 |
Разработка ученых Пермского Политеха снизит температуру преобразователя и повысит эффективность оптоволоконной передачи энергии
В местах, где трудно провести электрокабель, применяют оптоволокно: оно передает свет, который трансформируется в электричество с помощью фотоэлектрического преобразователя. Проблема в том, что он перегревается и из-за этого плохо работает. Ученые ПНИПУ разработали конструкцию, снижающую его температуру на 40°С и повышающую эффективность на 10%.
Ежегодно в мире растет число телекоммуникационных сетей и устройств. Неотъемлемое условие их бесперебойной работы – наличие электропитания в любой точке. Однако иногда оборудование размещается в таком месте, куда проводить электрический кабель сложно, дорого и даже опасно: это касается высоковольтных датчиков, антенн сотовой связи, оборудования на взрыво- и пожароопасном производстве. В таких случаях используют оптоволокно: оно передает свет, который затем трансформируется в электричество с помощью специального устройства – фотоэлектрического преобразователя. Проблема в том, что в процессе он сильно нагревается, из-за чего хуже работает и быстрее ломается. Ученые Пермского Политеха разработали такую конструкцию, которая обладает эффективной системой теплоотвода и не нуждается в дополнительном внешнем охлаждении. Это позволит снизить рабочую температуру кристалла на 30-40°С и повысить эффективность его работы на 10%.
На полезную модель выдан патент № 232070. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Оптоволоконные кабели способны передавать мощность в виде светового излучения, которое генерируется лазерным источником. На стороне питаемого устройства находится особая конструкция – фотоэлектрический преобразователь, который превращает световую энергию в электрическую. За этот процесс отвечает кристалл из полупроводниковых материалов (например, кремния) – ключевой элемент, «сердце» устройства, где и происходит фотоэлектрический эффект. Эта технология передачи энергии по оптоволокну, называемая Power-over-Fiber (PoF), также снижает риск возгорания проводки, защищает линию питания от помех, уменьшает ее габариты и вес.
Проблема в том, что в процессе преобразования энергии выделяется много тепла, и кристалл начинает перегреваться, что снижает его эффективность и ускоряет разрушение материалов. Существующие приборы стабилизации его температуры слишком громоздки и сложны в эксплуатации, либо имеют высокую стоимость.
Ученые Пермского Политеха разработали такую конструкцию устройства, которая обладает эффективной системой теплоотвода, не тратит на это энергию и не нуждается в дополнительном внешнем охлаждении.
– Разработка представляет собой модуль (деталь) фотоэлектрического преобразователя. Кристалл для переработки света в электроэнергию расположен на теплоотводящей площадке внутри полой конструкции, которая состоит из четырех согнутых и спаянных вместе теплопроводящих трубок. Их нижние части загнуты, а к верхним прикреплены радиаторы, которые отдают тепло в воздух. Вся эта конструкция усилена четырьмя штифтами (крепежами) и закрывается крышкой. Таким образом, для отвода тепла не нужны дополнительные вентиляторы или другое активное охлаждение, – рассказывает Алексей Гаркушин, научный сотрудник кафедры общей физики ПНИПУ.
– Модуль работает следующим образом. Свет от оптоволокна через разъем поступает внутрь устройства. Там он многократно отражается от поверхностей медных трубок и попадает на кристалл, который преобразует его в электроэнергию. Как следствие, выделяется тепло; чтобы кристалл не перегрелся, оно быстро передается сначала на теплоотводящую площадку, потом на трубки, и далее – на радиатор, который рассеивает его в воздух. Такая конструкция позволяет снизить рабочую температуру кристалла на 30-40°С, что в свою очередь повышает эффективность преобразования энергии не менее чем на 10%, – поясняет Виктор Криштоп, профессор кафедры «Общая физика», доктор физико-математических наук.
Конструкция фотоэлектрического преобразователя, разработанная учеными Пермского Политеха, эффективно отводит тепло и решает проблему перегрева кристалла, что повышает его эффективность и надежность. Это не только улучшает эксплуатационные характеристики оборудования, но и снижает риски, связанные с его использованием в опасных зонах.
Контактное лицо: Лидия Попова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 12:32, 16.03.2025
Количество просмотров: 298
Страна: Россия
| Программа ученых Пермского Политеха поможет рассчитать углеродный след мусоровозов, ПНИПУ, 21:14, 18.04.2025, Россия |
35 |
| Помимо промышленности, транспорт также влияет на экологию, особенно мусоровозы. Они работают на холостом ходу, потребляют топливо, а их маршруты не всегда оптимальны, что увеличивает выбросы углексилого газа. Ученые Пермского Политеха предложили метод расчета углеродного следа мусоровоза, а также написали для этого специальную программу. |
 |
| Ученые Пермского Политеха создали компактный магнитометр для авиации и геологоразведки, ПНИПУ, 23:05, 10.04.2025, Россия |
328 |
| Магнитометры используют для поиска металлов, коррекции курса самолета и даже для диагностики заболеваний сердца и мозга. Россия зависит от импорта таких устройств. При этом современные технологии требуют создания более компактных датчиков. Ученые ПНИПУ разработали упрощенную схему магнитометра, способную улавливать поля порядка 0,01 Тл. |
 |
|
|
