RU2548381C2 - Ac voltage converter - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: AC voltage converter consists of an ohmic area to which alternating voltage is supplied through the insulation area connected with a good thermal contact to a thermoelectric structure, from which direct voltage is collected. At that heat source made as a flow-through vessel with geothermal water is matched to the ohmic area surface opposite to the surface contacting the thermoelectric structure. Surface of the thermoelectric structure opposite to the surface contacting the ohmic area is matched to a heat accumulator made as a vessel with solution of salt having low cryohydric solution temperature, and this salt is added to the respective vessel by a special dosing unit.

EFFECT: increased value of direct voltage generated by the device.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электронике, в частности к средствам выпрямления переменного электрического напряжения.The invention relates to electronics, in particular to means for rectifying an alternating electric voltage.

Прототипом изобретения является прибор, описанный в [1].The prototype of the invention is the device described in [1].

В нем генератор переменного напряжения подключается к омическим контактам резистивной области, в которой при прохождении переменного тока выделяется тепловая энергия. Теплота распространяется через тонкую изолирующую область в термоэлектрическую область, в которой устанавливается некоторое стационарное распределение температур, в результате чего появляется термо-ЭДС. Поскольку структура обладает достаточной теплоемкостью и, следовательно, инерционностью, распределение температур в термоэлектрической области в течение периода переменного напряжения не изменяется и с контактов снимается постоянное напряжение при малой амплитуде пульсаций на выходе.In it, the alternating voltage generator is connected to the ohmic contacts of the resistive region, in which thermal energy is released during the passage of alternating current. Heat propagates through a thin insulating region to a thermoelectric region, in which a certain stationary temperature distribution is established, as a result of which a thermo-emf appears. Since the structure has sufficient heat capacity and, therefore, inertia, the temperature distribution in the thermoelectric region does not change during the period of alternating voltage and the constant voltage is removed from the contacts at a small amplitude of output pulsations.

Недостатком прибора является низкая величина получаемого постоянного напряжения по сравнению с действующим значением переменного напряжения. Это связано со значительными потерями при преобразовании энергии переменного электрического тока в теплоту за счет эффекта Джоуля-Ленца и при преобразовании тепловой энергии в энергию постоянного тока за счет эффекта Зеебека.The disadvantage of this device is the low value of the obtained constant voltage compared to the current value of the alternating voltage. This is associated with significant losses in the conversion of AC energy to heat due to the Joule-Lenz effect and in the conversion of thermal energy to DC energy due to the Seebeck effect.

Целью изобретения является увеличение значения постоянного напряжения, генерируемого устройством.The aim of the invention is to increase the value of the constant voltage generated by the device.

Цель достигается тем, что с поверхностью омической области, противоположной контактирующей с термоэлектрической структурой, сопряжен источник теплоты, выполненный в виде проточного резервуара с геотермальной водой. Поверхность термоэлектрической структуры, противоположная контактирующей с омической областью, сопряжена с тепловым аккумулятором, выполненным в виде емкости с раствором соли, имеющей низкую криогидратную температуру растворения, периодическая досыпка которой в соответствующую емкость осуществляется специальным дозатором.The goal is achieved by the fact that a heat source made in the form of a flow tank with geothermal water is paired with the surface of the ohmic region opposite to the contact with the thermoelectric structure. The surface of the thermoelectric structure opposite the contact with the ohmic region is paired with a heat accumulator made in the form of a container with a salt solution having a low cryohydrate temperature of dissolution, the periodic filling of which into the corresponding container is carried out by a special batcher.

Конструкция прибора изображена на фиг.1. Устройство состоит из омической области 1, к которой через изолирующую область 2 присоединяется с обеспечением хорошего теплового контакта термоэлектрическая структура 3. С поверхностью омической области 1, противоположной контактирующей с термоэлектрической структурой 3, сопряжен источник теплоты 4, выполненный в виде проточного резервуара с геотермальной водой. Поверхность термоэлектрической структуры 3, противоположная контактирующей с омической областью 1, сопряжена с тепловым аккумулятором 5, выполненным в виде емкости с раствором соли (например, азотнокислым натрием), имеющей низкую криогидратную температуру растворения, периодическая досыпка которой в соответствующую емкость осуществляется специальным дозатором 6.The design of the device is shown in figure 1. The device consists of an ohmic region 1, to which a thermoelectric structure 3 is connected through an insulating region 2 to ensure good thermal contact. A heat source 4 is connected to the surface of the ohmic region 1 opposite to the thermoelectric structure 3, made in the form of a flow tank with geothermal water. The surface of the thermoelectric structure 3 opposite to the contact with the ohmic region 1 is paired with a heat accumulator 5 made in the form of a container with a salt solution (for example, sodium nitrate) having a low cryohydrate dissolution temperature, which is periodically replenished into a corresponding container with a special batcher 6.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

От генератора переменного напряжения U~ сигнал поступает в омическую область 1, где за счет эффекта Джоуля-Ленца выделяется теплота. Одновременно омическая область 1 подвергается дополнительному нагреву источником теплоты 4, выполненным в виде проточного резервуара с геотермальной водой. Теплота распространяется через тонкую изолирующую область 2 к нагреваемым спаям термоэлектрической структуры 3, в которой устанавливается некоторое стационарное распределение температур, в результате чего появляется термо-ЭДС. Поскольку структура обладает достаточной теплоемкостью и, следовательно, инерционностью, распределение температур в термоэлектрической области в течение периода переменного напряжения не изменяется и с контактов снимается постоянное напряжение при малой амплитуде пульсаций на выходе. Величина постоянного напряжения повышается за счет дополнительного нагрева омической области 1 источником теплоты 4, выполненным в виде проточного резервуара с геотермальной водой. Тепловой аккумулятор 5 применяется для отвода теплоты от холодных спаев термоэлектрической структуры 3, тем самым увеличивая разность температур между ее спаями и соответственно величину постоянного напряжения не ее контактах. Периодическая досыпка соли с низкой криогидратной температурой растворения посредством дозатора 6 позволяет поддерживать температуру раствора в необходимых пределах требуемое по продолжительности время.From the alternating voltage generator U ~, the signal enters ohmic region 1, where heat is generated due to the Joule-Lenz effect. At the same time, the ohmic region 1 is subjected to additional heating by a heat source 4, made in the form of a flow tank with geothermal water. The heat propagates through a thin insulating region 2 to the heated junctions of the thermoelectric structure 3, in which a certain stationary temperature distribution is established, as a result of which thermo-EMF appears. Since the structure has sufficient heat capacity and, therefore, inertia, the temperature distribution in the thermoelectric region does not change during the period of alternating voltage and the constant voltage is removed from the contacts at a small amplitude of output pulsations. The value of constant voltage increases due to additional heating of the ohmic region 1 by a heat source 4, made in the form of a flow tank with geothermal water. The thermal accumulator 5 is used to remove heat from the cold junctions of the thermoelectric structure 3, thereby increasing the temperature difference between its junctions and, accordingly, the value of the constant voltage on its contacts. Periodic refilling of salt with a low cryohydrate temperature of dissolution by means of dispenser 6 allows you to maintain the temperature of the solution within the required limits for the required length of time.

ЛитератураLiterature

1. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника: Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. М.: Высшая школа, 1987. - 416 с.1. Efimov I.E., Kozyr I.Ya., Gorbunov Yu.I. Microelectronics: Design, types of microcircuits, functional microelectronics. M .: Higher school, 1987 .-- 416 p.

Claims (1)

Выпрямитель переменного напряжения, состоящий из омической области, на которую подается переменное напряжение, через изолирующую область присоединенной с обеспечением хорошего теплового контакта к термоэлектрической структуре, с которой снимается постоянное напряжение, отличающийся тем, что с поверхностью омической области, противоположной контактирующей с термоэлектрической структурой, сопряжен источник теплоты, выполненный в виде проточного резервуара с геотермальной водой, при этом поверхность термоэлектрической структуры, противоположная контактирующей с омической областью, сопряжена с тепловым аккумулятором, выполненным в виде емкости с раствором соли, имеющей низкую криогидратную температуру растворения, периодическая досыпка которой в соответствующую емкость осуществляется специальным дозатором. An alternating voltage rectifier, consisting of an ohmic region to which an alternating voltage is applied, is connected through the insulating region to ensure good thermal contact to the thermoelectric structure, with which a constant voltage is removed, characterized in that it is paired with the surface of the ohmic region opposite to the thermoelectric structure a heat source made in the form of a flow tank with geothermal water, while the surface of the thermoelectric structure, pr opposite to that in contact with the ohmic region, it is coupled to a heat accumulator made in the form of a container with a salt solution having a low cryohydrate temperature of dissolution, the periodic filling of which into an appropriate container is carried out by a special batcher.