Написать рефераты, курсовые и дипломы самостоятельно.  Антиплагиат.
Студенточка.ru: на главную страницу. Написать самостоятельно рефераты, курсовые, дипломы  в кратчайшие сроки
Рефераты, курсовые, дипломные работы студентов: научиться писать  самостоятельно.
Контакты Образцы работ Бесплатные материалы
Консультации Специальности Банк рефератов
Карта сайта Статьи Подбор литературы
Научим писать рефераты, курсовые и дипломы.


Воспользуйтесь формой поиска по сайту, чтобы найти реферат, курсовую или дипломную работу по вашей теме.

Поиск материалов

Проблемы выбора источников электрической энергии

Энергетика

Введение

Перспектива создания в будущем крупной космической

станции во многом зависит от ее системы электроснабжения,

которая существенно влияет на общую массу станции,

надежность, управление и стоимость. Большие размеры,

множество потребителей, обеспечение возможности дальнейшего

совершенствования космической станции выдвигают требования,

существенно отличающиеся от тех, которые предъявлялись к

другим космическим системам энергоснабжения. Несмотря на то,

что такая система может иметь большие размеры, она должна

быть способна хорошо адаптироваться к постоянно меняющимся

нагрузкам; что делает ее более похожей на автономную наземную

энергетическую установку, чем на типичную систему

электроснабжения космического аппарата, имеющую

определенный, неменяющийся состав потребителей.

Проблемам проектирования и создания систем

электроснабжения для крупных космических станций посвящено

немало научных статей, в которых рассматриваются источники

электрической энергии, линии электропередач, преобразователи

и распределители электороэнергии.

4 -

1. Проблемы выбора источников электрической энергии.

В основном, в качестве возможных источников

электрической энергии рассматривют следующие [1]:

фотоэлектронные с электрохимическим накоплением

энергии;

источники построенные на динамическом

преобразовании солнечной энергии с термическим накоплением

энергии;

атомные энергетические установки [2].

Для фотоэлекторнного преобразования солнечной

энергии используются большие (8x8 см) кремниевые элементы,

которые устанавливаются на гибкие развертываемые панели.

Для накопления энергии применяют топливные

элементы, никель- кадмиевые и никель-водородные батареи.

Топливные элементы накапливают избыточную

электрическую эенергию, получаемую от солнечных батерей,

посредством генерации кислорода и водорода в процессе

электролиза воды. Электроэнергия затем может быть получена

из тепловой, которая выделяется при соединении накопленного

кислорода и водорода. Такой метод накопления электрической

энергии значительно гибок и топливные элементы значительно

легче батарей, но имеет низкую эффективность и надежность.

Никель-кадмиевые батареи изготавливаются на основе

хорошо отработанной технологиии. Они уже давно успешно

используются в космических аппаратах, хотя низкая глубина

5 -

разряда приводит к значительному увеличению их массы.

Никель-водородные батарей были выбраны для

космических платформ, так как они более надежны, чем

топливные эементы, и при этом на 50% легче, чем

никель-кадмиевые батареи. В настоящее время

никель-водородные батареи используются на геостационарных

орбитах. Но что на низкой орбите, где будет располагаться

космическая станция, они будут испытывать гораздо больше

циклов заряда-разряда в год. Проведенные испытания показали,

что время работы никель- водородных батарей на низкой

околоземной орбите составляет около пяти лет.

Несмотря на то, что фотоэлектронные источники

широко используются в космосе, солнечные динамические

энергоустановки оказались более эффективными и менее

дорогими. Принцип работы солнечных динамических установок

заключается в следующем: солнечные лучи фокусируются

параболическим отражателем на приемнике, который нагревает

рабочее тело, приводящее в действие двигатель или турбину.

Затем механическая энергия преобразуется генератором в

электрическую. Для накопления термической энергии

используется соль, которая расплавливается в приемнике.

Во время затемнения соль остывает и отдает тепло для

расширения рабочего тела. Отражатель состоит из изогнутых

треуголных пластин, с зеркальной поверхностью, установленных

на гексогональных конструкцях соединенных 14-ти футовыми

штангами с космической платформой.

6 -

Эффективность солнечной динамической

энергоустановки составляет 20-30%; для сравнения,

эффективность кремниевых фотоэлементов составляет 14%.

Эффективность термического накопителя более 90%,

аккоммуляторных батарей - 70-80%, топливных элементов -

55%. Более высокая эффективность позволяет уменьшить площадь

собирателя солнечной энергии, что облегчает решение проблем

динамики станции. Меньшее лобовое сопротивление особенно

важно при размещении станции на низкой высоте - при том же

расходе топлива и на той же орбите увеличивается время

жизни станции.

Несмотря на то, что в настоящее время солнечные

динамические энергоустановки еще не используются в космосе,

уже существуюет мощная технологическая база, разработанная

для применения в наземных и аэровоздушных условиях. В

качестве рабочего тела применяют толиен (органический цикл

Ранкина с температурой подачи в турбину 750F) или

гелий-ксенон (цикл Брайтона с температурой подачи в турбину

1300F). Установки с органическим циклом Ранкина мощностью

от нескольких киловатт до нескольких сотен киловатт

используются в наземных условиях. Установки с циклом

Брайтона используются для электроснабжения систем управления

газовых турбин; многие из них имеют тысячи часов наработки.

В программе НАСА 1960 г. была испытана установка с рабочим

циклом Брайтона, которая тестировалась 50, 000 часов. Эта же

установка затем была успешно испытана в вакуумной камере.

7 -

2. Проблемы проектирования линий электропередач.

Применение атомных энергетических установок связано

со многими проблемами. Однако, уже существует проект

ядерной космической электростанции SP - 100, которая

разрабатывается для обеспечения энергией пилотируемой

космической платформы LEO [2]. Для уменьшения воздействия на

астронавтов радиации, SP - 100 устанавливается на

расстояние 1 - 5 км от платформы. Преимущество этого метода

заключается в том, что значительно уменьшается масса

защитной оболочки реактора, а следовательно и общая масса

системы. Однако, при этом возникает проблема передачи

энергии от источника до платформы на расстояние от 1 до 5

км.

После термоэлектрического преобразования SP - 100

генерирует напряжение 200 В постоянного тока. Это достаточно

высокое напряжение, чем необходимое для большинства

потребителей космической платформы, но недостаточно высокое

для допустимой массы соединительного кабеля. Для уменьшения

необходимой массы соединительного кабеля необходимо

высоковольтное преобразование. В некоторых работах показано,

что возможно соединить SP - 100 с космической платформой с

помощью кабелей с коаксиальной оболочкой, которая служит

для полной изоляции проводника от космической плазмы.

Эта оболочка необходима, так как поведение космической

плазмы сильно зависит от напряженности электрического поля

8 -

вблизи проводника. Эксперимент SPEAR показал что возможно

оставить высоковольтный кабель незащищенным, и это не

приведет к разрыву проводника, но напряженность

электрического поля не должна превышать 400 В/см.

Напряженность электрического поля вблизи кабеля,

связывающего SP - 100 с космической платформой, будет

составлять 20 - 100 кВ/см.

Однако, при этом появляются новые проблемы:

коаксиальная оболочка имеет большую площадь поверхности, и,

следовательно, будет подвергаться воздействию метеоритов.

Кроме того вблизи ядерного реактора уровень радиации высок.

Это вызывает возникновение в кабеле вихревых токов, что

приводит к нагреву кабеля и уменьшению проводимости.

В процессе проектирования была разработана

конструкция, позволяющая компактно разместить в одной

защитной оболочке (метеоритный бампер) несколько

коаксиальных высоковольтных кабелей. Для увеличения

защищенности кабеля и уменьшения его массы, применяется

газовое охлаждение. При применении газового охлаждения

в одном метеоритном бампере располагается четыре

коаксиальных кабеля, и этот бампер имеет диаметр в четыре

раза меньший чем, бампер с двумя коаксиальными кабелями и с

полимерной изоляцией.

9 -

3. Проблемы проектирования преобразвателей и

распределителей электрической энергии.

Система электроснабжения и подсистемы распределения

космической станции, как указывалось ранее, должны быть

удобными в эксплуатации, хорошо приспосабливаться к

изменению типа и величины нагрузки, и иметь возможность

дальнейшего расширения. Высокая потребляемая мощность

станции - 75 кВт с возможным увеличением до 300 кВт -

требует более высокого распределительного напряжения, чем

28В, которое обычно используется в космических аппаратах.

Точные расчет системы показал, что распределительное

напряжение должно быть 440 В. При выборе частоты тока были

рассмотрены в качестве возможных частот - 20 кГц, 400 Гц, и

постоянный ток.

Постоянный ток имеет преимущества в подключении к

определенным потребителям, но напряжение перерменного тока

можно легко изменить.

В самолетах обычно применяется переменный ток

частотой 400 Гц. Но в космических условиях возникает ряд

проблем - акустические шумы, электромагнитная интерференция

и другие.

Высоковольтные 20 кГц волновые системы пока еще не

применялись в космической и аэровоздушной технике, но их

применение очень перспективно. При применении высокой

10 -

частоты, компоненты систем электроснабжения становятся

меньше в размерах, легче, более эффективными, особенно,

когда применяется резонансное преобразование переменного

тока в постоянный, постоянного в переменный, постоянного в

постоянный, или переменного в переменный.

Высоковольтным 20 кГц системам электроснабжения

посвящен ряд работ [3, 4, 5], в которых рассматриваются

различные проблемы проектирования таких систем -

конфигурация системы, преобразователи, влияние

электромагнитной интерференции, минимизация гармонических

искажений в преобразователях.

Важной проблемой проектирования высокочастотных

систем электроснабжения является минимизация количества

преобразования электроэнергии при передаче ее от источника к

потребителю. Каждое преобразование энергии увеличивает

сложность системы, ее массу, искажает форму волны,

увеличивает потери энергии. Наиболее оптимальный вариант,

когда используется только два преобразования - постоянного

тока в переменный, для передачи энергии от источника к

потребителю, и переменного тока в постоянный, для

определенных потребителей. Для второго преобразования

большое значение имеет стандартизация напряжений

потребителей.

11 -

Список литературы

1. Ronald L. Thomas, Power is the keystone, Aerospace

America, Sept., 1986.

2. David J. Bents, Power transmission studies for thedered

SP-100, Lewis Research Center, Cleveland, Ohio 44135.

3. Irving G. Hansen, Gale R. Sandberg, Space station 20-kHz

power management and distribution system. Lewis Research

Center, Cleveland, Ohio 44135.

4. Louis F. Lollar, Roberts E. Kapustka, Minimizing the

total distortion for a 3 kW, 20 kHz AC to DC converter using

spice, NASA/Marshal Spase Flight Center, Huntaville, Alabama.

5. Irving G. Hansen, Frederick J. Wolff, 20kHz space station

power system, Lewis Research Center, Cleveland, Ohio 44135.


Описание предмета: «Энергетика»

Энергетика, или, как говорят, топливно-энергетический комплекс, является одной из основ развития экономики современного общества. В области энергетических ресурсов и производства энергии объективно существует угроза истощения запасов топлива. Поиски путей развития энергетики в настоящее время ведутся в направлении изыскания возможностей экономии энергии, более рационального использования топлива, исследований в области новых методов получения и преобразования энергии, а также привлечения в топливно-энергетический баланс альтернативных источников энергии (солнечной, ветровой и т.п.). Главными направлениями развития электроэнергетики пока являются теплоэнергетика и атомная энергетика. Следовательно, для подавляющего большинства вновь создаваемых электростанций источниками энергии будут служить химическая энергия топлива или ядерная энергия.

Литература

  1. В.В. Красник. Секреты выживания потребителей на рынке электрической энергии. Подключение к электросетям в условиях ограничений. – М.: НЦ ЭНАС, 2008. – 192 с.
  2. А.А. Герасименко, В.Т. Федин. Передача и распределение электрической энергии. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. – 720 с.
  3. A. M. Скундин, Г.Я. Воронков. Химические источники тока. 210 лет. – М.: Поколение, 2010. – 352 с.
  4. Электрооборудование летательных аппаратов. В 2 томах. Том 2. Элементы и системы электрооборудования - приемники электрической энергии. – М.: МЭИ, 2008. – 552 с.
  5. А.А. Герасименко, В.Т. Федин. Передача и распределение электрической энергии. – М.: КноРус, 2012. – 648 с.
  6. Загрядцкий Владимир Иванович;. Энергосберегающие Автономные Источники Электрической И Тепловой Энергии. – М.: , 2009. – 3 с.
  7. Проблемы выбора. Теория и приложения. – М.: Едиториал УРСС, 1998. – 96 с.
  8. Физические основы термоэмиссионного преобразования энергии. – М.: Атомиздат, 1973. – 373 с.
  9. П.О. Чечик. Новые источники питания радиоаппаратуры. – М.: Государственное энергетическое издательство, 1956. – 38 с.
  10. Л.К. Осика. Коммерческий и технический учет электрической энергии на оптовом и розничном рынках. – М.: Политехника, 2005. – 360 с.
  11. Правила учета электрической энергии. – М.: Энергосервис, 2006. – 16 с.
  12. Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения. – М.: ИАЦ Энергия, 2010. – 156 с.
  13. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Энергия, 2012. – 32 с.
  14. А.А. Герасименко, В.Т. Федин. Передача и распределение электрической энергии. Учебное пособие. – М.: КноРус, 2014. – 648 с.
  15. Правила разработки и применения графиков аварийного ограничения режима потребления электрической энергии (мощности) и использования противоаварийной автоматики. – М.: Энергия, 2014. – 40 с.
  16. Правила проведения сертификации электрооборудования и электрической энергии. – М.: Энергия, 2015. – 56 с.
  17. Правила оптового рынка электрической энергии и мощности. – М.: Энергия, 2015. – 246 с.


Образцы работ

Тема и предметТип и объем работы
Проблемы выбора между инфляцией и безработицей
Макроэкономика
Курсовая работа
22 стр.
Договор энергоснабжения (практика и проблемы совершенствования законодательства)
Гражданское право
Дипломный проект
78 стр.
Правовое регулирование договора энергоснабжения: проблемы теории и практики
Банковское и биржевое дело
Другое
62 стр.
Проблемы выбора организационно-правовой формы ведения предпринимательской деятельности: вопросы теории и правоприменительной практики
Методы принятия решений
Другое
101 стр.



Задайте свой вопрос по вашей проблеме

Гладышева Марина Михайловна

marina@studentochka.ru
+7 911 822-56-12
с 9 до 21 ч. по Москве.

Внимание!

Банк рефератов, курсовых и дипломных работ содержит тексты, предназначенные только для ознакомления. Если Вы хотите каким-либо образом использовать указанные материалы, Вам следует обратиться к автору работы. Администрация сайта комментариев к работам, размещенным в банке рефератов, и разрешения на использование текстов целиком или каких-либо их частей не дает.

Мы не являемся авторами данных текстов, не пользуемся ими в своей деятельности и не продаем данные материалы за деньги. Мы принимаем претензии от авторов, чьи работы были добавлены в наш банк рефератов посетителями сайта без указания авторства текстов, и удаляем данные материалы по первому требованию.

Контакты
marina@studentochka.ru
+7 911 822-56-12
с 9 до 21 ч. по Москве.
Поделиться
Мы в социальных сетях
Реклама



Отзывы
Павел
Это Вы консультировали мне летом по "Банкротство кредитных организаций". Хотел Вас поблагодарить. Только что забрал свою работу у научного руководителя. Есть совсем небольшие исправления, которые я и сам могу сделать. В целом работа после вашего сопровождения одобрена и утверждена на защиту. Я обязательно напишу Вам о том, как пройдет моя сдача (она у меня 22-го). Если Вам интересно, то единственным дополнением к диплому со стороны научного руководителя было включить, но не в сам диплом, а в доклад о нем, информацию об изменениях, внесенных в закон "О несостоятельности (банкротстве кредитных) организаций" 20.08 г., но в действие еще не вступивших. Но Вы об этом еще не могли знать, так как помогали с дипломом в июле.