Антиплагиат (1222360), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Но как переносныемикромощ ные генераторы, плохо подходят для реализац ии.Для того чтобы обеспечить приемлемые масса-габаритные параметры и не делать конструкц ию из многих разборных частей,сокращ ается мощ ность из-за уменьшения диаметра рабочей турбины. Большую роль играет и напор воды.Такой генератор обеспечивает получение э лектроэ нергии требуемой мощ ности при наличии доступа к высокоскоростному потокуводы, который обеспечит высокие обороты лопастей гидротурбины.
В походных условиях э то часто недостиж имо. Недостатком МикроГЭС является большие вес и габариты, что часто заставляет делать конструкц ию разборной со многими деталями.Ветроэ лектрические установки.Такж е, как и у МикроГЭС, дают возмож ность преобразовывать кинетическую и потенц иальную механическую э нергию но извоздушного потока.Эффективность работы зависит от скорости оборотов лопастей установки, а значит и от скорости ветра. Имеет те ж е конструктивныенедостатки что микроГЭС.
Это сильно ограничивает применение данного способа получения э лектрической э нергии.Эти источники э лектрической э нергии не в полной мере удовлетворяют требованиям передвиж ным э лектрогенераторам. Каж дый изних накладывает ряд ограничений, делая их применение узко направлениями.Альтернативным решением является паровой турбоэ лектрический генератор мощ ностью в несколько ватт.Перед тем как перейти к рассмотрению переносных микромощ ных турбогенераторов для лучшего понимания достоинств и недостатковтакого способа получения э лектрической э нергии разберем уж е сущ ествующ ие промышленные паровые турбоэ лектрические турбины.Такой вид получения э лектрической э нергии хорошо себя зарекомендовал на больших производствах как самостоятельные тепловыеэ лектростанц ии,обеспечивающ иепотребителяэ лектроэ нергиейодновременноснабж аятепловойэ нергией.Такимераэ нергосбереж ения на производствах для получения э лектроэ нергии за счет утилизац ии избыточной пара от паровых котлов.Взависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы:Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическуюработу.
Они работают с выпуском отработавшего пара, в конденсатор,[10]возвращ ая охлаж денный пар в воду для повторного использования.Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основнымконечным продукт таких турбин – тепло.[10]Такие турбины устанавливаются на теплоэ лектростанц ияхПаровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительныхи химических предприятий.[10]Основным преимущ еством промышленных паровых турбин э то то, что работавозможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое.[10]Свободный выбор теплоносителя, таких как: вода, глиц ерин, нефтяные масла и другие. Внушительный ресурс паровых турбин.Недостатком ж е является: высокая инерц ионность;дороговизна паровых турбин, низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии;дорогостоящий ремонт.[10]Как видно из выше излож енного такие турбины получили широкое распространение в различных сферах промышленности, так какмогут выполнять несколько функц ий одновременно и достаточно гибкими параметрами.Такой вид э лектрогенератора мож но применить и для переносного микромощ ного турбоэ лектрического генератора.Такой принц ип работы описывается теоретическим ц иклом паросиловых установок.
Так в теории ц икла У. Ренкина [2].В описанном ц икле тепловой машины рабочим телом будет водяной пар.На рисунке 1.1 изображ енасхема паросиловой установки цикла Ренкина.Рисунок 1.1 – Схема паросиловой установкиВ котле 1 благодаря сжиганию топлива в топке 7 поддерживается кипение воды и превращение её во влажный насыщенныйпар. Этот пар подсушивается и перегревается в пароперегревателе 2. Процессы в котле и пароперегревателе протекают припостоянном давлении.
Перегретый пар направляется в 3 турбину, где расширяется адиабатно, выполняя полезную работу,например, приводя в действие электрический генератор 4. На выходе из турбины пар, как правило, влажный насыщенный.Такой пар охлаждают при постоянном давлении в конденсаторе 5. Кипящий конденсат насосом 6 подают обратно в котел 1,[6]такж е протекает при постоянном давлении.На рисунке 1.2 изображ ен ц икла Ренкина в координатных системах.Рисунок 1.2 – ц икла Ренкина в координатных системах а) в Р – v координатах; б) в T – s координатахПроц есс нагрева воды и перегрева пара на диаграмме соответствует линии 1 – 2 изотермическое расширение.
Вначале процесса рабочее тело имеет температуру насыщения, то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится вконтакт с нагревателем. При этом объём рабочего тела увеличивается, оно совершает механическую работу, а его энтропиявозрастает.[13]Проц есс перехода рабочего тела в турбину. Адиабатическое расширение соответствует линии 2 – 3. При э том температура телауменьшается,тело совершает механическую работу, а энтропия остаётся постоянной.[13]Проц есс охлаж дения.
Изотермическое сж атие соответствует линии 3 – 4. Рабочеетело приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься под действием внешней силы, отдаваяхолодильнику. Над телом совершается работа, его энтропия уменьшается.[13]Конденсируясь, образует воду.Проц есс нагрева воды.
Адиабатическое сж атие соответствует линии 2 – 3.http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23822467&repNumb=15/1317.06.2016АнтиплагиатПри этом его температура увеличивается до температуры нагревателя, над телом совершается работа, его энтропия остаётсяпостоянной.В [13]переносном паротурбинном генераторе для упрощ ения конструкц ии и использовании мож но исключить проц есс охлаж дения вконденсаторе и сж атие в компрессоре.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПАРОТУРБИННОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРАРассмотрим принц ип работы.
На рисунке 2.1 изображ ена структурная схема паротурбинного э лектрогенератора.Рисунок 2.1 – Структурная схема паротурбинного э лектрогенератораВ качестве источника теплоты мож но использовать любые источники открытого огня, например дровяной или лиственно-соломеныйкостер такж е мож ет быть использована и газовая горелка. В походных условиях источник огня является неотъемлемой частью, ониспользуется как способ освещ ения, так и источником теплоты, как для человека, так и для приготовлении пищ и. В связи с э тим наиспользование такого генератора не влияют погодные или рельефные условия.От источника теплоты вода, нагреваясь в баке преобразуясь в низкотемпературный водяной пар.Парогенератора мож ет быть исполнен из кухонной походной посуды, например обыкновенный чайник или скороварка уж еоборудованная клапаном избыточного давления.Из парогенератора низкотемпературный насыщ енный водяной пар через паропровод попадает в паропергреватель.Этот пар в пароперегревателе увеличивает свою температуру образуя высокотемпературный перегреты пар.
Через сопло на выходепароперегревателя сухой пар вращ ает рабочее колесо паровой микротурбины, которое закреплено на валу э лектрогенератора. Принеобходимости систему мож но дополнить э лектронным контроллером заряда – разряда аккумуляторных батарей.За счет э того конструкц ия имеет малые вес и габариты.МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯГлавным параметром при проектированииэ лектробезопасности ПУЭ параграф 1.7.53.переносногоэ лектрогенератораявляетсябезопасностьчеловека.ПоусловиямЗащита от прямого прикосновения не требуется, если электрооборудование находится в зоне системы уравниванияпотенциалов, а наибольшее рабочее напряжение не превышает 25 В переменного или 60 В постоянного тока в помещениях безповышенной опасности и 6 В переменного или 15 В постоянного тока - во всех случаях.В [18]связи с э тим чтобы не обеспечивать зашиты как от прямого или косвенного прикосновения человека и не подвергать его опасности,выбирается рабочее напряж ение не превышающ ие 15 В.Так ж е такая защ ита приведет к услож нению и увеличению масса габаритных параметров.Выбор аккумулятораНагрузкой переносного генератора по большей мере будут являться аккумуляторы, как различных устройств, подключенных напрямую,так и заряж ать спец иальный аккумулятор.
Использование таких устройств расширяет возмож ности генератора, так как они имеютповышенную емкость и позволяют в течение дня заряж ать различные устройства.Основные параметры: емкость аккумуляторов – определяет, сколько времени аккумулятор смож ет питать подключенную к немунагрузку Напряж ение и сила тока, необходимые для заряда аккумулятора.Время зарядки определяется как:tз=1,4CаIг, (3.1)где Са- емкость аккумулятора, Iг- ток генератора, 1,4 – коэ ффиц иент учитывающ ий качества зарядного устройства, правильностиформатирования, температуры окруж ающ ей среды.Различные устройства имеют свои аккумулятора с различными параметрами в таблиц а 3.1 представлены паспортные данныепереносного аккумулятора.Таблиц а 3.1 – Параметры аккумулятораГабаритные размерыВысота, мм102Толщ ина, мм151Ширина, мм65Вес, кг1,2Электрические характеристикиЕмкость, мАч5000Напряж ение, В12Любая автономная система э лектроснабж ения, содерж ащ ая в своем составе аккумуляторные батареи, долж на содерж ать в себесредства контроля заряда и разряда аккумуляторов.Особенно это относится к системам со свинцово-кислотными аккумуляторами.
Дело в том, что эти аккумуляторы боятся какглубокого разряда, так и перезаряда. В этих случаях резко сокращается срок службы аккумуляторной батареи или даже онаможет выйти из строя.[15]Еслиже аккумулятор заряжен, но через него продолжает протекать зарядный ток, то это можетпривести в закипанию электролита и бурному[30]газовыделению (в случае с заливными батареями) или к вспучиванию и даж е взрыву герметичных аккумуляторных батарей.Щелочные батареи хотя и не боятся глубокого разряда, но также не терпят перезаряда и[15]не морозостойкие.Поэ тому в систему автономного э лектроснабж ения вводятся устройства, которые отключают нагрузку от аккумуляторных батарей,если они недопустимо разряжены, а также отключают источник энергии,[15]если аккумуляторы полностью заряж ены.Так как переносной генератор мож ет заряж ать различные устройства, имеющ ие свои аккумуляторы, то оптимальным выбором будетмногофункц иональный контроллером заряда АКБ имеющ ий возмож ность выбора типа аккумулятора и мож ет работать с гелевыми, AGM(содерж ит абсорбированный э лектролит) и автомобильными свинц овыми ж идко-кислотными.В таблиц а 3.2 представлены паспортные данные контролера заряда АКБ.http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23822467&repNumb=16/1317.06.2016АнтиплагиатТаблиц а 3.2 – Параметры контролера АКБЭлектрические характеристикиМаксимальный ток нагрузки, А5Напряжение системы, В12Собственное потребление, мА8Напряжение[31]отключение нагрузки, В11,1Напряж ение подключения нагрузки, В12,6Габаритные размерыВысота, мм96Толщ ина, мм67Ширина, мм25Вес, кг0,05Дополнительные параметрыВыносной температурный датчикнетВыбор типа аккумулятораестьЦифровой дисплейнетМаксимальное сечение провода, мм22,5Рабочий температурный диапазон, °С-35…+55Влаж ность10…90%Электронные защ иты контроллера:от короткого замыкания в ц епи нагрузки;от перегрузки в ц епи нагрузки;от подключения обратной полярности в ц епи нагрузки;от обратного тока (для предотвращ ения отдачи э нергии от аккумулятора к генератору при сниж ении оборотов);отключения при высоком напряж ении;отключения при низком напряж ении.Для подключения переносного аккумулятора к различным устройствам мож но использовать универсальный автомобильный адаптер,имеющ ий различные выходные клеммы подключения и даж е с учетом современных переносных устройств US.Выбор генератораПо параметрам аккумулятора выбирается генератор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
