Оценка применения ветроколес без нагрузки в теле ускорителя потока для ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения

Список литературы

1. Belmokhtar K. [et al.]. Modelling and fuel flow dynamic control of proton exchange membrane fuel cell // Power Engineering, Energy and Electrical Drives (POWERENG), 2013 Fourth International Conference on. IEEE, 2013. С. 415-420.

2. Hahnel C., Aul V., Horn J. Power efficient operation of a PEM fuel cell system using cathode pressure and excess ratio by nonlinear model predictive control //Control Conference (ECC), 2015 European. IEEE, 2015. С. 33403345.

3. Belyaev P. V. [et al.]. Simulation modeling of proton exchange membrane fuel cells // 2016. IEEE Conference Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). Omsk, Russia, 15-17 November 2016. С. 1-5. DOI: 10.1109/Dynamics.2016.7818980.

4. Sharma M., Pachauri R. K., Goel S. K. MATLAB/Simulink modeling and analysis of parametric effects on PEMFC performance // Recent Developments in Control, Automation and Power Engineering (RDCAPE), 2015 International Conference on. IEEE, 2015. С. 226-231.

5. Najafizadegan H., Zarabadipour H. Control of voltage in proton exchange membrane fuel cell using model reference control approach // Int. J. Electrochem. Sci. 2012. Vol. 7. P. 6752-6761.

6. Samosir A. S., Sutikno T., Yatim A. H. M. Dynamic evolution control for fuel cell DC-DC converter // TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control). 2011. Vol.. 9, no. 1. С. 183-190.

7. Bhansali G., Kumar R. Design analysis and dynamic control of PEM fuel cell for standalone applications // Electrical, Electronics and Computer Science (SCEECS), 2014 IEEE Students' Conference on. IEEE. С. 1-6. DOI: 10.1109/SCEECS.2014.6804455.

8. Friede W., Клё! S., Davat B. Mathematical model and characterization of the transient behavior of a PEM fuel cell // IEEE Transactions on Power Electronics. 2004. Vol. 19, no. 5. С. 1234-1241.

9. Lee J. M., Cho B. H. A dynamic model of a PEM fuel cell system //Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2009. APEC 2009. Twenty-Fourth Annual IEEE. IEEE, 2009. С. 720-724.

10. Tremblay O. [et al.]. A generic fuel cell model for the simulation of fuel cell vehicles // Vehicle Power and Propulsion Conference, 2009. IEEE, 2009. С. 1722-1729.

УДК 621.548

ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ВЕТРОКОЛЕС БЕЗ НАГРУЗКИ В ТЕЛЕ УСКОРИТЕЛЯ ПОТОКА ДЛЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ

EVALUATION OF USING NO-LOAD WIND WHEELS IN A FLOW ACCELERATOR BODY FOR WIND POWER PLANTS WITH A VERTICAL ROTATION

А. А. Бубенчиков, И. С. Лебедев, Т. В. Бубенчикова

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

А. A. Bubenchikov, I. S. Lebedev, T. V. Bubenchikova

Omsk State Technical University, Omsk, Russia

Аннотация. В статье представлены исследования, освещающие многолетний период научно-практического поиска по определению наиболее оптимальной конструкции конфузора для ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения, работающей в условиях климатических зон малого ветрового давления. В ходе работы были представлены установки башенного типа со свободными лопастями в теле концентратора, шестигранная коническая геометрия с внутренними потоконаправляющи-ми плоскостями и гладкоконическая конструкция со спиралеобразными камерами с ограничивающей нижней плоскостью в виде спирального лотка. Проведены аналитические исследования предложенных конструкций, оценена динамика улучшения КПД систем. Даны рекомендации по дальнейшему развитию научного поиска в рамках оптимизации исходной конструкции и условий её эксплуатации. В результате научно-практического поиска, представленного математическим моделированием и лабораторными испытаниями, были определены оптимальные геометрии концентраторов ветрового потока с максимальными коэффициентами ускорения.

Ключевые слова: ветроэнергетика, ускоритель потока, концентратор, конфузор, ветрозабор.

DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-3-15-24

I. Введение

Вопросу энергосбережения, системам «умный дом» [1] и источникам альтернативной энергии в сегодняшних жизненных реалиях отводится всё больше внимания [2]. А варианты сокращения энергопотребления, переход к автономной системе тепло- и электроснабжения и автоматизации процессов в настоящее время составляют одни из главных направлений научных поисков [3].

В силу российских климатических особенностей выбор, проектирование и размещение источников альтернативного питания - преобразователей энергии солнца и ветроэнергетических установок (ВЭУ), должно осуществляться конкретно для каждого случая применения обязательно после технико-экономического обоснования.

По многолетним статистическим данным скорость ветра почти всей Центральной России не превышает 5 м/с, следовательно, большинство ВЭУ с номинальным режимом работы от 8-12 м/с не смогут вырабатывать заявленную производителем мощность.

Учитывая [4], получаемая мощность ВЭУ пропорциональна скорости в третьей степени, отсюда следует, что для повышения эффективности выработки электроэнергии в ветроэнергетической отрасли необходимо проводить работы по увеличению ускорения воздушного потока.

Использование ускорителей воздушного потока является одним из оптимальных методов решения данного вопроса [5].

Ускоритель устанавливается на пути перемещения воздушного потока от свободной (ветряной) области до рабочей зоны ветроколеса ВЭУ и представляет собой конфузорные или диффузорные конструкции.

В основе принципа действия всех концентраторов лежит эффект Вентури, основанный на законе Бернулли. Он заключается в увеличении скорости и падении давления при прохождении потока газа через суженную часть трубы [6]. Таким образом, механизм получения разницы давлений и является ключевым.

Одними из первых видов ускорительных установок были установки с горизонтальной осью вращения, устанавливаемые на мачтах, работа над которыми начала вестись только в 70-х годах прошлого века, несмотря на достаточно более раннюю разработку различных конструкций [7].

Ускорители же служили устройством для повышения их эффективности работы, однако наблюдался очевидный недостаток. В большинстве случаев такие конструкции имели достаточно большие габариты и требовали дополнительной фиксации. Даже ВЭУ башенного типа [8], с применением нескольких ветротурбин в одной конструкции или многоярусные многолопастные конструкции получались не менее масштабными.

В итоге большинство этих вариантов осталось на уровне разработок, не найдя повсеместного применения.

Конструкторская мысль коснулась также варианта пневматической передачи ветровой мощности [9] на комбинированных гидро- [10], гелиоветроустановках [11] и горизонтально-осевых ветроустановках.

Из всей конструкционной многовариантности с горизонтальной осью вращения наибольшее распространение и применение получили только базовые типы данных установок [12].

В начале 80-х годов начались разработки ветроустановок вертикально-осевого типа с постоянным увеличением диапазона их мощности.

Их отличительной особенностью по отношению к горизонтально-осевым установкам являлись 2 фактора: запуск при низких скоростях ветрового потока, отсутствие ориентации по ветру, что было важным для применения ВЭУ в регионах с низкой скоростью воздушного потока.

Для оптимизации работы вертикально-осевых установок также стали проводиться работы по разработке вариантов ускорения воздушного потока: дополнительному закручиванию и уплотнению воздушного потока (использованию концентраторов ветровой энергии [13], конструкций башенного типа [14]) и создание модульных конструкций.

В силу фактора выработки меньшей мощности комбинированные вертикально-осевые установки получили немного меньшее внимание по сравнению с установками с горизонтальной осью вращения. Однако при разработке новых вариантов были созданы конструкции для размещения ВЭУ на крышах зданий.

Возможными причинами отказа от широкого использования вышеперечисленных вариантов ВЭУ послужили: достаточно большие габариты, повлиявшие на конечную стоимость материалов; наличие неконтролируемых вибраций и шумов, превышающих допустимые нормы для людей и животных, а также несоответствие заявленным характеристикам реальной конструкции или остановка ведения разработок на стадиях проектирования конструкций и эксперимента по различным причинам.

Разработка новых технических решений с использованием современных средств дополнительного конструктивно-динамического анализа, не требующих создание сложных устройств и физических моделей на этапе

проектирования, однако позволяющих оценить эти новые решения с соответствующим улучшением энергетических параметров, даёт возможность на сегодняшний день продолжать эффективную работу в направлении разработки оптимальных конструкций ВЭУ с вертикальной осью вращения.

II. Постановка задачи

По результатам оценки новых технических решений в случае проектирования одного из видов ВЭУ с вертикальной осью вращения с ускорителем потока, а также проведением многолетних конструкторски-теоретических и натурно -экспериментальных исследований [15] можно проследить чёткую последовательность поиска оптимальной конструкции, разделив их на этапы:

I этап

- возможность эффективной работы ВЭУ (в том числе стабилизация и выравнивание потока) как в условиях малых величин скорости ветра, так и в условиях воздействия экстремальных ветряных зон, возникающих вследствие перепадов суточных давлений и температур;

- создание постоянно ориентированной системы ветрозабора;

II этап

- сокращение габаритных размеров ветроустановки;

- улучшение экологической безопасности и внешнего вида ВЭУ (шум, вибрации, отсутствие взаимодействия с живой фауной - за счёт расположения элементов вращения в корпусе конфузора);

- увеличение надёжности работы системы;

III этап

- снижение материалоёмкости и улучшение прочностных свойств конструкции;

- снижение цены ВЭУ и себестоимости вырабатываемой электроэнергии;

IV этап

- простота и доступность (лёгкость) в обслуживании;

- улучшение величины КПД (ускорение воздушного потока на 100-150% вместо 20-40% у аналогов).

Поскольку многие вихревые установки имеют сложную форму воздушных каналов и конструктивно нестандартное исполнение в целом, то решение некоторых задач представляет достаточную сложность. Всё это может привести к усложнению операций эксплуатации и увеличению стоимости установки.

Для оптимального решения вопроса надёжности и удовлетворения прочностного фактора конструкции ВЭУ в качестве концентратора лучше всего применить коническую трубу, ориентированную малым выходным отверстием кверху. Причём внутри трубы будут образованы воздушные каналы за счёт рассечения пространства перегородками, закрученные при движении вдоль трубы (вокруг её оси) в пространственную логарифмическую спираль.

При этом внутренняя поверхность конуса-трубы может иметь спиральные направляющие либо сама внешняя стенка трубы должна иметь форму двухмерной логарифмической спирали. А получившаяся конструкция отдалённо напоминает усовершенствованную трубу Шауберга (двойная спираль) [16], изготовление которой весьма сложно технологически и, скорее всего, недёшево.

На участке съёма ветровой энергии для достижения наилучшего КПД системы целесообразно применение технологии низкоскоростной аэродинамики.

Конечной стадией проектирования конструкции ускорителя является работа над зоной сопряжения выходного потока и набегающего атмосферного, что также является довольно непростой задачей.

На основании этого предположения видится достаточно разумным проведение исследования всего спектра параметров. Разбиение этого спектра на этапы даст возможность получения ясной картины эффективности совершенствования отдельных узлов вплоть до достижения поставленных задач.

III. Теория

На первом этапе работы возник вопрос о необходимости постоянной ориентации ветрозабора и стабилизации величины воздушного потока, зависящих как от природно-техногенного фактора, так и вследствие процессов его срыва или запирания. Этот характер движения воздушных масс влияет на режим ускорение/торможение потока внутри конфузора. Возникает эффект потери достаточного количества полезной кинетической энергии, часть которой при использовании ветромаховика (свободно вращающиеся лопасти) может быть перенесена на ветроколесо генератора.

Для реализации расчёта динамики предложенной конструкции (рис. 1) были задействованы мощности компьютерного моделирования в среде программы ANSYS (рис. 2):

Главное вегроколссо

Рис. 1. Прототип концентраторной ВЭУ со свободными лопастями

Рис. 2. Пример анализа воздушного потока в программном комплексе ANSYS для многоярусного исполнения установки

Конструктив установки представлен конусом, расположенным на трёх вертикально стоящих рёбрах (они же направляющие потоков) в виде трехконечной звезды.

Входящий воздушный поток, движущийся со скоростью 1,5-2,5 м/сек, видоизменяя своё направление, перемещается вдоль плоскости рёбер, встречает пиромидальный подъём. Затем поднимается вверх и, сталкиваясь со свободно вращающимися лопастями, заставляет их вращаться, которые, в свою очередь, при ослаблении воздушного потока создают силу всасывающего действия. На протяжении всего пути внутри конуса поток ускоряется за счёт сужения канала и приходит во взаимодействие с верхним ветроколесом, соединённое валом с генератором в основании.

В ходе аналитического исследования моделей одно-, двух- и трехярусных систем (пример на рис. 3а) виртуальной математической модели максимальная величина увеличения скорости составила 35% на выходе установки без свободно вращающихся лопастей и 32% при их наличии. При этом наблюдался эффект стабилизации воздушного потока (рис. 3б).

Рис. 3а. Пример трёхъярусного исполнения концентраторной установки; б - усредненные значения скоростей воздушных потоков на входе и на выходе из концентраторной установки при наличии свободно вращающихся лопастей

Натурно-экспериментальные опыты на открытом воздухе (рис. 4) подтвердили правомерность теоретических изысканий, результаты значений ускорений которых изменялись в среднем на 1-5%.

Рис. 4. Натурные испытания прототипа концентраторного ВЭУ со свободными лопастями в теле концентратора

По данным экспериментального исследования можно подтвердить правомерность использования концентраторов как ускорителей воздушного потока до сравнительно небольших величин (до 30^0%) с возможностью постоянной ориентации ветрозабора. А при использовании в их конструкции системы ветроколёс возможно добиться сужения диапазона скорости рабочего потока до определённого уровня в целях наилучшего взаимодействия с генераторным узлом.

II этап

Достижение простоты при сборе каркаса конструкции, которая приобрела некоторый вид (рис. 5), и увеличение надёжности работы системы потребовало перейти к использованию унифицированных прямолинейных элементов.

Рис. 5. Шестигранная коническая геометрия с внутренними потоконаправляющими плоскостями

Полученная конструкция наряду с положительной тенденцией формирования направления воздушного потока получила негативное свойство прерывистости и возникновения вихревых зон внутри конфузора. За счёт оптимального расположения дополнительной скруглённой задней стенки и установки двух вспомогательных каналов с направляющими (козырьками) высотой 10 см частично удалось погасить отрицательный эффект.

После проведения математического анализа в программном комплексе ANSYS были смоделированы различные конструкции концентраторов ветрового потока. Теоретическая величина ускорения составила 156%, увеличившись как минимум на 121%. Однако отсутствие свободно вращающихся лопастей в конструкции ограничивало диапазон работы конфузора при низких скоростях ветра.

Было установлено, что поток распределялся плотнее к внешней стенке концентратора при выходе из конструкции конфузора. Что создавало необходимость для установи ветроколеса, имеющей оптимальную геометрию.

Полученная конструкция наряду с приростом величины ускорения воздушного потока (в отличие от предыдущей модели) за счёт расположения элементов вращения в корпусе конфузора стала более экологически безопасной.

При проведении эксперимента в лабораторных условиях величина коэффициента максимального ускорения воздушного потока составила 147%, в то время как на открытом воздухе не более 143%.

III этап

Сокращение габаритных размеров ветроустановки подвигло к отказу от достаточно длинных ветронаправ-ляющих, которые, переместившись в тело конуса конфузора, стали представлять собой спиралеобразные стенки, сворачивающиеся по проекции логарифмической спирали, образуя тем самым разделённые камеры [17]. Эта геометрия построения дала возможность улучшить аэродинамику воздушного потока внутри концентратора, избежав острых углов поверхностей, предотвращая образование завихрений, перемешивание и пульсацию воздушного потока. Появилась необходимость оценки эффективности ускорения воздушного потока за счёт конструктивных особенностей, а именно: количества используемых лопастей конфузоров и их длины (зависящей от величины единичного радиуса логарифмической спирали по основанию) (рис. 6).

Рис. 6. Гладкоконические конструкции со спиралеобразными камерами для трёх-, пяти-и семилопастных ускорителей

Были рассчитаны 9 моделей (3 типа по количеству лопастей - 3 шт., 5 шт. и 7 шт.; на три типа по величинам единичного радиуса логарифмической спирали по основанию - при длине единичного радиуса 1,3; 0,65; и 0,325 м; табл. 1).

В процессе проектирования для увеличения КПД конфузора ВЭУ возникла необходимость формирования плотного закрученного ламинарного потока в канале и возможность его плавного вхождения в конфузор. Для этого был рассмотрен вариант добавления мостов в канал одной из наиболее оптимальных конструкций среди всего проанализированного ряда моделей - № 4 (рис. 7).

а) общий вид конструкции (модель №4) б) развёртка одной из лопастей конструкции

Рис. 7. Проекции примыкания мостов к лопасти конфузора

Были проведены работы по улучшению прочностных свойств конструкции, проведён анализ исполнения верхней части конструкции для упрощения монтажа и увеличения жёсткости. По итогам использования средств математического моделирования при помощи программы ANSYS CFX были выстроены модели, выбрана оптимальная геометрия с максимальным КПД для трех-, пяти- и семилопатных конструкций.

Наилучшей геометрией для применения ее в качестве ускорителя потока для ВЭУ с вертикальной осью вращения выявлена пятилопастная конструкция с мостом № 2 - модель № 4 (рис. 7 и рис. 8).

Достигнутое увеличение скорости в ходе математического анализа составило до 236%. А затем были проведены эксперименты на натурных моделях в лабораторных условиях. Уже на первых этапах были отброшены материалоёмкие варианты моделей № 3, № 6, и № 9 (рис. 9), поскольку они также обладали избыточно длинным каналом, в котором поток встречал максимальное торможение. А при дальнейших испытаниях модели № 1 и № 8 показали меньшую эксплуатационную эффективность по отношению к модели № 4 (рис.10). Полученные данные представлены в табл. 1.

Рис. 9. Гладкоконические конструкции со спиралеобразными камерами для трёх-, пяти- и семилопастных наиболее материалоёмких ускорителей

Рис. 10. Гладкоконические конструкции со спиралеобразными камерами для трёх-, пяти-и семилопастных наиболее материалоёмких ускорителей

Рис. 8. Гладкоконическая конструкция со спиралеобразными камерами и ограничивающей нижней плоскостью в виде спирального лотка

ТАБЛИЦА 1

ВЕЛИЧИНЫ КОЭФФИЦИЕНТОВ УСКОРЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ

№ модели 1 2 4 5 7 8

Величина единичного радиуса логарифмической спирали по основанию 1,3 м 0,65 м 1,3 м 0,65 м 1,3 м 0,65 м

Количество камер три пять семь

приращение при скорости набегающего неоднородного воздушного потока 1,5 м/с 0,855 _* 1,795 1,195 1,24 1,26

3 м/с 1,46 1,645 1,63 1,54 1,21 1,505

5 м/с 1,45 1,315 1,775 1,59 1,195 1,71

дополнительное приращение скорости при наличии направляющего моста при 3 м/с 1,32 _** 1,23*** 1,15 1,33 -**

суммарная величина итогового среднего коэффициента ускорения 1,92 - 2,005 1,77 1,61 -

*не используется к рассмотрению, поскольку величина коэффициента близка к «0,5», **не используется к рассмотрению, поскольку величина коэффициента близка к «1» *** результат для конструкции с мостом № 2

В итоге было определено, что плавный вход потока достигается использованием именно спиралевидного канала. Для улучшения плотности и сохранения ламинарности потока было аргументировано обязательное наличие направляющего спирального лотка (дополнительной плоскости S3) в теле канала.

Увеличение скорости вращения ветроколеса на 5%-7% возможно в случае выхода потока из плоскости S1 (рис. 5) под углом, что создает дополнительный положительный эффект.

Определено также, что оптимальный угол поворота плоскостей входа (ветрозабора) и выхода конфузора (область перехода к рабочему ветроколесу ВЭУ) варьируется в диапазоне 100°-120°, при этом плоскость выхода S3 имеет сложную форму. Это повышает стоимость изготовления и эксплуатацию конструкции, но увеличивает скорость потока на выходе из S1 на 15%.

IV этап

На четвёртом этапе проектирования и экспериментальных исследований требуется разработать прототип с дополнительными конструкциями, которые одновременно будут облегчать обслуживание и повышать коэффициент полезного действия ветроустановки (ускорение воздушного потока на 100-150% вместо 20-40% у аналогов).

Требуется выполнить тщательную проработку гипотезы построения потокообразующих внутренних (дополнительные направляющие) и выходных геометрических модулей ВЭУ, установка которых позволит улучшить коэффициент ускорения воздушного потока за счёт эжекционного эффекта, одними из элементов которого могут выступить:

- чаши давлений на выходе;

- эжекторные камеры;

- элементов камер понижения давлений;

- использование многоступенчатой системы ветроколёс;

- использование смежных попутных воздействий на основе стартовых ветроколёс (Шухова, Савониуса);

- регулировка углов поворота направляющих камеры ветроколеса в зависимости от внутриконструкционной скорости потока.

IV. Результаты экспериментов

На основании проведенных исследований можно сформировать итоговую таблицу, отображающую величины изменений коэффициентов ускорений в процессе научно-практического поиска (табл. 2).

ТАБЛИЦА 2

МАКСИМАЛЬНЫЕ УСКОРЕНИЯ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА

Характеристика конструкции Моделирование Лабораторный эксперимент Полевые условия

Конфузорная с крупногабаритными внешними направляющими и со свободно вращающимися лопастями 132%-135% - 127%-134%

Шестигранная коническая с внутренними пото-конаправляющими плоскостями 156% 147% 143%

Гладкоконическая с внутренними спиралеобразными камерами 192% 163% -

Гладкоконическая с внутренними спиралеобразными камерами и ограничивающей нижней плоскостью в виде спирального лотка 236% 201% -

Построение внутренних и выходных потокообра-зующих геометрических модулей гипотеза: 300%

На основании данных таблицы можно судить о целесообразности переходов этапов друг в друга с получением на каждом из следующих более эффективного результата.

V. Обсуждение результатов

Подводя итог научной работы можно сделать следующие выводы:

1. Использование ветроустановок с вертикальной осью вращения обладает рядом преимуществ (повышенный кпд, меньшая сложность в обслуживании, экологичность) по сравнению с традиционным горизонтальным построением вала отбора мощности.

2. Установки с вертикальной осью требуют более тщательной проработки конструкций статических элементов перед началом проектирования энергосистемы.

3. Представляет большой интерес возможность воздействия на слабо изученные параметры, а как следствие, и характеристики ВЭУ с вертикальной осью вращения, работающих в областях низких скоростей ветрового потока, при использовании новых решений современных технологий, не создавая дорогих и сложных физических моделей.

4. В свете последних тенденций науки и техники необходимо на каждом этапе проектирования и конструирования анализировать имеющиеся на рынке отдельные узлы оптимизации энергетических систем.

5. Для наибольшего приближения к условиям эксплуатации требуется проведение полевых экспериментальных исследований наряду с лабораторными.

VI. Выводы и заключение

На основании полученных экспериментальных данных [17] видится необходимым проведение последующих проектировочных, конструкторских и натурно-измерительных исследований, направленных на получение заявленных величин ускорения воздушного потока. Обоснованием выполнения этих условий видится возможным благодаря доукомплектованию ВЭУ дополнительными модульными элементами.

Ставится обширная конструкторско-исследовательская задача, направленная на оптимизацию использования ветрового потенциала, нахождение пика отбора кинетической мощности, в том числе и на основе использования современных материалов, тем самым определяя максимально возможное значение КПД для данных типов ВЭУ.

Создаются конкурентоспособные условия для развития нетрадиционной энергетики в условиях повышающихся требований по энергоотдаче и себестоимости, надёжности и автономности, безопасности и комплекта-ционной оптимизации источников электрической энергии.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-0800243 а

Список литературы

1. Тагиров М. А., Мокшин В. В. Модель автоматизированной системы управления жилым пространством "умный дом" // Инновации в науке и практике. 2017. С. 181-189.

2. Карницкий В. Ю., Ершов С. В., Рюмов А. Ю. Особенности энергообеспечения системы «умный дом» // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 12-1. С. 134-141.

3. Андреев С. А. [и др.]. Аккумулирование энергии в маломощных гелиосистемах автономного электроснабжения // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. ВП Горячкина». 2017. № 5 (81). С. 63-66.

4. Бакут П. А., Жулина Ю. В., Иванчук Н. А. Обнаружение движущихся объектов / под ред. П. А. Бакута. М.: Сов. Радио, 1980. 288 с.

5. Доржиев С. С., Базарова Е. Г., Горинов К. А. Осевые ускорители низкопотенциальных ветровых потоков // Альтернативная энергетика и экология (ШАЕЕ). 2015. №. 7. С. 48-54.

6. Бубенчиков А. А. [и др.]. Концентратор ветрового потока для регионов с относительно низким уровнем ветровой энергии // Россия молодая: передовые технологии - в промышленность. 2015. №. 1. С. 154-159.

7. Пат. № 2639822 Российская Федерация. МПК Б 03 Б 1/04. Ветроустановка с вихревыми аэродинамическими преобразователями воздушного потока / Серебряков Р.А., Базарова Е. Г., Доржиев С. С. № 2016110067; заявл. 21.03.16; опубл. 22.12.2017 Бюл. № 37.

8. Бубенчиков А. А. [и др.]. Исследование ускорителей воздушного потока башенного типа для ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения // Омский научный вестник. 2018. №. 2 (158). С. 38-44.

9. Пат. 2252334 Российская Федерация. МПК F 03 D 1/04. Ветропневмотурбинная установка с диффузором, имеющим два вдува / Янсон Р. А., Ряснянская Т. Г., Гасилов А. В. № 2003128903/06; заявл. 29.09. 03; опубл. 20.05.05, Бюл. № 14.

10. Пат. 2502891 Российская Федерация. МПК F 03 D 1/04. Энергоустановка / Соколов Ю. С., Орлов Ю. А., Орлов Д. Ю. [и др.]. № 2011145378/06; заявл. 08.11.11; опубл. 20.05.13, Бюл. № 14.

11. Пат. № 2349792 Российская Федерация. МПК F 03 D 1/04. Гелиоветровая энергетическая установка / Булатов К. М., Булатова А. Н., Бирюлин И. Б. № 2007122229/06; заявл. 13.06.07; опубл. 20.03.09, Бюл. № 8.

12. Пат. 2396458 Российская Федерация. МПК F 03 D 1/04. Ветроэнергетическая установка / Березин А. В., Василенко С. Е., Шкурихин И. Б. № 2009117752/06; заявл. 13.05.09; опубл. 10.08.10 Бюл. № 22.

13. Пат. 2504690 Российская Федерация. МПК F 03 D 1/04. Ветровая электростанция / Перфилов А. А. № 2012116286/06; заявл. 23.04.12; опубл. 27.10. 13, Бюл. № 30.

14. Пат. 2189495. Российская Федерация. МПК F 03 D 1/04. Башенный ветродвигатель / Кобелев Н. С., Захаров И. С., Рыбалкин О. М. № 2000126411/06; заявл. 19.10.2000; опубл. 20.09.2002, Бюл. № 26.

15. Бубенчиков А. А., Бубенчикова Т. В. Оценка применения ветроколес без нагрузки в теле ускорителя потока для ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения // Омский научный вестник. 2018. № 2 (158). С. 33-37.

16. Шаубергер В. Энергия воды: пер. с англ. М. Новиковой. М.: Эксмо, 2007. 317 с.

17. Bubenchikov A. A., Bubenchikova T. V., Artamonova E. Y., Shepelev A. O. Flow accelerator for wind power installations with the vertical rotation axis [Electronic resource] // Environment and Electrical Engineering and 2017 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe) : International Conference. Milan, 2017. P. 1-8. DOI: 10.1109/EEEIC.2017.7977402.

УДК 006.91:621.317.7

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАЛИБРОВКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН

MODERN TECHNOLOGIES FOR CALIBRATION OF THE ELECTRICAL INSTRUMENTS

И. А. Ершов

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

I. A. Ershov Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia

Аннотация. Несмотря на постоянно растущий спрос на метрологические услуги, обусловленный увеличением количества используемых средств измерений, система передачи единицы физической величины не претерпевала существенных изменений. В результате сегодня мы имеем систему с низкой эффективностью, не способную удовлетворять потребностям рынка. Совершенствование системы передачи физической величины является актуальной задачей. Предложена концепция дистанционной калибровки, использование которой ранее было невозможно из-за низкого уровня развития программируемых средств измерений. Разработан программно-аппаратный комплекс для передачи размера единицы напряжения рабочим средствам измерений. Приведён обзор законодательства, связанный с применением предложенной технологии.

Ключевые слова: калибровка, программно-аппаратный комплекс, законодательная метрология, поверка.

DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-3-24-28

I. Введение

На сегодняшний день существует проблема непонимания производителя товара или услуги необходимости проведения поверки используемых средств измерений. Связано это, в первую очередь, с желанием сэкономить не только деньги, но и время. Действительно, для многих производителей поверка средств измерений - настоящая катастрофа, которая повторяется каждый год. Происходит это из-за отрыва средств измерений от произ-