Логотип Инфоурока

Получите 30₽ за публикацию своей разработки в библиотеке «Инфоурок»

Добавить материал

и получить бесплатное свидетельство о размещении материала на сайте infourok.ru

Инфоурок Физика Научные работыИсследование и разработка однопроводного элекроосвещения

Исследование и разработка однопроводного элекроосвещения

Скачать материал
Скачать тест к этому уроку
библиотека
материалов

Тебеньков А.В.;

д.т.н., профессор Плыкин В.Д.,

ФГБОУ «Удмуртский государственный университет»




ИСЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКАОДНОПРОВОДНОГО ВОЛНОВОГО ЭЛЕКТРООСВЕЩЕНИЯ ТУРИСТИЧЕСКОЙ БАЗЫ



Аннотация


В данной статье рассматривается новый нетрадиционный способ передачи электрической энергии с помощью одного провода. Также в данной статье разобран и разработан план электроосвещения территории. Жилое здание базы использует обычный двухфазный ток, переданный с помощью одного провода. Данный способ передачи электрической энергии можно применять не только для освещения небольших территорий, но и для передачи электрической на большие расстояния, при этом потери в проводах отсутствуют или сведены к минимальным.

Ключевые слова. Трансформатор, трансформатор Тесла, волновод, однопроводная линия электропередачи, резонансная однопроводная линия электропередачи (РО ЛЭП), туристическая база, генератор, высокочастотный ток.


Введение

Одной из наиболее актуальных проблем современной энергетики является обеспечение энергосбережения и снижение экономических затрат при решении задачи передачи электрической энергии на большие расстояния.

На практике для передачи электрической энергии на большие расстояния, как правило, используют трехфазные системы, для реализации которых требуется применение не менее 4 проводов, которой присуще следующие существенные недостатки:

большие потери электрической энергии в проводах, так называемые джоулевые потери;

необходимость использования промежуточных трансформаторных подстанций, компенсирующие потери энергии в проводах;

возникновение аварий вследствие короткого замыкания проводов, в том числе из-за опасных погодных явлений (сильный ветер, наледь на проводах и др.);

большой расход цветных металлов;

большие экономические затраты на прокладку трехфазных электрических сетей (несколько миллионов рублей на 1 км).

Отмеченные выше недостатки могут быть устранены за счет применения резонансной однопроводной системы передачи электрической энергии, основанной на идеях Н.Теслы, доработанной с учетом современного развития науки и техники.

В настоящее время технология резонансной однопроводной системы передачи электрической энергии получили свое развитие.

Основная часть

В наше время, в мире, в городах которого, люди «задыхаются» от плохой экологии, от грязного и пыльного воздуха, они все чаще стремятся выбраться за город отдохнуть и подышать свежим воздухом. Но здесь они сталкиваются с проблемой, чтобы воздух был достаточно свежим нужно выезжать далеко от города и трассы, в лесные или полевые массивы, до которых не часто можно довести электричество.

Чтобы организовать хорошую туристическую базу отдыха нужно электричество. Последнее необходимо, во-первых для освещения комплекса и прилегающих к нему территорий, во-вторых для приготовления пищи, в-третьих для подогрева воды и обеспечения теплом всего комплекса в зимний период, и обеспечением работы кондиционеров, в жаркие времена года.

Раз мы хотим добиться чистоты воздуха вокруг туристической базы, то отапливать, привычными для нас методами, мы ее не сможем, дабы не загрязнять окружающий нас воздух.

Данную проблему можно решить с помощью, например:

1. Установки работающей на принципе теплового насоса;

2. Электро котлов;

3. Различных тепловых пушек;

4. Прочие средства отопления, которые работают на электричестве.

В наше время без электричества мы не сможем выжить, поэтому зачастую на тур. базу нужно запускать линию электропередачи. Постройка одной линии электропередачи «удовольствие» не из дешевых. На сегодняшний день по данным компании «МИСТЕРЭНЕРГОСЕРВИС», г. Москва, стоимость строительства 1 км воздушной линии электропередачи составляет:

1. ЛЭП 0,4 кВ – от 600 тыс. руб./км

2. ЛЭП 6(10) кВ – от 800 тыс. руб./км.

Поэтому проще и дешевле использовать, для освещения далеко удаленных, объектов однопроводное электроосвещение. Этот метод основан на принципе резонансных систем распределения электрической энергии, последний в свою очередь основан на работе трансформатора Тесла.

Предлагаемая технология основана на использовании двух резонансных контуров с частотой 0,5-50 кГц и однопроводной линии между контурами с напряжением линии 1-100 кВ при работе в режиме резонанса напряжений.

Провод линии является направляющим каналом, вдоль которого движется электромагнитная энергия. Энергия электромагнитного поля распределена вокруг проводника линии (волновода).

Данная линия электропередачи может быть выполнена в виде воздушной линии, кабельной (проложенной в земле) или просто может проходить по поверхности земли. Для того чтобы организовать такой способ передачи электричества, не нужно даже менять нынешние ЛЭП, потому что в качестве воздушной линии могут быть использованы современные линии электропередачи.

Был произведен поиск патентных разработок на данную тему. Ученые и различные компании из разных стран разрабатывали свои установки для передачи электрической энергии на расстояние с помощью одного провода, но массовое применение они не получили. Одна из проблем, которая была выделена исходя из анализа научных работ, низкая надежность электроснабжения при нарушениях нормального режима работы.

За основу разработки однопроводного электроосвещения взяты работы, по организации такого способа передачи, компании ОАО «Газпром». Данная компания разработала резонансную однопроводную линию электропередачи (РО ЛЭП) мощностью 5кВт (упомяну, что данная линия применялась для уличного освещения). Согласно чертежам, которые предоставляет данная компания, однопроводной линии организованна следующим образом рис. 1.

hello_html_466b0c16.png


Рис. 1. Резонансная система уличного освещения


На данном рисунке представлена однопроводная линия передачи электричества лдля освещения. В качестве волновода 8 используется простой медный кабель, который можно пустить как по земле, так и по воздуху. Фонари 9 размещены на опорах и подключены к волноводу через обратный преобразователь.

За основу своей разработки я взял данный метод передачи электричесва, но с внесением поправки. Фонари на опорах закрепляем над волноводом на расстоянии 10 – 15 см, и обратные преобразователи уже не нужны, следовательно не нужны и лишние опоры для них. В моей разработке волновод располагается на той же опоре что и фонарь.

Как организована ЛЭП в моей разработке можете увидеть на рисунке 2.

hello_html_69a35df2.jpg

Рисунок 2. Организация однопроводной волновой линии электропередачи.


Трансформаторная подстанция 1 включает в себя генератор электрического тока (источник питания) и повышающий трансформатор Тесла (ТТ). ТТ промышленный ток от генератора преобразует в высокочастотный ток. Рабочая частота данной ЛЭП составляет 0,1 … 100 кГц. Далее высокочастотный ток по волноводу 2, выполненному в виде воздушлой линии, протикает по всей территории туристической базы. Обратите внимание ЛЭП не замкнута, и по территории проходит один провод. По волноводу высокочасстотный ток поступает на понижающий трансформатор Тесла 3 где понижается частота дока до промышленной и по двухфажной лии 4 поступает в жилой дом. Жилое помещение расчитано на обычно промышленное электричество, поэтому элетрическая проводка там стандартная. Опоры на которые мантируется волновод и фонарь изображены на рисунке кружками желтого цвета.

Вид данной опоры со стороны выглядит следующим образом (рис. 3).

Опора для монтажа выглядит стандартным образом, и может быть выполненна в виде деревянной или в виде железной опоры. Волновод (на рисунке обозначен синим цветом) крепится на керамический изолятор. Над ним, на расстоянии 10 – 15 см монтируется фонарь, без всяческих проводов (лампу в фонаре можно

hello_html_51e4e0c2.jpg

Рисунок 3. Вид опоры резонансной однопроводной линии электропередачи.


использовать любую). Высокочастотный ток, протекая по волноводу, а точнее образуя высокочастотную волну вокруг кабеля, индуцирует заряды в лампе фонаря и тот в свою очередь начинает гореть. То что любая лампа загорается рядом с волноводом Вы можете прочитать в работах самого Николы тесла или доктором технических наук, академиком РАН Д. С. Стрябковым [1].

Заключение


В данной работе мной было выделено множество аспектов РО ЛЭП. Были разобраны мысли самого Н. Теслы, ведь методика однопроводной передачи электрической энергии была разработана им, но она не получила развития потому что во времена Теслы у него не было необходимого оборудования для реализации данной технологии. А в наше время, развитие данного метода передачи электрической энергии, бутег колоссальным прорывом в электроэнергетике.

В наши дни у нас есть все возможности, и все необходимое для постройки РО ЛЭП. Если человечество перейдет на данную технологию, то электричество станет:

1. Во много раз дешевле;

2. Более доступным для отдаленных от цивилизации уголков мира;

3. Электричество станет безопасным;

4. Снизятся аварии на ЛЭП, путем уменьшения аварий связанных с коротким замыканием проводов;

5. Снизим потери электрической энергии в проводах и др.

Использование описанной выше методики можно расширить, например можно передавать электричество на расстояния и без проводов. Но тогда у нас «вылезет» маленькая проблема, для такой работы нам понадобится множество промежуточных трансформаторов Теслы.

В данной статье был описан и разобран метод однопроводной передачи электричества, для обеспечения освещения территории и жилого помещения туристической базы.

Показан внешний вид опоры. Описано как прокладывать однопроводную линию электропередачи и как размещать фонари для уличного освещения.

В России имеется вся необходимая производственная мощность для массового внедрения технологии. Работоспособность работы системы в штатном режиме смогут обеспечить специалисты со среднетехническим образованием. Для развития производства необходимо привлечение специалистов с высшим профессиональным образованием в области электротехники и радиотехники.

Список литературы

  1. Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи электрической энергии, издание второе. Изд. ВИЭСХ, М., 2008.

  2. Стребков Д.С., Юферев Л.Ю., Рощин О.А. Однопроводниковые системы электрического снабжения (освещения). Специализированная выставка «Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОПК» Сборник научных трудов и инженерных разработок. Москва 2008. С. 358-362.

  3. Стребков Д.С., Некрасов А.И., Юферев Л.Ю., Рощин О.А. Резонансная система электрического освещения. Экология и сельскохозяйственная техника. Материалы 5-й международной научно-практической конференции 15-16 мая 2007 г. Том 3. Экологические аспекты производства продукции животноводства и электротехнологий. С-П 2007. С. 246-250

  4. Угаров В.М., Резонансная система электроосвещения [электронный ресурс] // элекр. науч. журнал «Энергосвет» № 6(11) за 2010 г. URL: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=81

  5. ЭнергоСтройМонтаж, Однопроводная технология передачи электроэнергии на большие расстояния [электронный ресурс] // Сайт компании. URL: https://fsk-nsk.ru/odnoprovodnaya-tekhnologiya-peredachi-lektro-nergii-na-bolshie-r

  6. Стребков Д.С., Резонансные системы распределения электрической энергии [электронный ресурс] // электронный научный журнал «Электроэнергия». URL: https://bio.spbu.ru/science/scienceinfo/el_resourse.php


  • Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
    Пожаловаться на материал
Скачать материал
Скачать тест к этому уроку
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Краткое описание документа:
Проверен экспертом
Общая информация
Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: Глава 2. Электрические явления

Номер материала: ДБ-1234999

Скачать материал
Скачать тест к этому уроку

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс профессиональной переподготовки «Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Клиническая психология: организация реабилитационной работы в социальной сфере»
Курс профессиональной переподготовки «Организация логистической деятельности на транспорте»
Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности по подбору и оценке персонала (рекрутинг)»
Курс повышения квалификации «Использование активных методов обучения в ВУЗе в условиях реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «Организация маркетинга в туризме»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс профессиональной переподготовки «Управление ресурсами информационных технологий»
Курс повышения квалификации «Источники финансов»
Курс повышения квалификации «Методы и инструменты современного моделирования»
Курс профессиональной переподготовки «Организация технической поддержки клиентов при установке и эксплуатации информационно-коммуникационных систем»
Курс профессиональной переподготовки «Метрология, стандартизация и сертификация»
Курс профессиональной переподготовки «Техническая диагностика и контроль технического состояния автотранспортных средств»
Курс профессиональной переподготовки «Технический контроль и техническая подготовка сварочного процесса»

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.