патенты / 21689

827722-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .



. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB827722A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ ПРИЛОЖЕННЫЕ ЧЕРТЕЖИ Изобретатели: ДЖЕЙМС КИНГОРН БРАУН и ДЕРЕК ГАРРИ ВЕРТИГЕН 827722 Дата подачи заявки Полная спецификация: 14 мая 1956 г. : 827722 : 14, 1956. Дата подачи заявки: 16 мая 1955 г. : 16, 1955. № 14107155. 14107155. Полная спецификация опубликована: 10 февраля 1960 г. : 10, 1960. Индекс при приемке: - Классы 38( 2), Т( 1 : 7 7 ); и 38 (3), 2 5 (А:В). :- 38 ( 2), ( 1 : 7 7 ); 38 ( 3), 2 5 (: ). Международная классификация: -НО 21, с. :,- 21, . ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Усовершенствования в электротяговом оборудовании переменного тока Мы, - , британская компания, зарегистрированная по адресу ' , 1-3, ' , , 4, настоящим заявляем об изобретении, о котором мы молимся. что патент может быть выдан нам, а метод, с помощью которого он должен быть реализован, должен быть подробно описан в следующем заявлении: , - , ' , 1-3, ' , , 4, , , : - Настоящее изобретение относится к электрическому тяговому оборудованию переменного тока, в котором питание постоянного тока тягового двигателя или двигателей осуществляется от источника переменного тока с помощью ртутной дуги или подобных выпрямляющих средств, то есть статического устройства, проводящего ток. в одном направлении на пути между анодным и катодным элементами, причем этот путь может быть газопроводным или твердым, как в выпрямителе с сухими пластинами, и трансформаторе, имеющем связанные с ним средства переключения отводов, в результате чего скорость и крутящий момент оборудование может управляться путем регулировки переменного напряжения, приложенного к цепям, включая выпрямляющие средства и тяговый двигатель или двигатели. , , - , - , . До сих пор в тяговом оборудовании переменного тока предлагались различные устройства переключения ответвлений. В одном обычно используемом устройстве для выбора ответвлений используются кулачковые контакты в сочетании с рядом контакторов, которые управляются таким образом, что осуществляется выбор ответвлений. Благодаря указанным кулачковым контактам последние не должны замыкать или размыкать токоведущие цепи, а функция отключения и включения ограничивается указанными контакторами. Однако при таких устройствах контакторы должны работать при сильном токе, который может быть более 1000 ампер для мотор-вагонного оборудования и более 2000 ампер для локомотивов. В результате контакторы шумят при работе и подвержены чрезмерной эрозии контактов, что требует частого технического обслуживания. контакты. - - , - , , , , , 1000 - 2000 , 3 6 . Как хорошо известно, устройства переключения ответвлений должны избегать короткого замыкания двух отводов трансформатора, поскольку в противном случае между короткозамкнутыми отводами будет протекать большой контурный ток. Кроме того, во многих случаях желательно избегать отключения двигателей от источника питания. даже на короткий период, так как может возникнуть нежелательный всплеск тягового усилия. , - - , , , , . В соответствии с настоящим изобретением тяговое оборудование переменного тока упомянутого типа содержит переключающее средство переключения отводов для выбора отвода, от которого подается или должны питаться двигатель или двигатели, средства выпрямления, обеспечивающие множество анодкатодных путей, выпрямитель. средство управления для понижения напряжения анод-катод одного пути анод-катод ниже напряжения другого пути анод-катод, а также средство управления для указанного средства переключения отводов и указанного средства управления выпрямителем, посредством которого переключают ток тягового двигателя с одного отвода на другой за счет снижения напряжения анод-катод указанного одного пути ниже напряжения указанного другого пути. , , - , , - - - , - - . Указанное средство управления выпрямителем, которое может содержать вспомогательный трансформатор или трансформаторы, может, например, вводить в цепь анод-катод и удалять из нее вспомогательную составляющую напряжения, в результате чего напряжение анод-катод в указанной цепи может быть понижено ниже напряжения анод-катод. напряжение в другой цепи для передачи тока из первой цепи в последнюю. , , - - - . В устройствах согласно изобретению управление анодной проводимостью осуществляется с помощью переключающих средств, которые работают при напряжениях и токах, для которых указанные управляющие переключатели могут быть легко спроектированы для работы, не требуя какого-либо значительного внимания при техническом обслуживании, тогда как переключающие переключатели, которые несут ток основного тягового двигателя не требуется открывать или закрывать при прохождении указанного тока. , , - . Согласно дополнительному признаку изобретения, средство выпрямления включает в себя первый и второй анодно-катодные пути со средством переключения отводов, выполненным с возможностью соединения каждого отвода трансформатора поочередно с указанным первым анодом, и со средством управления выпрямителем, выполненным с возможностью рендеринга указанного второй анод, проводящий ток во время перехода. Удобно, что первый анод содержит основной анод, по которому обычно протекает ток двигателя, а второй анод содержит вспомогательный анод, по которому проходит ток двигателя во время перехода, и устройство может включать в себя второй переключатель отводов, приспособленный для при переходе поочередно подключайте вспомогательный анод к соответствующим отводам трансформатора. , - , , , - . Согласно другому признаку изобретения, вспомогательный трансформатор используется для обеспечения ступеней напряжения, промежуточных между теми, которые обеспечиваются отводами главного трансформатора, а средства управления переключением отводов предназначены для подключения указанного вспомогательного трансформатора во время перехода, чтобы уменьшить напряжение анод-катод в одном пути для передачи тока двигателя в другой путь. , , - - . Изобретение может быть с успехом применено в тяговом оборудовании известного типа, в котором напряжение, приложенное к выпрямителю и цепи двигателя, изменяется с большим количеством ступеней при использовании лишь сравнительно небольшого числа отводов на обмотке главного трансформатора, причем оборудование включает в себя Для этой цели используется вспомогательный трансформатор, имеющий вторичную обмотку, включенную последовательно между регулируемыми отводами главного трансформатора и: выпрямителями и двигателями, при этом первичная обмотка указанного вспомогательного трансформатора соединена через реверсивное переключающее средство с дополнительными переключающими переключателями, соединенными с тем же самым или разные, но желательно одинаковые отводы главного трансформатора. Коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора выполнен таким, что напряжение, подаваемое последовательно с вторичным напряжением главного трансформатора, изменяется от нуля до значения, равного половине значения между главные отводы главного трансформатора. Реверсивные переключающие средства и главные переключающие переключатели, а также дополнительные переключающие переключатели, управляющие величиной упомянутого подаваемого напряжения, расположены так, что на каждом отводе вторичной обмотки главного трансформатора подаваемое напряжение изменяется. от максимального значения относительно вторичного напряжения главного трансформатора постепенно до нуля, затем реверсируется и постепенно увеличивается до максимального значения, действующего в том же направлении, что и вторичное напряжение. Затем снова включается реверс, и главные отводные переключатели переключаются на следующий более высокий отвод главной вторичной обмотки, так что напряжение, подаваемое на тяговые двигатели, становится промежуточным между двумя соседними отводами и может постепенно увеличиваться за счет снижения подаваемого напряжения до нуля и изменения направления указанного напряжения с последующим постепенным увеличением указанного напряжения. подаваемое напряжение до максимального значения, как описано выше. , : , - , , - - , , . Предпочтительные устройства переключения ответвлений типа 70, описанные выше, полностью изложены и заявлены в патенте Великобритании № 776197, на который настоящим обращено внимание. - 70 776,197 . Теперь в качестве примера будут сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, на которых: , 75 : Фиг.1 и 2 представляют собой электрические схемы, иллюстрирующие соответствующие варианты осуществления изобретения; и фиг. 3 представляет собой диаграмму последовательности операций скважины 80, понятную специалистам в данной области техники, показывающую работу варианта реализации, показанного на фиг. 1. 1 2 ; 3 80 1. Соответствующие части обозначены одинаковыми ссылочными номерами на нескольких фигурах. . Оборудование, показанное на рис. 1, включает главный трансформатор 85, имеющий секцию вторичной обмотки и первичную обмотку (не показана), последняя соединена с источником переменного тока, ртутный дуговой выпрямитель, имеющий основной и вспомогательный аноды, обозначенные цифрой 90 А и соответственно и общий катод , средство переключения отводов главного трансформатора, средство реверсивного переключателя и вспомогательный трансформатор , , как указано выше. Оборудование 95 также содержит один или несколько тяговых двигателей, представленных одним двигателем в позиции , при этом понимается, что любой может использоваться желаемое количество двигателей, которые могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно в любой желаемой комбинации друг с другом. Для получения двухполупериодного выпрямления оборудование будет включать дополнительную вторичную секцию (не показана) и ртутный дуговой выпрямитель. (не показано) 105 Отводы вторичной обмотки соединены соответствующими ответвительными переключателями 1, 2 и 3 со вторичной обмоткой вспомогательного трансформатора, один конец которого соединен с основным анодом А. В показанной схеме 110: Отводные переключатели 1, 2 и 3 подключаются к различным точкам обмотки , причем такое расположение предпочтительно применяется там, где, что предпочтительно, отводы на основной вторичной обмотке распределены неравномерно. Затем выполняются соединения на обмотке . в таких точках, которые будут указаны ниже. Если основные отводы обмотки распределены равномерно, то все отводные переключатели 1, 2 и 3 могут быть соединены вместе с концом обмотки , удаленным от анода . Первичная обмотка вспомогательный трансформатор подключается посредством реверсивных контактов , управляемых обычным кулачковым валом или переключателем последовательности 125 для ответвительных переключателей, в цепь, которая проходит от одного конца вторичной обмотки через указанные реверсивные контакты и обмотку , к центральному отводу реактивного сопротивления , один конец которого приспособлен 130 827,722 (вырезы 4 и 5), как показано на диаграмме последовательности операций, рис. ноль, а последний включен в замкнутую цепь, чтобы не вносить существенного реактивного сопротивления в основную цепь выпрямителя. Можно видеть, что таким образом напряжение, приложенное к первичной обмотке , постепенно уменьшалось от максимального значения до нуля ступенчато. соответствующее половине напряжения, полученного между соседними отводами обмотки . Когда ответвительные переключатели работают так, что оба конца реактора соединены с одним и тем же отводом, напряжение указанного отвода по отношению к внешнему концу обмотки прикладывается к обмотки , тогда как когда указанные дополнительные отводные переключатели работают так, что два конца реактора соединены соответственно с соседними отводами обмотки , напряжение, приложенное к вспомогательному трансформатору, будет находиться посередине между напряжениями указанных основных отводов относительно к внешнему концу обмотки С. 1 85 ( ) , 90 , , , 95 , - 100 ( ) ( ) 105 1, 2 3 , 110 , 1, 2 3 , , , 115 1, 2 3 120 , 125 , , , , 130 827,722 ( 4 5) 3 , 5, 34 35 , , , . избирательно соединяться с отводами основной вторичной обмотки посредством дополнительных отводных переключателей 30, 32 и 34, а другой конец которого также приспособлен для соединения соответственно с указанными отводами с помощью дополнительных отводных переключателей 31, 33 и 35 Эти ответвительные переключатели работают для обеспечения постепенного увеличения и уменьшения напряжения, приложенного к обмотке РА, способом, который будет описан ниже со ссылкой на диаграмму последовательности на рис. 3. 30, 32 34, 31, 33 35 3. Вспомогательный анод выпрямителя приспособлен для избирательного подключения посредством вспомогательных отводных переключателей 2a и 3a к каждому из отводов главного трансформатора, следующих за его отводом минимального напряжения. Сеточный электрод предусмотрен для управления проводимостью от Вспомогательный анод Эта сетка приспособлена для подключения к источнику постоянного тока напряжения смещения посредством управляющего переключателя , приводимого в действие кулачковым валом, или переключателя последовательности для обеспечения последовательности перехода между основными отводами, как будет описано ниже. 2 3 . Кулачковый вал или переключатель последовательности устроены так, что на первом или начальном пазе реверс подключает обмотку РА в таком направлении, что при подаче на последнюю питания от отводов основной вторичной обмотки напряжение, создаваемое во вторичной обмотке , будет противодействовать положение обмотки в цепи выпрямителя и двигателя. На рис. 3 положение реверсора обозначено положительными и отрицательными знаками, соответствующими соответственно вспомогательному трансформатору, действующему в направлениях, помогающих и противодействующих основной вторичной обмотке. На указанной первой выемке главный ответвительный переключатель 1 замкнут вместе с другими ответвительными переключателями 30 и 31. Таким образом, напряжение между первым ответвлением обмотки и ее внешним концом приложено к обмотке , и количество витков различных обмоток таково, что напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке на ее отводе, соединенном с ответвительным выключателем 1, немного меньше половины напряжения, индуцируемого в первой секции основной обмотки . На втором отрезке ответвительный переключатель 30 размыкается, а ответвительный переключатель 32 закрывается. так что концы реактора соединены соответственно с первым и вторым отводами обмотки . Напряжение, возникающее на центральном отводе указанного реактора, тогда примерно равно напряжению на середине пути между указанными первым и вторым отводами трансформатора, так что что напряжение, индуцированное в обмотке , уменьшается, а результирующее напряжение, приложенное к двигателю или двигателям , увеличивается. На следующей ступени переключатель 31 размыкается, а переключатель 33 замыкается, соединяя оба конца реактора со вторым отводом главного трансформатора. Приложенное напряжение Поэтому на обмотке снижается еще на один шаг с соответствующим увеличением напряжения тягового двигателя. 3 1 30 31 , , 1 30 32 - , 31 33 , . Включение происходит в два дополнительных этапа. За пятым этапом следует переход 90, при котором переключатели 34 и 35 все еще замкнуты, работает реверсивный механизм . В это время схема реверсивного устройства работает при нулевом напряжении с обмотки основного трансформатора . Реверсирование контакты расположены так, чтобы закорачивать 95 обмотку ПА при прохождении через нейтральные положения, чтобы не прерывать ток короткого замыкания. Предыдущая последовательность работы переключателей 30-35 включительно затем меняется на обратную, как показано насечками 100 6- 9 включительно на рис. 3. На девятом отрезке, когда переключатели 30 и 31 снова замкнуты, максимальное напряжение подается на обмотку , которая теперь поддерживает напряжение обмотки в цепи тягового двигателя 105. Число витков различных обмоток такова, что при подаче максимального напряжения на обмотку РА напряжение, наводимое в обмотке , будет несколько меньше половины напряжения, которое между двумя отводами обмотки составляет 110, между которыми протекает работа. В описываемых условиях на девятом Таким образом, результирующее напряжение, приложенное к аноду , немного меньше, чем среднее значение напряжений на первом и втором отводах обмотки 115 . Кулачковый вал или переключатель последовательности расположены так, чтобы осуществлять переход от первого ко второму отводов обмотки с помощью последовательности шагов, которые теперь будут описаны, что приведет к тому, что анод А будет соединен 120 со вторым отводом обмотки , но при этом вспомогательный трансформатор будет действовать противоположно основному трансформатору, то есть реверс работает как часть указанной последовательности, как будет описано 125. Как показано на рисунке 3, переход включает следующую последовательность шагов: 90 , 34 35 95 , 30-35 100 6-9 3 , 30 31 , 105 , 110 , 115 , 120 , , 125 3 : () Когда ответвительный переключатель 1 все еще замкнут, а реверсивный механизм все еще находится в состоянии, позволяющем вспомогательному трансформатору помогать главным 130 827,722 трансформаторным переключателям 30 и 31, которые все еще закрыты, управляющий переключатель замкнут, чтобы подать блокирующее напряжение. к сети, (б) Вспомогательный отводной переключатель 2а замкнут, соединяя вспомогательный анод С со вторым отводом обмотки , (в) Управляющий переключатель разомкнут (поскольку в это время на основной анод подается напряжение равно напряжению первого основного отвода плюс половина разницы между напряжениями первого и второго отводов, тогда как вспомогательный анод соединен непосредственно со вторым отводом, ток тягового двигателя передается на вспомогательный анод и основной анод перестает проводить ток), () Отводной переключатель 1 размыкается, () Реверсор срабатывает так, что впоследствии вспомогательный трансформатор будет действовать противоположно основному трансформатору. Поскольку это изменение происходит, когда главный анод непроводящий, реверсор в этом случае пропускает только ток намагничивания вспомогательного трансформатора и устроен так, чтобы в это время размыкать цепь при прохождении через нейтральное положение. () 1 130 827,722 30 31 , , () 2 , , () ( , , ), () 1 , () , . () Отводной переключатель 2 замыкается, соединяя основной анод со вторым отводом обмотки в цепи, включающей обмотку . () 2 , . () Управляющий переключатель повторно замыкается, так что вспомогательный анод становится непроводящим, несмотря на то, что напряжение указанного анода равно напряжению второго основного отвода, тогда как напряжение, приложенное к основному аноду теперь лишь немного выше напряжения посередине между первым и вторым отводами, поскольку обмотка противоположна обмотке . () - , . () Размыкание вспомогательного ответвительного переключателя 2 А. () 2 . Теперь переход завершен, как показано меткой 10 на фиг. 3, на этой метке управляющий переключатель может быть разомкнут. 10 3, . Можно заметить, что во время перехода между отводами основной обмотки вспомогательное анодное напряжение превышает напряжение основного анода примерно на половину разницы между напряжениями отводов, между которыми осуществляется переход, но время, в течение которого это происходит, равно настолько коротким, что не оказывает существенного влияния на ток двигателя, при этом подразумевается, что в соответствии с обычной практикой схема двигателя на рис. 1 будет включать в себя обычные сглаживающие дроссели. , 1 . Дальнейшее перемещение кулачкового вала или переключателя последовательности постепенно снижает напряжение, приложенное к обмотке РА за счет срабатывания переключателей 30 и 35, до нуля, как показано на рис. 3 (выемка 14), затем при переходе включается реверс. показан шаг, а затем на метках 15-18 напряжение вспомогательного трансформатора снова постепенно увеличивается. На метке 18 результирующее напряжение, приложенное к основному аноду, доводится до значения, примерно находящегося посередине между напряжением второго и третьего главных отводов. подключение обмотки от второго к третьему отводу затем осуществляется с помощью последовательности этапов переключения или перехода, которые, как показано на рис. 3, аналогичны уже описанным для перехода между пазами 9 и 10. Этот второй переход обеспечивает на девятнадцатой ступени и на последующих ступеньках с 20 по 27 включительно напряжение вспомогательного трансформатора снова постепенно снижается до нуля, меняется на противоположное и увеличивается. - 30 35 , 3 ( 14), , 15-18 18, , - , 3 9 10 , 20 27 , . Как указывалось выше, главные отводы соединены с разными точками вторичной обмотки , и эти точки выбираются так, чтобы в каждом диапазоне шагов между каждой парой основных отводов напряжение, подаваемое в цепь тягового двигателя с помощью трансформатора , составляло переменное между нулем и напряжением, находящимся примерно посередине между напряжением указанных основных отводов. , , . Схема, показанная на фиг. 1, обеспечивает обратное переключение или вырезание, т.е. изменение при нагрузке «с более высокого на более низкое напряжение обмотки или промежуточных ступеней, обеспечиваемых переключателями 30-35. 1 , -" 30 35. Следует понимать, что схема, аналогичная показанной на рис. 1, будет использоваться в сочетании с другой половиной основной вторичной обмотки, и переключение отводов может осуществляться одновременно на обеих половинах этой обмотки, как это предполагается в диаграмме последовательности операций. Рис. 3, или может быть выполнено поочередно на каждой половине указанной обмотки. Если надрез выполняется одновременно на обеих половинах основной вторичной обмотки, может использоваться один вспомогательный трансформатор, причем этот трансформатор имеет две вторичные обмотки, соединенные в цепь с двумя вторичными обмотками. половины и два выпрямителя соответственно. 1 , 3, , . Следует понимать, что, хотя в приведенном выше описании были упомянуты управляющие сетки, могут быть использованы любые другие подходящие средства управления. Например, может быть использован выпрямитель игнитронного типа, а именно, в котором электрод зажигания предусмотрен для создания импульса для запуска выпрямитель дуги в начале каждого цикла. В таких случаях управляющий переключатель будет включен в цепь с элементом, посредством которого пусковой импульс подается на выпрямитель, то есть на запальный электрод. , , , , . Может быть использовано устройство типа экситрона, то есть выпрямитель, имеющий цепи зажигания и возбуждения, причем схема зажигания устроена так же, как в зажигании, тогда как вспомогательный анод или анод возбуждения включен в цепь возбуждения и должен быть под напряжением, чтобы обеспечить анодную проводимость в каждом положительном полупериоде. При такой схеме отключение анода возбуждения от его источника питания приведет к тому, что выпрямитель не будет проводить ток, несмотря на предыдущую подачу напряжения на электрод зажигания. 111 1 '. , , , , ' 111 1 '. 827,722 , Например, для этой цели можно использовать индукционный регулятор. 827,722 , .
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-12 16:51:27
: GB827722A-">
: :

827724-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .

... 64%


. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB827724A
[]
827,724 827,724 Индекс при приемке: Класс 37, К 1 Д 6, К 2 С( 1:2:4:9: 11:13:14:19:20:21:23:24:26:Х), К 3 (Ф: : 37, 1 6, 2 ( 1:2:4:9: 11:13:14:19:20:21:23:24:26:), 3 (: ИКС). ). Международная классификация: - 1 м. :,- 1 . ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Усовершенствования термоэлектрических тепловых насосов или относящиеся к ним Мы, , корпорация, организованная и действующая в соответствии с законодательством штата Делавэр, Соединенные Штаты Америки, по адресу 900 , 6, , . Америка, настоящим заявляем, что изобретение, на которое мы молимся, чтобы нам был выдан патент, и метод, с помощью которого оно должно быть реализовано, будут подробно описаны в следующем заявлении: ' , , , , 900 , 6, , , , , , :- Настоящее изобретение относится к тепловым насосам и, более конкретно, к тепловым насосам, в которых используется по меньшей мере одна пара термоэлектрически различных электрических проводников. Тепловые насосы, работающие на этой основе, уже известны, и основная цель изобретения состоит в том, чтобы создать тепловой насос, использующий конкретных сплавов, благодаря чему достигаются улучшенные показатели эффективности и производительности. - . С совершенно иной точки зрения изобретение представляет собой улучшение или модификацию изобретения, заявленного в Спецификации № 814594, в том смысле, что оно представляет собой выгодное применение некоторых из раскрытых в нем усовершенствованных проводящих элементов. 814,594 . Согласно одному аспекту изобретения термоэлектрический тепловой насос содержит источник электрической энергии и по меньшей мере одну пару термоэлектрически разнородных электрических проводников, соединенных в цепь с образованием по меньшей мере одной пары термоэлектрических соединений, при этом по меньшей мере один из указанных проводников является сплав, состоящий в основном из свинца и компонента теллура и селена, при этом сплав также включает небольшую долю промотора, эффективного для создания благоприятного сочетания проводимости и термоэлектрической энергии, и содержит один или несколько из следующих компонентов: висмут, тантал, марганец, цирконий, титан , алюминий, галлий, хлор, бром, йод, индий, уран, кремний, медь, золото, сурьма, фтор, колумбий, натрий, калий, таллий и мышьяк, доля в процентах по массе указанного элемента теллур-селен составляющая находится в пределах диапазона, пределы которого изменяются линейно с атомной пропорции теллура и селена, причем эти пределы составляют минимум 37 % и максимум 3,05 %, когда теллур-селеновый компонент содержит лишь следы селена минимум до 26,5 % и максимум до 27,55 %, когда теллур-селеновый компонент содержит лишь следы теллура. , - , , : , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , - , , 37 % 3 05 % - 26 5 % 27 55 % - . Согласно другому аспекту изобретения термоэлектрический тепловой насос содержит источник электрической энергии и по меньшей мере одну пару термоэлектрически разнородных электрических проводников, соединенных в цепь с образованием по меньшей мере одной пары термоэлектрических соединений, при этом по меньшей мере один из указанных проводников является сплав, состоящий в основном из свинца и сероселениевой составляющей, при этом сплав также включает небольшую долю промотора, эффективного для создания благоприятного сочетания проводимости и термоэлектрической энергии, и содержит один или несколько из следующих компонентов: висмут, тантал, цирконий, титан, алюминий. , галлий, хлор, бром, йод, индий, уран, кремний, медь, золото, сурьма, фтор, колумбий, натрий, калий и серебро, доля в процентах по массе элемента указанного селено-серного компонента, лежащего с диапазон, пределы которого изменяются линейно в зависимости от атомных пропорций селена и серы, причем эти пределы составляют минимум 26,5 % и максимум 27,55 %, когда селен-серный компонент содержит лишь следы серы, минимум до 12 91 % и максимум 13,37 %, если селен-серный компонент содержит лишь следы селена. , - , , : , , , , , , , , , , , , , , , , , , , - , , 26 5 % 27.55 % - 12 91 % 13.37 % - . Изобретение будет более полно оценено из следующего описания, взятого вместе с сопроводительными чертежами, содержащими фиг. 1-6. Из них: 1-6 : Фигура 1 представляет собой несколько схематическое изображение теплового насоса с одним термоэлектрическим элементом; Фигура 2 представляет собой несколько схематическую иллюстрацию сложного или двойного термоэлектрического теплового насоса, содержащего термо49' . 1 ; 2 thermo49 ' . ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ ПРИЛОЖЕННЫЕ ЧЕРТЕЖИ Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 7 декабря 1955 г. : 7, 1955. № 35169/55. 35169/55. Заявление подано в Соединенных Штатах Америки 1 декабря 1954 г. , 1954. Заявление подано в Соединенных Штатах Америки 1 июня 1955 года. 1, 1955. (Дополнительный патент к № 814594 от 12 июля 1955 г.) Полная спецификация опубликована: 10 февраля 1960 г. ( 814,594, 12, 1955) : 10, 1960. электрические элементы противоположной полярности; Фигура 3 представляет собой графическую иллюстрацию некоторых композиций свинец-селен-теллур, которые можно использовать в термоэлектрических тепловых насосах согласно изобретению; Фигура 4 представляет собой графическую иллюстрацию некоторых композиций свинец-селен-сера, которые могут быть использованы в термоэлектрических тепловых насосах согласно изобретению; Фигура 5 представляет собой графическую иллюстрацию некоторых электрических характеристик отрицательных термоэлектрических элементов теплового насоса, которые могут использоваться в тепловых насосах согласно изобретению; Фигура 5А представляет собой графическую иллюстрацию некоторых электрических характеристик некоторых положительных термоэлектрических элементов теплового насоса, которые могут использоваться в тепловых насосах согласно изобретению; Фигура 6 представляет собой графическую иллюстрацию коэффициентов производительности тепловых насосов согласно изобретению. ; 3 -- ; 4 -- ; 5 ; 5 ; 6 . Когда постоянный ток проходит через соединение двух разнородных проводников, соединение нагревается или охлаждается в зависимости не только от направления тока, но и от природы проводников. Этот нагрев или охлаждение соединений называется эффектом Пельтье и линейно зависит от тока через переход. Коэффициент пропорциональности между поглощением или скоростью выделения тепла и электрическим током называется коэффициентом Пельтье и равен теплу, передаваемому при прохождении единичного количества электричества через переход. Коэффициент Пельтье может быть непосредственно определен как произведение абсолютной температуры и производной по температуре ЭДС Зеебека. , . Сопровождающим такой эффект в указанных обстоятельствах является преобразование между тепловой энергией и электрической энергией, которое происходит внутри каждого отдельного проводника, называемое эффектом Томсона, который определяется как тепло, поглощаемое или излучаемое единичным зарядом, проходящим через единичный температурный градиент. , , . Подобные эффекты обратимы. . Металлические проводники, соединенные с образованием термоэлектрического соединения, как описано выше, обладают низкими коэффициентами Пельтье и низкой термоэдс. Кроме того, такие металлические проводники обладают высокой тепло- и электропроводностью. , , , . Когда в термоэлектрическую цепь вводится внешнее напряжение, как уже упоминалось выше, электрические заряды движутся в соответствии с законами проводимости, и при прохождении соединения разнородных проводников поглощают или выделяют тепло, тем самым претерпевая изменение своего электростатического потенциала. Это называется Пельтье. тепловая накачка, при этом эффектом Томсона пренебрегают, так как градиенты температуры внутри термоэлектрических элементов при накачке достаточно малы. , , , , . В дополнение к вышеупомянутым обратимым термоэлектрическим эффектам есть два других, более распространенных эффекта, которые необходимо учитывать при понимании поведения термоэлектрического теплового насоса. Это обычное джоулево нагрев или рассеяние 2 (где обозначает ток, а обозначает сопротивление). , и нормальная теплопроводность 70. В большинстве применений теплового насоса Пельтье эти необратимые эффекты должны быть сведены к минимуму, поскольку они вредны. Поэтому удельное сопротивление и теплопроводность термоэлектрических элементов 75, используемых в тепловых насосах, должны быть как можно более низкими. . , 2 ( ), 70 , , , 75 . На рисунке 1 обратимый эффект Пельтье иллюстрируется для одного термоэлектрического элемента, кондуктивно соединенного в точках А и В с 80 обычными металлическими проводниками 11 и 12, замыкающими цепь с источником постоянного тока. 1 80 11 12 . Термоэлектрический элемент 10 устроен так, что при протекании единичного тока через спаи и , единицы тепла поглощаются в переходе 85 , а единицы тепла выделяются в . Величины и зависят от значения коэффициента Пельтье. между термоэлектрическим элементом 10 и проводниками 11 и 12 и от температур 90 соответствующих спаев. Если температуры спая одинаковы, тепло, поглощенное в точке , равно теплу, излучаемому в точке . Если начальное распределение температуры в накачивающем элементе постоянно в То, то с 95 раз поглощение тепла током в А постепенно снижает температуру перехода Та, а излучение в В постепенно повышает температуру Тb. 10 , 85 . 10 11 12 90 , . , 95 , , , . Насколько и отличаются от 100 То, зависит от величин упомянутых выше необратимых эффектов, а также от величины ЭДС Пельтье. Электрическая энергия, поступающая в накачивающий элемент в виде диссипации 2 в объеме 105 термоэлектрический элемент слегка повышает температуру термоэлектрического элемента. 100 2 105 . Это необратимое воздействие изменяет распределение температуры внутри термоэлектрического элемента до тех пор, пока оно не будет уравновешено равным потоком тепла 110, выходящим через переходы. Другой необратимый эффект, теплопроводность, вызывает поток тепла из области с высокой температурой в более холодные части; это обозначается как Q_. 110 , , ; Q_. Установление температурных перепадов 115 между спаями и их внешней средой индуцирует потоки тепла через них по законам теплопроводности; они обозначаются как и . Когда ток поддерживается постоянным и распределение температуры 120 принимает устойчивое состояние, тогда общий поток тепла в переход равен скорости поглощения Пельтье в переходе (= ++ 2 ) Аналогично поток тепла из спая равен скорости 125 излучения Пельтье в спае . ( = + 2 /2). 115 ; 120 , (= ++ 2 ) 125 . ( = + 2 /2). Как будет очевидно, важным параметром 827,724 «Коэффициент производительности» теплового насоса является выражение 1 2, где 2 = коэффициент Пельтье = теплопроводность = измерители удельного электрического сопротивления для работы насоса равны , , и определяют скорость, с которой тепло может быть извлечено из внешнего источника, находящегося в контакте с охлаждающим спаем . , para827,724 " " 1 2 , 2 = = = , , . определяет скорость, с которой тепло может передаваться (отдаваться) внешнему источнику, находящемуся в контакте с нагревательным спаем. - — это разница температур, посредством которой передается тепловая энергия. Эти параметры в дальнейшем будут использоваться при описании характеристик насосы; другие объекты, относящиеся к явлениям, происходящим внутри насосного элемента, были указаны просто для объяснения действия накачки и не будут упоминаться далее. Однако следует отметить, что разница между и - это всего лишь электрическая мощность, необходимая для работы цикла накачки. . , () - ; , , . ( = = 2 + ). ( = = 2 + ). В последнем случае «» — это дифференциальная тепловая , возникающая из-за наведенной разницы температур -. , " " -. Направление теплопередачи термоэлектрического элемента рисунка 1 характерно для элементов, имеющих положительную полярность териноэлектрической мощности и проводимости и с током, протекающим в указанном направлении. Для термоэлектрических элементов отрицательной полярности нагрев и охлаждение спаев просто меняются местами. изображено на рисунке 2, где показаны термоэлектрический элемент 13 положительной полярности и термоэлектрический элемент 14 отрицательной полярности, расположенные последовательно друг относительно друга и источника постоянного тока. Стрелка указывает направление электрического тока в общепринятом смысле. -поток электронов, естественно, в противоположном направлении. Соответственно, нагрев происходит в местах спаев, обозначенных и между термоэлектрическими элементами 14 и 13 и электрическими проводниками 15 и 16 соответственно, а охлаждение происходит в местах спаев, обозначенных и . между термоэлектрическими элементами 14 и 13 и металлическим проводником 17 соответственно. В схеме, показанной на рисунке 2, теплопередача и последующий нагрев спаев и и охлаждение спаев и являются аддитивными, как будет очевидно, тем самым обеспечивая тепловой насос с большей эффективностью, чем тот, который содержит один термоэлектрический элемент, как показано на рисунке 1. Тепловой насос, показанный на рисунке 2, конечно, возможен только за счет использования термоэлектрических элементов 13 и 14, имеющих противоположный знак ЭДС Пельтье. Проводники, 15 , 16 и 17 имеют металлический состав и, следовательно, обладают электрическими и термическими свойствами, характерными для металлов, как описано выше. 1 2 13 14 - , , , 14 13 15 16, , 14 13 17, 2, , , 1 2 , , 13 14 ' , 15, 16 17 . Из приведенных выше параметров мы получили выражение, позволяющее удобно сравнивать термоэлектрические элементы и оценивать их полезность в тепловых насосах, которое в дальнейшем обозначается как «Это выражение получено непосредственно из анализа теплового потока в термоэлектрических тепловых насосах». определяются традиционными методами, а приведенный выше термин (коэффициент производительности) является мерой способности теплового насоса создавать разницу температур и передавать тепло через эту разницу. , ( ) . Поглощение или выделение тепла на стыке, как указано выше, прямо пропорционально или Необратимый поток тепла вниз по разности температур пропорционален , а джоулевая ( 2 ) диссипация пропорциональна . Значения или и связаны природой процессов проводимости в композициях, описанных ниже. Из приведенного выше выражения видно, что лучший тепловой насос будет содержать термоэлектрические элементы, имеющие одновременно высокие значения ЭДС Пельтье (или) и низкие значения теплопроводность (К) и удельное сопротивление (р), или высокая проводимость. , , ( 2 ) () () (), . Производительность термоэлектрических тепловых насосов также может быть выражена через нагрев и охлаждение, обеспечиваемые в соединениях, в зависимости от количества электрической энергии, необходимой для такого нагрева или охлаждения. Выражение этого фактора здесь обозначается как «коэффициент производительности». Коэффициент теплового насоса (по отношению к охлаждающему спаю) определяется как отношение тепла, поглощенного в охлаждающем спае, к рассеиваемой электрической энергии внутри насоса и может быть выражен следующим образом: " " ( ) : - Коэффициент производительности теплового насоса (по отношению к нагревательному спаю) определяется105 как отношение тепла, выделяемого в нагревательном спае, к рассеиваемой электрической энергии внутри насоса и может быть выражен следующим образом: : - ( ) 105 : . . Коэффициент производительности отопления равен коэффициенту производительности охлаждения плюс один. . Чтобы обеспечить тепловые насосы с высокой скоростью теплопередачи и высокой эффективностью, как указано выше 115, включающие один или несколько термоэлектрических элементов (как показано соответственно на рисунках 1827,724 и 2), мы используем определенные термоэлектрические элементы в соответствии с основным патентом, демонстрирующие электрические характеристики. как указано выше, превосходит известные металлические сплавы и термоэлектрические элементы известных полупроводниковых составов в целях откачки тепла. 115 ( 1 827,724 2), . Мы обнаружили, что некоторые из промотированных сплавов, описанных и заявленных в основном патенте, демонстрируют очень благоприятные соотношения между коэффициентом Пельтье и удельным сопротивлением и одновременно благоприятные значения теплопроводности. Кроме того, мы обнаружили, что значения коэффициента Пельтье и удельного сопротивления могут быть произвольными и предпочтительно изменены, чтобы обеспечить широкий диапазон рабочих характеристик без значительных изменений теплопроводности. Металлы и обычные металлические сплавы имеют низкие значения коэффициента Пельтье и удельного сопротивления и одновременно высокие значения теплопроводности. С другой стороны, полупроводники демонстрируют низкие значения теплопроводности и высокие значения. коэффициента Пельтье и удельного сопротивления. Коэффициенты эффективности для металлов низкие из-за высоких значений теплопроводности. Коэффициенты эффективности для полупроводников низкие из-за их высокого удельного сопротивления. Однако можно изменить электрические свойства некоторых интерметаллических соединений (которые в чистом состоянии проявляют высокие коэффициент Пельтье и удельное сопротивление и низкие значения теплопроводности) с тем, чтобы уменьшить их удельное сопротивление без пропорционального уменьшения коэффициента Пельтье или значительного увеличения теплопроводности. , , ( ) . Эти интерметаллические соединения, которые в чистом состоянии являются полупроводниками, изменяются, как и в основном патенте, путем добавления небольшой концентрации полезных примесей, которые делают полупроводники более металлическими по своей природе, тем самым значительно улучшая коэффициент полезного действия. Полученные композиции демонстрируют высокие значения коэффициента Пельтье. и низкие значения удельного сопротивления и теплопроводности в соотношении, которое невозможно достичь ни в чистых металлах, ни в чистых полупроводниках. Эти сплавы, как описано в основном патенте, обеспечивают тепловую накачку Пельтье с наведенной разницей температур и скоростью накачки, достаточной для использования в практических приложениях. , , . Вышеупомянутые композиции можно рассматривать как бинарные соединения металлов, содержащие добавленные полезные примеси, называемые в дальнейшем «промоторами». Смеси таких бинарных соединений металлов также эффективны и будут называться тройными металлическими композициями. " " . Более конкретно, мы обнаружили особенно полезные для тепловой накачки термоэлектрические элементы, содержащие свинец и по меньшей мере один член группы теллур, селен и серу в описанных ниже пропорциях (далее называемые «базовые сплавы»), к которым добавлены полезные примесные вещества в виде форме промоторов, как будет также описано ниже. Как станет ясно, некоторые из этих сплавов или композиций обладают отрицательными, а некоторые - положительными электрическими характеристиками, тем самым обеспечивая, при желании, 70-компонентный или двойной тепловой насос, как показано на рисунке 2. , ( " ") , , , , 70 2. Обращаясь теперь к фигуре 3, на ней графически проиллюстрировано множество примеров базовых сплавов, подходящих для 75 элементов термоэлектрического теплового насоса, содержащих свинец и теллур или селен. Следует заметить, что горизонтальная координата этого графика представляет различные пропорции теллура и селена. даны в атомных процентах на 80 процентов и линейно варьируются от теллура, содержащего лишь «следы» (как определено ниже) селена слева, до селена, содержащего лишь «следы» теллура справа. Левая вертикальная шкала (в терминах 85 процентов по весу) дает количество свинца, которое можно легировать с теллуром, селеном или компонентом теллура-селена для любых пропорций последнего, в то время как правая вертикальная шкала, наоборот, дает проценты на 90 весовых процентов теллура, селен или селен-теллуровый компонент при любых пропорциях последнего в конечном составе, остальное, конечно, представляет собой свинец. 3, 75 80 " " ( ) "" - ( 85 ) , - - 90 , , , , . На рисунке 3 графически показаны базовые сплавы 95, содержащие свинец и либо телур, либо селен, либо оба, поскольку мы обнаружили, что селен и теллур, легированные свинцом в указанных пропорциях, взаимно растворимы во всем диапазоне показанных положений 100 и что теллур и селен взаимозаменяемы. в целях обеспечения подходящих элементов термоэлектрического теплового насоса, относящихся к вышеупомянутому классу бинарных металлических соединений, и благодаря такой взаимной растворимости, такие бинарные соединения указанных компонентов могут быть смешаны, как также графически проиллюстрировано, для получения тройных сплавов или также упомянутые выше составы. Открытие 110 такой взаимозаменяемости селена и теллура важно для экономичного производства термоэлектрических элементов указанного выше характера, поскольку оно устраняет необходимость отделения селена от 115 теллура и наоборот (эти два компонента неизменно обнаруживаются вместе как загрязнители друг друга), сложная и дорогая процедура, и действительно невозможная для полного достижения. Соответственно, даже 120 крайних крайностей составов, показанных на рисунке 3, то есть левого конца шкалы ( 37 0 % до 38,05 % по массе теллура, остальное, по существу, весь свинец) можно считать содержащим по крайней мере «следы» селена-125, в то время как состав на другом конце шкалы (от 265 % до 27,55 % по массе селена, остальная часть, по существу, весь свинец) можно рассматривать как содержащую по крайней мере «следы» теллура. Соответственно, термин 130 827,724 растворим во всем диапазоне показанных составов и что селен и сера являются взаимозаменяемыми для целей обеспечения подходящих элементов термоэлектрического теплового насоса, попадающих в класс вышеупомянутых бинарных металлических соединений, и благодаря такой взаимной растворимости такие бинарные соединения указанных компонентов могут быть смешаны, как также проиллюстрировано, с получением тройных сплавов или композиций, также упомянутых выше. 3 95 100 , 105 , , , 110 115 , ( ), , , 120 3, - ( 37 0 % 38 05 % , ) "" 125 , ( 265 % 27 55 % , ) " " , 130 827,724 , . Открытие такой взаимозаменяемости селена и серы важно для экономичного производства термоэлектрических элементов указанного выше характера, поскольку оно устраняет необходимость отделения селена от серы и наоборот (эти два компонента неизменно встречаются вместе в качестве примесей друг к другу). ), сложная и дорогая процедура, и ее действительно невозможно достичь. Соответственно, даже крайние крайние значения составов, показанных на рисунке 4, то есть крайние значения левого конца шкалы (от 26,5% до 27,55% по массе селена, остаток свинца) можно рассматривать как содержащий, по крайней мере, следы серы, в то время как состав на другом конце шкалы (от 12,90% до 13,37% по массе серы, остальное практически весь свинец) можно рассматривать как содержащий, по крайней мере, следы серы. следы селена. ( ), , 4, - ( 26 5 % 27 55;% , ) , ( 12 90 % 13 37 % , ) . Снова обратившись в качестве примера к рис. 4, можно заметить, что термоэлектрический элемент из свинца, селена и серы, обладающий желаемыми характеристиками, может состоять, как описано выше, из селен-серного компонента, в котором сера является лишь следом. 4, , , , , - . В этом случае такая составляющая должна составлять от 26,5% до 27,55% по массе композиции, остальное (от 73,51% до 72,45% по массе) приходится на свинец. Другая крайность, где селено-серная составляющая почти полностью состоит серы с небольшим количеством селена, такой компонент должен составлять от 12,90% до 13,37% по массе конечной композиции, а остальная часть (от 87,1% до 86,63% по массе) представляет собой свинец. Описанные выше крайние составы также могут быть называются «концевыми» составами и могут рассматриваться как бинарные металлические соединения слегка несовершенного стехиометрического состава. , 26 5 % 27 55 % , ( 73 51 % 72.45 % ) , - , 12 90 % 13.37 % , ( 87 1 % 86 63 % ) " " . В качестве дальнейшего примера, если селен и сера равны (в атомных процентах) в селено-серной составляющей, последняя должна составлять от 19,70% до 20,46% по массе композиции, остальное (от 80,30% до 79 54% по массе) является свинцом. , ( ) - , 19 70 % 20 46 % , ( 80 30 % 79 54 % ) . Такая композиция, а также другие композиции, показанные на фиг. 4, являются промежуточными между описанными выше концевыми композициями и представляют собой смеси (в различных пропорциях) конечных композиций и, поскольку они содержат как селен, так и серу, а также свинец, представляют собой тройные сплавы или композиции. , 4 , ( ) , . Мы также обнаружили, что термин «след» используется в дальнейшем для обозначения количеств указанных компонентов и/или примесей, которые не могут быть удалены экономически рентабельно коммерческим путем. " " / . Снова обращаясь к рисунку 3 в качестве примера, можно заметить, что термоэлектрический элемент из свинца, селена и теллура, обладающий желаемыми характеристиками, может состоять, как описано выше, из селен-теллурового компонента, в котором селен является лишь следом. В этом случае такой компонент должен составлять от 37,0% до 38,05% по массе композиции, при этом остаток (от 63,0% до 61,95% по массе) приходится на свинец. С другой стороны, селен-теллуровый компонент почти полностью состоит из селена, причем но незначительное количество теллура, такой компонент должен составлять от 26,51% до 27,55% по массе конечной композиции, а остальная часть (от 73,51% до 72,45% по массе) представляет собой свинец. Эти крайние составы будут называться «конечными» составами. и могут рассматриваться как бинарные металлические соединения слегка несовершенного стехиометрического состава. 3, , , , , 37 0 % 38 05 % , ( 63 0 % 61.95 % ) , - , , 26 51 % 27.55 % , ( 73 51 % 72 45 % ) " " . В качестве дальнейшего примера, если селен и теллур равны (в атомных процентах) в селен-теллуровой составляющей, последний должен составлять от 31,75 % до 32,8 % по массе композиции, остальное (68,25 % до 67 2% по массе), являющихся свинцом. Такая композиция, а также все другие композиции, показанные на рисунке 3, промежуточные между описанными выше концевыми композициями, представляют собой смеси (в различных пропорциях) концевых композиций, и поскольку они также содержат как селен, так и теллур. как и свинец, представляют собой тройные сплавы или композиции. , ( ) - , 31 75 % 32 8 % , ( 68 25 % 67 2 % ) , 3, , ( ) , . Теперь обратимся к фигуре 4, на которой графически проиллюстрировано еще множество примеров базовых сплавов, подходящих для элементов термоэлектрических тепловых насосов, содержащих свинец и селен или серу. Как и в случае с фигурой 3, горизонтальная координата графика фигуры 4 представляет различные пропорции селена и серы указаны в атомных процентах и варьируются линейно от селена, содержащего лишь следы серы, как определено выше, слева до серы, содержащей лишь следы селена справа. Левая вертикальная шкала (в терминах проценты по весу) показывает количество свинца, которое можно легировать с селеном, серой или селен-серным компонентом при любых пропорциях последнего, тогда как правая вертикальная шкала, наоборот, дает проценты по весу серы, селена. , или селенсерный компонент при любых пропорциях последнего в конечной композиции, остальная часть, конечно, представляет собой свинец. 4 3, 4 , , - ( ) , - , - , , , , , . Фигура 4 дополнительно графически иллюстрирует базовые сплавы, содержащие свинец и либо селен, либо серу, либо и то, и другое, поскольку мы обнаружили, что селен и сера, легированные свинцом в указанных пропорциях, взаимно представляют собой 827 724 вышеописанные композиции, состоящие по существу полностью из свинца и теллура, могут в ограниченной степени содержать немного серы (т.е. 4 827,724 ( . в той степени, в которой сера обнаруживается в качестве примеси в коммерчески доступном теллуре