Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Автономные источники энергии
Автономные источники электроэнергии п ричины и следствия
Автономные источники электроэнергии п ричины и следствия
В настоящее время российский рынок автономных источников электроэнергии готов удовлетворить любые потребности. Тем не менее остается проблема выбора и правильного формирования потребительских предпочтений, исходя из поставленных задач и возможностей оборудования.
Интересы энергетической безопасности совпадают с экономической целесообразностью оснащения предприятий резервными источниками электроснабжения
Современные тенденции развития мирового рынка электроэнергетики сви детельствуют о неуклонном росте доли автономных источников электроэнергии, работающих на различных видах топлива, в том числе и на возобновляемых источ никах энергии. В некоторых странах она достигает 25 %.
За рубежом, как правило, создание автономных источников электроэнергии диктуется законодательными предписа ниями обеспечения энергетической без опасности различных объектов, таких как аэропорты, государственные учреждения, опасные производства и т. П. Но довольно часто интересы энергетической безопасности совпадают с экономической целесообразностью оснащения предприятий различных отраслей резервными источни ками электроснабжения.
Причины автономизации производ ства электроэнергии в России несколько другие. Исторически сложилось так, что большая часть территории России (по различным оценкам, от 50 до 70 %) располага ется вне зоны действия централизованных э лектрических сетей. Удел неохваченных ре гионов - использование автономных электростанций в количестве около 50 тысяч.
Другая причина, которая в России в на стоящее время стоит достаточно остро - это уязвимость «большой» энергетики, вызван ная крайней изношенностью оборудования электростанций и энергетических сетей.
Существуют и субъективные причины, п од влиянием которых автономизация электроэнергии принимает в последнее время в России общенациональный мас штаб. Многие субъекты российской экономики пытаются освободиться от давления самого сильного российского монополи ста - РАО «ЕЭС России».
Обеспечению энергетической без опасности государства, которую определяют как защищенность населения от отсутствия тепловой и электрической энергии, а также безопасности производ ственной деятельности и бизнеса, может в значительной степени способствовать автономная энергетика.
Следует отметить, что в настоящее время российский рынок автономных источ ников электроэнергии готов удовлетворить л юбые потребности. Тем не менее, остается проблема выбора и правильного формиро вания потребительских предпочтений, ис ходя из поставленных задач и возможностей оборудования.
Автономные электростанции можно раз делить на несколько классов:
1. По мощности:
• бытовые;
• промышленные.
2. По продолжительности использования:
• Станции, используемые в качестве основного источника электрической энергии;
• Станции, используемые в качестве резервного источника электрической энергии.
• Бензиновые;
• Дизельные;
• Газовые;
• На тяжелом топливе (мазут).
4. По комплектации:
• Стационарные;
• Передвижные;
• В шумозащитном кожухе;
• Контейнерные в различном исполнении.
Традиционными потребителями электрогенераторных установок мощностью от 100 до 200 кВт являются банки и другие коммерческие структуры
www.energycenter.ru
Автономный источник - электрическая энергия
Автономный источник - электрическая энергия
Cтраница 1
Автономные источники электрической энергии в основном базируются на принципе превращения химической энергии в электрическую. Получение электрической энергии от химического источника тока возможно лишь при протекании в нем химической реакции. [1]
Автономные источники электрической энергии в основном базируются на принципе превращения химической энергии в электрическую. [2]
Современная радиотехника предъявляет требования на автономные источники электрической энергии с большим постоянством напряжения при очень малом отборе тока. Такие источники энергии служат, например, для подачи напряжения на сетки электронных устройств. Для этой цели были разработаны элементы с очень большим сроком службы. [3]
Для многих современных машин и аппаратов требуются автономные источники электрической энергии. Ими служат химические источники тока ( ХИТ), производство которых стало важной отраслью электротехнической промышленности. [4]
Дизельный электроагрегат АДЗО и передвижная электростанция ЭДЗО - Ьто автономные источники электрической энергии, разработанные на базе 4 - х тактного, 4 - х цилиндрового рядного дизеля и Йесщеточнбго генератора переменного тока. Дизель, генератор и системы смонтированы на общей раме. Дизель и генератор соединены фланцами и установлены на раму через амортизаторы. Ротор генератора соединен с моховиком дизеля эластичной муфтой. [5]
Способ получения асимметричного тока аккумуляторов может быть применен непосредственно в системах с трехфазными выпрямителями, использующими трехфазную сеть или автономные источники электрической энергии. В тех случаях, когда к системам электроснабжения в отдельных условиях эксплуатации предъявляются повышенные требования к пульсациям напряжения, выпрямитель может быть выполнен комбинированным - для получения разрядной составляющей тока аккумуляторов конденсаторы подключаются лишь в случаях отсутствия ограничений по пульсациям напряжений. [8]
Химические источники электрической энергии в настоящее время широко применяют в промышленности и быту. Это вызвано тем, что большое количество современных машин и аппаратов нуждается в автономных источниках электрической энергии, не связанных с неподвижными электрическими станциями. [9]
Широко применяют ХИЭЭ в промышленности и быту. Это закономерно, так как большое количество современных машин и аппаратов нуждается в автономных источниках электрической энергии, не связанных со стационарными электрическими станциями. Кроме того, необходимы аварийные источники энергии, в любое время готовые к работе в случае прекращения подачи энергии с электростанций. [10]
Химическими источниками электрической энергии ( ХИЭЭ) называются устройства, позволяющие получать электрическую энергию за счет химической реакции. В ХИЭЭ переход химической энергии в электрическую осуществляется непосредственно без промежуточного образования тепловой и механической энергии. Значение ХИЭЭ в современной технике и быту очень велико. Это объясняется, во-первых, тем, что очень много машин и аппаратов нуждается в автономных источниках электрической энергии, не связанных со стационарными электростанциями, и, во-вторых, тем, что очень высокая надежность химических источников электрической энергии делает их незаменимыми для всякого рода аварийных устройств. [11]
Имеются электрические машины, непосредственно преобразующие тепловую энергию в электрическую или механическую. Принцип действия таких ЭП основан на изменении магнитной проницаемости ферромагнетиков при температуре, близкой к точке Кюри. При изменении температуры изменяются параметры обмоток. Интерес к таким ЭП в последние годы снова возрос, что объясняется потребностью в автономных источниках электрической энергии, использующих энергию солнечного излучения и остаточной тепловой энергии атомных и тепловых электростанций, а также тепловые отходы промышленных предприятий. [13]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
Автономный источник энергии
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашинным преобразователям механической энергии в электрическую энергию. Сущность изобретения состоит в следующем. Автономный источник энергии содержит авиационный бесконтактный электрический генератор с системой распылительного масляного охлаждения, а также систему автоматического регулирования напряжения 14 и электромеханический нагреватель, представляющий собой синхронную машину, на роторе которого расположена обмотка индуктора, а на статоре находится полая короткозамкнутая якорная обмотка 19 из полого проводника, являющаяся нагревательным элементом. В качестве теплоносителя в автономном источнике энергии используется трансформаторное масло, которое с помощью насоса 20 подается в полую короткозамкнутую якорную обмотку нагревателя 19 и в полый вал генератора 1. В полой короткозамкнутой якорной обмотке нагревателя 19 масло нагревается и поступает в теплообменник 21, первый вход которого соединен с каналом генератора для сброса масла, второй вход - с картером электромеханического нагревателя, третий вход теплообменника соединен с выходом полой короткозамкнутой обмотки нагревателя, а выход теплообменника соединен с входом насоса. В полый вал 1 встроены форсунки 3 и 4 для разбрызгивания горячего масла. Часть масла поступает в полый вал нагревателя 2, присоединенный к полому валу генератора 1. В теплообменнике 21 расположен змеевик 22, внутри которого протекает вода. Нагреваясь и охлаждая масло, вода поступает к потребителю. Технический результат состоит в создании автономного источника тепловой энергии и качественной электрической энергии, работающего при переменной скорости вращения приводного двигателя и имеющего повышенную удельную мощность и низкие массу и габариты. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашинным преобразователям механической энергии в электрическую энергию.
Известны генераторы переменного тока, которые выполняют функцию производства электрической энергии и работают в режиме автономного источника при переменной скорости вращения приводного двигателя. Их работа осуществляется с помощью преобразования механической энергии вращения вала в электрическую энергию посредством энергии магнитного поля, которая создается индуктором генератора, расположенным на роторе, и передается через воздушный зазор в якорь генератора, находящийся на статоре (В. А. Балагуров, И. М. Беседин, Ф. Ф. Галтеев, Н. Т. Коробан, Н. З. Мастяев. Электроснабжение летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1975 - [1, стр.117]). За прототип взят авиационный бесконтактный электрический генератор с вращающимся выпрямителем и распылительным масляным охлаждением, имеющий систему автоматического регулирования напряжения. Входом генератора является полый вал, к которому подводится механическая энергия, на его роторе расположены: индуктор подвозбудителя с постоянными магнитами, вращающийся выпрямитель, якорь возбудителя и индуктор генератора. На статоре машины находятся якорь подвозбудителя, индуктор возбудителя и якорь генератора, обмотка которого является электрическим выходом генератора [1, стр. 237]. Недостатками прототипа являются невозможность получения тепловой энергии без применения нагревательных устройств, например, для отопления зданий при наличии энергоснабжения в них, а также выработка напряжения нестабильной частоты в то время, как часто возникает необходимость питания потребителей электрической энергией напряжением, стабилизированным по величине и по частоте. Заявляемое изобретение решает задачу создания автономного источника тепловой энергии в виде горячей воды с одновременным получением качественной электрической энергии (напряжение стабилизируется по величине и по частоте), работающего при переменной скорости вращения приводного двигателя. Поставленная задача решается следующим образом. В автономный источник энергии, содержащий авиационный бесконтактный электрический генератор с системой распылительного масляного охлаждения и с системой автоматического регулирования напряжения, где входом для подведения механической энергии является вал со встроенными форсунками, а электрическим выходом является обмотка якоря генератора, соединенная с системой автоматического регулирования напряжения, при этом система распылительного масляного охлаждения имеет насос, посаженный на вал, и теплообменник, вход которого соединен с каналом генератора для сброса масла, а выход соединен с насосом с помощью маслопровода, дополнительно введен электромеханический нагреватель, представляющий собой синхронную электрическую машину, вал которого со встроенными форсунками соединен с полым валом электрического генератора, образуя вал автономного источника энергии, у которого индуктор находится на роторе и соединен с выходом обмотки якоря подвозбудителя электрического генератора и с системой автоматического регулирования напряжения, а якорная обмотка, соединенная с насосом, находится на статоре и имеет короткозамкнутое исполнение из полого проводника, в теплообменнике дополнительно предусмотрены два входа, один из которых соединен с картером электромеханического нагревателя, а другой - с выходом полой короткозамкнутой якорной обмотки электромеханического нагревателя, при этом внутри теплообменника находится змеевик, вход которого являемся входом холодной воды, а выход - выходом горячей воды. Кроме того, введены датчик частоты вращения вала, расположенный на валу автономного источника энергии, и система автоматического регулирования частоты вращения вала автономного источника энергии, вход которой соединен с выходом обмотки якоря подвозбудителя электрического генератора, с системой автоматического регулирования напряжения и с выходом датчика частоты вращения вала, а выход соединен с обмоткой индуктора нагревателя. На чертеже представлен один из вариантов реализации заявляемого изобретения. Здесь: ОЯ ПВ - обмотка якоря подвозбудителя, ОЯ Г - обмотка якоря генератора, ОИ В - обмотка индуктора возбудителя, 1 - полый вал генератора, 2 - полый вал нагревателя, 3, 4 - форсунки генератора, 5, 6 - форсунки нагревателя, 7 - индуктор подвозбудителя, 8 - якорь возбудителя, 9 - вращающийся выпрямитель, 10 - индуктор генератора, 11 - якорь подвозбудителя, 12 - индуктор возбудителя, 13 - якорь генератора, 14 - система автоматического регулирования напряжения, 15 - индуктор нагревателя, 16 - система автоматического регулирования частоты вращения вала, 17 - контактные кольца, 18 - датчик частоты вращения вала, 19 - полая короткозамкнутая якорная обмотка нагревателя, 20 - насос, 21 - теплообменник, 22 - змеевик, 23 - вход холодной воды, 24 - выход горячей воды, 25, 26, 27 - маслопровод, 28 - канал для сброса масла, 29 - потребители электрической энергии, 30 - штуцер, 31, 32 - подшипник, 33, 34, 35, 36, 37 - электрический провод, 38 - крышка, 39 - трансформатор тока. Автономный источник энергии состоит из авиационного бесконтактного электрического генератора и электромеханического нагревателя, чьи полые валы 1 и 2 со встроенными форсунками 3, 4 и 5, 6 соединены между собой. На роторе генератора расположен индуктор подвозбудителя с постоянными магнитами 7, якорь возбудителя 8, вращающийся выпрямитель 9 и индуктор генератора 10, а на статоре находятся якорь подвозбудителя 11, индуктор возбудителя 12 и якорь генератора 13. При этом обмотка якоря подвозбудителя 11 и обмотка якоря генератора 13 соединены с входом системы автоматического регулирования напряжения 14, выход которой соединен с обмоткой индуктора возбудителя 12. На роторе электромеханического нагревателя расположен индуктор 15 с обмоткой, соединенной с выходом системы автоматического регулирования частоты вращения вала 16 с помощью контактных колец 17, вход которой соединен с обмоткой якоря подвозбудителя 11 и выходом датчика частоты вращения вала 18, а на статоре находится голая короткозамкнутая якорная обмотка 19. Система циркуляции масла содержит насос 20, посаженный на общий вал, теплообменник 21, внутри которого расположен змеевик 22 с входами для холодной и горячей воды 23 и 24, и маслопроводы 25, 26 и 27. При этом выход насоса 20 соединен с полой короткозамкнутой якорной обмоткой нагревателя 19 и с полым валом генератора 1 с помощью маслопроводов 26 и 27, а вход соединен с выходом теплообменника, имеющего три входа. Один вход соединен с картером нагревателя, другой соединен с полой короткозамкнутой якорной обмоткой нагревателя 19, а третий - с каналом для сброса масла 28 генератора. Автономный источник энергии работает следующим образом. При вращении приводного двигателя генератор осуществляет производство электрической энергии, преобразуя механическую энергию вращения полого вала 1 в электрическую энергию посредством энергии магнитного поля, которая создается индуктором генератора 10, расположенным на роторе, и передается через воздушный зазор в якорь генератора 13, находящийся на статоре, и поступает к потребителям 29. Величина напряжения стабилизируется с помощью системы автоматического регулирования напряжения 14. Электромеханический нагреватель, полый вал которого 2 соединен с полым валом генератора 1, преобразует механическую энергию в электрическую энергию посредством магнитного поля индуктора 15, которая, проникая в полую короткозамкнутую якорную обмотку 19 в виде электромагнитной волны, преобразуется в тепловую энергию. На валу автономного источника энергии установлен датчик частоты вращения 18, с которого сигнал поступает на систему автоматического регулирования частоты вращения вала 16, изменяющую ток обмотки индуктора нагревателя 15 с целью изменения нагрузки на валу для стабилизации частоты напряжения генератора. В результате потребитель электрической энергии 29 получает напряжение, стабилизированное по величине и по частоте. Система циркуляции масла состоит из двух параллельных замкнутых контуров, объединенных между собой теплообменником 21. Нагнетание масла в системе осуществляется с помощью одного шестеренчатого насоса 20, приводимого в действие валом автономного источника энергии. В первом контуре масло подается в полую короткозамкнутую якорную обмотку нагревателя 19, из которой масло в горячем состоянии поступает в теплообменник 21. Во втором контуре масло проходит через фланец генератора в маслопровод 27 и по штуцеру 30 попадает в полость полого вала генератора 1. Перемещаясь внутри полого вала генератора 1 справа налево, масло охлаждает выпрямитель 9 и якорь возбудителя 8. С обеих сторон индуктора генератора 10 в полом валу имеется по четыре форсунки 3 и 4, через которые масло под давлением разбрызгивается на боковые поверхности катушек возбуждения индуктора генератора 10. С катушек возбуждения масло разбрызгивается на лобовые части обмотки якоря генератора 13. Части генератора, на которые непосредственно масло не разбрызгивается, охлаждаются масляным туманом и теплопередачей к местам непосредственного охлаждения. Масло, выливающееся через форсунки 3 и 4, собирается в корпусе генератора и поступает в теплообменник 21. Подшипник генератора 31 смазывается потоком масла, которое просачивается через уплотнения между штуцером 30 и полым валом 1. Прошедшее через подшипник 31 масло центробежными силами разбрызгивается на втулку и обмотку якоря возбудителя 8. Часть масла через выходной конец полого вала поступает в полость полого вала нагревателя 2. Через форсунки 5 и 6, расположенные в полом валу нагревателя 2 с обеих сторон индуктора 15, масло разбрызгивается на боковые поверхности катушек возбуждения индуктора 15. С катушек возбуждения масло разбрызгивается на лобовые части полой короткозамкнутой якорной обмотки нагревателя 19. Масло, выливающееся через форсунки 5 и 6, собирается в корпусе нагревателя и поступает в теплообменник 21. На вход холодной воды 23 змеевика 22, расположенного в полости теплообменника 21, подается холодная вода, которая, нагреваясь и охлаждая масло, через выход горячей воды 24 поступает к потребителю. Заявляемое изобретение отличается от прототипа введением электромеханического нагревателя, датчика частоты вращения вала и системы автоматического регулирования частоты вращения вала, что позволяет решать задачу создания автономного источника тепловой энергии и электрической энергии с напряжением, стабилизированным по величине и по частоте, работающего при переменной скорости вращения приводного двигателя и имеющего повышенную удельную мощность и низкие массу и габариты. Заявляемое изобретение, в сравнении с прототипом, имеет следующие преимущества: возможность получения тепловой энергии путем нетрадиционного подхода к использованию электрической машины, работающей в качестве нагревателя, в которой полая короткозамкнутая якорная обмотка на статоре служит нагревательным элементом; одновременно с получением тепловой энергии возможность получения электрической энергии с напряжением, стабилизированным по величине и по частоте, с помощью оригинального решения, образующего автономный источник энергии, в котором осуществлена совместная работа двух машин и использованы датчик частоты вращения вала и система автоматического регулирования частоты вращения вала.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
