микро свит

микро свит

Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей тема диссертации и автореферата по ВАК 05.20.02, кандидат технических наук Свит, Павел Петрович

Оглавление диссертации кандидат технических наук Свит, Павел Петрович

Введение.

Раздел 1. Проблемы, перспективы и особенности электроэнергетики на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

1.1 Состояние электроэнергетики России и проблемы электроснабжения сельскохозяйственных потребителей в удаленных и децентрализованных районах.

1.2 Перспективы развития электроэнергетики на основе возобновляемой энергии Солнца, ветра, биомассы и малых рек.

1.3 Анализ показателей эффективности и особенности АЭЭС.

1.3.1 Схема типового блока АЭЭС.

1.3.2 Критерии оптимизации АЭЭС.

1.3.3 Особенности проектирования АЭЭС для электроснабжения потребителей небольшой мощности.

1.3.3.1 Выбор источников и преобразователей электроэнергии для АЭЭС

1.3.3.2 Выбор параметров электроэнергии АЭЭС.

1.3.3.3 Коммутаторы, системы защиты, управления и контроля АЭЭС.

1.3.4 Выбор генератора АЭЭС.

1.4 Выбор ВИЭ для автономной электростанции небольшой мощности.

1.4.1 Краткая характеристика ВИЭ Алтайского края и республики Алтай

1.4.2 Использование ВИЭ для выработки электроэнергии.

1.5 Обоснование выбора преобразователя энергии воды в механическую энергию вращательного движения вала генератора.

1.6 Анализ способов стабилизации параметров генерируемой электроэнергии микро-ГЭС. Выбор принципа работы системы автоматического управления асинхронным генератором.

1.7 Основные задачи диссертационной работы.

Раздел 2 Математическое моделирование и методики расчета основных узлов и элементов микро-ГЭС.

2.1 Расчётная модель водоналивного колеса, методика расчета и оптимизации его параметров.

2.1.1 Расчет конструктивных параметров водоналивного колеса.

2.1.2 Расчетная модель водоналивного колеса с водоудерживающим элементом.

2.1.3 Принципиальная блок-схема расчета и оптимизации параметров водоналивного колеса.

2.2 Асинхронный генератор как объект исследования.

2.2.1 Математическое описание асинхронного двигателя.

2.2.2 Аналитическая методика определения параметров схем замещения асинхронного двигателя.

2.2.3 Анализ схем замещения асинхронного самовозбуждающегося генератора.

2.2.4 Механизм самовозбуждения асинхронной машины.

2.2.5 Расчет емкости конденсаторов возбуждения по номинальным электрическим данным асинхронного двигателя.

2.2.6 Характеристики автономного асинхронного генератора.

2.2.7 Векторные диаграммы асинхронного генератора.

2.2.7 Математическая модель автономного трехфазного асинхронного генератора.

2.2.8 Графоаналитическая методика расчета рабочих характеристик автономного асинхронного генератора.

Раздел 3 Экспериментальное исследование работы асинхронного двигателя в генераторном режиме.

3.1 Экспериментальная установка для исследования работы асинхронного двигателя в генераторном режиме.

3.2 Методика исследования режимов работы автономного асинхронного генератора.

3.3 Исследование режимов возбуждения и развозбуждения АСГ.

3.3.1 Возбуждение и развозбуждение АСГ на холостом ходу.

3.3.2 Возбуждение и развозбуждение АСГ под нагрузкой.

3.4 Исследование работы АСГ с приводным двигателем соизмеримой мощности.

3.4.1 Нагрузочные характеристики АСГ.

3.4.2 Изучение зависимости характеристик АСГ от нагрузки и емкости конденсаторов возбуждения.

3.5 Исследование максимального тока нагрузки АСГ.

3.6 Характеристика холостого хода АСГ.

3.7 Сравнение экспериментальных и расчетных характеристик АСГ на базе асинхронного двигателя АИР 80А4СУ2.

Раздел 4 Разработка системы автоматического управления параметрами асинхронного генератора и комплексной методики расчета микро-ГЭС

4.1 Разработка системы автоматического управления.

4.1.1 Анализ систем автоматического регулирования напряжения асинхронного генератора.

4.1.2 Тиристорные регуляторы с фазовым управлением.

4.1.3 Выбор параметров регулирования для стабилизации амплитуды и частоты напряжения.

4.1.4 Описание блок-схемы системы автоматического управления.

4.1.5 Описание блока регулирования и управления напряжением.

4.1.6 Описание блока регулирования и управления частотой.

4.1.7 Описание блока защиты.

4.2 Создание методики комплексного расчета микро-ГЭС.

Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей"

Актуальность работы. Экологическая ситуация, непрерывный рост территориально разнесенных и удаленных от электрических сетей сельскохозяйственных объектов небольшой мощности, располагающихся вблизи водных потоков с напорами от 1 до 6 м и мощностью от 1 до 100 кВт, ставят задачи создания недорогих и эффективных автономных автоматизированных микро-ГЭС с целью удовлетворения бытовых и производственных потребностей в электрической энергии. Высокая энергетическая плотность потоков воды, широкие возможности по регулированию их энергии и относительная временная стабильность режима стока большинства рек позволяют использовать простые и дешевые системы генерирования и стабилизации параметров производимой электроэнергии. Экстраполяция известных решений создания микро-ГЭС на область малых напоров и расходов водных потоков показала, что наиболее перспективными в указанном выше диапазоне являются электростанции с водоналивными колесами (ВК) и асинхронными самовозбуждающимися генераторами (АСГ).

ВК просты по конструкции, имеют низкую стоимость, высокий коэффициент полезного действия ( КПД ), надежны и просты в эксплуатации, но использование их в качестве нерегулируемых гидродвигателей в микро-ГЭС значительно повышает требования к системе стабилизации величины и частоты вырабатываемого напряжения. Однако современные достижения в области электромашиностроения, конденсаторостроения, полупроводниковой и преобразовательной техники позволяют создавать надежные и недорогие автономные автоматизированные микро-ГЭС, обеспечивающие получение высококачественной электроэнергии при минимальных требованиях к гидродвигателю.

Разработка низконапорных микро-ГЭС с ВК и АСГ - задача комплексная, поэтому для создания электрооборудования микро-ГЭС требуется предварительное изучение диапазонов и динамики частоты вращения вала генератора применительно к возможностям ВК при различных расходах и напорах водотока. В связи с этим приобретают первостепенное значение вопросы исследования режимов работы и определения характеристик АСГ, построения систем автематического управления ( САУ ) параметрами электроэнергии для микро-ГЭС с эффективными ВК, проведения глубоких исследований рабочих режимов микро-ГЭС с учетом всех ее основных элементов.

Цель работы. Разработка основ проектирования автономных низконапорных автоматизированных микро-ГЭС с индивидуальным характером электрической нагрузки для сельскохозяйственных потребителей и отработка их на опытных образцах.

Основные задачи исследований:

1. Обоснование требований к качеству электроэнергии и гидроагрегатам с ВК и АСГ в сравнении с существующими, изыскание эффективных технических решений по составу и структуре автоматизированных низконапорных микро-ГЭС для автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности.

2. Разработка математических моделей, позволяющих определить диапазон и зависимость частоты вращения вала генератора от параметров ВК и водотока, рабочие характеристики АСГ, параметры схем замещения трехфазного асинхронного двигателя (АД) и ВК, а также комплексной методики расчета низконапорных микро-ГЭС по параметрам водотока и вырабатываемой электроэнергии.

3. Изучение принципов построения и разработка эффективных технических решений по составу и структуре систем автоматической стабилизации параметров электроэнергии, вырабатываемой автономной микро-ГЭС.

4. Проведение лабораторных и натурных испытаний микро-ГЭС с системами стабилизации параметров генерируемой электроэнергии.

Методы исследовании. Научные и практические результаты работы базируются на научных основах электротехники, теории электрических машин и нелинейной теории колебаний. В работе использовались математическое и физическое моделирование.

Постановка, обоснование и обработка результатов экспериментов проводилась с применением теории планирования эксперимента.

Теоретические данные проверялись при испытаниях макетных, опытных и промышленных образцов микро-ГЭС и их элементов. Испытания проводились в научно-исследовательской лаборатории кафедры « Естествознание и системный анализ » (ЕиСА), лаборатории гидротехнических сооружений, малых гидроузлов и микро-ГЭС кафедры «Теплотехники, гидравлики, водоснабжения и водоотведе-ния» (ТГиВВ) Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова. а также на Колыванском камнерезном заводе им. И.И.

Ползунова.

Научная новизна работы.

1. Создана расчетная модель, позволяющая определить диапазон и зависимость частоты вращения вала генератора от параметров водоналивного колеса, напора и изменяющегося расхода водотока.

2. Разработана математическая модель автономного трехфазного асинхронного самовозбуждающегося генератора, основанная на уравнениях идеализированной асинхронной машины с постоянными коэффициентами совместно с уравнениями емкостной нагрузки, приведенной Г-образной схеме замещения и балансе мощностей.

3. Обоснована и создана комплексная методика расчета низконапорных автоматизированных микро-ГЭС по напору и расходу водотока и параметрам вырабатываемой электроэнергии.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Создано эффективное техническое решение по составу и структуре автоматизированных низконапорных микро-ГЭС на основе ВК и АСГ с автобалластной тиристорной системой фазного регулирования выходных параметров электрической энергии, что подтверждено патентом на изобретение РФ « Устройство для преобразования энергии воды в электроэнергию » (заявка № 2005133292/06 (037271), положительное решение от 18 января 2007 г.).

2. Разработаны основы проектирования низконапорных микро-ГЭС на базе ВК, АСГ и САУ параметрами вырабатываемой электроэнергии с целью создания недорогих, надежных и эффективных энергоустановок, предназначенных для электроснабжения автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности.

3. Разработаны схемы регуляторов амплитуды и частоты выходного напряжения АСГ на основе серийных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором общепромышленного использования, позволяющие поддерживать высокое качество электроэнергии в широком диапазоне изменения параметров водотока и электрической нагрузки.

4. Создано программное обеспечение для ЭВМ. позволяющее автоматизировать процессы проектирования и оптимизации параметров основных элементов микро-ГЭС, исходя из напора и расхода водотока и параметров вырабатываемой электроэнергии.

5. Разработаны, изготовлены и испытаны САУ параметрами электроэнергии, вырабатываемой микро-ГЭС, обеспечивающие режимы работы гидроагрегатов в соответствии с требованиями сельскохозяйственных потребителей.

6. Созданы опытный образец микро-ГЭС мощностью 4 кВт с ВК диаметром 3 м и действующая с 2002 г. на Колыванском камнерезном заводе им. И.И. Ползунова микро-ГЭС мощностью 12 кВт с ВК диаметром 5,5 м.

Работа выполнена в рамках решения ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» и программы «Старт-05» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической среде. По результатам исследований получен патент РФ « Гидротурбина » (заявка № 2005133291/06 (037270), положительное решение от 18 января 2007 г.).

Достоверность полученных результатов обеспечена:

- достаточным объемом экспериментальных данных и их статистической обеспеченностью;

- использованием поверенной измерительной аппаратуры с достаточной для поставленных целей погрешностью;

- удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных, сопоставлением результатов, полученных разными методами, сравнением и согласованностью их с результатами литературных источников и их соответствием современным теориям электротехники, электрических машин и колебаний;

- результатами длительной эксплуатации в штатном режиме микро-ГЭС, разработанной по комплексной методике, предложенной в настоящей работе.

Основные положения, выноснмыс на защиту:

1. Микро-ГЭС на диапазоны водотоков с напорами от 1 до 6 м и расходами от 0,3 до 3,0 м3/с на основе ВК, АСГ на базе серийных трехфазных АД с короткозамкнутым ротором общепромышленного использования и автобалластными тиристорными системами стабилизации амплитуды и частоты напряжения с фазным регулированием, являющиеся эффективным техническим решением, позволяющим успешно конкурировать с другими энергоустановками для электроснабжения автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности.

2. Модели систем:

- математическая модель автономного трехфазного АСГ, основанная на уравнениях идеализированной AM совместно с уравнениями емкостной нагрузки, приведенной Г-образной схеме замещения и балансе мощностей;

- расчетная модель, устанавливающая взаимосвязь частоты вращения вала генератора с параметрами ВК, напором и изменяющимся расходом водотока.

3. Методика:

- аналитического расчета параметров схем замещения АД по справочным данным, не требующего экспериментального определения характеристик холостого хода и короткого замыкания;

- графо-аналитического расчета рабочих характеристик АСГ при переменной частоте статора и различных скоростях вращения ротора, которая позволяет определить границу устойчивой работы генератора.

4. Комплексная методика расчета микро-ГЭС для малых напоров и расходов водных потоков, подтвержденная результатами экспериментов, натурных испытаний и длительной эксплуатацией микро-ГЭС в штатном режиме.

Личный вклад автора состоит в реализации основных задач исследований, в том числе в обосновании состава и структуры микро-ГЭС и САУ, в разработке математических моделей и методик расчета, в создании необходимой технической документации образцов, в организации и выполнении лабораторных и заводских испытаний, а также в планировании и проведении экспериментов, в анализе и обобщении результатов исследований, формулировке выводов.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: на Третьей Международной конференции « Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов », Барнаул, 1995 г.; Научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного технического университета, Барнаул, 1996 г. 2000 г. 2001 г.; 2002 г. 2004 г.; Научно-технической конференции « Охрана природы, гидротехническое строительство, инженерное оборудование », Новосибирск, 1996 г.; Международной научно-практической конференции « Горы и человек: в поисках устойчивого развития », Барнаул, 1996 г.; Региональной научно-практической конференции «Малая энергетика Новосибирской области. Современное состояние и перспективы развития», Новосибирск, 2003 г.; Второй международной научно-практической конференции « Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт », Тобольск, 2004 г. IX Ползуновских чтениях, Барнаул, 2006 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 26 печатных работ, из них 3 - в центральной печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка использованной литературы из 109 наименований и 7 приложений. Работа изложена на 246 страницах машинописного текста, содержит 82 рисунка, 14 таблиц.

Заключение диссертации по теме "Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве", Свит, Павел Петрович

Основные результаты и выводы диссертации заключаются в следующем:

1. Обоснованы требования к качеству электроэнергии и эффективный вариант микро-ГЭС с ВК и АСГ с автобалластными системами автоматического управления ( САУ ) параметрами вырабатываемого напряжения на диапазоны водотоков с напорами от 1 до 6 м и расходами от 0,3 до 3,0 м /с для автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности.

2. Разработаны основы проектирования низконапорных микро-ГЭС, позволяющие разрабатывать автономные автоматизированные электроустановки с индивидуальным характером электрической нагрузки по параметрам водотока и вырабатываемой электроэнергии.

3. Теоретически и экспериментально обоснованы математическая модель автономного трехфазного АСГ и графо-аналитическая методика расчета его рабочих характеристик при переменной частоте статора и различных скоростях вращения ротора, позволяющая определить границу устойчивой работы генератора.

Адекватность результатов расчета рабочих характеристик АСГ по разработанной модели подтверждена сравнением расчетных и экспериментальных данных, расхождение между которыми не превышает 5-8 %.

4. Создана расчетная модель и методика, позволяющие определить диапазон и зависимость частоты вращения вала генератора от параметров ВК, напора и изменяющегося расхода водотока.

5. Оптимальной САУ, удовлетворяющей требования сельскохозяйственных потребителей, является система, основанная на автобалластном способе стабилизации параметров вырабатываемой электроэнергии с помощью тиристорных преобразователей с фазовым регулированием:

- мощности балластной нагрузки по отклонению напряжения от номинального значения; изменения напряжения на добавочных конденсаторах по отклонению частоты напряжения от номинальной величины.

6. Разработаны САУ, обеспечивающие стандартные отклонения параметров напряжения от номинальных значений при изменении электрических нагрузок и расходов воды в широких диапазонах.

7. Изготовлены и испытаны две одноканальные САУ БАУЭН-1 (блок автоматического управления балластной нагрузкой), автоматически стабилизирующие величину напряжения, в составе опытного образца и промышленной микро-ГЭС.

8. Испытания опытного образца микро-ГЭС с ВК диаметром 3 м в лаборатории гидротехнических сооружений, малых гидроузлов и микро-ГЭС кафедры ТГиВВ и промышленной микро-ГЭС с ВК 5,5 м мощностью 12 кВт на Колыванском камнерезном заводе им. И.И. Ползунова и ее успешная работа в штатном режиме с августа 2002 г. подтверждают адекватность разработанных математических моделей, соответствие экспериментальных данных расчетным, полученным по комплексной методике, эффективность и надежность разработанной конструкции микро-ГЭС.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Свит, Павел Петрович, 2007 год

1. Ушаков В.Я. История и современные проблемы электроэнергетики и высоковольтной электрофизики. Томск: Изд-во ТПУ. - 2003. - 220 с.

2. Безруких П.П. Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России // Мировая электроэнергетика. 1996, №3. - С. 22-27.

3. Стребков Д.С. Проблемы развития возобновляемой энергетики // Мехнизация и электрофикация сельского хозяйства. 1997, № 6. - С. 4-8.

4. Новая энергетическая политика России / Под ред. Ю.К. Шафранника.

М. Энергоатомиздат. 1995. - 85 с.

5. Бекаев Л.С. Марченко О.В. Пинегин С.П. и др.

Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию. Новосибирск: Наука. 2000.

6. Доброхотов В.И. Шпильрайн Э.Э. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Проблемы и перспективы // Теплоэнергетика.

1996, № 5. - С. 2-9.

7. Кадыков Ю.М. Селивахин А.И. Концепция развития энергосберегающих технологий, малой и нетрадиционной энергетики // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1997, №6. - С. 2 - 3.

8. Перминов Э.М. О состоянии и перспективах нетрадиционной электроэнергетики // Энергетик. 1998, № 10. - С. 13 - 14.

9. Котлер В. Проблема загрязнения атмосферы оксидами азота на тепловых электростанциях России //Мировая электроэнергетика. 1996, №2. - С. 38-52.

10. Перминов Э.М. Освоение нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в России // Мировая электроэнергетика. — 1995, №2. С. 43-48.

11. Муругов В.П. Пинов Н.Б. Расширение сферы использования энергии возобновляемых источников // Техника в сельском хозяйстве. —1996, №2.

С. 17-19.

12. Шпильрайн Э.Э. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии // Энергия: эконом. техн. экол. 1997, № 5. - С. 6 - 15.

13. Шпильрайн Э.Э. Проблемы и перспективы возобновляемой энергии в России // Материалы Пятого Международного Форума «Высокие технологии 21 века». http://www.hitechno.ru14. http://www.intersolar.ru

14. Стребков Д.С. Концепция и пути развития энергетики сельского хозяйства // Техника в сельском хозяйстве. 1996, №6. - С.2-8.

15. Сборник докладов на Всероссийском Энергетическом Форуме « ТЭК России в XXI веке». Актуальные вопросы и стратегические ориентиры, Москва, 18-19 декабря 2002 г. 162 с.

16. Шакарян 10. Алексеев Б. Развитие ветроэнергетики в России // Мировая электроэнергетика. 1996, №3. - С. 47-48.

17. Панцхава Е.С. Техническая биоэнергетика // Сб. новое в жизни, науке, технике. Сер. « Техника ». М. Знание. - 1990, №12. - 64 с.

18. Мастепанов A.M. О первоочередных мерах по реализации Энергетической стратегии России на период до 2020 года // Экономика и финансы электроэнергетики. 2001, № 1. - С. 172 - 180.

19. Тарнижевский Б.В. Резниковский А.Ш. Оценка масштабов использования возобновляемых источников энергии в электроэнергетике России на период до 2015 года.// Изв. АН, Энергетика.

1997, № 4. - С. 72-80.

20. Бут Д.А. Синтез автономных электроэнергетических систем // Электричество. 1994, № 1. - С. 1-17.

21. Атрощенко В.А. Григораш О.В. Ланчу В.В. современное состояние и перспективы развития систем автономного электроснабжения // Промышленная энергетика.

1995, №5. - С. 33-36.

22. Григораш О.В. Современное состояние и перспективы применения асинхронных генераторов в автономной энергетике. // Промышленная энергетика. 1995, №3. - С.29-32.

23. Лукутин Б.В. Сипайлов Г.А. Использование механической энергии возобновляемых природных источников для электроснабжения автономных потребителей. Фрунзе: Изд-во «Илим». - 1987. - 136 с.

24. Синдеев И.М. Савелов А.А. Системы электроснабжения воздушных судов.

М. Транспорт. - 1990.

25. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины М. Высшая школа. - 1990.

26. Бут Д.А. Мизюрин С.Р. Системы генерирования электроэнергии летательных аппаратов.-М. Изд.

Московского авиационного института. 1982.

27. Веников В.А. Карташев И.И. Федченко В.Г.

Применение статических источников реактивной мощности в электрических системах // Известия Академии наук СССР. Энергетика и транспорт. 1980, №3. - С. 127-132.

28. Накопители энергии / Д.А. Бут. Б.Л.

Алиевский, С.Р. Мизюрин и др. Под ред. Д.А. Бута. — М. Энергоатомиздат.

1991.

29. Микроэлектронные электросистемы / Ю.И. Конев. Г.Н. Гулякович, К.П. Полянин и др.

Под ред. Ю.И. Конева М. Радио и связь. - 1987.

30. ГОСТ 4.171-85 Система показателей качества продукции. Турбогенераторы, гидрогенераторы, синхронные компенсаторы и их системы возбуждения.

31. ГОСТ 18953-73 Источники питания электрические ГСП. Основные параметры. Технические требования.

32. ГОСТ 216171-82 Электроагрегаты и электростанции бензиновые. Общие технические условия.

33. Оборудование для малых ГЭС // Int. Water Power and Dam Const. -1986, 38, №4. -C. 41-50.

34. Карелин В.Я. Волшаник B.B. Сооружения и оборудование малых гидроэлектростанций. -М.:Энергоатомиздат. 1986. - 199 с.

35. Костырев М.Л. Штанов А.Н. Мотовилов, Тупиков А.С. Желоховцев С.К. Асинхронные генераторы в составе микрогидроэлектростанций. // Электротехника.

1991, № 4. - С. 18-22.

36. Бояр-Созонович С.П. Асинхронные генераторы. Свойства и перспективы. // Электротехника.

1990, № 10. - С. 55-58.

37. Лукутин Б.В. Обухов С.Г. Шандарова Е.Б.

Автономное электроснабжение от микрогидроэлектростанций. Томск: STT. -2001. - 120 с.

38. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К.

Клокова. Т. 1. М. Энергоатомиздат - 1988. - 456 с.

39. Лукутин Б.В. Обухов С.Г. Шандарова Е.Б. Способы повышения качества выходного напряжения микрогидроэлектростанции с тиристорным автобалластом // Промышленная энергетика.

2000, №8. - С.49-52.

40. Лукутин Б.В. Обухов С.Г. Выбор способа регулирования микрогидроэлектростанций с автобалластной нагрузкой // Гидротехническое строительство.

1990, №7. - С.33-35.

41. Лукутин Б.В. Обухов С.Г. Озга А.И.

Выбор параметров цифрового регулятора частоты автономной микрогидроэлектроснанции // Гидротехническое строительство. 1992, №9. - С.40-43.

42. Вишневский Л.В. Пасс А.Е. Системы управления асинхронными генераторными комплексами. Одесса: Изд-во "Лыбидь" при Киев, ун-те. -1990.- 168 с.

43. Бохян С.К. Яламов В.Ф. Высокоскоростныеасинхронные генераторы в автономных стабилизированных источниках питания // Электротехника. -1981, №2.-С.

20-22.

44. Андреев А.Е. Бляшко Я.И. Елистратов В.В. Кубышкин Л.И. Кудряшова И.Г.

Масликов В.И. Савин Д.М. и др. Гидроэлектростанции малой мощности: Учеб.

Пособие / Под. Ред. Елистратова В.В. Спб.

Изд-во Политехи. Ун-та.-2005. 432 с.

45. Энциклопедия Алтайского края: в двух томах. Барнаул: Алт. кн. изд-во.-1995.-Т.1 -368 с.

46. Сидоренко М.Н. География Алтайского края. Барнаул: Алт. кн. изд-во.- 1974.-96 с.

47. Камбалов Н.А. Природа и природные богатства Алтайского края. -Барнаул: Алт. кн. изд-во. 1952.

48. Алтайский край: информационное обозрение. Баранул: «Пресс-фонд». - 1993. - 16 с.50. http://human-earth.narod.ru/main.html

49. Ветроэнергетика США // Мировая электроэнергетика. 1996, №2. -С.32-35.

50. Возможности совместной выработки электроэнергии на ВЭУ и ГЭС // Мировая электроэнергетика. 1996, №3 - С.27-28.

51. Малая гидроэнергетика./ Под ред. Л.П. Михайлова. М. Энергоатомиздат.

1989.

52. Гидроэнергетические установки./ Под ред. Д.С. Щавелева.

Л. Энергоиздат. -1981.-518с.

53. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии./ Под ред.П.П. Безруких. СПб.

Наука. 2002. - 314 с.

54. Gerald Muller, Klemens Kauppert. Old watermills Britain's new source of energy? // New civil engineer international. - 2003, March. - P. 20-28.

55. Смирнов И.Н. Гидравлические турбины и насосы. Учебное пособие для энергетических и политехнических вузов.

М. "Высшая школа". 1969.-400 с.

56. Паршаков Е.А. Экономическое развитие общества. (Концепция кооперативного социализма). Историческое исследование. -http://parshakov.com/

57. Техническая энциклопедия. Вода вращает колесо. http://tehno/claw.ru

58. Сто великих изобретений. Гидротурбина. http://savelaleksandr.ru/index/html62. http://whitemill.org/z028.htm

59. Беспалов В.Я. Алиев И.И. Клоков Ю.Б. Асинхронный генератор с гарантированным самовозбуждением // Электричество.

1997, № 7. -С.43-45.

60. Алиев И.И. Беспалов В.Я. Чернов P.O. Переходные режимы асинхронного генератора с гарантированным самовозбуждением при симметричной нагрузке// Электротехника.

1999, № 9. - С.53-55.

61. Лукутин Б.В. Способы стабилизации параметров электроэнергии автономных микрогидроэлектростанций // Мех. и электрификация сельского хозяйства. 1987, №8. - С. 42-44.

62. Лукутин Б.В. Стабилизация напряжения автономных микрогидроэлектростанций // Техника в сельском хозяйстве. 1989, №2. — С. 22-24.

63. Пивоваров В.А. Проектирование и расчет систем регулирования гидротурбин. Л. Машиностроение, 1973. -273 с.

64. Карелин В.Я. Волшаник В.В. Сооружения и оборудование малых гидроэлектростанций. -М.

Энергоатомиздат. 1986. - 199 с.

65. Патент 456330 (США). Способ регулирования генератора и/или устройство для регулирования генератора.

66. Патент 4417194 (США). Асинхронная генераторная система с переключаемым емкостным регулированием.

67. Патент 0098047 (ЕПВ). Электрическая система регулирования.

68. Патент 2548845 (Фр.). Способ и устройство стабилизации частоты переменного тока в автономном генераторе с переменным режимом нагрузки, приводимым в действие природным потоком.

69. Патент 2909069 ( ФРГ ). Способ и устройство для подсоеди-нения и отсоединения нагрузки в условиях неполной нагрузки преобразователя ветряной энергии.

70. Патент 4511807 (США) Регулирующая система для электрического генератора.

71. Патент 4095120 (США). Регулирование нагрузки электрических генераторов с ветряным приводом.

72. Харкевич А.А. Автоколебания. М. Государственное издательство технико-технической литературы.

1953.

73. Alp.Partnun, St. Antonien. Микро-ГЭС // Hassler Erwin. Elektrotechnik, Schweiz.

1985, 36, №12. - P. 49-51.

74. Петров И.И. Мейстель A.M. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. М. Энергия, 1968. -264 с.

75. Карасев Б.В. Гидравлика, основы сельскохозяйственного водоснабжения и канализации: учеб. Пособие для вузов по спец.

1205 «С.-х. стр-во». Минск: ВШ, 1983. - 285 с.

76. Бронштейн И.Н. Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М. Наука, 1980. - 976 с.

77. Торопцева Н.Д. Асинхронные генераторы автономных систем. М. Изд-во «Машиностроение. - 1998. - 290 с.

78. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / под ред. Л.Г.

Миконянца. 4 изд. перераб. и доп. - М. Энергоатомиздат. - 1984. - 240 с.

79. Костенко М.П. Пиотровский Л.М. Электрические машины. В 2 ч. Ч. 2. Машины переменного тока.

Изд. 3, перераб. Л. Энергия. - 1973. - 648 с.

80. Петров Г.Н. Электрические машины. В 2 ч. Ч. 2. Асинхронные и синхронные машины.

М.-Л. Госэнергоиздат - 1963.-416 с.

81. Постников И.М. Адаменко А.И. О параметрах схемы замещения и точной круговой диаграмме асинхронной машины. // Электричество. — 1956, № 12.-С.

25-28.

82. Тембель П.В. Геращенко Г.В. Справочник по обмоточным данным электрических машин и аппаратов. 3-е изд. перераб. - К. Техника. - 1981. - 480 с.

83. Петриков Л.В. Корначенко Г.Н. Асинхронные электродвигатели: Обмоточные данные.

Ремонт. Модернизация / Справочник. М. Энергоатомиздат. — 1988. - 496 с.

84. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик и др. — Энергоатомиздат. 1982.

85. Кунцевич П.А. Прохорова Г.А. Использование серийных асинхронных машин в генераторном режиме. // Электричество.

1994, №6. - С. 45-49.

86. Самовозбуждение и самораскачивание в электрических системах/ Анисимова Н.Д. Веников В.А. Долгинов А.И.

Федоров Д.А. М. Высшая школа. - 1964. -256с.

87. Бохян С.К. Экспериментальное исследование самовозбуждения индукционного генератора. Электротехника. - 1967, №11.

88. Нетушил А.В. К расчету режимов самовозбуждения автономного асинхронного генератора // Электричество. 1978, № 4. - С. 51-53.

89. Китаев А.В. Орлов И.Н. О физическом механизме самовозбуждения асинхронной машины // Электричество.

1978, № 4. - С. 47-51.

90. Поляк Н.А. Инженерный метод расчета зоны асинхронного самовозбуждения асинхронной машины. « Электричество », 1956, №11.

91. Нетушил А.В. Листвин B.C. Автономный асинхронный генератор как нелинейная автоколебательная система // Изв. вузов.

Электромеханика. -1977, №5.

92. Чиликин М.Г. Соколов М.М. Терехов В.М. Шинявский А.В.

Основы автоматизированного электропривода. Учеб пособие для вузов. М. Энергия, 1974.-568 с.

93. Кюрегян С.Г. Ткаченко A.M. Расчет рабочих характеристик автономного трехфазного асинхронного генератора // Электротехника. 1966, № 11.-С.

20-22.

94. Алюшин Г.Н. Торопцев Н.Д. Асинхронные генераторы повышенной частоты.

М. Машиностроение. - 1974. - 347с.

95. Голыгин А.Ф. Ильяшенко Л.А Устройство и обслуживание электрооборудования промышленных предприятий: Учеб. пособ. для сред. ПТУ. М. Высш.шк. - 1986. - 207 с.

96. Бояр-Созонович С.П. Стабилизация напряжения асинхронного генератора путем бесконтактного включения добавочных конденсаторов возбуждения. // Энергетика и электрификация. 1990, № 3. - С.26-28.

97. Бояр-Созонович С.П. Стабилизация напряжения автономного асинхронного генератора с варикондным звеном при переменной частоте вращения. // Электротехника. 1991, № 5. - С. 23-25.

98. Бояр-Созонович С.П. Специальное применение асинхронных генератораторов. //Электричество. 1992, № 6-7. - С. 2-7.

99. ЮЗ.Кицис С.И. Белоусов П.Л. Метод стабилизации выходного напряжения асинхронного самовозбуждающегося генератора. // Известия вузов. Энергетика.

1991, №7.-С.50-53.

100. Костырев М.Л, Штанов А.Н. Математическое моделирование асинхронного генератора с тиристорным регулированием. // Электричество. — 1992, №2.-С.

45-48.

101. Лищенко А.И. Лесник В.А. Фаренюк В.А. Математическая модель автономной энергоустановки с асинхронным генератором и регулируемой емкостной системой возбуждения. // Техническая электродинамика.

1989, №6.-С. 81-88.

102. Вишневский Л.В. Модуляция напряжения в системе дискретного регулирования возбуждения асинхронного генератора. // Электротехника. — 1989, №9. с. 38-40.

103. Бояр-Созонович С.П. Стабилизация величины напряжения асинхронного генератора при переменной частоте вращения // Техническая электродинамика.

1989, №5. - С. 73-78.

104. Приводы машин: справочник / В.В. Длоугий. Т.И.

Муха, А.П. Цупиков, Б.В. Януш ; Под общ. Ред.

В.В. Длоугого. 2-е изд. перераб и доп. -Л. Машиностроение, Ленинград. - 1982. - 383 с.

105. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3 т. Т.2.

8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.И. Жестковой. — М. Машиностроение. -2001.-920 с.

106. РОСПАТЕНТ Федеральное государственное учреждение «Федеральный институт 2 промышленной собственности

107. Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам»

108. ФГУ ФИПС) Пережковская наб. 30, корп. 1, Москва, Г-5У,ГС11-5,123995 Телефон 240- 60-15.

Телекс 114818 ПДЧ. Факс 2.14- 30- 581. На№ от

109. Наш № 2005133291/06(037270)

110. При переписке просим ссыпаться на помер чаявки и сообщить дату получения донной корреспонденции1.в ннв mi1. Oil ЕЛ ОГ,1.

Форма № 01 И3-2005 10.(74)656049, г.Барнаул, ул. Чернышевского, 55, кв.4, ООО НИИ МГЭL

111. ПАТЕНТА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ (21) Заявка № 2005133291/06(037270) (22) Дата подами заявки 28.10.2005

112. Дата начала отсчета срока действия патента 28.10.2005

113. Дата начала рассмотрения международной заявки на национальной фаче

114. Номер (32) Дата подачи (33) Код Пунктпервой(ых) заявки первой(ых) заявки страны формулы1.

115. Заявка № РСТ / (96) Заявка № ЕА

116. Номер публикации и дата публикации заявки РСТ

117. Автор(ы) Иванов В.М. Родивилина Т.Ю. Сёмкип Б.В.

Блинов А.А. Иванова П.В. Свит П.П.

Клейн Г.О. RU

118. Патентообладатель(и) Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт малой гидроэнергетики" (ООО " НИИ МГЭ"), RU

119. Название изобретения Гидротурбина01 \063105см. на обороте)2

120. Адрес для переписки с патентообладателем или его представителем, который будетопубликован в официальном бюллетене .х. указан на лицевой стороне решения

121. Адрес для направления патента .х. укачан на лицевой стороне решенияуказан в графе «Адрес для переписки с патентообладателем.»

122. Кривченко Г.И. Гидравлические машины: Турбины и насосы, Учебник для вузов, Москва, Энергия, 1978, с. 43.

123. При публикации сведений о выдаче патента будет использовано описание в первоначальной редакции заявителя.

124. При публикации сведений о выдаче патента будут использованы первоначальные чертежи.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания.

В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Скачивание файла

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Введение.

Раздел

1. Проблемы, перспективы и особенности электроэнергетики на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Состояние электроэнергетики России и проблемы электроснабжения сельскохозяйственных потребителей в удаленных и децентрализованных районах.

Перспективы развития электроэнергетики на основе возобновляемой энергии Солнца, ветра, биомассы и малых рек.

Анализ показателей эффективности и особенности АЭЭС.

Схема типового блока АЭЭС.

Критерии оптимизации АЭЭС.

Особенности проектирования АЭЭС для электроснабжения.

потребителей небольшой мощности.

Выбор источников и преобразователей электроэнергии для АЭЭС.

Выбор параметров электроэнергии АЭЭС.

Коммутаторы, системы защиты, управления и контроля АЭЭС.

Выбор генератора АЭЭС 31.

Выбор ВИЭ для автономной электростанции небольшой мощности.

Краткая характеристика ВИЭ Алтайского края и республики Алтай.

Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Реферун рекомендует следующие темы дипломов:


• Перспективы развития электроэнергетики на основе возобновляемой энергии Солнца, ветра, биомассы и малых рек



• Схема типового блока



• Выбор параметров электроэнергии

Реферун советует написать курсовую работу на тему:


• Выбор ВИЭ для автономной электростанции небольшой мощности



• Использование ВИЭ для выработки электроэнергии



• Расчет емкости конденсаторов возбуждения по номинальным электрическим данным асинхронного двигателя

Реферун советует написать реферат на тему:


• Изучение зависимости характеристик АСГ от нагрузки и емкости конденсаторов возбуждения



• Описание блока регулирования и управления частотой



• Гидроэнергетический потенциал существующих водохозяйственных объектов

Реферун предлагает написать доклад на тему:


• Оценка возможности выработки биогаза за счет отходов сельхозпроизводства по Республики



• Солнечный модуль с концентратором в виде вариантов сдпо-объемных конструкций



• Технико-экономический расчет основного варианта системы энергоснабжения

• Как мне написать работу на эту тему?

Поделиться с друзьями:

Выдержки из автореферата диссертации Свит Павел Петрович, 2007, 05.20.02 — Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Актуальность работы. Экологическая ситуация, непрерывный рост территориально разнесенных и удаленных от электрических сетей сельскохозяйственных объектов небольшой мощности, располагающихся вблизи водных потоков с напорами от 1 до 6 м и мощностью от 1 до 100 кВт, ставят задачи создания недорогих и эффективных автономных автоматизированных микро-ГЭС с целью удовлетворения бытовых и производственных потребностей в электрической энергии Высокая энергетическая плотность потоков воды, широкие возможности по регулированию их энергии и относительная временная стабильность режима стока большинства рек позволяют использовать простые и дешевые системы генерирования и стабилизации параметров производимой электроэнергии Экстраполяция известных решений создания микро-ГЭС на область малых напоров и расходов водных потоков показала, что наиболее перспективными в указанном выше диапазоне являются электростанции с водоналивными колесами (ВК) и асинхронными самовозбуждающимися генераторами (АСГ) ВК просты по конструкции, имеют низкую стоимость, высокий коэффициент полезного действия ( КПД ), надежны и просты в эксплуатации, но использование их в качестве нерегулируемых гидродвигателей в микро-ГЭС значительно повышает требования к системе стабилизации величины и частоты вырабатываемого напряжения Однако современные достижения в области электромашиностроения, конденсаторостроения, полупроводниковой и преобразовательной техники позволяют создавать надежные и недорогие автономные автоматизированные микро-ГЭС, обеспечивающие получение высококачественной электроэнергии при минимальных требованиях к гидродвигателю

Разработка низконапорных микро-ГЭС с ВК и АСГ — задача комплексная, поэтому для создания электрооборудования микро-ГЭС требуется предварительное изучение диапазонов и динамики частоты вращения вала генератора применительно к возможностям ВК при различных расходах и напорах водотока В связи с этим приобретают первостепенное значение вопросы исследования режимов работы и определения характеристик АСГ, построения систем автоматического управления ( САУ ) параметрами электроэнергии для микро-ГЭС с эффективными ВК, проведения глубоких исследований рабочих режимов микро-ГЭС с учетом всех ее основных элементов

Цель работы. Разработка основ проектирования автономных низконапорных автоматизированных микро-ГЭС с индивидуальным характером электрической нагрузки для сельскохозяйственных потребителей и отработка их на опытных образцах

Основные задачи исследований:

1 Обоснование требований к качеству электроэнергии и гидроагрегатам с ВК и АСГ в сравнении с существующими, изыскание эффективных технических решений по составу и структуре автоматизированных низконапорных микро-ГЭС для автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности

2 Разработка математических моделей, позволяющих определить диапазон и зависимость частоты вращения вала генератора от параметров ВК и водотока, рабочие характеристики АСГ, параметры схем замещения трехфазного асинхронного двигателя (АД) и ВК, а также комплексной методики расчета низконапорных микро-ГЭС по параметрам водотока и вырабатываемой электроэнергии

3 Изучение принципов построения и разработка эффективных технических решений по составу и структуре систем автоматической стабилизации параметров электроэнергии, вырабатываемой автономной микро-ГЭС

4 Проведение лабораторных и натурных испытаний микро-ГЭС с системами стабилизации параметров генерируемой электроэнергии

Методы исследований. Научные и практические результаты работы базируются на научных основах электротехники, теории электрических машин и нелинейной теории колебаний В работе использовались математическое и физическое моделирование Постановка, обоснование и обработка результатов экспериментов проводилась с применением теории планирования эксперимента

Теоретические данные проверялись при испытаниях макетных, опытных и промышленных образцов микро-ГЭС и их элементов Испытания проводились в научно-исследовательской лаборатории кафедры « Естествознание и системный анализ », лаборатории гидротехнических сооружений, малых гидроузлов и микро-ГЭС кафедры « Теплотехники, гидравлики, водоснабжения и водоотведения » Алтайского государственного технического университета им ИИ Ползунова, а также на Колыванском камнерезном заводе им И И Ползунова

Научная новизна работы.

1 Создана расчетная модель, позволяющая определить диапазон и зависимость частоты вращения вала генератора от параметров водоналивного колеса, напора и изменяющегося расхода водотока

2 Разработана математическая модель автономного трехфазного асинхронного самовозбуждающегося генератора, основанная на уравнениях идеализированной асинхронной машины с постоянными коэффициентами совместно с уравнениями емкостной нагрузки, приведенной Г-образной схеме замещения и балансе мощностей

3 Обоснована и создана комплексная методика расчета низконапорных автоматизированных микро-ГЭС по напору и расходу водотока и параметрам вырабатываемой электроэнергии

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1 Создано эффективное техническое решение по составу и структуре автоматизированных низконапорных микро-ГЭС на основе ВК и АСГ с автобалластной тиристорной системой фазного регулирования выходных параметров электрической энергии, что подтверждено патентом на изобретение РФ « Устройство для преобразования энергии воды в электроэнергию » (заявка № 2005133292/06 (037271), положительное решение от 18 января 2007 г)

2 Разработаны основы проектирования низконапорных микро-ГЭС на базе ВК, АСГ и САУ параметрами вырабатываемой электроэнергии с целью создания недорогих, надежных и эффективных энергоустановок, предназначенных для электроснабжения автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности

3 Разработаны схемы регуляторов амплитуды и частоты выходного напряжения АСГ на основе серийных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором общепромышленного использования, позволяющие поддерживать высокое качество электроэнергии в широком диапазоне изменения параметров водотока и электрической нагрузки

' 4 Создано программное обеспечение для ЭВМ. позволяющее автоматизировать процессы проектирования и оптимизации параметров основных элементов микро-ГЭС, исходя из напора и расхода водотока и параметров вырабатываемой электроэнергии

5 Разработаны, изготовлены и испытаны САУ параметрами электроэнергии, вырабатываемой микро-ГЭС, обеспечивающие режимы работы гидроагрегатов в соответствии с требованиями сельскохозяйственных потребителей

6 Созданы опытный образец микро-ГЭС мощностью 4 кВт с ВК диаметром 3 м и действующая с 2002 г на Колыванском камнерезном заводе им И И Ползунова микро-ГЭС мощностью 12 кВт с ВК диаметром 5,5 м

Работа выполнена в рамках решения ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» и программы «Старт-05» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической среде По результатам исследований получен патент РФ « Гидротурбина » (заявка № 2005133291/06 (037270), положительное решение от 18 января 2007 г)

Достоверность полученных результатов обеспечена

- достаточным объемом экспериментальных данных и их статистической обеспеченностью,

- использованием поверенной измерительной аппаратуры с достаточной для поставленных целей погрешностью,

- удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных, сопоставлением результатов, полученных разными методами, сравнением и согласованностью их с результатами литературных источников и их соответствием современным теориям электротехники, электрических машин и колебаний,

- результатами длительной эксплуатации в штатном режиме микро-ГЭС, разработанной по комплексной методике, предложенной в настоящей работе

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Микро-ГЭС на диапазоны водотоков с напорами от 1 до 6 м и расходами от 0,3 до 3,0 м7с на основе ВК, АСГ на базе серийных трехфазных АД с короткозамкнутым ротором общепромышленного использования и автобалластными тиристорными системами стабилизации амплитуды и частоты напряжения с фазным регулированием являющиеся эффективным техническим решением, которые позволяют успешно конкурировать с другими энергоустановками, предназначенными для электроснабжения автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности

2 Модели систем

- математическая модель автономного трехфазного АСГ, основанная на уравнениях идеализированной АМ совместно с уравнениями емкостной нагрузки, приведенной Г-образной схеме замещения и балансе мощностей,

- расчетная модель, устанавливающая взаимосвязь частоты вращения вала генератора с параметрами ВК, напором и изменяющимся расхода водотока

3 Методика

- аналитического расчета параметров схем замещения АД по справочным данным, не требующая экспериментального определения характеристик холостого хода и короткого замыкания,

- графо-аналитического расчета рабочих характеристик АСГ при переменной частоте статора и при различных скоростях вращения ротора, которая позволяет определить границу устойчивой работы генератора

4 Комплексная методика расчета микро-ГЭС для малых напоров и расходов водных потоков, подтвержденная результатами экспериментов, натурных испытаний и длительной эксплуатацией микро-ГЭС в штатном режиме

Личный вклад автора состоит в реализации основных задач исследований, в том числе в обосновании состава и структуры микро-

ГЭС и САУ, в разработке математических моделей и методик расчета, в создании необходимой технической документации образцов, в организации и выполнении лабораторных и заводских испытаний, а также в планировании и проведении экспериментов, в анализе и обобщении результатов исследований, формулировке выводов

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях на Третьей Международной конференции « Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов », Барнаул, 1995 г, Научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного технического университета, Барнаул, 1996 г, 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2004 г. Научно-технической конференции « Охрана природы, гидротехническое строительство, инженерное оборудование », Новосибирск, 1996 г. Международной научно-практической конференции « Горы и человек в поисках устойчивого развития », Барнаул, 1996 г, Региональной научно-практической конференции «Малая энергетика Новосибирской области Современное состояние и перспективы развития», Новосибирск,

2003 г, Второй международной научно-практической конференции « Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт », Тобольск,

2004 г, IX Ползуновских чтениях, Барнаул, 2006 г Публикации. По результатам выполненных исследований и публиковано 26 печатных работ, из них 3 - в центральной печати

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка использованной литературы из 109 наименований и 7 приложений Работа изложена на 247 страницах машинописного текста, содержит 71 рисунок, 14 таблиц

…

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача создания эффективных низконапорных автоматизированных микро-ГЭС с верхненаливными водяными колесами (ВК) и асинхронными самовозбуждающимся генераторами (АСГ) с автобалластными тиристорными системами стабилизации частоты и величины напряжения с фазовым регулированием Микро-ГЭС предназначены для электроснабжения автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности, характеризующихся территориальной разнесенностью, низким уровнем квалификации персонала, обслуживающего электроустановки, индивидуальным

характером электрических нагрузок, допускающих отклонение норм качества электроэнергии от ГОСТ 13109-97

По результатам исследований поданы две заявки (№ 2005133291/06(037270) и № 2005133292/06(037271)) на получение патентов РФ, на которые получены решения о выдаче от 18 января 2007 г

Основные результаты и выводы диссертации заключаются в следующем:

1 Обоснованы требования к качеству электроэнергии и эффективный вариант микро-ГЭС с ВК и АСГ с автобапластными системами автоматического управления ( САУ ) параметрами вырабатываемого напряжения на диапазоны водотоков с напорами от 1 до 6 м и расходами от 0,3 до 3,0 м7с для автономных сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности

2 Разработаны основы проектирования низконапорных микро-ГЭС, позволяющие разрабатывать автономные автоматизированные электроустановки с индивидуальным характером электрической нагрузки по параметрам водотока и вырабатываемой электроэнергии

3 Теоретически и экспериментально обоснованы математическая модель автономного трехфазного АСГ и графо-аналитическая методика расчета его рабочих характеристик при переменной частоте статора и различных скоростях вращения ротора, позволяющая определить границу устойчивой работы генератора - - - -

Адекватность результатов расчета рабочих характеристик АСГ по разработанной модели подтверждена сравнением расчетных и экспериментальных данных, расхождение между которыми не превышает 5-8 %

4 Создана расчетная модель и методика, позволяющие определить диапазон и зависимость частоты вращения вала генератора от параметров ВК, напора и изменяющегося расхода водотока

5 Оптимальной САУ, удовлетворяющей требования сельскохозяйственных потребителей, является система, основанная на автобалластном способе стабилизации параметров вырабатываемой электроэнергии с помощью тиристорных преобразователей с фазовым регулированием

-мощности балластной нагрузки по отклонению напряжения от номинального значения,

-изменения напряжения на добавочных конденсаторах по отклонению частоты напряжения от номинальной величины

6 Разработаны САУ, обеспечивающие стандартные отклонения параметров напряжения от номинальных значений при изменении электрических нагрузок и расходов воды в широких диапазонах

7 Изготовлены и испытаны две одноканальные САУ БАУЭН-1 (блок автоматического управления балластной нагрузкой), автоматиче-

ски стабилизирующие величину напряжения, в составе опытного образца и промышленной микро-ГЭС

8 Испытания опытного образца микро-ГЭС с ВК диаметром 3 м в лаборатории гидротехнических сооружений, малых гидроузлов и микро-ГЭС кафедры ТГиВВ и промышленной микро-ГЭС с ВК 5,5 м мощностью 12 кВт на Колыванском камнерезном заводе им И И Пол-зунова и ее успешная работа в штатном режиме с августа 2002 г подтверждают адекватность разработанных математических моделей, соответствие экспериментальных данных расчетным, полученным по комплексной методике, эффективность и надежность разработанной конструкции микро-ГЭС

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1) Семкин, Б В Разработка систем управления "малой" энергетикой / Б В Семкин, П П Свит // Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов Тез докл к Третьей Междунар Конф Том II, часть I - Барнаул изд-во Алт гос техн ун-та, 1995 - С 118

2) Семкин, Б В Выбор типа электрогенератора для мини-ЭС / Б В Семкин, П П Свит // Научн - техн творч студ Сборник тез 53-й научн - техн конф студ, аспир и проф - препод состава Алт гос техн ун-та Часть 2, Барнаул изд-во Алт гос техн ун-та, 1996"-С 141-142

3) Семкин, Б В Использование возобновляемых энергоресурсов в малой энергетике / Б В Семкин, M И Стальная, П П Свит // Теплоэнергетика - 1996, № 2 - С 6-7

4) Семкин, Б В Факторы, определяющие работу систем управления микро-ГЭС / Б В Семкин, П П Свит // Научн - техн творч студ Сборник тез 54-й научн - техн конф студ. аспир и проф - препод состава Алт гос техн ун-та Часть 2 Барнаул изд-во Алт. гос техн ун-та - 1996 С 10-11

5) Свит, П П Ветроэнергетические установки Перспективы их использования / П П Свит, A M Касьянов // там же - С 12-13

6) Семкин, Б В Опытно-конструкторская разработка микро-ГЭС/ Б В Семкин, M И Стальная, П П Свит, Э J1 Пурдик // Охрана природы, гидротехническое строительство, инженерное оборудование Сборник тез докл научн - техн конф Часть 3 НГАС - Новосибирск -1996 С 126-127

7) Семкин, Б В Микро-ГЭС как автономный источник энергии / Б В Семкин, M И Стальная, П П Свит // Горы и человек в поисках устойчивого развития Тез докл на междунар научн - практ конф -Барнаул - НИИ Горного природопольз - 1996 - С 248-250

8) Семкин, Б В Проблемы использования микро-ГЭС на территории Алтайского края / Б В Семкин, А П Кротов, В M Иванов, П П

Свит // Проблемы энергетики и пути их решения Тез докл научн -техн семинара (Барселона) - Москва, 24-31 мая 1997 - С 49-50

9) Семкин, Б В Перспективы размещения малых и микро-ГЭС в предгорных районах Алтайского края и проблемы охраны окружающей среды в зонах их водохранилищ / Б В Семкин, В M Иванов, П П Свит, Т Ю Родивилина // Обской вестник - 1997, № 1 - С 55-66

10) Свит, П П Потребности людей и охрана окружающей среды / П П Свит, M А Лапшин // Сб тез докл 55-й научно-техн конф студентов, аспирантов, проф -препод состава АлтГТУ им И И Ползунова Ч 1, Барнаул изд-во Алт гос техн ун-та -1997-С 72

11) Семкин, Б В К вопросу о рациональном использовании автономных электростанций в труднодоступных районах / Б В Семкин, M И Стальная, П П Свит// Ползуновский альманах -1999, № 3 -С 99-103

12) Семкин, Б В Работа асинхронного генератора с приводным двигателем соизмеримой мощности / Б В Семкин, M И Стальная, П П Свит // Электрические станции - 2000, № 9 - С 51 -54

13) Свит, П П Стабилизация выходных параметров автономного асинхронного генератора / П П Свит, П H Манухин, К С Ашиток // Научно-техническое творчество молодежи Сб тез докл 58-й научно-техн конф студентов, аспирантов, проф -препод состава АлтГТУ им ИИ Ползунова Ч 1, Барнаул изд-во Алт гос техн ун-та-2000-С 144

14) Свит, П П Зависимость скорости развозбуждения самовозбуждающегося асинхронного генератора от параметров возбудителя и нагрузки / П П Свит // Научно-техническое творчество молодежи Сб тез докл 59-й научно-техн конф студентов, аспирантов, проф -препод состава АлтГТУ им ИИ Ползунова Часть 1, Барнаул изд-во АлтГТУ -2001 -С 103

15) Свит, П П К вопросу о напряжении развозбуждения асинхронного генератора /ПП Свит//там же - С 104

16) Свит, П П Автобалластная нагрузка в качестве регулятора электрических параметров асинхронных генераторов / П П Свит, А Р Книп-пенберг // Научно-техническое творчество молодежи Сб тез докл 59-й научно-техн конф студентов, аспирантов, проф -препод состава АлтГТУ им И И Ползунова Часть 1, Барнаул изд-во АлтГТУ -2001 -С 110

17) Овчинников, А А Исследование на модели водяного колеса Колыванского камнерезного завода / А А Овчинников, В M Иванов, П П Свит, Т А Никанорова Юбилейная 60-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и проф -препод состава, посвященная 60-летию АлтГТУ Часть 4, Барнаул изд -во АлтГТУ - 2002 (http //edu secna ru/main/review)

18) Иванов, В M Микро-ГЭС на базе гидротурбины с рабочим колесом от центробежного насоса / В M Иванов, А П Кротов, В H Юренков, П П Свит, Т Ю Родивилина, Г О Клейн, Д А Бычков, П В Иванова // Сб "Труды НГАСУ " - Новосибирск изд-во HГАСУ -2003, №4 - С 18-29

19) Семкин, Б В Малая энергетика - решение вопроса энергоснабжения Алтайского края / Б В Семкин, В М Иванов, П П Свит, Г О Клейн, ДА Бычков // Вестник алтайской науки эффективность и безопасность энергосбережения - Барнаул изд-во АлтГТУ-2004,№1 -С 62-109

20) Свит, П П Определение параметров схем замещения асинхронных двигателей небольшой мощности / П П Свит, Б В Семкин // Ползуновский альманах - 2004, № 3 - С 96-99

21) Семкин, Б В Микро-ГЭС на основе водоналивных колес и асинхронных самовозбуждающихся генераторов / Б В Семкин, П П Свит, В М Иванов // Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт Часть 1 - Тобольск Новосиб Гос Акад Водн Трансп - 2004 (Труды второй международной научно-практической конференции, 811 сентября 2004 г ) С 334-340

22) Иванов, В М, Решение проблем малой гидроэнергетики Алтайского края / В М Иванов, Т Ю Родивилина, П П Свит, Г О Клейн, ДА Бычков, П В Иванова, А Ю Воронов//там же - С 361-366

23) Свит, П П Проектирование водоналивных колес для микро-ГЭС/ П П Свит // 62-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь " Секция « Энергетика » - Барнаул изд-во АлтГТУ - 2004 - С 12-16 (http //edu secna ru/main/review)

24) Семкин, Б В Разработка систем автоматического управления асинхронными генераторами микро-ГЭС на основе водоналивных колес - развитие технической мысли XVIII в на Алтае в современных условиях / Б В Семкин, П П Свит, В М Иванов // Ползуновский альманах — 2006, № 1 -С 112-123

25) Семкин, Б В К вопросу о максимальном токе нагрузки асинхронного генератора микро-ГЭС / Б В Семкин, П П Свит // Вестник АлтГТУ им ИИ Ползу нова -2006, №2 - С 14-18 -180с

26) Свит, П П Расчет характеристик асинхронного генератора автономной микро-ГЭС / П П Свит, Б В Семкин, В М Иванов // Ползуновский вестник - 2007, № 1 (в печати)

Доставка диссертаций из РГБ на электронную почту(от 1 часа до 2 рабочих дней)

Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей

Диссертация

Автор: Свит, Павел Петрович

Заглавие: Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей

Справка об оригинале: Свит, Павел Петрович. Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей. диссертация. кандидата технических наук. 05.20.02 Барнаул, 2007 246 c. 61 07-5/3496

Подождите идет оформление заказа

Оформить заказ

Содержание:

Раздел 1 Проблемы, перспективы и особенпости электроэнергетики набазе нетрадиционных возобновляемых источников энергии

11 Состояние электроэнергетики России и проблемы электроснабжениясельскохозяйственных потребителей в удаленных и децентрализованныхрайонах

12 Перспективы развития электроэнергетики на основе возобновляемойэнергии Солнца, ветра, биомассы и малых рек

13 Анализ показателей эффективности и особенности АЭЭС

131 Схема типового блока АЭЭС

132 Критерии оптимизации АЭЭС

133 Особенности проектирования АЭЭС для электроснабженияпотребителей небольшой мощности

1331 Выбор источников и преобразователей электроэнергии для АЭЭС

1332 Выбор параметров электроэнергии АЭЭС

1333 Коммутаторы, системы защиты, управления и контроля АЭЭС

134 Выбор генератора АЭЭС

14 Выбор ВИЭ для автономной электростанции небольшой мощности

141 Краткая характеристика ВИЭ Алтайского края и республики Алтай

142 Использование ВИЭ для выработки электроэнергии

15 Обоснование выбора преобразователя энергии воды в механическуюэнергию вращательного движения вала генератора

16 Анализ способов стабилизации параметров генерируемойэлектроэнергии микро-ГЭС Выбор принципа работы системыавтоматического управления асинхронным генератором

17 Основные задачи диссертационной работы

Раздел Математическое моделирование и методики расчета основныхузлов и элементов микро-ГЭС

21 Расчётная модель водоналивного колеса, методика расчета иоптимизации его параметров

211 Расчет конструктивных нараметров водоналивного колеса

212 Расчетная модель водоналивного колеса с водоудерживающимэлементом

213 Принциниальная блок-схема расчета и онтимизации параметровводоналивного колеса

22 Асинхронный генератор как объект исследования

221 Математическое описание асинхронного двигателя

222 Аналитическая методика определения параметров схем замещенияасинхронного двигателя

223 Анализ схем замещения асинхронного самовозбуждающегосяге нератора

224 Механизм самовозбуждения асинхронной мащины

225 Расчет емкости конденсаторов возбуждения по номинальнымэлектрическим данным асинхронного двигателя

226 Характеристики автономного асинхронного генератора

227 Векторные диаграммы асинхронного генератора

227 Математическая модель автономного трехфазного асинхронногогенератора

228 Графо-аналитическая методика расчета рабочих характеристикавтономного асинхронного генератора

Раздел Экспериментальное исследование работы асинхронногодвигателя в генераторном режиме

31 Экспериментальная установка для исследования работы асинхронногодвигателя в генераторном режиме

32 Методика исследования режимов работы автономного асинхронногогенератора

33 Исследование режимов возбуждения и раз возбуждения АСГ

331 Возбуждение и развозбуждение АСГ на холостом ходу

332 Возбуждение и развозбуждение АСГ под нагрузкой

34 Исследование работы АСГ с приводным двигателем соизмеримоймощности

341 Нагрузочные характеристики АСГ

342 Изучение зависимости характеристик АСГ от нагрузки и емкостиконденсаторов возбуждения

35 Исследование максимального тока нагрузки АСГ

36 Характеристика холостого хода АСГ

37 Сравнение экснериментальных и расчетных характеристик АСГ набазе асинхронного двигателя АИР 80А4СУ

Раздел Разработка системы автоматического унравления нараметрамиасинхронного генератора и комнлексной методики расчета микро-ГЭС

41 Разработка системы автоматического унравления

411 Анализ систем автоматического регулирования напряженияасинхронного генератора

412 Тиристорные регуляторы с фазовым управлением

413 Выбор параметров регулирования для стабилизации амплитуды ичастоты нанряжения

414 Описание блок-схемы системы автоматического управления

415 Описание блока регулирования и управления напряжением

416 Описание блока регулирования и управления частотой

417 Описание блока защиты

42 Создание методики комплексного расчета микро-ГЭС

421 Методика расчета емкости конденсаторов возбуждения

Свит П.П. Разработка Микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей DOC

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве 05.20.02 Барнаул, 2007 246 с.

Введение.

Раздел 1

Проблемы, перспективы и особенности электроэнергетики на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Состояние электроэнергетики России и проблемы электроснабжения сельскохозяйственных потребителей в удаленных и децентрализованных районах.

Перспективы развития электроэнергетики на основе возобновляемой энергии Солнца, ветра, биомассы и малых рек.

Анализ показателей эффективности и особенности АЭЭС.

Схема типового блока АЭЭС.

Критерии оптимизации АЭЭС.

Особенности проектирования АЭЭС для электроснабжения.

потребителей небольшой мощности.

Выбор источников и преобразователей электроэнергии для АЭЭС.

Выбор параметров электроэнергии АЭЭС.

Коммутаторы, системы защиты, управления и контроля АЭЭС.

Выбор генератора АЭЭС 31.

Выбор ВИЭ для автономной электростанции небольшой мощности.

Краткая характеристика ВИЭ Алтайского края и республики Алтай.