электростатический генератор
Классы МПК: | H02N1/08 с токопроводящим носителем заряда, те конденсаторные машины |
Автор(ы): | Новиков Михаил Тимофеевич[UA], Новиков Сергей Михайлович[UA], Новикова Нина Ивановна[UA] |
Патентообладатель(и): | Новиков Михаил Тимофеевич (UA) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-05-14 публикация патента:
20.01.1995 |
Использование: в электростатических ускорителях. Сущность изобретения: электростатический генератор, содержащий транспортер электрических зарядов, включающий в себя несущий диэлектрик (ленту) с закрепленными поперек его длины электродами, ведущий и ведомый валы, зарядное и токосъемное устройства. Для увеличения тока зарядки, упрощения конструкции и повышения надежности генератора цилиндрическая металлическая поверхность ведущего вала по всей его длине покрыта слоем диэлектрика, поверхность которого в свою очередь покрыта металлическим слоем, изолированным от ведущего вала. На внешней поверхности ленточного транспортера закреплены изолированно друг от друга пакеты электродов, которые электрически соединены между собой и изолированы друг от друга по поверхности ленты. Один электрод закреплен на внутренней поверхности ленты, которая соприкасается с металлической поверхностью ведущего вала, к которому подсоединено зарядное устройство, и ведомого вала, к которому подсоединено токосъемное устройство. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий зарядное и токосъемное устройства и транспортер электрических зарядов, выполненный в виде замкнутой ленты с закрепленными поперек ее длины электродами, охватывающей ведущий и ведомый валы с цилиндрическими металлическими поверхностями, отличающийся тем, что, с целью увеличения тока зарядки, упрощения конструкции и повышения надежности, цилиндрическая металлическая поверхность ведущего вала по всей длине покрыта слоем диэлектрика, который покрыт металлическим слоем меньшей длины, изолированным от ведущего вала, электроды закреплены на внешней и внутренней поверхностях ленты, при этом противолежащие электроды электрически соединены, зарядное устройство подключено к металлическому слою на поверхности диэлектрика и металлической поверхности ведущего вала, а токосъемное устройство - к металлической поверхности ведомого вала. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что электроды, закрепленные на внешней поверхности ленты, выполнены в виде пакета металлических слоев, изолированных друг от друга по поверхности и электрически соединенных между собой.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и может быть реализовано в ускорительной технике. Известен ленточный транспортер электрических зарядов [1], содержащий ведущий вал, сочлененный с электродвигателем, ленту из изоляционного материала, ведомый вал, установленный на плите изолирующей колонны под высоким напряжением, к которой прикреплен высоковольтный электрод (кондуктор), коронирующее устройство для нанесения электрических зарядов на движущуюся ленту, устройство для съема зарядов с ленты в кондукторе. Транспортер зарядов размещен в объеме изолирующей колонны. Недостатки этого устройства: невысокий электрический заряд, переносимый лентой; неполный съем зарядов с ленты в кондукторе; быстрый износ ленты из-за большой скорости ее движения и натяга; затруднение, возникающее при использовании элегаза SF6 в качестве электроизолирующей среды, обусловленное разложением SF6 на агрессивные компоненты в коронном разряде; нестабильность работы ускорителя из-за неустойчивости короны в газовой среде при нанесении зарядов на ленту и при их съеме в кондукторе. Также известно пелетронное зарядное устройство [2], которое содержит ведущий диск (вал) с электроприводом; транспортер электрических зарядов, состоящий из изолирующего замкнутого каната, по длине которого на одинаковом расстоянии закреплены изолированно друг от друга цилиндрические электроды; ведомый диск, находящийся в контудукторе под высоким напряжением; емкостное устройство, индуктивно заряжающее движущиеся цилиндрические электроды и переносящие заряд в кондуктор. Ведомый диск, устройство для съема зарядов и кондуктор установлены на высоковольтной плите изолирующей колонны, в объеме которой размещен транспотер зарядов. Недостатки этого устройства: малый ток зарядов, переносимый одной цепью подвижных цилиндров, что обусловлено малой электроемкостью цилиндр-индуктор; требуется несколько подвижных цепей, чтобы обеспечить нужный зарядный ток; транспортер зарядов является сложным. тяжеловесным и дорогостоящим инженерным устройством. В качестве прототипа выбран ладертрон [3], который содержит ведущий барабан (вал) с электроприводом, установленный на заземленной плите, и ведомый барабан в кондукторе под высоким напряжением; транспортер зарядов, включающий в себя два диэлектрических каната, надетых на ведущий и ведомый барабаны, канаты соединены между собой поперечными пластинчатыми электродами, концы которых закреплены на канатах, электроды равномерно размещены по длине канатов изолированно друг от друга; емкостное устройство для зарядки движущихся электродов; устройство для съема зарядов в кондукторе под высоким напряжением. Принцип работы ладертрона и пелетрона одинаков, отличие в том, что заряжается емкость ладертрона значительно больше, чем у пелетрона, за счет геометрических размеров электродорв. Ток зарядки таких устройств описывается формулойI = Cл
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
U - напряжение зарядки;
n - число электродов на длине 1 м транспортера;
v - скорость транспортера. Недостатки прототипа: малый ток зарядки кондуктора при достаточно высокой скорости движения транспортера из-за малой электроемкости движущихся электродов во время из зарядки; транспортер зарядов - сложное, трудоемкое и дорогостоящее устройство. В тексте приняты следующие обозначения:
I, А - ток зарядки транспортера; U,В - напряжение зарядки; Сл, Ф - заряжаемая электроемкость в ладертроне; n - число электродов на длине 1 м транспортера; v, м/с - скорость транспортера; l,м - длина диэлектрического слоя; К, м - длина металлического слоя на диэлектрике; E
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/963.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027298/2027298t.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
Ведомый вал 10 установлен в подшипниках на плите 14, его цилиндрическая поверхность выполнена из металла и с помощью токосъемного контакта 11 электрически соединена с плитой 14, на которой закреплен кондуктор 13, представляющий собой тонкостеный металлический цилиндр, сопряженный со сферической металлической оболочкой. Ленточный транспортер 3 представляет собой замкнутую бесшовную или клеенную по известной технологии ленту из диэлектрика, например перкалия (слоеная прорезиненная материя); поперек ленты с определенным шагом вдоль ленты d = a + b (3) на всю ее ширину закреплены, например с помощью клея, пакеты электродов. При этом только один из электродов пакета крепится на внутренней поверхности ленты, соприкасающейся с ведущим 1 и ведомым 10 валами, остальные электроды пакета изолированы по плоскости друг от друга и крепятся соответственно на внешней поверхности ленты; все электроды в каждом пакете электрически соединены друг с другом, так что общая площадь всех электродов в пакете будет равна S = m
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027298/2027298-2t.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
Работа вышеописанного электростатического генератора. Подготовка к работе. Лента транспортера 8 с закрепленными на ней электродами 9 устанавливается в изолирующей колонне 12. Затем между внутренними поверхностями ленты 8 поочередно вставляются и закрепляются ведущий 1 на плите 5 и ведомый 10 на плите 14 валы. Подсоединяется вал 1 к электродвигателю. Осуществляется натяг ленты и проверяется ее работа от двигателя. Устанавливаются и проверяются "заземления" контактов 6 (ведущий вал 1 и плита 5) и 11 (ведомый вал 10 и плита 14). Собирается электроизолированно от плиты 5 токоподводящий контакт 7 и с помощью мегера проверяется сопротивление между контактом 7 и плитой 5. Подключается источник зарядного напряжения к контакту 7 и плите 5 и проверяется его работа как в статическом состоянии, так при медленном протягивании ленты 8. После этого монтажная плита 14 через токовый прибор соединяется с "землей" для определения тока зарядки (ток короткого замыкаия). При подаче напряжения зарядки к металлическим поверхностям 2 и 4 на поверхности 4 создается поверхностный электрический заряд, поверхностная плотность которого определяется по формуле
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/963.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027298/2027298-3t.gif)
При вращении вала 1 пакеты электродов 9, закрепленные на ленте 8, пооочередно набегают на металлический слой 4 и вместе с ним поворачиваются на угол 180о, при этом пакет электродов 9 приобретает заряд, равный q =
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/963.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
I =
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/963.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
Съем зарядов с электродов 9 осуществляется через вал 10, который через токосъемный контакт 11 электрически соединен с плитой 14. Эффективность работы транспортера зарядов оценивается отношением тока зарядки (ток в зарядной цепи ведущего вала) к току "короткого замыкания" (ток в цепи, "заземляющей" монтажную плиту 14). Чем ближе это отношение к единице, тем лучше работает транспортер. Описанный транспортер зарядов проиллюстрирован результатами оценочных расчетов, которые выполнены при следующих параметрах:
U = 1
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/949.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027048/8776.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027016/963.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
![электростатический генератор, патент № 2027298](/images/patents/446/2027014/729.gif)
Предложеннный электростатический генератор обладает техническими преимуществами, показанаными в табл.2. Ожидаемый экономический эффект от использования генератора заключается в возможности создания недорогих компактных транспортабельных с высокой надежностью ускорителей, необходимых для народного хозяйства. По предложенному техническому решению выполнена эскизная проработка транспортабельного электростатического генератора с пучковой мощностью электронов 30 кВт и напряжением на кондукторе 2,5 МВ.
Класс H02N1/08 с токопроводящим носителем заряда, те конденсаторные машины
емкостный индукционный генератор (варианты) - патент 2518191 (10.06.2014) | ![]() |
электрогенератор - патент 2492571 (10.09.2013) | ![]() |
способ получения электроэнергии - патент 2471284 (27.12.2012) | ![]() |
способ электромеханического преобразования энергии - патент 2458451 (10.08.2012) | ![]() |
емкостный двигатель-перемешиватель - патент 2453978 (20.06.2012) | ![]() |
индуктивно-емкостная электромагнитная машина - патент 2426217 (10.08.2011) | ![]() |
бесконтактная магнитоемкостная электрическая машина - патент 2388134 (27.04.2010) | ![]() |
емкостный двигатель - патент 2369000 (27.09.2009) | ![]() |
емкостной генератор тока - патент 2346380 (10.02.2009) | ![]() |
емкостный двигатель - патент 2330374 (27.07.2008) | ![]() |