Реферат: Проблемы современной энергетики
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Введение........................................3
1.Проблемы выбора источников электрической
энергии.........................................4
2.Проблемы проектирования линий электропередач..5
3.Проблемы проектирования преобразвателей и
распределителей электрической энергии...........9
Список литературы..............................11
Перспектива создания в будущем крупной космической
станции во многом зависит от ее системы электроснабжения,
которая существенно влияет на общую массу станции,
надежность, управление и стоимость. Большие размеры,
множество потребителей, обеспечение возможности дальнейшего
совершенствования космической станции выдвигают требования,
существенно отличающиеся от тех, которые предъявлялись к
другим космическим системам энергоснабжения. Несмотря на то,
что такая система может иметь большие размеры, она должна
быть способна хорошо адаптироваться к постоянно меняющимся
нагрузкам; что делает ее более похожей на автономную наземную
энергетическую установку, чем на типичную систему
электроснабжения космического аппарата, имеющую
определенный, неменяющийся состав потребителей.
Проблемам проектирования и создания систем
электроснабжения для крупных космических станций посвящено
немало научных статей, в которых рассматриваются источники
электрической энергии, линии электропередач, преобразователи
1.Проблемы выбора источников электрической энергии.
В основном,в качестве возможных источников
электрической энергии рассматривют следующие [1] :
- фотоэлектронные с электрохимическим накоплением
- источники построенные на динамическом
преобразовании солнечной энергии с термическим накоплением
- атомные энергетические установки [2].
Для фотоэлекторнного преобразования солнечной
энергии используются большие ( 8x8 см ) кремниевые элементы,
которые устанавливаются на гибкие развертываемые панели.
Для накопления энергии применяют топливные
элементы, никель- кадмиевые и никель-водородные батареи.
Топливные элементы накапливают избыточную
электрическую эенергию, получаемую от солнечных батерей,
посредством генерации кислорода и водорода в процессе
электролиза воды. Электроэнергия затем может быть получена
из тепловой, которая выделяется при соединении накопленного
кислорода и водорода.Такой метод накопления электрической
энергии значительно гибок и топливные элементы значительно
легче батарей, но имеет низкую эффективность и надежность.
Никель-кадмиевые батареи изготавливаются на основе
хорошо отработанной технологиии. Они уже давно успешно
используются в космических аппаратах, хотя низкая глубина
разряда приводит к значительному увеличению их массы.
Никель-водородные батарей были выбраны для
космических платформ, так как они более надежны,чем
топливные эементы, и при этом на 50% легче, чем
никель-кадмиевые батареи. В настоящее время
никель-водородные батареи используются на геостационарных
орбитах. Но что на низкой орбите, где будет располагаться
космическая станция, они будут испытывать гораздо больше
циклов заряда-разряда в год. Проведенные испытания показали,
что время работы никель- водородных батарей на низкой
околоземной орбите составляет около пяти лет.
Несмотря на то, что фотоэлектронные источники
широко используются в космосе, солнечные динамические
энергоустановки оказались более эффективными и менее
дорогими. Принцип работы солнечных динамических установок
заключается в следующем : солнечные лучи фокусируются
параболическим отражателем на приемнике, который нагревает
рабочее тело, приводящее в действие двигатель или турбину.
Затем механическая энергия преобразуется генератором в
электрическую. Для накопления термической энергии
используется соль, которая расплавливается в приемнике.
Во время затемнения соль остывает и отдает тепло для
расширения рабочего тела. Отражатель состоит из изогнутых
треуголных пластин, с зеркальной поверхностью, установленных
на гексогональных конструкцях соединенных 14-ти футовыми
Эффективность солнечной динамической
энергоустановки составляет 20-30%; для сравнения,
эффективность кремниевых фотоэлементов составляет 14%.
Эффективность термического накопителя более 90%,
аккоммуляторных батарей - 70-80%, топливных элементов -
55%. Более высокая эффективность позволяет уменьшить площадь
собирателя солнечной энергии, что облегчает решение проблем
динамики станции. Меньшее лобовое сопротивление особенно
важно при размещении станции на низкой высоте - при том же
расходе топлива и на той же орбите увеличивается время
Несмотря на то, что в настоящее время солнечные
динамические энергоустановки еще не используются в космосе,
уже существуюет мощная технологическая база, разработанная
для применения в наземных и аэровоздушных условиях. В
качестве рабочего тела применяют толиен (органический цикл
Ранкина с температурой подачи в турбину 750F) или
гелий-ксенон ( цикл Брайтона с температурой подачи в турбину
1300F). Установки с органическим циклом Ранкина мощностью
от нескольких киловатт до нескольких сотен киловатт
используются в наземных условиях. Установки с циклом
Брайтона используются для электроснабжения систем управления
газовых турбин; многие из них имеют тысячи часов наработки.
В программе НАСА 1960 г. была испытана установка с рабочим
циклом Брайтона, которая тестировалась 50,000 часов. Эта же
установка затем была успешно испытана в вакуумной камере.
2.Проблемы проектирования линий электропередач.
Применение атомных энергетических установок связано
со многими проблемами . Однако, уже существует проект
ядерной космической электростанции SP - 100, которая
разрабатывается для обеспечения энергией пилотируемой
космической платформы LEO [2]. Для уменьшения воздействия на
астронавтов радиации, SP - 100 устанавливается на
расстояние 1 - 5 км от платформы. Преимущество этого метода
заключается в том, что значительно уменьшается масса
защитной оболочки реактора , а следовательно и общая масса
системы. Однако, при этом возникает проблема передачи
энергии от источника до платформы на расстояние от 1 до 5
После термоэлектрического преобразования SP - 100
генерирует напряжение 200 В постоянного тока. Это достаточно
высокое напряжение, чем необходимое для большинства
потребителей космической платформы, но недостаточно высокое
для допустимой массы соединительного кабеля. Для уменьшения
необходимой массы соединительного кабеля необходимо
высоковольтное преобразование. В некоторых работах показано,
что возможно соединить SP - 100 с космической платформой с
помощью кабелей с коаксиальной оболочкой, которая служит
для полной изоляции проводника от космической плазмы.
Эта оболочка необходима, так как поведение космической
плазмы сильно зависит от напряженности электрического поля
вблизи проводника. Эксперимент SPEAR показал что возможно
оставить высоковольтный кабель незащищенным, и это не
приведет к разрыву проводника, но напряженность
электрического поля не должна превышать 400 В/см.
Напряженность электрического поля вблизи кабеля,
связывающего SP - 100 с космической платформой , будет
Однако, при этом появляются новые проблемы :
коаксиальная оболочка имеет большую площадь поверхности, и,
следовательно, будет подвергаться воздействию метеоритов.
Кроме того вблизи ядерного реактора уровень радиации высок.
Это вызывает возникновение в кабеле вихревых токов,что
приводит к нагреву кабеля и уменьшению проводимости.
В процессе проектирования была разработана
конструкция, позволяющая компактно разместить в одной
защитной оболочке( метеоритный бампер) несколько
коаксиальных высоковольтных кабелей. Для увеличения
защищенности кабеля и уменьшения его массы, применяется
газовое охлаждение. При применении газового охлаждения
в одном метеоритном бампере располагается четыре
коаксиальных кабеля, и этот бампер имеет диаметр в четыре
раза меньший чем, бампер с двумя коаксиальными кабелями и с
3.Проблемы проектирования преобразвателей и
распределителей электрической энергии.
Система электроснабжения и подсистемы распределения
космической станции, как указывалось ранее, должны быть
удобными в эксплуатации, хорошо приспосабливаться к
изменению типа и величины нагрузки, и иметь возможность
дальнейшего расширения. Высокая потребляемая мощность
станции - 75 кВт с возможным увеличением до 300 кВт -
требует более высокого распределительного напряжения, чем
28В, которое обычно используется в космических аппаратах.
Точные расчет системы показал, что распределительное
напряжение должно быть 440 В . При выборе частоты тока были
рассмотрены в качестве возможных частот - 20 кГц, 400 Гц, и
Постоянный ток имеет преимущества в подключении к
определенным потребителям, но напряжение перерменного тока
В самолетах обычно применяется переменный ток
частотой 400 Гц. Но в космических условиях возникает ряд
проблем - акустические шумы, электромагнитная интерференция
Высоковольтные 20 кГц волновые системы пока еще не
применялись в космической и аэровоздушной технике, но их
применение очень перспективно. При применении высокой
частоты, компоненты систем электроснабжения становятся
меньше в размерах, легче, более эффективными, особенно,
когда применяется резонансное преобразование переменного
тока в постоянный, постоянного в переменный, постоянного в
постоянный, или переменного в переменный.
Высоковольтным 20 кГц системам электроснабжения
посвящен ряд работ [3,4,5], в которых рассматриваются
различные проблемы проектирования таких систем -
конфигурация системы, преобразователи, влияние
электромагнитной интерференции, минимизация гармонических
Важной проблемой проектирования высокочастотных
систем электроснабжения является минимизация количества
преобразования электроэнергии при передаче ее от источника к
потребителю. Каждое преобразование энергии увеличивает
сложность системы, ее массу, искажает форму волны,
увеличивает потери энергии. Наиболее оптимальный вариант,
когда используется только два преобразования - постоянного
тока в переменный, для передачи энергии от источника к
потребителю, и переменного тока в постоянный, для
определенных потребителей. Для второго преобразования
большое значение имеет стандартизация напряжений
1. Ronald L. Thomas,Power is the keystone, Aerospace
2. David J. Bents,Power transmission studies for thedered
SP-100,Lewis Research Center,Cleveland,Ohio 44135.
3. Irving G. Hansen, Gale R. Sandberg,Space station 20-kHz
power management and distribution system. Lewis Research
4. Louis F. Lollar, Roberts E. Kapustka, Minimizing the
total distortion for a 3 kW, 20 kHz AC to DC converter using
spice, NASA/Marshal Spase Flight Center,Huntaville,Alabama.
5. Irving G. Hansen, Frederick J. Wolff, 20kHz space station
power system,Lewis Research Center,Cleveland,Ohio 44135.
Название: Проблемы современной энергетики
Раздел: Рефераты по радиоэлектронике
Тип: реферат
Добавлен 05:49:05 17 марта 2007 Похожие работы
Просмотров: 1182
Комментариев: 17
Оценило: 4 человек
Средний балл: 4.8
Оценка: неизвестно Скачать
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Реферат: Проблемы современной энергетики
Осень Паустовский Сочинение
Реферат по теме Древнекитайская цивилизация
Контрольная работа по теме Опис роботи програмного забезпечення Державного реєстру обтяжень рухомого майна
Контрольная Работа На Тему Морфологический Анализ Узла Стартера
Безработица Рк Реферат
Курсовая работа по теме Государственная молодежная политика: механизм реализации
Реферат На Тему Бытовая Химия
Курсовая На Тему Питание
Контрольная работа по теме Управление себестоимостью на примере предоставления услуг фитнес центра
Доклады На Тему Моё Отношение К Реформам Русского Языка
Реферат: Генезис института присяжных заседателей в Российской империи
Реферат по теме Различия российской и западной школ консультирования
Дипломная Работа Мясо
Реферат: Порядок выплаты окладов по воинским должностям военнослужащим. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Влияние темперамента на деятельность и поведение человека
Система Обеспечения Экономической Безопасности Предприятия Курсовая
Летние Олимпийские Игры Реферат По Физкультуре
Методичка На Тему Инженерная Графика
Курсовая работа по теме Правова охорона винаходу і корисної моделі
Реферат по теме Выборы
Сочинение: Миф и реальность в романе Д. Апдайка "Кентавр"
Реферат: Теоретический аспект инфляции.
Статья: Нефть России и глобализация: выбор парадигмы развития