Névtelen dokumentum
A TÁPELLÁTÁSI RENDSZEREK VARIANTSI ÉS A FEJLESZTÉSI ELŐREJELZÉSEK
A különböző típusú impulzus fogyasztók lehetséges tápellátási rendszerének vizsgálata célszerű egy konkrét terhelés példáját bemutatni, például a modern technológia egyik perspektivikus eszköze - egy elektromágneses sín tömeggyorsítója számára.
Ez a nagy sebességű gyorsító tartalmaz egy erős tápegységet. A meglévő, nagyenergiájú erőteljes áramellátó rendszereket tömegspecifikus energiatartalom jellemzi
1-10 J / g, ami jóval alacsonyabb, mint a kémiai energiahordozók sajátos energiatartalma
(5-10 kJ / g). Intenzív fejlesztése áramellátás rendszerek összpontosított létre a nagy teljesítményű (10 ^ 12 ^ 10-10 watt) energia-intenzív (10-100 MJ) rendszerek nagy a fajlagos energiája paramétereit az egység impulzus (10 J / g) és gyakorisága üzemmód, valamint létrehozására önálló berendezések primer energiaellátó rendszerek. Ezek a fejlesztések célját tekintve messze túlmutat a felhasználási Bani csak az elektromágneses gyorsítók, amely meghatározza azok nagyobb prioritást a hierarchiában a „kritikus technológiák”. Az elektromágneses gyorsító Railgun - Vezető sínrendszer - az elektromos energia fogyasztója, és ebben az értelemben a tápegység terhelése. A railgun elektromos impedanciája aktívan reaktív jellegű, és nagyságrendileg változik a dobott test gyorsulásakor.
Az alábbiakban különböző lehetőségek állnak rendelkezésre az önálló tápegységek építésére a vasútvonalakon.
A robbanásgeneráló generátorok, mint csökkenő induktivitású rendszerek, optimálisan összehangoltak
a railgun. Amikor az EMG működik, az 1-10 mA-es sorrendű elektromos áramok keletkeznek. A robbanóanyag kémiai energiájának VMG-be történő elektromos átalakításának hatékonysága elérheti a 10% -ot. Az impulzus villamos energiaforrások sorozatában a VMG a legmagasabb impulzus paraméterekkel (-50 J / g) rendelkezik. Az egyetlen modulban keletkező energia határértéke elérheti a 100 MJ értéket.
A kezdeti mágneses fluxus elektromos gerjesztésének forrása általában egy kapacitív energiatároló. Az ENE fajlagos tömegjellemzői jelentősen rosszabbak, mint a VMG, ezért a VMG-nek jelentősen meg kell nyernie a kezdeti elektromos energiát (
10 ^ 2-10 ^ 3), így az ENE specifikus paraméterei nem határozzák meg a rendszer egészének paramétereit. Az energia-nyereség tényező ilyen értékeit csak többlépcsős ICM-sémákban valósítják meg. Meg kell jegyezni, hogy a robbanó-mágneses generátorok sorozatában vannak olyan rendszerek, amelyekben még magasabb (
10 ^ 6) az energia-nyereség értéke.
A robbanásveszélyes MGDG egy robbanásveszélyes energiaforrás, amely az erős energiájú impulzusokat képes a frekvenciaimpulzus következő üzemmódban működni. A robbanóanyagok energiájának elektromos energiává történő átalakításának hatékonysága 5-10%. A generált energia határértéke 10 MJ. Egyetlen impulzus fajlagos energiáját a mágneses rendszer paraméterei határozzák meg, míg a szupravezető komponensek használata 0,3-0,5 J / g. Az MGDHG gyakorlatilag
azonnali készen áll az energiatermelésre, ha a mágneses rendszer szupravezető. Az MHDHD-t 1-10 MJ-os energia felhasználásával működő mosórendszerek létrehozása bizonyos kockázattal jár, mivel a készülékek kísérleti modelljeit az -0.1 MJ-os energiaszálákon dolgozták fel.
A kapacitív tároló (ENE) a nagy áramerősségű impulzus eszközök legfejlettebb eleme. Az ENE alapelemeket az iparág elsajátítja és gyártja. Nincsenek alapvető problémák a 10 MJ-ig tárolt energiával rendelkező meghajtók létrehozásában. Az önálló verzióban,
Az adagoló megfelelő átalakítóval és egyenirányítóval ellátott villamos generátorból készül. A generátort dízel vagy gázturbinás motor hajtja
(a dízel kisebb fajlagos teljesítményű). Az ENE frekvencia üzemmódjában az aktuális impulzus-generálás jellemző frekvenciáját a szivattyú forrásának és a kondenzátorok tulajdonságainak határozza meg, és 100 Hz-re képes. Az ENE esetében a tárolt energia alacsony sűrűsége (-0,1 J / g,
0,1J / cm3), amely meghatározza a rendszer tömegét, méreteit és működési körülményeit (elhelyezés feltételei, szállíthatóság stb.).
Ha feltételezzük, hogy a hatékonyságot a konverziós elektromágneses energia kinetikus energiává a railgun 10-20%, a határértékeket az a kinetikus energia a rendszer által biztosított „UNE-railgun” jelentése 1-2 MJ, ami megfelel a gyorsulás sebessége 6-8 km / s teljes tömegére ütés 0,1 kg-ra.
Az összes tárolórendszerből származó induktív energiatároló (INE) a legerősebb, nagy energiájú (10 ^ 8-10 ^ 9 J), nagy specifikus paraméterekkel rendelkezik (10 J / g és több). Az INE-ben az energia felhalmozódása szivattyúforrással történik. Általában nem minden lehetséges szivattyúforrás biztosítja az elektromos terhelésnek megfelelő áramot, és nem a hajtás bármilyen tekercselése lehetővé teszi az önkényes áramértékekhez való pumpálást. Az elektromos terhelés, a szivattyú forrás és a hajtás tekercselésének jelenlegi igényeihez egy INE szaporító áramkör alkalmazható.
A SES induktív energiatárolók használatával a következő lehetőségek állnak rendelkezésre.
Ellenálló INE (energiatárolási idő
1 c) egy egypólusú generátorból (VUG) táplálható. UUG szivattyút alkalmaznak, mint elsődleges forrása hangolni Ine által energiával (10 mJ vagy több), hatékonyan átalakítja a kinetikus energiát elektromos energiává (-60%) a-szor -0,1-0,01 s, Secu-pumpáló áramok Chiva
10 MA, magas specifikus paraméterekkel rendelkezik. energiaakkumulációs időt határozzuk UUG hajtásteljesítmény (vagy a villamosenergia-termelők), az erőforrás művelet UUG - biztonsági csúszó áramgyűjtő elemet. Mivel a kimenő energia UUG csak részlegesen gátolt, a szivattyú (lendkerék spinup) a következő első impulzus előállított rövidebb idő. Működés UUG fordul elő mechanikus vibráció giroszkópos pillanatok (elmozdulása megakadályozható ezek a rendszerek a sarkon), nyomaték hat a támaszok rögzítő fékezés lendkerék tömegek UUG.
INE (meleg, krio) az alábbiakból nyitható:
• kompressziós generátor (CG), amely a generátor az periodikus elektromos impulzusok (-100 Hz) egy állítható kitöltési tényezőjű, így alapján a CG RENDSZERFREKVENCIA szakaszos lehet kialakítani. Összehasonlítva egyszeri impulzusokat motorgenerátor CG alacsony (tartományban EMH) meghatározott paraméterek (-0.1 J / g). Kisebb a railgun igényeihez képest, a generált áramimpulzusok amplitúdója (
10 kA) szükségessé teszi rendszereinek létrehozását a sokszorosításhoz;
• dinamikus fékezési üzemmódban működő szinkron villamos generátor (SG) alapú villamos gépegység, amelynek jellemző energiateljesítési ideje 1-5 s. Az SG-t nagy mennyiségű felhalmozott energia jellemzi (
10 ^ 9 J), egy aggregátumban lévő teljesítmény
100-200 MW, specifikus energia
5 J / g. Ahhoz, hogy összehangolhassák a railgun-ot, az SG által generált áramot konstansnak kell átalakítani. Szükséges továbbá egy olyan rendszer létrehozása, amely a generált 10 kA-tól 1-2 mA-ig terjedő áramot megszorozza.
Az INE (krio) elektromos generátor (EG) is működtethető:
• a hajtás közvetlen szivattyúzása az EG hajtás megfelelő teljesítményével. Ebben az esetben egy egypólusú generátort használhatunk erős és magas áramú EG-ként. Ezután az unipoláris gépet csak energiaátalakítóként használják, de nem tárolóeszközként;
• Nagysebességű egyenáram EG egyetlen villamos energiával
10 MW és nagy fajlagos teljesítmény (-5 kW / kg).
A fent felsorolt induktív tárolóeszközök szivattyúzási rendszereinek összetételükben a mechanikai energia elektromos átalakítói vannak. A mechanikai energiát úgy állítják elő, hogy az elsődleges energiaforrás energiáját átalakítják a motorban. A motor hatékonyan használható gázturbina (
10 kW / kg). A belső égésű motornak a legrosszabb jellemzői vannak (
1 kW / kg). Elsődleges energiaforrásként felhasználható a szerves tüzelőanyagok, valamint a hidrogén, amelyet különleges tervezésű nukleáris reaktorba melegítenek.
INE különböző típusú MHD generátorok szivattyúzásával.
MGDG egy folyékony fém homopoláris generátor lineáris geometria zhidkometalliches-Kim munkaközeg, a mechanikus energia alakul át elektromos energiává, amikor fékezéskor ponderomotoros erők egy mágneses mező. Az LMCGG elsődleges energiaforrása általában porfeltöltés, így a generátor kezdeti mobilitása igen magas (
10-100 ms). A portöltetek és a munkafolyadék hátoldala helyett a generátor frekvencia-időszakos üzemmódban működhet (
1 Hz). Az UUG-hoz hasonlóan az LMGDG is használható az ellenálló INE szivattyúzására. A railgun közvetlenül több LMCGD-ből működtethető, a soros kapcsolattal és a csatornák szinkron működésével. Az LMCGG létrehozásában és működtetésében szerzett gyakorlati tapasztalatok a laboratóriumi kísérleti állványok kutatására korlátozódnak, 100 kJ-ig előállított energiával.
MHD generátor rövid hatású (MGDKD) plazma-alapú speciális üzemanyagok jellemzi magas értékek az előállított villamos áram egy egységet (15-500 MW) és meghatározott paraméterek (
10 kJ / kg), valamint az energiaimpulzus felszabadulásának rövid ideje (
1-10 s). Egy energiaimpulzus időtartama kb. 2-5 s, a csatorna forrása 3-5 kezd. A későbbi indítások gyakoriságát a folyamat időtartama határozza meg
lehűlni az MHD-csatorna, valamint a telepítése egy új töltési idő, a hálózati tárolási rendszer, a kezdeti gerjesztését, figyelmeztetve a kapcsolási rendszer és más kiegészítő rendszerek. Különbségek-CIÓ MGDKD működési funkció jelenléte a nagyméretű, hosszirányú mechanikus visszahatás lendületet és füstös jelentős kibocsátása függően tüzelőanyag-áramlási sebesség (a generál Rui-500 MW fogyasztás 10 ^ 3 kg / s).
Javítási lehetőségeket, és fejlesztési MGDKD generátorok elsősorban társított javítása tüzelőanyag (növeli a fajlagos energiafogyasztás, javítása plazmofizicheskih paramétereit az égéstermékek, biztosítja a rugalmasságot, hogy teljesítményvezérlő), az erőforrás folyamatos és utómunka MHD csatornák és csökkent a saját gerjesztési költség (általában legfeljebb A generált teljesítmény 80% -a). MGDKD második működési tartományban lehet hatékonyan szivattyúzására kriogén ohmos és induktív tárolására. Az MGKDD által generált áramok szintje
200 kA. Az UUG-hoz képest az MGDKD egy generátor típusú áramforrás, amely meghatározza a rendszer indításának magas mobilitását erős külső elektromos hálózatok hiányában.
INE (meleg, krio) impulzus elektromos akkumulátorral (EAI) történő szivattyúzással. Ha az EAI sajátosságai eljutnak
10 J / g, és 10 W / g, a tömege az energia 100 mJ legyen nagyságrendileg 10 m, és a Ine pumpáló energiájú 100 MJ végezhetjük kevesebb mint 1 s. Az ilyen szivattyú rendszer Ine elég egyszerű, a magas fokú készenlét energia biztosítja a szükséges értéket a szivattyú áram, amely elkerüli a jelenlegi szorzás rendszer Ine. Az EAI újratöltés fázis magas fokú autonómiát, mert a töltési - szakaszos eljárás, és nem igényel jelentős teljesítmény (EAI tekintik itt, mint az elsődleges energiaforrás, nem a meghajtó energia konverzió rendszer).
Szupravezető INE. valamint egy impulzusos elektromos akkumulátor lehetővé teszi a villamos energia elég hosszú ideig történő tárolását viszonylag alacsony villamosenergia-költséggel a rendszer disszipatív veszteségeinek kompenzálására. A villamos energia hosszú távú tárolásának lehetősége a SPINE-ben lehetővé teszi számunkra, hogy ezt a rendszert magas szintű önállósággal és induló mobilitással rendelkező erős tápegység-rendszerrel tekintsük. A meglévő becslések szerint az SPINE alapján nyújtott fajlagos energia elérheti a 10-50 J / g értéket. A szupravezető elemek INE-jének megkülönböztető jellemzője, hogy a leggyakoribb vezetők jelenleg szállítják a szint áramokat
10-20 kA, ami szükségessé teszi az aktuális szorzás rendszereinek létrehozását a terheléshez szükséges értékekig. A működési feltételektől (alapozás, szállítás, rendelkezésre állás, mobilitás indítása) függően a SPINE az alábbi energiaforrásokból nyitható:
• a megfelelő átalakítóval ellátott elektromos hálózat;
• gázturbinával működő generátor
motor vagy dízelmotor;
• elektromos akkumulátor, galvanikus cellák védelme és
molekuláris energia tárolása;
A bemutatott anyagokból következik, hogy az áramellátó rendszer kiválasztásánál figyelembe kell venni nemcsak a szükséges elektromos jellemzőket, hanem figyelembe kell venni az üzemeltetési és műszaki követelmények teljes körét is.
Visszatérve a konkrét terhelés - railgun betáplálásához fel kell hívni a figyelmet arra, hogy a tervezési fejlesztések során ENE, INE, EMN, VMG. A kísérleti vizsgálatokat ENE, INE és VMG alkalmazásával végeztük.
AZ ENERGIA HATÁLYOS IMPULZISZURYÁNAK FEJLESZTÉSÁNAK ELŐKÉSZÍTÉSE
Az erős impulzusos IEE teljes komplexjének energiateljesítményének elemzése azt mutatja, hogy jelenleg a leginkább energiaintenzívek a szinkron és a sokk unipoláris generátorok, valamint a szilárd tüzelőanyagú MHD generátorok. A jövőben számolni kell a szupravezető energiatároló berendezések energiájának számottevő növekedésével a különböző módosítások terén.
A modern tudományossági jellemzők tekintetében a technológia és a technológia vezető robbanó-mágneses generátorok, valamint hosszú távú üzemmódban működő kapacitív meghajtók. Az impulzusos IEE fejlesztésének egyik legfontosabb irányzata az eszközök által generált áram abszolút értékeinek növekedése lesz, azonban a VMG és a DL még mindig meghatározza az elért teljesítményszintek határértékét.
A legnagyobb energiasűrűségű között tekinthető osztályok és típusok EEI és látszólag th, lesz egy bója duschem, kémiai forrásokból, amelyek között a magas hőmérsékletű sernolitievye HIT. A legnagyobb fajlagos teljesítményt robbanó-mágneses generátorok jellemzik. A szempontból a jelenlegi fejlettségi szintje a tudomány még nem kijelölt versenytársaik ez a mutató.
Az impulzusos és frekvencia-periódusos üzemmódokban működő, nagy teljesítményű energiaellátó rendszerek előzetes kaszkádként használhatók rövid idejű energiaforrások (több mint 1 s üzemidő).
Így 10 ^ 8-10 ^ 9 J energiateljesítmény 10 ^ 10 W vagy annál nagyobb nagyságrendű teljesítmény mellett különféle típusú induktív tároló gyűrűk alapján állítható elő: 10 ^ 7-10 ^ 8 J - robbanásveszélyes
generátor, 10 ^ 7 J és alatta - kapacitív tároló és robbanásveszélyes MGDG. Az energiaimpulzusok impulzusának frekvenciamódjában a kompressziós generátort, az MHDVG, az LMMDG és a részleges energiacseppek meghajtását a megfelelő kapcsolókkal lehet működtetni. Az autonóm rendszerek képesek
kell megépíteni alapján Dinamoelektromos energiatároló berendezések a különböző típusú (HS, UUG, CG, SG), MGDG rövid hatású (MGDKD,), MGDVG, nagy gerinc, kémiai tápforrások (pulzáló elektromos akkumulátor, molekuláris hajtások stb), turboelektrogeneratorov, atomenergia a hőenergiát elektromos berendezésekké alakító berendezések.
Az erőteljes, nem-romboló rendszerek jellemző energiáinak jellemző értékei általában nem haladják meg a szintet
1 J / g. Az erőforrás-korlátozott erőforrások korlátozott erőforrásait, amelyek megsemmisíthetők vagy részlegesen megsemmisülnek, az egyedi generált energia nagyobb értékei jellemzik (
10 J / g). Az erőművek paramétereinek és sajátosságainak javítására irányuló kilátások elsősorban az új anyagok és technológiák használatával kapcsolatosak.