RU2557365C1 - Ac voltage rectifier - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: AC voltage rectifier consists of an ohmic area to which alternating voltage is supplied through an insulation area connected with a good thermal contact to a thermoelectric structure, from which direct voltage is collected. At a certain distance from the ohmic surface area there is a solar concentrator fixed at a holder and performing additional heating of the ohmic area. At that the distance between the ohmic area and the solar concentrator corresponds to the focal distance of lenses included into the composition of the solar concentrator. The surface of the thermoelectric structure opposite to the surface contacting the ohmic area matches a heat accumulator that accumulates cold during night time due to its heating capacity.

EFFECT: increased value of the 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 термоЭДС. 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 thermoEMF 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 на определенном расстоянии от поверхности омической области расположен солнечный концентратор, закрепленный на держателе, осуществляющий дополнительный нагрев омической области. При этом расстояние между омической областью и солнечным концентратором соответствует фокусному расстоянию линз, входящих в состав солнечного концентратора. Поверхность термоэлектрической структуры, противоположная контактирующей с омической областью, сопряжена с тепловым аккумулятором, аккумулирующим холод в ночное время суток за счет своей теплоемкости.The goal is achieved by the fact that at a certain distance from the surface of the ohmic region there is a solar concentrator mounted on a holder, carrying out additional heating of the ohmic region. The distance between the ohmic region and the solar concentrator corresponds to the focal length of the lenses that make up the solar concentrator. The surface of the thermoelectric structure opposite to the contact with the ohmic region is associated with a heat accumulator that accumulates cold at night due to its heat capacity.

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. На определенном расстоянии от поверхности омической области 1 расположен солнечный концентратор 4, закрепленный на держателе 5. Расстояние между омической областью 1 и солнечным концентратором 4 соответствует фокусному расстоянию линз, входящих в состав солнечного концентратора. Поверхность термоэлектрической структуры 3, противоположная контактирующей с омической областью 1, сопряжена с тепловым аккумулятором 6, аккумулирующим холод в ночное время суток за счет своей теплоемкости.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. At a certain distance from the surface of the ohmic region 1, a solar concentrator 4 is mounted on the holder 5. The distance between the ohmic region 1 and the solar concentrator 4 corresponds to the focal length of the lenses that make up the solar concentrator. The surface of the thermoelectric structure 3, opposite to the contact with the ohmic region 1, is associated with a thermal accumulator 6, which accumulates cold at night due to its heat capacity.

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 воздействию солнечных лучей, проходящих через солнечный концентратор 4, следствием которого является ее дополнительный нагрев. Теплота распространяется через тонкую изолирующую область 2 к нагреваемым спаям термоэлектрической структуры 3, в которой устанавливается некоторое стационарное распределение температур, в результате чего появляется термоЭДС. 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 солнечным излучением, фокусируемым на ней солнечным концентратором 4. Тепловой аккумулятор 6, аккумулирующий холод в ночное время суток за счет своей теплоемкости, 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.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 exposed to sunlight passing through the solar concentrator 4, the result of which is its additional heating. 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 thermoEMF 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 solar radiation focused on it by a solar concentrator 4. A heat accumulator 6, which accumulates cold at night due to its heat capacity, is used to remove heat from cold junctions of the thermoelectric structure 3, thereby increasing the temperature difference between its junctions and, accordingly, the magnitude of the constant voltage on its contacts.

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 на определенном расстоянии от поверхности омической области расположен солнечный концентратор, закрепленный на держателе, осуществляющий дополнительный нагрев омической области, причем расстояние между омической областью и солнечным концентратором соответствует фокусному расстоянию линз, входящих в состав солнечного концентратора, при этом поверхность термоэлектрической структуры, противоположная контактирующей с омической областью, сопряжена с тепловым аккумулятором, аккумулирующим холод в ночное время суток за счет своей теплоемкости. An alternating voltage rectifier, consisting of an ohmic region to which alternating voltage is applied, is connected through an insulating region to provide a good thermal contact to a thermoelectric structure from which a constant voltage is removed, characterized in that a solar concentrator is mounted at a certain distance from the ohmic region surface on the holder, carrying out additional heating of the ohmic region, the distance between the ohmic region and the solar concentra the atomizer corresponds to the focal length of the lenses that make up the solar concentrator, while the surface of the thermoelectric structure opposite the contact with the ohmic region is paired with a heat accumulator that accumulates cold at night due to its heat capacity.