Задачей изобретения является увеличение количества получаемой электроэнергии и повышение КПД.

Данная задача решается тем, что в известном способе, заключающемся в ионизации электрической дугой рабочего вещества, создании с помощью электронной пушки электронных пучков, преобразовании части энергии электронных пучков по двухполупериодной схеме в электроэнергию в виде тока проводимости, которую трансформируют в промышленную сеть рабочей частоты, согласно изобретению остальную энергию электронных пучков превращают в электроэнергию путем индукционного преобразования конвекционных токов и емкостного преобразования токов смещения.

Функциональная схема устройства, с помощью которого может быть реализован заявляемый способ получения электроэнергии, представлена на чертеже.

Данное устройство содержит: электродуговой плазмотрон 1 с анодом АЭД и катодом КЭД электрической дуги; электронные пушки 2 с аксиальными выходными анодами А В, на которые подают противофазные напряжения Uaциклической рабочей частоты p; индукционные преобразователи 4, выполненные на ферромагнитном тороидальном магнитопроводе, охватывающем электронный пучок 3; рабочие электроды 5 с рабочей полостью (РП) 6, выполненные из материала проводника первого рода, поэтому на поверхности рабочей полости 6 образуется двойной электрический слой; металлические обкладки 7, изолированные диэлектриком 8 от рабочих электродов 5, образующие конденсаторы С5-7, соединенные последовательно с электрической емкостью двойного электрического слоя рабочих полостей 6; электроды 9 торможения; индуктивные обмотки L 1, L2, L3, La первичной цепи силового трансформатора-преобразоваСТП), симметричного относительно средней точки 10 обмотки La, соединенной с катодом КЭДплазмотрона 1 и корпусом устройства; конденсаторы Cp1, Cp2, соединенные с соответственными обмотками индуктивностей L1, L2; вторичную цепь 12 силового трансформатора-преобразователя 11; сеть потребителей электроэнергии 13 с циклической рабочей частотой p (бортовую сеть мобильного аппарата).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Работает данное устройство следующим образом. С помощью электрической дуги ионизируют рабочее вещество (разряженный газ) между анодом АЭД и катодом КЭД плазмотрона 1 в ортогонально направленном полю дуги анодном поле электронной пушки 2.

Каждый ионизированный атом рабочего вещества дает два противоположно заряженных иона, электрон с зарядом «-е» и катион с зарядом «+е», которые движутся в противоположные стороны, катион - к катоду КЭД, электрон - к аноду АЭД. Под действием поля аксиального выходного анода АВ электронной пушки 2, создающего напряженность поля, в 10-15 раз большую, чем напряженность поля электрической дуги, электроны выходят из области дуги между АЭД и КЭД и устремляются к выходному аноду АВ, проходя через аксиальное отверстие выходного анода, получая потенциал U aанода АВ и соответствующую скорость: еП=(2eUa/me)1/2 ,

где me - масса электрона.

Электроны объединяются в электронный пучок 3, модулированный рабочей частотой p. В это время катионы ионизированного рабочего вещества, обладающие массой на 4-5 порядков больше, чем электроны, практически не изменяя своей траектории движения, приходят на катод КЭД, заряжая его положительно.

При прохождении электронного пучка 3 через индукционный преобразователь 4 конвекционный ток пучка преобразуется в электрическую мощность, определяемую по зависимости ,

где LИ - эквивалентная индуктивность преобразователя 4, соединенного с обмоткой L, трансформатора-преобразовачерез конденсатор Ср1;

LИ - конвекционный ток, который равен ,

JК - плотность конвекционного тока,

rП - радиус электронного пучка.

Эта мощность через обмотку L1, настроенную с конденсатором Ср1 в резонанс на рабочую частоту p, передается силовым трансформатором-преобразователем 11 во вторичную обмотку 12 и в сеть потребителей 13.

Чем больше отбирается мощности из электронного пучка, тем сильнее тормозятся электроны, снижая свою скорость, пучок расширяется, уменьшается плотность заряда в пучке и его энергия. Для увеличения плотности заряда в пучке 3 его сжимают в рабочей полости 6 за счет сходящейся конусности по ходу пучка и электрического поля двойного электрического слоя на поверхности РП 6. Отношение диаметра входного отверстия рабочей полости 6 к выходному диаметру характеризует коэффициент сжатия пучка (dвх/dвых=K сж), который определяет, во сколько раз увеличивается плотность заряда в пучке и сила тока. Энергия и мощность соответственно растут пропорционально квадрату коэффициента сжатия , так как они пропорциональны квадратам плотности заряда, конвенционного тока, плотности конвекционного тока ( 2, , ).

Затем полем двойного электрического слоя в цилиндрической части РП 6 удерживают электронный пучок 3 в сжатом состоянии, сохраняя его энергию и мощность, при торможении пучка 3 тормозящим полем электрода 9. На электроды 9 подают напряжение с части обмотки L2, на анод АВ - со всей обмотки Lа, поэтому напряжение на электроде 9 меньше, чем Ua, так как Ua=ULa UL2. Образуя ток проводимости электромагнитной цепи L2, в электрод 9 входят передние электроны пучка, вдавливаемые задними электронами пучка 3, имеющими большую скорость, создаваемую выходным анодом АВ электронной пушки 2.

За счет торможения электронного пучка 3 у него отбирается кинетическая энергия Wk=me( еП- eT)2/2, которая превращается в напряжение на электроде 9 торможения UT=me( еП- еТ)2ej pt/2e и в соответствующую мощность , отбираемую из электронного пучка в виде тока проводимости в первичной электрической цепи L2, трансформирующей эту мощность в сеть потребителей электроэнергии 13.

Здесь: eT - скорость электронов, входящих в электрод 9 торможения, создающих силу тока проводимости IПР=UTYПР в электрической цепи, обладающей электропроводимостью YПР=(g2+(bL - bC)2)1/2,

где g - активная электропроводимость цепи L2;

bL=1/ pL2 - индуктивная проводимость; b C= рСр2 - емкостная проводимость электрической цепи L2 совместно с CP2, настроенных в резонанс на рабочей частоте p.

Регулированием напряжения на индуктивной обмотке L2 можно задавать степень торможения электронного пучка 3 и количество отбираемой из него энергии (мощности), передаваемой в сеть потребителей 13.

Рабочие электроды 5, металлические обкладки 7, изолированные между собой диэлектриком 8, являются конденсаторами C5-7 , получающими заряд сжимаемых пучков 3 через емкость «двойного электронного слоя», т. к. С5-7соединен последовательно с электрической емкостью «двойного электрического слоя» на поверхности рабочей полости 6. При последовательном соединении электрических емкостей их заряды одинаковы. Поэтому напряжение U5-7 на конденсаторе C5-7 будет в С ДЭС/С5-6 раз больше напряжения «двойного электрического слоя» в рабочей полости 6, что составляет 3-4 порядка

U5-7=qДЭC/C 5-7=UДЭC·CДЭC/C5-7 .

Это напряжение подают на обмотку L3 силового трансформатора-преобразователя 11, работающую совместно с С5-7 в режиме резонанса напряжений, .

Мощность, передаваемая через этот конденсатор в электрическую цепь силового трансформатора-преобразователя 11, составляет

.

При смене полярности полуволны напряжения Ua, на выходном аноде АВ электронной пушки 2, под действием положительной полуволны напряжения, образуется электронный пучок и получают электрическую мощность в другом плече симметричной электрической цепи СТП 11.

Происходит двухполупериодное преобразование конвекционного тока, тока смещения, тока проводимости и энергии электронного пучка в электрическую мощность рабочей частоты сети 13.

Совершив работу в электрической цепи СТП 11, электроны приходят на катод электрической дуги КЭД, где рекомбинируют катионы в атомы и молекулы рабочей среды, вновь подвергаемой ионизации электрической дугой, для очередного цикла получения электроэнергии по предлагаемому способу и передачи электрической мощности рабочей частоты p в сеть потребителей 13.

Таким образом, по предлагаемому способу получения электроэнергии осуществляют двухполупериодное преобразование энергии электронного пучка 3 в электрическую мощность конвекционных токов, токов смещения, токов проводимости, трансформируемую на рабочей частоте p в сеть потребителей электроэнергии (бортовую сеть мобильного аппарата) 13. Применение индукционного и емкостного преобразования совместно с преобразованием энергии электронного пучка 3 в токи проводимости, используемого в прототипе, существенно повышает коэффициент использования энергии (мощности) электронного пучка 3, увеличивая количество получаемой электроэнергии, и, соответственно, возрастает КПД предлагаемого способа по сравнению с прототипом.