частоте в инверторе 29 и передают в нагрузку 30.

В способе передачи электрической энергии с использованием выпрямленного тока (фиг. 2) проводящий канал 11 формируют путем ускорения и фокусировки электронов и других заряженных частиц в формирователе 10 проводящего канала 11 с помощью передающего резонансного трансформатора Тесла 3 и диодного блока 31, для этого диодную цепь 32 с отрицательным потенциалом соединяют с параболическим отражателем 13, а диодную цепь 33 с положительным потенциалом соединяют с цилиндрическим электродом 9, который устанавливают вокруг фокальной области 12 параболического отражателя 13. В известных устройствах для формирования проводящего канала используют лазеры, электронные пушки и микроволновые генераторы.

В отличие от известных способов и устройств в предлагаемом способе и устройстве для беспроводной передачи электрической энергии, электрическую энергию высокого потенциала более 1 млн. В и высокой частоты от передающего трансформатора Тесла 3 используют как для формирования проводящего канала 11, так и для передачи электрической энергии по проводящему каналу 11 на приемный трансформатор Тесла 21 и через инвертор 29 к нагрузке 30. Это повышает эффективность и надежность способа и устройства для беспроводной передачи электрической энергии и снижает стоимость устройства и передаваемой электроэнергии.

Способ и устройство для беспроводной передачи электрической энергии могут быть использованы для электроснабжения удаленных объектов в труднодоступной местности, например в горах, а также для передачи электрической энергии на движущиеся объекты в воздухе и в океане на расстояние до 500 км.