Повышение эффективности волновой генераторной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уфимский государственный авиационный технический университет

Повышение эффективности волновой генераторной установки

бакалавр, студент Ширков Алексей Анатольевич

кандидат наук, доцент, доцент Пашали Диана Юрьевна

Аннотация

В статье проведен анализ способов повышения эффективности волновой генераторной установки, позволяющей извлекать энергию из морских волн. Разработана конструкция, которая позволяет увеличить количество генерируемой энергии с 1 м поверхности воды

Потребление энергии в современном мире характеризуется стремительным ростом. Около половины мирового энергобаланса в настоящее время приходится на долю нефти, около трети -- на долю газа и атома (примерно по одной шестой) и около одной пятой -- на долю угля. Главная проблема современной энергетики -- не истощение минеральных ресурсов, а угрожающая экологическая обстановка. В связи с этим разработка возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является актуальной научно-технической задачей. К ним, в частности, относятся автономные системы электроснабжения, работающие с использованием энергии волн, которые обычно представляют собой совокупность элементов, обуславливающих генерацию, преобразование, передачу и распределение электрической энергии потребителям [1]. При этом волновая энергия -- как ВИЭ является одним из самых сложных направлений с научной точки зрения.

Цель работы -- повышение эффективности волновой генераторной установки на базе линейного синхронного генератора с постоянными магнитами для автономных систем электроснабжения.

В автономных системах электроснабжения колебательного типа большой мощности используются сборные магнитопроводы, выполненные из обычных шихтованных пластин или витых сердечников электротехнической стали, обеспечивающей высокие уровни рабочих индукций при достаточно малых потерях и высокой магнитной проницаемости [2, 3]. Известен линейный генератор с конструкцией магнитопровода [4], показанной на рис.1.

Рисунок 1. Линейный генератор с С-образной конструкцией магнитопровода

Конструкция содержит произвольное число С-образных магнитопроводов, представляющих собой шихтованные сердечники 1, изготовленные из пластин электротехнической стали, равномерно распределенные по торцевой окружности корпуса генератора. В свободной полости С-образного магнитопровода размещена кольцевая катушка 2. Магниты 3, образующие подвижную систему с общим штоком 4, помещены в зазоре С-образных магнитопроводов. Преимуществом конструкции является технологическая простота изготовления, недостатком -- недоиспользование пространства зазора, в котором магниты занимают лишь часть его объема, что снижает эффективность генератора.

Известна конструкция линейного генератора [5], приведенная на рис. 2, в которой вместо кольцевого зазора и, соответственно, дугообразных магнитов использованы шихтованные магнитопроводы 1, в зазоре которых расположены плоские магниты 2, образующие многоугольник с числом сторон, равным числу шихтованных магнитопроводов 1 (подвижная часть системы).

Рисунок 2. Конструкция линейного генератора с плоскими зазорами

Общим недостатком конструкций, показанных на рис. 1,2 является крепление магнитопроводов к корпусу, которое создает короткозамкнутые электрические контуры, охватывающие магнитопровод, в этом случае переменный рабочий поток наводит токи, которые вызывают местный нагрев и ухудшают коэффициент полезного действия и другие характеристики генератора. волновой генераторный энергия волна

Авторами разработана сдвоенная конструкция волновой генераторной установки на базе линейного синхронного генератора с постоянными магнитами (ЛСГ) (рис. 3) для автономного питания объектов, расположенных на морском побережье.

В отличие от приведенных выше конструкций в разработанной авторами сдвоенной конструкции ЛСГ, крепление магнитов осуществляется двумя Z-образными скобами при этом короткозамкнутый контур не образуется, что позволяет повысить коэффициент полезного действия и эффективность установки.

В разработанной сдвоенной конструкции, в отличие, от конструкции рис. 1 для улучшения использования объема зазора (при одновременном сохранении цилиндрической формы подвижной части) на П-образных магнитопроводах 1 закреплены кольцевые концентрические магнитопроводы 2, изготовленные из листов электротехнической стали. В зазоре между магнитопроводами 1 и 2 расположена подвижная часть, состоящая из цилиндрических постоянных высококоэрцитивных магнитов 3. ЛСГ имеет рабочую обмотку 4.

Рисунок 3. Сдвоенная конструкция ЛСГ с П-образными магнитопроводами

С целью исключения наведения токов в кольцевых концентрических магнитопроводах 2, охватывающих стержни П-образных магнитопроводов 1, по которым проходит знакопеременный магнитный поток, магнитопроводы выполнены разрезными.

При этом каждый лист кольцевых концентрических магнитопроводов 2 (наружный и внутренний) имеет радиальную щель, исключающую наведение кольцевых токов. Для придания симметрии всей системе применена веерная сборка пакетов, образующих концентрические магнитопроводы 2, каждый из которых состоит из трех пакетов, щели которых смещены на 120є.

Авторами разработана конструкция волновой генераторной установки на базе линейного синхронного генератора с постоянными магнитами, которая позволяет повысить эффективность волновой генераторной установки за счет сдвоенной П-образной подвижной части, на которой закреплены магниты. Данная сдвоенная конструкция позволяет улучшить использование объема зазора и генерировать энергию при движении в двух направлениях. Крепление магнитов двумя Z-образными скобами позволяет предотвратить появление короткозамкнутых контуров.

Список литературы

1. Шмаков С. Б., Шустов М. А. Электротехнический справочник. Практическое применение современных технологий / Под ред. С.Л. Корякин-Черняка. - Изд. «Наука и техника». - 2014. - 592 с.

2. Хайруллин И. Х. Трехкоординатный электромеханический преобразователь энергии колебательного движения // И. Х. Хайруллин, Л.Н. Риянов. Всероссийская молодежная научная конф. «Мавлютовские чтения». Уфа, 2012. С. 26-29.

3. Исмагилов Ф. Р., Хайруллин И.Х., Шкитин Ю.И., Риянов Л. Н. Автономный источник электрической энергии с ручным гидравлическим приводом // Патент РФ № 23124472. Опубл. 10.12.2012. Бюл. № 21. - 4 с.

4. Потапов Л. А., Сморудова Т. В. Линейный генератор возвратно-поступательного движения // Патент РФ № 2496216. Опубл. 20.10.13. Бюл. № 29. - 4с.

5. Хитерер М. Я., Овчинников И. Е. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения. - СПб.: КОРОНА принт, 2013. - 368 с.

Размещено на Allbest.ru