"Вечный " аккумулятор с рекупатором электроэнергии

Аккумуляторы присутствуют повсюду в нашей жизни. Они весьма важны для всех нас, поскольку есть в любом мобильном телефоне и планшетнике . Но пока они несовершенны и быстро разряжаются .Мы придумали как достаточно просто сделать их “вечно заряженными” Существует много типов электрохимических аккумуляторов –кислотные, щелочные и прочее) . Весьма много разновидностей АБ и по их электроемкости (амперчас)заряда и размеров (Википедия – электрический аккумуляторhttp://no8lancelot.appspot.com/ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_аккумулятор

АБ- аккумуляторная батарея

Н- нагрузка например криптоновая лампа обогрева помещения

С1,2 – электролитические конденсаторы

К1, - обмотка и контакты первого герконового реле с нормально замкнутыми контактами

К2 - обмотка и контакты первого герконового реле с нормально замкнутыми контактами

Ключи К1,2 – образуют коммутатор рекуператора(ключи -контактные или беконтактные )

Более подробно эта циклограмма перестройки-переключения схем с конденсаторами-рекуператора из режима накопителя в режим рекуператора на обоих тактах его работы за полный цикл и временные диаграммы напряжений и токов в этой схеме показаны на рис.2,3,4 .На рис2,3 – контакты реле на схеме рекуператора –накопителя ЭЭ уже не показаны.

Рекуператор ЭЭ в АБ- схемные варианты

По -сути, предлагаемый достаточно простой электрический рекуператор ЭЭ –поочередно во времени выполняет две основные полезные функции. В одном режиме –зарядки кондесаторов – этот рекуператор - является энергетическим накопителем электричества, а во втором режиме -он служит электропотенциальным “ насосом” для перекачки – возврата запасенного электричества их этого накопителя снова в АБ. Рекуператор ЭЭ работает циклично, причем в двухтактном режиме с автоматическим переключением этих тактов режимов с накопителя в рекуператор ЭЭ - посредством простого коммутатора . На первом такте рекуператор ЭЭ – работает как накопитель электроэнергии (ЭЭ) запасает электроэнергию в емкостном накопителе-в конденсаторах 1,2 при их параллельном соединении .

На втором такте работы рекуператора – он работает уже “энергетическим насосом”, скачкообразно повышает свое напряжение выше напряжения АБ посредством изменения схемы включения заряженных конденсаторов С1,2 коммутатором с параллельного на их последовательное соединение .

Поясним этот режим работы рекуператора ЭЭ подробнее . На этом втором такте работы рекуператора ЭЭ заряженные электрические конденсаторы С1,2 посредством коммутатора из параллельной схемы включения – пересоединяются на последовательное соединение между собою. Поскольку при таком последовательном соединении заряженных исходно конденсаторов С1,2 на первом такте работы рекуператора ,их суммарное напряжение становится в два раза больше напряжения АБ. Значит в этой электрической цепи возникает встречное включение двух источников ЭЭ . Поскольку исходно в этом режиме исходное суммарное напряжение двух конденсаторов больше напряжения АБ, то электрический ток в этой цепи меняет свое направление на обратное, т.е. происходит рекуперация запасенной ЭЭ в конденсаторах С1,2 - снова в АБ, с последующим возвратом этого запасенного электричества в конденсаторном накопителе снова в АБ. В этом режиме происходит заряд АБ . Таким образом, АБ за один цикл работы рекуператора успевает снова подзарядиться, т.е. она по существу не потеряла свой исходный запас электроэнергии .

Затем начинается снова первый такт циклической работы рекуператора – в режиме накопителя ЭЭ и электрические конденсаторы С1,2 снова включены коммутатором на параллельное их соединение . В результате, вследствие циклической работы электросхемы “АБ- нагрузка -рекуператор ЭЭ “ при двухтактном режиме работы рекуператора ЭЭ в цепи нагрузки возникает знакопеременный ток, с частотой работы коммутатора , входящего в состав этого рекуператора ЭЭ .

Рассмотрим подробнее алгоритм работы рекуператора ЭЭ) в двух его режимах

1. Режим разрядки АБ – одновременно и режим работы накопителя ЭЭ При этом конденсаторы С1,2 включены параллельно

Это режим питания нагрузки Н и одновременного запасания ЭЭ в электролитах С1,2 при их параллельном включении Происходит при включенных контактах реле К 1 Контакт 2 – в это время выключен . Ток разрядки показан сплошной стрелкой В момент полной зарядки электролитов С1 ,2 –ток в нагрузке Н спадает до нуля С этого момента – по команде датчика тока -надо включить контакт К2 и начинается режим возврата ЭЭ из конденсаторов С1,2 в АБ

2. Режим рекуперации ЭЭ с накопителя ЭЭ (с С1,2 )снова в АБ

Этот режим возникает при выключенных контактах К 1(катушка реле не показана) и включении контакта К2 . В этом варианте заряженные конденсаторы С1,2 уже соединены последовательно -согласно между собой и имеют в сумме 24 вольта , т.е двойное напряжение АБ В итоге эл ток в этой электрической цепи изменяет направление – на противоположное (пунктирные стрелки) и уже идет в АБ- т.е. происходит рекуперация ЭЭ и подзарядка АБ В момент разрядки последовательно соединенных конденсаторов С1,2 до напряжения АБ- ток зарядки становится равным нулю.

3, Повторение цикла разрядки АБ И снова по команде датчика тока – при нуле тока – снова включаем ключи – К1,2 и одновременно выключаем ключ К3 – т.е. снова включаем С1,2 параллельно и снова идет цикл разрядки АБ И так циклически и работает этот рекуператор ЭЭ в АБ полной зарядки С1 ,2 –ток в цепи нагрузке Н спадает до нуля

И все эти два такта циклически повторяем в Итоге АБ почти не теряет свой заряд и работает очень долго – годами - т.е. в простом понимании -почти “вечно”.

Два герконовые реле в коммутаторе рекуператора позволяют наиболее просто реализовать автоматическое циклическое чередование режимов работы такого простого рекуператора ЭЭ – накопление электричества и рекуперацию его снова в АБ .

Состав коммутатора - два герконовых реле с нормально разомкнутыми контактами и двумя диодами, включенными последовательно с катушками герконовых реле (см рис.4) В состав рекуператора ЭЭ в этом случае входят два электролитические конденсатора С1,2 и два герконовых реле К1,2 , в которых есть нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты Полезная нагрузка а включена параллельно обмоткам герконовых реле К1,2

Рассмотрим работу этого варианта рекуператора ЭЭ

1.Разряд АБ Конденсаторы С1,2 включены параллельно Работа схемы рекуператора ЭЭ в разрядном цикле АБ –идет ток от АБ в нагрузку включено герконовое реле К1 и контакты К1 замыкаются Конденсаторы С1,2 соединены параллельно и присоединены к АБ.Этот эл. Ток от АБ заряжает конденсаторы С1,2 до =12 вольт В момент полной зарядки С1,2 ток в цепи АБ становится равным нулю.и герконов. реле К1 отключается

2. Заряд АБ- рекуперация электроэнергии, запасенной в С1,2 – снова в АБ Конденсаторы С1,2 включаются последовательно согласно При снижении тока разрядки до нуля герконов реле К1 отключается и потом во втором цикле не работает потому что в цепи ее катушки стоит диод Д1 Поэтому теперь включается герконовое реле К2 . Конденсаторы С1,2 соединяются последовательно. Поскольку в цикле разрядки АБ каждый из С1,2 до этого зарядился до =12 в.то в сумме при их последовательном соединении они дают =24 вольта и в результате изменяется направление тока в цепи и начинается цикл рекуперации ЭЭ в АБ с изменением направления эл тока по цепи К2 в АБ. После спадания тока рекуперации – разрядки конденсаторов С1,2 до нуля, этот цикл закончен (разряд конденсаторов) и снова включается герконовое реле К1и начинается снова заряд конденсаторов С1,2, включенных параллельно Затем эти циклы 1,2 –непрерывно повторяются. В итоге заряд АБ сохраняется намного дольнее , чем при обычной ее работе без рекуператора ЭЭ

СПОСОБЫ И СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ Итак , предлагаемые схемы рекуператоров ЭЭ позволяют многократно повысить срок непрерывной работы АБ без ее внешней подзарядки из электросети и это весьма полезно. Но в процессе циклической работы АБ и его рекуператора- электрический ток в цепи нагрузке становится знакопеременным . Для многих электрических нагрузок, такой знакопеременный ток вполне приемлем, и они к нему некритичны, например для электроосветительных и электронагревательных приборов. Однако существуют электрические нагрузки которым нужен именно знакопостоянный ток, например, для планшетников и многих мобильных устройств связи, для кулеров –РС ,электродвигателей постоянного тока и прочее. Для того чтобы обеспечить однонаправленное протекание тока в такой нагрузке при работе АБ с рекуператором, в обоих режимах работы рекуператора -полезную нагрузку надо включать в диагональ мостового выпрямителя (рис.5 )

Как видно, из этой электросхемы (рис. 5) по обозначенным стрелкам движения электрического тока , при включении полезной электрической нагрузки в диагональ мостового выпрямителя на 4-х диодах- электрический ток протекает через нагрузку однонаправлено в в обоих режимах работы рекуператора ЭЭ

ПРОЧИЕ ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕКУПЕРАТОРОВ ЭЭ ДЛЯ АБ

Данная статья – первая вводная ознакомительная для ознакомления читателей с сами принципом работы “вечного” аккумулятора электроэнергии с рекуператором ЭЭ и его простейшими вариантами. Вполне понятно что схемных решений рекуператоров ЭЭ в АБ существует намного больше ,чем те простейшие рекуператоры ,которые пояснены в данной статье . Например , для рекуперации ЭЭ можно использовать и индуктивные дроссельные накопители энергии с последующим их разрывом ключом в момент наивысшей величины тока в нем и переключением и прочее Безусловно , некоторые энергичные и талантливые технари-энтузиасты которые захотят проверить эффективность такого рекуператора ЭЭ- придумают иные его миниатюрные схемы с простой автоматикой , которые будут конечно же разными и по размерам и по их схемотехнике , например, для мобильных телефонов, планшетников или для бортовой АБ в авто.

СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ “ВЕЧНОГО” АККУМУЛЯТОРА С РЕКУПЕРАТОРОМ ЭЭ

Безусловно , что потребность и сфера применения таких “вечных”аккумуляторов с рекуператорами ЭЭ -поистине безгранична . В начале этой статьи уже перечислялись многочисленные и важные сферы применения АБ повсюду

Значит в перспективе – такие “вечные”аккумуляторы”- это и не только значительная конкретная польза для их потребителей- покупателей - но и новый весьма перспективный серьезный бизнес с емкостью ниши этой уникальной продукции в миллиарды единиц. Со временем, конечно такие рекуператоры ЭЭ будут и встроены во всех этих многочисленных устройствах (мобильные телефоны, планшетники и прочее ) Такова на сегодня потребность в таких рекуператоров ЭЭ. Значит, отечественным инвесторам надо обратить пристальное внимание на эту тему, пока такие устройства не стали производиться в Китае или в Южной Корее

ВЫВОДЫ

1. Предложен простой и эффективный электрический рекуператор электроэнергии в аккумуляторную батарею.
2. Данная технология позволит в десятки раз увеличить время непрерывной работы любой АБ без внешней подзарядки
3. Сфера применения “вечного” аккумулятора электроэнергии с рекуператором -безгранично широка.
4. Данная разработка пока находится в начале своего пути – на старттапе. Поэтому для проведения данной НИОКР нужны и сильный творческий коллектив и инвесторы . Для вывода этого устройства на промышленный образец и полного цикла исследований такого рекуператора для мобильных аппаратов -требуется не менее 100-150 тыс долларов-сроком на год
5. Данные технология и это устройство-рекуператор ЭЭ представляет значительный интерес не только для потенциальных потребителей ,но и для большого бизнеса , поскольку емкость и потребность рынка в такой продукции –огромны и потребность потенциальных покупателей в таком “вечном” аккумуляторе электроэнергии крайне велика .