Редактор
Должность:Редактор
Группа:Мир учителя
Страна:Россия
Регион:Москва
25.05.2016
0
281
0

Проблемы и перспективы развития электротехники в современном мире

Хайдарова Светлана Талаповна
Преподаватель физики

 Мангистауский энергетический колледж

г. Актау,Мангистауская область,Казахстан

В начале XXI века три четверти электроэнергии в мире вырабатывается на тепловых и атомных электростанциях (ТЭС и АЭС) путем сжигания органических или ядерных видов топлива с последующим преобразованием тепла сначала в механическую работу, а затем в электроэнергию. Прогнозируется, что подобная картина сохранится ближайшие несколько десятилетий, но соотношение мощностей ТЭС и АЭС, а также структура топлив ТЭС кардинально изменится.

Надвигающиеся ресурсный и экологический кризисы обуславливают повышение внимания к использованию для генерации электроэнергии возобновляемых источников энергии (ВИЭ): гидравлической энергии (потенциальной и кинетической энергии воды), энергии морских волн, течений, приливов и отливов, солнечной, ветровой энергии, энергии биомассы (дрова, торф, бытовые отходы и т.д.), выделяемой при ее сжигании, геотермальной энергии (тепловой энергии ядра Земли, доставляемой в ее верхние слои горячими источниками воды, парогазовых смесей) и т.д. В начале XXI века доля выработки электроэнергии с помощью ВИЭ не превышает 1/20 общего объема ее генерации, но уже в первое десятилетие второй половины этого века она может достичь одной трети.

По оценкам Всемирного банка объем продаж сверхпроводникового оборудования с 2000 по 2020 год возрастет в 100 раз и составит почти 250 млрд. долларов. Лидер продаж этого оборудования — США. В прошлом наша страна занимала лидирующие позиции в области разработки сверхпроводникового электротехнического оборудования и создала, в частности, в 1979 году первый в мире электрогенератор мощностью 20Т0 Вт. Важно не растерять накопленный кадровый, научный и производственный потенциал в этой области и правильно оценить ее возможности хотя бы в области снижения потерь электроэнергии (сейчас на отечественных электростанциях только треть первичной энергии переходит в электрическую энергию, на передаче электроэнергии теряется почти пятая ее часть). Большой резерв повышения энергоэффективности заложен в возможности использования новых приборов силовой электроники - одной из наиболее динамично развивающихся областей электротехники. Сейчас параметры этих приборов (рабочее напряжение до 10 000 В, рабочий ток больше 5000 А, а в импульсе до 300 000 А, время включения - десятки наносекунд, а у импульсных приборов - десятки пикосекунд, рабочие частоты — до мегагерц) таковы, что диапазон их применения может быть существенно расширен.

Поскольку в настоящее время высока доля электромеханического преобразования энергии, то эти приборы должны быстрее внедряться в машиновентильные системы, в частности, электроприводы, что даст заметный эффект энергоэффективности.

Приоритетным направлением является разработка высокопроизводительных, компактных и экономичных систем электропривода. Рост степени интеграции цифровых элементов систем управления (СУ) сделали необратимой массовую замену аналоговых СУ на системы прямого цифрового управления. В пределе встроенные СУ интегрируются вместе с силовыми преобразователями и исполнительными двигателями в одно целое — механотронный модуль движения.

В массовом электроприводе (ЭП) благодаря ожидаемому резкому удешевлению вентильных статических преобразователей значительно увеличится доля асинхронных частотно-регулируемых ЭП. Для рабочих механизмов, требующих точного движения, на смену ЭП постоянного тока придут ЭП с синхронными электродвигателями с возбуждением от постоянных магнитов и синхронными реактивными двигателями, в том числе нетрадиционных решений, например, с независимым возбуждением.

Приводом следующего века, по прогнозам большого числа специалистов, станет привод на основе вентильно-индукторного двигателя. Двигатели этого типа просты в изготовлении, технологичны, а, следовательно, дешевы.

Они имеют пассивный ферромагнитный ротор, не содержащий обмоток. Вместе с тем их высокие потребительские качества могут быть обеспечены только при применении мощной микропроцессорной СУ в сочетании с современной силовой электроникой.

Рост вычислительных возможностей встроенных СУЭП сопровождается расширением их функций: решением задач АСУ ТП, диагностированием, повышением надежности, оптимизации режимов и т.д. Перспективные СУЭП разрабатываются с ориентацией на комплексную автоматизацию технологических процессов и согласованную работу нескольких ЭП. Основные затраты при разработке СУЭП приходятся не на создание аппаратной части, а на разработку алгоритмического и программного обеспечения. Это приводит к увеличению роли специалистов в области теории прямого цифрового управления электроприводами и смежных дисциплин.

В связи с возрастающей степенью сложности электромеханических устройств огромное значение будет иметь и скорейшее внедрение информационных и компьютерных технологий в проектирование, конструирование, производство, эксплуатацию электроустановок.

В США и развитых странах Европы доля бытового электропотребления составляет около трети от общего электропотребления, в России эта доля сейчас меньше одной десятой. На структуру бытового электропотребления накладывают отпечаток климатические особенности страны — у нас массовое использование электронагревательных приборов, в южных штатах США - кондиционеров. Но все же наша структура электропотребления не современна и будет претерпевать изменения, в частности, за счет увеличения электровооруженности кухонь и жилых помещений (кухонные комбайны, посудомоечные машины, кондиционеры и т.д.), соответственно общая доля бытового электропотребления тоже будет меняться в сторону увеличения.

Заметим, что появление электроустановок, реализующих новые физические принципы, способно оказать существенное влияние не только на техническое обеспечение вооруженных сил, но даже не концепции и доктрины самих военных действий. Пример - появление концепции «звездных войн» (1960-е годы) после изобретения лазеров. Различные современные концепции «дистанционных», «гуманных», «ресурсных» и т.д. войн, в которых победа должна достигаться без нанесения противнику больших людских потерь и/или разрушений, также во многом базируется на достижениях в области электромагнетизма. Поскольку системы управления, связи, жизнеобеспечения вооруженных сил и государства в целом строятся на технике, использующей явление электромагнетизма, то искажение или подавление этих явлений с помощью высокотехнологичного оружия (электромагнитных и графитовых бомб и т.д.) выводит из строя эту технику, нанося поражение противнику. Защитой от подобного оружия служит, в частности, обеспечение работоспособности этих систем в условиях сильных электромагнитных воздействий или способность быстрого восстановления их работоспособности после поражения от таких воздействий. Важной задачей становится выбор конфигурации, источников, материалов защиты и маскировки таких систем с учетом современных средств электромагнитного обнаружения и поражения.

Упомянем ряд других разработок в рассматриваемых областях. Важными разработками двойного назначения являются накопители электромагнитной энергии, предназначенные для ее одновременного высвобождения. В военной области высвобождение осуществляется для «электромагнитного метания» - придания различным телам, в частности, несущим боевые заряды, огромных ускорений. Фундаментальное значение имеют разработки источников и систем электросбережения специальных военных объектов (командных пунктов, аэродромов, военно-космических комплексов, стартовых сооружений ракет, узлов связи и т.д.), военной техники и даже военных снаряжений бойцов (говорят о «системах электроснабжения бойцов»).

Комментарии пользователей /0/
Комментариев нет...
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Наши услуги



Мы в соц. сетях

    Персональные сообщения