Как сделать самому энергию из эфира для дома: простые схемы

Экскурс в историю

Как развивалась солнечная энергетика до наших дней? Об использовании солнца в своей деятельности человек думал с древних времён. Всем известна легенда, согласно которой Архимед сжёг флот неприятеля у своего города Сиракузы. Он использовал для этого зажигательные зеркала. Несколько тысяч лет назад на Ближнем востоке дворцы правителей отапливали водой, которая нагревалась солнцем. В некоторых странах выпариваем морской воды на солнце получали соль. Учёные часто проводили опыты с нагревательными аппаратами, работающими от солнечной энергии. Первые модели таких нагревателей были выпущены в XVII─XVII веках. В частности, исследователь Н. Соссюр представил свою версию водонагревателя. Он представляет собой ящик из дерева, накрытый стеклянной крышкой. Вода в этом устройстве подогревалась до 88 градусов Цельсия. В 1774 году А. Лавуазье использовал линзы для концентрации тепла от солнца. И также появились линзы, позволяющие локально расплавить чугун за несколько секунд.

Батареи, преобразующие энергию солнца в механическую, создали французские учёные. В конце XIX века исследователь О. Мушо разработал инсолятор, фокусирующий лучи с помощью линзы на паровом котле. Этот котёл использовался для работы печатной машины. В США в то время удалось создать агрегат, работающий от солнца, мощностью в 15 «лошадей».

Инсолятор О. Мушо Долгое время инсоляторы выпускались по схеме, использующей энергию солнца для превращения воды в пар. И преобразованная энергия использовалась для совершения какой-либо работы. Первое устройство, преобразующее солнечную энергию в электрическую, было создано в 1953 году в США. Оно стало прообразом современных солнечных батарей. Фотоэлектрический эффект, на котором основана их работа, был открыт ещё в 70-е годы XIX столетия. В тридцатые годы прошлого столетия академик СССР А. Ф. Иоффе предложил использовать полупроводниковые фотоэлементы для преобразования энергии солнца. КПД батарей в то время был менее 1%. Прошло много лет до того, как были разработаны фотоэлементы, имеющие КПД на уровне 10─15 процентов. Затем американцы построили солнечные батареи современного типа.

Фотоэлемент для солнечной батареиСтоит сказать, что батареи на основе полупроводников достаточно долговечны и не требуют квалификации для ухода за ними. Поэтому их чаще всего используют в быту. Есть также целые солнечные электростанции. Как правило, они создаются в странах с большим числом солнечных дней в году. Это Израиль, Саудовская Аравия, юг США, Индия, Испания. Сейчас есть и совсем фантастические проекты. Например, солнечные электростанции вне атмосферы. Там солнечный свет ещё не потерял энергию. То есть, излучение предлагается улавливать на орбите и затем переводить в микроволны. Затем в таком виде энергия будет отправляться на Землю.

Печная отопительная система

Этот тип отопления сегодня не отличается особой популярностью, что обусловлено некоторыми его особенностями. Однако многие хозяева по-прежнему предпочитают выполнять зимнее отопление дачи посредством традиционной печи, поэтому такой способ следует описать более детально, как обогреть дачный дом не так просто.

Основной недостаток такого варианта отопления частного дома заключается в сложности обслуживания печи. Так, для качественного обогрева систему следует разжигать несколько раз в день, закладывая новые порции топлива. Если материал для розжига выступает уголь, то в этом случае следует еще и регулярно удалять появляющуюся золу, что также требует определенного количества времени.

Главное достоинство печной системы – абсолютная автономность. Обогрев дачного дома зимой посредством печи не требует использования ни электричества, ни газа (детальнее: «Чем отапливать дом если нет газа «). Основным топливом выступают только дрова и уголь. Элементарность устройства конструкции полностью исключает риск поломки. Основными типами печек являются два:

• традиционная русская печь;
• система отопления для дачи. именуемая буржуйкой.

Массивный механизм русской печи может выполнять сразу несколько полезных функций. Она прекрасно подходит для приготовления пищи, теплая поверхность позволяет спать на такой печи, и, безусловно, такой агрегат способен отопить частный дом

Важно отметить, что ввиду своих больших размеров нагрев можно обеспечить сразу нескольким жилым помещениям, а тот факт, традиционная русская печь изготавливается из кирпича, обеспечивает долгое сохранение тепла и предотвращает любые перепады температур

К недостаткам такой печи можно отнести ее массивность. Для оборудования такого отопительного прибора потребуется выделить от 6 до 8 м² в помещении. Кроме того, время для протапливания такой печи является долгим (кирпичам для прогрева нужно не менее нескольких часов). Нельзя не упомянуть и тот факт, что монтировать русскую печь стоит только в одноэтажных строениях, так как в противном случае конструкция уже будет мало чем напоминать печь и станет похожа на настоящее промышленное оборудование, отличающееся огромными размерами.

Обогрев дачи зимой при помощи буржуйки отличается от печного. Места это оборудование занимает совсем немного (около 1 м²). Время прогревания является очень быстрым, а топлива требуется мало. Кроме того, при желании на поверхности буржуйки можно приготовить еду или, к примеру, вскипятить чайник.

Тем не менее, недостатки есть и у этих изделий. Буржуйка остывает так же быстро, как и прогревается, поэтому во избежание частых перепадов температуры в комнате закладку топлива придется выполнять очень часто, что особенно неудобно в ночное время. Более того, обеспечить теплом буржуйки можно лишь одно помещение, так как мощности для обогрева большего количества комнат у такого оборудования не хватит, поэтому от эксплуатации буржуйки в большом доме лучше отказаться.

Виды систем обогрева дачных домов

Виды систем обогрева могут зависеть от имеющегося энергетического ресурса, особенностей проектирования, климатических условий, бюджета хозяина дачи.

Основными видами обогрева помещений являются:

• газовые обогреватели;
• электрические обогреватели;
• печное оборудование;
• оборудование, работающее на жидкотопливном ресурсе;
• оборудование, работающее на твердотопливном ресурсе;
• универсальные обогревательные системы.

Выбор каждого вида обогрева требует составление бюджета расходов, учета площади здания, которое нуждается в обогреве. От выбора способа подачи тепла будет зависеть поддержка плюсовой температуры в момент отсутствия на дачном участке.

Способы передачи энергии

Способы трансформации энергии невозможно рассматривать без понятия ее передачи. На сегодняшний день выделяется четыре способа взаимодействия тел, при которых происходит передача энергии, – электрический, гравитационный, ядерный и слабый. Передачу в данном контексте можно рассматривать и как способ обмена, поэтому принципиально разделяют совершение работы при передаче энергии и функцию теплообмена. Какие преобразования энергии предусматривают совершение работы? Типичным примером является механическое усилие, при котором в пространстве происходит перемещение макроскопических тел или отдельных частиц тел. Помимо механической силы также выделяют магнитную и электрическую работу. Ключевым объединяющим свойством практически для всех типов работ является способность к полному количественному преобразованию между собой. То есть электричество трансформируется в механическую энергию, механическая работа в магнитный потенциал и т.д. Теплообмен также является распространенным способом передачи энергии. Он может быть ненаправленным или хаотическим, но в любом случае происходит движение микроскопических частиц. Количество активизированных частиц будет определять объем тепла – полезную теплоту.

Виды генерации электроэнергии

Преобразование природных источников энергии в электричество, тепло или кинетическую энергию требует максимальной эффективности, особенно на газовых и угольных электростанциях, чтобы снизить объемы выбросов СО₂. Существуют различные способы преобразование тепловой энергии в электрическую, зависящие от типов первичной энергии.

Среди ресурсов энергии уголь и природный газ используются для выработки электроэнергии путем сжигания (тепловая энергия), а уран путем ядерного деления (ядерной энергии), чтобы использовать энергию пара для вращения паровой турбины. Десять крупнейших стран производителей электроэнергии на 2017 год представлены на фото.

Таблица эффективности работы существующих систем преобразование тепловой энергии в электрическую.

Выбор метода преобразования тепловой энергии в электрическую и его экономическая целесообразность зависят от потребностей в энергоносителях, наличия природного топлива и достаточности площадки строительства. Вид генерации варьируется во всем мире, что приводит к широкому диапазону цен на электроэнергию.

Что такое атмосферное электричество

Первым всерьез занялся проблемой гениальный Никола Тесла. Источником появления свободной электрической энергии Тесла считал энергию Солнца. Созданный им прибор получал электроэнергию из воздуха и земли. Тесла планировал разработку способа передачи полученной энергии на большие расстояния. Патент на изобретение описывал предложенный прибор, как использующий энергию излучения.

Устройство Теслы было революционным для своего времени, но объем получаемой им электроэнергии был небольшим, и рассматривать атмосферное электричество как альтернативный источник энергии, было неверно. Совсем недавно изобретатель Стивен Марк запатентовал прибор, производящий электричество в больших объемах. Его тороидальный генератор может подавать электричество для ламп накаливания и более сложных бытовых приборов. Он работает длительное время, не требуя внешней подпитки. Работа этого прибора основана на резонансных частотах, магнитных вихрях и токовых ударах в металле.

На фото рабочий образец тороидального генератора Стивена Марка

Возможно ли это?

Прежде чем рассмотреть технологические схемы и ответить на вопрос «как взять электроэнергию из почвы?», давайте разберемся насколько это реально.

Считается, что в земле очень много энергии и, если сделать установку – вы вечно будете бесплатно ей пользоваться. Это не так, ведь чтобы получить энергию нужен определенный участок земли и металлические штыри, которые вы в неё установите. Но штыри будут окисляться и рано или поздно приём энергии закончится. Кроме того, её количество зависит от состава и качества самой почвы.

Чтобы добиться хорошей мощности нужен очень большой участок земли, поэтому в большинстве случаев энергии, полученной из земли, достаточно для включения пары светодиодов или небольшой лампочки.

Из этого следует, что энергию из земли получить можно, но использовать её как альтернативу электросетям вряд ли получится.

Виды генерации электроэнергии

Преобразование природных источников энергии в электричество, тепло или кинетическую энергию требует максимальной эффективности, особенно на газовых и угольных электростанциях, чтобы снизить объемы выбросов СО2. Существуют различные способы преобразование тепловой энергии в электрическую, зависящие от типов первичной энергии.

Среди ресурсов энергии уголь и природный газ используются для выработки электроэнергии путем сжигания (тепловая энергия), а уран путем ядерного деления (ядерной энергии), чтобы использовать энергию пара для вращения паровой турбины. Десять крупнейших стран производителей электроэнергии на 2017 год представлены на фото.

Таблица эффективности работы существующих систем преобразование тепловой энергии в электрическую.

Выбор метода преобразования тепловой энергии в электрическую и его экономическая целесообразность зависят от потребностей в энергоносителях, наличия природного топлива и достаточности площадки строительства. Вид генерации варьируется во всем мире, что приводит к широкому диапазону цен на электроэнергию.

Идея 1 Компактная модель для локального обогрева

Самым простым способом, который позволит сделать электрообогреватель является именно этот. Для начала подготовьте следующие материалы:

• 2 одинаковых прямоугольных стекла, площадью около 25 см 2 каждое (к примеру, размерами 4*6 см);
• кусок алюминиевой фольги, ширина которой не больше ширины стекол;
• кабель для подключения электрического обогревателя (медный, двухжильный, с вилкой);
• парафиновая свеча;
• эпоксидный клей;
• острые ножницы;
• плоскогубцы;
• деревянный брусок;
• герметик;
• нескольких ушных палочек;
• чистая тряпочка.

Как Вы видите, материалы для сборки самодельного электрического обогревателя вовсе не дефицитные, а главное – все могут находиться под рукой. Итак, сделать маленький электрообогреватель своими руками можно по следующей пошаговой инструкции:

1. Тщательно протрите стекло тряпочкой от грязи и пыли.
2. Плоскогубцами аккуратно возьмите стекло за край и обожгите одну из сторон свечой. Копоть должна равномерно покрыть всю поверхность. Аналогичным образом нужно обжечь и одну из сторон второго стекла. Чтобы нагар лучше оседал на поверхности, рекомендуется перед сборкой электрического обогревателя охладить стекло.
3. После того, как стеклянные заготовки остынут, аккуратно с помощью ушных палочек очистите края не больше, чем на 5 мм по всему периметру.
4. Вырежьте из фольги две полоски, шириной точно соответствующей ширине закопченной области на стекле.
5. Нанесите клей на стекло по всей обожжённой поверхности (она токопроводящая).
6. Уложите куски фольги, как показано на фото ниже. После чего нанесите клей на вторую половинку и соедините их.
7. Затем загерметизируйте все места соединения.
8. С помощью тестера самостоятельно замерьте сопротивление самодельного обогревателя. После этого рассчитайте его мощность, пользуясь формулой: P=I 2 *R. О том, как пользоваться мультиметром. мы рассказывали в соответствующей статье. Если мощность не превышает допустимые значения, переходите к завершению сборки. Если мощность слишком большая, нужно переделать нагревательный элемент — сделать толще слой нагара (сопротивление станет меньше).
9. Приклейте концы фольги к одной из сторон.
10. Сделайте подставку из бруска, установив на нее контактные площадки, подключенные к электрическому шнуру.

Вот по такой технологии можно сделать электрический мини обогреватель своими руками. Максимальная температура нагрева составит около 40 о. чего будет вполне достаточно для локального обогрева. Однако для отопления комнаты такой самоделки будет, конечно же, мало, поэтому ниже мы предоставим более эффективные варианты самодельных электрообогревателей.

Особенности эксплуатации

Чтобы растопить печь можно воспользоваться щепой или лучинками. Их нужно сложить  в топочной камере и поджечь. После того как огонь разгорелся закладывают более крупные дрова. Воздушные заслонки в этот момент должны находиться в открытом состоянии, прикрыть их можно после того как огонь охватил поленья.

Обогрев помещения с помощью электро – дровяной печки независимо от того где именно она находится, может быть потенциально опасным. Поэтому и существует техника безопасности при эксплуатации, призванная свести опасные ситуации к минимуму:

• на полу перед топочной дверцей необходимо простелить металлический лист;
• к корпусу прибора должно быть обязательно подключено заземление;
• своевременно осуществлять прочистку дымохода.

Теплые полы

Под теплыми полами понимается система отопления, где вместо стандартных батарей тепло излучается напольной поверхностью.

Для этого могут применяться следующие конструкционные решения:

1. Система тонких труб с теплоносителем. Укладывается под стяжкой или на специальную теплораспределительную платформу под финишное покрытие.
2. Нагревательный кабель. Его можно монтировать как в слой стяжки, так и в толщу плиточного клея под кафель.
3. Пленочный обогреватель. В качестве нагревательного элемента здесь используется плотный диэлектрический лист полимера. Он имеет две медные токоведущие жилы, соединенные между собой токоведущими элементами с высоким электрическим сопротивлением. Местом укладки пленочного теплого пола обычно выступает последний слой под финишным напольным покрытием с высокой теплопроводностью. Обычно это — линолеум, ламинат или паркетная доска.

Инерционность уложенной под чистовое покрытие пленки на порядок меньше, чем аналогичный показатель кабеля под плиткой или стяжкой. Время, необходимое пленочному нагревателю на доведения напольного покрытия до комфортных +25 градусов – не более 5-10 минут. В то же время кабель под плиткой это делает за 30 минут, а кабель в стяжке — за 3-5 часов.

Монтаж нагревательной пленки настолько прост, что процедура установки этого электрического отопление своими руками обычно не вызывает затруднений:

1. Укладка подложки. Для этих целей используется специальный материал – пенофол (вспененный фольгированный утеплитель). Его нужно разложить на черновом основании фольгой вверх.
2. Коммутация с терморегулятором и сетью. Необходимо провести обжим клемм на токоведущих жилах и на проводе. В качестве изоляции используются битумные накладки. Под поверхность пленки проводится установка термодатчика.
3. Финишная отделка. Подходящими вариантами отделочного материала поверх пленочного нагревателя является ламинат, линолеум или паркет.

Рекомендуется учесть следующие советы, как сделать электрическое отопление своими руками:

• Один терморегулятор в состоянии выдерживать нагрузку не более 3,6 кВт. Обширные помещения желательно оснащать несколькими раздельными контурами питания с автономными терморегуляторами.
• Греющей пленкой запрещается оформлять участки пола под мебелью и прочими прилегающими к полу предметами. Подобно остальным электрическим приборами, пленка плохо переносит перегревание.

Изготовление своими руками

Схематично устройство самодельной термоэлектростанции можно представить так:

1. Элемент Пельтье положим на дно глубокой посудины – миски или кружки.
2. Далее в эту посудину вставим еще одну: если используются миски, то понадобится такая же; если ваш выбор пал на кружки, то вторая должна быть чуть меньше первой.
3. К выведенным от элемента Пельтье проводам присоединим преобразователь напряжения.
4. Внутреннюю посудину заполним снегом или холодной водой, после чего всю конструкцию поставим на огонь.

Через какое-то время снег растает, превратится в воду и закипит. Производительность генератора при этом понизится, но зато турист получит возможность выпить горячего чайку. После чаепития можно будет заправить генератор новой порцией снега.

Чем больше термоэлементов (их еще называют ветвями) будет у приобретенного вами элемента Пельтье, тем лучше. Можно применить прибор марки TEC1-127120-50 – их у него 127. Данный элемент рассчитан на токи до 12А.

Передача солнечной энергии на Землю

Солнечная энергия со спутника передается на Землю с помощью микроволнового передатчика через космос и атмосферу и принимается на земле антенной, называемой ректенной. Ректенна –нелинейная антенна предназначенная для преобразования энергии поля падающей на неё волны.

Лазерная передача

Последние разработки предлагают использовать лазер с помощью недавно разработанных твердотельных лазеров, позволяющих эффективно передавать энергию. В течение нескольких лет может быть достигнут диапазон от 10% до 20% эффективности, но дальнейшие эксперименты все еще требуют учета возможных опасностей, которые это может вызвать для глаз.

СВЧ

По сравнению с лазерной передачей СВЧ-передача более развита, имеет более высокую эффективность до 85%. СВЧ лучи значительно ниже летальных уровней концентрации даже при длительном воздействии. Так микроволновая печь СВЧ с частотой 2.45 ГГц микроволновой волны с определенной защитой совершенно безвредна. Электрический ток, генерируемый фотоэлектрическими элементами, пропускается через магнетрон, который преобразует электрический ток в электромагнитные волны. Эта электромагнитная волна проходит через волновод, который формирует характеристики электромагнитной волны. Эффективность беспроводной передачи энергии зависит от многих параметров.

Генерация тепловой энергии из механической

Также один из самых распространенных способов получения энергии в результате преобразования. Суть его заключается в способности тел отдавать тепловую энергию в процессе совершения работы. В простейшем виде данную схему трансформации энергии демонстрирует пример с трением двух деревянных предметов, в результате чего возникает огонь. Однако для использования данного принципа с ощутимой практической пользой требуются специальные устройства.

В бытовом хозяйстве преобразование механической энергии имеет место в системах отопления и водоснабжения. Это сложные технические конструкции с магнитопроводом и шихтованным сердечником, подключенным к замкнутым электропроводящим контурам. Также внутри рабочей камеры данной конструкции проходят трубы отопления, которые нагреваются под действием совершаемой работы от привода. Недостатком данного решения можно назвать необходимость подключения системы к электросети.

В промышленности используются более мощные преобразователи с жидким теплоносителем. Источник механической работы подключается к замкнутым резервуарам с водой. В процессе движения исполнительных органов (турбин, лопастей или других элементов конструкции) внутри контура создаются условия для вихреобразования. Это происходит в моменты резкого торможения лопастей. Кроме нагрева в данном случае повышается и давление, что облегчает процессы циркуляции воды.

Генератор Стивена Марка

С помощью этого прибора можно накопить определенный электрический потенциал для обслуживания бытовых приборов, не задействуя при этом дополнительную подпитку. Технология была запатентована, в результате чего сотни энтузиастов пытались повторить опыт в домашних условиях. Однако из-за специфических особенностей ее не удалось пустить в массы.

Работа генератора Стивена Марка осуществляется по простому принципу: в кольце устройства происходит образование резонанса токов и магнитных вихрей, которые вызывают появление токовых ударов. Для создания тороидального генератора нужно придерживаться следующей инструкции:

1. В первую очередь следует подготовить основание прибора. В качестве него можно использовать отрезок фанеры в форме кольца, кусок резины или полиуретана. Также необходимо найти две коллекторные катушки и катушки управления. В зависимости от чертежа размеры конструкции могут отличаться, но оптимальным вариантом являются следующие показатели: наружный диаметр кольца составляет 230 мм, внутренний — 180 мм. Ширина составляет 25 мм, толщина — 5 мм.
2. Необходимо намотать внутреннюю коллекторную катушку, используя многожильный медный провод. Для лучшего взаимодействия применяют трехвитковую намотку, хотя специалисты уверены, что и один виток сможет запитать лампочку.
3. Также следует подготовить 4 управляющие катушки. При размещении этих элементов нужно соблюдать прямой угол, иначе могут появиться помехи магнитному полю. Намотка этих катушек плоская, а зазор между витками составляет не больше 15 мм.
4. Осуществляя намотку управляющих катушек, принято задействовать одножильные провода.
5. Чтобы выполнить установку последней катушки, следует применить заизолированный медный провод, который наматывают по всей площади основания конструкции.

https://youtube.com/watch?v=hIfQjh6DlAI

Как получить электричество из тепла Земли?

Ученые мужи разработали методику, дающую возможность генерировать электричество из тепла, которое Земля выделяет в пространство вокруг.

Энергию тепла Земли предполагается задействовать как возобновляемый энергетический источник для изготовления электричества не во всех районах планеты. Сейчас не существует технологий, разрешающих извлекать электричество из тепла Земли.

Новая методика разработана Федерико Капассо и его коллегами из Гарвардского университета. Для создания методики ученых подтолкнуло наблюдение, что планета «подогревает» космос с мощностью в 100 миллионов гигаватт. Авторы исследования создали схему особенной «тепловой батареи», смотря на информацию о тепловом потоке, исходящем от Земли.

Данный прибор в себя включает комплект особенных антенн-выпрямителей и объединяющих электро цепей. Прибор схож на электромеханические петли, применяемые в электронных билетах, а еще «беспроводных» зарядных устройствах для сотовых телефонов.

Система с аккумулятором тепла

Многие владельцы частных домов задаются вопросом, как сделать отопление от печки, чтобы в доме было постоянно тепло. Дело в том, что в связи с циклическим типом работы печи, температура внутри дома постоянно меняется. Пока горят дрова – в комнатах тепло, а когда печь перестают топить – становится холодно, особенно в ночное время.

Решением в данном случае может стать установка аккумулятора тепла, но для него потребуется мощная печка. Такой аккумулятор представляет собой емкость большого объема, заполненную водой, который устанавливают между печью и отопительной системой. Таким образом, установленная своими руками печь с паровым отоплением оборудуется двумя независимыми отопительными контурами.

Первый из них – с естественным типом циркуляции. Он обеспечивает передачу тепла от печи теплоносителю. По второму горячая вода поступает в радиаторы. Как правило, на нем устанавливают циркуляционный насос.

Преимущества данного типа отопления в том, что по мере сгорания топлива в печи происходит нагрев воды в емкости. Она может нагреться до 60-80 ℃ и сохранять радиаторы теплыми в течение 10-12 часов. Таким образом, обеспечивается вполне комфортная температура в помещении без холода или излишней жары.

Преобразование паровой энергии

Паровые турбины могут применяться в промышленности как способ трансформации энергии в приемлемую форму, так и в качестве самостоятельного генератора электричества или тепла из специально направляемых потоков условного газа. Далеко не одни турбинные машины используются как устройства преобразования электрической энергии в составе с паровыми генераторами, но их конструкция оптимально подходит для организации этого процесса с высоким КПД. Простейшее техническое решение – турбина с лопатками, к которой подключаются сопла с подаваемым паром. По мере движения лопастей происходит вращение электромагнитной установки внутри аппарата, выполняется механическая работа и вырабатывается ток.

Некоторые конструкции турбин имеют специальные расширения в виде ступеней, где происходит превращение механической энергии пара в кинетическую. Данная особенность устройства обуславливается не столько интересами повышения производительности преобразования энергии генератора или необходимостью выработки именно кинетического потенциала, сколько обеспечением возможности гибкой регуляции работы турбины. Расширение в турбине обеспечивает функцию управления, что дает возможность эффективной и безопасной регуляции объемов генерируемой энергии. К слову, рабочая область расширения, которая включается в процесс преобразования, называется активной ступенью давления.

Преобразование электромеханической энергии

Большинство современных технических агрегатов работает на принципах электромеханики. Синхронные и асинхронные электрические машины и генераторы используются в транспорте, станочном оборудовании, промышленных инженерных узлах и прочих силовых установках разного назначения. То есть электромеханические виды преобразования энергии применимы и к генераторному, и к двигательному режимам работы в зависимости от текущих требований приводной системы.

В обобщенном виде любую электрическую машину можно рассматривать как систему взаимно перемещающихся магнитно-связанных электрических цепей. К подобным явлениям также относят гистерезис, насыщение, высшие гармоники и магнитные потери. Но в классическом представлении относить их к аналогам электрических машин можно лишь в случае, если речь идет о динамических режимах, когда система работает в рамках энергетической инфраструктуры.

В основе системы электромеханического преобразования энергии лежит принцип двух реакций с двухфазными и трехфазными компонентами, а также метод вращающихся магнитных полей. Ротор и статор двигателей выполняют механическую работу под действием магнитного поля. В зависимости от направления движения заряженных частиц устанавливается режим работы – в качестве мотора или генератора.

Термоэмиссионные преобразователи

Они также называются термоэлектронным генератором или термоэлектрическим двигателем, которые непосредственно преобразуют тепло в электричество, используя термоэмиссию. Тепловая энергия может быть преобразована в электроэнергию с очень высокой эффективностью через индуцированный температурой процесс электронного потока, известный как термоэлектронное излучение.

Основным принципом работы термоэлектронных преобразователей энергии является то, что электроны испаряются с поверхности нагретого катода в вакууме и затем конденсируются на более холодном аноде. После первой практической демонстрации в 1957 году термоэлектронные преобразователи энергии использовались с различными источниками тепла, но все они требуют работы при высоких температурах — выше 1500 К. В то время как работа термоэлектронных преобразователей энергии при относительно низкой температуре (700 К — 900 К) возможна, эффективность процесса, которая обычно составляет > 50%, значительно уменьшается, поскольку количество излучаемых электронов на единицу площади от катода зависит от температуры нагрева.

Советуем изучить — Реферат: проектирование электрической части тэц 180 мвт

Для традиционных катодных материалов, таких как металлы и полупроводники, число испускаемых электронов пропорционально квадрату температуры катода. Однако недавнее исследование демонстрирует, что температура тепла может быть снижена на порядок при использовании графена в качестве горячего катода. Полученные данные показывают, что катодный термоэлектронный преобразователь на основе графена, работающий при 900 К, может достичь КПД 45%.

Принципиальная схема процесса электронной термоэлектронной эмиссии представлена на фото.

TIC на основе графена, где Tc и Ta — температура катода и температура анода, соответственно. Основываясь на новом механизме термоэлектронной эмиссии, исследователи предполагают, чтобы конвертер энергии катода на основе графена мог найти свое применение при повторном использовании тепла промышленных отходов, которое часто достигает температурного диапазона от 700 до 900 K.

Новая модель, представленная Ляном и Энгом, может принести пользу конструкции преобразователя энергии на основе графена. Твердотельные преобразователи энергии, которые в основном являются термоэлектрическими генераторами, обычно работают неэффективно в низкотемпературном диапазоне (с КПД менее 7%).

Разновидности систем

Существуют два варианта, как сделать отопление в доме от печи. В первом случае это будет система с естественным типом циркуляции теплоносителя, а во втором – принудительной циркуляцией.

Паровое отопление от печки с естественной циркуляцией не требует подключения к электричеству, поскольку вода по отопительному контуру циркулирует за счет законов физики. Однако в данном случае отопительный трубопровод должен быть большого диаметра, что приводит к увеличению объема и инерционности системы. Такая печь будет довольно долго греться при растопке. В тоже время, когда дрова полностью прогорят, теплоноситель в контуре будет дольше оставаться теплым.

Среди недостатков естественной циркуляции в паровом отоплении от печи в частном доме стоит назвать еще и тот факт, что подающие трубы нужно размещать либо под потолком, либо на уровне батарей. Если дом двухэтажный, верх от печи выходит труба, по которой теплоноситель расходится по радиаторам второго этажа, и лишь затем опускается на первый этаж и обогревает помещения на нем.

Выполненное своими руками печное отопление с естественным типом циркуляции не отличается высоким КПД, поскольку вода в контуре движется медленно и не поставляет достаточно тепла в помещения.

Во втором случае кирпичная печь с водяным отоплением оборудуется циркуляционным насосом, который обеспечивает постоянное движение теплоносителя внутри контура с определенной скоростью. За счет изменения параметров скорости можно регулировать степень прогрева помещений. Таким образом, данная разновидность системы является более эффективной. Однако для ее работы необходимо наличие электроэнергии. Если произойдет сбой в электропитании, насос отключится, а теплоноситель внутри работающей печи закипит. Чтобы избежать подобных неприятностей, в случае резких перебоев в электричестве циркуляционный насос стоит подключить к источнику бесперебойного питания с аккумулятором. При регулярном отключении электропитания понадобится еще и генератор энергии, а это достаточно дорого.

Как определить термоЭДС металла?

Термоэлектродвижущая сила возникает в замкнутом контуре при соблюдении двух условий:

1. Если он состоит хотя бы из двух проводников, изготовленных из различных материалов.
2. Если все входящие в состав контура разнородные участки имеют различную температуру (хотя бы в области соединения).

В физике данное явление называют эффектом Зеебека.

Величина термоЭДС зависит от вида материалов и разности их температур.

Определяют ее по формуле:

Е = к (Т1 – Т2),

• Где Т1 и Т2 – температура проводников;
• К – коэффициент Зеебека.

Наибольшей производительностью обладают контуры, состоящие из разнородных полупроводников (обладающих р- и n-проводимостью). В металлах эффект Зеебека проявляется незначительно, за исключением некоторых переходных металлов и их сплавов, например, палладия (Pd) и серебра (Ag).

Теплообменники широко применяются в быту. Довольно легко можно сделать теплообменник своими руками – инструкция по сборке представлена в статье.

Пошаговая инструкция по облицовке камина своими руками представлена тут.

Похожие записи:

Синусоидальный ток и его основные параметры Ночник с датчиком движения Конструкция асинхронного электродвигателя: устройство механизма от а до я! применение и характеристики современных электродвигателей (160 фото) Конденсатор 2a104j Генератор с регулировкой частоты на 561ла7. функциональный генератор на к561ла7 Управление шаговыми двигателями через usb своими руками