Д.т.н. Сінчук О.М., к.т.н. Бойко С.М., Михайличенко Д.А., Дяченко С.О.

Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського

Комплекс для дослідження пристроїв автономного електропостачання споживачів електричної енергії

Вступ. Проблема автономного живлення електроприймачів з метою безперебійності їх роботи була і є актуальною для всіх без винятку підприємств. В останній час в зв’язку з розробкою нових відновлювальних джерел електричної енергії ця проблема, а точніше напрям її вирішення зазнав нових цікавих варіантів. До відновлювальних джерел енергії відносяться джерела на основі постійно існуючих чи періодично виникаючих в навколишньому середовищі потоків енергії.

Характерною особливістю таких джерел є те, що потоки енергії можуть бути використані лише частково та енергія від більшості надходить періодично, що не завжди співпадає з реальними графіками енергоспоживання споживачів. Тим не менше частка відновлювальних джерел енергії в енергетичному балансі країн світу постійно зростає [1].

Актуальність роботи. В якості елементів систем електроживлення на базі відновлювальних джерел електричної енергії використовуються різні типи сонячних панелей, акумуляторних батарей і т.п. У зв’язку з розвитком та використанням існуючих елементів в системах електроживлення різних приладів для вивчення їх характеристик, взаємодії, режимів роботи, принципів управління і регулювання є необхідною розробка лабораторного обладнання, яке дозволить проводити відповідні дослідження [2].

Мета роботи. Метою роботи є аналіз функціональних можливостей лабораторного комплексу для дослідження технічних та енергетичних характеристик систем електропостачання на базі джерел постійного струму, що входять до складу автономних альтернативних джерел електричної енергії.

Матеріал і результати досліджень. Функціональна схема лабораторного комплексу представлена на рис. 1. До його складу входять наступні елементи: АК – акумуляторна батарея; І – інвертор; ПП – пусковий пристрій; БУ – блок узгодження сигналу з ЕОМ; С – ємнісне навантаження; R – активне навантаження; EM – електрична машина; EL – освітлювальний пристрій; L – індуктивне навантаження; PА1-5, PV1-5 – аналогове вимірювальне обладнання; LA1-4, LA1-4 – датчики для контролю струму та напруги мережі стенда; QF1-7, SA1-7 – комутаційна апаратура.

Комп’ютеризована система на базі ЕОМ, що застосовується на запропонованому лабораторному стенді – розширює його можливості щодо дослідження перехідних процесів в різних режимах роботи відновлюваних джерел живлення, енергетичних характеристик відновлювальних джерел живлення [2].

Рисунок 1 – Функціональна схема лабораторного стенду

Лабораторний стенд призначений для проведення досліджень процесів генерації електричної енергії альтернативними джерелами електричної енергії в різних режимах роботи та оцифрування результатів досліджень за допомогою вимірювальної системи, що видає інформацію в електронно-обчислювальну машину. Для контролю електричних параметрів в лабораторному стенді передбачено датчики струму та напруги, які, контролюючи відповідні параметри, передають інформацію до електронно-обчислювальної машини (ЕОМ) через блок погодження (БУ).

Живлення стенду відбувається від лабораторної мережі однофазної напруги змінного струму. Силовий ланцюг стенда захищається автоматичним вимикачем QF1, за допомогою якого від і підключається до мережі. Для контролю наявності струму та напруги мережі в лабораторному стенді передбачено амперметри (А) та вольтметри (V). Автоматом FQ1 підключаємо стенд до мережі, в результаті чого запитується блок комутації. За показами вольтметра PV1 та амперметра PA1 спостерігаємо за рівнем напруги та струму мережі. Автоматом FQ2 підключаємо блок живлення контролера від акумуляторної батареї.

Після ввімкнення комп’ютера, живлення блоку датчиків струмі та напруги відбувається зняття показів в електронному вигляді та відображення на моніторі комп’ютера з використанням програмного забезпечення. Датчики струму та напруги знімають покази паралельно аналоговим приборам.

Автоматом FQ3 підключаємо блок відновлювального джерела електричної енергії до контролера. Автоматами FQ5, FQ7 підключаємо блок навантаження змінного струму через інвертор чи постійного струму. Автоматами FQ4, FQ6 підключаємо блок навантаження змінного струму через блок пускового пристрою, або без пускового пристрою. Тумблерами SA1-7 комутуємо навантаження [3].

Розроблений лабораторний стенд дозволяє проводити наступні лабораторні роботи:

– дослідження енергетичних характеристик та перехідних процесів при роботі відновлювальних джерел електричної енергії на різне по характеру навантаження;

– дослідження впливу зовнішніх факторів на інтенсивність генерування електричної енергії відновлюваними джерелами живлення;

– дослідження роботи напівпровідникових перетворювачів та силового обладнання, яке входить до складу силової частини стенду;

– дослідження роботи системи під час перехідних процесів, які виникають при комутації;

– дослідження динамічних та статичних характеристик генераторів, що використовуються для генерування електричної енергії у ВДЕ.

Висновки. Розроблений лабораторний комплекс рекомендується для використання при підготовці спеціалістів електроенергетичних спеціальностей та підвищення кваліфікації.

Література:

1. Денисюк С.П., Рибіна О.Б., Негодуйко В.О. Перші кроки до створення дієвих механізмів стимулювання розвитку альтернативної енергетики в Україні // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. пр. – К.: ІЕД НАНУ, 2011. – № 30. – С. 5-14.

2. Сінчук І.О. Навчально-науковий лабораторний стенд для дослідження роботи поновлюваних джерел живлення / Бойко С.М., Карлик Є.П., Сінчук І.О., Пархоменко Р.А., Удовенко О.А., Будніков В.М. // Електротехнічні і енергозберігаючі системи. Тематичний випуск «Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія й практика» науково-виробничого журналу – Кременчук, КрНУ, 2012. – Вип. 3/2012 (19) – С. 594-596

3. Бойко С.М. Лабораторний стенд для дослідження роботи різних видів відновлюваних джерел живлення на спільне навантаження / Бойко С.М., Карлик Є.П. // XXXVI научно-техническая конференция преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской национальной академии городского хозяйства. «Городской електротранспорт, электроснабжение и освещение городов». Программа и тезисы докладов. Часть 2. – Харьков, 2012. – С. 59-60