Энергосберегающее устройство минимизации мощности

А ВОТ И ПРО ПЕРЕКОС... С КОТОРЫМ МИМ ЛЕГКО СПРАВЛЯЕТСЯ.

tarasov — Sat, 20 Nov 2010 06:16:38 GMT

Универсальная защита для асинхронного электродвигателя: миф или реальность? Аварии АД. Аварии АД подразделяются на два основных типа: механические и электрические. Механические аварии это: деформация или поломка вала ротора, ослабление крепление сердечника статора к станине, ослабление опрессовки сердечника ротора, выплавление баббита в подшипниках скольжения, разрушение сепаратора, кольца или шарика в подшипниках качения, поломка крыльчатки, отложение пыли и грязи в подвижных элементах, пр.

Причиной большинства механических аварий являются радиальные вибрации из-за асимметрии питающей сети (т. н. перекос фаз), механические перегрузки на валу электродвигателя, брак комплектующих элементов или допущенный при сборке. До 10% всех аварий АД имеют механическое происхождение. При этом 8% приходится на долю аварий, связанных с асимметрией фаз и только 2% на аварии, связанные с механическим перегрузом. Доля аварий, связанных с браком мала и, поэтому, ее можно не принимать во внимание в настоящем рассмотрении. Оценка вероятностей возникновения механических аварий отсутствует, большая их часть, носит скрытый характер и выявляется только после соответствующих испытаний или разборки двигателя, однако, постоянный контроль сетевого напряжения и нагрузки на валу АД позволяет, в большинстве случаев, свести эту вероятность к минимуму.

Электрические аварии АД, в свою очередь, делятся на три типа:

сетевые аварии (аварии по напряжению), связанные с авариями в питающей электросети;
токовые аварии, связанные с обрывом проводников в обмотках статора, ротора, или кабеля, межвитковое и междуфазное замыкание обмоток, нарушением контактов и разрушении соединений, выполненных пайкой или сваркой; аварии, приводящие к пробою изоляции в результате нагрева, вызванного протеканием токов перегруза или короткого замыкания;
аварии, связанные со снижением сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения.

Сетевые аварии АД. Качество электроэнергии на территории РФ определяет ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». ГОСТ определяет соответствие стандартам целого ряда показателей, в первую очередь, таких как отклонения напряжения и частоты, коэффициент гармонической составляющей четного и нечетного порядка, коэффициенты обратной и нулевой последовательности напряжения, пр. Из-за аварий на подающих подстанциях, КЗ в распределительных сетях, коммутационных и грозовых возмущений, неравномерности распределения нагрузки по фазам, фактические значения ряда показателей больше допустимых, что ведет к аварийным режимам работы АД. По статистическим данным до 80% аварий электродвигателя напрямую или косвенно связаны именно с авариями сетевого напряжения. Анализ показателей качества электрической энергии (ПКЭ) относительно условий работы АД показывает, что, например, при уменьшении напряжения в сети, возрастает ток статора, приводящий к интенсивному нагреву изоляции АД и сокращению срока службы вследствие ускоренного старения изоляции и ее пробоя, а повышение напряжения приводит к увеличению магнитного потока статора, тока намагничивания, нагреву сердечника (вплоть до «пожара» в стали), потребляемой из сети реактивной мощности, снижающей коэффициент мощности. Аварийный режим «слипания» фаз происходит в случае обрыва одной из питающих фаз и замыкании ее со стороны двигателя на другую фазу. При этом одно и то же фазное напряжение подается на две фазы двигателя, на третьей остается в норме. При незначительной амплитудной несимметрии, наблюдается значительная фазная несимметрия приводящая к появлению значительных напряжений обратной последовательности, вызывающих перегрев двигателя и выход его из строя.

Нарушение закрепленной ГОСТом последовательности фаз А-В-С (В-С-А, С-А-В), на любую другую обуславливает реверсивный режим работы – вращение двигателя в другую сторону, что часто недопустимо по условиям технологического процесса, т. к. вызывает вращение приводного механизма в другую сторону и может привести, помимо аварии самого двигателя, к тяжелым, порой катастрофическим последствиям.

Постоянный контроль наличия и качества сетевого напряжения, включая гармонический анализ, вычисление действующих или средних значений напряжения до включения двигателя, контроль за его состоянием во время работы АД, в т. ч. за изменениями параметров фазных напряжений вызванных режимами работы самого двигателя, позволят, зачастую, избежать причин возникновения аварийных режимов, предотвратить появление режимов короткого замыкания и токового перегруза.

Токовые аварии АД.Напряжение на зажимах АД и фазные токи, протекающие по его обмоткам тесно взаимосвязаны и любые, даже небольшие, изменения сетевого напряжения вызывают значительные изменения фазных токов . Для эффективной защиты АД необходимо измерять фазные токи как можно точнее. Согласно последним исследованиям, длительная работа двигателя с токовым перегрузом всего лишь на 5% от номинального, сокращает срок его службы в 10 раз. В связи с сильной несинусоидальностью кривой тока, особенно во время пусков, в ней присутствует большое количество гармоник высшего порядка, оказывающих существенное влияние на величину действующего значения тока. Поэтому, если принимать решение о работе АД не по вычисленным действующим значениям тока, а по неким усредненным сигналам или, еще хуже, по пиковым значениям, это может привести к ложным выводам о наличии или отсутствии токового перегруза.

Различают два вида токового перегруза АД: симметричный и несимметричный. Симметричный токовый перегруз, как правило, связан с механическими перегрузками на валу двигателя. Их значение напрямую связано с режимами работы АД и тепловым перегрузом, о которых речь пойдет ниже.

Большая часть токовых аварий АД, связана, в первую очередь, с повреждениями внутри самого двигателя, приводящими к несимметричному токовому перегрузу.

Во всех случаях внутренних аварий электродвигателя наблюдается значительная асимметрия фазных токов, превышающая в несколько раз асимметрию напряжений. Поэтому постоянный контроль токов, соотношение токового перекоса с перекосом напряжений, позволяют принимать достаточно достоверные выводы о наличии таких аварий и оперативно отключать двигатель.

Режимы работы АД.В зависимости от характера изменения нагрузки различают четыре основных номинальных режима работы АД: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный и смешанный. Не будем подробно останавливаться на описании этих режимов, заметим только, что основной характеристикой нагрузочных режимов является тепловая характеристика электродвигателя. Работа АД всегда сопровождается его нагревом, что обусловлено происходящими в нем процессами и потерями энергии. Нормативный срок службы электродвигателя определяется, в конечном счете, допустимой температурой нагрева его изоляции. В современных двигателях применяется несколько классов изоляции, допустимая температура нагрева которых составляет для класса А – 105°С, Е – 120°С, В – 130°С, F – 155°C, H – 180°C, С свыше 180°С. Превышение допустимой температуры ведет к преждевременному разрушению изоляции и существенному сокращению срока его службы.

В эксплуатации, в основном, приходится сталкиваться с режимами, ненормированными ГОСТами. Наиболее характерным является режим с быстроизменяющейся нагрузкой, когда двигатель периодически входит в режим перегрузки, возвращаясь затем на номинальный режим или опускаясь в режим работы с нагрузкой меньше номинальной. Если машина работает в продолжительном режиме, но с переменной нагрузкой (Р1, Р2, Р3…), имеет место неустановившийся тепловой процесс (см. рис. 4)., т. к. в разные промежутки времени: t1, t2, t3, t4 и т. д. в ней возникают различные потери мощности, а следовательно, различные тепловые потери. Для эффективного контроля количества тепла, накопленного двигателем в процессе работы, необходимо выяснить законы нагрева и охлаждения асинхронного электродвигателя.

Снижение сопротивления изоляции.В процессе эксплуатации АД его изоляция неизбежно «стареет». Основными причинами, вызывающими эти процессы являются: нагревание обмоток рабочими и пусковыми токами, токами короткого замыкания и перегруза, теплотой от посторонних источников; динамическими усилиями, возникающими при взаимодействии проводников с током, коммутационными перенапряжениями. На состояние изоляции большое влияние оказывают также условия окружающей среды – температура и влажность воздуха, загрязненность и запыленность.

Состояние изоляции определяет степень безопасной эксплуатации электроустановок. Электродвигатель допускается эксплуатировать, если сопротивление его изоляции на корпус не менее 0,5 Мом. Вероятность пробоя изоляции возрастает на порядок, если сопротивление изоляции в два раза меньше допустимого. При снижении сопротивления изоляции высока вероятность появления такой тяжелейшей аварии АД, как пробой обмотки статора на корпус (короткое замыкание на корпус), опасной не только для самого электродвигателя, но и для обслуживающего персонала. По сети начинают протекать токи короткого замыкания в 10-100 раз превышающие номинальные, а на корпус электроустановки может быть вынесено высокое напряжение, опасное для жизни человека. Не менее важным является непрерывный контроль сопротивления изоляции обмоток статора во время работы электродвигателя, т. к. диэлектрические свойства изоляции, измеренные до включения АД, могут внезапно измениться под воздействием электрического напряжения и температуры. Для этого используется измерение тока утечки на «землю» с помощью дифференциального трансформатора тока, реагирующего на появление дифференциального (разностного) тока выше некоторой уставки, заданной пользователем.

Методы защиты от аварийных режимов. Стремясь защитить двигатели от аварийных режимов, еще с середины прошлого века в энергетике стали применять различную релейную защиту: тепловую, токовую, температурную, фильтровую и комбинированную. Многолетний опыт эксплуатации АД показал, что большинство существующих защит не обеспечивают безаварийную работу АД. Так, например, тепловые реле рассчитывают на длительную перегрузку 25-30% от номинальной. Но, чаще всего, они срабатывают при обрыве одной фазы при нагрузке 60% от номинальной. При меньшей нагрузке реле не срабатывает и АД продолжает работать на двух фазах и выходит из строя в результате перегрева изоляции обмоток. Правильный выбор защитного устройства – это важный фактор в обеспечении безопасной эксплуатации АД. Приборы защиты АД от аварийных режимов можно разделить на несколько видов: а) тепловые защитные устройства: тепловые реле, расцепители; б) токозависимые защитные устройства: плавкие предохранители, автоматы; в) термочувствительные защитные устройства: термисторы, термостаты; г) защита от аварий в электросети: реле напряжения и контроля фаз, мониторы сети; д) приборы МТЗ (максимальной токовой защиты), электронные токовые реле; е) комбинированные устройства защиты; ж) МИМ. Обрыв нуля, т. е. отключение нулевого проводника на вводном щите в дом от глухозаземленной нейтрали трансформаторной подстанции, может произойти: в случае его отгорания при сильной перегрузке по фазам, при коротких замыканиях, при плохом контакте в месте подключения проводника; при его обрыве в результате действия стихии (ветер, упавшее дерево), при краже нулевого проводника, при старой электропроводке, из-за ошибки обслуживающего персонала или злого умысла, пр. Если такое произойдет в симметричной 3-фазной сети, то на нагрузке это никак не отразится. Примером этого может служить асинхронный трехфазный электродвигатель, для работы которого, ноль, в общем случае, не требуется. Это объясняется тем, что обмотка трехфазного двигателя симметричная и каждая фаза нагружена одинаково. Но в однофазных распределенных сетях нагрузки по фазам практически никогда не совпадают. Разные нагрузки по фазам, приводят к перекосу фазных напряжений. Причем, чем больше отличаются нагрузки по фазам, тем больше перекос. Для выравнивания фазных напряжений, необходимо заземлять нулевой провод. В этом случае возникает уравнительный ток, который приводит к принудительному выравниванию фазных потенциалов относительно нуля. В таких сетях, в случае обрыва нуля, в общей точке 3-фазной сети формируется суммарный потенциал, определяемый сопротивлением нагрузки каждой из фаз. Имеет место сильный перекос фаз, вызванный «смещением нуля». В этом случае, к одним потребителям , запитанным, например, от фазы С, будет приложено фазное напряжение значительно меньшее чем 220 В, а к другим, запитанным от фазы А и В – значительно большее чем 220 В. Линейное же напряжение, при этом, останется неизменным. Самая критическая ситуация может наступить тогда, когда одна из фаз может оказаться не нагруженнной вовсе (не включен ни один потребитель). Тогда на этой фазе может формироваться напряжение близкое по своему значению к линейному, т. е. 380 В, а на самой нагруженной фазе, напряжение будет близким к нулю. Если, в случае приложенного высокого напряжения, в одной из фаз случится короткое замыкание, ко всем потребителям других фаз может быть приложено линейное напряжение 380 В.

А ВОТ И ПРО КОСИНУС ФИ...

tarasov — Fri, 30 Apr 2010 11:38:24 GMT

Допустим, что на электростанции установлен генератор однофазного переменного тока мощностью 240 ква, напряжением 1200 в. Ток, который может отдавать генератор в сеть.

Разберем случай, когда к генератору присоединена нагрузка, имеющая только активное сопротивление (электронагревательные приборы, лампы накаливания). Так как в этом случае вся мощность, отдаваемая генератором, есть мощность активная, то cos равен единице.

Активная мощность-генератора:

Р = IU cosфи= 200•1200•1 =240000 вт =240 квт.

Если мы теперь к тому же генератору подключим нагрузку, имеющую cos фи = 0,8 (активное и индуктивное сопротивления), то активная мощность, отдаваемая генератором в сеть,

P = IU cosфи= 200•1200•0,8 = 192000 вт = 192 квт.

Генератор по активной мощности будет не загружен, хотя прежний ток 200 а проходит по его обмотке, нагревая ее. Увеличить ток генератора свыше 200 а нельзя, так как это опасно для обмоток генератора.

При нагрузке, имеющей cosфи= 0,5, генератор отдает активную мощность,

Р = IU cosфи= 200•1200•0,5 = 120000 вт = 120 кет.

Таким образом, мы видим, что, чем меньший cos имеет потребитель, тем меньшую активную мощность будет отдавать генератор, тем менее он будет загружен по активной мощности и тем меньше будет коэффициент полезного действия машины. Это заставило учитывать не только активную энергию, забираемую потребителем от электростанции, но также и реактивную энергию. Поэтому у потребителя, имеющего реактивную нагрузку, должны быть установлены электросчетчики активной и реактивной энергии (их устройство и работа описаны в четырнадцатой главе книги). При этом активная и реактивная энергии при постоянстве активной и реактивной мощностей могут быть определены по формулам:

Низкий «косинус фи» потребителя приводит:

1. К необходимости увеличения полной мощности электрических станций и трансформаторов.

Из формулы:

Так, например, если мощность двигателей цеха равна 80 квт, a cos сети цеха равен 0,8, то мощность трансформатора для питания двигателей будет:

При понижении cos сети цеха до 0,6 при той же мощности двигателей необходимая мощность трансформатора будет уже:

2. Кпонижению коэффициента полезного действия генераторов н трансформаторов. Генератор или трансформатор, работающие на нагрузку с низким «косинусом фи», по току могут быть загружены, а по активной мощности— нет. У машины, работающей с недогрузкой, коэффициент полезного действия падает, что ведет к излишнему расходу энергии первичных двигателей (соответственно торфа или угла на тепловых электрических станциях, жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания и т. д.).

3. К увеличению потерь мощности и напряжения в проводах и увеличению сечения проводов. Из формулы мощности однофазного переменного тока

Таким образом, при одних и тех же значениях мощности и напряжения уменьшение cos сопровождается увеличением тока в проводах и, следовательно, возрастанием потерь на нагрев (I²r). Во избежание опасного нагрева при увеличении тока сечение провода необходимо увеличить. Кроме того, увеличение тока в проводах при неизменном их сечении приводит к увеличению падения напряжения в них.

С сайта http://www.rza.org.ua/elteh/a-100.html ЭТО НЕ СХЕМА МИМА, ХОТЯ И ПОХОЖАЯ... ДРУГОЕ ДЕЛО, КОГДА С УМЕНЬШЕНИЕМ КОСИНУСА УМЕНЬШАЕТСЯ ТОК ПОТРЕБЛЕНИЯ И ПИТАЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО - ЭТО ПРИВОДИТ К УМЕНЬШЕНИЮ ОБЩЕЙ МОЩНОСТИ, А ПРИ СТАБИЛЬНОМ ТОКЕ, УМЕНЬШЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И КОСИНУСА ПРИВОДИТ К ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, НЕ ПЕРЕГРУЖАЕТ СЕТЬ И ОПТИМИЗИРУЕТ МОЩНОСТЬ НАГРУЗКИ. В ЭТОМ ВАМ ПОМОЖЕТ МИМ.

Реактивная мощность

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока, равна произведению действующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q = UI sin φ (если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Единица реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (var, вар). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: . Реактивная мощность в электрических сетях вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках реактивная мощность может быть значительно больше активной. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности.

Необходимо отметить, что величина sin φ для значений φ от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin φ для значений φ от 0 до —90° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой Q = UI sin φ реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Отрицательное значение активной мощности нагрузки характеризовало бы нагрузку как генератор энергии. Активное, индуктивное, ёмкостное сопротивление не могут быть источниками постоянной энергии. Модуль величины Q = UI sin φ приблизительно описывает реальные процессы преобразования энергии в магнитных полях индуктивностей и в электрических полях емкостей. Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения. Измерительные преобразователи реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sin φ, более просты и значительно дешевле измерительных преобразователей на микропроцессорной технике. С сайтаhttp://ru.wikipedia.org/wiki/Электрическая_мощностьОсновные потребители реактивной мощности - асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.Основные электроприемники - асинхронные электродвигатели и трансформаторы, а также воздушные линии имеют большое индуктивное сопротивление и работают с токами, отстающими по фазе от напряжения, а такие устройства, как перевожбужденные синхронные двигатели, статические конденсаторы и кабельные линии возбуждают в этих же линиях токи, опережающие по фазе напряжение. Первые принято считать потребителями реактивной энергии, вторые - ее генераторами. Использование "генераторов реактивной мощности" у потребителей позволяет значительно разгрузить от реактивных нагрузок системы электроснабжения, т.к. в таком случае потребляемая электроприемниками реактивная мощность, условно вырабатывается в месте ее потребления, и реактивные токи загружают сети только между электроприемниками и устройствами для компенсации реактивной мощности, т.е. занимаясь компенсацией реактивной мощности мы снижаем количество такой мощности, передаваемой через систему электроснабжения. ЭТО ЗАДАЧА МИМА.
В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40....нельзя вслепую замещать реактивную мощность. Это может привести к тяжелым последствиям: к искажению формы кривой, к повышению напряжения, к возникновению резонанса.

Когда наша компания проводила испытания на одном из объектов «Лукойла», мы видели, что при существующем tgj 0,5 качество напряжения было очень приличным. Но как только включили устройство компенсации реактивной мощности и tgj упал до 0,2, напряжение стало искаженным. То есть решая одну задачу, мы сразу ставим вторую, поскольку двигатели не любят искаженную форму тока, токи обратной последовательности и напряжение обратной последовательности, которые как раз и появляются при включении УКРМ. Поэтому при рассмотрении вопросов компенсации реактивной мощности, безусловно, надо уделять внимание и этой проблеме. С сайта http://www.news.elteh.ru/arh/2007/45/07.php

ШЕСТЬ ОПЫТОВ С КАТУШКОЙ ТОМПСОНА

tarasov — Sat, 24 Apr 2010 12:48:35 GMT

найдите гениальную связь для бестопливника...

ДЕВЯТЫЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Sat, 30 May 2009 17:03:23 GMT

"МИНИМИЗАТОР МОЩНОСТИ" в роли расщепителя фаз позволяет питать трёхфазный электродвигатель разчитанный на 380 Вольт от однофазной сети 220 Вольт практически без потерь простой подачей напряжения! И ВСЁ ПОТОМУ, ЧТО ЭТО ЕДИНСТВЕННЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР, КОТОРЫЙ МОЖЕТ ПОДНЯТЬ БЕЗТРАНСФОРМАТОРНО ПИТАЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ, НАПРИМЕР 100 ВОЛЬТ ДО 250, А 220 ДО 360 ВОЛЬТ! ДЛЯ НАЧАЛА НЕМНОГО ПО СЖИГАЕМ ОПИЛОК... ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ! (тут подробнее http://prinzip.rutube.ru/?page=index)

ВОСЬМОЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Tue, 03 Mar 2009 13:45:37 GMT

"МИНИМИЗАТОР МОЩНОСТИ" - СКРЫТЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ. Чем дальше в лес, тем больше дров! Выявляются функции до селе не виданные. Теперь с уверенностью можно сказать, что Филадельфийский эксперемент, плазменное оружие, лучи смерти Тесла, воздействие на предметы разделённые ЛЮБОЙ перегородкой и т.д. и т.п., используя МИМ - реальность! Всё это создать можно легко и быстро! Особенность МИМа, это то, что не требуется ничего создавать заново - используются широко известные стандартные, гостовские устройства и комплектующие! ДЛЯ НАЧАЛА СЖИГАЕМ ТОПЛИВО С 100% ВЛАЖНОСТЬЮ: БЫСТРО, СЛОВНО ПОРОХ И В РЕЗОНАНСЕ КОНЕЧНО... Технологические аспекты СЖИГАНИЯ БИОТОПЛИВА
Почему вообще выгодно использовать биомассу в качестве топлива? Общеприняты два варианта ответа: есть причины экономические и экологические. Экология особенно важна для западных потребителей, однако в России лишь немногие «продвинутые» производители энергии – будь то частное лицо, обогревающее свое жилище, предприятие, отапливающее свои производственные и административные помещения, или крупная муниципальная котельная – задумываются об экологии. Очень жаль! Однако для всех потребителей очень важным является вопрос экономики. Последние расчеты и анализ цен на основные виды топлива показывают, что биомасса во многих случаях превосходит традиционные виды топлива (не только дрова и уголь, но и жидкое топливо – дизель и мазут) по экономике использования.
Конечно, при этом необходимо смотреть не на цену 1 тонны топлива, а на стоимость 1 кВт энергии, произведенного при использовании этого топлива.
Топливо Теплотворность, кВт•час/кг КПД, % Цена топлива, евро/тонна Стоимость тепла, евро/кВт•час
Мазут 10,81 65 133 0,019
Дизельное топливо 11,63 80 250 0,027
Уголь 4,65 50 45 0,019
Электричество 95 0,033
Дрова 1,45 40 12 0,021
Щепа 2,0 60 19 0,016
Опилки 0,81 50 6,5 0,016
Гранулы 4,8 85 90 0,022
Как видно, биотопливо является альтернативой для тех регионов, где существуют запасы древесины и стоимость древесных отходов не очень велика вследствие их немалого количества. Особенно выгодно устанавливать котельные на биотопливе на предприятиях лесопереработки и деревообработки. К тому же тенденции развития ТЭК России говорят о том, что цены на жидкое топливо и газ будут постоянно расти до уровня мировых. Следовательно, использование биомассы в качестве топлива становится все более актуальным и для нас с вами.
Очень важно понимать, что для каждого вида биотоплива существует своя специальная технология. Котельные, предназначенные для биомассы влажностью менее 30%, не будут эффективны ни для сжигания влажного биотоплива с содержанием воды около 50%, ни для рафинированного биотоплива. Влажное сырье не будет сгорать по причине того, что ему необходимо очень высокая температура внутри котла, достигать которой нет смысла, если использовать сухую биомассу. Рафинирование топливо, гранулы сгорать в таком котле будут, но при этом потеряют экономическую целесообразность, поскольку стоимость котла на гранулы ниже, чем на влажной или сухой (до 35%) биомассе – опилках, щепе и т.д. в следующих разделах мы кратко опишем существующие технологии сжигания биотоплива различной влажности.
К слову, первые котлы на биотопливе появились в Украине (как и многие другие гениальные разработки). До 60-х годов прошлого столетия в СССР было разработано и смонтировано немало таких котлов. Однако тогда была другая экономическая и политическая ситуация. Поэтому и задача для конструкторов котлов ставилась другая: «Главное – утилизировать!» Европа же успешно воспользовалась советскими разработками в этой области для решения несколько иной задачи (точнее кардинально иной): добиться максимального КПД для того, чтобы снизить себестоимость произведенной энергии. Для этого они очень глубоко изучили природу горения различных видов биотоплива. Нюансов в сжигании биотоплива очень много. Например, в топливной щепе из верхушек деревьев хвойных пород присутствует хвоя. При сжигании хвои (в результате цепочки химических реакций) в топке образуется щелочь натрия. Что такое щелочь натрия для стальных котлов, объяснять не надо. Но есть технологии, позволяющие нейтрализовать вредные эффекты, - и об этом тоже знают европейские производители.
Сегодня в России, однако, появились производители котлов, которые утверждают, что могут эффективно сжигать практически любое биотопливо в котле, предназначенном для сжигания биомассы 30% - ой влажности. Однако проведенный анализ с привлечением иностранных специалистов показал, что КПД таких котлов будет крайне низок. Более того, сжигание биомассы в таких котлах противоречит самой идее использования биомассы как экологически дружественного топлива взамен вредного для окружающей среды ископаемого топлива. Вредные выбросы при не правильном сжигании биомассы велики и очень пагубно влияют на окружающую среду, людей, растительный и животный мир. На сегодняшний день украинские производители и потребители задумываются о последствиях, а ведь они проявятся в долгосрочной перспективе - на здоровье будущих поколений. Если же говорить об экономике использования таких котлов, то ситуация довольно плачевна – низкий КПД и безмерное «пожирание» топлива ведет не к увеличению прибыли при инвестировании в такой котел, а к ее потере. Конечно, решающий аргумент производителя – стоимость конструкции; но стоит ли покупать дом, если в нем невозможно жить? В данном случае действительно «скупой платит дважды», если не больше!
Котельные на сыром и сухом биотопливе.
В настоящее время в Европе разработан достаточно широкий ряд и тип котлов на биотопливе: это котлы на прессованном биотопливе – гранулах и брикетах, а также на сухом биотопливе (влажность до 30%) и на влажном биотопливе (влажность до 55%). Назначение таких котлов весьма разнообразно: кроме традиционного сжигания качественного прессованного биотоплива (из хвойных пород) и некачественного прессованного биотоплива (из хвойных и лиственных пород), а также биомассы в виде щепы и опилок разработаны котлы для сжигания торфа, для сжигания коры и смесей из коры, для сжигания другого органического сырья (в том числе и ТБО, мусора) и даже для утилизации плохо сгораемого сырья.
Биотопливные котлы в зависимости от их конкретных характеристик могут быть ориентированы на самые разные сегменты рынка: от частных лиц до муниципальных властей, предприятий имеющих доступ к сырью или производящих сырье, до предприятий – производителей тепловой энергии.
Как уже было сказано выше, пионерами в разработке котлов на биотопливе были советские ученые, однако задачу эффективного сжигания биотоплива решили западные специалисты, прежде всего из стран - Северной Европы – Швеции, Финляндии, Дании. Они взяли за основу российские разработки и довели их до совершенства. Это стоило им огромных инвестиций, специальных законов по мотивации использования биотоплива, постоянной пропаганды экологически чистого топлива. Однако и для них, как и для Украины, экономика первична. Любое новое оборудование, и котлы на биотопливе не исключение, призвано решить основную задачу – заработать при замене устаревшего оборудования новым; ведь инвестиции делают для того, чтобы заработать! Инвестировать средства для замены с амортизированного оборудования на новое, только ради замены, аморально. Для того, чтобы заработать на производстве тепловой энергии, необходимо ставить высокоэффективные котлы с высоким КПД, при этом максимально автоматизировать, требующие минимальных затрат на обслуживание и очень надежными. Ссылки на то, что такое оборудование нельзя ставить в леспромхозах, несостоятельны. Даже в самых глухих лесных поселках люди ездят на «иномарках» и проблем со сложным оборудованием не испытывают. Можно обучить собственный персонал или заключить договор на сервисное оборудование.
К сожалению, российские производители пока такого оборудования для сжигания биотоплива предложить не могут. Попытки разработать самим что-то эффективное не увенчались успехом, хотя КПД декларируется на уровне 90-95%. Почему до сих пор не получилось создать что-то эффективное? Во-первых, слабо знают теорию сжигания разных видов биотоплива. Во-вторых, во всяких разработках есть какое-то ноу-хау, которое не всегда можно увидеть.
Пример: в России до сих пор эксплуатируется очень много паровых биотопливных котлов марки Е и ДКВР с топкой Померанцева и с подсветкой, т.е. с дополнительной горелкой на мазуте или дизтопливе. Считается, что это очень эффективно.
Вывод экспертов, проведших обследования таких котлов, звучит примерно так: «Это ужасающе!» и они не преувеличивают. Вот краткое описание последствий:
«Опилки содержат золу. В состав золы входят различные металлы. Если эти металлы окажутся в среде с очень высокой температурой, то они расплавятся. Расплавленная зола называется шлаком и создает большие «камни» в камере сгорания. Шлак также может образовываться перед котельными трубами и изолировать их от излучения тепла, которое производит мазутное топливо!
Таким образом, при сжигании жидкого топлива и опилок в одной камере образуется шлак, что, в свою очередь, может уменьшить теплоизлучение жидкого топлива. То небольшое количество тепла, которое получается в результате излучения от сжигания опилок при низкой температуре, достаточно легко подсчитать.
Таким образом, вышеприведенные факты показывают, что сжигание опилок – это уничтожение опилок и энергетическая катастрофа, если сжигание происходит одновременно со сжиганием мазута.
Представленная выше информация является упрощенной, так как существует еще ряд факторов, имеющих существенное влияние при рассмотрении данной проблемы…»
Раз мы вспомнили про мазут или дизтопливо, скажем и про очевидное отличие между жидким топливом и биотопливом. Какова теплотворная способность этого топлива? Но, впрочем, важна не сама величина (ккал/кг), а то, что эта величина – теплотворная способность – всегда константа. Поэтому процесс горения и проходит автоматически. А биотопливо (мы говорим здесь о непрессованной биомассе)? Эта величина почти всегда переменная. Разве можно вручную управлять процессом горения в этом случае и заработать при этом на продаже тепловой энергии? Отечественные производители котлов пока не могут предложить полного комплекта автоматики и контроля за отпуском тепла и процессом горения.
Если нет такой автоматики, то о каком КПД в 90% может идти речь? И как можно говорить об экологически безвредных выбросах? Наоборот, неполное сгорание биотоплива приводит к тому, что в атмосферу попадают крайне вредные вещества, которые в долгосрочной перспективе убивают все, что растет и живет в районе такой котельной, в первую очередь это касается лесов, животных, а также будущих поколений людей.
Но и это не главное. Для эффективного горения древесины необходимо, чтобы во всем объеме топки температура была не ниже 80°С. В предлагаемых отечественных котлах это невозможно в принципе, так как они конструктивно имеют топочное пространство с охлаждаемыми водой стенками, которые мешают равномерному и достаточно высокому нагреву топки.
Поэтому пока остается покупать импортные котлы и ждать, пока продвинутые российские производители «ЗИОСАБ» или «РЕМЭКС» к примеру, разработают и начнут выпуск эффективных отечественных котлов.
Что еще можно вспомнить покупателям котлов на биотопливе?
Невозможно эффективное сжигание биотоплива влажностью до 30% и тем более выше 30% без предтопков.
Котлы на биотопливе эффективно работают в номинальном режиме 75-80% мощности), как и автомобиль, для которого оптимальным является движение на пятой передаче при скорости 90-100 км/час.
Котлы на биотопливе имеют нижний предел горения на уровне 30% от максимальной мощности. Поэтому проектировщикам важно четко определить мощность подбираемого котла. Здесь не проходит случай «больше - не меньше», поскольку это обстоятельство сильно влияет на КПД котла.
…И есть еще множество других не менее важных нюансов…
Несколько слов о таком виде биотоплива, как дрова. В некоторых лесных регионах замену самортизированных котлов на котлы, сжигающие дрова, возвел в ранг приоритета региональной политики в области теплоснабжения. На рынке появилось много новых котлов на дровах мощностью до 2 МВт и более и с заявленными КПД 70-80%. А цена? Дешевле только даром! Фантастическое предложение: очень дешевые котлы, никаких затрат на переработку дров, высокий КПД и т.д. – это то, о чем в последние 50 лет мечтает вся мировая энергетика. Надо срочно подавать заявки в Нобелевский комитет. Почему? Потому что для того, чтобы получить 2 МВт тепловой энергии за 1 час, необходимо сжечь 1,5 куб.м дров средней влажности (30%) при КПД 80%. Представьте, что такое 1,5 куб.м древесины.
Как нужно организовать горение, чтобы это количество сгорело за 1 час с КПД 80% А за 1 сутки необходимо перетаскать 36 куб.м дров. Сколько нужно физически сильных кочегаров на такую котельную? Сколько надо дров для такой котельной на весь отопительный сезон? Тут необходимо создавать бригаду с лесозаготовительной техникой. Сколько будет стоить топливо и сколько будет стоить 1 Гкал тепла, произведенного в такой котельной, которую будет оплачивать потребитель?
Но ведь дрова у нас влажностью 50%. О проблемах горения материалов с такой влажностью мы уже говорили выше. Реальный КПД таких котлов не может превышать 30%! Чтобы не быть голословным, у кого такая котельная есть – поставьте, пожалуйста, теплосчетчик на границе раздела котельной. Он вам сосчитает произведенные котельное тепло за отопительный сезон. Вы знаете, сколько сожгли дров в этой котельной. Теплотворная способность дров 2660 ккал/кг или 1,729 Гкал/куб.м. Можно легко сосчитать КПД:
КПД = Е / Q * V
где Е – количество выработанной энергии, Q – теплота сгорания топлива и V – объем сжигаемого топлива в куб.м.
КПД будет не больше 30%! К сожалению, в таких котельных нет теплосчетчиков, и потребителям приходится оплачивать не полученное тепло, а то количество тепла, которое должно было получиться при КПД 80%. Интересно? Проверьте! И подсчитайте, какова же реальная стоимость 1 Гкал на такой котельной.
Котлы и камины на гранулах.
В Европе в среднем 50% производителей брикетов и 64% производителей гранул имеют покупателей, у которых установлены котлы средней мощности - от 100 кВт до 1 МВт. Обычно такие печи устанавливаются в больших частных домах, где живет много семей, а также в школах, на небольших предприятиях и в официальных учреждениях. Достоинство котельных на гранулах по сравнению с любыми другими котельными в условиях города – небольшое и экологически чистое топливное хозяйство, которое можно разместить даже внутри здания. Это невозможно ни для дизельной котельной, ни для котельной на влажной биомассе.
Камины на гранулах и брикетах – это специфический продукт. Они работают не как котлы, а как воздухонагреватели, поэтому не требуют системы трубопроводов. Чаще они используются (как и традиционные камины) в качестве дополнительного средства обогрева, хотя небольшого мощностью до 10 кВт, вполне хватит для обогрева частного дома, если грамотно его разместить. Основными преимуществами каминов являются: автоматический процесс горения, легкость в использовании, малый объем золы, регулировка тепла, быстрый нагрев воздуха в отапливаемом помещении. Кроме того, установив такой камин, вы получаете несравненное эстетическое удовольствие.
В настоящее время в Европе все большее распространение получают установки КПТЭ – Комбинированное Производство Тепла и Электроэнергии, - работающие на гранулах. Отчасти это вновь создаваемые станции централизованного теплоснабжения поселков, микрорайонов и т.п., отчасти – модернизируемые старые котельные, работавшие, прежде всего на жидком топливе или угле.
По материалам журнала «Альтернативная энергетика» №1, 2007
Я ТУТ КАК-ТО ПОСМОТРЕЛ ДОСТИЖЕНИЯ НАШЕГО НИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ПО ПОВОДУ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА РАССТОЯНИИ ПО ОДНОМУ ПРОВОДУ И ПОДИВИЛСЯ: К ЧЕМУ ТАКИЕ СЛОЖНОСТИ?! МОЙ АППАРАТ ПО СЖИГАНИЮ 100% ВЛАЖНОГО ТОПЛИВА, ПРАКТИЧЕСКИ КОПИЯ ПАТЕНТА ТЕСЛЫ, СОСТОИТ КАК И У НЕГО ИЗ ТРЁХ ДЕТАЛЕЙ И ПОЗВОЛЯЕТ ПЕРЕДАВАТЬ ЭНЕРГИЮ ПОЧТИ БЕЗ ПОТЕРЬ ПО ОДНОМУ ПРОВОДУ, ИСПОЛЬЗУЯ СУЩЕСТВУЮЩИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ БЕЗ ПЕРЕДЕЛКИ! ВТОРЫМ ПРОВОДОМ ЯВЛЯЕТСЯ КОНТУР ЗАЗЕМЛЕНИЯ КАК И У ВСЕХ ИЛИ ЕГО ВООБЩЕ МОЖЕТ НЕ БЫТЬ! И НЕ НАДО НИКАКИХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ - ОБЫЧНЫЕ СТАНДАРТНЫЕ СУЩЕСТВУЮЩИЕ!

СЕДЬМОЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Wed, 04 Feb 2009 04:07:50 GMT

ЛЕГКО! ПЛАМЯ ОГНЯ В ЭЛЕКТРИЧСКУЮ ПЛАЗМУ! КИНЖАЛЬНЫЕ ИМПУЛЬСЫ В ШАРОВУЮ МОЛНИЮ!
ГОРЕНИЕ ВОДЫ... (тут подробнее http://prinzip.rutube.ru/?page=index ) " " МИМ-РЕЗОНАНСНОЕ СЖИГАНИЕ ТОПЛИВА - ЭТО ПЕРЕДАВАЯ, ГЕНИАЛЬНАЯ И ДЕШЁВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДАЖЕ ПО СРАВНЕНИЮ С ЭТИМ: ПЛАЗМАТРОН НА СТРАЖЕ ЭКОЛОГИИ

Отдельной темой прозвучали доклады о системах плазменного розжига и плазменной подсветки факела, которые в будущем могут позволить отказаться от использования мазута на станциях, сжигающих любые виды угля, - от бурого до антрацита. Стоит отметить, что данная технология имеет много недочетов и тонких моментов, которые при внедрении заявляют о себе. Наибольших успехов в испытаниях плазменно-топливных систем достиг Центр плазменных технологий РАО ЕЭС, который представил свои разработки плазматронов нового поколения. Заведующий лабораторией плазмохимии Института проблем горения (Алматы) д. т. н. Владимир Мессерле описал плазменно-топливные системы, которые уже внедрены на нескольких объектах в Казахстане, и подтвердил их эффективность в сжигании угля при одновременном снижении вредных выбросов от пылеугольных ТЭС. Системы плазменного воспламенения позволяют обойтись без дорогостоящих газа и мазута, которые традиционно используют для растопки котлов и стабилизации горения пылеугольного факела. Они обеспечивают стабильное воспламенение, снижение механического недожога топлива и температурного уровня в камере охлаждения котла. Благодаря двухступенчатому режиму сжигания топлива (ПТС и топка котла) снижаются выбросы NOx. Экономический эффект от внедрения ПТС показал, что он зависит от соотношения цен на уголь, газ, мазут. В целом, по словам Владимира Мессерле, срок окупаемости данного оборудования варьируется от 6 до 18 месяцев.

Новосибирская инжиниринговая компания ЗАО «СибКОТЭС» также представила плазматроны принципиально новой конструкции - на базе СВЧ-разряда, которые пока находятся на стадии разработки. По сравнению с электродуговыми плазматронами СВЧ-плазматрон имеет ряд таких преимуществ, как большее дробление частиц угля, более интенсивная газификации угля, устойчивое горение угольной пыли и полное выгорание топлива. Плазма локализована в пространстве в виде парящего СВЧ-разряда. В данной конструкции исключается смещение точки горения. Простота и надежность оборудования достигаются за счет отсутствия электродов, дорогого циркулятора, волноводов и элементов подстройки. С сайта http://www.sibai.ru/

ВЕЛИКИЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Sun, 25 Jan 2009 15:10:38 GMT

ВОДА ГОРИТ!Я ЗАЖЁГ ОБЫЧНУЮ ВОДУ С ПОМОЩЬЮ РЕЗОНАНСА И "МИНИМИЗАТОРА МОЩНОСТИ"! КАПЛЯ ВОДЫ ЗА НЕСКОЛЬКО СЕКУНД ПРОЖИГАЕТ НАСКВОЗЬ ОБЫЧНУЮ КЕРАМИЧЕСКУЮ ПЛИТКУ! СГОРАЕТ ЛЮБОЕ ТОПЛИВО С ВЛАЖНОСТЬЮ ПРАКТИЧЕСКИ В 100% БЕЗОТХОДНО! СЛАВЬСЯ ТЕСЛА В ВЕКАХ! На современном этапе развития человеческой цивилизации использование процессов горения с целью получения энергии, т.е. сжигание различных видов топлив, играет определяющую роль в энергетике, на транспорте, в металлургической и других отраслях промышленности. Так, 70% всей энергии, вырабатываемой в настоящее время в мире, получается в результате сжигания органических топлив.
Следовательно, актуальны усилия, направленные на оптимизацию процесса горения, с целью повышения к.п.д. энергетических агрегатов, снижения количества вредных выбросов с продуктами горения.
С другой стороны, традиционные способы контроля и управления процессом горения в значительной степени уже исчерпали себя и становятся малоэффективными. Тепловая теория горения и теория цепных химических реакций, созданные в 20- 50-е годы, соответственно трудами Я.Б. Зельдовича, Д.А. Франк-Каменецкого и Н.Н. Семёнова, в основном хорошо описывают свойства пламени, но слабо связаны друг с другом и не учитывают ряда факторов, способных во многом определять ход процесса горения. К числу таких факторов можно отнести электрические свойства пламён, которые, как показало их экспериментальное изучение, могут эффективно использовать для контроля и управления процессом горения.
Несмотря на большое количество работ, посвящённых воздействию электрических полей на горение, нет ясности в трактовке полученных результатов. Более того, нередко эксперименты, поставленные, казалось бы, в одинаковых условиях, дают прямо провотивоположные результаты. Происходит это потому, что игнорируется собственная электрическая структура пламени.
Целью работы является выявление и изучение закономерностей влияния внешних электрических полей на макроскопические характеристики горения органических топлив.
Основными задачами были:
-разработка схем наложения внешнего электрического поля на пламя, позволяющих осуществить максимальное воздействия поля на пламёна, горящих в различных условиях;
-экспериментальное изучение особенностей воздействия специально организованных внешних полей на процесс горения углеводородных топлив;
На основе изучения особенностей воздействия на горение электрических полей, возможно создание новых способов управления процессами горения в энергетических и технологических агрегатах, обеспечивающих снижение расхода топлива, уменьшение вредных выбросов в атмосферу, интенсификацию процесса горения- с одной стороны, и повышение эффективности средств пожарной обороны, снижение расхода огнегасящих веществ - с другой.
Глава 1. Состояние вопроса.
1.1 Ионообразование в пламёнах.
Тот факт, что пламя обладает электрическими свойствами, известен очень давно. Однако, только в нашем столетии, когда была в основном сформулирована молекулярно-кинетическая теория вещества, стало ясно, что электрические свойства пламён обусловлены существованием в них заряженных частиц - ионов и электронов. Первоначально предполагали, что ионизация пламени имеет термическую природу, т.е. стимулирована сравнительно высокими температурами, развивающими при горении.
Однако, ещё в 1909 г. Ф.Габер предположил, что ионы в пламени образуются в результате химической ионизации в реакции с участием радикалов С2, СН, ОН. Измерения концентрации ионов в пламени различных углеводородных топлив, проведённых в 50-е годы, показали, что в зависимости от условий горения и вида топлива оно составляет 1010-1012 см-3, т.е. на 4-6 порядков превышает концентрацию, которая должна была бы наблюдаться при чисто термическом механизме ионизации.
Предполагалось также, что основным источником ионов могут быть мелкие углеродистые частицы, обладающие примерно такой же работой выхода, как и графит (4,35 кВ). Но это маловероятно по трём причинам. Во-первых, даже самые бедные пламёна характеризуются высокой степенью ионизации. Во-вторых, в диффузионных пламёнах максимальная концентрация заряда обнаружена в сравнительно холодной зоне предварительного смешения, а не в горячей вершине конуса, где происходит сажеобразование. Наконец, Калькот рассчитал, что даже если бы весь углерод в горючем находился в виде частиц размером 100 A, то результирующая концентрация ионов всё ещё была бы на два порядка ниже наблюдаемой.
Калькот, анализируя работы различных авторов, посвящённые образованию ионов в пламени, приводит характерный график изменения концентрации ионов по зонам пламени (рис.1). Можно считать установленным фактом, что максимум ионизации соответствует фронту пламени, где протекают химические процессы, причём концентрация заряженных частиц резко падает по выходе в зону продуктов сгорания, хотя в этой зоне и наблюдается максимальная температура. Соотношение концентрации ионов в этих зонах оценивают как 1000:1 [3].
В обзоре Х.Калькота, вышедшем в 1957 г., рассмотрены различные возможные механизмы ионообразования в пламени и доказано, что именно механизм хемиионизации ответственен за аномально высокую концентрацию ионов в пламени. В процессах такого рода частицы претерпевают химическую перегруппировку, при которой освобождается количество энергии, достаточное для ионизации одного из продуктов реакции. Предполагается, что в случае пламён такой процесс идёт как побочная реакция между частицами, участвующей в основной реакции горения. Имеется довольно большое число возможных с энергетической точки зрения реакций, в которых участвуют две частицы в основном состоянии или одна в основном, а другая - в возбуждённом состоянии. Поэтому предполагается, что хемоионизация, независимо от того, сопровождается она образованием возбуждённых частиц или нет, является наиболее вероятным источником ионизации пламён.
После опубликования настоящего обзора был проделан целый ряд эксперементальных работ, результаты которых подтвердили важное значение хемоионизации. Энгель и Козенс считали, что при столкновении с колебательно-возбуждёнными частицами электроны свободно могут получить дополнительную энергию. Было рассчитано, что в результате баланса между энергией, полученной от возбуждённых частиц, и энергий, потерянных при упругих столкновениях, средние энергии электронов в пламёнах могут лежать в интервале 0,2 -1,2 эВ (2320 - 11600 К).
Многие эксперименты с электростатическими зондами показывают, что в некоторых пламёнах существуют повышенные электронные температуры. Так, например, в недавней работе Брэдли и Меттьюса, в которой использовались двойные зонды при пониженных давлениях, были обнаружены температуры до 30000 К. В связи с тем, что электроны ,обладающие энергией, немного превышающей потенциал ионизации могут легко ионизировать атомы и молекулы, Энгель и Козенс предположили, что эти электроны являются источником ионизации в пламёнах, где обнаружены повышенные электронные температуры. Действительно, нет сомнений в том, что электроны при температурах порядка 30000 К вызовут ионизацию с большими скоростями. Недавняя работа, в которой исследовалась ионизация в пламёнах смесей окиси углерода и кислорода с добавками углеводородов, показала, что в этих пламёнах происходит не только хемоионизация, но и образует значительное количество ионов О2+, которые могут возникать в присутствии электронов при повышенных температурах. Предполагается, что последние появляются в результате взаимодействия с возбуждёнными молекулами СО2, которые в свою очередь образуют при рекомбинации молекул окиси углерода с атомарным кислородом.
Однако повышенные электронные температуры были обнаружены не во всех пламёнах с повышенной степенью ионизации. Более того, при изменении скорости ионообразования были получены плоские плато, соответствующие току насыщения, при атмосферном давлении в широком интервале приложенных напряжений. При этом напряжённость поля в зоне горения имела порядок кВ/см и, таким образом, была достаточна для значительного повышения электронной температуры. Это приводит к выводу, что в различных пламёнах могут играть важную роль различные механизмы ионообразования. Выяснение роли электронов повышенной энергии как одного из возможных источников ионизации требуется дальнейшего излучения.
В настоящее время экспериментальные данные показывают, что наиболее вероятным механизмом является хемоионизация, причём предполагается, что могут протекать только экзотермические или слабо эндотермические реакции. Были предложены два механизма, благоприятные с термохимической точки зрения:
СН+ОСНО++е-,
и
СН (А2?) +С2Н2 С3Н3++е- [19].
Интерес к электрофизическим аспектам горения начал быстро возрастать с конца 50-х годов, когда стало ясно, что традиционные методы контроля и управления процессом горения в значительной мере исчерпали себя. Новая экспериментальная база позволила сравнительно быстро получить ряд данных, проливающих свет на процессы ионообразования в пламёнах, однако, вопрос о роли заряжённых частиц в процессе горения остаётся пока отрытым.
Экспериментально установлено, что в пламени существует разделение зарядов[4,5], причём положительный объёмный заряд сосредоточен в реакционной зоне (во фронте пламени), а отрицательный - в предпламенной зоне, которую в дальнейшем будем называть областью подготовки [6]. Предполагается, что разделение зарядов обусловлено амбиполярной диффузией[7]. Носителями отрицательного заряда в пламени являются электроны и отрицательные ионы.
1.2 Влияние электрического поля на процессы горения.
Стационарное гомогенное пламя представляет собой систему, обладающую в целом нейтральным зарядом. Однако в самом ламинарном пламени заряженные частицы распределены неравномерно: зона реакции и наружный конус характеризуются преимущественно положительным зарядом, а внутренний конус - преимущественно отрицательным. Такое разделение разноимённых зарядов вызвано разной подвижностью положительных ионов и отрицательных частиц - электронов и косвенно подтверждает, что источником заряжённых частиц является химическая реакция, развивающая во фронте пламени. Образовавшие в результате химической реакции положительные ионы из-за малой их подвижности создают преимущественно положительный заряд в месте своего возникновения, тогда когда более подвижные электроны, полученные в результате той же реакции, быстро покидают фронт пламени и образуют преимущественно отрицательный заряд во внутреннем конусе[19].
Наличие в пламёнах заряженных частиц в достаточно высоких (по сравнению с равновесной) концентрациях закономерно приводит к выводу о возможности воздействия на процесс горения в целом через локальное воздействие на электрозаряжённую компоненту, присутствующую в пламени. В принципе, такое электрофизическое воздействие может быть осуществлено двумя путями: наложением на пламя электрических, магнитных или комбинированных полей, и введение в пламя заряжённых частиц извне.
Впервые широкое изучение воздействия на горение электрических полей предпринято в работах А.Э.Малиновского с сотрудниками[9-19] в 30-е годы XX века. Ими было обнаружено изменение скорости горения и скорости распространения пламени в продольных и поперечных электрических полях, причём в зависимости от схемы наложения поля наблюдалось как уменьшение, так и увеличение этих параметров. В некоторых случаях скорость горения увеличилась до десяти раз[9], показана зависимость эффекта воздействия поля от давления[16,19] и частоты приложенного внешнего напряжения[11,17], возможность гашения пламенем электрическим полем[16,18].
Обычно при изучении воздействия электрического поля на процессы горения для оценки степени этого воздействия применялся дифференциальный метод, т.е. определяется изменение каких-либо характеристик горения в зависимости от напряжённости приложенного поля, отнесённое к величине этих параметров в отсутствие поля. В качестве таких характеристик горения наиболее часто используются следующие: нормальная скорость горения и скорость распространения пламени, пределы стабилизации и критические расходы срыва, температура и энтальпия пламени, концентрация возбуждённых частиц, ионов и радикалов, состав продуктов горения и другие.
Почти во всех работах [3,11,20] констатируется сильное влияние электрического поля на исследуемые характеристики горения, причём степень этого влияния зависят от концентрации топлива в горючей смеси, достигая максимума в том случае, когда реализуется диффузионное горение.
Существенное влияние на наблюдаемые эффекты оказывает направление поля относительно направления линии тока пламени (обычно говорят о продольном и поперечном электрическом поле), а также полярность электродов, между которыми создаётся поле. Последнее обусловлено тем, что подвижность носителей заряда противоположных знаков в пламени в различных условиях может сильно различаться.
1.3 Вероятный механизм влияния электрического поля на распространение пламени.
Анализу возможных механизмов воздействия электрического поля на процесс горения посвящены работы[19,20]. В принципе, изменение характеристик процесса горения в электрическом поле могут быть объяснены следующими причинами:
1. «Ионный ветер», т.е. возникновение при включении поля направленного движения ионов и увлекаемых ими нейтральных частиц вдоль силовых линий поля. Ионный ветер, таким образом, изменяет режим течения газа, в результате чего могут измениться форма и скорость распространения пламени, а также массовая скорость горения;
2. Превращение в объёме пламени энергии электрического поля в тепловую, в результате чего повышается температура и, в соответствии с законом Аррениуса , увеличивается скорость химических реакций;
3. Прямое воздействие электрического поля на скорость химических реакций, например, вследствие поляризации реагирующих частиц и их активации, осуществляемой посредством соударений с электронами, которые в поле приобретают некоторую дополнительную энергию.
Что касается поляризации частиц в электрическом поле, то этот процесс в какой-то мере несомненно существует, тем более что частицы в пламени большей частью представляет собой полярные молекулы и радикалы. С точки зрения развития химической реакции поляризация реагирующих частиц является фактором, благоприятствующим химическому воздействию соударяющихся частиц.
По-видимому, на процесс распространения пламени электрическое поле влияет одновременно как посредством ионного ветра и преобразованием энергии электрического поля в тепловую, так и прямым воздействием на кинетику химических реакций, хотя определяющее влияние при соответствующей напряжённости поля и его направлении может оказывать один из названных процессов. При изменении напряжённости и направлении поля может оказаться, что начинает преобладает другой процесс.
К сожалению, теория этого вопроса отсутствует, так как реальная структура пламени пока неизвестна, нет данных об электрических, магнитных и энергетических константах частиц, находящихся в пламени, а также о протекающих элементарных процессах, не говоря уже о такой сложной суперпозиции полей, как электрическое, температурное и концентрационное.
Рассмотрим варианты наложения электрического поля и электрического заряда на горелку с возможным изменением их направления и знака заряда. На рис. 2 представлены четыре варианта наложения поля и заряда.
В варианте а поле создаётся между отрицательно заряженной горелкой и положительным электродом, установленным в "хвосте” пламени. Таким образом организуется движение положительных ионов к горелке вниз и электронов вверх.
В варианте б пламя распространяется от положительно заряженной горелки к отрицательному электроду. В этом случае к горелке устремляется поток электронов, а положительные ионы получат дополнительное количество движения по ходу потока.
Варианты в и г отличаются отсутствием второго электрода и наложением электрического заряда на горелку. В вариантах б и г пламя предельно чётко рассматривается как индивидуальная система, содержащая электрически заряженные частицы и способная к возмущениям и искажениям в своей структуре под действием слабого электрического поля.
В варианте в горелка имеет отрицательный заряд, следовательно, положительные ионы из объёма пламени будут стремится к горелке; в варианте г должна наблюдаться обратная картина: к положительно заряженной горелке из пламени устремится поток электронов.
Эксперименты, поставленные по схемам в и г, интересны тем, что, во-первых, исключается возможное влияние на кинетику химических реакций теплового эффекта, получаемого в результате превращения энергии электрического поля при прохождении тока через пламя в тепловую; во-вторых, меняя знак электрического заряда на горелке, можно дифференцировано и более чётко выявить влияние ионного ветра на процесс распространения пламени.
Следовательно, создаются предпосылки для определения влияния имеющихся в пламени заряжённых частиц на кинетику химических реакций, так как повышение температуры пламени за счёт преобразования электрической энергии в тепловую исключено, а влияние ионного ветра можно учесть, меняя знак электрического заряда на единственном электроде-горелке.
Прежде чем перейти к анализу влияния электрического поля на процесс распространения пламени, необходимо на примере ламинарного гомогенного пламени рассмотреть взаимосвязь величин, входящих в уравнение Гуи-Михельсона, и их влияние на внешние характеристики пламени.
Известно, что нормальная скорость uн является характеристикой процесса горения и определяется кинетикой химических реакций и температуропроводностью среды:
(1)
где- средняя скорость химической реакции;
а - температуропроводность.С другой стороны, в соответствии с постулатом Гуи ламинарных гомогенных пламён справедливо соотношение
=, (2)
где Sк - поверхность фронта пламени (внутреннего конуса);
v- расход горючей смеси.
Таким образом, для смеси данного вида, составленного из конкретного топлива и окислителя uн =const, при постоянстве её расхода v и без изменения внешних энергетических условий поверхность внутреннего конуса Sk и его высота hk- величины постоянные при увеличении скорости горения смеси высота hk и необходимая поверхность внутреннего конуса Sk будут уменьшаться. Уменьшение Sk наблюдается и при уменьшении расхода смеси постоянного состава (uн =const). Следовательно, связь между параметрами, характеризующими распространение ламинарного гомогенного пламени, можно представить в следующем виде;
. (3)
Иными словами, при постоянстве входных условий (гидродинамических, тепловых и концентрационных) уменьшение или увеличение поверхности фронта горения происходит в результате увеличения или уменьшения uн, т.е. в соответствии с соотношением (1) uн находится в зависимости от температуропроводности и скорости химической реакции.
Рассмотрим распространение гомогенного пламени в продольном электрическом поле и при наличии одного заряда на горелке в соответствии со схемами, показанными на рис. 2, с целью индивидуальной оценки влияния поля по таким характеристикам, как скорость горения и пределы устойчивости пламени по срыву и проскоку.
В процессе анализа предположим, что в каждом случае влияние электрического поля на распространение пламени представлено следующими факторами.
Ионный ветер
Механическое увеличение потоком положительных ионов всей массы газов к отрицательному электроду-горелке в случае наложения продольного электрического поля по схеме а (см.рис 2) должно вызвать уменьшение высоты внутреннего конуса и поверхности горения Sk; и наоборот, при схеме б, когда горелка находится под положительным потенциалом, следует ожидать увеличение kh и Sk.
В соответствии с соотношениями (2) и (3) при постоянстве входных и внешних условий такие изменения hk и Sk объясняются только изменением uн, т.е. увеличением или уменьшением нормальной скорости пламени.
С точки зрения тепловой теории эффект ионного ветра можно объяснить тем, что положительные ионы, увлекая за собой массу раскалённых газов при наложении поля по рис. 2, а, приближают зону с более высокой температурой к горелке, в результате чего создаются условия для более интенсивного теплообмена между раскалёнными продуктами сгорания и свежей горючей смесью. Это в свою очередь вызывает ускорение реакции и смещение фронта пламени ближе к горелке, при наложении поля по рис. 2, б зона с более высокой температурой будет смещаться вверх, так как ионы увлекут за собой к катоду нейтральную массу раскалённых газов Теплообмен со свежей смесью в этом случае ухудшиться, развитие горения замедлится и фронт пламени увеличит поверхность горения.
При наложение заряда на горелку по рис. 1, в и г возможные изменения hk и Sk, происходящие за счёт электрического взаимодействия положительных ионов с зарядом на горелке, могут быть объяснены также, как и влияние поля. Однако эффект изменения Sk окажется значительно слабее.
Рассмотрим влияние электрического поля и заряда по пределу устойчивости по срыву и проскоку пламени, стабилизированного на горелке, принимая за основной механизм воздействия ионный ветер. Простейшим условием устойчивого горения является равенство
В случаях, рассмотренных на рис.2, а и в, в соответствии с проведённым анализом влияния поля на скорость горения и принятой трактовкой ионного ветра, следует ожидать расширение области устойчивого распространения в сторону более высоких критических скоростей срыва и её сужения за счёт увеличения критической скорости, соответствующей проскоку пламени. Поток положительных ионов, увлекая за собой массу раскалённых газов, будет содействовать стабилизации пламени на отрицательно заряжённой горелке.
В случае положительного заряда на горелке (см. рис 2, б и г ) поток положительных ионов и масса нейтральных раскалённых газов будут стремится сорвать пламя с горелки, т. е. область устойчивого горения будет сужаться за счёт уменьшения критической скорости срыва. Вместе с тем в этих вариантах область устойчивого горения может расширятся в результате уменьшении критической скорости проскока пламени в горелку.
Если рассматривать стабилизированное на электролизованном кольце пламя, приподнятое на некоторую высоту над горелкой (вариант "висящего” пламени), то наложение продольного электрического поля по схеме на рис.2, а, должно вызвать стабилизацию пламени на устье горелки под действием ионного ветра. Того же самого, но при более высоком значении потенциала можно ожидать при наложении на горелку электрического заряда по рис. 2, в.
Однако при наложении продольного электрического поля по рис.2, б и заряда по рис.2, г стабилизация предварительно сорванного пламени на положительно заряженную горелку - процесс неосуществимый, если его не объяснять ионным ветром; напротив, поле (см. рис.2, б) и заряд (см. рис.2, г), если следовать понятию ионного ветра, должны содействовать дальнейшему срыву пламени.
В таблице 1 приведены те вероятные экспериментальные эффекты, которые можно ожидать при распространении пламени в электрическом поле, предполагая, что определяющим фактором является один из трёх механизмов воздействия. с № 2в, 2г, 3а и 3в, хотя и характеризуются отсутствием влияния поля на распространение пламени, но только в первом приближении, так как при наложении на горелку отрицательного заряда (вариант 2в) через пламя потечёт ток положительных ионов, а в варианте 2г - ток электронов. В принципе при этом движении к горелке заряжённые частицы будут испытывать упругие соударения и в какой-то мере повышать энтальпию пламени.
При рассмотрении вариантов № 3а и 3в также предполагаем, что влияние электрического поля на распространение пламени отсутствовало, хотя при этом не учитывали такой фактор, как поляризация химически активных частиц под действием электрического поля, способствующих развитию химических процессов. В этих вариантах влияние электрического поля объясняется неупругими соударениями электронов с частицами, но так как в вариантах № 3а и 3в электроны не могут проходить через свежую смесь, а в соответствии с направлением поля ускоряются в сторону продуктов сгорания, то их влияние на подготовку к горению свежей смеси будет ослаблено полем.
Анализ таблицы 1 позволяет сделать следующие выводы:
1. каждый из трёх механизмов влияние электрического поля на процесс распространения пламени определяется направлением поля;
2. в зависимости от направления поля в реальных системах, когда
на распространение пламени могут влиять все три фактора,
можно выделить доминирующие процессы[19].
Гипотеза о прямом воздействии электрического поля на кинетику процесса горения является логичным следствием гипотезы Томсона[2] об активной роли ионов и электронов в процессе горения. Предполагалось, что благодаря электронам и ионам, возникающим во фронте пламени, горячая смесь подготавливается к вступлению в реакцию, и, следовательно, заряжённые частицы определяют процесс распространения пламени. Для подтверждения своей гипотезы Д.Томсон поставил эксперимент по облучению гремучего газа вторичными электронами, выбиваемыми рентгеновскими лучами из свежепрокаленной платиновой проволочки. В результате произошёл взрыв водородно-кислородной смеси. И хотя в последствии эксперимент был признан некорректным (реакцию горения водорода, наблюдаемую Томсоном, объяснили каталитическим воздействием платины[13]), гипотеза эта приобрела сторонников и стала основой для объяснения многих эффектов, возникающих при наложении на пламя электрического поля. Так, результаты работы[9], в которой показано, что пламенна метана, ацетилена и этилена в поперечном поле с разностью потенциалов 50 - 1800 В (при межэлектродном зазоре 4,85 см) гаснут, авторы объясняют следующим образом: поскольку заряжённые частицы ответственны за распространение пламени, являясь передатчиками энергии к свежей смеси, поскольку при наложении поперечного поля электроны и ионы, рождающиеся во фронте, будут удалятся из зоны горения на электроды, в результате чего их концентрация уменьшится настолько, что при достижении критической напряжённости поля горение прекратится - пламя гаснет.
В пользу гипотезы о прямом воздействии поля на горение свидетельствуют результаты работ по изучению влияния поля на период индукции и температуру самовоспламенения жидких[18,22] и газообразных топлив. В них показано, что в зависимости от направления поля период индукции и температуры самовоспламенения могут увеличиться или уменьшатся по сравнению с теми же параметрами, в отсутствие поля. Полученные результаты авторы объясняют участием отрицательных ионов в процессе медленного окисления.
Суммируя всё вышеизложенное, следует указать, что две основные точки зрения на механизм воздействия электрического поля на процесс горения(воздействие на газодинамику процесса или прямое воздействие на кинетику реакции) являются отражением двух более общих концепций относительно роли и места заряжённых частиц в процессе горения, одна из которых отрицает, а вторая предполагает участие заряжённых химически активных частиц в механизме окисления и горения.
Отрицать существенное влияние массовых сил, возникающих в газе при наложении на пламя электрического поля, на процесс горения, особенно, когда напряжённость поля велика, но локальный пробой у электродов не возникает, очевидно, нельзя, тем более, что во многих экспериментах поле наложено таким образом, что какого-либо иного воздействия поля, кроме как через механизм ионного ветра, ожидать трудно.
Дело в том, что в цитированных исследованиях поле накладывается интегрально на всё пламя, а в этом случае в результате экранирования поля заряженными частицами, имеющимися в области догорания, напряжённость поля в реакционной зоне и в области подготовки будет близка к нулевой[3]. Очевидно, что такое поле способно повлиять на кинетику реакций только в зоне догорания, т.е. там, где основные процессы в том числе и с участием ионов практически завершено.
Вместе с тем, не менее очевидно, что кинетический механизм воздействия поля способен повлиять на макроскопические параметры горения только тогда, когда удастся создать поле с напряжённостью, достаточной для заметного разделения зарядов именно в реакционной зоне и - в свете последних исследований процесса ионообразования в пламёнах - в области подготовки. При этом желательно, чтобы напряжённость поля в зоне догорания была небольшой, т.к. позволила бы избежать искажающего влияния ионного ветра.
Заключение и задачи исследования.
Анализ современного состояния вопроса позволяет сделать следующие выводы:
-существующая в пламёнах неравновесная ионизация обусловлена процессом хемиионизации, причём концентрация заряжённых частиц в пламени зависит от вида топлива и условий горения и может превосходить равновесную на 4-6 порядков;
-в пламени происходит разделение зарядов, вследствие чего пламя имеет собственное электрическое поле сложной конфигурации;
-воздействие внешних электрических полей на заряжённую компоненту пламени приводит к изменению макроскопических параметров горения.
Вместе с тем, анализ многочисленных работ, посвящённых изучению электрофизических воздействий на различные пламенна, позволяет констатировать, что в большинстве исследований игнорируется сложная электрическая структура пламени, электрические поля накладываются интегрально, т.е. на всё пламя в целом. При этом основное падение напряжения сосредоточено между внешней зоной горения пламени и продуктами горения, т.е. в область подготовки поле не проникает. Очевидно, что при использовании таких схем наложения поля (поле воздействует на область догорания, в которой химические реакции в основном завершены) основным механизмом воздействия поля на горение является механизм ионного ветра. Однако, по нашему мнению, это не даёт оснований утверждать, что воздействие электрического поля на горение ограничивается только этим механизмом.В эксперименте исследуемые топлива были условно разделены на три класса: сильно коптящие - бензол, средне коптящие - гексан, мало коптящие - метанол. Литература.1. Фиалков Б.С., Плицин В.Т. Кинетика движения и характер горения кокса в доменной печи.-М.:Металлургия,1971.-288с.2. Tomson J.J., Tomson G.P. Condactivity of Electricity Fhrougy Gases.-1928.-Vol.13. Лаутон Дж., Вайнберг Ф. Электрические аспекты горения.-М.Энергия,1976.-296с.4. Фиалков Б.С., Щербаков Н.Д., Плицин В.Т. Распределение электрического потенциала в углеводородных пламенах //ФГВ.- с1978.-т.14,в.2.-с.104-108.5. Лавров Ф.А., Малиновский А.Э. Влияние продольного электрического поля на процесс горения газовых смесей.//ЖФХ.-1933.-т.4,в.1.-с.104-108.6. Фиалков Б.С., Щербаков Н.Д. Распределение положительных ионов в пламёнах смесей пропан-бутана с воздухом.// ФГВ.-1980.-т.54, в.10. -с. 2655-2659.7. Кидин Н.И., Либрович В.Б.О собственном электрическом поле ламинарного пламени. // ФГВ.-1974.-т. 10, в. 5. -с .696-705.8. Кидин Н.И., Михвиладзе Г.М. .Электрическое поле ламинарного пламени с большой степенью ионизации. // ФГВ.-1976.-т. 12, в.6. -с.865-871.9. Малиновский А.Э., Лавров Ф.А. О влиянии электрического поля на процессы горения в газах.//ЖФХ. -1931. -т.2, в.3-4. -с.530-534.10. Малиновский А.Э., Россихин В.С., Тимковский В.П. Влияние переменного электрического поля высокой частоты на скорость горения газа.//ЖЭТФ. -1934. -т.4, в.2. -с.183-188.11. Малиновский А.Э., Россихин В.С., Наугольников Б.И. Исследование горения смеси ацитилена с воздухом в магнитном поле.//ЖЭТФ. -1934. -т.4, в.2. -с.189-192.12. Малиновский А.Э., Скрипников К.А. К вопросу о возможности зажигания гремучего газа рентгеновскими фотоэлектронами.//ЖЭТФ. -1934. -т.4, в.2. -с.192-197.13. Малиновский А.Э., Ткаченко К.Т. Перенос ионов взрывной волной.//ЖЭТФ. -1934. -т.4, в.2. -с.198-202.14. Малиновский А.Э., Наугольников Б.И., Ткаченко К.Т. Фоторегистрация скорости распространения взрывной волны в электрическом поле.//ЖЭТФ. -1934. -т.4, в.2. -с.203-207.15. Малиновский А.Э., Егоров К.Е. . Влияние электрического поля на процессы горения при повышенном давлениях.//ЖЭТФ. -1934. -т.4, в.2. -с.208-214.16. Малиновский А.Э., Россихин В.С., Тимковский В.П. Влияние частоты электрического поля на скорость горения газов.//ЖЭТФ. -1934. -т.4, в.2. -с.208-214.17. Малиновский А.Э. Тепловое зажигание газовых смесей.//Социалистическая реконструкция и наука. -1935. -в.7. -744-746.18. Малиновский А.Э., Наугольников Б.И., Ткаченко К.Т. Исследование ионизации и давления на фронте взрывной волны. Взрывная волна преддетоционного периода.//ЖЭТФ. -1936. -т.6, -в.3. -с 287-290.19. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. - М.:Металлургия.,1968 г.- 310 с.20. Гейдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура. - М.:Металлургиздат,1959. -333 с.материал с сайта http://revolution.allbest.ru/

ШИРЕ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Tue, 20 Jan 2009 12:25:31 GMT

ПАРАДОКС МИНИМИЗАТОРА: УМЕНЬШАЯ МИМОМ СЕТЕВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК НАГРУЗКИ, НАПРЯЖЕНИЕ НА НАГРУЗКЕ НАОБОРОТ МНОГОКРАТНО УВЕЛИЧИВАЕТСЯ, КАК И ПОТРЕБЛЯЕМЫЙ ТОК! "...Здесь заключается самый важный момент. Его необходимо подчеркнуть. Потери энергии при работе всякого электродвигателя связаны не с трением ротора, не с сопротивлением воздуха, а с потерями индуктивности, т.е. с "вязкостью" эфира по отношению к вращающимся электромагнитным частям двигателя. Неподвижный (отностельно) эфир раскручивается электродвигателем, в нем возникают концентрические волны расходящиеся во все стороны. При работе электродвигателя эти потери составляют более 90% от всех его потерь.
Что сделал Тесла. Тесла понял, что электродвигатель который неизбежно "гонит волны" в эфире не самое оптимальное устройство для этой цели. Понятно, что колебания в 30 Гц (1800 об./мин.) не сильно гармонируют с частотами, которые легко поддерживаются средой. 30 Гц. слишком низкая частота, для полученя резонанса в такой среде как эфир.
С другой стороны Тесла хорошо видел, что волны в эфире могут быть не побочным продуктом работы электродвигателя, не паразитарными потерями, а движущей силой электродвигателя, если эти волны поддреживать при минимальном расходе энергии. Как подерживать эти волны Тесла хорошо знал. Для этого нужны резонансные ВЧ колебания. Тонкая природа эфира обуславливает необходимость высоких частот для достижения резонанса. Как известно, резонанс наступает при приближении частоты внешнего воздействия (колебания ВЧ генератора) к одной из тех частот, с которыми происходят собственные колебания в системе (в даном случае, принудительные колебания в эфире затухающие медленно относительно частоты ВЧ генератора), возникающие в результате внешнего принудительного воздействия. Оптимальное поддержание волн в эфире представляет собой процесс резонансного накачивания стоячей волны вокруг ВЧ генератора.
Ввиду понимания Теслой изложенного, решение не представляло технической сложности. Он буквально на коленях, в номере гостинницы, собрал ВЧ генератор, устростройство, которое "поднимает волну" в пространстве где работает электродвигатель. (Генератор ВЧ а не низкочастотный просто потому что низкочастотный не позволил бы создать стоячую волну через резонанс. Так как рассеивание волн опережало бы импульсы генератора). Частота ВЧ генератора должна была быть в кратном резонанссе с частотой электродвигателя. Например если частота двигателя 30 Гц, то частота генератора может быть 30 МГц. Таким образом ВЧ генератор является как бы посредником между средой и двигателем. ВЧ генератор потребляет немного энергии. Как устройство он оптимален (в отличие от электродвигатиеля) для создания и поддрежания волн в эфире. А волны в эфире, если они в резонансе с колебательным контуром работающего двигателя, превращаются в движущую силу (а не в паразитарные потери) для соврешения электродвигателем работы. Питание двигателю при такой схеме не нужно. Питание нужно чтобы гнать волну, вызывающую сопротивление среды. А здесь сама среда держит волну и поддерживает вращение двигателя, котороый с этой волной в резонансе. Таким образом эл. двигатель превращается в генератор, который преобразует энергию колебний эфира через свое вращение в электрический ток, котороый из него истекает.
ВЧ генератору, который в резонансе с эфиром, для нормальной работы требуется минимум энергии. Той эенргии, которой его снабжает электродвигатель ему хватает с избытком. Электродвигатель же использует не энергию ВЧ генератора, а энергию резонансно накачанной стоячей волны в Эфире.
На втором рисунке наглядно показан принцип работы элктродвигателя в схеме использованной Теслой:
Естественно, что такой электродвигатель будет еще и охлаждаться. Двигатель требующий питания нагревается от сопротивления среды, которую ему приходится раскручивать. Сдесь же среду раскручивать не надо. Наоборот сама среда раскручивает двигаель, из которого, как следствие, истекает ток. Никакого колдовства и мистики в этом нет. Всего лишь разуманя организация процесса.
Фаза всасывания и рассеивания. На фазе всасывания кондесаторы заряжаются. На фазе рассевания отдают в цепь компенсируя потери. Таким образом КПД не 90% а возможно 99%. Возможно ли увеличив количество коднесаторов получить больше чем 99%? По вилимому нет. Мы не можем собрать на фазе рассеивания больше чем двигатель отдает. Поэтому дело не в количестве емкостей, а в рассчете оптимальной емкости... В электрических колебательных системах, состоящих из последовательно соединённых ёмкости С и индуктивности L, Резонанс состоит в том, что при приближении частот внешней эдс к собственной частоте колебательной системы, амплитуды эдс на катушке и напряжения на конденсаторе порознь оказываются гораздо больше амплитуды эдс, создаваемой источником, однако они равны по величине и противоположны по фазе. В случае воздействия гармонической эдс на цепь, состоящую из параллельно включенных ёмкости и индуктивности, имеет место особый случай Р. (антирезонанс). При приближении частоты внешней эдс к собственной частоте контура LC происходит не возрастание амплитуды вынужденных колебаний в контуре, а наоборот, резкое уменьшение амплитуды силы тока во внешней цепи, питающей контур. В электротехнике это явление называется Р. токов или параллельным Р. Это явление объясняется тем, что при частоте внешнего воздействия, близкой к собственной частоте контура, реактивные сопротивления обеих параллельных ветвей (ёмкостной и индуктивной) оказываются одинаковыми по величине и поэтому в обеих ветвях контура текут токи примерно одинаковой амплитуды, но почти противоположные по фазе. Вследствие этого амплитуда тока во внешней цепи (равного алгебраической сумме токов в отдельных ветвях) оказывается гораздо меньшей, чем амплитуды тока в отдельных ветвях, которые при параллельном Р. достигают наибольшей величины. Параллельный Р., так же как и последовательный Р., выражается тем резче, чем меньше активное сопротивление ветвей контура Р. Последовательный и параллельный Р. называются соответственно Р. напряжений и Р. токов.

(тут подробнее http://prinzip.rutube.ru/?page=index )

В линейной системе с двумя степенями свободы, в частности в двух связанных системах (например, в двух связанных электрических контурах), явление Р. сохраняет указанные выше основные черты. Однако, т. к. в системе с двумя степенями свободы собственные колебания могут происходить с двумя различными частотами (т. н. нормальные частоты, см. Нормальные колебания), то Р. наступает при совпадении частоты гармонического внешнего воздействия как с одной, так и с другой нормальной частотой системы. Поэтому, если нормальные частоты системы не очень близки друг к другу, то при плавном изменении частоты внешнего воздействия наблюдаются два максимума амплитуды вынужденных колебаний . Но если нормальные частоты системы близки друг к другу и затухание в системе достаточно велико, так что Р. на каждой из нормальных частот «тупой», то может случиться, что оба максимума сольются. В этом случае кривая Р. для системы с двумя степенями свободы теряет свой «двугорбый» характер и по внешнему виду лишь незначительно отличается от кривой Р. для линейного контура с одной степенью свободы. " материал с сайта http://www.fund-intent.ru/

ШАГ ВПЕРЁД - ДВА ШАГА НАЗАД К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Mon, 19 Jan 2009 19:14:28 GMT

ИСПОЛЬЗУЕМ ОПЫТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ МОМЕНТОВ В ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ! ДАЁШЬ "МИНИМИЗАТОР МОЩНОСТИ! (Резонансные явления на частотах высших гармоник)При наличии высших гармоник в электрических цепях с сосредоточенными и распределенными параметрами, каковыми можно представить оборудование распределительных сетей системы электропитания, возникает опасность появления резонансных явлений. При возникновении резонансного или близкого к нему режима на какой-либо высшей гармонике тока или напряжения эта составляющая оказывается больше, чем амплитудное значение первой гармоники на том же участке цепи. Это отрицательным образом может сказаться на работоспособности отдельных устройств системы. Так, одним из факторов, влияющих на качество напряжения питания, является возможный резонанс токов на участке «силовой трансформатор ТП — компенсатор реактивной мощности (КРМ)», подключенный к шинам низкого напряжения силового трансформатора. Значение гармоники, на которой может возникнуть резонанс токов, можно определить из соотношения: n = √Sтр / (uкзQКРМ),

где Sтр — номинальная мощность трансформатора, кВА;

QКРМ — реактивная мощность включенных ступеней КРМ, кВАр;

uкз — относительное значение напряжения короткого замыкания трансформатора.

При питании электроустановок от ТП с трансформатором мощностью 1000 кВА и КРМ, каждая секция которой составляет 60 кВАр, резонанс токов может наступить при работе двух секций КРМ на частоте 550 Гц, соответствующей 11-ой гармоники промышленной частоты. Именно эта гармоника присутствует в составе входного тока трехфазного ИБП с 12-полупериодным выпрямителем. При включенных секциях КРМ амплитуда 11-ой гармоники увеличивается более чем в 2,5 раза. Коэффициент 11-ой гармоники напряжения питания при этом будет превышать 5,5%, в то время как по требованиям стандарта предельно допустимое значение этого показателя качества не должно превышать 5,25%.
При пониженных мощностях силового трансформатора ТП, например 100 кВА, и одной включенной секции КРМ резонанс токов может возникнуть на 5-ой гармонике, характерной составляющей во входном токе трехфазных ИБП с 6-полупериодным выпрямителем .
Для снижения риска возникновения резонансных явлений в КРМ устанавливаются антирезонансные дроссели последовательно с конденсаторными батареями . Антирезонансные дроссели обладают большим сопротивлением на частоте высших гармоник тока, и индуктивный характер сопротивления КРМ на частоте высшей гармоники обуславливает то, что резонансный контур в цепи КРМ —индуктивное сопротивление силового трансформатора не образуется. Рассогласованные конденсаторные секции КРМ предотвращают увеличение гармонических составляющих тока и напряжения, исключая резонансные явления. Резонансная частота последовательного контура, образованного антирезонансным дросселем и конденсаторной батареей, лежит ниже частоты 5-ой гармоники.
Таким образом, режим работы КРМ и выбор типа ИБП связаны с вопросами ЭМС в системах гарантированного питания и требуют детального изучения еще на стадии проектирования системы... Токи намагничивания образуют системы токов прямой и обратной последовательности, которые по абсолютной величине одинаковы для гармоник, кратных трем. Для других нечетных гармоник токи обратной последовательности составляют около 0,25 токов прямой последовательности ...

Если на вводы трансформаторов подается несинусоидальное напряжение возникают дополнительные составляющие высших гармоник тока. Трансформаторы ГПП дают 5-ю гармонику небольшой величины .
В целом несинусоидальные режимы обладают теми же недостатками, что и несимметричные.
Высшие гармоники тока и напряжения вызывают дополнительные потери активной мощности во всех элементах системы электроснабжения: в линиях электропередачи, трансформаторах, электрических машинах, статических конденсаторах, так как сопротивления этих элементов зависят от частоты.
Так, например, емкостное сопротивление конденсаторов, устанавливаемых в целях компенсации реактивной мощности, с повышением частоты подводимого напряжения уменьшается. Поэтому, если в напряжении питающей сети есть высшие гармоники, то сопротивление конденсаторов на этих гармониках оказывается значительно ниже, чем на частоте 50 Гц. Из-за этого в конденсаторах, предназначенных для компенсации реактивной мощности, даже небольшие напряжения высших гармоник могут вызвать значительные токи гармоник. На предприятиях с большим удельным весом нелинейных нагрузок батареи конденсаторов работают плохо. Они или отключаются защитой от перегрузки по току или за короткий срок выходят из строя из-за вспучивания банок (или ускоренного старения изоляции). Известны случаи, когда на предприятиях с развитой кабельной сетью напряжением 6 –10 кВ батареи конденсаторов оказываются в режиме резонанса токов (или близких к этому режиму) на частоте какой – либо из гармоник, что приводит к опасной перегрузке их по току.

(тут подробнее http://prinzip.rutube.ru/?page=index )

Высшие гармоники вызывают:
паразитные поля и электромагнитные моменты в синхронных и асинхронных двигателях, которые ухудшают механические характеристики и КПД машины. В результате необратимых физико-химических процессов, протекающих под воздействием полей высших гармоник, а также повышенного нагрева токоведущих частей наблюдается:
ускоренное старение изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей;
ухудшение коэффициента мощности ЭП;
ухудшение или нарушение работы устройств автоматики, телемеханики, компьютерной техники и других устройств с элементами электроники;
погрешности измерений индукционных счетчиков электроэнергии, которые приводят к неполному учету потребляемой электроэнергии;
нарушение работы самих вентильных преобразователей при высоком уровне высших гармонических составляющих.
Наличие высших гармоник неблагоприятно сказывается на работе не только электрооборудования потребителей, но и электронных устройствах в энергосистемах.
Для некоторых установок (система импульсно-фазового управления вентильными преобразователями, комплектные устройства автоматики и др.) допустимые значения отдельных гармоник тока (напряжения) указываются изготовителем в паспорте изделия.
Кривая напряжения, подводимого к ЭП, не должна содержать высших гармоник в установившемся режиме работы электросети. Следует подчеркнуть, что в условиях работы ЭП, несинусоидальность напряжения проявляется совместно с действиями других влияющих факторов и поэтому необходимо рассматривать всю совокупность факторов совместно.
С сайта http://ruselt.ru/
ИСТИНА ГДЕ-ТО РЯДОМ

ШЕСТОЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Mon, 19 Jan 2009 16:16:08 GMT

УСТРАНЯЕМ ПЕРЕКОС... "МИНИМИЗАТОРОМ МОЩНОСТИ"! (Влияние несимметрии напряжений)
Несимметрия напряжений, как уже отмечалось, вызывается чаще всего наличием несимметричной нагрузки. Несимметричные токи нагрузки, протекающие по элементам системы электроснабжения, вызывают в них несимметричные падения напряжения. Вследствие этого на выводах ЭП появляется несимметричная система напряжений. Отклонения напряжения у ЭП перегруженной фазы могут превысить нормально допустимые значения, в то время как отклонения напряжения у ЭП других фаз будут находиться в нормируемых пределах. Кроме ухудшения режима напряжения у ЭП при несимметричном режиме существенно ухудшаются условия работы как самих ЭП, так и всех элементов сети, снижается надежность работы электрооборудования и системы электроснабжения в целом .
Качественно отличается действие несимметричного режима по сравнению с симметричным для таких распространенных трехфазных ЭП, как асинхронные двигатели. Особое значение для них имеет напряжение обратной последовательности. Сопротивление обратной последовательности электродвигателей примерно равно сопротивлению заторможенного двигателя и, следовательно, в 5 – 8 раз меньше сопротивления прямой последовательности. Поэтому даже небольшая несимметрия напряжений вызывает значительные токи обратной последовательности. Токи обратной последовательности накладываются на токи прямой последовательности и вызывают дополнительный нагрев статора и ротора (особенно массивных частей ротора), что приводит к ускоренному старению изоляции и уменьшению располагаемой мощности двигателя (уменьшению к.п.д. двигателя). Так, срок службы полностью загруженного асинхронного двигателя, работающего при несимметрии напряжения 4%, сокращается в 2 раза. При несимметрии напряжения 5% располагаемая мощность двигателя уменьшается на 5 – 10% .
При несимметрии напряжений сети в синхронных машинах наряду с возникновением дополнительных потерь активной мощности и нагревом статора и ротора могут возникнуть опасные вибрации в результате появления знакопеременных вращающих моментов и тангенциальных сил, пульсирующих с двойной частотой сети. При значительной несимметрии вибрация может оказаться опасной, а в особенности при недостаточной прочности и наличии дефектов сварных соединений. При несимметрии токов, не превышающей 30%, опасные перенапряжения в элементах конструкций, как правило, не возникают.
Правила технической эксплуатации электрических сетей и станций в РФ указывают, что "длительная работа генераторов и синхронных компенсаторов при неравных токах фаз допускается, если разница токов не превышает 10% номинального тока статора для турбогенераторов и 20% для гидрогенераторов. При этом токи в фазах не должны превышать номинальных значений. Если эти условия не выполняются, то необходимо принимать специальные меры по уменьшению несимметрии”.
В случае наличия токов обратной и нулевой последовательности увеличиваются суммарные токи в отдельных фазах элементов сети, что приводит к увеличению потерь активной мощности и может быть недопустимо с точки зрения нагрева. Токи нулевой последовательности протекают постоянно через заземлители. При этом дополнительно высушивается и увеличивается сопротивление заземляющих устройств. Это может быть недопустимым с точки зрения работы релейной защиты,а также из-за усиления воздействия на низкочастотные установки связи и устройства железнодорожной блокировки .
Несимметрия напряжения значительно ухудшает режимы работы многофазных вентильных выпрямителей: значительно увеличивается пульсация выпрямленного напряжения, ухудшаются условия работы системы импульсно-фазового управления тиристорных преобразователей.
Конденсаторные установки при несимметрии напряжений неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, что делает невозможным полное использование установленной конденсаторной мощности. Кроме того, конденсаторные установки в этом случае усиливают уже существующую несимметрию, так как выдача реактивной мощности в сеть в фазе с наименьшим напряжением будет меньше, чем в остальных фазах (пропорционально квадрату напряжения на конденсаторной установке) .
Несимметрия напряжений значительно влияет и на однофазные ЭП, если фазные напряжения неравны, то, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют больший световой поток, но значительно меньший срок службы по сравнению с лампами, подключенными к фазе с меньшим напряжением. Несимметрия напряжений усложняет работу релейной защиты, ведет к ошибкам при работе счетчиков электроэнергии и т.д. С сайта http://ruselt.ru/ $IMAGE17$

ПЯТЫЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Fri, 16 Jan 2009 12:16:24 GMT

А ВОТ И ОБРАЗЕЦ РЕЗОНАНСНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.. СНАЧАЛА НЕМНОГО О ПЛАЗМЕ... Одной из наиболее серьёзных экологических проблем, стоящих перед многими промышленно-развитыми странами, является загрязнение окружающей среды бытовыми и промышленными отходами, которые, в большинстве случаев, обладают такими нежелательными свойствами, как токсичность, концерагенность, мутагенность, реакционная способность и пожароопасность. Размещение непереработанных опасных отходов на свалках, полигонах, захоронения в земле и морских глубинах не может быть надёжным способом нейтрализации их вредного воздействия на окружающую среду, поскольку всегда имеется достаточно большой риск загрязнения опасными веществами почвы, грунтовых и поверхностных вод и воздуха.
По информации различных экологических служб только в Европе ежегодно производится несколько миллионов тонн различной упаковки. Из них перерабатывается только 29% с получением различного вида продукции, а на сжигание направляется примерно 30%. В целом, в Европе 50% полимерных отходов, в том числе и упаковки «ТетраПак» утилизируется с применением различных технологий, всё остальное складируется и захоранивается на свалках и полигонах.
Что касается России и стран СНГ, то достоверная информация по обращению с полимерными отходами вообще отсутствует. За редким исключением нет информации о количестве образующихся отходов, не освоена в достаточной степени технология их сбора и разделения.
Наиболее широко используемым способом переработки полимерных токсичных отходов является их сжигание, пиролиз, термическое разложение. Для этих целей используются промышленные печи и котлы, при условии, что отходы содержат органическую составляющую, обладают умеренной и высокой теплотворной способностью и минимальным содержанием токсичных соединений.
Низкие экологические показатели, весьма узкий круг сжигаемых органических отходов при использовании промышленных печей привели к необходимости разработки специальных технологий по переработке токсичных отходов, одни из которых уже применяются, а другие находятся на стадии исследований и разработки. Вот некоторые из них: камера сгорания с горелками для жидкой инжекции топлива, вращающиеся обжиговые печи, электрические инфракрасные печи, циркуляционные печи с псевдоожиженным слоем, камера сгорания с горелками, обогащёнными кислородом…
К сожалению, все перечисленные и другие способы сжигания токсичных отходов имеют существенный недостаток. Он заключается в том, что при сжигании хлорорганики при недостаточно высоких температурах, помимо оксидов азота и углерода, возможно образование таких токсичных отходов, как фосген, дибензофураты, диоксины, бензопирены, и других ультратоксичных продуктов в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации.
Процесс переработки полимерных отходов в качестве начальной стадии включает сортировку по основным маркам материала: полиэтилен низкого давления (ПНД), полиэтилентерефталат (ПТЭФ), полипропилен (ПП), полистирол (ПЛ), поливинилхлорид (ПВХ) и другие. Последующие стадии переработки: прессование, пакетирование, упаковка или грубое измельчение для транспортировки к месту переработки, сортировка, измельчение, промывка, сушка, гранулирование. После этого полимерный материал готов к повторному использованию в качестве вторичного сырья для технических целей или может идти на более глубокую очистку.
В качестве примера эффективной технологии, вероятно, можно привести процесс плазменной переработки отходов «ТетраПак». Этот уникальный процесс для переработки остающейся после отделения бумаги смеси пластика и алюминия основан на использовании термической нейтральной плазмы, экологически чистый, позволяет восстанавливать алюминий и одновременно извлекать пластик, содержащийся в начальном продукте.
В этом процессе алюминий расплавляется, восстанавливается и сливается в специальные формы, где формируется в виде слитков. Пластик (в основном полиэтилен) подвергается плавлению, испарению и термическому разложению, с последующей внешней конденсацией в специальном устройстве на выходе из реактора, восстанавливаясь в виде парафинового компаунда. Полученные продукты процесса – парафин и алюминий – весьма высокого качества и могут непосредственно использоваться в различных отраслях промышленности.
ООО «ТехЭкоПлазма» разработана и изготавливается мобильная опытно-промышленная плазменная установка для утилизации токсичных химических отходов различного происхождения, в том числе и полимерных токсичных отходов. Монтаж выполнен в 20-футовом транспортируемом автомобильном контейнере.
Эта установка предназначена для переработки широкого спектра органических и неорганических отходов, легко адаптируется к переработке различных видов сырья, которое может подаваться в плазму в жидком и дисперсном виде. Основным преимуществом данной системы являются её мобильность, простота и безопасность при сборке и эксплуатации, достаточная автономность, незначительные эксплуатационные расходы. С целью достижения максимальной эффективности переработки отходов система управления позволяет регулировать рабочие параметры системы, такие как расход перерабатываемого сырья, степень перемешивания материала с плазменным потоком, время нахождения компонентов отходов в плазменном реакторе, достаточное для деструкции токсичный веществ. Технологическая установка включает в себя: устройство для подачи полимерных отходов, плазменный реактор с электродуговым плазмотроном постоянного или переменного тока, закалочный модуль, основную адсорбционную систему, экологическую адсорбционную систему.
Процесс переработки отходов является непрерывным. Количество подаваемых отходов регулируется в зависимости от электрической мощности установки. Плазмообразующий газ – воздух. Среднемассовая температура на выходе из сопла плазмотрона – 4000-5000 К, температура в плазменном реакторе – 1500-1700 градусов по Цельсию, закалка в системе охлаждения обеспечивает снижение температуры до 300-4000 градусов по Цельсию. В основной адсорбционной системе происходит адсорбция токсичных соединений из отходящих газов, с последующем охлаждением их смеси до температуры 80 градусов. Экологическая адсорбционная система предназначена для финишной очистки и охлаждения отходящих газов до температуры 50 градусов по С.
При разработке технологии и проектировании установки использовались результаты полученные:
1. В лабораторном масштабе на экспериментальной установке, мощностью до 100 кВт, где был тестирован процесс переработки хлористого метилена, метилхлорида, а также ряда пестицидов с истёкшим сроком годности;
2. В промышленном масштабе на предприятии химической промышленности, на мобильной плазменной установке мощностью до 50 кВт, где реализован процесс переработки хлористого метилена, метилхлорида, BU heavies и Rimon heavies (отходы химического производства), которые представляют собой соединения состоящие из молекул, содержащих: углерод, водород, хлор азот и кислород. С сайта http://www.waste.ru/

ЧЕТВЁРТЫЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Fri, 16 Jan 2009 04:09:26 GMT

Я СОБРАЛ ЭТУ СХЕМУ - ВИВАТ ГЕНИЮ ТЕСЛА! РАБОТАЕТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО...НЕБОЛЬШОЕ ОТСТУПЛЕНИЕ Использование в топливно-энергетическом комплексе в основном низкосортного угля с низким выходом летучих и высокой зольностью (до 50 %) ставит перед энергетиками проблему их сжигания. Сложившиеся способы розжига и стабилизации горения такого угля основаны на применении мазута или природного газа. Известно, что при использовании мазута для розжига и стабилизации горения пылеугольного факела возникает много специфических проблем технического, экономического, экологического и социального характера. При этом, вклад в суммарное тепловыделение природного газа составляет 20 %, а вклад в суммарные денежные затраты на сжигаемое топливо составляет 26 %, вклад мазута в суммарное тепловыделение составляет 16 %, а в денежных затратах 21 %. Приведенные цифры показывают, что процесс мазутно-газовой стабилизации с экономической точки зрения очень не выгоден.
Для частичного или полного их решения необходимы поиски и применение новых технологий использования топлива, основанных на современных достижениях науки и техники. Одним из наиболее прогрессивных направлений сегодняшней энергетики является разработка и промышленное освоение плазменных технологий переработки и сжигания топлива на основе качественно новых плазменно-энергетических аппаратов и процессов. К несомненным преимуществам плазменной технологии следует отнести её высокую селективность, возможность переработки различных видов сырья, малых габаритов основного оборудования, низкой инерционности, высокой концентрации энергии и экологической чистоты.
Сравнение способов сжигания угля в газовой горелке, в термоэлектрическом нагревателе и в плазменной струе показывает, что при пропускании пылеугольной аэросмеси через электродуговую плазму термохимическое превращение угля происходит более интенсивно, т.е. плазма способствует более быстрому и полному разложению угля. При этом плазма действует не только как генератор тепла, но и как катализатор термохи-мических превращений угля за счёт увеличения внутренней энергии частиц вследствие возбуждения вращательных, колебательных и электронных уровней. При одинаковых затратах тепловой энергии на сжигание угля установлено, что при плазменной стабилизации горения выход летучих и горючих возрастает примерно в два раза. Соответственно недожог уменьшается также в два раза по сравнению со стабилизацией горения газовым факелом или электротермическим нагревом угля. В результате обработки экспериментальных данных при одинаковой среднемассовой температуре с обычным термическим нагревом и обработкой угля в плазме установлено, что вероятность реагирования по выходу летучих компонентов в плазме возрастает более чем в 2 раза, а вероятность реагирования по выгоранию углерода возрастает более чем в 2,7 раза.
При плазменной стабилизации горения за счет интенсификации процессов сжигания топлива, образуется добавка тепловой мощности факела равная 2000,0 кВт. Этой мощности достаточно для «подсветки» пятитонной горелки.
В разработанной и апробированной экспериментально математической модели плазменной технологии стабилизации горения угля марки Г, Д и антрацитового штыба марки АШ показано, что для «подсветки» угля марки Г и Д в шести тонной горелке достаточно мощности плазмотрона до 300 кВт, а для «подсветки» антрацитового штыба - до 700 кВт. Уменьшение размеров частиц угля приводит к интенсификации горения и сни-жению потребной мощности плазмотрона, при этом за счёт термического удара при введении частиц в высокотемпературную зону плазменной струи частицы дробятся на более мелкие осколки. Поэтому при плазменной подсветке возможно использование угольной пыли более крупного фракционного состава, что значительно снижает затраты на подготовку пыли.
Проведенные промышленные испытания плазменно-энергетической технологии сжигания угля с теплотворной способностью около 4 000 ккал/кг и выходом летучих около 35 % показали, что мощность плазмотрона не превышает 0,3 % мощности воспламеняемой пылеугольной аэросмеси. Установлено, что для стабильной работы одной полутопки в диапазоне изменения нагрузки блока 120 - 200 МВт достаточно одного-двух плазмотронов мощностью до 400 кВт, а для всего блока двух-четырёх мощностью до 800 КВт.
В процессе отработки плазменной технологии установлено, что наиболее эффективно используется энергия плазменной струи при вводе её непосредственно в пылеугольный поток в стволе горелки. При этом в зависимости от способа расположения плазмотрона в стволе горелки и режима работы плазмотрона, возможно либо образование гарнисажа на стенке ствола горелки, либо прогорание стенки горелки. Исследование тепловых полей в стволе горелки с плазменным сопровождением горения показало, что температура в потоке вблизи стенки может достигать 1200 0С. Поэтому выполнение ствола горелки даже из жаропрочной стали не исключает возможность преждевременного прогорания стенки горелки. Результаты исследования влияния режима работы плазмотрона и способа ввода плазменной струи в пылеугольный поток позволили рационально разместить плазмотрон в пылеугольной горелке. При этом фронт горения в пристенном пограничном слое сме-щается к устью горелки и таким образом исключается процесс образования гарнисажа на стенке, а высокотемпературная зона потока смещается за срез горелки.
Следует отметить, что во всем диапазоне промышленных исследований операторы блочного щита отмечают повышение стабильности хода котла при плазменной стабилизации.
Результаты определения тепловых полей в топочном пространстве котла и определения концентрации вредных выбросов при работе котла в номинальном режиме и при плазменной стабилизации показали, что при плазменной стабилизации при фиксированных расходах воздуха и пыли температура факела в котле возрастает на 100-200 °С, а выбросы NOх уменьшаются на 18-20 % (приложение 3).
На основании результатов выполненных промышленных испытаний и математического моделирования процесса плазменной стабилизации горения угля определены основные параметры и характеристики плазменной технологии и плазменного оборудования. Установлено, что при воспламенении угля в горелке качественно меняется процесс горения угля в топке котла. Помимо интенсификации самого процесса горения в стволе горелки за счёт взаимодействия плазмы с угольной пылью, интенсифицируется теплообмен в самой топке, поскольку на выходе из горелки образуется уже сформированный в горелке высокотемпературный факел, скорость которого намного выше холодного пылеугольного потока. Поэтому теплообмен в топке повышается и увеличивается температура в объёме топки котла.
При сжигании угля марки Г и Д, если его теплотворная способность более 4000 ккал/кг, в режиме полной нагрузки подсветка не целесообразна. В режиме разгрузки блока в ночное время, т.е. при снижении мощности до 130 - 150 МВт, для стабилизации включаются мазутные форсунки, и сжигается до 12 т/час мазута. Так как в ночное время блок разгружается, то в этом режиме с использованием плазменной технологии возможно снижение мощности не за счёт уменьшения расхода угля, а за счет уменьшения расхода мазута. Таким образом, при разгрузке блока в ночное время за 8 часов работы обеспечивается экономия мазута в количестве 96 т/сутки при стабильной работе блока. В ночное время блок разгружается в основном на 20-40 %, поэтому уменьшается расход не только мазута, но и расход угля, и в этом режиме в расчёте экономической эффективности дополнительный расход угольной пыли для замещения мазута не учитывается. При ухудшении качества угля необходима плазменная подсветка и в дневное время. В этом случае для замещения мазута при поддержке мощности блока на максимальной нагрузке необходим дополнительный расход угольной пыли из пы-лепитателя. Поэтому для поддержания максимальной нагрузки блока на некоторых электростанциях, возможно, придётся осуществлять реконструкцию пылепитателей для увеличения расхода пыли.
В основу мазутной стабилизации горения (и розжига из холодного состояния) положено низкое значение температуры воспламенения мазута (Тв ~ 700…900 К), вследствие чего мазутный факел, особенно для подогретого до 400…450 К мазута, горит самостоятельно, а его поджиг может быть осуществлен маломощным независимым источником (электрозапальник, газовый запальник, факельный запальник, вводимым в топку котла через поджигную амбразуру). При горении мазута выделяется тепловая энергия (~ 8000 ккал/кг), разогревающая пылеугольный поток. В последнем разогреваются пылеугольные частицы, происходит выделение и сгорание летучих компонентов из низкосортного угля. Полнота сгорания и, соответственно, КПД теплового процесса определяется структурой факела горения пылеугольного топлива, взаимодействием последнего с факелом горения мазутного топлива и не превышает 70…80 %. Часть окислителя из общего расхода воздуха идет на горение мазута и его нехватка в общей структуре факела приводит к возрастанию недожога до 20-35 %. Таким образом, в золе остается 20…30 % горючих компонентов, которые не успевают диффундировать к поверхности горения пылеугольной частицы в зоне сжигания.
Генератор низкотемпературной плазмы, в дальнейшем плазмотрон, является высокоэффективным преобразователем электрической энергии в тепловую энергию газо- или воздушного потока. Тепловой КПД плазмотрона достигает 88…95 %. Таким образом, вместо сгораемых энергоносителей (мазут) в пылеугольный поток вносится преобразованная в тепловую электрическая энергия, которая на электростанциях используется из резервов собственных нужд (до 1 %), и становится эффективным заменителем мазута и природного газа.
Полученные промышленные результаты показывают, что плазменная интенсификация горения пылеугольных потоков превышает по тепловой эффективности мазутную стабилизацию.
При попадании пылеугольной частицы в зону воздействия плазменной струи она подвергается действию мощного теплового удара вследствие конвективного и лучистого теплопереноса в окислительной среде. С поверхности частицы уносятся летучие горючие компоненты, которые здесь же сгорают, повышая местную локальную температуру. Под действием теплового удара пылеугольная частичка растрескивается, поверхность испарения летучих компонентов резко увеличивается, что приводит к дальнейшему увеличению тепловыделения. В результате в зоне взаимодействия плазменной струи с пылевоздушной струей образуется зона интенсивного горения пылеугольного топлива (поджиг), которая сносится пылевоздушным потоком в топочное пространство котла. В результате последующего перемешивания в процесс горения включаются другие порции и зоны пылеугольного потока. Чем интенсивнее взаимодействие плазменной струи с пылеугольным потоком, тем интенсивнее идет горение. При этом плазменная струя служит инициатором процесса горения, более локальным и более эффективным, чем струя мазутного факела. Чем выше мощность плазменной струи (т.е. плазмотрона), тем большее количество частиц пыли будет участвовать в реакции, тем меньше будет недожог. Кроме того, в плазменной воздушной струе образуются химически активные радикалы, которые на несколько порядков увеличивают результирующую скорость сгорания угля, при этом плазменная технология позволяет снизить на 20…25 % вредные выбросы и повысить температуру в топочном пространстве котла на 100…2000 С.
Удельный вес в стоимости топлива при сжигании газо-мазутной составляющей для стабилизации горения угля составляет 21-26 %, а в общем тепловыделении удельная составляющая газо-мазутного топлива не превышает 16-21 %. Поэтому сжигание газо-мазутного топлива для стабилизации горения угля помимо экологического вреда приносит колоссальные убытки.
ООО НПП «ТЕХПЛАЗ» разработало плазменную технологию и плазменное оборудование, использование которых на тепловых электростанциях позволит сэкономить до 3-х млрд. м3 природного газа или до 2-х миллионов тонн мазута в год. Количество вредных выбросов при плазменной стабилизации горения угля сокращается на 18- 20 %, а средняя температура в объёме топки котла повышается на 100-200° С.
С сайта http://tehplaz.narod.ru/ И ДАЛЕЕ... Тесла возлагал надежды на беспроводную передачу энергии в глобальном масштабе на том принципе, что газ при низком давлении является превосходным проводником для высокочастотных токов. Так при ограниченном давлении, когда газ становится хорошим проводником тем лучше, чем выше напряжение, он утверждал, что не будет необходимости поднимать металлический проводник на высоту около 15 миль над уровнем моря, поскольку слои атмосферы, которая может быть хорошим проводником, могут быть достигнуты проводником (фактически антенной) на много более малых высотах. "Выражаясь кратко, (см. патент №645576) мое существующее изобретение, основанное на этих открытиях, состоит в создании в одной точке ЭДС такого знака и величины, чтобы заставить ток пересекать верхние слои воздуха между точкой генерации и дистанционной точкой, в которой энергия может быть получена и использована”. Рис.1с доказывает, что Тесла действительно фактически выполнял экспериментальную демонстрацию передачи энергии сквозь разряжённый газ перед должностным лицом Бюро патентов. Из патента видно, что давление в трубе было между 120 и 150 mm Hg. При этом давлении и со схемой, настроенной в резонанс, эффект передачи энергии был достигнут при напряжении 2-4 МВ на передающей антенне. В заявке Тесла также требует патент на другой, подобный метод передачи, также используя Землю как один проводник и проводящие высокие слои атмосферы как другой.

ТРЕТИЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ через решение некоторых задач

tarasov — Fri, 09 Jan 2009 15:50:32 GMT

С МИМом и эти проблемы решаемая задача! Наталья ЖилкинаLAN №1, 2003

Не рассчитанные на продолжительное поддержание нагрузки, Источники Бесперебойного Питания (ИБП) не способны обеспечить защиту критичного оборудования в случае длительных нарушений электроснабжения. Решением проблемы может стать их совместное использование с Двигатель Генераторной Установкой (ДГУ), однако такие системы требуют точного расчета параметров с учетом многих факторов.По сравнению с динамично развивающимися телекоммуникационными или сетевыми технологиями, в такой сложившейся отрасли, как обеспечение гарантированной защиты электропитания, перемены происходят нечасто. Однако бурный прогресс в сфере электроники и массовое производство электронного оборудования способствовали движению научной и инженерной мысли и в области энергоснабжения.
За последние годы заметно изменилась пропорция между объемами подключаемой к электрической сети линейной и нелинейной нагрузки (к последней относится нагрузка, в которой ток и напряжение связаны между собой нелинейным законом: чувствительная электронная техника со встроенными импульсными источниками питания, механическая нагрузка с регуляторами скорости вращения приводов и др.). С одной стороны, увеличение доли нелинейной нагрузки привело к изменению характера ее воздействия на саму электрическую сеть, с другой — значительно повысилась ответственность решаемых задач и ужесточились требования к качеству электропитания. В результате у проблемы обеспечения бесперебойной работы питающегося от электрической сети оборудования появились дополнительные аспекты, и, как следствие, новые подходы к ее решению.
ЦИФРЫ И ФАКТЫ
В нашей стране существуют стандартные требования к характеристикам электрической сети. Так, в соответствии с ГОСТом 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», в Российской Федерации должны соблюдаться определенные параметры электропитания. Нормальное значение отклонения действующего напряжения от номинала 220 В должно составлять 5%, а предельно допустимое — 10%; стандартное значение частоты не должно выходить из диапазона 50±0,2 Гц, при этом допустимый предел отклонения равен 0,4 Гц. Коэффициент отклонения от синусоидальной формы сигнала не может превышать 8% за длительный период и 12% за короткий. К сожалению, в настоящее время установленные нормы соблюдаются далеко не всегда, и даже в стабильных в отношении электроснабжения регионах с большим количеством источников электроэнергии зачастую на качество электрической сети неблагоприятно влияют внешние факторы (расположенные поблизости крупные предприятия, разряды молнии и т. д.).
Низкое качество параметров электрической сети ведет к прямым и очень серьезным убыткам в таких секторах экономики, как промышленность, телекоммуникации, банковская сфера, где минута простоя влетает в копеечку. О медицинской сфере и вовсе говорить не приходится — здесь нарушения в системе электроснабжения представляют собой прямую угрозу для жизни людей. К тому же утрата данных по причине перебоев в напряжении порою оборачивается потерей немалых средств, а плохое качество электропитания негативно сказывается на работоспособности самого оборудования и ведет к его преждевременному износу и даже порче.
Однако какие бы ГОСТы и регулирующие акты ни издавались, проблема эта существует и по тем или иным причинам будет существовать всегда, о чем красноречиво свидетельствует статистика продаж оборудования для защиты электропитания. Так, по данным аналитической компании ITResearch, общий объем ИБП, реализованных на российском рынке в III квартале 2002 г., оценивается в сумму 42 млн долларов (без учета сетевых фильтров, дополнительных батарей и аксессуаров). Если приведенные показатели сравнить с результатами аналогичного периода предыдущего года, то рост рынка ИБП в количественном выражении составил 43%. В денежном исчислении рынок вырос лишь на 16%, в первую очередь из-за того, что в 2002 г. системы бесперебойного питания многих производителей существенно подешевели.

ПОСЛЕДНИЙ БАСТИОН

Сколь бы ни была продуманной и надежной система защиты электрической сети от сбоев, все же источник бесперебойного питания по своей сути предназначен, в первую очередь, для того, чтобы защищаемой нагрузке хватило времени для нормального завершения выполняемого задания. Это устройство не генерирует электроэнергию, не рассчитано на длительное поддержание нагрузки (время работы от ИБП определяется емкостью батарей), а потому не может служить средством защиты электрооборудования от продолжительных капризов электросети.
Конечно же, многие проблемы снимаются, если можно использовать два (и более) ввода от различных подстанций, как это делается при строительстве крупных деловых центров в соответствии с современными требованиями к зданиям высшей категории. В общем случае уровень энергообеспечения объектов диктуется разумной необходимостью и определяется действующим на территории РФ регламентирующим актом «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). Этот документ выделяет категории нагрузки (объекты II, I категории и объекты особой группы I категории) и описывает соответствующие им требования к электропитанию, хотя ничто не мешает обеспечить электроснабжение с избытком. Например, в строящемся офисно-гостиничном комплексе Country-Park в районе Химкинского водохранилища (место выбиралось с учетом сложившейся инфраструктуры; завершение проекта, генеральным подрядчиком которого является компания Race Communications, намечено на III квартал 2003 г.) используется с запасом шесть фидеров от трех подстанций.
Проблема защиты электропитания особенно остро встает в офисных зданиях, сосредоточенных в центре Москвы, где плотность застройки высока, а старые подстанции зачастую работают на пределе своих возможностей. Выходом из трудного положения может стать применение дизель-генераторных установок, или ДГУ, выполняющих роль электростанций самой различной мощности (впрочем, и эти агрегаты имеют ограниченную мощность по отношению к питаемой ими нагрузке). При защите офисной компьютерной электрической сети ДГУ редко устанавливают без ИБП. В случае краткосрочных нарушений в подаче напряжения ИБП поддерживает нагрузку с помощью аккумуляторных батарей, а при длительных — нагрузка переключается на дизель-генератор.

ВОЗМОЖНО ЛЬ ВПРЯЧЬ В ОДНУ ТЕЛЕГУ?

Организация совместной работы ДГУ и ИБП не так проста, как может показаться на первый взгляд, и вопрос о том, каким образом согласовать уникальные рабочие характеристики таких устройств, требует специального рассмотрения и учета множества факторов в каждом конкретном случае отдельно. Производимые за рубежом и в России серийные ДГУ предназначены для питания преимущественно активно-индуктивной нагрузки, которая потребляет ток синусоидальной формы с небольшим коэффициентом нелинейных искажений. Между тем в связке ДГУ и ИБП последний выступает в роли нагрузки на генератор, причем эта нагрузка имеет существенно нелинейный характер из-за наличия импульсных схем выпрямителя. Поэтому выполнение проектов, где предусматривается совместное использование ДГУ и ИБП, — это не просто покупка и установка двух агрегатов, но, прежде всего, большая предварительная работа по расчету параметров с изучением всех аспектов. Следует оговориться также, что в подобных проектах применяются, как правило, трехфазные источники бесперебойного питания с двойным преобразованием напряжения мощностью более 20 кВА.
Публикации о применении ДГУ для защиты компьютерных и телекоммуникационных сетей в нашем журнале уже были (см. статьи А. Авдуевского «Caaiae iioi » и «Eioaa ae io neiona» в январском и апрельском номерах «Журнала сетевых решений/LAN» за 2000 г.). Поэтому на вопросах конструктивного исполнения ДГУ, требованиях к установке и способах размещения, которые подробно описаны в упомянутых статьях, мы останавливаться не будем. Отметим лишь, что российские системные интеграторы, специализирующиеся в области систем бесперебойного питания на основе ДГУ и ИБП в диапазоне от 40 кВА до 1 МВА, используют преимущественно марки дизель-генераторных установок FG Wilson Engineering Ltd и SDMO.
Внешнее исполнение ДГУ остается традиционным: для наружного применения — в контейнерах, шумопоглощающих кожухах и, в мобильном варианте, в виде прицепа, а также для внутреннего применения в открытом виде. Последние должны устанавливаться в предусмотренном для таких целей специальном помещении, оборудованном системой вентиляции, пожарной сигнализации и пожаротушения. К сожалению, при проектировании здания старый дедовский завет «семь раз отмерь» часто забывают: где расположить дизель-генератор и как соотносятся его габариты с размерами дверных проемов помещения, ответственные лица вспоминают, когда уже трудно что-либо исправить. При реконструкции деловых центров во всем мире часто практикуют размещение дизель-генераторных установок на плоских крышах офисов, поскольку сами строения, как правило, специально не приспособлены для таких целей, свободного места нет ни внутри здания, ни на прилегающей территории, проемы окон и дверей узкие, лифты не всегда имеются. При этом приходится проводить расчет балок кровли на прочность, соблюдать требования к подавлению шума и к содержанию выхлопов. Подобным мероприятиям предшествует кропотливая работа специалистов конструкторского и расчетного отдела подрядчика, а также большой объем бумаготворчества, ввиду необходимости согласования множества деталей с различными инстанциями, включая организации, ведающие надзором за соблюдением противопожарных правил и экологических норм. В нашей стране подобные проекты выполняют такие компании, как NeuHaus, ИНЭЛТ, технический холдинг «Электросистемы», АБИТЕХ, MAS Electronik, ALAS Trest, «Техносерв», ELTECO и другие.
Дизель-генераторная установка и источник бесперебойного питания рассчитаны на работу в различных эксплуатационных режимах, поэтому их нежелательно устанавливать рядом в одном помещении. Впрочем, бывает и так, что ДГУ и ИБП находятся слишком далеко друг от друга, что также ведет к ряду сложностей — при прокладке кабелей требуются непростые кабельные разводки, которые не должны мешать прочей инфраструктуре, особенно в центре города.

ПРИНЦИП МАЯТНИКА

Каким должно быть соотношение мощностей ДГУ и ИБП при расчете комплексной системы защиты электропитания? Для ответа на этот вопрос следует принять во внимание множество факторов. При подборе мощности компонентов системы ДГУ-ИБП особое внимание уделяют нестабильным процессам, протекающим в пусковом режиме (хотя и в установившемся режиме могут возникнуть проблемы, о чем будет сказано ниже). Резкий наброс нагрузки (100%) провоцирует значительное изменение выходного напряжения генератора и частоты вращения двигателя. Практически все современные ДГУ снабжены регуляторами для контроля уровня данных параметров, однако при большом броске избежать просадки выходного напряжения и частоты невозможно. При выходе параметров напряжения и частоты ДГУ за пределы входных параметров ИБП, происходит следующее: источник, «оценив» такую ситуацию, как исчезновение напряжения, перестает потреблять мощность от генератора и переходит на питание от батареи; оказавшись в холостом режиме, ДГУ увеличивает напряжение и обороты до номинала, после чего ИБП опять переключает нагрузку на генератор, — таким образом, система попадает в режим «автоколебаний». Для борьбы с описываемым явлением все современные ИБП, используемые в связке с ДГУ, снабжены системой плавного переключения нагрузки — так называемого «мягкого» старта. Кроме того, избежать «качелей» помогает завышение мощности ДГУ над мощностью ИБП, но это влечет за собой дополнительные расходы.

ГАРМОНИКИ ПОРОЖДАЮТ ХАОС

Как уже говорилось выше, за последнее десятилетие резко возрос объем нелинейной нагрузки, подключаемой к электросети, исторически предназначавшейся для поддержания линейной нагрузки. Кривая потребляемого нелинейной нагрузкой тока имеет отклонения от идеальной синусоиды из-за наличия гармонических составляющих высшего порядка. Серьезные гармонические искажения в электросеть вносят компьютеры, сетевые устройства, ИБП, газоразрядные и люминесцентные осветительные приборы, сложное медицинское оборудование, а также электродуговые печи постоянного и переменного тока, электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью вращения, сварочные аппараты, широкий спектр бытовой техники и многое другое.
Как уже упоминалось, в системе ИБП-ДГУ мощным источником нелинейных искажений является выпрямитель ИБП. Присутствие высших по отношению к промышленной частоте 50 Гц гармоник оказывает негативное влияние на саму электрическую сеть. Наиболее опасно влияние третьей и в несколько меньшей степени кратных ей гармоник, токи которых в проводниках нулевой фазы вызывают перегрев кабелей и, как следствие, старение изоляции, разрушение самих проводников и порчу оборудования. Кроме того, более плоская форма синусоиды, вследствие нелинейных искажений, становится причиной снижения уровня выпрямленного напряжения; высшие гармоники тока вызывают дополнительные потери мощности и перегрев в трансформаторах, способствуют нагреву ДГУ (а стало быть, и уменьшению его полезной мощности) и отрицательно сказываются на работе автоматического регулятора напряжения дизель-генератора (АРН). Нелинейные искажения провоцируют наводки в соседних кабелях и неадекватное срабатывание автоматических переключателей из-за увеличения температуры их внутренних компонентов, в результате чего происходит нарушение работы цепей синхронизации. Таким образом, импульсный характер потребляемого нелинейной нагрузкой тока обуславливает снижение устойчивости результирующей системы ДГУ-ИБП (при этом ДГУ на поддержание линейной нагрузки работает стабильно).
Порождаемые нелинейной нагрузкой искажения характеризуются суммарным коэффициентом нелинейных искажений (Total Harmonic Distortion, THD), который есть не что иное, как степень отклонения формы напряжения или тока от идеальной синусоидальной формы. Нулевое значение этого показателя свидетельствует об идеальной синусоидальной форме сигнала, 3—5% — форма, близкая к синусоиде, до 21% — сигнал трапециевидной формы, 43% — сигнал прямоугольной формы.

Рисунок 1. Трехфазный мост.

В рассматриваемой системе ДГУ-ИБП нагрузкой на генератор является источник бесперебойного питания, выпрямитель (или зарядное устройство) которого обычно выполняется с применением тиристоров и, как следствие, потребляет ток импульсного характера. Традиционно в трехфазных ИБП применяются 6-импульсные (или 6-полупериодные) выпрямители. Принципиальная схема такого выпрямителя представлена трехфазным мостом. Как следует из названия, за один период в трехфазной сети на выходе 6-полупериодного выпрямителя возникает шесть импульсов тока. Для снижения уровня нелинейных искажений применяют 12-импульсные выпрямители, в состав схемы которых входит два трехфазных моста.
Как правило, значение THD по входу ИБП с 12-импульсным выпрямителем составляет приблизительно 8% при доминирующей 11-й гармонике, а для 6-импульсного выпрямителя — 29% при доминирующей 5-й гармонике. По сравнению с 6-импульсными выпрямителями, которые вносят большие искажения во входную сеть, ИБП с 12-импульсными выпрямителями имеет достаточно хорошие показатели формы потребляемого тока и напряжения. При их использовании уровень искажений заметно снижается.
При низких значениях коэффициента THD (<10%) особых проблем в согласовании работы ДГУ и ИБП не возникает — превышение мощности ДГУ по отношению к мощности ИБП не выходит за пределы значений, установленных соответствующим ГОСТом, но при высоких значениях THD выходную мощность ДГУ приходится дополнительно увеличивать. Сложность заключается в правильном подборе этих параметров, ведь чрезмерное завышение мощности генератора неразумно не только из соображений экономии, но и может пагубно отразиться на общей работе всей системы, о чем речь пойдет ниже.

КЛАССИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ БОРЬБЫ

Стратегия борьбы с негативными воздействиями нелинейных искажений для обеспечения слаженной работы всех компонентов связки ДГУ-ИБП включает два основных направления: укрепление защиты тех звеньев, на которые направлено это воздействие, и предотвращение самого воздействия.
Пагубное влияние высших гармоник на работу системы автоматического регулирования напряжения (АРН) генератора можно снизить путем некоторой ее модернизации: применения чувствительного элемента для измерения трехфазного, а не однофазного напряжения, подключения на выходе АРН полевого МОП-транзистора и использования транзисторных АРН вместо автоматов тиристорного типа.
Одним из способов снижения уровня генерируемых во внешнюю сеть гармоник высшего порядка является применение линейных дросселей, имеющих небольшое индуктивное сопротивление на частоте 50 Гц и значительное сопротивление на частотах высших гармоник, что приводит к их ослаблению. Однако даже с помощью дросселей значение THD не всегда удается снизить до желаемой величины.
Для борьбы с генерируемыми ИБП нелинейными искажениями применяются входные пассивные LC-фильтры. Как правило, пассивный фильтр для стандартного 6-полупериодного выпрямителя при 100-процентной нагрузке снижает уровень искажений THD до 8-9% (для отдельных серийно выпускаемых систем это значение может быть уменьшено до 5%), что вполне приемлемо с точки зрения существующих норм по уровню искажений. Входные фильтры включают емкостные и индуктивные компоненты (конденсаторы и дроссели) в различной конфигурации и настроены на подавление определенных гармоник высшего порядка на входе ИБП. Однако установка любого фильтра в системах ИБП-ДГУ означает появление дополнительного промежуточного звена, которое в схемы «мягкого» старта ИБП не входит, из-за чего снижается общая надежность системы и уменьшается ее эффективность вследствие потребляемой фильтром мощности. Пассивные фильтры имеют несколько разновидностей: некомпенсированные LC-фильтры, компенсированные LC-фильтры, некомпенсированные LC-фильтры с коммутаторами.
Возможные соотношения параметров мощности при сопряжении ИБП и ДГУ.

Для подавления гармоник, кратных третьей, применяют специальный разделительный трансформатор с зигзагообразной системой обмоток: вторичная обмотка каждой фазы разбита на две части и размещена на разных стержнях магнитопровода конденсатора. Особая конструкция такого трансформатора позволяет свести к минимуму потери на вихревые токи и потери из-за паразитной емкости, к тому же благодаря наличию дополнительной теплоемкости они выдерживают нагревание, вызванное высшими гармониками.
К применению входных пассивных фильтров для борьбы с нелинейными искажениями в системе ДГУ-ИБП следует относиться с осторожностью. Обычно основные эксплуатационные характеристики ИБП, включая характеристики входных фильтров, специфицируются при нагрузке в 100% или близкой к этому показателю. А между тем в случае небольшой или отсутствующей нагрузки влияние высших гармоник тока сказывается на совместной работе ИБП и ДГУ в большей мере. Современные входные фильтры (большинство ИБП комплектуется некомпенсированными фильтрами), хорошо справляясь с подавлением вредных гармоник тока, способствуют улучшению коэффициента мощности при полной нагрузке, а когда нагрузка падает ниже 50%, фильтр вообще отключается.
Некоторые производители серийно выпускают ИБП, оснащенные выпрямителями на биполярных транзисторах с изолированным затвором (Isolated Gate Bipolar Transistor, IGBT). Оказалось, что такие выпрямители хорошо гасят высшие гармоники тока, обеспечивая приемлемый и стабильный коэффициент мощности. В выпрямителях IGBT количество индуктивных и емкостных элементов сбалансировано, благодаря чему увеличилась эффективность. Однако подобные системы более дороги, не слишком устойчивы к броскам напряжения на входе и в целом менее надежны, что препятствует их массовому применению, особенно в регионах с нестабильным напряжением.
Особого внимания с точки зрения борьбы с нелинейными искажениями заслуживает не имеющий аналогов магнитный синтезатор, выпускаемый компанией Liebert-Hiross. Этот агрегат обеспечивает защиту нагрузки от различных видов нарушения электроснабжения: от провалов и выбросов напряжения, импульсных и высокочастотных помех, влияния гармоник высшего порядка, а также выполняет функцию стабилизатора напряжения. Однако ввиду сложностей с его поставкой российские потребители с данным устройством практически незнакомы.

УПРАВЛЕНИЕ ОРКЕСТРОМ

В целом стратегия защиты должна быть адекватна степени риска и критичности защищаемой нагрузки. Управление автоматическим запуском ДГУ и переключением на него нагрузки с ИБП осуществляется с помощью блока управления коммутацией нагрузки ДГУ (часто его называют устройством автоматического ввода резерва, АВР), оснащенного электронной панелью управления. Подключение ИБП к ДГУ может быть произведено через АВР не только на основной ввод, но и на резервный (байпас). Недостаток второго способа состоит в том, что при переключении нагрузки на ДГУ по байпасной линии батареи не заряжаются (они будут заряжаться, как только восстановится напряжение в основной сети). А вот дополнительный запас мощности ДГУ над мощностью ИБП при таком способе предусматривать практически не требуется, что является несомненным достоинством. В ситуации, когда при длительных нарушениях в электроснабжении подключенная к ИБП нагрузка коммутируется на ДГУ по байпасу напрямую, влияние нелинейных искажений нужно учитывать уже не со стороны выпрямителя, а от защищаемой нагрузки и, рассчитывая мощность ДГУ, учитывать коэффициент нелинейных искажений именно этой нагрузки.
Немаловажный аспект, часто остающийся вне поля зрения, связан с переключением АВР в системах, где помимо ИБП имеются другие типы нагрузки. Ведь в большинстве случаев от ДГУ в аварийном режиме питается не только ответственное электронное оборудование, но также дополнительная менее критичная нагрузка, не защищенная ИБП, — освещение, моторная нагрузка (лифты, системы охлаждения, вентиляции, холодильные установки, циркуляционные насосы), и ее влияние также следует принимать во внимание. В таком случае мощность ДГУ рассчитывают исходя не из номинальной мощности нагрузки, а с учетом величины пусковых токов. Чтобы избежать влияния значительных пусковых токов и сгладить пики потребления, иногда применяют поэтапную стратегию включения нагрузки. При мощных индивидуальных нагрузках общую стоимость решения позволяют снизить специальные устройства «мягкого» пуска (soft start device).
При длительном пропадании напряжения на подстанции происходит запуск ДГУ: нагрузка, не подключенная к ИБП, на несколько минут обесточивается, в это время ДГУ прогревается, запускается и выходит на рабочий режим. После включения ДГУ через определенный момент времени АВР коммутирует нагрузку ИБП на ДГУ. Причем, как уже говорилось, ИБП переключает питание нагрузки (как правило, электронного оборудования, представляющего собой нагрузку с выраженным емкостным характером) от батареи на ДГУ постепенно — практически все современные ИБП оснащены режимом «мягкого» старта. В некоторых агрегатах он может быть растянут на несколько десятков минут (режимы настраиваются программно). Чтобы перевод нагрузки на байпас и обратно осуществлялся без прерывания, выходное напряжение ИБП необходимо синхронизовать по частоте и фазе с напряжением ДГУ.
Проблемы возникают в том случае, если после пропадания напряжения в сети на ДГУ помимо ИБП переключается еще и моторная нагрузка с сильно выраженным индуктивным характером. В процессе работы двигатель накапливает энергию, частично преобразующуюся при его отключении в электромагнитное поле, которое проявляет себя в виде возникающего на клеммах двигателя напряжения и рассеивается в процессе его вращения по инерции. Это обратное электромагнитное поле следует учитывать при восстановлении нормального электроснабжения. При возобновлении электропитания моторная нагрузка переключается с ДГУ на внешнюю сеть, причем, как правило, еще до того, как электромагнитное поле будет рассеяно. Поэтому, чтобы избежать повреждения электродвигателя, обратное переключение моторной нагрузки в ряде случаев рекомендуется производить синфазно, т. е. при наличии минимального фазового сдвига между шиной питания нагрузки и основным вводом. Решение данной проблемы осуществляется с помощью синфазных мониторов (ими могут быть оснащены контроллеры некоторых АВР).
Кроме того, полезно учитывать, что параллельное подключение ИБП с фильтром THD и незащищенной ИБП моторной нагрузки способно компенсировать емкостную и индуктивную составляющие, что может негативно отразиться на работе ДГУ.

НА ХОЛОСТОМ ХОДУ

В установившемся режиме могут возникнуть свои сложности: например, недогрузка ДГУ весьма неблагоприятно сказывается на эксплуатационных характеристиках агрегата и вызывает его быстрый износ. По этой же причине чрезмерное завышение мощности ДГУ над мощностью ИБП может иметь неприятные последствия. В режиме холостого хода дизель-генератора наблюдаются следующие процессы. Переход ДГУ в режим малого хода сопровождается резким уменьшением подачи топлива. Для работы на более низкой частоте, система автоматически меняет пропорции газовой смеси — резко снижает количество подаваемой в камеру газовой смеси и нагнетает соответствующее количество воздуха. Понижение частоты вращения двигателя приводит к уменьшению давления впрыскивания, в результате чего распределение смеси происходит неравномерно.
При нагревании легкие фракции испаряются и сгорают, а более тяжелые, состоящие в основном из ароматических углеводов, окисляются и осаждаются на металлических поверхностях в виде липких стойких отложений. Таким образом, говоря на языке специалистов, появляется «нога» — несгоревшие фракции топлива (особенно при использовании низкосортного тяжелого топлива) осаждаются на стенках цилиндров, попадают в подпоршневую полость, налипают в выхлопном тракте, где их слой достигает порой 10—20 мм. При очередном увеличении нагрузки вследствие повышения температуры выпускных газов может произойти воспламенение отложений в подпоршневых областях, продувочном и выпускном ресивере, что угрожает серьезными авариями двигателя. Поэтому следует избегать длительной работы ДГУ в режиме малых нагрузок. Чтобы не падал ресурс агрегата и не возникала потребность в срочной замене поршневых колец, не росло потребление масла и не ухудшался состав выхлопа, необходимо периодически проводить «прожиг» — подключать машину к определенной нагрузке и эксплуатировать в течение установленного времени.

КОЭФФИЦИЕНТ СПРОСА

Проводя расчет мощности компонентов системы ДГУ-ИБП, нельзя сбрасывать со счетов и такой фактор, как коэффициент спроса, или уровень использования нагрузки. Как обеспечить нормальный режим эксплуатации ДГУ в праздничные и выходные дни, когда потребление поддерживается на уровне 20%? Самый распространенный способ состоит в использовании дополнительной шунтирующей нагрузки, подключаемой с помощью систем автоматики. В качестве шунта может служить система электрического отопления, внешнего освещения здания либо какая-то искусственная нагрузка. Впрочем, последний способ представляется неэкономичным, и во избежание излишних расходов надо корректно, с учетом коэффициента спроса, рассчитать реальную нагрузку, которую будет поддерживать связка ИБП-ДГУ, а это задача непростая. Если суммировать нагрузку по номиналу, то неизбежно возникновение проблемы недогрузки. Наиболее точно можно рассчитать нагрузку для офисов телекоммуникационных центров, где оборудование стандартизовано, режимы эксплуатации жестко соблюдаются, и отклонения незначительны.
Запуск и отключение современных ДГУ может осуществляться автоматически по таймеру — эта функция заложена в некоторые системы АВР. Один из важнейших параметров ИБП — время автономной работы от аккумуляторов — рассчитывается при 100-процентной нагрузке, тогда как реальная нагрузка может составлять лишь 5%. Однако стандартная дизельная автоматика в таком случае все равно запустит дизель и переключит на него ИБП. Во избежание подобных ситуаций применяются специальные алгоритмы: когда нагрузка мала и можно прогнозировать время автономной работы от аккумуляторных батарей, дизель просто не запускается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Важным фактором при выборе подрядчика на выполнение проектов совместного использования ДГУ и ИБП является предоставление заказчику гарантии безотказной работы, которую, как правило, обеспечивают выполняющие проект системные интеграторы. Преимущества российских поставщиков подобных решений очевидны — оплата труда наших специалистов значительно ниже стоимости работ их западных коллег, что благотворно сказывается на сумме проекта в целом, к тому же многие отечественные компании создали развитую сеть технической поддержки.
При выборе подрядчика на выполнение подобных проектов не последнюю роль играет деликатное обращение с финансовыми средствами заказчика, для бюджета которого обременительно содержать избыточную мощность альтернативных источников гарантированного электроснабжения. Приблизительные коэффициенты превышения мощности ДГУ над мощностью ИБП приведены в (при условии, что ИБП выполнен по схеме с двойным преобразованием напряжения, оснащен тиристорным выпрямителем и электронным регулятором частоты или двигателем с электронным управлением впрыска топлива, других нагрузок, кроме ИБП, на ДГУ нет, и при этом нагрузка ИБП составляет 90—100%). Каждый проект по-своему уникален и представляет собой задачу оптимизации ресурсов конкретного предприятия с учетом мощности и характера всей подключаемой нагрузки, коэффициента ее использования, требуемого уровня надежности и прочих pro&contra.

За помощь в подготовке статьи автор благодарит Игоря Андрющенко, руководителя отдела продаж и маркетинга систем бесперебойного питания компании NeuHaus, и Сергея Ермакова, руководителя EP-лаборатории компании ИНЭЛТ. Наталья Жилкина — научный редактор «Журнала сетевых решений/LAN». С ней можно связаться по адресу: nzil@lanmag.ru . Применение пассивных фильтров В схеме некомпенсированного LC-фильтра присутствуют продольная индуктивность Др1 и поперечная цепь, состоящая из последовательно включенных и настроенных на определенную гармонику индуктивности Др2 и емкости С. Для настройки фильтра на конкретную гармонику сопротивление поперечной цепи (близкое к нулю) подбирается таким образом, чтобы ток, потребляемый от источника, не содержал эту гармонику. Между тем ДГУ с ограниченной установочной мощностью может обеспечить ток нагрузки с относительно низким значением емкостной составляющей (10—30%). При переключении ИБП на ДГУ во время «мягкого» старта генератор ДГУ оказывается нагруженным только на емкостное сопротивление фильтра, поскольку активная мощность, потребляемая нагрузкой, равна нулю. Такие действия способны привести к нарушению нормальной работы генераторной системы и отключению ДГУ. Поэтому при использовании некомпенсированных LC-фильтров следует тщательно согласовать характеристики генератора и параметров фильтра. Благодаря дополнительной поперечной индуктивности Др3 компенсированный LC-фильтр (см. Рисунок 2б) по отношению к генератору имеет индуктивный характер, что снижает емкостную составляющую потребляемого тока и облегчает работу генератора, но ведет к снижению коэффициента мощности системы в целом. Некомпенсированный LC-фильтр с коммутатором (см. Рисунок 2в) удобен при выборе ДГУ ограниченной мощности, соизмеримой с мощностью ИБП. Поперечная цепь фильтра подключается автоматически только после выхода ИБП на номинальный режим. Ресурсы Internet О природе нелинейных искажений и методах борьбы с высшими гармониками в системах электропитания можно прочесть в статьях В.П. Климова и А.Д. Москалева «Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания» и «Способы подавления гармоник тока в системах электропитания». Совместной работе ДГУ и ИБП посвящена интересная статья «Working in Harmony: Generator and UPS Compatibility» специалиста компании Invensys Powerware Джона Трэйси, размещенная по адресу: http://powerquality.com/ar/power_working_harmony _generator/index.htm . На сайте компании ASCO, размещены материалы о работе автоматического переключающего оборудования, являющегося важнейшим звеном системы электропитания. С сайта http://www.morepc.ru/

ВТОРОЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Wed, 07 Jan 2009 05:58:16 GMT

ГЕНЕРИРУЕМ...

Агрегатные состояния вещества.

Агрегатные Состояния вещества, состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразным изменением его свободной энергии, энтропии, плотности и других физических свойств. Все
вещества (за некоторым исключением) могут существовать в трёх агрегатных состояниях - твёрдом, жидком и газообразном. Так, вода при нормальном давлении p= 10l 325 Па=760 мм ртутного столба и при температуре t=00 С. кристаллизуется в лёд, а при 100°С кипит и превращается в пар. Четвёртым агрегатным состоянием вещества часто считают плазму. В отличие от других агрегатных состояний вещества плазма представляет собой газ заряженных частиц (ионов, электронов), которые электрически взаимодействуют друг с другом на больших расстояниях.

Что такое плазма?

ПЛАЗМА - частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. В лабораторных условиях плазма образуется в электрическом разряде в газе, в процессах горения и взрыва. Термин "плазма” в физике был введен в 1929 американскими учеными И.Ленгмюром и Л.Тонксом. Вещество, разогретое до температуры в сотни тысяч и миллионы градусов, уже не может состоять из обычных нейтральных атомов. При столь высоких температурах атомы сталкиваются друг с другом с такой силой, что не могут сохраниться в целостности. При ударе атомы разделяются на более мелкие составляющие - атомные ядра и электроны. Эти частицы наделены электрическими зарядами: электроны - отрицательным, а ядра - положительным. Смесь этих частиц, называемая плазма представляет собой своеобразное состояние вещества, которое очень сильно отличается от относительно холодного газа по свойствам. Под плазмой в физике понимают газ, состоящий из электрически заряженных и нейтральных частиц, в котором суммарный электрический заряд равен нулю, то есть, выполнено условие квазинейтральности. Средние кинетические энергии различных типов частиц, составляющих плазму, могут быть разными. Поэтому в общем случае плазму характеризуют не одним значением температуры, а несколькими - различают электронную температуру Т_е, ионную температуру Т_i и температуру нейтральных атомов Т_а. Плазму с ионной температурой Т_i < 10⁵К называют низкотемпературной, а с Т_i > 10⁶К - высокотемпературной. Высокотемпературная плазма является основным объектом исследования по УТС. Низкотемпературная плазма находит применение в газоразрядных источниках света, газовых лазерах.

Несколько свойств плазмы.

v Степень ионизации

Степень ионизации определяется как отношение числа ионизованных частиц к общему числу частиц. Для низкотемпературных плазм характерны малые степени ионизации (<1%). Так как такие плазмы довольно часто употребляются в плазменных технологиях их иногда называют технологичными плазмами. Чаще всего их создают при помощи электрических полей, которые ускоряют электроны, которые в свою очередь ионизуют атомы. Электрические поля вводятся в газ посредством индуктивной или емкостной связи. Типичные применения низкотемпературных плазм включают плазменную модификацию свойств поверхности, плазменное травление поверхностей (полупроводниковая промышленность), очистка газов и жидкостей (озонирование воды и сжигание частичек сажи в дизельных двигателях). Горячие плазмы почти всегда полностью ионизованы (степень ионизации ~100%). Обычно именно они понимаются под «четвертым агрегатным состоянием вещества». Примером может служить Солнце.

v Плотность

Помимо температуры, которая имеет фундаментальную важность для самого существования плазмы, вторым наиболее важным свойством плазмы является плотность. Слово плотность плазмы обычно обозначает плотность электронов, т.е. число свободных электронов в единице объема (строго говоря, здесь, плотностью называют концентрацию -- не массу единицы объема, а число частиц в единице объема). Плотность ионов связана с ней посредством среднего зарядового числа ионов. Следующей важной величиной является плотность нейтральных атомов n₀. В горячей плазме n₀ мала, но может тем не менее быть важной для физики процессов в плазме.

v Квазинейтральность

Так как плазма является очень хорошим проводником, электрические свойства имеют важное значение. Потенциалом плазмы или потенциалом пространства называют среднее значение электрического потенциала в данной точке пространства. В случае если в плазму внесено какое-либо тело, его потенциал в общем случае будет меньше потенциала плазмы вследствие возникновения дебаевского слоя. Такой потенциал называют плавающим потенциалом. По причине хорошей электрической проводимости плазма стремится экранировать все электрические поля. Это приводит к явлению квазинейтральности -- плотность отрицательных зарядов с хорошей точностью равна плотности положительных зарядов. В силу хорошей электрической проводимости плазмы разделение положительных и отрицательных зарядов невозможно на расстояниях больших дебаевской длины и временах больших периода плазменных колебаний.Примером неквазинейтральной плазмы является пучок электронов. Однако плотность не-нейтральных плазм должна быть очень мала, иначе они быстро распадутся за счет кулоновского отталкивания.

Получение плазмы.

Чтобы перевести газ в состояние плазмы, нужно оторвать хотя бы часть электронов от атомов, превратив эти атомы в ионы. Такой отрыв от атомов называют ионизацией. В природе и технике ионизация может производиться различными путями. Самые распространенные из них:

Ионизация тепловой энергией

Ионизация электрическим разрядом.

Ионизация давлением.

Ионизация лазерным излучением.

Использование плазмы.

Наиболее широко плазма применяется в светотехнике - в газоразрядных лампах, освещающих улицы. Гуляя вечером по улицам города, мы любуемся световыми рекламами, не думая о том, что в них светится неоновая или аргоновая плазма. Пользуемся лампами дневного света. Всякий, кто имел «удовольствие» устроить в электрической сети короткое замыкание, встречался с плазмой. Искра, которая проскакивает между проводами, состоит из плазмы электрического разряда в воздухе. Дуга электрической сварки тоже плазма. Любое вещество, нагретое до достаточно высокой температуры, переходит в состояние плазмы. Легче всего это происходит с парами щелочных металлов, таких, как натрий, калий, цезий. Обычное пламя обладает некоторой теплопроводностью; оно, хотя и в слабой степени, ионизировано, то есть является плазмой. Причина этой проводимости - ничтожная примесь натрия, который можно распознать по желтому свечению. Для полной ионизации газа нужна температура в десятки тысяч градусов. Кроме того, плазма применяется в самых разных газоразрядных приборах: выпрямителях электрического тока, стабилизаторах напряжения, плазменных усилителях и генераторах сверхвысоких частот (СВЧ), счётчиках космических частиц. Все так называемые газовые лазеры (гелий-неоновый, криптоновый, на диоксиде углерода и т. п.) на самом деле плазменные: газовые смеси в них ионизованы электрическим разрядом. Свойствами, характерными для плазмы, обладают электроны проводимости в металле (ионы, жестко закрепленные в кристаллической решётке, нейтрализуют их заряды), совокупность свободных электронов и подвижных «дырок» (вакансий) в полупроводниках. Поэтому такие системы называют плазмой твёрдых тел. Газовую плазму принято разделять на низкотемпературную - до 100 тыс. градусов и высокотемпературную - до 100 млн градусов. Существуют генераторы низкотемпературной плазмы - плазмотроны, в которых используется электрическая дуга. С помощью плазмотрона можно нагреть почти любой газ до 7000-10000 градусов за сотые и тысячные доли секунды. С созданием плазмотрона возникла новая область науки - плазменная химия: многие химические реакции ускоряются или идут только в плазменной струе. Плазмотроны применяются и в горно-рудной промышленности, и для резки металлов. Созданы также плазменные двигатели, магнитогидродинамические электростанции. Разрабатываются различные схемы плазменного ускорения заряженных частиц. Центральной задачей физики плазмы является проблема управляемого термоядерного синтеза. Термоядерными называют реакции синтеза более тяжёлых ядер из ядер лёгких элементов (в первую очередь изотопов водорода - дейтерия D и трития Т), протекающие при очень высоких температурах. В естественных условиях термоядерные реакции происходят на Солнце: ядра водорода соединяются друг с другом, образуя ядра гелия, при этом выделяется значительное количество энергии. Искусственная реакция термоядерного синтеза была осуществлена в водородной бомбе.

Плазма как негативное явление.

Существуют случаи, когда приходится учитывать плазму, как явление, которого нужно избежать. Это возникновение плазменной дуги при коммутационных и переходных процессах. Например, при отключении линии электропередачи в выключателе между контактами возникает дуга, которая должна быть погашена как можно быстрее. С сайта http://revolution.allbest.ru/ НЕМНОГО ОТВЛЕКЛИСЬ ОТ ТЕМЫ...

ПЕРВЫЙ ШАГ К БЕСТОПЛИВНОМУ ГЕНЕРАТОРУ

tarasov — Wed, 07 Jan 2009 05:06:38 GMT

ОДНО-ТРЁХФАЗНАЯ КЛАССИКА... Я РАЗГАДАЛ КОНСТРУКЦИЮ КОРОБОЧКИ ТЕСЛА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ, НО... ЭТО НЕ БТГ! ЭТО... ПЕРВЫЙ АНАЛОГ МИМа! А ВОТ ЕЩЁ ОДНА ССЫЛОЧКА http://elremont.nm.ru/