Перспективы использования малогабаритныхВетровых электрических установок

ИЛЬИНА О.Л., ГАНИН П.В. КГЭУ, г. Казань

Науч. рук.д.т.н., проф., РУДАКОВ А.И.

Основу малой энергетики России пока составляют дизель-генераторы (ДГ) и дизельные электростанции (ДЭС) на их основе. Как источники электроэнергии автономных систем электроснабжения они наряду с очевидными достоинствами имеют и значительные недостатки, основные из которых - большой расход органического топлива на выработку 1 кВт • ч электроэнергии и загрязнение окружающей среды. В то же время полноценной замены им пока нет.

К числу наиболее перспективных направлений повышения энергетической эффективности локальных систем электроснабжения относятся использование в энергетическом балансе регионов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и оптимизация режимов работы основного энергетического оборудования. Так как для потребителей электроэнергии децентрализованных зон необходим гарантированный источник питания, наиболее целесообразными вариантами автономных систем представляются ветродизельные и ветрофотодизельные энергетические установки.

Уже давно стало понятно, что и традиционная энергетика требует использование более чистого топлива для получения электричества. Именно по этой причине изживают себя станции, работающие на угле, а на их место приходят новые технологии, работающие на основе альтернативных источников энергии. Разработчики, в этих случаях,используют различные решения, вопрос: как максимально долго сохранять полученную энергию, чтобы потом использовать ее в какой-то другой период.

В этой связи, представляет большой интерес использование хранилища энергии, в основу которого заложеноиспользование сжиженного воздуха

Возможность запасать электроэнергию, оптимизируя работу электросетей, предполагается и с помощью интеллектуальных сетей (SmartGrid).

Система накопителей энергии создает запас энергии во время неполной загрузки энергосистемы с последующей ее отдачей в систему в моменты пикового потребления, уменьшает зависимость генерирующих мощностей от неравномерности потребления и улучшает качество производимой энергии для конечного потребителя.

Перспективным направлением является подъем воды с помощью ветроустановки.Энергия, необходимая на подъем веса на высоту равна mgh, где m –масса, g- ускорение свободного падения (9,8), h- высота. Т.е. при подъёме 1 литра воды на 10 метров за 1 секунду требуется 98 ватт. Т.е. поднять воду из колодца или скважины можно самыми слабыми ветрами и очень небольшими ветряками. В приведенном материале отмечены некоторые сведения по использованию энергии ветра, которое в перспективе будет расширяться.

УДК 536.77

Импульсные генерирующие системы на основе резонансных явлений

ИЛЬЯСОВ И.В., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор РУДАКОВ А.И.

Резонанс имеет огромный потенциал, так как способен создать на выходе энергию, многократно превышающую изначальную, поэтому перспективность таких систем очевидна. Если говорить о генерировании резонанса, то в этом случае теоретических знаний достаточно. Однако нет какой-либо теории, которая описывала бы способы управления резонансом. Актуальность также выражается в использовании полупроводниковых элементов, на которых строится генерирующая система. Покажем структурную схему генерирующей системы (рисунок).

Принципиальная схема генерирующей системы: 1 – стартерное устройство;

2 – зарядный конденсатор; 3 – генератор импульсов с усилителем мощности;

I – первичная обмотка; II – вторичная обмотка обратной связи; III – вторичная выходная обмотка

Основным элементом в схеме является трансформатор, обмотки которого намотаны на пластиковую трубку. Отсутствие сердечника объясняется появлением вихревых токов на высоких частотах, что являются причиной дополнительных потерь.

Вихревые токи создают намагничивающую силу, направленную навстречу намагничивающей силе обмотки с током i, поэтому изменения магнитной индукции и магнитного потока в сердечнике как бы задерживаются: те же величины магнитной индукции и потока получатся при большем намагничивающем токе в обмотке. Это значит, что при переменном токе в обмотке петля магнитного гистерезиса шире статической петли в связи с действием вихревых токов. Вихревые токи увеличиваются с ростом частоты перемагничивания, удельной проводимости и магнитной проницаемости материала сердечника, при этом динамическая петля расширяется.

Основными параметрами системы являются:

– частота f;

– напряжение U.

Частота выбирается исходя из того, что плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты. При увеличении частоты колебаний заряженных частиц в 2 раза излучаемая энергия возрастает в 16 раз. В антеннах радиостанций поэтому возбуждают колебания больших частот: от десятков тысяч до десятков миллионов герц.

Электромагнитные волны переносят энергию. Плотность потока излучения (интенсивность волны) равна произведению плотности энергии на скорость ее распространения. Интенсивность волны пропорциональна четвертой степени частоты и убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.

Поскольку конденсаторы и катушки индуктивности хранят энергию и они включены в цепь, тогда выходная мощность будет пропорциональна квадрату напряжения в цепи. Поэтому мы одновременно повышаем и частоту, и напряжение импульса.

Но нужно заметить, что важным параметром импульса является время нарастания и время спада импульса, т.е. постоянная времени импульса. Она зависит от индуктивности и сопротивления. Известно, что с увеличением сечения провода удельная индуктивность провода уменьшается. Поэтому конструктивно первичная обмотка выполнена из толстого медного провода.

Также соотношение первичной и вторичной обмотки по абсолютной длине равно 1:4. Это объясняется установлением стоячих волн при накладывании прямой и обратной волны.

Соблюдение вышеописанных принципов построения генерирующей системы позволяет повысить ее энергоэффективность.

УДК 621.3