Устройство для использования энергии электростатического поля

Устройство для использования энергии электростатического поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике, а также к области охраны труда и технике безопасности и может быть использовано для аккумуляции энергии электростатического поля или непосредственного питания потребителей электрического тока, обеспечивая при этом повышение электростатической безопасности.

Известны устройства, преобразующие энергию электростатического поля в энергию электрического тока и обеспечивающие электростатическую безопасность. Это различные системы заземления, способствующие стеканию электростатического заряда на землю: антиэлектростатические кольца, браслеты и ремешки [ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования. М.: ИПК Издательство стандартов, 1983. - С.2-4.; патент GB 2279875, A61N 1/14, H02B 3/00, опубликовано 1995; патент US 4373175, A61N 1/14, H05F02, опубликовано 1983], снижающие электростатический потенциал тела человека; различные контактирующие устройства для снятия электростатического заряда с окружающих предметов [патент RU 2205524, H05F 3/02, опубликовано 2003], в том числе рекомендуемые для использования в радиоэлектронной промышленности [патент DE 2621672, A61N 1/14, A61N 1/00, H05F 3/00 опубликовано 1977; патент RU 2288551, H05F 3/02, опубликовано 2006]; антистаты для отвода зарядов статического электричества с подвижных объектов, например с транспортных средств [патент GB 2180204, B60R 16/06, H05F 3/02, опубликовано 1987] или при сливе (наливе) легковоспламеняющихся жидкостей [RU 2160977, H05F 3/02, опубликовано 2000].

Недостатком данных устройств является то, что они обеспечивают только отвод образовавшихся электростатических зарядов, но не предусматривают использование энергии электростатического поля.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является антистатический браслет [авторское свидетельство СССР 997266, H05F 3/02, опубликовано 1983, бюл. №6]. Схема прототипа представлена на фиг.1 (1 - корпус, 2 - металлическое основание, 3 - верхний металлический электрод, 4 - нелинейное сопротивление). Данное устройство служит для борьбы с вредными проявлениями статического электричества, обеспечивая стекание электростатического заряда с наэлектризованного объекта.

Недостатком прототипа является невозможность использования энергии электростатического поля.

Задачей предлагаемого изобретения является использование энергии электростатического поля зарядов, образовавшихся на поверхностях материалов в результате их естественной электризации при взаимодействии, например, для заряда аккумуляторной батареи.

Поставленная задача решается тем, что в устройство (фиг.2), содержащее корпус из изоляционного материала 1 с контактным элементом (металлическое основание) 2 и верхним металлическим электродом 3, между которыми расположено нелинейное сопротивление 4, введен выпрямительный мост 5, причем первый вывод переменного тока выпрямительного моста 5 подключен к верхнему металлическому электроду 3, второй вывод переменного тока выпрямительного моста 5 подключен к общей шине, положительный вывод выпрямительного моста 5 является первым выходом устройства 6, а отрицательный вывод выпрямительного моста 5 - вторым выходом устройства 7.

Энергия электростатического поля, возникающего в процессах естественной электризации, незначительна. Так энергия электростатического поля, созданного человеком при потенциале на его поверхности 25 кВ, с учетом средней емкости тела человека 350 пФ, составляет величину порядка 0,1 Дж. При этом статическое электричество характеризуется достаточно высоким напряжением - десятки киловольт, и очень маленькой силой электрического тока. Поэтому оптимальным способом использования энергии электростатического поля является заряд аккумуляторной батареи 8 (фиг.2) или питание маломощных потребителей электрического тока, обладающих высоким сопротивлением 9, таких как электронные часы, различные датчики.

Предлагаемое устройство для использования энергии электростатического поля обеспечивает работу потребителей электрического тока, одновременно снижая электростатический заряд, накапливающийся непосредственно на одежде и теле человека, а также на рабочих поверхностях столов, стульев и других окружающих предметов, в том числе и на приборах, находящихся под напряжением.

Принцип действия предлагаемого устройства для использования энергии электростатического поля состоит в следующем: высокий потенциал статического электричества посредством контактного элемента, электрической цепи заземления и выпрямительного моста создает электрический ток через аккумуляторную батарею, заряжая ее, и, если это необходимо, непосредственно обеспечивает питание потребителей электрического тока. Выпрямительный мост обеспечивает необходимую полярность тока через аккумуляторную батарею.

Таким образом, технический результат предлагаемого изобретения заключается в использовании энергии электростатического поля, возникающего в результате естественной электризации материалов, например для заряда аккумуляторной батареи, и расширении функциональных возможностей систем, обеспечивающих электростатическую безопасность.

Устройство для использования энергии электростатического поля, содержащее контактный элемент, верхний металлический электрод и сопротивление, расположенное между ними, отличающееся тем, что в устройство введен выпрямительный мост, причем первый вывод переменного тока выпрямительного моста подключен к верхнему металлическому электроду, второй вывод переменного тока выпрямительного моста подключен к общей шине, положительный вывод выпрямительного моста является первым выходом устройства, а отрицательный вывод выпрямительного моста - вторым выходом устройства.