Lista wynalazków

HEETII - Innowacyjny wysokosprawny system zasilania maszyn i urządzeń podnoszący poziom bezpieczeństwa pracy w podziemnych wyrobiskach górniczych

autorzy: Krzysztof Stankiewicz, dr inż. Bartosz Polnik, dr inż. Marcin Skóra, dr inż. Marcin Kasprzak, dr hab. inż. Zbigniew Kaczmarczyk, dr hab. inż. Mirosław Wójcik, dr inż. Dariusz Szymczak, mgr Zbigniew Szkopek, -

HEETII to innowacyjny, kompleksowy system zasilania elektrycznego maszyn i urządzeń, w tym maszyn i urządzeń mobilnych. Jego trzon stanowią trzy podsystemy: - jednoprzewodowego przesyłu energii (SWET), - bezprzewodowego przesyłu energii (WET), - hybrydowego toru kolejki podwieszonej, zbudowanego z szyn kompozytowych. Tor kolejki podwieszonej, oprócz swojego podstawowego zadania, pełni w tym przypadku także funkcję nośnika anteny nadajnika podsystemu WET, który zapewnia zasilanie bezprzewodowe maszyn poruszających się po torze. Energia elektryczna pobierana z konwencjonalnej sieci energetycznej jest przekształcana w nadajniku SWET celem znacznego podwyższenia napięcia i częstotliwości przesyłu. Nadajnik i odbiornik SWET może łączyć pojedyncza żyła przewodnika (wtedy przesył dokonywany jest z wykorzystaniem uziemienia) lub przewód koncentryczny złożony z żyły centralnej i oplotu. Przewodniki te mogą być niskiej jakości, wykonane z tanich materiałów o stosunkowo małej średnicy. SWET, dzięki swej innowacyjnej budowie, zapewnia przesył rezonansowy energii na bardzo dużych odległościach ze sprawnością i efektywnością nieosiągalną w typowych rozwiązaniach. Energia z odbiornika SWET może zostać przekształcona do typowych parametrów prądu zasilającego obecne maszyny i urządzenia lub skierowana do nadajnika WET. Nadajnik ten, podobnie jak nadajnik SWET, przekształca energię powodując wzrost napięcia i częstotliwości przesyłu. Tak przygotowana energia jest kierowana dozintegrowanych okładzin umieszczonych wzdłuż całego toru kompozytowego. Okładziny w torze tworzą sprzęg pojemnościowy z podobnymi okładzinami umieszczonymi na maszynie mobilnej. Uzasadnioną analogię może stanowić pantograf stosowany w maszynach mobilnych do odbioru energii z przewodów ślizgowych, z tym zastrzeżeniem, że w układzie WET nie następuje styk elementów przesyłających energię. Dzięki pracy bezstykowej wyeliminowano zagrożenie zapłonu/wybuchu pochodzące od iskier inicjujących te niebezpieczne zjawiska. Energia ze sprzęgu pojemnościowego trafia do odbiornika WET, gdzie podlega kolejnej przemianie celem uzyskania prądu elektrycznego o parametrach zgodnych z wymaganiami urządzeń zainstalowanych w maszynie mobilnej. Obecny stopień rozwoju opisywanej technologii WET zapewnia możliwość przesyłania energii z mocą 2kW. Wartość ta jest skalowalna i zależy od szeregu parametrów, z których najważniejszym jest pojemność elektryczna sprzęgu. Pojemność tę można regulować zmieniając odległość oraz postać geometryczną, w tym długość, okładzin nadajnika i odbiornika WET. Zastosowanie tego rozwiązania przewidziano do przestrzeni, które mogą zawierać mieszaniny gazów potencjalnie wybuchowych, szczególnie w górnictwie. Jednak nic nie stoi na przeszkodzie aby wykorzystać je do ciągłego zasilania pojazdów poruszających się po drogach. Elementy sprzęgu pojemnościowego można zainstalować w nawierzchni drogi, a odbiornik w samochodzie. Dzięki takiemu podejściu można osiągnąć kilka niezwykle istotnych i wymiernych korzyści. Przede wszystkim możliwe jest wydłużenie czasu eksploatacji pojazdów elektrycznych lub zmniejszenie pojemności instalowanych w nich akumulatorów przy zachowaniu deklarowanego zasięgu. Zmniejszenie pojemności akumulatorów zmniejsza masę własną pojazdu, co z kolei zwiększa jego ładowność użyteczną. Natomiast system SWET może efektywnie wyeliminować drogie, konwencjonalne linie energetyczne, które zapewniają stosunkowo nisko sprawny przesył na odległościach dziesiątek i setek kilometrów.