автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение эффективности работы асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором

На правах рукописи

Пантелеева Лариса Анатольевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Специальность 05.20.02 — электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск 2012

005016472

005016472

Работа выполнена на кафедре «Электрические машины» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Носков Виталий Александрович

Официальные оппоненты: Возмилов Александр Григорьевич

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО Челябинская ГАА, кафедра «Применения электрической энергии в сельском хозяйстве», профессор

Ниязов Анатолий Михайлович

кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, кафедра «Электротехнология сельскохозяйственного производства», заведующий кафедрой

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО Оренбургский ГАУ), г. Оренбург.

Защита состоится 29 марта 2012 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета КМ 220.030.02 в ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 9, ауд. 3-201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА.

Автореферат разослан 28 февраля 2012 г.

о4£

Ученый секретарь

диссертационного совета Литвинюк Надежда Юрьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Пройдя путь поступательного развития, в настоящее время Россия имеет высокоразвитую электроэнергетическую систему. В основном электрическая энергия вырабатывается на крупных электростанциях, наибольшую долю (67,4%)имеют тепловые электростанции. В то же время практически во всех регионах России не используются возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Гидроэнергетический потенциал малой энергетики по федеральным округам составляет: в СЗФО - 15 млрд.кВтч; в ЮФО - 15,5 млрд.кВтч; ПФО - 9 млрд.кВтч; СФО - 153 млрд.кВтч; ДВО - 146 млрд.кВтч.

Актуальной остается проблема электроснабжения сельскохозяйственных, фермерских, рыбоводческих, садоводческих хозяйств и частных предпринимателей не только на удаленных территориях, но и там, где имеется достаточно развитая система электроснабжения.

При наличии большого ветро и гидро энергетического потенциала ВИЭ началась разработка и строительство установок по использованию энергии малых рек и прудов. В качестве генераторов используются серийно выпускаемые асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которые имеют свои определенные преимущества по сравнению с синхронными генераторами особенно при создании микро ГЭС.

Серийно выпускаемые асинхронные двигатели предназначены и проектируются для преобразования электрической энергии в механическую. Процесс перевода асинхронного двигателя в режим генератора остается недостаточно изученным и представляет достаточно актуальную проблему.

Цель работы.

Повышение эффективности использования асинхронной машины с короткозамкнутым ротором при переводе в режим генератора.

Задачи исследования:

- определить зависимости момента на валу, мощности, активных и индуктивных составляющих тока фазы от нагрузки генератора;

- определить ограничения и пределы регулирования нагрузки генератора по различным его характеристикам;

- определить зависимость коэффициента мощности асинхронного генератора и на этой основе обосновать способ его повышения;

- провести экспериментальные исследования, сравнить и сделать выводы по теоретическим и экспериментальным исследованиям;

- дать технико - экономическую оценку выполненных исследований.

Объектом исследования является процесс работы серийно выпускаемых

асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в режиме генератора.

Предметом исследования являются характеристики асинхронного генератора, а именно: зависимости момента, мощности, активных и индуктивных составляющих тока, коэффициента мощности от скольжения ротора, ограничения и пределы регулирования генератора.

Научную новизну результатов исследования составляют:

- схема замещения одной фазы асинхронной машины, выраженная через проводимости статора и ротора;

- зависимости основных характеристик асинхронной машины, в режиме генератора;

- определение ограничений и пределов регулирования асинхронной машины в режиме генератора,

- новый способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора при параллельной работе с сетью.

Научная новизна подтверждена положительным решением РОСПАТЕТНА (г. Москва) от 26.09.2011г. о выдаче патента по заявке № 2010134200/07(048550) на изобретение с названием «Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью».

Практическую значимость исследований представляют:

- новая схема замещения, позволяющая получить новые характеристики, которые дополняют ранее известные, полученные на основе традиционной (Г - образной) схемы замещения;

- ограничения и пределы регулирования асинхронного генератора, полученные на основе новых характеристик;

- новый способ повышения коэффициента мощности, позволяющий снизить потребление реактивной мощности приблизительно в 2 раза.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Преобразованная новая схема замещения одной фазы асинхронной машины, выраженная через проводимости статора и ротора, позволяющая провести расчет и анализ активных и индуктивных составляющих тока и мощности, определить зависимости активных и индуктивных проводимостей одной фазы асинхронного генератора.

2. Новый способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора, позволяющий снизить потребление реактивной мощности приблизительно в 2 раза.

3. Рабочие характеристики асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при параллельной работе с сетью.

Методы исследования. Анализ работы асинхронной машины проведен на основе соответствующих моделей в виде схем замещения одной фазы, использованы методы теории электрических цепей и теории электрических машин.

Результаты теоретических исследований проверены и подтверждены экспериментальными исследованиями на лабораторной установке при испытании асинхронного двигателя АИМЛ71В4УЗ с короткозамкнутым ротором в режиме генератора при параллельной работе с сетью.

Теоретические исследования проводились с использованием программы Microsoft Excel и обработка экспериментальных данных выполнена с использованием программы Original Lab.

Реализация результатов исследований. Работа проведена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА по теме «Повышение эффективности работы технологических энергоустановок в сельском хозяйстве Удмуртской Республики», per. №01209951811.

Личный вклад автора. В ходе научных исследований автором непосредственно сформулирована концепция работы, результаты теоретических и экспериментальных данных, выбор приоритетов, направлений, формирование структуры и содержания работы выполнены при активном участии научного руководителя.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований доложены и обсуждены на: Международной научно - практической конференции, посвященной 100 - летию со дня рождения профессора А.А. Климова (Волгоград, 2011); Всероссийской научно-практической конференции «Научный потенциал - аграрному производству» (Ижевск, 2008); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию почетного гражданина Удмуртской республики, председателя СХПК-Племзавод им. Мичурина Вавожского района УР В.Е.Калинина, (Ижевск, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Научный потенциал — современному АПК» (Ижевск, 2009); Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение инновационного развития АПК» (Ижевск, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение развития АПК в современных условиях» (Ижевск, 2011); II Всероссийской специализированной выставке «Энергетика и энергоэффективность - 21 век» (Ижевск, 2011); XII выставке - сессии инновационных проектов в рамках республиканского форума студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых вузов, где были награждены дипломом I степени за инновационный проект «Асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором для энергетических установок при использовании возобновляемых источников энергии».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, и приравненных к ним.

Crpyicrypa и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 121 страниц машинописного текста, 17 иллюстраций, 2 таблиц, 3 приложений и список литературы из 135 наименований, в том числе 2 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель исследования и положения, выносимые на защиту, раскрыта научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» отмечено о наличии значительного энергетического потенциала возобновляемых источников энергии во всех федеральных округах России, который пока практически не исполь-

зуется. В последние годы начались разработки мини и микро ГЭС. Перед разработчиками стоит проблема выбора генератора переменного тока.

Проведен сравнительный анализ двух машин: синхронной и асинхронной для использования их в качестве генератора и был сделан вывод, что асинхронная машина с короткозамкнутым ротором имеет свои определенные достоинства по сравнению с синхронной машиной.

Система управления асинхронным генератором зависит от режима работы с нагрузкой: либо асинхронный генератор работает параллельно с сетью большой мощности, либо он работает на автономную сеть.

Наиболее простую систему управления имеет асинхронный генератор при параллельной работе с сетью большой мощности. При таком режиме отпадает необходимость в регулировании напряжения и частоты тока генератора. Активная мощность асинхронного генератора регулируется приводным двигателем путем поддержания скольжения ротора на заданном уровне с учетом загрузки асинхронного генератора в пределах номинального тока статора.

Во второй главе «Теоретическое исследование характеристик асинхронного генератора» проведено теоретическое исследование характеристик асинхронной машины на примере серийно выпускаемого асинхронного двигателя типа АИМЛ71В4УЗ с короткозамкнутым ротором при переводе его в режим генератора, который имеет следующие номинальные данные:

- мощность 0,75 кВт,

- напряжение 380/220 В,

-ток 2,05/3,56 А,

- частоту вращения 1398 мин"1,

- коэффициент полезного действия 74%,

- косинус ф 0,75,

Теоретические исследования проводились на основе известной Г - образной схемы замещения (на рис. 1). Параметры схемы замещения для асинхронной машины АИМЛ71В4УЗ были определены известными методами из теории электрических машин.

с, а

1 И П*

/«1 т 1_г

С ]Хо

и, 1

Рисунок 1 - Упрощенная Г - образная схема замещения асинхронной машины

На основе известной зависимости проведен расчет электромагнитного момента асинхронной машины при постоянном напряжении фазы 11ф=220 В и постоянных параметрах схемы замещения.

По расчетным данным построен график механических характеристики асинхронной машины, представленный на рисунке 2.

М, И м

Ь. ош. сл.

ЕаП Уо

Рисунок 2 - Расчетная механическая характеристика асинхронной машины

АИМЛ71В4УЗ

Критические значения момента отличаются по абсолютной величине: для двига-

теля М,

= +12,66 Н-м, М кр ген. = -34,40 Н-м.

Это показывает, что асинхронная машина в режиме генератора имеет достаточно высокую перегрузочную способность по моменту.

При рассмотрении явлений в электрической машине важно знать не падение напряжения на отдельных сопротивлениях Г-образной схемы замещения, а токи фазы: активные и индуктивные составляющие, посредством которых определяются активная и реактивная мощности, коэффициент мощности и другие составляющие рабочих характеристик асинхронной машины.

Следовательно, схему замещения асинхронной машины рационально бы представлять не в виде логического набора сопротивлений, а в виде логического набора проводимостей: активных и индуктивных.

Используя известные из электротехники формулы преобразования в электрических цепях, Г-образная схема замещения с набором сопротивлений нами преобразована в эквивалентную схему с набором проводимостей, которая изображена на рисунке 3.

/;

Рисунок 3 —Схема замещения одной фазы асинхронной машины, выраженная через проводимости статора и ротора 7

Если схема на рисунке 1 называется Г-образными по своему внешнему виду электрических цепей, то схема на рисунке 3 получена впервые и названа нами схемой замещения одной фазы асинхронной машины, выраженная через проводимости статора и ротора.

Проводимости схемы замещения одной фазы определяются по параметрам Г- образной схемы замещения, изображенной на рисунке 1: а) активная проводимость цепи намагничивания

Ко _

111 + х!~г!

_ ж1и _ "и Ч

11 - г,2 , г2 - 72

б) индуктивная проводимость цепи намагничивания

Х0 _ Хо

+ Хд 1\

Ь1 ~ о2 , у2 - (2)

в) индуктивная проводимость рассеяния цепи ротора

Х"2.к. Х^к

= с1-[(д1 + с1-й2А)2+*|к] = с,-г! (3)

г) активная проводимость цепи ротора, по которой определяются потери активной мощности в фазе

Д2 Д2к

Ч2к = С, ■ [СЯг + Сг • Д2Д)2 + Х*к\ = сГЖ (4)

д) активная проводимость цепи ротора, по которой определяется активная составляющая тока и мощности при преобразовании электрической мощности в механическую (в режиме двигателя), либо механической в электрическую (в режиме генератора)

= Д2-(1-д)/д = Д2-(1-5)./Я ^ Сг ■ [№ + д2/ЗУ + Х1к] с! • г1к с

где б - скольжение ротора,

д0> я15 Д2, х0, х2к- активные и индуктивные сопротивления Г- образной схемы замещения (на рис. 1).

Проводимостям ь1 и qг соответствуют токи на схеме рисунка 3

/1и = Уф • Ьг, /га = £/ф • <?г (6)

которые не зависят от скольжения ротора, не зависят от нагрузки асинхронной машины. Проводимостям Ь28, Ягь 425 соответствуют токи:

= ^ф ■ ¿25« кк = ^ф ' Чгк> = ' <7гх (7)

которые зависят от скольжения ротора, от нагрузки асинхронной машины.

Проводимости и токи следует рассматривать как комплексные числа, поэтому токи фазы асинхронной машины можно определить в комплексной форме:

/1 = 1/ф-у = 1/ф-(Ч-У-Ь) (Ю

1а = иф ■ Я = иф • (Я! + Я2к + Ч2з) (9)

1ин = иф ■ Ь = Цф • Он + Ь25) (10)

у = 7Ь2 + я2 (И)

Коэффициент мощности определяется по формуле:

со ъ(р=ц/у (12)

Известно, что с изменением нагрузки на валу асинхронной машины изменяется скольжение ротора.

Наибольший интерес представляет состояние асинхронная машина при изменении скольжения ротора в пределах э= ±1,0.

Все графики прово'димостей на рисунке 4 получены впервые. По активным и индуктивным проводимостям фазы можно определить соответствующие им составляющие мощности по следующим формулам:

а) активная мощность потерь цепи намагничивания фазы

Р1а = и?-Ч1 (13)

б) индуктивная мощность цепи намагничивания фазы

(¿1к = и? ■ ¿1 (14)

в) индуктивная мощность рассеяния фазы

02к = и? ■ Ь25 (15)

г) активная мощность потерь фазы

Ргк = ^ ■ Ч2к (16)

д) активная мощность, преобразованная из электрической в механическую (при положительном значении скольжения ротора 0<5<1), либо из механической в электрическую (при отрицательном значении скольжения ротора)

Рг* = VI ■ 42* (17)

Была составлена программа по расчету проводимостей фазы асинхронной машины, был выполнен расчет, графики проводимостей представлены на рисунке 4.

1- полная проводимость фазы у ,1/Ом;2-суммарное значение индуктивной проводимости фазы Ь, 1/Ом;3-суммарное значение активной проводимости фазы Я, 1/Ом;4-активнпая проводимость цепи ротора <?2к,1/Ом; 5-индуктивная проводимость цепи ротора Ь25,1/Ом; 6-индуктивная проводимость цепи намагничивания фазы йь1/Ом; 7-активная проводимость цепи ротора, отражающая преобразование электрической энергии в механическую (в режиме двигателя), либо механической в электрическую (в режиме генератора) д25,1/Ом; 8-активная проводимость цепи намагничивания фазы 1/Ом.

Рисунок 4 - Графики проводимостей одной фазы асинхронной машиныА-ИМЛ71В4УЗ в зависимости от скольжения ротора

Проводимости на рисунке 4 имеют положительные и отрицательные значения. Индуктивные проводимости имеют только положительные значения, как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Это означает то, что асинхронная

машина потребляет реактивную мощность от внешнего источника и в режиме двигателя, и в режиме генератора.

Активная проводимость цепи намагничивания статора и активная проводимость ротора цгк имеют только положительные значения. Это означает то, что асинхронная машина потребляет активную мощность от внешнего источника, которая преобразуется и выделяется внутри машины в виде тепловых потерь.

Активная проводимость ц25 (см.кривую 7 на рисунке 4) имеет положительное значение при положительном значении скольжения ротора 0<б<1 и меняет свой знак при отрицательном скольжении. Это означает то, что при положительном скольжении ротора происходит преобразование электрической мощности в механическую, а при отрицательном скольжении ротора - из механической в электрическую, то есть изменяется направление передачи и преобразования активной мощности через электрическую машину.

Электрическая мощность, преобразованная из механической в электрическую при отрицательном значении скольжения ротора q2s (см. кривую 7 на рисунке 4), состоит из двух частей:

- одна часть выделяется в виде активных потерь в обмотках фазы (ей соответствует проводимость ц2к и д1 на рис. 4).

вторая часть выделяется в виде активной электрической мощности и передается в сеть (ей соответствует проводимость ц и кривая 3 на рисунке 4).

Кривая 7 на рисунке 4 имеет экстремальные точки, как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Определить значение скольжения ротора в экстремальных точках можно при решении уравнения, приравняв производную к нулю:

При решении уравнения (18) найдена зависимость критического скольжении ротора:

(19)

• 2 к

При вычислении по зависимости (19) найдены критические значения скольжения ротора для асинхронной машины АИМЛ71В4УЗ: для режима двигателя хкр1=+0,22, и для режима генератора хкр2=-0,43, что отражено на рисунке 4.

Активной мощности, передаваемой от асинхронного генератора в сеть, соответствует проводимость q, отраженная кривой 3 на рисунке 4. У этой кривой 3 также имеется явно выраженный максимум, имеется своя критическая точка, нахождение которой можно выполнить при решении уравнения:

При решении уравнения (20) получена зависимость критического скольжения.

5 ___^2 _ (21)

КР3 _ й1+(Х1+А-2) Ri+Хгк. У '

Для асинхронной машины АИМЛ71В4УЗ найдено значение sKp3=-0,29, что отражено на рисунке 4.

Следовательно, скольжение ротора sKp3=-0,29, вычисленное по формуле (26) для асинхронной машины АИМЛ71В4УЗ, является предельным значением при регулировании асинхронного генератора.

При исследовании характеристик асинхронного генератора было отмечено о наличии критических точек. Например, для асинхронной машины АИМЛ71В4УЗ в режиме генератора имеются критические точки при скольжениях:

а) sKpl=-0,42 - для механической характеристики,

б) sKp2=—0,43 - для характеристики преобразования механической мощности

в электрическую,

в) sKp3=-0,29 - для характеристики мощности, отдаваемой в сеть.

Все эти точки представляют значения скольжения, ограничивающие использование машины в режиме генератора.

Кроме отмеченных критических точек необходимо учесть также ограничение использования асинхронной машины по номинальному току.

При номинальном фазном напряжении 220 В, номинальному току соответствует скольжение s= +0,07.

По номинальным данным двигателя АИМЛ71В4УЗ можно определить полную проводимость фазы у = /фн/{/фн. При номинальном скольжении ротора s„=0,07 получено расчетное значение полной проводимости у=0,0096.

С учетом расчетной проводимости урас=0,0096 1/Ом на рисунке 5 выделена штриховыми линиями условная рабочая зона, проводимость в которой ограничена скольжением ротора sH=±0,07. Следовательно, эта условная рабочая зона соответствует такой нагрузке асинхронной машины, при которой ток фазы не превышает номинального значения /фн=2,05 (при напряжении фазы 220В).

Представляет большой интерес соотношение проводимостей фазы, а следовательно токов и мощностей в этой рабочей зоне.

С увеличением скольжения ротора по абсолютной величине возрастает расчетное значение коэффициента мощности. При номинальном скольжении pasH=0,07 коэффициент мощности в режиме генератора составляет 0,59. Это значит, что индуктивная составляющая тока имеет 80,7% от номинального тока. Следовательно, фаза статора перегружена индуктивной составляющей тока.

В табличках асинхронных машин переменного тока приводятся номинальные значения коэффициента полезного действия (к.п.д.) и косинуса <р (cos ср). Эти показатели стремятся увеличить как при проектировании, так и при эксплуатации электрической машины.

Исходя из этого, представляют интерес для анализа все зависимости прово-димостей фазы в более узком диапазоне изменения скольжения ротора, назовем его рабочим диапазоном изменения скольжения ротора s=±0,15 (с учетом перегрузки сверх номинального скольжения ротора).

По расчетным данным построены графики проводимостей на рисунке 5 в пределах изменения скольжения s= +0,15.

>, i/сь.

димости фазы q, 1/Ом; 3- суммарное значение индуктивной проводимости фазы Ь, 1/Ом; 4-активная проводимость цепи ротора, отражающая преобразование электрической мощности в механическую (при положительном значении скольжения

ротора), либо механической в электрическую (при отрицательном значении скольжении ротора) 1/Ом; 5-индуктивная проводимость цепи намагничивания статора Ьь 1/Ом; 6-индуктивная проводимость цепи ротора Ь25 и активная проводимость цепи ротора цгк, 1/Ом; 7-активная проводимость цепи намагничивания

фазы 41, 1/Ом

Рисунок 5 - Расчетные данные проводимостей фазы асинхронной машины

АИМЛ71В4УЗ в зависимости от скольжения ротора в пределах 8=±0,15

При теоретическом исследовании установлено, что активная проводимость зависит прямо пропорционально от скольжения ротора (см. линию 2 на рис.5), а индуктивная проводимость имеет слабую зависимость, так как в ее составе имеется постоянная составляющая (см. линию 5 на рис.5).

С учетом этих особенностей сформулирована гипотеза:

В асинхронном генераторе имеется возможность изменять внутри машины соотношение между активной и индуктивной составляющими тока в пределах номинального значения тока фазы, путем одновременного воздействия напряже-

нием сети, подведенного к фазе машины, и скольжением ротора, и, как следствие - изменять коэффициент мощности.

Эта гипотеза подтверждена расчетным путем на примере теоретических характеристик асинхронной машины АИМЛ71В4УЗ. При снижении напряжения в 1,73 раза относительно номинального напряжения уменьшается прямо пропорционально общий ток фазы и его активная и индуктивная составляющие. Далее при увеличении скольжения ротора (путем увеличения момента на валу генератора) увеличивается общий ток фазы до номинального значения в основном за счет увеличения активной составляющей. Таким образом, происходит перераспределение активной и индуктивной составляющих тока и увеличивается коэффициент мощности. Для исследуемого двигателя получено увеличение коэффициента мощности от 0,59до 0,74.

В третьей главе «Экспериментальные исследования асинхронного генератора» сформулированы задачи перед экспериментальными исследованиями, разработан лабораторный стенд и методика экспериментальных исследований, проведены испытания асинхронного генератора при параллельной работе с сетью. Рабочие характеристики асинхронного генератора построены на рисунке 6.

п. М вх.

об/мин СОЕ 6 Н-м

2,50

1800- 1,0- 10 - 2,25

1760- 0.9 - 2,00 _

1-720 - 0,8- 8 - 1,75

1680- 0,7- 1,50 _

1640 - 0,6- 6 - 1,25

1600 - 0.5-

1.00

1560 - 0.4 - 4 _

0.75 _

1520 - 0,3 -

1480 - 0.2- 2 - 0,50 _

1440 - 0.1 - 0,25 _

1400- 0,0- 0 - 0,00 _

1 — мощность на входе асинхронного генератора Рвх, Вт; 2 — ток фазы /, А; 3 - индуктивная составляющая тока фазы /ин, А; 4 — момент на входе асинхронного генератора Мвх, Н-м; 5 - коэффициент мощности созср, отн.ед.; 6 - частота вращения ротора п, мин"1; 7 — активная составляющая тока фазы /ак, А.

Рисунок 6- Рабочие характеристики асинхронного генератора АИМЛ71В4УЗ при параллельной работе с сетью при напряжении сети равном номинальному напряжению генератора Улс = Ыт = 380 В

Экспериментальные исследования генератора полностью подтверждают теоретические исследования.

По рабочим характеристикам видно, что асинхронный генератор при своей работе потребляет достаточно большую индуктивную составляющую тока. Это сказывается на потреблении тока от другого источника электрической сети, например, от синхронного генератора, параллельно с которым работает испытуемый асинхронный генератор.

Согласно выдвинутой гипотезе о повышении коэффициента мощности были проведены испытания асинхронного генератора при разных линейных напряжениях сети 360 В, 345 В, 315 В, 245 В и 220 В, пониженных относительно номинального напряжения 380 В асинхронного генератора. Во всех опытах индуктивная составляющая тока снижалась пропорционально изменению напряжения сети.

На рисунке 7 построены рабочие характеристики асинхронного генератора при пониженном линейном напряжении сети 1/лс=220 В относительно номинального напряжения генератора Унг= 380 В.

п М вх,

об/мин соэ « н м

10 _ 2.50

1ф, Рвх. А Вт

17601720 1680 1640160015601520148014401400-

1,0-1

0.2-

0,0

2,25 2,00 1.75 1,50 1.25 1,00 0.75 0,50 0,23 0,00

1 - коэффициент мощности соэср, отн.ед.; 2 - частота вращения генератора п, мин"'; 3 - ток фазы А; 4— мощность на входе асинхронного генератора Рвх, Вт; 5 - индуктивная составляющая тока фазы /ин, А; 6 — активная составляющая тока фазы /ак, А;7 - момент на входе асинхронного генератора Мвх, Н-м.

Рисунок 7 - Рабочие характеристики асинхронного генератора АИМЛ71В4УЗ при параллельной работе с сетью и при пониженном напряжении сети илс=220 В относительно номинального напряжения генератора илг=380 В

При сравнении графиков видно, что с понижением напряжения сети в 1,73 раза пропорционально уменьшился ток фазы и его составляющие: активная и ин-

дуктивная. Далее с повышением скольжения ротора ток фазы доведен до номинального значения в основном за счет увеличения активной составляющей тока.

Проведено сравнение рабочих характеристик асинхронного генератора при параллельной работе с сетью, дана количественная оценка применения предложенного нового способа повышения коэффициента мощности, на примере асинхронной машины АИМЛ71В4УЗ.

При напряжении сети, равном номинальному напряжению генератора Uc = UHr = 380 В, асинхронный генератор имеет номинальный ток фазы 2,05 А, активную составляющую 1,17 А и индуктивную составляющую 1,61 А и cos <р = 0,59 при скольжении ротора s= —0,07.

При снижении напряжения сети от 380 до 220 В и увеличении скольжения ротора от (—0,07) до (—0,15) асинхронный генератор имеет общий ток 2.05 А, активную составляющую 1,52 А, индуктивную составляющую 1,47 А и cos<p = 0,74.

Потребляемая реактивная мощность асинхронного генератора уменьшилась приблизительно в 2 раза.

В четвертой главе «Оценка технико - экономической эффективности применения микро-ГЭС» представлены расчеты основных экономических показателей:

1. Применение микро-ГЭС является выгодным: Экономические показатели составили следующие значения:

Необходимые первоначальные капитальные вложения 645668 руб.

Чистый дисконтированный доход, при ставке дисконта 15%, за 10 лет эксплуатации составил 306896 руб.

Среднегодовая рентабельность проекта составила 14,75 %/год.

Срок окупаемости первоначальных вложений составил 3,4 года.

2. Полезный эффект от применения микро - ГЭС

Прибыль 189792 руб.

Годовая выработка электроэнергии 96360 кВт • ч.

Себестоимость вырабатываемой электроэнергии составит 0.765 руб/кВт • ч.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана новая схема замещения асинхронной машины, выраженная в виде активных и индуктивных проводимостей статора и ротора, полученная путем преобразования электрических цепей известной Г — образной схемы замещения.

Новую схему замещения не следует рассматривать как схему, полностью замещающую известную Г - образную схему. Она дополняет ее и позволяет получить зависимости полной, активной и индуктивных проводимостей фазы асинхронной машины. Проводимости фазы следует рассматривать в комплексной форме.

2. Предложены формулы для расчета тока, мощности и их активных и индуктивных составляющих с использованием проводимостей фазы асинхронной машины.

3. Графические выражения проводимостей от скольжения ротора отражают соответствующие им графические выражения тока и мощности, позволяющие определить ограничения и пределы регулирования асинхронной машины в режиме генератора.

4. Определена зависимость коэффициента мощности асинхронной машины на основе зависимостей полного тока фазы и его составляющих.

5. Разработан новый способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора, позволяющий снизить потребление реактивной мощности приблизительно в 2 раза.

6. На новый способ повышения коэффициента мощности подана заявка на изобретение. Техническая новизна подтверждена решением РОСПАТЕНТА (г.Москва) от 26.09.2011 года о выдаче патента по заявке № 2010134200/07(048550) на изобретение с названием: «Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при параллельной работе с сетью».

7. Экономическая оценка ожидаемой эффективности применения микро -ГЭС показала, что первоначально вложенные средства окупаются за 3,4 года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦН ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ

Издания в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Носков, В.А. Использование асинхронного электродвигателя в качестве генератора / В.А. Носков, В.В. Касаткин, Л.А. Пантелеева // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2009. — № 6. - С. 16-17.

2. Носков, В.А. Исследование характеристик асинхронной электрической машины / В.А. Носков, Л.А. Пантелеева // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011.-№ 4. - С. 13-15.

3. Носков, В.А. Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора / В.А. Носков, Е.В.Дресвянникова, Л.А. Пантелеева // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2012. -№ 1. - С. 21.

Другие издания:

4. Касаткин, В.В. Выбор турбины для микро ГЭС/ В.В. Касаткин, Е.Г. Трефилов, Л.А. Пантелеева // Научный потенциал - аграрному производству: материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - 2008. - С. 135 - 140.

5. Касаткин, В.В. Двигатель внешнего сгорания (двигатель Стерлинга)/ В.В. Касаткин, Е.Г. Трефилов, Л.А. Пантелеева // Научный потенциал - аграрному

производству: материалы Всероссийской научно-практической конференции. -Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - 2008. - С. 140 - 148.

6. Носков, В.А. Экспериментальные исследования асинхронного двигателя с фазным ротором в режиме синхронного генератора/ В.А. Носков, Е.Г. Трефи-лов, JI.A. Пантелеева // Научный потенциал - современному АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - 2009. - С. 92 - 97.

7. Пантелеева, JI.A. Выбор двигателя для микро ГЭС / J1.A. Пантелеева // Вестник ИжГСХА, научно - практический журнал. - 2010. - № 2(23). - С. 9-14.

8. Коэффициент мощности асинхронного генератора / В.А. Носков, J1.A. Пантелеева, Д.Н. Гайнутдинова, H.A. Бакакина // Вестник ИжГСХА, научно - практический журнал. - 2010. - № 2(23). - С. 76-78.

9. Экспериментальные исследования асинхронного генератора / В.А. Носков, J1.A. Пантелеева, Д.Н. Гайнутдинова, Е.М. Городчикова // Вестник ИжГСХА, научно - практический журнал. - 2010. - № 2(23). - С. 78-80.

10. Носков, В.А. Повышение коэффициента мощности асинхронного генератора, работающего параллельно с сетью / В.А. Носков, JI.A. Пантелеева, Д.Н. Гайнутдинова // Вестник ИжГСХА, научно - практический журнал. - 2010. - № 3(24). - С. 27-32.

11.Носков, В.А. Рабочие характеристики асинхронного генератора, работающего параллельно с сетью / В.А. Носков, JI.A. Пантелеева, Д.Н. Гайнутдинова // Вестник ИжГСХА, научно - практический журнал. — 2010. - № 3(24). - С. 3238.

- 12.Носков, В.А. Перегрузочная способность асинхронного генератора при параллельной работе с сетью/ В.А. Носков, Л.А. Пантелеева // Научное обеспечение инновационного развития АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - 2010. -С. 205-212.

13.Носков, В.А. Экспериментальная проверка перегрузочной способности по моменту у асинхронной машины, работающей в режиме генератора / В.А. Носков, Л.А. Пантелеева // Научное обеспечение инновационного развития АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции. * — Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. -2010. - С. 212-216.

14.Носков, В.А. Согласование механических характеристик асинхронного генератора с приводным двигателем (гидротурбиной) / В.А. Носков, Л.А. Пантелеева, С.Л. Кобелев // Научное обеспечение развития АПК в современных условиях: материалы Всероссийской научно-практической конференции. — Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - 2011. - С. 141 - 144.

15.Носков, В.А. Новый взгляд на схему замещения асинхронной машины /

В.А. Носков, Л.А. Пантелеева, С.Д. Булдакова // Энергосберегающие технологии. Проблемы их эффективного использования: материалы IV и V Международной научно-практической конференции. — Волгоград: Волгоградская ГСХА. - 2011. - Т2 - С.43-49.

Подписано в печати 24 февраля 2012 г. Формат 60x84/16. Гарнитура Times New Roman Усл.п.л. 1,0. Уч.-изд. 0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 4386 ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11

61 12-5/2106

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

На правах рукописи

ПАНТЕЛЕЕВА ЛАРИСА АНАТОЛЬЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Специальность 05.20.02 - электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Носков В.А.

Ижевск 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................ 4

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ . . 9

1.1 Состояние электроэнергетики и проблема использования возобновляемых источников энергии малых рек....... 9

1.2 Виды нетрадиционных источников энергии.......... 11

1.3 Технико-экономическая оценка развития ВИЭ в России на федеральном и региональном уровне.............. 19

1.4 Особенности по выбору трехфазного генератора для энергетической установки при использовании возобновляемых источников энергии малых рек......... 28

1.5 Математическая модель асинхронной машины........... 33

1.4 Основные задачи исследования........................ 41

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОЕО ЕЕНЕРАТОРА...................... 43

2.1 Общие сведения....................................................................43

2.2 Определение параметров схемы замещения асинхронной машины..................................................................................44

2.3 Механическая характеристика асинхронной машины..... 46

2.4 Преобразование схемы замещения асинхронной машины . . 50

2.5 Расчет и анализ проводимостей одной фазы асинхронной машины.......................................... 54

2.6 Критические точки и ограничения на характеристиках асинхронного генератора............................ 62

2.7 Теоретическое обоснование способа повышения коэффициента мощности асинхронного генератора....... 67

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА................... 72

3.1 Задачи экспериментальных исследований.............. 72

3.2 Разработка лабораторного стенда и подготовка к испытанию асинхронного генератора........................... 73

3.3 Методика экспериментальных исследований............. 76

3.4 Предварительные испытания асинхронного генератора, настройка измерений и проведение постановочных опытов . 80

3.5 Рабочие характеристики асинхронного генератора при параллельной работе с сетью большой мощности.......... 81

3.6 Новый способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора.............................. 87

3.7 Количественная оценка нового способа повышения коэффициента мощности асинхронного генератора........ 90

4 ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРО-ГЭС..... 93

4.1 Исходные положения и принятые допущения.......... 93

4.2 Определение ожидаемой эффективности применения микро-ГЭС ..................................... 94

4.3 Выводы по главе............................. 105

ОБЩИЕ вывода И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. . . 106

ЛИТЕРАТУРА. ......................... 108

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................... 122

ВВЕДЕНИЕ

Территория Удмуртской Республики обладает значительными водными ресурсами, пригодными для производства электроэнергии. Имеется свыше 200 прудов, в том числе 4 крупных водохранилища на малых реках. В 1948 - 1960 годах были построены малые ГЭС районного значения. В 60 - х годах прошлого столетия с созданием единой энергетической системы СССР строительства малых ГЭС было приостановлено, существующие ГЭС были законсервированы и в настоящее время восстановлению не подлежат. Поэтому в настоящее время энергетический потенциал рек не используется. По производству электроэнергии Удмуртская Республика остается энергодефицитной, на собственных станциях производство электроэнергии составляет немногим более 30 % от потребности.

Отмеченное состояние с использованием водных ресурсов Удмуртии характерно для всей России. В последнее время принят ряд важных постановлений, разработаны концепции по развитию энергетического комплекса как на уровне отдельных регионов, так и в целом по России. Имеются все предпосылки для использования водных ресурсов. Например, межотраслевое научно - техническое объединение «ИНСЭТ» (Санкт - Петербург) специализируется на разработке, серийном изготовлении и монтаже малых ГЭС мощностью от 3 до 100 кВт. В концепции развития энергетического комплекса Удмуртской Республики отмечено, что стоимость 1 кВт-ч гидроэнергии соизмерима со стоимостью электроэнергии, производимой на ТЭЦ. Научные коллективы вузов России активно занимаются решением проблем научного и практического значения по использованию возобновляемых источников энергии.

На кафедре «Электрические машины» ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА проводятся исследования серийно выпускаемых асинхронных

двигателей с целыо наиболее рационального их применения в качестве генераторов энергетических установок для использования возобновляемых источников энергии. Предложена методика расчета характеристик асинхронной машины.

Цель исследования. Повышение эффективности использования асинхронной машины с короткозамкнутым ротором при переводе в режим генератора.

Задачи исследования.

- определить зависимости момента на валу, мощности, активных и индуктивных составляющих тока фазы от нагрузки генератора;

- определить ограничения и пределы регулирования нагрузки генератора по различным его характеристикам;

- определить зависимость коэффициента мощности асинхронного генератора и на этой основе обосновать способ его повышения;

- провести экспериментальные исследования, сравнить и сделать выводы по теоретическим и экспериментальным исследованиям;

- дать технико-экономическую оценку выполненных исследований.

Объект исследования является процесс перевода серийно выпускаемых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в режим генератора.

Предметом исследования являются характеристики асинхронного генератора, а именно: зависимости момента, мощности, активных и индуктивных составляющих тока, коэффициента мощности от скольжения ротора, ограничения и пределы регулирования генератора.

Научную новизну результатов исследования составляют: - схема замещения одной фазы асинхронной машины, выраженная через проводимости статора и ротора;

- зависимости основных характеристик асинхронной машины, в режиме генератора;

- определение ограничений и пределов регулирования асинхронной машины в режиме генератора,

- новый способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора при параллельной работе с сетыо.

Научная новизна подтверждена положительным решением РОС-ПАТЕТНА (г. Москва) от 26.09.2011г. о выдаче патента по заявке № 2010134200/07(048550) на изобретение с названием «Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетыо».

Практическую значимость исследований представляют:

- новая схема замещения, позволяющая получить новые характеристики, которые дополняют ранее известные, полученные на основе традиционной (Г - образной) схемы замещения;

- ограничения и пределы регулирования асинхронного генератора, полученные на основе новых характеристик;

- новый способ повышения коэффициента мощности, позволяющий снизить потребление реактивной мощности приблизительно в 2 раза.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Преобразованная новая схема замещения одной фазы асинхронной машины, выраженная через проводимости статора и ротора, позволяющая провести расчет и анализ активных и индуктивных составляющих тока и мощности, определить зависимости активных и индуктивных проводимостей одной фазы асинхронного генератора.

2. Новый способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора, позволяющий снизить потребление реактивной мощности приблизительно в 2 раза.

3. Рабочие характеристики асинхронного генератора с корот-козамкнутым ротором при параллельной работе с сетью.

Методы исследования. Анализ работы асинхронной машины проведен на основе соответствующих моделей в виде схем замещения одной фазы, использованы методы теории электрических цепей и теории электрических машин.

Результаты теоретических исследований проверены и подтверждены экспериментальными исследованиями на лабораторной установке при испытании асинхронного двигателя АИМЛ71В4УЗ с коротко-замкнутым ротором в режиме генератора при параллельной работе с сетью.

Теоретические исследования проводились с использованием программы Microsoft Excel и обработка экспериментальных данных выполнена с использованием программы Original Lab.

Реализация результатов исследований. Работа проведена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА по теме «Повышение эффективности работы технологических энергоустановок в сельском хозяйстве Удмуртской Республики», per. № 01209951811.

Личный вклад автора. В ходе научных исследований автором непосредственно сформулирована концепция работы, результаты теоретических и экспериментальных данных, выбор приоритетов, направлений, формирование структуры и содержания работы выполнены при активном участии научного руководителя.

Апробация работы.

Основные положения работы и результаты исследований доложены и обсуждены на: Международной научно - практической конференции, посвященной 100 - летию со дня рождения профессора А.А. Климова (Волгоград, 2011); Всероссийской научно-практической конференции «Научный потенциал - аграрному производству» (Ижевск, 2008); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию

почетного гражданина Удмуртской республики, председателя СХПК-Племзавод им. Мичурина Вавожского района УР В.Е.Калинина, (Ижевск, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Научный потенциал - современному АПК» (Ижевск, 2009); Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение инновационного развития АПК» (Ижевск, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение развития АПК в современных условиях» (Ижевск, 2011); II Всероссийской специализированной выставке «Энергетика и энергоэффективность - 21 век» (Ижевск, 2011); XII выставке - сессии инновационных проектов в рамках республиканского форума студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых вузов, где были награждены дипломом I степени за инновационный проект «Асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором для энергетических установок при использовании возобновляемых источников энергии».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, и приравненных к ним.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 121 страниц машинописного текста, 17 иллюстраций, 2 таблиц, 3 приложений и список литературы из 135 наименований, в том числе 2 на иностранных языках.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние электроэнергетики и проблема использования возобновляемых источников энергии малых рек

Пройдя путь поступательного развития, в настоящее время Россия имеет высоко развитую энергетическую систему электроснабжения. Около 90% общего количества энергии производится на крупных электростанциях; на тепловых станциях - 67,4%; на гидростанциях -15,7%; на атомных - 16,9% [114]. Примерно 87% населения нашей страны получает электроэнергию централизованно. Однако около 70% территории России находится вне централизованной системы электроснабжения. Это территории Дальнего Востока, Сибири, Бурятии, Якутии, Алтая и Крайнего Севера. На этих территориях проживает около 15 млн. человек. Строительство линий электропередач большой протяженностью в местах с низкой плотностью населения пока считается экономически нецелесообразным. Для обеспечения этих территорий приходится завозить жидкое и твердое топливо.

Однако, на таких территориях имеются возобновляемые источники энергии (ВИЭ). К таким источникам относят энергию рек, ветра, солнца, а также энергию при переработке биомассы: отходов древесины, растениеводства, животноводства. Возобновляемые источники имеются и на территориях с централизованным электроснабжением.

По данным Российского технологического центра гидроэнергетический потенциал малой энергетики по отдельным округам России составляет: в СЗФО - 15 млрд. кВт-ч, в ЮФО - 15,5 млрд. кВт-ч, ПФО - 9 млрд. кВт-ч, СФО - 153 млрд. кВт-ч, ДВО - 146

млрд. кВт-ч. В Удмуртской Республике, входящей в ПФО, потенциал малой гидроэнергетики составляет 88 млн. кВтч. Имеется довольно значительный энергетический потенциал и по другим видам ВИЭ[116].

При наличии такого значительного потенциала возобновляемой энергии, более половины энергетических подсистем России являются энергодефицитными. Например, на электрических станциях Удмуртской Республики вырабатывается около 33% от потребности. В тоже время на территории Удмуртии имеется более 200 прудов и четыре крупных водохранилища. Энергия этих источников пока не используется.

В России имеется законодательная поддержка в виде нормативно-правовых актов по использованию возобновляемых источников энергии, разрабатываются Федеральные целевые программы. Имеются целевые ориентиры развития ВИЭ в России на предстоящие годы вплоть до 2020 года.

По оценкам специалистов определена оценка стоимости при производстве электроэнергии от различных видов ВИЭ. Стоимость использования ветровой и солнечной энергии для значительной части территории России остается пока намного выше стоимости электроэнергии, произведенной на тепловых станциях. Необходимо, прежде всего, обратить внимание на то, что стоимость 1 кВт-ч малой гидроэнергии по оценкам специалистов соизмерима со стоимостью энергии, вырабатываемой на ТЭЦ [116].

В России имеются научные и производственные коллективы и фирмы, занимающиеся подготовкой кадров, проектированием, серийным изготовлением и монтажом линий и микро-ГЭС.

Например, межотраслевое научно-техническое объединение («МНТО ИНСЭТ»), находящееся в Санкт-Петербурге, основанное в 1988 году, специализируется на разработке, серийном изготовлении, комплексной поставке и монтаже гидроагрегатов для малых ГЭС

единичной мощности до 5000 кВт и микро-ГЭС мощностью от 3 до 100 кВт.

С начала деятельности «МНТО ИНСЭТ» на территории России и стран СНГ введено в эксплуатацию свыше 100 малых и микро-ГЭС общей мощностью более 25 МВт. В страны дальнего зарубежья, в том числе Швецию, Финляндию, Японию, Южную Корею, Панаму, Францию, Бразилию, Афганистан и др. поставлено более 50 гидроагрегатов для малых и микро-ГЭС [135].

В целом в России, по ряду причин, возобновляемые источники энергии используются только при строительстве крупных ГЭС.

Вывод:

В России имеются все основные предпосылки по расширению использования возобновляемых источников энергии и в первую очередь предпочтительнее энергию малых рек на всех территориях, как при централизованном, так и вне централизованного электроснабжения населения и производства.

1.2 Виды нетрадиционных источников энерг ии

Возобновляемая энергия признана важной составляющей энергетики в 21 веке, и ее активное использование - один из основных путей достижения успехов в будущем.

Возобновляемая энергетика может стать основной для региональных и локальных систем энергоснабжения. Возобновляемые источники энергии используют с целыо экономии истощаемых традиционных энергоресурсов, защиты окружающей среды и улучшения условий жизни, особенно в сельской местности. Разработка и развитие технологии по их использованию - это необходимые условия для внедрения возобновляемой энергии.

По мере развития цивилизации, возрастала потребность в энергии.

Использование энергии рек и создание паросиловых установок в 18 веке по значимости равны открытию электричества и созданию двигателя внутреннего сгорания в 19 веке. Промышленное применение электричества, развитие автомобиле-, тракторо-, и самолетостроение вывели человека 20 века на совершенно иной уровень энерговооруженности. На человека приходится уже около 10 МДж в сутки.

Вся история развития цивилизации - это поиск более эффективных источников энергии. Известно, что 1 г дров при сгорании дает энергию такую, чтобы обыкновенная электрическая лампочка мощностью 100 Вт горела в течении 1 минуты; 1 г угля обеспечивает энергией две такие лампочки, 1 г урана, сгорая в атомном реакторе на медленных нейтронах, дает энергии примерно в 10 млн. раз больше.

Кроме выше перечисленных источников, энергию можно получить от ветра, солнца, земли, рек, морей, биомасс и т.д.

По самым оптимистическим оценкам, к 22 столетию окажутся, полностью израсходованы не только разведанные запасы всех ископаемых органических топлив, но и прогнозные ресурсы. Поэтому 21 век будет для человечества веком поиска путей решения энергетических проблем, такая же проблема �