Введение к работе
Актуальность темы. Возрастающее в последнее время ис-пользовшше нетрадиционных возобновляемых источникоз энергии (НВИЭ) с присущими им особенностями и перспективой расширенного использования в обозримом будущем требует разработки новых типов электрических машин и систем управления ими, позволяющие наиболее эффективно использовать НВИЭ.
В связи с этим, как показал профессор И.П. Копылов, "К основной проблеме в области электромеханики следует отнести создание электрических машин, использующих новые нетрадиционные источники энергии". Существенная неравномерность поступления НВИЭ, полная невозможность ііх детерминирования и воздействия на их естественные природные характеристики остро ставят вопрос обеспечения независимости выходных параметров ЭМ от входных параметров.
Другим, ке менее важным, является вопрос одновременного комплексного использования нескольких видов НВИЭ, что позволяет наиболее эффективно использовать источники энергии, например, ветер и солнце одновременно.
Поэтому главным требованием к ЭМ, преобразующим НВИЭ, является обеспечение суммирования энергии нескольких видов НВИЭ, например энергии ветра и солнца, поступающих одновременно на два входа ЭМ, откуда и пошло название подобных машин -"двухвходовых".
Главным достоинством двухвходовых электрических машин (ДЭМ) является возможность использовать их как в солнечную, так и в ветренную погоду, а тем более, и более успешно, в солнечно-ветренную погоду, чего лишены известные в практике преобразователи энергии.
Тема диссертации связана с научно техническойопрограммой Т. 14.01 "Разработать и создать опроизводство энергетических комплексов с использованием возобновляемых источников и осуществить широкомасштабный эксперимент по их применению для объектов агропромышленного, жилиншо-гражданского и курортно-оздоровительного назначеній", а также с Краснодарской краевой программой "Состояние тепло- и энергоснабжения. Местные энергоресурсы, запасы возобновляемых источников энергии (малые ГЭС, термоэнергетнка, ветроэнергетика, тепловые насосы и т.д.)"
Цель работы. Целью работы является разработка основ теории, конструкщш и математических моделей специальных двухмер-
ных электрических машин и построение на их основе систем автономного энергоснабжения для нетрадиционной энергетики.
Задачи исследования. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:
-обоснование целесообразности и эффективности комплексного использования НВИЭ;
-разработка рациональной конструкции и системы управления ДЭМ, имеющей механический и электрический входы от НВИЭ;
-построение основ теории и математических моделей ДЭМ;
-разработка алгоритмов и программ расчета динамически» и статистических характеристик ДЭМ;
-разработка систем стабилизации выходных параметров ДЭМ и построение системы автономного электроснабжения на базе ДЭМ.
Методы исследования. В теоретических исследованиях автором использована теория обобщенного электромеханического преобразователя энергии с применением математического аппарата матричного анализа электрических машин, теория электромагнитного поля и метод синтеза электрических машин. Поставленные задачи решены аналитическими, численными и экспериментальными методами с использованием метода планирования эксперимента. Экспериментальные исследования проведены на двух экспериментальных образцах ДЭМ с помощью специально разработанной установки.
Научная новизна. В работе построены теоретические основы, конструкции и системы управления специальной двухвходовой электрической машины в системе нетрадиционной энергетики, а именно:
-обоснована целесообразность и эффективность комплексного использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии с помощью специально разработанных двухвходовых электрических машин;
-построены математические модели ДЭМ, позволяющие получить их характеристики в динамических и статистических режимах работы, получена взаимосвязь параметров и характеристик ДЭМ;
-разработаны основы методики инженерного расчета ДЭМ в установившемся режиме работы;
-разработаны алгоритмы и программы расчета динамических и статических характеристик ДЭМ;
-обоснована рациональная система управления ДЭМ и построена, таким образом, стабилизированная система автономного электроснабжения.
Практическая ценность. Работа имеет прикладной характер и ставит своей основной задачей повысить эффективность нетради-
шгоішой энергетики. В связи с этим решены следующие практические вопросы:
-разработаны на уровне изобретений конструкции двухвходо-зых электрических машин для комплексного использования двух различных по природе НВИЭ;
-разработана инженерная методика расчета ДЭМ, позволяющая широко использовать ее для практических расчетов и конструирования подобных машин;
-разработаны приемы стабилизации выходных параметров ДЭМ и даны рекомендации по их использованию;
-предложен оригинальный вариант системы автономного электроснабжения на базе разработанной ДЭМ;
-предложены конструкции ряда энергетических машин с использованием теории электрического и магнитного совмещения, являющейся основой конструирования ДЭМ.
Реализация результатов работы. Научные результаты работы использованные в НПО "Квант" при разработке систем автономного электроснабжения жилых объектов с использованием НВИЭ в п. Черноморский Краснодарского края, на заводе "Тензоприбор" (г.Краснодар) при изготовлении ДЭМ, в отчетах по научно-исследозательской работе за 1989-1996 г.г. по Российской научно-технической программе (шифр ТЛ4.01), а также в учебном процессе по курсу электрических машин и в дипломных проектах по специальности 10.04 "Электроснабжение по отраслям ".
Автор защищает:
-методологию комплексного использования НВИЭ и рациональные конструкции ДЭМ;
-основы теории, энергетические соотношения и основы инженерной методики расчета ДЭМ;
-математическую модель и основы методики расчета динами
ческих характеристик ДЭМ; 0
-рациональную систему автономного электроснабжения на базе ДЭМ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзной научно-технической конференции" Современные проблемы-электромеханики (к 100-летию изобретения трехфазного асинхронного двигателя )" (г.Москва 1989 г.), на 6 Международной научно-технической конференции "ЕЛМА-90" (г. Варна, Болгария, 1990 г.), на 6 Всесоюзной научно-технической конференции "Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов "(г.Бишкек, Киргизстан,
1991 г.), на международной научной конференции "Прогрессивные
технологии и техника в пищевой промышленности "(г.Краснодар,
1994 г.), на научно-практической конференции "Повышение эффек
тивности работы систем электроснабжения и электрооборудования
Кубани" (г. Краснодар, 1995 г.), на 2 международной конференции по
электромеханике и электротехнологии "МККЭ-96" (Крым, 1996 г.),
на научно-практической конференции "Улучшение характеристик
электрических комплексов, энергетических систем и систем про
мышленного электроснабжения (г.Краснодар, 1996 г.), на совмест
ном заседании кафедр электроснабжения промышленных предпри
ятий и электротехники КубГТУ (г. Краснодар, 1997г.). "
Публикации. По результатам выполненных исследований
опубликованы 23 работы, в том числе получено 4 положительных
решения на выдачу патентов РФ. ,
Структура и объем работы. Диссертация состоит го введе
ния, пяти глав, заключения, списка литературы из 112 наименований
и приложения. Общий объем работы ^страниц включая 33 рисунка
на 19 страницах, 6 таблиц, 9 страниц приложения. ,
