Концепція створення інерційного накопичувача енергії з високого рівня електрофізичними, масо–габаритними показниками. Закономірності впливу основних геометричних, електромагнітних параметрів на властивості системи електромеханічного перетворення енергії.
Аннотация к работе
Прагнення до часткового або повного розподілу в часу вироблення та споживання електроенергії, як одному з радикальних засобів підвищення ефективності роботи всіх без винятку електроенергетичних систем, зумовило тенденцію доведення в майбутньому значної кількості електроенергії до споживача через накопичувачі Для тягових мереж електрофікованих залізниць та метрополітенів, в яких рівні навантажень змінюються і в яких ,в той же час, існують вимоги забезпечення високих якісних показників енергії, ця тенденція найбільш актуальна. Очевидно, що запасіння та зберігання цієї енергії у накопичувачі з метою повторного її використання призведе до зменшення первинного споживання на електрогенеруючих уствновках, зниженню витрат сировини, зменшенню шкідливих викидів, а отже, до забезпечення більш екологічно чистого режиму з боку електричного транспорту до навколишнього середовища. Незважючи на те, що такі накопичувачі вже застосовуються для засобів ракетно-космічної техніки а також технології електромагнітного прискорення, питання раціонального вибору типів, конструкцій, електрофізичних та геометричних параметрів окремих систем цих накопичувачів ще далекі від досконалості. створити для визначальних вузлів системи електромеханічного перетворення енергії накопичувача математичні моделі, що адекватно відбивають електрофізичні процеси, які мають місце у накопичувачі в режимах акумулювання та видачі їм енергії;Тим не менше, була віддана перевага інерційному електромеханічному накопичувачу енергії, виходячи з такого показника, як ступінь погодження його характеристик з характеристиками обєктів тягової мережі - і в електричному рухомому складі і в накопичувачеві енергетичні процеси носять електромеханічний характер. Застосована при створенні згаданих зразків, як і для електромеханічних накопичувачів, що живлять електрофізичні установи, агрегатно-компіляційна тенденція, що полягає в простому з?єднанні між собою окремих агрегатів ,що визначають масо-габаритні параметри накопичувача (маховика, електричних машин, їх підшипникових вузлів, муфт), істотно знижує питомі енергетичні і потужнісні показники накопичувачів такого типу. У другому розділі формулюються вимоги, що подаються до накопичувачів тяговими мережами, аналізуються технічні передумови та викладається концепція створення перспективного інерційного електромеханічного накопичувача енергії. При цьому вони повинні: мати високі питомі енергетичні і потужнісні показники; мати гарне регулювання, яке припускає можливість забезпечити якомога більш широкий діапазон зміни частот обертання маховика у розрядному та зарядному циклах, а також можливість забезпечити стабільність в часу серії імпульсів енергії, що видаються або що споживаються, і до того ж ще мінімальний час реверсу енергії; забезпечувати максимальне число можливих циклів зарядження і розрядки без зниження якості енергії та потужності; мати високий рівень надійності та ККД. Технічні передумови створення такого накопичувача ми шукали: - в галузі створення перспективних маховиків, як слідства оптимального поєднання їхньої форми та матеріалу; - в галузі створення систем безконтактного електромеханічного перетворення енергії та магнітного підвісу; - в галузі компоновочних рішень для накопичувачів такого роду, що використаються в якості джерел енергії космічних літальних апаратів та засобів спеціальної техніки.На основі аналізу літературних джерел проведене зіставлення електрохімічного, ємнісного, надпровідного індуктивного, а також електромеханічного інерційного накопичувачей, яке показало, що з перерахованих типів найбільш прийнятним для використання у тягових мережах постійного струму міського та приміського електричного транспорту є електромеханічний інерційний накопичувач енергії. Аналіз технічних рішень в таких областях сучасних енергетичних та транспортних технологій як перспективні супермаховики і прилади безконтактного електромеханічного перетворення енергії виявив наявність в достатньому обсязі передумов для створення основних функціональних блоків і конструктивних вузлів перспективного електромеханічного інерційного накопичувача енергії, що задовольнить вищесформульованим вимогам. На базі аналізу і зіставлення вимог, що подаються до накопичувачів режимами роботи тягових мереж, і конструкторсько-технологічних передумов, створених наявними вже сьогодні технічними рішеннями в галузях перспективних енергетичних і транспортних технологій, вироблена концепція створення інерційного накопичувача з акумулятором механічної енергії у вигляді кільцевого безвального маховика, який виконує водночас функції індуктора електромеханічного перетворювача енергії - звернутій машині постійного струму з тиристорним комутатором, та має безконтактний електромагнітний підвіс відносно розміщеної на статорі обмотки якоря. Шляхом перетворення реальної схеми накопичувача з ротором, що обертається, в рівнозначну схему з лінійним переміщенням індуктора відносно якоря, а також заміни постійного магніта збудження прямокутною котушкою з еквівалентною