Исследование возобновляемого источника энергии на основе преобразователя электромагнитного поля

УДК 620.97  – (Караганда, КарГТУ)

  – (Караганда, КарГТУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

В настоящее время большое внимание уделяется развитию различных нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, использующих тепло Земли, энергию Солнца, энергию ветра и т. д., мощность которых может достигать значительных величин.

В то же время существует широкий класс потребителей таких,  как локальные системы сбора обработки и передачи  информации, устройства телекоммуникации, а также устройства цифровой электроники и автоматики, потребляемая мощность которых не превышает нескольких ватт, однако количество этих потребителей превышает сотни тысяч.

Для этих целей могут быть применены альтернативные возобновляемые источники, основанные на использовании энергии электромагнитных полей линий электропередач (ЛЭП).

Такие источники энергии особенно необходимы, когда потребители находиться вдали от основных источников электроэнергии, например, в лесу, в степи, в горах и т. д.

Передача электроэнергии по кабельным и воздушным линиям сопровождается постоянными реактивными потерями, которые идут на формирование электромагнитных полей. При передаче и распределении электроэнергии реактивные потери составляют 21,5% на 25 тыс. км линий электропередач. Общие реактивные потери в Казахстане достигают 180 МВт. Большая часть реактивных потерь идёт на формирование электромагнитного поля. Реактивная компонента электрической энергии ЛЭП относится к безвозвратным потерям и является для неё дополнительной нагрузкой. Установка энергоприемников вдоль ЛЭП позволит осуществить частичную компенсацию реактивной энергии и уменьшить потери.

Потери энергии электромагнитных полей ЛЭП достигает 13 % от передаваемой энергии и является безвозвратно потерянной. В то же время малоизученным является такой возобновляемый и практически неисчерпаемый вид энергии, как основанный на преобразовании энергии электромагнитного поля ЛЭП в активную электрическую энергию.

Окружающее пространство насыщено не только электромагнитными полями, образованными линиями электропередач, но и ионизированным воздухом, образуемым вследствие перемещения воздушных масс, солнечной и космической радиации. Если для использования атмосферного электричества требуются сложные технические решения, то преобразование энергии электромагнитных полей в электрическую энергию может быть осуществлено достаточно простыми способами.

Создание источников – накопителей электроэнергии, использующих реактивные потери и превращающих их в активную электроэнергию, эквивалентно разработке принципиально новых стабильных возобновляемых источников энергии, что подтверждает актуальность предложенной работы.

Однако следует отметить, что в настоящее время:

– отсутствуют комплексные теоретические и экспериментальные исследования по преобразованию энергии электромагнитных полей ЛЭП в активную электроэнергию;

– не разработаны технологии и оборудование для создания преобразователей реактивной энергии индукционного и электростатического типов.

Научная новизна работы заключается:

– в создании научных основ процессов преобразования реактивных потерь высоковольтных линий электропередач в активную электроэнергию;

– в разработке комплекса технических решений по преобразователям реактивной энергии индукционного и электростатического типов;

– в получении патента на способ преобразования реактивных потерь высоковольтных линий электропередач в активную электроэнергию.

Практическая значимость работы состоит:

– в создании экспериментальных образцов преобразователей индукционного и электростатического типов;

– в разработке методик применения преобразователей энергии в различных условиях эксплуатации.

В процессе реализации работы по созданию возобновляемых источников малой мощности будут отработаны основные комплексные технические решения, которые могут быть распространены при дальнейших исследованиях и разработках на более мощные устройства.

Первая попытка научной теории атмосферного электричества принадлежит великому русскому ученому (1753г.) и связана с опытными исследованиями, произведенными им совместно с . К настоящему времени накопился новый экспериментальный материал о напряженности электрического поля у земной поверхности, о проводимости воздуха и его ионизации на различных высотах, об объемных зарядах и т. д. Экспериментальные исследования по этим вопросам за последние десятилетия тесно связаны с именами , , и их учеников. Однако основные исследования и технические решения ориентированы на использовании атмосферного электричества.

Способами получения атмосферного электричества интересовались многие ученые. Например, в 2004 году и был изобретен способ аккумулирования атмосферной электроэнергии, заключающийся в использовании атмосферного электричества с помощью запуска летательного средства и передачи электроэнергии через проводящий канал в атмосфере, электрически связанный с накопителем электроэнергии (патент А. С. 758389М Кл3 H 02 J 15/00. Заявлено 05.12.77. Опубликовано 23.08.80. Бюл. №31).

Известен также способ и устройство приема, передачи и накопления атмосферного электричества, включающее токоприемник атмосферного электричества в виде стержня, соединенного с токоотводом, прикрепленным к несущей опоре и соединенным с накопителем и нагрузкой. Устройство ловит удары молнии на стержень и передает ток молнии в накопитель.

Однако практическая реализация предложенных способов и устройств требует сложных, дорогостоящих и часто экзотических технических решений.

Воздушные линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров. Дальность распространения электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП. Чем выше напряжение, тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы ЛЭП.

Воздушные линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров. Дальность распространения электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП. Чем выше напряжение, тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы ЛЭП.

Исследований в области создания научных основ, технологий и оборудования для преобразования реактивных потерь высоковольтных линий электропередач в активную энергию для электропитания телекоммуникационной аппаратуры и устройств автоматики, что является целью данной работы, в ближнем и дальнем зарубежье не выявлено.

Работа направлена на комплексное решение проблем разработки современных и перспективных электроэнергетических систем.

Список использованной литературы

1. атент США USA4, 595, 975 "Устройство преобразования энергии электростатического поля ионосферы Земли".

2. , , К вопросу разработки альтернативных источников энергии, использующих электрохимические процессы в почве.

3. , , Оптимизация нагрузки маломощного преобразователя атмосферного электричества.

4. , Эм Г. А., Организация научно-исследовательской работы студентов в техническом ВУЗе.