ES2361477A1 - Generación de energía eléctrica mediante resonancia en serie bidireccional. - Google Patents
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Abstract
Generación de energía eléctrica mediante resonancia en serie bidireccional.A la batería (V1) se conecta un convertidor (K), cuya salida proporciona una tensión continua variable (VK) que, en serie con la batería, regula la intensidad de los impulsos de corriente (I1) que circula, durante cada primer medio ciclo de la frecuencia de resonancia, a través del interruptor electrónico (S1), la bobina (L) y el condensador (C), conectándose durante cada segundo medio ciclo el interruptor electrónico (S2), descargándose el condensador y la bobina a la batería, circulando en sentido contrario una corriente (I2) de igual magnitud y forma que la corriente (I1), de manera que la energía entregada por el condensador y la bobina a la batería es superior a la entregada por la misma en la primera mitad del ciclo, de forma que la diferencia de energía resultante se puede utilizar para desarrollar un trabajo, conectando a la batería una carga.
Description
Generación de energía eléctrica mediante
resonancia en serie bidireccional.
La presente invención se refiere a la generación
de energía eléctrica mediante resonancia en serie bidireccional que
permite la recuperación de la energía acumulada en la bobina y en el
condensador de un circuito resonante en serie sin que se deteriore
la resonancia, alimentado durante cada primer medio ciclo por una
batería eléctrica, produciéndose en el condensador una tensión que
durante cada segundo medio ciclo se descarga a través de la bobina a
la batería, circulando por la bobina una corriente de sentido
contrario e igual magnitud y forma que la del primer medio ciclo,
por lo que en la bobina se almacena una energía que al descargarse
recarga la batería.
De forma más concreta, la energía que la batería
entrega durante medio ciclo es igual al producto de la tensión de la
batería, la corriente media y el tiempo de duración del medio ciclo,
mientras que durante el segundo medio ciclo la energía recuperada
del condensador y que recarga la batería es proporcional al cuadrado
del valor de la tensión máxima del mismo, y la energía recuperada de
la bobina y devuelta a la batería es proporcional al cuadrado del
valor de pico de la corriente que circula por ella, por lo que la
suma de las energías almacenadas en el condensador y la bobina es
superior a la energía entregada por la batería, obteniéndose una
ganancia que permite: la devolución de la energía cedida por la
batería en cada primer medio ciclo, permite cubrir las pérdidas y
disponer de una energía para desarrollar un trabajo.
Cuando en un circuito formado por una bobina y
un condensador conectados en serie circula una corriente eléctrica a
frecuencia de resonancia, las reactancias inductiva y capacitiva
están desfasadas 180º y se anulan, de forma que el circuito se
comporta como un cortocircuito, por lo que dicha corriente está
limitada únicamente por la resistencia óhmica del circuito,
produciéndose en la bobina y en el condensador elevadas tensiones
desfasadas igualmente 180º, existiendo en la bobina una energía cuyo
valor es proporcional al cuadrado del valor de pico de la corriente
que circula por la misma, y en el condensador una energía
proporcional al cuadrado del valor máximo de su tensión.
El circuito resonante en serie se utiliza
fundamentalmente en circuitos de radio y televisión para sintonizar
ondas electromagnéticas de determinadas frecuencias, y en
electrónica de potencia en filtros de corriente alterna para atenuar
armónicos de tensión.
No se conocen en el estado actual de la técnica
sistemas que permitan la recuperación de energía de la bobina y del
condensador de un circuito resonante en serie y así obtener una
ganancia energética para cubrir las pérdidas propias del circuito y
disponer de energía adicional para desarrollar un trabajo.
La invención se refiere a un circuito resonante
en serie conectado a una batería eléctrica desde la cual, durante
medio ciclo, un dispositivo que actúa como interruptor electrónico
permite la circulación de impulsos de corriente eléctrica a la
frecuencia de resonancia, almacenándose en el condensador una
energía proporcional al cuadrado de la tensión máxima del mismo,
mientras durante el otro medio ciclo, un segundo interruptor
electrónico permite la circulación de impulsos de corriente en
sentido inverso, que se produce como consecuencia de la descarga del
condensador y que a través de la bobina recarga la batería,
produciéndose en la bobina una energía proporcional al cuadrado de
la corriente de pico que circula por la misma y que se descarga a
través de la batería recargándola, produciendo en el condensador una
tensión máxima negativa.
Como consecuencia de la descarga del
condensador, durante el segundo medio ciclo circula una corriente
que produce en la bobina una tensión desfasada 180º a la tensión
existente en la misma y producida durante el primer medio ciclo
cuando la corriente de la batería carga el condensador.
Para obtener la máxima energía, es necesario que
la carga y descarga del condensador y la bobina se produzcan en
régimen estacionario sinusoidal, donde la suma de las energías
almacenadas en el condensador y la bobina es superior a la energía
entregada por la batería, que es igual al producto de su tensión, la
corriente media y el tiempo de duración de medio ciclo, por lo que
se dispone de una energía útil para desarrollar un trabajo.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con unos ejemplos
preferentes de la realización práctica del mismo, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo
siguiente:
La figura 1 muestra un circuito práctico en el
que un convertidor alimentado por una batería proporciona una
tensión continua variable que, en serie con la batería, regula la
intensidad de los impulsos de corriente de resonancia que, a través
de un interruptor electrónico y una bobina, carga a un condensador,
y a continuación, a través de otro interruptor electrónico y una
bobina se descarga a la batería, que recupera la energía cedida y
dispone de una energía para desarrollar un trabajo.
La figura 2 muestra un circuito práctico en el
que un convertidor alimentado por una batería proporciona una
tensión continua variable que, en serie con la batería, regula la
intensidad de los impulsos de corriente de resonancia que a través
de un interruptor electrónico y una bobina carga a un condensador, y
que se descarga a continuación a través de otro interruptor
electrónico, una bobina y una segunda batería por lo que ambas
baterías se recargan, de forma que la energía acumulada en la
segunda batería se puede utilizar para desarrollar un trabajo.
La figura 3 muestra un circuito práctico en el
que un convertidor, alimentado por una primera batería, proporciona
una tensión continua variable que en serie con la batería regula la
intensidad de los impulsos de corriente de resonancia que, a través
de un interruptor electrónico y una bobina, carga a una segunda
batería y a un condensador, descargándose éste a continuación, a
través de otro interruptor electrónico y de la bobina recargando la
primera batería, utilizándose la energía acumulada en la segunda
batería para desarrollar un trabajo.
La figura 4 muestra las formas de onda que se
obtienen de la realización práctica de las tres figuras descritas
anteriormente, en la que se representan la corriente que circula
desde la batería durante el primer medio ciclo, la tensión del
condensador y la corriente inversa que circula durante el segundo
medio ciclo como consecuencia de la descarga del condensador, así
como las tensiones en la bobina.
En la realización preferente mostrada en la
figura 1, a una batería (V1) se conecta un convertidor (K), cuya
salida proporciona una tensión continua variable (VK), que en serie
con la tensión de la batería (V1) regula la intensidad de los
impulsos de corriente (I1) que circula durante cada primer medio
ciclo desde la batería (V1) a través del interruptor electrónico
(S1), la bobina (L) y el condensador (C), siendo el valor de la
energía que entrega la batería (V1) igual a:
W_{V1} = U
\cdot I \cdot T/2
\hskip0.5cm[Ws]
donde U es la tensión de la batería
(V1) expresada en voltios, I es la corriente media expresada en
amperios y T es el periodo expresado en segundos, existiendo al
término del primer medio ciclo (T/2) una energía almacenada en el
condensador (C) igual
a:
W_{C} = C
\cdot u^{2}/2
\hskip0.5cm[Ws]
expresando C la capacidad del
condensador en faradios y u el valor máximo de la tensión
sinusoidal del condensador en
voltios.
\vskip1.000000\baselineskip
Al final del primer medio ciclo desconecta el
interruptor electrónico (S1) y durante el segundo medio ciclo se
conecta el interruptor (S2), a través del cual se descarga la
energía del condensador (C) y de la bobina (L) a la batería (V1),
siendo la energía almacenada en la bobina (L):
W_{L} = L
\cdot i^{2}/2
\hskip0.5cm[Ws]
donde L es la inductancia de la
bobina expresada en henrios, i es el valor de pico de la
corriente sinusoidal expresada en amperios, que circula como
consecuencia de la descarga del condensador (C) y de la bobina
(L).
\vskip1.000000\baselineskip
La suma de las energías devueltas por el
condensador (C) y la bobina (L) a la batería (V1) durante el segundo
medio ciclo, es superior a la energía entregada por la misma en la
primera mitad del ciclo, de manera que la diferencia de energía
resultante se puede utilizar para desarrollar un trabajo conectando
a la batería (V1) una carga.
En el segundo ejemplo de realización práctica
mostrado en la figura 2, a diferencia de lo descrito anteriormente
en el ejemplo de la figura 1, la descarga del condensador (C) y de
la bobina (L) a la batería (V1) durante el segundo medio ciclo, se
realiza a través de una segunda batería (V2), de forma que la
corriente (I2) entra por el terminal positivo de ambas baterías
recargándolas, por lo que la batería (V1) recupera la energía
entregada durante el primer medio ciclo, mientras que la energía
acumulada por la batería (V2) se utiliza para desarrollar un
trabajo.
En el otro ejemplo de realización práctica
representado en la figura 3, y a diferencia de los ejemplos
anteriores, en serie con la batería (V1) y de forma invertida se
conecta una segunda batería (V2), de modo que la corriente (I1) que
circula desde la batería (V1) entra por el terminal positivo de la
batería (V2), recargándola con una energía que se puede utilizar
para desarrollar un trabajo, mientras que durante el segundo medio
ciclo la descarga del condensador (C) y de la bobina (L) recargan la
batería (V1).
Para una mayor comprensión de los ejemplos de
realización práctica, en la figura 4 se representan gráficamente las
tensiones y corrientes obtenidas en los mismos una vez alcanzado el
régimen estacionario sinusoidal, observándose que durante cada
primer medio ciclo, al conectarse el interruptor electrónico (S1),
circula la corriente (I1) desde la batería (V1) en el sentido
indicado por la flecha (R), cargando el condensador (C),
conectándose durante cada segundo medio ciclo el interruptor
electrónico (S2) por el que circula, en sentido contrario a la
corriente (I1) e indicado por la flecha (D), la corriente (I2)
producida como consecuencia de la descarga del condensador (C).
La corriente (I2), que circula como consecuencia
de la descarga del condensador (C), produce en la bobina (L) una
tensión (U2L) desfasada 180º a la tensión (U1L), por lo que durante
la descarga del condensador (C) ambas tensiones se neutralizan.
Las corrientes de carga y descarga del
condensador (C) y de la bobina (L) en el circuito resonante están
limitadas únicamente por la resistencia óhmica, por lo que ésta
tiene que tener un valor muy bajo.
A la vista de esta descripción y juego de
figuras, el experto en la materia podrá entender que las
realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser
combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención.
La invención ha sido descrita según algunas realizaciones
preferentes de la misma, pero para el experto en la materia
resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas
en dichas realizaciones preferentes sin salir del objeto de la
invención reivindicada.
Claims (7)
1. Generación de energía eléctrica mediante
resonancia en serie bidireccional, caracterizada porque
comprende un circuito resonante formado por una bobina (L) y un
condensador (C) conectados en serie y alimentados por una batería
eléctrica (V1), desde la que durante medio ciclo de la frecuencia de
resonancia circula a través del interruptor electrónico (S1) una
corriente (I1), produciéndose al final de ese medio ciclo en el
condensador (C) una tensión (UC) que durante el siguiente medio
ciclo se descarga a través de la bobina (L) y el interruptor
electrónico (S2), circulando en sentido contrario una corriente (I2)
de igual magnitud y forma que la corriente (I1) y que recarga a la
batería (V1).
2. Generación de energía eléctrica mediante
resonancia en serie bidireccional según la reivindicación 1,
caracterizada porque a la batería (V1) se conecta un
convertidor de tensión (K) que en su salida y en serie con la
batería (V1) proporciona una tensión (VK) continua y variable, de
cuyo valor depende la intensidad de la corriente (I1) que circula
por el circuito resonante durante medio ciclo, dependiendo esta
tensión variable (VK) de la corriente que consume la carga cuando se
desarrolla un trabajo.
3. Generación de energía eléctrica mediante
resonancia en serie bidireccional según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizada porque la energía almacenada en el condensador
(C) al final de cada primer medio ciclo y entregada a la batería
(V1) durante cada segundo medio ciclo es proporcional al cuadrado de
la tensión máxima existente en el mismo, mientras que la energía
almacenada en la bobina (L) durante cada segundo medio ciclo y
entregada a la batería (V1), es proporcional al cuadrado del valor
de pico de la corriente que circula por la misma, siendo la suma de
las energías almacenadas en el condensador (C) y la bobina (L)
superior a la energía entregada por la batería (V1), que es igual al
producto de su tensión por la corriente media que circula desde la
misma durante medio ciclo y por el tiempo de duración del mismo, por
lo que con la diferencia de energía resultante, la batería (V1)
recupera la energía entregada, se cubren las pérdidas propias del
circuito y se dispone de una energía útil para desarrollar un
trabajo.
4. Generación de energía eléctrica mediante
resonancia en serie bidireccional según las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque durante cada segundo medio
ciclo, en serie con la batería (V1), se conecta una segunda batería
(V2), circulando, como consecuencia de la descarga del condensador
(C) y la bobina (L), la corriente (I2) que entra por los terminales
positivos de ambas baterías recargándolas, por lo que la batería
(V1) recupera la energía entregada, se cubren las pérdidas propias
del circuito y la energía acumulada en la batería (V2) se utiliza
para desarrollar un trabajo.
5. Generación de energía eléctrica mediante
resonancia en serie bidireccional según las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque en serie con la batería (V1)
y de forma invertida se conecta una batería (V3), por lo que la
corriente eléctrica (I1), que circula desde la batería (V1) durante
cada primer medio ciclo, entra por el terminal positivo de la
batería (V3) recargándola, utilizándose esta energía para
desarrollar un trabajo, destacando que la descarga del condensador
(C) y de la bobina (L) durante cada segundo medio ciclo se produce a
través de la batería (V1) que recupera la energía previamente
entregada.
6. Generación de energía eléctrica mediante
resonancia en serie bidireccional según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la corriente (I1), que
circula desde la batería (V1) a través del circuito resonante
durante cada primer medio ciclo, produce en el condensador (C) una
tensión (UC), y en la bobina (L) una tensión (U1L), estando ambas
tensiones desfasadas 180º, mientras que durante la descarga del
condensador (C) cada segundo medio ciclo, circula la corriente (I2)
que produce en la bobina (L) una tensión (U2L) desfasada 180º con
respecto a la tensión (U1L), por lo que durante cada segundo medio
ciclo ambas tensiones se anulan, de forma que el condensador (C) y
la bobina (L) se descargan a la batería (V1) sin que se deterioren
las condiciones de resonancia.
7. Generación de energía eléctrica mediante
resonancia en serie bidireccional según las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque la máxima energía almacenada
en el circuito resonante se obtiene en régimen estacionario
sinusoidal, cuando la tensión en el condensador (C) y la corriente
en la bobina (L) son máximos.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200901429A ES2361477B1 (es) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Generación de energ�?a eléctrica mediante resonancia en serie bidireccional. |
| PCT/ES2010/000252 WO2010142821A2 (es) | 2009-06-08 | 2010-06-02 | Generación de energía eléctrica mediante resonancia en serie bidireccional |
| EP10785774A EP2442426A2 (en) | 2009-06-08 | 2010-06-02 | Generation of electrical energy by means of bi-directional series resonance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200901429A ES2361477B1 (es) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Generación de energ�?a eléctrica mediante resonancia en serie bidireccional. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2361477A1 true ES2361477A1 (es) | 2011-06-17 |
| ES2361477B1 ES2361477B1 (es) | 2012-05-11 |
Family
ID=43309280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200901429A Withdrawn - After Issue ES2361477B1 (es) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Generación de energ�?a eléctrica mediante resonancia en serie bidireccional. |
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| WO (1) | WO2010142821A2 (es) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1438377A (en) * | 1973-08-14 | 1976-06-03 | Ca Minister Nat Defence | Battery chargers |
| EP0665628A2 (en) * | 1994-02-01 | 1995-08-02 | Sun Microsystems, Inc. | Smart battery system and interface |
| WO1999019959A1 (en) * | 1997-10-10 | 1999-04-22 | Schott Power Systems Incorporated | Method and apparatus for charging one or more electric vehicles |
| US6140800A (en) * | 1999-05-27 | 2000-10-31 | Peterson; William Anders | Autonomous battery equalization circuit |
-
2009
- 2009-06-08 ES ES200901429A patent/ES2361477B1/es not_active Withdrawn - After Issue
-
2010
- 2010-06-02 WO PCT/ES2010/000252 patent/WO2010142821A2/es not_active Ceased
- 2010-06-02 EP EP10785774A patent/EP2442426A2/en not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2442426A2 (en) | 2012-04-18 |
| WO2010142821A3 (es) | 2011-03-10 |
| ES2361477B1 (es) | 2012-05-11 |
| WO2010142821A2 (es) | 2010-12-16 |
| WO2010142821A4 (es) | 2011-04-28 |
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