Большая энциклопедия техники
Шрифт:
Цепная схема
Цепная схема – это тип электрической цепи, которая составлена идентичными последовательно включенными четырехполюсниками. Сферы применения такой схемы очень широки. Эксплуатационные качества цепи зависят от параметров входящих в нее составных частей.
Цифровая вычислительная машина
Цифровая вычислительная машина – это один из типов вычислительной техники, предназначенной для обработки информации, представленной в цифровом виде. Любые числа в цифровой вычислительной машине представлены в виде дискретных значений, т. е. какого-либо значения последовательности
Использование именно двоичной системы счисления обусловлено тем, что в цифровых вычислительных машинах все логические операции выполняются с помощью электронных логических элементов, имеющих только два устойчивых состояния, которые как раз и представляются за эти два числа для упрощения.
Основной единицей информации, воспринимаемой цифровой вычислительной машиной, является электронная команда, состоящая из двоичных разрядов. Число таких разрядов является длиной слова. Сейчас чаще всего для измерения информации используются биты и байты. Нахождение решения какой-либо задачи на цифровой вычислительной машине сводится к последовательному выполнению соответствующих арифметических задач с учетом использования исходных данных. Основной операцией является сложение, к которому можно привести любую другую арифметическую операцию. Электронные цифровые вычислительные машины могут не только выполнять какие-либо арифметические операции, но и логические действия, что выводит их использование из тех рамок, для которых они создавались. Цифровые вычислительные машины были универсальным аппаратом, преобразовывающим дискретную информацию.
На данный момент их практическое применение очень невелико, но их значение нельзя недооценивать. Именно на них базируется огромное число современного электротехнического оборудования, различные промышленные объекты, работа которых автоматизирована, а также во множестве других жизненно важных отраслях современной жизни общества.
Электрическая машина
Электрическая машина – это устройство, которое совершает полезную работу за счет преобразования электрической энергии в другой вид энергии, или это машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую или обратно, либо электрическую энергию опять же в электрическую, но с другими параметрами. Электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую, называются электрическими генераторами.
Электрический генератор
Электрический генератор – это устройство для преобразования в электрическую энергию неэлектрические виды энергии, такие как тепловая, механическая, химическая и т. д. В зависимости от вида энергии и принципа преобразования различают следующие типы генераторов: электромашинный, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую; электростатический; солнечный термоэлектрический; электрохимический. В свою очередь электромашинные генераторы делятся на синхронные и асинхронные. Среди них наиболее распространены синхронные электромашинные генераторы, вырабатывающие переменный ток промышленной частоты.
В электростатическом генераторе напряжение создается при помощи механического переноса электрических зарядов механическим транспортером. Наибольшее напряжение электростатического генератора – 20 МВ (в настоящее время разрабатываются электростатические генераторы на напряжение до 30 МВ).
Солнечный термоэлектрический генератор служит для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.
Термоэлектрический
Электрохимический генератор использует принцип прямого преобразования химической энергии реакции топлива и окислителя в электрическую. Реакция преобразования происходит без промежуточного превращения химической энергии в тепловую и соответствующих неизбежных потерь, определяемых принципом Карно, присущих всем тепловым двигателям, причем реакция превращения происходит в самом топливном элементе.
Первое поколение энергетических установок с электрохимическим генератором базировалось на водород-кислородных топливных элементах со свободно циркулирующим щелочным электролитом. Почти одновременно проводились работы по созданию генераторов на более совершенных топливных элементах – с твердополимерным электролитом и с матричным щелочным электролитом.
В этой борьбе двух идей окончательную победу одержала система с матричным щелочным электролитом, которая при одинаковых с твердополимерным топливным элементом массогабаритных показателях и высоком ресурсе обеспечивает на 20—25% более высокую экономичность процесса генерации электроэнергии. Для этой системы освоена стабильная технология, проверенная при изготовлении более сотни генераторов.
Характеристики электрохимического генератора: масса блока – 572 кг, мощность – 40 кВт. Блок электрохимического генератора позволяет выдавать напряжение не ниже 59 В при КПД на номинальном режиме (40 кВт) не ниже 70% и на нагрузке 20% (8 кВт) – не ниже 79%.
В настоящее время активно ведутся работы по твердополимерным топливным элементам, и направлены они на улучшение массогабаритных характеристик и экономичности самих элементов, а также – на снижение стоимости и повышение качества твердополимерных мембран.
К достоинствам энергетических установок с электрохимическим генератором относятся высокий коэффициент полезного действия, абсолютная экологическая чистота, малошумность, низкий уровень температур и значительно меньшее количество отводимого тепла, а также высокая энергоемкость.
Последний параметр очень важен при использовании генератора на подлодках, так как позволяет почти в 10 раз увеличить дальность непрерывного подводного плавания (по сравнению с дальностью плавания традиционной дизельэлектрической подводной лодки).
Электрохимические генераторы могут с высокой эффективностью использоваться во всех тех случаях, когда требуется длительное и надежное обеспечение электроэнергией при отсутствии возможности контакта с атмосферой и когда важны высокий КПД производства электроэнергии, малые габариты оборудования, малошумность, экологическая чистота и небольшие выделения тепла в окружающую среду.
Следует отметить еще один важный момент: компактное хранение водорода – одна из наиболее сложных задач, решаемых при создании электрохимических генераторов. В 1991 г. была отработана технология системы хранения водорода для второго поколения генераторов, изготовлены два опытных образца интерметаллидного накопителя, испытаны в стендовых условиях и всесторонне освоены, продемонстрировав очень хорошие эксплуатационные качества. Но по мере увеличения энергоемкости установок выявилось, что предпочтительней система генерации водорода на борту подводной лодки из углеводородного топлива, поэтому уже сейчас наряду с поиском более водородоемких и дешевых интерметаллидов ведутся проработки и исследования по конверсии углеводородного топлива.