Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Энергобалансный расчет СЭС.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1.14 Mб
Скачать

1.4. Сведения о первичном источнике энергии для энергоустановки ка

В качестве первичного источника энергии могут использоваться: - Солнце, ядерный реактор, радиоизотопная капсула, химическое горючее и т.п. Выбор того или иного первичного источника обуславливает свои особенности расчета. Здесь и далее будем подробно рассматривать в качестве первичной – энергию солнечного излучения.

Вместе с типом источника энергии необходимо знать его основные характеристики. Для солнечного излучения – это, прежде всего, энергетическая плотность потока на орбите Земли - Ес. В большинстве расчетов можно принимать Ес=1360 Вт/м2.

1.5. Тип первичного преобразователя энергии

В качестве первичного преобразователя энергии могут использоваться: - батареи фотоэлектрических преобразователей (ФП), термоэлектрических преобразователей (ТЭЛП), термоэмиссионных преобразователей (ТЭП), топливных элементов (электрохимический генератор – ЭХГ). Выбор того или иного первичного преобразователя также обуславливает свои особенности расчета. Здесь будем подробно рассматривать наиболее распространенные в современной космонавтике преобразователи, которые обеспечивают более 99% суммарной энергетической потребности всех современных КА – фотоэлектрические преобразователи (солнечные батареи, солнечные элементы).

Вместе с типом первичного преобразователя, необходимо знать его основные характеристические параметры. Прежде всего это:

- КПД преобразования;

- вольт-амперная (ВАХ), вольт-ваттная характеристики.

- прогноз изменения КПД и ВАХ на протяжении срока ресурса КА.

1.6. Тип накопителя энергии

Основная задача накопителя энергии в составе СЭС автономного объекта – обеспечение согласования графиков энергопотребленияи и энергопоступления.

Рис. 1.3. – Место накопителя в автономной системе электроснабжения

Если взять достаточно длительный интервал времени, то средняя мощность генератора энергии на этом интервале будет примерно равна потребленной мощности нагрузки (за вычетом потерь на передачу энергии). В то же время, в каждый конкретный момент мощность генератора и потребляемая мощность могут не совпадать. В реальной системе электроснабжения циклограмма потребления энергия достаточно изменчива. Также как в поседневном быту мы в произвольные моменты времени включаем и выключаем освещение, бытовые электроприборы – также и в системе электроснабжения КА одновременно работают, включаются и выключается до десятка или более различных потребителей.

Накопитель в системе электроснабжения как раз и позволяет согласовать потоки генерируемой и потребляемой мощности, накапливая энергию в те периоды, когда мощность генератора больше мощности нагрузки и отдавая энергию в периоды, когда мощность нагрузки больше мощности генератора.

В космической энергетике наибольшее распространение получили химические батареи (БХ), в том числе

- на основе серебряно-цинковых (СЦ) элементов (для КА с ресурсом до нескольких месяцев);

- на основе герметичных никель-кадмиевых элементов (НКГ) ( для КА с ресурсом от нескольких месяцев до 5-6 лет);

- на основе никель-водородных элементов (НВ) (для КА с ресурсом от нескольких лет до 15-17 лет).

В ближайшей перспективе ожидается широкое использование также элеементов

- никель-металгидридных;

- литиевых.

А в более отдаленной перспективе – серно-натриевых.

В наземных системах электроснабжения автономных объектов также используют БХ на основе свинцовых элементов, никель-железных и пр.

Вместе с типом накопителя, необходимо знать его основные характеристические параметры. Прежде всего это:

- зарядно-разрядная характеристка (зависимость напряжения на клеммах аккумулятора от сообщенной/снятой емкости с учетом рабочей температуры БХ и тока заряда-разряда);

- зависимость тока саморазряда от заряженности БХ.

- прогноз изменения разрядной емкости БХ протяжении срока ресурса КА, и соответственно, энергоустановки.

Для более детальных расчетов желательно также иметь зависомости

- внутреннего давления в аккумуляторе от состояния заряженности;

- мощности тепловыделения от заряженности