Приемник

Теперь, когда в эфире есть электромагнитная волна с заданными параметрами, требуется ее детектировать и преобразовать для питания троллейбуса. Для этого служит приемник электрической энергии, как раз и предназначенный для преобразования транслируемого сигнала в аналоговый. Для преобразования сигнала используется детекторный приемник. Схема рассчитана таким образом, что для детектирования транслируемого сигнала не требуется дополнительная энергия. После детектирования сигнал проходит стадию обработки с помощью разработанных авторами радиоэлектронных систем. Выходной сигнал преобразователя представляет собой стабилизированное напряжение 12 вольт. Это напряжение заряжает аккумуляторы, используемые в качестве стабилизаторов напряжения питающей сети. Процесс преобразования представлен на рисунке 28.

Блок приемника является сложным электронным устройством, в котором происходит двойное преобразование Фурье. Технологически блок состоит из детектора, усилителя, индукционной развязки и конечного преобразователя. Причем все элементы соединены таким образом, что запуск системы осуществляется с помощью двух 12-вольтовых аккумуляторных батарей малой емкости. В промышленном варианте аккумуляторы выступают в качестве стартера системы. Т.е. блок АКБ сначала запускает систему, а после заряжается с ее помощью.

Блок приемника выполняется в металлическом корпусе с радиаторами на торцевых сторонах для отвода тепла, модель которого представлена на рисунке 29.

На верхней крышке блока расположены вентиляторы охлаждения системы и вентиляции блока, а так же разъем для диагностики и подключения КИП, представленные на рисунке 30. На одной из торцевых сторон устанавливается разъем для подключения антенны приемника, как на рисунке 31. С другой – штекеры подключения силовых проводов для зарядки аккумуляторных батарей потребителя.

Управляющая система выполнена на отдельной плате, с подключением типа " шлейф". Она предназначена для контроля параметров входных и выходных сигналов силовой платы. Соединена плата с разъемом диагностики и КИП. Силовая плата установлена на радиаторах охлаждения с подключением типа " шлейф". В корпусе приемника установлены 2 аккумулятора-стартера, емкостью 3 ампер-часа и напряжением 12 вольт, подключенных к силовой плате, для запуска двух контуров приемника. Силовая плата производит преобразование сигнала. Первоначальный процесс – детектирование электромагнитной волны. После выделения ведомой частоты, сигнал передается в усилитель. Усилитель увеличивает амплитуду сигнала и отправляет в блок рекуперации, который так же служит индукционной развязкой двух контуров. С блока рекуперации забирается минимальное количество энергии, необходимое для работы силовой платы. С того же блока рекуперации забирается сигнал, используемый для зарядки аккумуляторов конечных потребителей.

Детекторный приемник	Преобразователь 1-ого уровня	Стабилизатор
		Система рекуперации		Преобразователь 2-ого уровня
		Потребитель

Рисунок 28 – Процесс преобразования электромагнитной волны.

Рисунок 29 – Внешний вид блока приемника

Рисунок 30 – Расположение колодки КИП и системы охлаждения.

Рисунок 31 – Разъем подключения антенны блока приемника.

Допускается установка дополнительного водяного принудительного охлаждения блока. Аппаратная часть выполняется из SMD или DIP компонентов. Класс защиты электроприбора IP 60, обслуживаемый.

После запуска блока начинается зарядка аккумуляторов. Основывается процесс работы блока приемника на принципе резонанса. Для достижении незатухающих колебаний системы достаточно небольшое количества энергии, выделяемого из электромагнитной волны, для поддержания резонансных колебаний.

Размер блока приемника номинальной мощностью 1 кВт и предельной – 1, 5 кВт имеет металлический корпус с радиаторами, габариты которого 100*600*200 мм. В процессе разработки блока и его модернизации габаритные размеры уменьшаются за счет использования современных композитных материалов, что позволяет создавать более компактные устройства. Масса такого блока составляет не более 10 кг. Основную массу (около 85 %) составляют стартерные аккумуляторы, а так же суперконденсаторы, необходимые для бесперебойной работы блока приемника. В блок встроено два вентилятора системы охлаждения, преобразователь, детектор, блок рекуперации, инвертор, накопители и аккумуляторы. Слаженная работа электронной системы заключается в настройке системы. Процесс работы контролирует управляющая система.

Стоимость данного блока составляет 14 000 рублей (стоимость приведена без учета передатчика), мощностью 10 кВт – 30 000 рублей, 50 кВт – 50-100 000 рублей. Цена блока приемника может отличаться в зависимости от наличия дополнительного оборудования контроля и охлаждения. Стоимость радиоточки трансляции составляет около 100 000 рублей. Суммарная стоимость технологии рассчитывается из стоимости передатчика, способного создать радиоволну, способную полностью покрыть территорию города.

Для сравнения, стоимость электромобиля Nissan Leaf составляет 33 720 $. Электромобиль требует подзарядки аккумуляторных батарей для непрерывного движения. Даже несмотря на систему рекуперации, аккумуляторы быстро разряжаются. При встраивании блока, мощностью 50 кВт можно полностью избавиться от процесса зарядки. Пока автомобиль движется – аккумуляторы заряжаются, однако часть энергии тут же возвращается через стандартную систему рекуперации электромобиля, а так же от непрерывно работающего блока приемника, как только автомобиль остановился – начинается полноценная зарядка. Процесс восстановления заряда будет продолжаться до тех пор, пока не отключится транслятор, либо аккумуляторы полностью не зарядятся.

На данном этапе научных изысканий в области ТТЭЭ важно учитывать, что разработанный авторами детекторный приемник пока не способен напрямую передавать энергию электродвигателю без использования аккумулятора. Приемник способен в пиковом состоянии отдать не более 5 кВт, в то время как тяговый электродвигатель, например, электромобиля на базе ЗАЗ-1102 «Таврия» потребляет 12 кВт, а троллейбус ЗиУ-682В не менее 110 кВт. Однако уже такая организация системы питания позволит поддерживать работоспособность троллейбуса в течение длительного времени.

Так или иначе, полностью отказаться от аккумуляторных батарей пока нельзя, поскольку они необходимы для бесперебойного обеспечения двигателя электроэнергией. При отключении, сбое или диагностических работах, связанных с системой передачи энергии без проводов, троллейбус продолжит движение благодаря заряду аккумуляторных батарей.

В настоящий момент разработанная система проходит стадию защиты интеллектуальной собственности. Регистрационный номер заявки на патент № 2015100415, от 12 января 2015 года. Ведется усовершенствование блока приемника с использованием современных электронных элементов. В ближайшее время группой разработчиков запланирована модернизация всей системы, сборка конечного продукта и прохождение сертификации устройства.