Регулирование напряжения в распределительных трансформаторах сети НН с высоким насыщением возобновляемыми источниками энергии и несимметричными однофазными приемниками

 Влияние новых источников и приемников электроэнергии на колебания напряжения

Потребительская сеть низкого напряжения характеризуется приемниками, которые вносят большие колебания напряжения. Такие колебания недопустимы из-за номинальных напряжений приемников.

Новые источники, подающие электроэнергию в сеть – в первую очередь фотоэлектрические панели, но также и ветряки, вырабатывают энергию только при благоприятных обстоятельствах (только в день, когда есть достаточная инсоляция – фотовольтаика, когда дует ветер – ветряки). Количество вырабатываемой энергии в суточном цикле определить невозможно, тем более, что производители могут использовать энергию для собственных нужд, а излишки отдавать в сеть.

К приемникам, потребляющим электроэнергию из электрической сети относятся также динамично развивающиеся автомобильные зарядные станции и бытовые однофазные зарядные устройства. Автомобильные зарядные станции строятся на заправках, торговых центрах и т. д.

Каждое из этих зарядных устройств — от нескольких кВт до даже 50 кВт (есть решения и в других странах ЕС, где мощность одного зарядного устройства достигает 100 кВт). Помимо гармонических помех, они также вносят в сеть колебания напряжения.

Еще одна проблема — так называемые домашние зарядные устройства, мощностью до 3,5 кВт, которыми заряжаются автомобили в течение всей ночи. Такие приемники из-за однофазной конструкции вносят значительную асимметрию напряжений по отдельным фазам сети.

Согласно прогнозам, развитие электромобильности в странах ЕС в ближайшие годы будет и будет очень динамичным. Асимметрию нагрузки отдельных фаз можно ограничить применением специальных симметрирующих трансформаторов, подключается между стороной НН распределительного трансформатора и приемниками. Однако для этого требуются изменения в сетевой инфраструктуре, например, дополнительные коммутационные станции.

Анализируя среднесуточную нагрузку в сети НН, оказывается, что нагрузка возрастает в дневной период, с тремя максимальными значениями около 9 часов утра, затем продолжает увеличиваться примерно до 13 часов, а затем увеличивается до максимум около 8 часов вечера компенсировать очень сложно или даже невозможно (учитывая диапазон регулирования производимых в настоящее время трансформаторов и их систем регулирования напряжения под нагрузкой).

Существует и другая концепция решения проблемы колебаний напряжения в сети, содержащей распределенные источники, заключающаяся в воздействии на параметры мощности, отдаваемой самими источниками. Она заключается в дистанционном управлении преобразовательными системами, вводящими мощность в сеть НН. Соответственно изменяются параметры напряжения, чтобы источник не вызывал его значительного повышения. Это решение естественным образом снижает долю возобновляемых источников в общем энергетическом балансе сети НН.

Рассмотренные в статье Как выполняется регулирование напряжения на трансформаторе способы регулирования напряжения в сетях НН, в которых возникают колебания напряжения, связанные с работой подключенных к ним возобновляемых источников и однофазных приемников, например домашних автомобильных зарядных устройств, лишь решают проблему колебаний напряжения.

Еще одна проблема, существующая в таких сетях, — несимметрия междуфазных и междуфазных напряжений. Эту проблему нельзя решить, используя трансформатор с регулировкой напряжения под нагрузкой. Это требует соответствующей конструкции обмотки НН, которая должна быть соединена зигзагообразным образом.

Трансформаторы с такими обмотками компенсируют несимметрию нагрузки, но они значительно дороже и, кроме того, при нормальной работе их магнитопроводы используются не полностью. Альтернатива замене существующего распределительного трансформатора на тот, в котором обмотка НН соединена зигзагом, т.н. балансировочный трансформатор (симметрирующий трансформатор).

Компенсация асимметрии напряжения в сетях НН - симметрирующий трансформатор

В последние годы наблюдается быстрый рост проблем с поддержанием правильных параметров питающего напряжения в сетях НН, таких как уровни и асимметрия фазных напряжений, провалы напряжения, мерцание света, доля высших гармоник.

Одним из способов компенсации асимметрии токов и напряжений в сетях НН, питающих однофазные приемники и возобновляемые источники энергии, является установка так называемых балансировочный трансформатор, который представляет собой трехфазный трансформатор с зигзагообразным расположением обмоток, включенных параллельно в выбранной точке сети.

Такое решение не требует установки переключателя ответвлений в трансформаторе, но требует дополнительного трансформатора, который устанавливается в дополнительном распределительном устройстве или на опоре, если инфраструктура сети позволяет такую ​​возможность.

Выводы

Проблемы, связанные с обеспечением соответствующих параметров напряжения в сетях низкого напряжения, в настоящее время являются темой, которую пытаются решить многие энергетические компании, эксплуатирующие их.

Важными здесь являются проблемы, возникающие при подключении к сети НН источников энергии, продвигаемых в последние годы как альтернативные, возобновляемые. В первую очередь это бытовые фотоэлектрические установки и ветряки. 

Их влияние на электрическую сеть может быть значительным из-за их количества и того факта, что невозможно предсказать, сколько энергии они будут производить в течение суточного цикла.

Это вызывает проблемы в основном с уровнем напряжения в сети, которое в настоящее время регулируется с помощью распределительных трансформаторов, оборудованных силовыми выключателями холостого хода и под нагрузкой.

Стоимость таких решений значительна по многим причинам, включая отсутствие конкуренции на рынке, которые бы предлагали такие агрегаты.

Еще одной проблемой, которая возникает в настоящее время, является несимметрия напряжения и тока между отдельными фазами, вызванная подключением к сети НН однофазных источников напряжения около 3-4 кВт, работающих с перерывами, часто в ночное время.

Компенсация этого типа асимметрии невозможна с помощью силовых выключателей под нагрузкой. 

Балансирующие трансформаторы, решающие или уменьшающие эту проблему, являются дополнительными затратами, связанными с сетевой инфраструктурой, и их не всегда возможно использовать.

В статье использованы материалы сайта Школа для электрика

Микробные топливные элементы для производства электроэнергии

Технология микробных топливных элементов (MFC) превращает химическую энергию в биоэлектричество чистым и эффективным способом, снижая выбросы углерода и увеличивая производство биоэнергии. Это многогранный метод, который может стать панацеей от нехватки чистой воды и устойчивой возобновляемой энергии.

Создание устойчивого общества потребует минимизации углеродного следа, что уменьшит объем производимого загрязнения и чрезмерное использование источников углерода. В такой специализированной области, как очистка сточных вод, эти два аспекта следует рассматривать одновременно.

В нынешнем виде парадигма сместилась от удаления сточных вод и отходов к превращению органического вещества в электрическую энергию.

Микробные топливные элементы для производства электроэнергии (MFC) представляют собой технологическую установку, которая биоразлагает сложные субстраты и одновременно производит биоэнергию. Отныне эта технология производит множество продуктов биоэнергетики, таких как биоэлектричество, водород, метан и т. д.

Некоторые быстро биоразлагаемые химические вещества, такие как глюкоза и ацетат, а также несколько типов сточных вод, включая бытовые, крахмальные и сточные воды предприятий по переработке бумаги, были приняты как источник электрогенов. Большинство из них может устранить значительную часть химической потребности в кислороде, а также производить энергию.

Космическая программа США вызвала рост MFC в 1960-х годах как способ избавления от мусора во время космических полетов, одновременно обеспечивая электроэнергию.

Технология MFC была тщательно изучена с акцентом на текущие разработки, практическое применение и планы на будущее. Благодаря своей жизнеспособной новизне и многогранному подходу к производству биоэнергии одновременно с очисткой сточных вод.

Фототрофные топливные элементы на солнечной энергии также представляют собой заслуживающие внимания попытки масштабирования технологии MFC для производства электроэнергии.

Технология MFC обеспечивает гибкий способ выработки энергии, а также очистки сточных вод. MFC — это технология возобновляемой энергии, которая может удовлетворить потребности как в чистой, надежной энергии, так и в пресной воде.

Передовые энергетические технологии

Исследователи фотовольтаики опубликовали пятилетнее исследование деградации модулей на ранних этапах эксплуатации

 

Группа исследователей фотогальваники из Sandia завершила пятилетнее исследование деградации 834 полевых фотоэлектрических модулей, представляющих 13 типов модулей от семи производителей в трех климатических условиях. Их цель состояла в том, чтобы количественно оценить скорость деградации последних широко используемых фотоэлектрических технологий и опубликовать результаты для информирования соответствующих заинтересованных сторон и передового опыта.

В статье группы Progress in Photovoltaics представлены результаты их исследования и представлены годы работы в лаборатории оценки фотоэлектрических систем Sandia и лабораториях-партнерах в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и Университете Центральной Флориды.

«Рынок фотоэлектрических систем постоянно меняется, и для этих новых технологий не хватает долгосрочных полевых данных, что поднимает вопрос о том, повлияло ли это на долговечность или нет», — сказал руководитель группы Мариос Теристис.

«Покупка фотоэлектрических модулей непосредственно на открытом рынке позволяет нам проводить непредвзятый анализ и анонимно информировать общественность, а также публиковать данные.

Партнерство с NREL и UCF было обязательным для такого исследования, поскольку оно позволило нам установить идентичные системы в различных климатических условиях и охарактеризовать их в соответствии с хорошо контролируемым и согласованным планом измерений».

По словам исследователей, стоимость фотоэлектрических модулей резко снизилась (до 85% согласно одному недавнему отчету NREL) за последнее десятилетие благодаря экономии за счет масштаба, использованию новых, более эффективных конструкций элементов, автоматизации производства, более крупных модулей и изменения в спецификации материалов, такие как более тонкое стекло и рамы, новые герметики и задние листы и многое другое.

Однако эти экономичные изменения в конструкциях модулей и материалах могут повлиять на долговечность и надежность модулей, а нормированная стоимость электроэнергии чувствительна к скорости снижения мощности. По мере ухудшения мощности увеличивается приведенная стоимость электроэнергии, а срок службы системы сокращается.

Ученые измерили снижение производительности фотоэлектрических модулей в Нью-Мексико, Колорадо и Флориде. Они измерили производительность в стандартных условиях тестирования в начале исследования, проверили первоначальную стабилизацию питания и периодически повторно тестировали модули в течение следующих пяти лет, чтобы отслеживать скорость деградации с течением времени.

Они обнаружили, что скорость деградации сильно нелинейна во времени, а в некоторых типах модулей присутствовали сезонные колебания. Средние и медианные значения скорости деградации -0,6% в год соответствовали скорости, измеренной для более старых модулей.

Из 23 исследованных систем шесть имеют скорость деградации, которая в будущем превысит гарантийные пределы, тогда как 13 систем продемонстрировали потенциал достижения срока службы более 30 лет при условии, что тенденции скорости деградации стабилизировались.

«Это обнадеживающий результат. С ростом количества установок фотогальваники потребителям и другим заинтересованным сторонам будет интересно узнать, что долговечность фотоэлектрических систем остается неизменной в условиях быстрого совершенствования технологий и снижения затрат», — сказал Мариос.

«Однако также вызывает беспокойство тот факт, что 26% систем могут превышать гарантийные пределы. Все еще существуют возможности для снижения скорости деградации до уровней, обеспечивающих еще более длительный срок службы фотоэлектрических модулей. Например, для 35- и 50-летнего срока службы фотоэлектрические модули должны работать при значениях скорости деградации выше -0,55% в год и -0,4% в год соответственно».

Ученые также подняли важные вопросы для обсуждения. То, как определяется скорость деградации, будь то относительно спецификаций или начальной оценки после стабилизации, может повлиять на результирующую скорость. Полученная в результате ставка может оказать существенное влияние на стоимость покупки, гарантийные и страховые требования или технико-экономические обоснования финансирования проекта.

Мариос сказал, что потребители и заинтересованные стороны, заинтересованные в получении дополнительной информации о протестированных модулях, скоро смогут просматривать все данные флэш-тестов, собранные в Sandia, Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и Флоридском центре солнечной энергии Университета Центральной Флориды в DuraMAT DataHUB.

«Это исследование является прекрасным примером того, как национальные лаборатории работают вместе с университетами, чтобы ответить на критические вопросы о долговечности технологий солнечной энергии », — сказал старший научный сотрудник Sandia Джошуа Стейн. «Немногие учреждения могут поддерживать длительные эксперименты с таким большим количеством модулей».

«Мы продолжаем внедрять новые технологии по мере их появления на рынке, — сказал Мариос. «Поэтому мы продолжим сообщать обо всех этапах жизненного цикла фотоэлектрических модулей, а также будем использовать полевые измерения вместе с данными изображений, чтобы указать, что приводит к деградации и почему».

Передовые энергетические технологии

Светодиоды есть не только в телевизорах

Совершенно невероятно, что электролюминесцентному диоду, или светодиоду, недавно исполнилось 40 лет с момента его изобретения. Ведь не так давно он стал очень популярным электронным компонентом. Его растущая популярность в основном связана с изменением технологии производства, что делает производство светодиодов намного дешевле по сравнению с прошлым.

Кроме того, светимость нынешних светодиодных ламп превосходит световой поток традиционных лампочек. И на этом их преимущества не заканчиваются. Однако именно по этой причине с 2020 года в ЕС вместо классических ламп накаливания используются светодиодные светильники.

Что такое светодиод?

Электролюминесцентный диод или «вывод» представляет собой электронный полупроводниковый компонент, который характеризуется одним PN-переходом. Именно он следит за тем, чтобы светодиод загорался при подаче напряжения.

По сравнению с другими источниками света светодиод работает при значительно более низком напряжении, поэтому является экономически и экологически выгодным источником освещения.

Светодиод может работать только с постоянным током, в случае с переменным током необходимо оснастить его выпрямителем. Светодиоды используют напряжение около 1,8 В, поэтому часто возникает ситуация, когда необходимо регулировать напряжение.

Идеальное напряжение для светодиодов зависит от их типа. То же самое происходит и со значением тока, от которого зависит световой поток светодиода.

Какова конструкция светодиода?

Как уже было сказано, в основе светодиода лежит PN-переход, поэтому очевидно, что его составными частями являются и анод, и катод. Однако в основе лежит полупроводниковая микросхема, которая подключается к источнику электрического напряжения.

Вокруг этого чипа находится материал, придающий излучаемому свету необходимые оптические свойства, часто это смола. Эта инкапсуляция усиливает желаемый оптический эффект светодиодного света.

Что, безусловно, интересно, так это то, что, помимо света, он может также излучать ультрафиолетовое или инфракрасное излучение. Цвет излучаемого света напрямую зависит от цвета корпуса светодиода.

В области светодиодов еще есть возможности для совершенствования.

Подробно про устройство, основные виды и особенности использования светодиодных ламп смотрите на сайте "Школа для электрика":

Устройство и принцип работы светодиода

Популярные виды светодиодов для источников света и различия между ними

Почему светодиод нужно подключать через резистор

Технические характеристики и параметры светодиодов

Научно-популярные статьи на английском языке: Top articles in electronics and electrical engineering

Что такое молния и как возникает

 Наиболее эффектным свидетельством атмосферного электричества являются молнии. Некоторые удары молнии происходят внутри облаков (молния между облаками), в то время как другие ударяют по Земле (молнии между облаками). Каждую секунду где-то на поверхности Земли происходит около 100 ударов облаков о землю.

Все молнии потенциально опасны — могут быть повреждены деревья и здания, могут начаться лесные пожары, могут быть потеряны человеческие жизни.

Механизм возникновения ударов молнии сложен и до конца не изучен, но общие черты можно описать следующим образом.

В активном грозовом облаке восходящие потоки уносят капли воды вверх, где при достижении уровня замерзания они превращаются в частицы льда (градины). Когда эти частицы льда в конце концов падают, они сталкиваются с каплями воды, движущимися вверх.

Эти столкновения приводят к разделению положительного и отрицательного заряда непонятным образом. В результате поднимающиеся капли несут положительные заряды вверх, а падающие частицы осадков несут отрицательные заряды вниз. Наибольшая концентрация отрицательного заряда наблюдается в области сильных восходящих потоков, а положительный заряд локализован в области выше 10 км.

В обычном облаке влага поднимается лишь настолько высоко, что конденсируется в более холодном воздухе и выпадает в виде дождя. Однако в грозовом облаке восходящие потоки настолько сильны, что капли воды поднимаются выше уровня замерзания, где они затвердевают, образуя град.

Когда в облаке выделяется достаточный заряд (обычно около 20 Кл), воздух не может сохранять свои нормальные изолирующие свойства, и происходит электрический пробой, при котором от основания облака к земле течет относительно небольшой электронный ток.

Быстрая последовательность скачков электронов в этих ударах лидера открывает ионизированный путь, который простирается примерно на 20 метров от Земли.

В этот момент стример положительного заряда продвигается от Земли навстречу лидеру. При этом существует токопроводящая дорожка, связывающая облако с землей, и по этой дорожке протекает огромный ток (до 200 000 А), составляющий основной удар молнии.

Большая часть заряда в грозовом облаке рассеивается при каждом ударе молнии, но конвекционные токи настолько сильны, а процесс разделения зарядов настолько эффективен, что требуется всего 15-20 секунд, чтобы перезарядить облако и подготовить его к следующему удару молнии.

Подробно про молнию смотрите здесь:

Что такое молния и как она возникает

35 часто задаваемых вопросов о грозе и молнии

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: https://t.me/electricalschool

Smart Grid — это намного больше, чем просто «технология»

 Создание гибкой, эффективной, цифровой, надежной и устойчивой энергосистемы вполне может стать лучшим путем к повышению энергоэффективности и безопасности, а также к увеличению потенциала возобновляемых и распределенных источников энергии.

Одна четкая и общая тема оживляет видение двадцать первого века: информация. Следовательно, интеллектуальная сеть часто используется как термин для сети двадцать первого века.

За последние два десятилетия мы стали свидетелями радикальных изменений почти в каждой отрасли. От доставки посылок до потребительского банковского обслуживания, розничных продаж и авиаперелетов — все они столкнулись с существенными изменениями в своей инфраструктуре — в том, как они предоставляют услуги, как они взаимодействуют и привлекают потребителей, а также как они ведут бизнес.

Изменения в этих отраслях зависят не только от большего количества информации, но и от более качественной информации — более точной, более своевременной и двусторонней связи, которая позволяет «системному оператору» на уровне предприятия планировать, проектировать и работать быстрее и эффективнее.

Конечным результатом являются более качественные услуги, большее удобство, более низкие затраты и более довольные клиенты. Взаимодействие клиентов с поставщиком услуг — будь то банк, авиакомпания, судоходная компания, интернет-магазин — часто приводит к улучшению взаимовыгодных отношений. Результатом является более сильная, более продуктивная и более устойчивая экономика.

Несмотря на случайное неправильное использование информации, преднамеренное или непреднамеренное, основные основополагающие изменения стали движущей силой экономического роста и процветания. Те же принципы применимы и к электроэнергетическому сектору.

Более качественная информация дает возможность быстрого внедрения инноваций в коммунальные услуги.

Коммунальные службы могут гораздо точнее планировать будущие потребности, могут проектировать систему более эффективно и с более жесткими допусками, а также могут эксплуатировать ее совершенно новыми и более эффективными способами. Это также дает возможность расширить возможности потребителей, предоставляя информацию о том, когда и как они используют энергию, и дает им возможность согласовать свое использование с оптимальной производительностью системы и разнообразными личными предпочтениями.

Конечно, с увеличением объема информации возникает потребность в новой массивной информационной инфраструктуре для сбора, транспортировки, управления, хранения, анализа и отображения этой информации. Такое нетривиальное начинание и инвестиции требуют нового мышления и новых процессов, поднимая вопросы, которые энергетика только начала понимать и ценить.

К счастью, другие отрасли уже рассмотрели и решили многие из этих проблем для своих целей, и энергетика может опираться на этот опыт. 

Одной из самых перспективных технологий будущего в сфере энергетики является технология Smart Grid.

Smart Grid (Интеллектуальная сеть) — это современная электрическая сеть, интегрированная с информационными и коммуникационными технологиями. Обычная сеть может только передавать или распределять электроэнергию от генерации к конечным потребителям. Но интеллектуальная сеть может передавать энергию и информацию обоими способами. Таким образом, интеллектуальная сеть модернизирует существующую сеть, чтобы она функционировала более безопасно, и эффективно.

Подробный обзор технологии Smart Grid:

Интеллектуальная энергетическая сеть, Smart grid, умная сеть электроснабжения

Smart Grid и IoT:

Перспективы интеграции Интернета вещей (IoT) и умных электрических сетей (Smart Grid)

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: https://t.me/electricalschool

Что такое статическое электричество?

Статическое электричество — термин, обозначающий явления, вызванные накоплением электрического заряда на поверхности различных тел и предметов и их обменом при взаимном контакте.

Все материалы состоят из атомов — частиц, которые дополнительно характеризуют свойства материала. Каждый атом содержит как положительные, так и отрицательные частицы — в состоянии покоя их сумма равна нулю. Когда одна из частиц теряется, атом становится ионом — он имеет положительный или отрицательный заряд. Ионы с противоположными зарядами притягиваются друг к другу, а с одинаковым зарядом отталкиваются.

Материалы можно разделить на две основные группы – проводники и изоляторы. Электроны могут свободно перемещаться в проводнике — проводник может быть статически заряжен в изолированной среде и легко разряжаться при контакте с землей. Изоляционные материалы (диэлектрики) может очень долго сохранять свой статический заряд и даже иметь заряд разной полярности в разных местах. Электроны не могут свободно двигаться, и поэтому изоляторы не могут быть легко разряжены путем заземления.

Практический смысл

Статический заряд вызывает множество проблем в повседневной жизни и рабочих процессах. Пропуск заряда при выходе из автомобиля, покрытие поверхностей притянутыми частицами пыли, проблемы с размещением фольги и наклеек на поверхностях, повреждение чувствительных электронных компонентов или оборудования, взрывы во взрывоопасных средах и пожары.

Проводники освобождаются от статического заряда путем заземления.

Нейтрализация статического заряда на изоляторах осуществляется ионизаторами (ионизаторами) - принцип действия воздушного потока, который разделяется на положительные и отрицательные ионы. Они притягиваются к ионам с противоположным зарядом на разряженном объекте, и таким образом статический заряд нейтрализуется.

Статический заряд также может быть полезен, например, для временного скрепления материалов и, таким образом, упрощения производственных процессов.

Другой возможностью использования статического электричества являются электростатические сепараторы мелких частиц из газового потока. Газ с пылью пропускается через электроды с напряжением в несколько десятков киловольт, на которых частицы приобретают электрический заряд и затем притягиваются к собирающему электроду с противоположным зарядом.

Лазерные принтеры и копировальные аппараты — еще одна важная область использования электрического заряда. Частицы тонера переносятся на бумагу с помощью электрического поля, где впоследствии фиксируются теплом.

Как избавиться от статического электричества?

Вы можете избавиться от нежелательного статического электричества дома или в офисе, используя увлажнитель воздуха. Если при ношении одежды появляется статическое электричество, при стирке желательно использовать кондиционер для белья.

Если при контакте с кожей появляется статическое электричество, желательно использовать увлажняющие кремы или масла для тела.

Когда статическое электричество вызывает проблемы с волосами, удобно использовать косметику с силиконом для волос.

Полезные советы по борьбе со статическим электричеством:

Защита от статического электричества в быту

Защита от статического электричества в производственных процессах

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: https://t.me/electricalschool

Ветроэнергетика - энергия ветра на службе у людей

Ветер является одним из возобновляемых источников энергии, и его использование возможно практически в любом месте. Ветряные электростанции и парки производят чистую энергию без выбросов и отходов и позволяют производить ее как в крупных централизованных, так и в небольших децентрализованных системах.

Происхождение энергии ветра следует искать в неравномерном нагреве земной поверхности падающими солнечными лучами. Слои воздуха, нагретые более теплой поверхностью, поднимаются на основании меньшего удельного веса, а на их место перемещаются массы более холодного воздуха из мест с более прохладной поверхностью. Создаются повышенное и пониженное давление, и, уравнивая перепады давления, воздушные массы обтекают земную поверхность.

Важной характеристикой ветра является его скорость. Для его обнаружения используются устройства, называемые анемометрами.

Использование энергии ветра восходит к древним временам. 3700 лет назад в Месопотамии для питания ирригационного оборудования использовали энергию ветра. Еще одно классическое использование энергии ветра — мельницы для помола зерна.

Ветряные мельницы с вертикальной осью строились в Китае и Персии, позже в Европе преобладали конструкции с горизонтальной осью и вращением мельницы против ветра. 

Американский изобретатель и пионер электрического освещения Чарльз Фрэнсис Браш (1849–1929) внес свой вклад в разработку ветряных турбин.

В 1888 году он построил первую в мире автоматически работающую ветряную турбину, работающую от динамо-машины мощностью 12 кВт. Турбина с динамо-машиной была высотой 18,3 м при диаметре 17 метров и использовалась для зарядки 12 аккумуляторов в его большом жилом доме.

Подробно про устройство современных ветроэлектростанций смотрите здесь: Ветроэнергетические установки и станции - история, классификация, виды, особенности

Выбор места для строительства ветроэлектростанции

Наиболее важным фактором, влияющим на выбор подходящего места для строительства ветряной электростанции или ветропарка, является оценка местных погодных условий. 

Помимо преобладающего направления ветра, необходимо точно определить его скорость. Он может быть основан на общих метеорологических данных или на подробных статистических измерениях в данном месте. 

Поскольку мощность турбины пропорциональна третьей степени скорости ветра, к точности измерения предъявляются более высокие требования.

Для более крупных проектов измерение регистрационными анемометрами должно длиться не менее полугода. Затем на основе созданной карты ветров специалисты определят количество и мощность отдельных ветряков в парке. 

При выборе места для строительства ветропарка необходимо учитывать и ряд других параметров.

Прочность грунта определяет тип надежного крепления мачты. Транспортная доступность важна не только для собственно строительства ветропарков с использованием тяжелых кранов, но и для их обслуживания до окончания срока эксплуатации. 

Необходимо также учитывать доступность и пропускную способность системы передачи энергии, чтобы затраты на подключение электростанций были как можно ниже.

Определенные ограничения также могут быть вызваны рельефом местности на строительной площадке, наличием жилых помещений или местными ограничениями, например, расстоянием или высотой зданий.

Воздействие ветряной электростанции на окружающую среду

Ветряная электростанция производит чистую электроэнергию без твердых или газообразных выбросов, отходов и отработанного тепла. С другой стороны, он также имеет свои недостатки и негативные последствия.

Среди основных недостатков — нестабильность ветрового потока и относительно небольшая концентрация энергии — для получения большей производительности необходимо строить обширные ветропарки.

Воздействие ветропарков на население проявляется в основном в повышенном уровне шума и стробоскопическом явлении. Шум в основном вызван машинным отделением силовой установки и обтеканием лопастей воздушного винта.

Современные звукоизоляционные конструкции совместно с программами управления силовыми установками снижают уровень шума до безопасного уровня, не превышающего разрешенные нормы.

Стробоскопическое явление возникает из-за вращения пропеллера в солнечную погоду, когда солнце находится низко над горизонтом. При этом в близлежащих населенных пунктах создается неприятный эффект движущихся теней. В этом случае необходимо отключить электростанцию ​​на необходимое время.

Воздействие ветряных электростанций на птиц разнообразно. Одни виды их избегают, другие принимают как часть среды, в которой живут. Основное условие – электростанции не должны строиться в местах большей концентрации птиц или в коридорах их перелета.

Исследования экологов на ветряных электростанциях также показали, что электростанции не влияют на нарушение дикой природы.

Зеленая энергетика (самые свежие новости по теме): Новости возобновляемой и альтернативной энергетики

Что такое автоматизация в простом и доступном изложении

 

Слова «автоматика», «автоматизация» и т. п. происходят от греческого слова «автоматос», что означает самодвижущийся. В настоящее время эти слова имеют другой смысл. Мы называем установку автоматической в том случае, если она выполняет свои функции без непосредственного участия человека.

Наука, изучающая общие принципы и методы построения таких установок и систем, т. е. установок и систем, работающих без непосредственного участия человека, называется автоматикой. Внедрение в производственный процесс автоматических установок называется автоматизацией.

Для успешного протекания любого технологического процесса нужно, чтобы величины, характеризующие этот процесс, имели определенные значения. Эти величины называются параметрами. Принудительное поддержание параметров в определенных пределах или изменение их по каким-либо законам называется регулированием.

Если регулирование осуществляется без непосредственного участия человека, оно называется автоматическим. Установка, в которой производится измерение или регулирование параметров, называется объектом. Для осуществления автоматического регулирования к объекту подключается комплекс устройств, совокупность которых называется регулятором.

Объект и регулятор образуют систему автоматического регулирования. Автоматические устройства условно разделяются на виды:

1. Автоматический контроль и учет, когда результаты измерения получаются без непосредственного участия человека.

2. Дистанционное управление, при котором с пульта осуществляется пуск, остановка, изменение режимов и т. п.

3. Автоматическая защита, когда установка без участия человека отключается от электросети при возникновении ненормальных режимов или совершаются другие действия, например открытие предохранительного клапана, устраняющие опасность.

4. Автоматическая блокировка, когда работа нескольких установок связывается определенными зависимостями, обеспечивающими требуемую последовательность включения, надежность и безопасность работы.

5. Автоматическое регулирование, когда без участия человека производятся все действия, необходимые для того, чтобы параметр находился в заданных пределах или изменялся по определенному закону.

Степень внедрения в производство автоматических установок определяет уровень автоматизации. Различают частичную автоматизацию, комплексную автоматизацию и полную автоматизацию.

При частичной автоматизации на предприятии работают отдельные, не связанные между собой автоматизированные установки.

При комплексной автоматизации все операции по обработке материалов, включая их транспортировку, осуществляются системой автоматических машин и технологических агрегатов по заранее заданным программам. За человеком остается согласование работы между отдельными участками производства, выбор наиболее рациональных режимов работы, установка задатчиков регуляторов и т. п., т. е. то, что объединяется понятием «оперативное управление».

Комплексная автоматизация является ступенью для перехода к полной автоматизации, которая достигается путем автоматизации оперативного управления и завершается созданием цехов и заводов-автоматов.

Если технической базой частичной автоматизации являются датчики и регуляторы, а теоретической основой — теория автоматического регулирования, то при полной автоматизации технической базой, помимо датчиков и регуляторов, являются электронные вычислительные машины, а теоретической основой — теория автоматического управления. 

Возможности современной техники настолько богаты, что позволяют автоматизировать любую отрасль производства. Однако уровень автоматизации определяется, в первую очередь, экономикой и поэтому различные отрасли промышленности в разной степени автоматизированы.

Подробно эта тема в простом и доступном изложении рассмотрена на сайте "Школа для электрика":

Автоматизация производственных процессов

Тренды, актуальные вопросы

Основы робототехники