Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время основным (82 %) источником получения электрической энергии в мире является ископаемое топливо и отчасти (на 16 %) - растительное топливо Вместе с тем энергия, поступающая от Солнца на Землю, превышает современное энергопроизводство в 2 10 раз К этому следует добавить, что около 2 % поступающей на Землю солнечной радиации превращается в энергию ветра, как результат тепловых процессов, происходящих в атмосфере
В общем случае энергию ископаемого топлива, и даже гидроэнергию, используемую человеком для получения электрической энергии, можно рассматривать как преобразованную солнечную энергию по схеме солнечная радиация - органический синтез (образование каменного угля, нефти, газа и т п ) - сжигание топлива (получение тепловой энергии) - преобразование тепловой энергии сначала в механическую (в турбине), а затем - в электрическую в (генераторе), или по схеме солнечная радиация - испарение влаги - конденсация - осадки -водоемы преобразование механической энергии водного потока в электрическую энергию
Тем не менее можно сказать, что едва начавшейся эре энергии ископаемого топлива, уже сейчас грозит закат В силу известных причин
Эти обстоятельства привели к естественной активизации поисков других, нетрадиционных, экологически чистых источников энергии, таких как : энергии Солнца, ветра, малых рек, биотоплива, приливов -отливов, морских волн и морских подводных течений, геотермальных вод и др При этом естественной является попытка обойтись без многоступенчатой схемы преобразования энергии, а в идеальном случае - достичь непосредственного, прямого безмашинного преобразования энергии.
Однако до настоящего времени вопросы прямого преобразования энергии, не нашли широкого развития, с одной стороны, и принципиально не могут
охватить всю гамму известных в природе нетрадиционных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) В связи с этим не случайно вопросы использования ВИЭ, в большинстве своем решаются с использованием электромеханических преобразователей энергии (ЭМПЭ), т е электрических машин (ЭМ),которые успешно конкурируют с установками прямого преобразования энергии, например с фотоэлектрическими преобразователями (ФЭП) солнечной энергии в электрическую, имеющими КПД на уровне 10-15 %
Однако работы по оценке устойчивости систем энергетики на базе подобных машин не производились, а это непосредственно связано с качеством электроснабжения Кроме того, если иметь ввиду, автономные системы электроснабжения, которые представляют собой систему источник-потребитель соизмеримой мощности, вопрос исследования устойчивости таких систем становится еще более актуальным
Цель работы. Целью работы является совершенствование системы автономного электроснабжения на базе ДЭМ-Г и оценка устойчивости работы ДЭМ-Г в системе автономного электроснабжения (САЭ)
Задачи исследования. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи
-создание математической модели ДЭМ-Г в САЭ с учетом демпфирующего короткозамкнутого контура,
-разработка алгоритма расчета устойчивости ДЭМ-Г в САЭ,
-разработка рекомендации, обеспечивающие устойчивость работы САЭ на базе ДЭМ-Г
-совершенствование схемы комплексного электроснабжения на базе ДЭМ-Г
Методы исследования. В теоретических исследованиях автором использована теория обобщенного электромеханического преобразователя энергии с применением математического аппарата матричного анализа электрических машин, теория электромагнитного поля и метод синтеза электрических машин, а
также использованы методы критерии Михайлова и Гурвица для решения устойчивости системы Поставленные задачи решены аналитическими и численными методами
Научная новизна. Научная новизна заключается в следующем
- разработана математическая модель ДЭМ-Г с учетом демпфирующего
короткозамкнутого контура,
произведен анализ влияния параметров ДЭМ-Г на границы областей устойчивости в установившемся режиме,
разработан алгоритм для оценки устойчивой работы ДЭМ-Г в системе автономного электроснабжения (САЭ),
сформулированы рекомендации, обеспечивающие устойчивость САЭ на базе ДЭМ-Г
Практическая ценность Работа имеет прикладной характер и ставит своей основной задачей повысить эффективность нетрадиционной энергетики В связи с этим решены следующие практические вопросы
разработана методика расчета на ЭВМ границ устойчивой работы ДЭМ-Г,
усовершенствована система автономного электроснабжения на базе ДЭМ-Г с учетом вопросов устойчивости системы,
предложены рекомендации повышения устойчивости системы автономного электроснабжения на базе ДЭМ-Г,
разработана программа для решения в среде Mapel 9 границ устойчивости
Автор защищает:
математическую модель ДЭМ-Г с учетом демпфирующего короткозамкнутого контура,
основы и методики инженерного проектирования ДЭМ-Г для САЭ,
методику исследования устойчивости ДЭМ-Г для систем нетрадиционной энергетики,
- рациональную систему автономного электроснабжения на базе ДЭМ-Г с
учетом вопросов устойчивости,
- методику, обеспечивающую устойчивую работу САЭ на базе ДЭМ-Г
Реализация результатов работы. Научные результаты работы использованы на заводе "Тензоприбор" (г Краснодар) при изготовлении ДЭМ, в отчетах по научно-исследовательской работе за 1989-1995 г г по Российской научно-технической программе (шифр Т.14 01), а также в учебном процессе по курсу электрических машин и в дипломных проектах по специальности 10 04 "Электроснабжение по отраслям "
Апробация работы. Основные положения работы докладывались, обсуждались и получили одобрения на следующих конференциях
- международной конференции "Возобновляемая энергетика состояние,
проблемы, перспективы", Санкт- Петербург 2003
международной научно практической конференции "Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств", Краснодар 2002
2-й южно-российской научной конференции "Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки", Краснодар 2003
3-й южно-российской научной конференции "Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки", Краснодар 2004
4-й южно-российской научной конференции "Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки", Краснодар 2005
5-й южно-российской научной конференции "Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки", Краснодар 2007
Публикации. По теме диссертационной работы имеется 15 публикаций, перечень которых приведен в общем списке использованных источников
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из (116 наименований) и трех приложений Общий объем диссертационной работы 156 страниц машинописного текста, включая 2 таблицы, 33 рисунка
