Неуглеводородная энергетика

1) Пульсации с частотой 300 Гц без фильтра имеют размах около 14%. Обычно это приемлемо, но здесь длинная ЛЭП, вообще говоря, рассогласованная с активной нагрузкой, может резонировать, а это уже чревато перенапряжением. А фильтр на такую мощность - это нечто...
ЛевМих, в подобных системах используются выпрямители с количеством пульсаций значительно больше 3х. Например, РЖД массово пользуется 12ти-пульсовыми выпрямителями, а известный мне мировой рекорд - 96 пульсаций. Поэтому частоты 300 Гц в таких линиях нет. Конечно, остается проблема для 1200 Гц (или более, в зависимости от количества пульсаций), но это уже решаемо.

---------- Добавлено в 21:39 ----------

2) Входной ток фаз трехфазного выпрямителя отнюдь не синусоидальный даже при активной нагрузке, и такая несинусоидальность, ИМХО, недопустима в сети. Во всяком случае, к потребителям сейчас предъявляются все более жеские требования к синусоидальности тока.
Эта проблема также решается многопульсовыми выпрямителями: чем больше пульсаций, тем ближе ток к синусоиде.

---------- Добавлено в 21:42 ----------

ЗЗЫ. Вообще, современные технологии позволяют "решить" почти любую техническую задачу, если это не противоречит фундаментальным законам природы. Проблема в том, что это решение должно быть приемлемым по надежности, безопасности, экологичности и экономике . А после такой фильтрации подавляющее большинство технически возможных решений оказывается ниже плинтуса .
так проблемы решены на практике:) См. ту же ссылку на Сименс выше или Сибирь-Центр советскую.
 
Реклама
Двойное преобразование энергии, причем обратное преобразование из постоянного напряжения в переменное [...] Разве это не песня?
Как-то страннен в нашем веке такой пиетет - возьмём для примера не слишком древний "настольный" комльютер, подключённый через "крутой" бесперебойник с двойным преобразованием:
в бесперебойнике (UPS) -
сеть (50Гц) --(1)--> постоянное 300 В --(2)--> переменное 80 кГц --(3)--> постоянное 13 В (на аккумуляторе) --(4)--> 220 В 50 Гц (выход)
в блоке питания -
220 В 50 Гц --(5)--> постоянное 300 В --(6)--> переменное 80 кГц --(7)--> постоянное 12 В
на материнской плате -
постоянное 12 В --(8)--> переменное 80 кГц --(9)--> постоянное 1.5 В (на процессоре)

Итого: процессор запитывается после 9 (девяти !) преобразований, 4 из которых добавлены для надёжности (!). Никаких песен - работает бесшумно. :)

P.S. все цифры - примерные.
 
чайник17,
А теперь представьте такую железку на миллион вольт напряжения и килоамперы тока. Хороший такой домик получится..... :D
Представьте управляемые ключи, способные работать с такими мощностями (мощность, как общеизвестно, равна произведению тока на напряжение, для обзорности достаточно) и их систему охлаждения. Вот рядом с домиком и озерцо появилось. Представьте, что от крайне маломощного импульсника для зарядки сотового телефона, в который трудолюбивые кетайчата "забыли" впаять элементы фильтров, "поёт" вся подъездная сеть на частотах вплоть до 50 МГц. А теперь прикиньте уровень побочных излучений вот такого "домика" и элементы для их фильтрации.... Ещё домик рядом встаёт...... И.т.д.
Причём всё это изложено мной на языке третьего класса общеобразовательной школы, а если начать описывать всё это инженерным языком..... :rolleyes:

Да, не забудьте представить на секунду тот выплеск в сеть, когда "сдохнет" выпрямительный элемент, ну или ключевой элемент в преобразователе. И всё это на миллионе вольт..... :eek:
Когда в Вашем любимом писи происходит подобное, то БП крайне часто уносит с собой материнку, винты, а то и видюху. А вот теперь прикиньте себе этот эпик фейл в глобальной энергосети......
В общем всё далеко не так просто, как Вы это себе представляете. Безусловно, эти проблемы решаемы, но какими средствами.... ;)
 
Уважаемый чайник17, Вы забыли еще 4 "ступени преобразования" (по 2 в UPS и в блоке питания компа):). Современные источники питания с однофазным входом с мощностью более 75...300 Вт обязаны (по закону страны пребывания; порог по мощности различается в разных странах) потреблять синусоидальный ток - а не импульсы тока, которые потребляет выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром, дающий у Вас 300 В. Общепринятое решение этой проблемы - выпрямитель без сглаживающего фильтра и т.н. корректор коэффициента мощности (ККМ) на входе источника питания. Такое весьма нетривиальное преобразование (3 ступени по Вашей классификации: выпрямление и еще 2 ступени в ККМ - см. ниже) обеспечивает синусоидальность потребляемого тока.

Выпрямитель без сглаживающего фильтра дает пульсирующее однополярное напряжение с частотой 100 Гц, а собственно ККМ - это специализированный повышающий импульсный стабилизатор напряжения (обычно работающий на 60 кГц или 100 кГц), который дает постоянное стабилизированное напряжение 380 В (вместо нестабилизированных 300 В у обычного выпрямителя с емкостным фильтром). Хитрая схема управления в ККМ автоматически регулирует его мощность в течение каждого полупериода сети, обеспечивая синусоидальность потребляемого тока.

ККМ питает последующие преобразователи стабилизированным напряжением, а это повышает их КПД (и часто упрощает их конструкцию), так что потери в ККМ (порядка 5%) практически компенсируются. Наконец, ККМ также лучше, чем обычные выпрямители, поддерживает работу своей нагрузки во время провалов в сети (до многих десятков мс), поскольку на выходе ККМ - большая емкость при стабилизированном довольно высоком напряжении.

Так что ступеней преобразования в описанной Вами структуре на самом деле не 9, а даже 13:confused2:. Тем не менее, я остался при своем мнении: подстанции для ЛЭП постоянного тока значительно сложнее, чем трансформаторные подстанции ЛЭП переменного тока и, ИМХО, по сложности должны находиться "посередине" (в логарифмическом масштабе:)) между трансформаторной подстанцией и комплексом электрооборудования полноценной электростанции. В то же время, я не утверждал и не утверждаю, что передача электроэнергии через ЛЭП постоянного тока технически невозможна (или запредельно сложна), или же экономически невыгодна. А вот обозвать соответствующие преобразования энергии "песней" я имею право :confused2:.

ЗЫ. Поправил 3й абзац: убрал ложное утверждение насчет отсутствия пускового тока в ККМ (я привык к факту подавления пускового тока в своих разработках :confused2:) и добавил про потери в ККМ.
 
Последнее редактирование:
чайник17,
А теперь представьте такую железку на миллион вольт напряжения и килоамперы тока. Хороший такой домик получится.....
Классический трасформатор на гигаваты и мегавольт тоже не маленький. Есть, кстати, системы где ключи работают в залитых маслом емкостях, без домика...

Представьте управляемые ключи, способные работать с такими мощностями (мощность, как общеизвестно, равна произведению тока на напряжение, для обзорности достаточно) и их систему охлаждения. Вот рядом с домиком и озерцо появилось.
Вы в теме вообще? Обычно ключи (тиристоры, IGBT) работают с воздушным охлаждением. И без гипербол, пожалуйста - раздел всё-таки "Наука и техника", а не "Литературные красоты"....
А теперь прикиньте уровень побочных излучений вот такого "домика" и элементы для их фильтрации.... Ещё домик рядом встаёт...... И.т.д.
Да, фильтры могут занимать больше половины площади системы. Ну и?
Да, не забудьте представить на секунду тот выплеск в сеть, когда "сдохнет" выпрямительный элемент, ну или ключевой элемент в преобразователе. И всё это на миллионе вольт..... :eek:
[....] А вот теперь прикиньте себе этот эпик фейл в глобальной энергосети......
В общем всё далеко не так просто, как Вы это себе представляете. Безусловно, эти проблемы решаемы, но какими средствами.... ;)
Эти проблемы р е ш е н ы, и давно. И средства умеренные, в некоторых случаях ЛЭП постоянного тока выиграли у обычных ЛЭП при умеренной длине, воздушной линии, отсутствии необходимости согласовывать частоты/фазы.


---------- Добавлено в 08:47 ----------


Современные источники питания с однофазным входом с мощностью более 75...300 Вт обязаны (по закону страны пребывания; порог по мощности различается в разных странах) потреблять синусоидальный ток - а не импульсы тока, которые потребляет выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром, дающий у Вас 300 В.
Ссылку, сэр, для такой немаленькой страны, как США. Energy Star не предлагать - это добровольная сертификация. И для бытовых потребителей, у Вас 300 Вт написано. Я курсе, что в EU это обязательно.
 
Последнее редактирование:
Ссылку, сэр, для такой немаленькой страны, как США.
...
Я курсе, что в EU это обязательно.
Придираетесь. Вряд-ли китайский производитель будет делать БП в крупной серии исключительно для применения внутри США.
 
Есть, кстати, системы где ключи работают в залитых маслом емкостях, без домика...
Обычно ключи (тиристоры, IGBT) работают с воздушным охлаждением.
Так Вы к умным, или к красивым? ;)
Даже если ключи залить маслом, от этого масла тепло девать куда-то надо. :)
Классический трасформатор на гигаваты и мегавольт тоже не маленький.
Сравните сложность и технологичность системы "железо с двумя обмотками и охлаждением" и "электронный преобразователь с системами охлаждения, обеспечения чистоты частоты и фазы, необходимых защит и блокировок, фильтрации побочных продуктов преобразования... и.т.п....".
в некоторых случаях ЛЭП постоянного тока выиграли у обычных ЛЭП при умеренной длине, воздушной линии, отсутствии необходимости согласовывать частоты/фазы.
Поймите, я не говорю о невозможности, либо немыслимой сложности линий постоянного тока! Я всего лишь возражаю против Вашего шапкозакидательского подхода
Как-то страннен в нашем веке такой пиетет - возьмём для примера не слишком древний "настольный" комльютер, подключённый через "крутой" бесперебойник с двойным преобразованием:
Масштабы не те. Что мощностей, что проблем. Иначе бы люди давно не мучились с волновыми процессами, компенсацией реактивности и прочими "прелестями" ЛЭП переменного тока, а повсеместно перешли бы на ток постоянный. Ан нет! Всё "ЛЭП 500 не простая линия" (С). ;)
 
Сравните сложность и технологичность системы "железо с двумя обмотками и охлаждением" и "электронный преобразователь с системами охлаждения, обеспечения чистоты частоты и фазы, необходимых защит и блокировок, фильтрации побочных продуктов преобразования... и.т.п....".
справедливости ради, ничего экстрасложного там нет:) Физические масштабы, конечно, внушают, но теоретическая и технологическая часть довольно просты, если сравнить, скажем, с процессором.
 
Придираетесь. Вряд-ли китайский производитель будет делать БП в крупной серии исключительно для применения внутри США.
1. У Вас есть данные, подтверждающие обязательность коррекции (PFC) в большинстве стран? EU это только 5% по населению и 20% по ВВП. Особенно интересно про ситуацию в самом Китае.
2. Блок питания компьютера - вещь простая. Море компаний выпускают БП с мало отличимыми параметрами.
3. Выбросить коррекцию - не значит полностью перепроектировать.
4. Ввиду (2), конкуренция очень сильна. Большое давление выкинуть необязательные компоненты.
 
Так Вы к умным, или к красивым? ;)
Уж не знаю, как ещё написать:
1. Редко, но встречаются, преобразователи где ключи залиты маслом и емкости с маслом стоят на открытом воздухе, как обычно трансформаторы ставятся.
2. Обычно ключи находятся в помещении и охлаждаются воздухом.
Даже если ключи залить маслом, от этого масла тепло девать куда-то надо. :)
Вы правда не в курсе, что большинство силовых транформаторов имеют масляно-воздушное охлаждение? Не верю, но вот на всякий случай ссылка:
http://velta-c.ru/catalog/ab/transformator/
Я всего лишь возражаю против Вашего шапкозакидательского подхода
В чём конкретно выразилось кидание шапкой? Если в утверждении, что показываете деньги, и к вам прибегают с предложениями построить ЛЭП и преобразователи - так это святая правда. И стоит умеренно. И сделают без м-овых рыданий "как всё сложно, мегавольты, килоамперы, гармоники, помехи - оно трахнет молнией, и мы все умрём".
С такой пугливостью китайцы будут ЛЭП в России строить, и не только трансграничные, вроде уже предложенной Пекин-Иркутск.
 
Реклама
Тем не менее, я остался при своем мнении: подстанции для ЛЭП постоянного тока значительно сложнее, чем трансформаторные подстанции ЛЭП переменного тока и, ИМХО, по сложности должны находиться "посередине" (в логарифмическом масштабе:)) между трансформаторной подстанцией и комплексом электрооборудования полноценной электростанции.
Сложность - это совершенно несущественно. Сложность всех технических решений быстро растёт, обычно сравнивают Ford Model T с современными гибридными автомашинами, ну или можно сравнить транзисторные приёмники 1970-ых с iPod - оба устройства в основном используются для прослушивания музыки, а сложность выросла на многие порядки всего за 40 лет. И при этом цена (с учетом инфляции, или как время работы, требуемое для покупки) изменилась незначительно, или упала. (Забавно, но все это ещё очень просто по сравнению, скажем, с лошадью.)
Важна только полная стоимость, включая обслуживание, потери от отказов, и миллион других составляющих.
А вот стоимость вряд ли посередине, даже в логарифмическом масштабе.
А вот обозвать соответствующие преобразования энергии "песней" я имею право :confused2:.
Да разве я против песен? Хочешь петь - пей :D. Особенно, если нам песня строить (ЛЭП п.т.) и жить помогает... :)
 
Последнее редактирование:
Ссылку, сэр, для такой немаленькой страны, как США. Energy Star не предлагать - это добровольная сертификация. И для бытовых потребителей, у Вас 300 Вт написано. Я курсе, что в EU это обязательно.
Ссылку искать не буду принципиально. Для меня важно, что в цивилизованных странах применение ККМ при мощности порядка 100...150 Вт и выше - стандарт де-факто. И в этой ституации меня мало интересует формальная сторона дела.

Я сам сейчас уже не занимаюсь разработкой сетевых источников питания (ИП), но заметная часть мелкосерийной продукции разработки моей лаборатории (из области научного приборостроения), с покупными встроенными сетевыми ИП или сетевыми адаптерами, поставляются в Европу, США, Японию и Корею. Соответственно, я слежу за рынком сетевых ИП приличных производителей - а там уже много лет все ИП, что мощнее примерно 100 Вт, - только с ККМ.

А насчет китайского ширпотреба - так лет 15 назад я своими глазами видел китайский "стандартный" 200-ваттный ИП для РС-АТ (с полумостовым преобразователем на 40 кГц), в котором просто не был установлен (печать на плате была!) один из важнейших элементов схемы - многообмоточный тороидальный дроссель, обеспечивающий косвенную стабилизацию напряжения в каналах +/-12В и -5В :D. Без этого дросселя такой ИП в принципе не может работать как положено - так он и не работал как положено, но китайских сборщиков компов это устраивало:D.

И наконец о многокаскадном преобразовании энергии. Действительно, есть такая тенденция, и я сам ее обоснованно придерживаюсь, ибо требования к качеству изделий растут, а элементная база совершенствуется. В частности, сейчас основная (но не единственная) работа моей лаборатории - завершение разработки нетривиальных систем электропитания в довольно сложных авиационных приборах двух типов Так вот, в одном из этих приборов по 6 ступеней (по Вашей терминологии) преобразования в трех силовых каналах (от 40 до 400 Вт), и по 8 ступеней - в четырех маломощных каналах (до 15 Вт), а в другом приборе - лишь на одну ступень меньше:confused2:. И в первом приборе пришлось даже делать необычный ККМ на 500 Вт, 320...800Гц - это оказалось наименее уродским способом совместить совершенно уродскую однофазную сеть 115 В, имеющуюся на самолете, разработанном в конце 70х, с требованиями действующих ГОСТ на БРЭО:confused2:.

Вообще, мы ушли далеко в сторону от темы. Предлагаю дискуссию про число ступеней преобразования и про ККМ на этом прекратить:pivo:
 
ЛевМих, а с гироприборами ваша лаборатория работает? Там ведь тоже с питанием не все так просто, как хотелось бы.
 
Еще про ветряки

Посмотрел в ящике на канале "24 Техно" 3ю часть сериала "Мир конструкторов" (http://24techno.ru/project/4379 - но более подробный анонс этого же сериала, под альтернативным названием "Крутые конструкции", см. http://www.televesti.ru/tvanons/21754-premera-na-telekanale-viasat-explorer-krutye.html). Эта конкретная серия - про разные дела известной английской фирмы "Кинетик" (Qinetiq). Генеральная линия фильма - кап. ремонт, с серьезной модернизацией (обновление БРЭО, полная замена бортовой кабельной сети и т.п.), партии старых вертолетов "Чинук". А один из побочных сюжетов в этом же фильме - про участие этой фирмы в разработке и производстве ветряков.

В фильме утверждалось (и это, ИМХО, очень правдоподобно), что существенное препятствие расширению ветроэнергетики - это помехи для радаров систем управления воздушным движением от вращающихся лопастей ветряков, и что некая конкретная программа строительства очередной сети ветряков была заблокирована именно по этой причине. А весьма эффективное решение этой проблемы - применение технологии "Стелс" для лопастей ветряков. Технические подробности, разумеется, в фильме опущены как сугубо секретные, но факт такой конверсии военной технологии, ИМХО, любопытный.
 
В фильме утверждалось (и это, ИМХО, очень правдоподобно), что существенное препятствие расширению ветроэнергетики - это помехи для радаров систем управления воздушным движением от вращающихся лопастей ветряков, и что некая конкретная программа строительства очередной сети ветряков была заблокирована именно по этой причине.
и много у нас ветряков стоит в створе луча посадочного локатора? Или имеются в виду ветряки, устанавливаемые на рабочих эшелонах авиалиний? - логично, на высотах 8-10 км струйные течения много больше электричества наработают, чем у земли. :) :) :)

А весьма эффективное решение этой проблемы - применение технологии "Стелс" для лопастей ветряков
а на чем бы еще бабло попилить? Например, на трубы ТЭЦ одевать ИК-рассеиватели, чтобы (ежели война) супостаты не поставили ИК-головки на свои МБР и не оставили нас превентивным ударом без теплых сортиров?
 
и много у нас ветряков стоит в створе луча посадочного локатора? Или имеются в виду ветряки, устанавливаемые на рабочих эшелонах авиалиний? ...
...
а на чем бы еще бабло попилить? ...
Я смотрел этот фильм в "фоновом режиме" - "одним глазом" и "в пол уха" (работал дома при включенном ящике). Показывали исключительно наиболее распространенные современные наземные ветряки - башня с тремя лопастями длиной в несколько десятков м. Но, по моим не самым дилетантским, представлениям о РЛС, помехи от ветряков обусловлены сочетанием в РЛС УВД наличия боковых лепестков диаграммы направленности антенн и допплеровского выделения высокоскоростных объектов, которыми являются только самолеты и лопасти ветряков.

А т.н. "аподизация" антенн (подавление боковых лепестков плавным спадом эффективности антенны на ее периферии) стала практически применяться сравнительно недавно, и она давит эти лепестки не "бесплатно", а ценой существенного ухудшения углового разрешения РЛС (или увеличения размеров антенны) - и потому давит отнюдь не полностью. Причем возможности и проблемы аподизации я знаю достаточно профессионально - и аподизацией (в оптике), и теоретически очень близкими вопросами фильтрации сигналов, я лично занимался. Так что у меня все это не вызвало протеста.

Вообще, мне этот сериал очень понравился - рекомендую посмотреть. Только что посмотрел очередную серию - про производство авиадвигателей Роллс-Ройс. Эти фильмы (ВВС?) отнюдь не дебильные (как и большинство фильмов ВВС - в отличие от большинства американских якобы "научно-популярных" фильмов, явно ориентированных на полных неучей и даже дебилов), очень доброжелательные и даже умиротворяющие по видеоряду и тональности. Хотя перевод в части терминологии ниже плинтуса - турбовентилятор упорно называется винтом, турбинные лопатки - лопастями, и т..д.

ЗЫ. На самом деле способы разлиличить помеху от ветряка и сигнал от самолета давно известны. Давным-давно на меня произвел сильное впечатление американский "Справочник по радиолокации" середины 60х, 8-томный перевод к-рого был издан в СССР в 68г. Там была серия картинок - допплеровские спектры отраженного сигнала РЛС для разных типов ВРД и ТРД, с комментариями об определении марки двигателя по тонкой структуре этих спектров, обусловленной количеством лопаток на входе компрессора и т.п. Но я очень сомневаюсь, что такие методы, требующие большой вычислительной мощности и большого отношения сигнал/шум, применяются в существующих РЛС УВД.
 
На самом деле способы разлиличить помеху от ветряка и сигнал от самолета давно известны. Давным-давно на меня произвел сильное впечатление американский "Справочник по радиолокации" середины 60х, 8-томный перевод к-рого был издан в СССР в 68г. Там была серия картинок - допплеровские спектры отраженного сигнала РЛС для разных типов ВРД и ТРД, с комментариями об определении марки двигателя по тонкой структуре этих спектров, обусловленной количеством лопаток на входе компрессора и т.п. Но я очень сомневаюсь, что такие методы, требующие большой вычислительной мощности и большого отношения сигнал/шум, применяются в существующих РЛС УВД.
Будучи сам РЛС-ным инженером по военной кафедре, я несколько лет назад расспрашивал знающих людей, не знают ли они о практическом применении данных методов в ПВО (даже не в УВД) - в частности, для дискриминации "самолет-вертолет". Ни одного уверенного "да" я в ответ не получил, только рассуждения о реализуемости. Впрочем, надо будет при случае задать тот же вопрос израильтянам.
 
Реклама
У ветряков есть и свои большие минусы.
Наиболее перспективным пока, imho, остаётся направление угольной и газовой генерации. Ибо угля и газа пока залейся, станций полно, технологии отработаны, инвестиций не требуется.
 
Назад