Рациональное применение двухмерной электрической
машины в системе автономного электроснабжения военных объектов информатизации.
Савельев Игорь Васильевич,
адъюнкт
Краснодарского Высшего Военного Училища
(военный институт).
Как показывает опыт локальных войн и вооруженных
конфликтов в Афганистане, боевых действий объединенной группировки Российских
войск в Чечне, первыми объектами подвергающиеся уничтожению являются
государственные системы энергообеспечения и связи, как наиболее уязвимые
элементы. Отсюда следует, что одной из первостепенной задачей при подготовке и
ведению боевых операций является сохранение и поддержание в работоспособном
состоянии системы автономного электроснабжения (САЭ) военных объектов
информатизации (ВОИ) [1].
Система автономного энергоснабжения ВОИ
(рис.1) предназначена для бесперебойного снабжения электроэнергией средств
связи, автоматизированных систем управления (АСУ) и систем жизнеобеспечения
(обитаемости) людей. Она представляет собой совокупность энергетических и
электротехнических установок и устройств, вырабатывающих, преобразующих и
распределяющих потребителям электроэнергию, и состоит из подсистем внешнего и
внутреннего электроснабжения.
Внешнее электроснабжение САЭ ВОИ
предназначено для получения электроэнергии от государственной энергосистемы,
как правило, по схеме от двух независимых источников электроэнергии.
Внутреннее электроснабжение предназначено
для обеспечения электроэнергией основных потребителей электрической энергии ВОИ
в период прекращения поступления электрической энергии от системы внешнего
электроснабжения.
Рис. 1.
Структурная схема автономного
электроснабжения военного объекта информатизации.
Она состоит: двух дизельных агрегатов (ДА) дизельной
электростанции (ДЭС), дублирующих напряжение по каждому из вводов внешней сети;
распределительного устройства, обеспечивающего питанием потребителей II и III категории; установки гарантированного питания (УГП) на синхронном генераторе и заряд аккумуляторной батареи (АБ) [1].
Анализ существующих САЭ ВОИ показывает, что в
отсутствии государственной системы электроснабжения основным источником
электроэнергии является ДЭС.
Из анализа боевых действий объединенной группировки
Российских войск в Чечне выявлены следующие недостатки в САЭ ВОИ:
- быстрое вырабатывание ресурса ДЭС, в среднем один
раз в два месяца ДА транспортировались в места постоянных дислокаций для
проведения технического обслуживания и ремонта, что в условиях постоянной
боевой готовности достаточно проблематично;
- сложность доставки и хранения топлива в удаленные и
труднодоступные районы, а порой и невозможностью его подвоза в условиях боевой
обстановки.
В следствии чего, возникает вопрос необходимости
улучшения САЭ ВОИ.
Это можно осуществить путем замены УГП в существующей
САЭ на установку гарантированного питания на базе двухмерной электрической
машины (ДЭМ) (рис. 2), разработанной под руководством заведующего кафедрой
электротехники КубГТУ профессора Гайтова Б.Х. [2].
Рис. 2.
Структурная схема САЭ на базе ДЭМ-Г.
Она позволяет на основе комплексного использования
возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и традиционных ДА значительно увеличить
время автономной работы за счет экономии топлива и увеличения ресурса работы
дизельных или бензиновых агрегатов, а также обеспечить потребителей гарантированным
электропитанием.
ДЭМ относится к специализированным электромеханическим
преобразователям, которые способны суммировать в электромагнитном потоке два
типа ВИЭ, механическую (МЭvar) и электрическую (ЭЭvar). Ее конструкция обеспечивает стабилизированные
параметры на выходе ДЭМ-генератора (ДЭМ-Г) при изменяющихся входных параметрах
ВИЭ (например, энергии ветра и Солнца).
На рисунке приведена структурная схема УГП в САЭ ВОИ
на базе ДЭМ-Г.
Рис. 3.
Структурная схема УГП ОИ на базе ДЭМ-Г.
Здесь в качестве электрического входа преобразователя
принята электрическая энергия постоянного тока (ЭЭvar), полученная с помощью фотоэлектрического
преобразователя (ФЭП) от Солнца (С), а в момент ослабления солнечной активности
– от накопителя (Н).
В качестве механического входа принята механическая
энергия (МЭ) турбины (Т), которая преобразует энергию ветра (В), во
вращательное движение ротора ДЭМ-Г. При кратковременном ослабления ветра,
механическая энергия компенсируется работой электродвигателя, а при длительном
отсутствии ветра двигателем внутреннего сгорания. Оба двигателя размещены на
одном валу с турбиной и ротором ДЭМ-Г.
Система управления УГП позволяет получать на выходе
ДЭМ-Г напряжение заданного качества, путем сложения в электромагнитном потоке
машины двух различных по своей природе ВИЭ, а также компенсировать их
кратковременное ослабление, или полное отсутствие путем оперативного
подключения резервных источников (ЭД, ДВС и накопителя).
Т.о. данная установка позволяет гарантированно
обеспечить потребителя, напряжением необходимого качества и имеет следующие
преимущества:
- позволяет, иметь дополнительный,
независимый, автономный источник энергии, за счет преобразования нескольких
ВИЭ, а в случае вывода из действия противником внешней государственной сети на
длительное время обеспечить потребителей энергией заданного качества;
- за счет оптимизации работы уменьшаются
издержки на эксплуатацию и ремонт дизельных агрегатов;
- снижается уровень потребления топлива
для работы ДЭС.
Литература.
1. Атрощенко В.А., Лысенко М.П., Петрушкин В.Ф.
Системы резервного и гарантированного электроснабжения (Проблемы, методы,
технические средства). – Краснодар.: изд-во «Флер-1», 1998, 125 с.
2. Пат. 2091967 Российская Федерация, Двухвходовая электрическая машина / Гайтов Б.Х., Красавин В.В., Гайтова Т.Б.; заявитель и патентообладатель Кубанский государственнй технологический институт. – БИ № 27 1997 г.
Поступила
в редакцию 11 сентября 2007 г.