Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 [53] 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93

Отметим также некоторые особенности термоэлектрической цепи, отличаюш,ие ее от цепей с другими источниками электроэнергии.

Известно, что в силовых электрических цепях, которые имеют источники электроэнергии с большими э. д. с. и характеризуются относительно небольшими значениями внутренних электрических сопротивлений, весьма опасны режимы короткого замыкания, связанные с возникновением больших токов. В случае термоэлектрической цепи положение обстоит несколько иначе, так как величины внутреннего электрического сопротивления и сопротивления нагрузки имеют здесь один и тот же порядок. Например, при изменении zr,p от нуля до 1,5 (Г, = 600° К, = = 300° К)Мо меняется в пределах 1,0-1,5, что ограничивает ток корот-

Р,6т ив

40- *

20- г

W 15 20

24-3/,

25 I.a

Рис. 103. Статические вольтам-перные и нагрузочные характеристики термоэлектрогенератора

кого замыкания значениями (рис. 103).

Следовательно, обладая высоким внутренним электрическим сопротивлением, термоэлектрическая цепь, с одной стороны, исключает возможность больших токов короткого замыкания, с другой - имеет ограниченную способность к перегрузкам.

При этом следует отметить, что небольшая величина тока короткого замыкания требует специальной защитной аппаратуры, так как используемая в судовой электроэнергетике аппаратура снабжается обычно электромагнитными расцепителями, реагирующими на токи, во много раз превышающие номинальные.

В заключение рассмотрим некоторые особенности термоэлектрической цепи как динамической системы.

В большинстве случаев динамические характеристики электрической цепи определяются величиной индуктивности. В случае термоэлектрической цепи динамические характеристики системы чаще всего определяются теплотехническими процессами, от которых в основном и зависит длительность переходных режимов. К сожалению, несмотря на исключительную важность этих вопросов для судовых термоэлектрогенераторов их расчетная оценка весьма затруднительна ввиду сложной зависимости динамических характеристик от теплотехнических свойств материалов, уровней температур, свойств греющей и охлаждающей сред. Тем более очевидна необходимость тщательной экспериментальной отработки элементов и узлов термоэлектрической системы, особенно в тех случаях, когда она используется в составе главной судовой

энергетической 162

установки.



§ 15. ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СУДОВЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

В зависимости от целевого назначения термоэлектрогенераторы могут быть использованы в качестве:

- источников питания, обеспечивающих длительную непрерывную работу системы при постоянстве основных характеристик;

- источников питания, обеспечивающих поддержание постоянного напряжения в системе;

- источников питания, характеристики которых могут в процессе длительной эксплуатации изменяться в широких пределах.

Во всех этих случаях возникает необходимость использования систем автоматического регулирования и управления, при помощи которых в процессе длительной эксплуатации оказывается возможным поддержание в заданных пределах контролируемых параметров, а также переход системы с одного режима на другой (включая пуск и остановку) по заданной программе.

Практически существуют различные способы регулирования, связанные с изменением значений как теплотехнических, так и электротехнических параметров:

- регулирование изменением температуры горячих спаев термоэлементов;

- регулирование изменением температуры холодных спаев термоэлементов;

- регулирование изменением количества включенных секций термоэлектрогенератора по теплоносителю и охладителю;

- регулирование методом последовательного включения секций термоэлектрогенератора по току;

- регулирование методом параллельного включения секций по току.

Сущность метода регулирования изменением температуры горячих спаев термоэлементов заключается в изменении средней температуры теплоносителя или термического сопротивления на пути теплового потока от теплоносителя к горячим спаям термоэлементов. Изменение термического сопротивления при теплопередаче через газовую или жидкостную прослойку может осуществляться изменением давления среды или иными средствами.

Если термоэлектрогенератор выполнен в виде единого блока с источником тепла (газокамерный термоэлектрогенератор, термоэлектрогенератор, совмещенный с активной зоной ядерного реактора), для изменения его мощности достаточно осуществление регулирования изменением количества выделяемой тепловой энергии с соответствующим изменением температуры горячих спаев термоэлементов.

Будем считать, что во всех этих случаях Гл = const, что близко к реальным условиям, так как исходя из требований

11* 163



приемлемой эффективности чаще всего оказывается целесообразным рассчитывать на небольшой нагрев охлаждающей воды.

Выведем некоторые теоретические зависимости изменения мощности термоэлектрогенератора в функции от Т. Дчя этого найдем выражение отношения мощностей термоэлемента в функции от теплотехнических характеристик.

Можно установить, что

Р {У/ (E~Ir)I (asp + «s») (Mqh + 1)2 Mq АГ„ Рн f/н/н (£н - /нн) /„ + а) (Мо + 1)2 Мои дг2 •

Это уравнение в случае регулирования при U = const может быть записано в виде

Р / («Sp + «Sn) Mqh 4- 1 АГпп

Рн /н (а-р+аА АТпп.н

Для последующих выводов воспользуемся уравнением энергетического баланса термоэлемента.

В случае, когда регулирование осуществляется изменением величины теплового потока по стороне холодных спаев, можно использовать равенство

2г(Мо + 1)2

Это уравнение после простейших преобразований с помощью зависимости = f( f"" \ можно привести к виду

\ Л пп. н /

1 Л Р Р

у, кт. хТохл + (h у -р- + Сз -р-

Гх.„(..х-аз1/) (Ье±1. ]/Ж k,AT

»~ (Мон-Ы)- Мо "пп.ь-

(89)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 [53] 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93



0.0068