2.7 Электроэнергетические установки с электрохимическими накопителями на базе эхг

ЭХНЭ в целом являются комплексными техническими объектами, которые помимо батареи ТЭ и вспомога­тельного оборудования включают целый ряд блоков (подсистем), имеющих между собой прямые и обратные связи для функционирования в заданном режиме работы. Укрупненная структурная схема ЭХГ

Применительно к водородно-кислородному ЭХГ в ПХГ и ПХО осуществляется криогенное хранение сжи­женных компонентов топлива Н₂ и 0₂. В подсистемах ПОГ и ПОО производится нагрев Н₂ и 0₂, которые в газо­образном состоянии подводятся к ППГ и ППО. Эти подсистемы производят дозированную подачу реагентов при заданных параметрах (давлении, температуре) в БТЭ, где происходит реакция электрохимического окисле­ния. Удаление паров воды из ЭХГ выполняет подсистема ПОПР. Важное значение имеет ПТО, особенно для ЭХГ, используемых на космическом летательном аппарате (KJIA). Отвод тепла с борта KЛA можно реализовать посредством излучения, поэтому ПТО представляет собой холодильник-излучатель, к которому диссипированная энергия доставляется от БТЭ с помощью циркуляционных устройств, работающих на жидкостном теплоно­сителе. Нормальная работа ЭХГ регулируется и контролируется ПКА.

2.8 Индуктивные накопители энергии (инэ). Особенности. Достоинства и недостатки.

Особенностью этого вида накопителей энергии является:

• энергия аккумулируется в виде энергии магнитного поля

W_маг = , где

I - значение тока, протекающего в цепи катушки;

L -индуктивность катушки;

• время разряда t_pa3 значительно меньше времени заряда t_3ap благодаря чему индуктивные накопители ис­пользуются как трансформаторы мощности (кратковременное питание мощных потребителей;

Достоинствами ИНЭ являются:

• хорошие энергетические показатели W_маг⁼ (10²-10³) кДж;

• удельный показатель Wуд.м= W_маг/m_K = (5 - 10) кДж/кг;

• высокая надежность.

Недостатками ИНЭ являются:

• коммутирующие устройства должны быть быстродействующими;

• при больших значениях разрядных токов возникают значительные электродинамические усилия в ка­тушке, что следует принимать во внимании при механическом расчете катушки;

• усложнение системы охлаждения при работе в циклическом режиме с большими токами. Используются ИН в различного рода электрофизических установках, в промышленной энергетике и др.

Основные типы конструктивного исполнения ИН:

• линейные (катушки располагаются вокруг прямолинейной оси);

• тороидальные (катушки охватывают кольцевую центральную линию).

Линейные ИН просты и технологичны в изготовлении, имеют высокое использование активных материа­лов, но создают значительные поля рассеяния.

Тороидальные ИН имеют более сложную конструкцию и технологию изготовления.

2.9 Сверхпроводниковые и криопроводниковые ин. Достоинства и недостатки. Области применения.

За счет получения предельных значений плотности тока в активной зоне сверхпродниковые ИН (СПИН) обладают наилучшими массогабаритными показателями, позволяют длительное время сохра­нять энергию.

Обмотка выполняется из сверхпроводников 2-го рода, с жидким гелием. Проводник имеет ком­позиционную структуру. Тонкие жилы с диаметром 1-10 мкм вкраплены в металлическую матрицу несущего провода (медную, медно-никелевую и др.), которая обеспечивает тепловую стабилизацию проводниковых жил и механическую прочность проводника. Несущий проводник имеет круглое или прямоугольное сечение с характерными размерами порядка 0,5-10 мм. Число сверхпроводниковых жил в одном проводе - несколько тысяч. В кабеле обычно объединяются несколько проводов.

Коэффициент заполнения сверхпроводником

k_з=k_сп*k_п ,

где k_сп - коэффициент заполнения одного несущего провода сверхпроводниковыми жилами (зависит от способа стабилизации проводника, имеет значения от 0,1 до 0,5);

k_п - коэффициент заполнения катушки ИН несущими проводами с учетом каналов охлаждения, прочностных бандажей, изоляции и др. (k_п = 0,3 - 0,6 как и для обычных катушек).

При реализуемых плотностях тока в сверхпроводнике j_cп ~ (1 - 3)*10⁹ А/м², средняя плотность в ка­тушке (0,5 - 1)*10⁹ А/м², то есть (500 - 1000) А/мм².

Потери с СПИН возникают при наличии di/dt, то есть при быстром изменении тока (в основном при разряде). Каждый Вт потерь в СПИН требует 0,5 - 1 кВт мощности рефрижераторной установки, работающей при нормальной температуре, то есть СПИН требует сложное криогенное обеспечение.

Требование к времени в процессе коммутации переключателей и ключей = .