Лекция 2 - Презентация (1095369)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МГТУ им. Н.Э. БауманаКафедра «Радиоэлектронные системы и устройства»Электропреобразовательныеустройства радиоэлектронных средствЛекция 2Источники первичнойэлектроэнергииЛекция 22/45ПЛАН ЛЕКЦИИ1.1 Источники первичной электроэнергии1.2 Химические источники тока1.3 Альтернативные источники тока1.4 Электромашинные генераторыЛекция 23/45ИСТОЧНИКИ ПЕРВИЧНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИИсточники первичной электроэнергииЭлектромашинныегенераторыХимическиеисточники токаАльтернативныеисточники токаЛекция 24/45Что такое химическиеисточники тока и какие они бывают?Лекция 25/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАЛекция 26/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАХимический источник тока (ХИТ) – это устройство, в которомхимическая энергия непосредственно превращается в электрическуюэнергию.

Устройство для этого преобразования также называют"гальваническим элементом".1 – катод (окислитель)2 – электролит (ионный проводник)3 – анод (восстановитель)4 – корпус5 – омическая нагрузкаЛекция 27/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАХимические источники токаПервичные(гальваническиеэлементы и батареи)Вторичные(аккумуляторы)Аккумуляторы (от латинского accumulator – "собиратель") – вэлектротехникетакназываютустройства,накапливающиеэлектрическую энергию с целью её дальнейшего применения.Лекция 28/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАХарактеристики ХИТ1. Электродвижущая сила (ЭДС) E2.

Разрядное напряжение UU разр  E    Irвнутргде ∆ – поляризация электродов при разряде3. Конечное разрядное напряжение4. Мощность P и удельная мощность Pуд:P  UI ; Руд Лекция 2UIUI; Руд mV9/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАХарактеристики ХИТ5.

Емкость Q и удельная емкость Qуд :tQ  It; Q   Idt 01RвнешtUdt 0U cpRвнешt ; Qуд ItIt; Qуд mV1 А·ч = 1 А · 3600 сек = 3600 Кл;6. Энергия W и удельная энергия Wуд :tW  I  Udt  U cp It U cpQ; Wуд 0WW; Wуд mV1 Вт·ч = 1 Вт · 3600 сек = 3600 Дж;7. Саморазряд8. Максимально допустимый ток разряда9. Номинальное число зарядно-разрядных цикловЛекция 210/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАМарганцево-цинковые элементыПри беспрерывном разряде средними и повышенными токами щелочныеэлементы обеспечивают ёмкость бо́льшую (до 7-10 раз), чем солевыеэлементы тех же габаритов. Щелочные элементы лучше функционируют ипри низких температурах: при -20°С отдают такую же ёмкость, как солевые врежиме беспрерывного разряда при комнатной температуре. Скоростьсаморазряда щелочных марганцево-цинковых элементов меньше: после 1года хранения при 20°С или 3 месяцев при 50°С потери ёмкости составляютпримерно 10% начальной ёмкости.Лекция 211/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАМарганцево-цинковые элементы1 – стальной никелированный стакан;2 – латунный стержень;3 – анодная паста;4 – сепаратор;5 – графит или сажа;6 – оболочка;7 – предохранительная мембрана;8 – прокладка;9 – стальная тарелка.Лекция 212/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАМарганцево-цинковые элементыЛекция 2Габаритные размеры,мм257x132Масса, кг7,3Напряжение, В1,55Конечноенапряжение приразряде, В0,96Сопротивление, Ом3Емкость, А-ч350Гарантийный срокхранения, мес.12Диапазон рабочихтемператур, С-5…40С13/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАРтутно-цинковые элементыРтутно-цинковые элементы и батареи (система Zn  KOH  HgO)характеризуются постоянством напряжения при разряде.

Напряжениертутно-цинкового элемента равно 1,352 В и мало изменяется при изменениитемпературы. Поэтому эти элементы иногда используют в РЭА в качествеисточников опорного напряжения.Ртутно-цинковые ХИТ (АО "Энергия")Лекция 214/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАСеребряно-цинковые элементыСеребряно-цинковые элементы (система Zn  KOH  AgO) обеспечиваютболее высокое напряжение, чем ртутно-цинковые, при сохранении плоскойкривой разряда. Серебряно-цинковые ХИТ сохраняют работоспособность принизких температурах.

Серебряно-цинковые элементы хорошо сохраняютработоспособность после долгого хранения (обычно сохраняется более 90%ёмкости после одного года хранения при температуре 21°С).Лекция 215/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАЛитиевые элементыЛитиевые элементы и батареи обеспечивают удельную энергию помассе до 330 Вт·ч/кг, что примерно в три раза выше, чем у ртутных исеребряно-цинковых, и в четыре раза выше, чем у щелочных ХИТ. Удельнаяэнергия по объёму у литиевых батарей на 50% выше, чем у ртутных, и на100% выше, чем у щелочных. Другим замечательным свойством литиевыхэлементов и батарей является большой срок сохраняемости, благодаря чемуавтономность некоторых устройств с литиевым ХИТ достигает 5-10 лет иболее, а потеря ёмкости после 3-х лет хранения ничтожно мала.Отечественные литиевые ХИТ (АО "Литий-Элемент")Лекция 216/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАРезервные химические источники токаЛекция 2Габаритные размеры,мм28,5x37,0Масса, кг0,09Напряжение, В7,5Время выхода нарежим, с, не более1Минимальныйрабочий ток, А12,0Время работы, с, неменее1Гарантийный срокхранения, лет, неменее10Диапазон рабочихтемператур, С-50…60С17/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАКислотные аккумуляторыстартерныестационарные5-200 Ач5-5000 Ачтяговые40-1200 АчСвинцовый аккумулятор «Тюмень» (Россия)Лекция 218/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАЩелочные аккумуляторыникель-кадмиевыеCd  KOH  NiOOHЛекция 2никель-железныеFe  KOH  NiOOHникельметаллгидридныеMH  KOH NiOOH19/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАLi-ion и LiPo аккумуляторыЛекция 220/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАLi-ion и LiPo аккумуляторы№п/п1234Лекция 2ПараметрЗначениеРазрядное напряжениеРесурсЕмкостьЭнергия3.8 В500-1000 циклов1440 мА∙ч5,45 Вт∙ч21/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАСеребряно-цинковые аккумуляторы• удельная энергия в несколько раз превышает значения других типоваккумуляторов;• механическая прочность, небольшие размеры и масса;• выдерживают высокие разрядные токи;• небольшой ток саморазряда (до 15% от ёмкости в месяц);• стабильные разрядные характеристики;• устойчивы к недозаряду, перерыву при зарядке и глубокому разряду.• высокая цена;• небольшой срок службы по сравнению с другимитипами (до 100 циклов заряд-разряд);• долго заряжаются (до 20 ч);• плохо переносят перезаряд.Лекция 222/45Что такое альтернативныеисточники тока и какие они бывают?Лекция 223/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАТермобатареиТермобатареи непосредственно преобразуют тепловую энергию вэлектрическую.Ихделятнатермоэлектронныегенераторыитермоэлектронные преобразователи.

Термоэлектронные генераторысостоят из последовательно соединённых термопар, у которых одни концыспаев нагреваются, а другие имеют достаточно низкую температуру,благодаря чему создаётся термо-ЭДС. Термоэлектронные преобразователипредставляют собой вакуумные или газовые приборы с твёрдыминагреваемыми катодами.Термомодуль "Giga Topaz" ("Toshiba")Лекция 224/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАФотоэлектрические источники токаФотоэлектрические источники тока осуществляют преобразованиетепловой и световой энергии солнечных лучей в электрическую.

Как источниктока в РЭА находят применение вентильные фотоэлементы из-засравнительно высокой энергетической эффективности.Лекция 225/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАТопливные источники токаТопливные элементы осуществляют непосредственное преобразованиеэнергии химических реакций в электрическую энергию. В отличие от ХИТ, втопливныхэлементахэлектродыявляютсянерасходуемыми(инеизменяемыми при работе), а реагенты хранятся вне элемента и подаютсяв него в процессе работы. В отличие от горения в топливных элементахокисление топлива и восстановление кислорода происходит на разныхэлектродах.

Поэтому энергия выделяется в нагрузке без промежуточногопреобразования в энергию иного вида, что обеспечивает высокий КПДпреобразователя.Лекция 226/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАТопливные источники тока• прямой метаноловый топливный элемент(DMFC) – максимальная энергоемкость из всехтопливных элементов, однако дороги, аметанол ядовит;• твердооксидный топливный элемент(SOFC) – температура до 1000°C, мощности отнескольких киловатт до мегаватт;• щелочный топливный элемент (AFC) –самые распространенные и изученные, КПД до70%, теоретически превосходят похарактеристикам Li-ion аккумуляторы в 5 раз.Лекция 227/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАТопливные источники токаDMFC источник тока («Samsung»)3.5 кг, 1800 Вт·чЛекция 228/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКАБиохимические источники токаБиохимические источники тока можно рассматривать как разновидностьтопливных элементов, так как в них протекают подобные окислительновосстановительные процессы.

Отличие биохимических элементов оттопливных состоит в том, что активные вещества (или одно из них)создаются с помощью бактерий или ферментов из различных углеводов иуглеродов.Основные способа конверсиибиомассы в горючий газтермохимическийЛекция 2биохимический29/45ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКААтомные источники токаЛекция 230/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫГенераторыПеременного токаСинхронныеПостоянного токаАсинхронныеВсинхронныхмашинахпроцесспреобразованияэнергиипроисходитприсинхронной частоте, то есть когда частотавращения ротора равна частоте вращениямагнитного поля.

В асинхронных машинахпроцесс преобразования энергии происходит приасинхронной частоте, то есть когда частотавращения ротора отличается от частотывращения магнитного поля.Лекция 231/45Что такое электромашинныегенераторыи зачем они нам нужны?Лекция 232/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ1 – статор (якорь)2 – ротор (индуктор)3 – вал4 – корпус5 – скользящие контактыЛекция 26 – виток7 – электромагнитU-X, V-Y, W-Z – размещённые впазах статора части обмоток трёхфаз33/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫEA  Em sin t2EB  Em sin  t 32EC  Em sin  t 3Лекция 2где Em – амплитудноезначение напряжения фазы,а ω – циклическая частота.34/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫСоединение «звезда»UЛUФ 3IФ  I ЛU AB  U A  U B ,U BC  U B  U C ,U CA  U C  U A .Лекция 235/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫСоединение «звезда»Симметричная нагрузка с нейтральным проводом:Z a  Zb  Z c  Ze jI N  I A  I B  IC  0I a  I b  I c  IФ UФZФНесимметричная нагрузка с нейтральным проводом:Z a  Zb  Z cI N  I A  I B  ICU a  U A ;U b  U B ;U с  U CЛекция 236/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫСоединение «звезда»Симметричная нагрузка без нейтрального провода:Z a  Zb  Z c  Ze jU nN  0I a  I b  I c  IФ UФZФНесимметричная нагрузка без нейтрального провода:Z a  Zb  Z cU a  U A  U nN ;U b  U B  U nN ;U c  U C  U nNIa UaUU; Ib  b ; Ic  cZaZbZcЛекция 237/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫСоединение «треугольник»UФ  U ЛIФ I ab U abUU; I bc  bc ; I ca  caZ abZbcZ caIЛ3- токи в фазах приёмника;I A  I ab  I ca ; I B  I bc  I ab ; I C  I ca  I bc - линейные токи.Следовательно: I A  I B  I C  0.Лекция 238/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫСоединение «треугольник»Симметричная нагрузка:Z ab  Zbc  Zca  Ze jЛекция 239/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫСоединение «треугольник»Несимметричная нагрузка:Z ab  Zbc  ZcaЛекция 240/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫРасчет мощностиСоединение «звезда»P  Pa  Pb  PcPa  U a I a cos a ;Pb  U b Ib cos b ;Pc  U c I c cos cQ  Qa  Qb  Qcгде Ua, Ub, Uc, Ia, Ib, Ic – фазные напряжения и токисоответственно; φa, φb, φc – углы сдвига фаз междунапряжениями и токами.S  P2  Q2Qa  U a I a sin a ;Qb  U b Ib sin b ;Qc  U c I c sin cСоединение «треугольник»P  Pab  Pbc  PcaPab  U ab I ab cos ab ; Pbc  U bc Ibc cos bc ; Pca  U ca I ca cos caQ  Qab  Qbc  Qcaгде Uab, Ubc, Uca, Iab, Ibc, Ica – фазные напряжения и токисоответственно; φab, φbc, φca – углы сдвига фаз междунапряжением и током.S  P2  Q2Qab  U ab I ab sin ab ; Qbc  U bc Ibc sin bc ;Qca  U ca I ca sin caВ случае симметричных генератора и нагрузки в обоих случаях:Лекция 2S  3UФ IФ41/45ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫИзмерение мощностиЛекция 242/45ИТАК, ТЕПЕРЬ МЫ ЗНАЕМ…1.1 Что такое химические источники тока и какие онибывают1.2 Что такое альтернативные источники тока и какие онибывают1.3 Что такое электромашинные генераторы и зачем онинам нужныЛекция 243/45СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.

ГОСТ Р МЭК 60050-482-2011. Источники тока химические. Термины иопределения. – М.: Стандартинформ, 2013.2. Каменев Ю.Б., Чезлов И.Г. Современные химические источники тока.Гальванические элементы, аккумуляторы, конденсаторы. – СПб.:СПбГУКиТ, 2009. – 90 с.3. Коровин Н.В., Скундин А.М. Химические источники тока. – М.: ИздательствоМЭИ, 2003.

– 740 с.4. Солнечная энергетика / В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова [идр.]. – М.: Издательство МЭИ, 2008. – 317 с.5. Кацман М.М. Электрические машины. – М.: Издательский центр"Академия", 2013. – 496 с.6. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменноготока. – СПб.: Питер, 2008. – 350 с.Лекция 244/45Спасибоза внимание.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций