Источников электроэнергии

В настоящее время жизненные интересы требуют разработки принципиально новых источников электрической энергии. В связи с этим ведутся научно-исследовательские и практические работы по проектированию атомных реакторов на быстрых нейтронах, использованию энергии прилива и отлива, по более полному освоению солнечной и геотермальной энергии и т. д.

ЭДС ? источников электрической энергии, являющиеся причиной возникновения напряжений, токов и мощностей;

Одной из важнейших характеристик источников электрической энергии является их внешняя характеристика V (I). Внешняя характеристика показывает, как зависит напряжение источника от тока нагрузки, подчиняется уравнению (1.15), при ? = = const и r0 = const представляет собой прямую линию ( 1.4,6, характеристика /). Па характеристике показаны точки, соответствующие режимам холостого хода, короткого замыкания и номинальному режиму работы источника.

В любой электрической цепи сумма мощностей всех источников электрической энергии должна быть равна сумме мощностей всех приемников и вспомогательных элементов.

1.15. СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Несинусоидальные токи в цепях возникают при синусоидальных ЭДС и напряжениях источников электрической энергии, если цепи содержат нелинейные элементы. Так, в катушке с ферромагнитным магнитопроводом, которая является нелинейным элементом, при синусоидальном напряжении сети ток несинусоидальный. Подобное явление наблюдается в промышленных городских сетях, когда в качестве осветительных приборов используются люминесцентные лампы, имеющие нелинейные вольт-амперные характеристики. На 5.1 показана схема включения люминесцентной лампы Л в сеть синусоидального напряжения с ограничивающим дросселем L, работающим в линейном режиме, а также приведены графики тока и напряжения на лампе.

1.15. Способы соединения источников электрической энергии 48

Систематическое исследование электрических явлений и их практических приложений исторически началось с изучения свойств не изменяющегося во времени тока - постоянного тока на рубеже XVIII— XIX вв. Этому способствовали наличие и доступность источников электрической энергии постоянного тока — сначала гальванических элементов (А. Вольта, 1745—1827), позднее аккумуляторов, а также первые успехи применения электричества для освещения (П. Н. Яблочков, 1847-1894), электролиза и гальванопластики (Б. С. Якоби, 1801-1874).

Быстрыми темпами развиваются и совершенствуются различные типы источников электрической энергии постоянного тока. Так, солнечные батареи и фотоэлементы служат основными источниками энергии космических аппаратов в автономном полете. Разрабатываются новью источники электрической энергии постоянного тока — МГД-генераторы. Их освоение позволит в перспективе существенно повысить КПД электрических станций.

Схема замещения на 1.7, в справедлива для любых других источников электрической энергии постоянного тока, которые отличаются от гальванического элемента физической природой ЭДС и внутреннего сопротивления.

Отметим, что представление реальных источников электрической энергии в виде двух схем замещения является эквивалентным представлением относительно внешнего участка цепи: в обоих случаях одинаковы напряжения между вьюодами источника.

Селективность действия защиты состоит в том, что поврежденный элемент установки отключается от источников электроэнергии ближайшими к установке выключателями, благодаря чему авария нарушает режим нормального электроснабжения минимального числа потребителей.

Простым примером селективной защиты может служить защита радиальной сети с односторонним питанием от подстанции G максимальными токовыми реле с выдержкой времени ( 16.11, а). Селективность отключения достигается применением различных выдержек времени, тем больших, чем ближе пункт установки реле к источнику электроэнергии ( 16.11, б). Интервал времени Д?, равный разности времен срабатывания реле соседних участков сети, называется ступенью выдержки времени. Ее значение выбирается таким, чтобы реле предыдущего участка успело сработать и дуга в отключенном им выключателе оборвалась прежде, чем настанет время срабатывания реле следующего участка. При этом вся линия, кроме Отключенного и следующих за ним участков сети, продолжает бесперебойно работать. Основным недостатком такой простой селективной защиты является чрезмерное повышение выдержки времени на участках вблизи источников электроэнергии. Это противоречит требованию быстродействия защиты. Обычно время отключения повреждения не должно превышать 0,04-0,16 с.

Для бурения разведочных скважин, как правило, применяют буровые установки с приводом от дизелей. Однако их эксплуатация связана с рядом затруднений и требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Поэтому в связи с выпуском газотурбинных передвижных автоматизированных электростанций (ПАЭС) появилась возможность электроснабжения буровых установок от автономных источников электроэнергии.

Ненормальный режим работы - такой, который возникает вследствие внезапной потери или ухудшения управления этой системой. Ненормальная работа - редкое, случайное явление, возникающее из-за отказа части источников электроэнергии или аппаратуры управления, короткого замыкания в системе. Такая работа может быть в полете, при его подготовке или не возникать за весь срок службы самолета. Кратковременная ненормальная работа прекращается при восстановлении нормальной работы, переходе в аварийную работу или в длительную ненормальную работу.

Аварийная работа СЭ - режим работы в полете, возникающий при отказавших или отключенных первичных источниках электроэнергии, установленных на маршевых двигателях и вспомогательной силовой установке, вследствие чего происходит переход на электропитание от аварийных источников электроэнергии.

На летательных аппаратах с системой электроснабжения переменного тока стабильной частоты в качестве основных источников электроэнергии применяют агрегаты переменного тока стабильной частоты, представляющие собой сочетание привода постоянной частоты вращения (ППЧ), синхронного генератора (СГ) и регулирующей аппаратуры: регулятора частоты (РЧ) и регулятора напряжения (РН). Схема агрегата представлена на 2.1. Объект регулирования - ППЧ с синхронным генератором, выходными величинами являются уровень и частота напряжения СГ.

Перечисленные требования характерны для буровых установок любого класса. В зависимости от конкретных особенностей установки при формулировании технических требований к системам электропривода возникают и дополнительные условия, например накладываются ограничения на габариты и массу оборудования, предъявляются определенные требования к монтаже-способности и транспортабельности оборудования. Электродвигатели должны выбираться с учетом того, что они питаются от тех же источников электроэнергии, что и электродвигатели насосов и ротора. При использовании двух и более двигателей должно быть обеспечено равномерное распределение нагрузки. Системы управления должны обеспечивать наиболее полное использование регулировочной способности двигателей, возможность работы в тормозных режимах, высокое быстродействие и т. п.

Особенность электроснабжения драг заключается в том, что, имея значительные установленные мощности электродвигателей,, они непрерывно перемещаются по мере разработки месторождения. Кроме того, в большинстве случаев дражные полигоны удалены от источников электроэнергии.

Прогресс в области разработок и применения МГД-генераторов и нетрадиционных источников электроэнергии — топливных элементов, термоэлектрических и солнечных батарей — вызвал потребность в преобразователях постоянного напряжения.

Неотъемлемой частью как усилительных устройств, так и любых других электронных узлов и систем являются вторичные источники электропитания (ВИЭП), обеспечивающие их электрической энергией требуемого вида и качества. Эта электрическая энергия вырабатывается в первичных источниках электропитания, к числу которых относятся электростанции, электромашинные генераторы, аккумуляторы, гальванические, солнечные и атомные батареи и'др. Параметры первичных источников электроэнергии не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним разнообразной электронной аппаратурой. Поэтому между самим первичным источником и электронной системой обычно включается специальное преобразующее устройство, называемое ВИЭП. Таким образом, назначение ВИЭП состоит в передаче энергии электронным устройствам с необходимым преобразованием и минимальными потерями.

Селективность действия защиты состоит в том, что поврежденный элемент установки отключается от источников электроэнергии ближайшими к установке выключателями, благодаря чему авария нарушает режим нормального электроснабжения минимального числа потребителей.