THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION
A modern tendency in power production development is an aspiration to balance the whole electric power complex, to raise the consumer power supply reliability. Autonomous power supply systems take an important place in electric power industry development. They are used in aero-, sea and river ports,...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/193 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103227515109376 |
|---|---|
| author | Sokolovskyi, О. Yarosh, Y. Tsyvenkova, N. Kukharets, S. |
| author_facet | Sokolovskyi, О. Yarosh, Y. Tsyvenkova, N. Kukharets, S. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "О. Sokolovskyi",
"institution": "Zhytomyr National Agroecological University 10008, 7 Staryi Blvd, Zhytomyr, Ukraine"
},
{
"author": "Y. Yarosh",
"institution": "Zhytomyr National Agroecological University 10008, 7 Staryi Blvd, Zhytomyr, Ukraine"
},
{
"author": "N. Tsyvenkova",
"institution": "Zhytomyr National Agroecological University 10008, 7 Staryi Blvd, Zhytomyr, Ukraine"
},
{
"author": "S. Kukharets",
"institution": "Zhytomyr National Agroecological University 10008, 7 Staryi Blvd, Zhytomyr, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Sokolovskyi, О. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:12Z |
| description | A modern tendency in power production development is an aspiration to balance the whole electric power complex, to raise the consumer power supply reliability. Autonomous power supply systems take an important place in electric power industry development. They are used in aero-, sea and river ports, in hospitals, on farms, in emergency power supply systems, on defense complex objects – literally everywhere where you need power and supply is distant or working intermittently.
An autonomous power supply system powered by internal combustion engines is introduced. The main converter of an engine rotation to electric power is an alternator with excitation winding on the rotor.
An algorithm is introduced according to which a controller determines the daily amount of power consumption and, accordingly to the type and time of day, performs actions by either short or ramified algorithm. In a case when the daily rate of power is depleted, an unwished situation can occur, when only some of the lighting can stay on, that can cause discomfort for employees, and can lower their productivity. A second independent power source is proposed based on gas generator technology. A generated gas feeds an internal combustion engine which turns the alternator shaft.
A diagram of predicted power production of a 3.5 kW photovoltaic installation is presented, based on insolation data for Zhytomyr latitude. Also, a productivity diagram for gas generator installation with a nominal power output of 5 kW for one shift operation is presented. A predicted power consumption for a lighting installation for the first month of the year for all buildings of Zhytomyr national agroecological university is calculated.
A diagram of difference between produced and consumed power by days is presented. A monthly amount of consumed power is 767.8 kWh while the restricted norm is 251 kWh. Photovoltaic provided 184.8 kWh. The gas generator provided 493.2 kWh. The second reserve power supply channel provided more than a half of needed power for lighting.
A structural diagram of a controller, that performs a specialized algorithm, is developed. A diagram of variables regulated during controller operation is presented.
Implementation of the specialized algorithm can lower the installation energy consumption, provides the possibility of high-grade usage of deep reserving based on photovoltaic system and gas generator installation.
Further investigations are directed towards determining of an influence of gas generator installation productivity on operational stability of an engine-alternator system under the conditions of variable power demand and considering unstable power factor. Ref. 10,  fig.9. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2019.1(56).72-82 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 72
УДК 629.3.063.2
ОБҐРУНТУВАННЯ КАНАЛУ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НА ОСНОВІ
ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ
О.Ф. Соколовський, канд. техн. наук, Я.Д. Ярош, канд. техн. наук,
Н.М. Цивенкова, канд. техн. наук, С.М. Кухарець, докт. техн. наук
Житомирський національний агроекологічний університет
10008 Старий бульвар, 7, м. Житомир
Сучасною тенденцією розвитку енергетики є прагнення до збалансованості енергетичного комплексу, підвищення надійно-
сті електропостачання споживачів. Важливе місце в стратегії розвитку електроенергетики займають автономні систе-
ми електропостачання. Вони використовуються на підприємствах, в аеро-, морських і річкових портах, в енергоблоках
лікарень, у фермерських господарствах, в системах аварійного енергопостачання, на об'єктах оборонного комплексу –
скрізь, де потрібна електроенергія, в той час як мережа або віддалена, або працює з перебоями.
Представлено автономну систему енергопостачання з двигунами внутрішнього згорання. Основним перетворювачем ме-
ханічної енергії приводних двигунів в електричну є електромеханічний перетворювач змінного струму з обмоткою
збудження, яка розташована на роторі.
Представлено алгоритм, згідно з яким на початку циклу контролер визначає добову норму споживання електроенергії та,
відповідно до типу дня і часу доби, виконує дії за коротким чи розгалуженим алгоритмом. У разі використання добової
норми електроенергії може виникнути ситуація, за якої увімкнутою залишиться тільки частина світильників, що спричи-
нить дискомфорт для персоналу та впливатиме на продуктивність праці співробітників. Пропонується впровадження
другого незалежного каналу електропостачання з використанням газогенераторних технологій. Вироблений газ забезпечує
роботу двигуна внутрішнього згорання, який обертає вал генератора.
Представлено графік прогнозованого вироблення енергії фотоелектричною системою встановленою потужністю
3,5 кВт на основі даних сонячної інсоляції на широті м. Житомира. Також представлено графік продуктивності газоге-
нераторної установки потужністю 5 кВт за однозмінної роботи. Розраховано прогнозоване споживання електрое-
нергії освітлювальною установкою протягом першого місяця року для корпусів Житомирського національного агроеко-
логічного університету.
Представлено графік різниці між спожитою та виробленою енергією за днями тижня. Величина спожитої електрики за
місяць становила 767,8 кВт·год за встановленої норми 251 кВт·год. Фотоелектричними панелями та газогенераторною
установкою вироблено відповідно 184,8 кВт·год та 493,2 кВт·год. Другий резервний канал живлення забезпечив більше по-
ловини потреб на освітлення навчального корпусу.
Розроблено структурну схему контролера, що реалізує спеціалізований алгоритм. Представлено графік регульованих
змінних під час роботи контролера.
Застосування спеціалізованого алгоритму дозволяє зменшити енергоспоживання установки, забезпечує можливість пов-
ноцінного використання глибокого резервування на базі фотоелектричної системи та газогенераторної установки.
Подальші дослідження спрямовані на встановлення впливу продуктивності газогенераторної установки на стійкість ро-
боти системи двигун-генератор в умовах мінливого попиту на електроенергію та з врахуванням нестабільного значення
коефіцієнта потужності. Бібл. 10, рис. 9.
Ключові слова: газогенератор, система електропостачання, фотоелектрична система.
THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED
ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION
О. Sokolovskyi, candidate of technical science, Y. Yarosh, candidate of technical science, N. Tsyvenkova, candidate of technical
science, S. Kukharets, doctor of technical science
Zhytomyr National Agroecological University
10008, 7 Staryi Blvd, Zhytomyr, Ukraine
A modern tendency in power production development is an aspiration to balance the whole electric power complex, to raise the con-
sumer power supply reliability. Autonomous power supply systems take an important place in electric power industry development.
They are used in aero-, sea and river ports, in hospitals, on farms, in emergency power supply systems, on defense complex objects –
literally everywhere where you need power and supply is distant or working intermittently.
An autonomous power supply system powered by internal combustion engines is introduced. The main converter of an engine rota-
tion to electric power is an alternator with excitation winding on the rotor.
An algorithm is introduced according to which a controller determines the daily amount of power consumption and, accordingly to
the type and time of day, performs actions by either short or ramified algorithm. In a case when the daily rate of power is depleted,
an unwished situation can occur, when only some of the lighting can stay on, that can cause discomfort for employees, and can lower
their productivity. A second independent power source is proposed based on gas generator technology. A generated gas feeds an
internal combustion engine which turns the alternator shaft.
A diagram of predicted power production of a 3.5 kW photovoltaic installation is presented, based on insolation data for Zhytomyr
latitude. Also, a productivity diagram for gas generator installation with a nominal power output of 5 kW for one shift operation is
presented. A predicted power consumption for a lighting installation for the first month of the year for all buildings of Zhytomyr na-
tional agroecological university is calculated.
© О.Ф.Соколовський, Я.Д.Ярош, Н.М.Цивенкова, С.М.Кухарець, 2019
https://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=2ahUKEwijq8en_ZbdAhXttYsKHfzXDBYQFjABegQICRAB&url=http%3A%2F%2Fscholar.google.com.ua%2Fcitations%3Fuser%3D-BrV98MAAAAJ%26hl%3Duk&usg=AOvVaw1137spRsYMFG--PqvszWcC
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 73
A diagram of difference between produced and consumed power by days is presented. A monthly amount of consumed power is
767.8 kWh while the restricted norm is 251 kWh. Photovoltaic provided 184.8 kWh. The gas generator provided 493.2 kWh. The
second reserve power supply channel provided more than a half of needed power for lighting.
A structural diagram of a controller, that performs a specialized algorithm, is developed. A diagram of variables regulated during
controller operation is presented.
Implementation of the specialized algorithm can lower the installation energy consumption, provides the possibility of high-grade
usage of deep reserving based on photovoltaic system and gas generator installation.
Further investigations are directed towards determining of an influence of gas generator installation productivity on operational stability
of an engine-alternator system under the conditions of variable power demand and considering unstable power factor. Ref. 10, fig.9.
Keywords: gas producer, power supply system, photovoltaic system.
О.Ф. Соколовський
О. Sokolovskyi
Відомості про автора: завідувач кафедрою елек-
трифікації, автоматизації виробництва та інжене-
рної екології Житомирського національного аг-
роекологічного університету, к.т.н, доцент.
Освіта: Національний технічний університет
України «Київський політехнічний інститут імені
Ігоря Сікорського».
Наукова сфера: біоенергетичні системи аграр-
ного виробництва, електротехнічні системи, ене-
ргозбереження в системах автоматизованого
електропривода.
Публікації: 50 публікацій, з них 32 наукові (у
тому числі 26 наукових праць, опублікованих у
вітчизняних і 6 у міжнародних рецензованих
фахових виданнях), 2 патенти на винахід та
11 навчально-методичного характеру.
ORCID: 0000-0001-8440-7462
Контакти: +38(097) 578-77-54
e-mail: of@ukr.net
Author information: head of Electrification, Auto-
mation of Production and Engineering Ecology De-
partment (Engineering and Energetic Faculty) of
Zhytomyr National Agroecological University,
Ph.D, assis. professor of Mechanics and Agroeco-
systems Engineering Department.
Education: National Technical university of Ukraine
«Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute».
Research area: bioenergy systems of agrarian pro-
duction, electrical and technical engineering sys-
tems, energy saving in automated electric drive sys-
tems.
Publications: 50, including 32 scientific articles (26
scientific papers were published in Ukrainian peer-
reviewed journals, and 6 – in international), 2 pa-
tents and 11 educational and methodical materials.
ORCID: 0000-0001-8440-7462
Contacts: +38(097) 578-77-54
e-mail: of@ukr.net
Я.Д. Ярош
Y. Yarosh
Відомості про автора: декан факультету інжене-
рії та енергетики Житомирського національного
агроекологічного університету, к.т.н., доцент
кафедри процесів, машин і обладнання в агроін-
женерії.
Наукова сфера: біоенергетичні системи аграр-
ного виробництва, технологічні засоби форму-
вання екологобезпечних проектів у агрохарчовій
галузі.
Освіта: Тернопільський національний технічний
університет імені Івана Пулюя.
Публікації: 70, з них 56 наукові (у тому числі 46
наукових праць, опублікованих у вітчизняних і
10 у міжнародних рецензованих фахових видан-
нях), 4 патенти та 14 матеріалів навчально-
методичного характеру.
ORCID: 0000-0001-6590-7058
Контакти: +38 (067) 796-24-49
e-mail: yaroslav.yarosh76@gmail.com
Author information: dean of Engineering and En-
ergetic Faculty of Zhytomyr National Agroecologi-
cal University, Ph.D, assis. professor of Processes,
Machinery, and Equipment in Agroengineering De-
partment.
Education: Ternopil Ivan Puluj National Technical
University.
Research area: bioenergy systems of agrarian pro-
duction, technological means of forming ecological-
ly safe projects in the sphere of agro-food industry.
Publications: 70, including 56 scientific articles (46
scientific papers were published in Ukrainian peer-
reviewed journals, and 10 – in international),
4 patents and 14 educational and methodical materi-
als.
ORCID: 0000-0001-6590-7058
Contacts: +38 (067) 796-24-49
e-mail: yaroslav.yarosh76@gmail.com
Н.М. Цивенкова
N. Tsyvenkova
Відомості про автора: заступник декана з нау-
кової роботи факультету інженерії та енергетики
Житомирського національного агроекологічного
університету, к.т.н., доцент кафедри механіки та
інженерії агроекосистем.
Освіта: Житомирський державний технологіч-
ний університет.
Наукова сфера: енергозбереження, альтернати-
вна енергетика, біоенергетичні системи і ком-
плекси.
Публікації: 82, з них 65 наукові (у тому числі 55
наукових праць, опублікованих у вітчизняних і
10 у міжнародних рецензованих фахових видан-
нях), 2 патенти на винахід та 18 праць навчально-
методичного характеру.
ORCID: 0000-0003-1703-4306
Контакти: +38 (050) 313-89-03
e-mail: nataliyatsyvenkova@gmail.com
Author information: deputy dean in science of
Engineering and Energetic Faculty of Zhytomyr
National Agroecological University, Ph.D, as-
sis. professor of the Mechanics and agroecosystems
engineering Department.
Education: Zhytomyr state technological university.
Research area: energy saving, alternative energy,
bionergetic systems and complex.
Publications: 82, including 65 scientific articles (55
scientific papers were published in Ukrainian peer-
reviewed journals, and 10 – in international),
2 patents and 18 educational and methodical materi-
als.
ORCID: 0000-0003-1703-4306
Contacts: +38 (050) 313-89-03
e-mail: nataliyatsyvenkova@gmail.com
https://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=2ahUKEwijq8en_ZbdAhXttYsKHfzXDBYQFjABegQICRAB&url=http%3A%2F%2Fscholar.google.com.ua%2Fcitations%3Fuser%3D-BrV98MAAAAJ%26hl%3Duk&usg=AOvVaw1137spRsYMFG--PqvszWcC
mailto:of@ukr.net
mailto:of@ukr.net
mailto:yaroslav.yarosh76@gmail.com
mailto:yaroslav.yarosh76@gmail.com
mailto:nataliyatsyvenkova@gmail.com
mailto:nataliyatsyvenkova@gmail.com
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 74
С.М. Кухарець
S. Kukharets
Відомості про автора: завідувач кафедрою ме-
ханіки та інженерії агроекосистем Житомирсь-
кого національного агроекологічного університе-
ту, д.т.н.
Освіта: Житомирський національний агроеколо-
гічний університет.
Наукова сфера: технічна біоенергетика, техніч-
не забезпечення агроекосистем.
Публікації: 155, з них 128 наукові (у тому числі
114 наукових праць, опублікованих у вітчизня-
них і 14 у міжнародних рецензованих фахових
виданнях), 4 наукові монографії, 14 патентів на
винахід та 27 праць навчально-методичного ха-
рактеру (з них 1 підручник, 3 навчальні посібни-
ки).
ORCID: 0000-0002-5129-8746
Контакти: +38 (067) 665-35-48
e-mail: saveliy_76@ukr.net
Author information: head of the Mechanics and
Agroecosystems Engineering Department (Engineer-
ing and Energetic Faculty) of Zhytomyr National
Agroecological University, D.Sc, professor of the
Mechanics, and Agroecosystems Engineering De-
partment.
Education: Zhytomyr National Agroecological Uni-
versity.
Research area: technical biotechnology, technical
support of agro-ecosystems.
Publications: 155, including 128 scientific articles
(114 scientific papers were published in Ukrainian
peer-reviewed journals, and 14 – in international), 4
monographs, 14 patents and 27 educational and me-
thodical materials.
ORCID: 0000-0002-5129-8746
Contacts: +38 (067) 665-35-48
e-mail: saveliy_76@ukr.net
Перелік використаних позначень та скорочень:
WY – споживання енергії від мережі централізовано-
го електропостачання, кВт·год;
QП – потужність, отримана з м3 газу, кВт/м3;
WСП – електроенергія, спожита від фотоелектричної
системи, кВт·год;
LГ – продуктивність газогенератора за добу,
м3/добу;
WCГ – електроенергія, спожита від газогенераторної
установки, кВт·год;
ДВ – коефіцієнт корисної дії двигуна внутрішньо-
го згорання;
WTi – електроенергія, спожита протягом темного
часу доби, кВт·год;
Г – коефіцієнт корисної дії синхронного генера-
тора;
WXMi – електроенергія, спожита внаслідок хмарності,
кВт·год;
E(n·T0) – освітленість на поточному кроці квантування
алгоритму, лк;
РС, РН – встановлена потужність сонячних панелей та
освітлювальної установки, кВт;
E((n–1)·T0) – освітленість на попередньому кроці кванту-
вання, лк;
РСН – потужність однієї панелі, кВт; Uз·((n+1)·T0) – напруга завдання, встановлена системою
Т – тривалість робочого дня, год; керування, В;
kC – сезонний коефіцієнт сонячної системи (для U·((n–1)·T0) – напруга завдання, що визначається персона
літа 0,5Ck ; для зими 0,7Ck ); лом на попередньому кроці квантування ал-
kХС – сезонний коефіцієнт хмарності; горитму, В;
АХП – величина хмарності відповідно до прогнозу
0T – період квантування, хв;
погоди; Ud, Uq – проекції напруг статора;
tT – тривалість сутінок на проміжку робочого дня, Ufd, Ukd, – проекції приведених напруг збудження;
год; Ukq1, Ukq2
tГ, tС – відповідно час використання на добу енергії, id, iq – проекції струмів статора;
виробленої газогенераторною системою авто-
номного електропостачання та час викорис-
тання на добу сонячної енергії, год;
ifd, ikd, ikq1,
ikq2
– проекції приведених струмів збудження;
d, q – проекції потокозчеплення статора;
N – кількість робочих днів протягом місяця; fd, kd, – проекції приведених потоків потокозчеплен
n – ціле додатне число; kq1, kq2 ня ротора;
Z – кількість сонячних панелей; RS – активний опір статора;
GД – середньодобове значення сонячної інсоляції,
кВт·год/м2;
Rfd, Rkd,
Rkq1, Rkq2
– проекції приведених опорів ротора, де індек-
си змінних і параметрів позначають таке: d,
Н – інтенсивність сонячного випромінювання за
якого виконують тестування сонячних пане-
лей, кВт/м2.
q – проекції змінних на осі d і q; f, k – змінні
кола збудження і демпферної обмотки.
Вступ. Сучасною тенденцією розвитку енер-
гетики є прагнення до збалансованості енергетич-
ного комплексу, підвищення надійності електро-
постачання споживачів. Важливе місце в стратегії
розвитку електроенергетики займають автономні
системи електропостачання. Останнім часом такі
системи отримують все більше поширення майже
у всіх галузях народного господарства [5]. Необ-
хідність в автономних системах виникає там, де
технічно неможливо або економічно невигідно
використовувати централізоване електропоста-
чання, наприклад, на пересувних об’єктах. Авто-
номні системи знаходять широке застосування в
промисловості, будівництві, сільському і комуна-
льному господарствах. Вони використовуються на
підприємствах, в аеро-, морських і річкових пор-
тах, в енергоблоках лікарень, у фермерських гос-
подарствах, в системах аварійного енергопоста-
чання, на об’єктах оборонного комплексу – скрізь,
де потрібна електроенергія, в той час як мережа
або віддалена, або працює з перебоями.
Для отримання стабільного надходження
mailto:saveliy_76@ukr.net
mailto:saveliy_76@ukr.net
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 75
енергії в автономних системах доречним буде
використання газогенераторів [1, 2]. Генератор-
ний газ використовується в якості палива для
двигунів внутрішнього згоряння, газотурбінних
установок, теплотехнічного обладнання та виро-
бництва електроенергії [1, 2].
Постановка завдання. Первинним джере-
лом енергії в запропонованій системі (рис. 1) є
газогенератор, вироблений газ якого є пальним
для двигуна внутрішнього згорання.
Рис. 1. Структурна схема газогенераторної системи автономного електропостачання
Fig. 1. Gas generator system block diagram for autonomous power supply
Основними перетворювачами механічної
енергії приводних двигунів в електричну є синх-
ронні генератори, асинхронні генератори та гене-
ратори постійного струму. Застосування асинх-
ронних генераторів обмежується нестабільністю
напруги та частоти у разі зміни параметрів нава-
нтаження та вимагає впровадження складних си-
стем керування збудженням [4]. Використання
колекторних генераторів обмежене недостатнім
поширенням приладів постійного струму або ж
вимагає застосування інверторів для отримання
змінної напруги [6]. Синхронні генератори до-
зволяють отримувати якісну енергію змінного
струму фіксованої частоти при зміні навантажен-
ня в межах номінальної потужності [3]. Тому для
запропонованої системи автономного електропо-
стачання обрано електромеханічний перетворю-
вач змінного струму з обмоткою збудження, роз-
ташованою на роторі.
Одним зі способів зменшення витрат на осві-
тлення є застосування автономних систем на базі
фотоелектричних панелей, що в поєднанні зі сві-
тлодіодною технікою дозволяє отримувати знач-
ну економію електроенергії. Для реалізації таких
систем необхідно впровадити такі рішення [9]:
застосовувати в якості пристроїв комута-
ції імпульсних вимикачів, що дозволить здійсню-
вати централізоване керування освітленням ав-
томатично та в ручному режимі;
встановити датчики освітленості, датчики
присутності в робочих приміщеннях, датчики
положення жалюзі;
періодично вимикати світло в автоматич-
ному режимі в неробочий час;
застосувати системи сонячного електропо-
стачання з автономними інверторами типу off-grid
для часткового покриття потреб на освітлення;
впровадити світлодіодне освітлення офісу
(для зменшення вартості реконструкції системи
пропонується заміна люмінесцентних ламп на
світлодіодні зі збереженням встановлених світи-
льників);
зонально керувати освітленням з метою
створення необхідної освітленості в окремих час-
тинах приміщень;
запровадити добові норми витрат елект-
роенергії з урахуванням тривалості робочого дня,
тривалості сутінок відповідно до астрономічних
даних, хмарності відповідно до прогнозу погоди;
централізовано керувати системою від
програмованого логічного контролера.
Відповідно до розробленого алгоритму [9]
на початку циклу контролер визначає добову
норму споживання електроенергії та, відповідно
до типу дня і часу доби, виконує дії за коротким
чи розгалуженим алгоритмом. На проміжку не-
робочого часу (18:00–08:00) контролер виконує
періодичне вимикання світла через кожні дві
години. Цю саму процедуру контролер виконує
у вихідні дні. На інтервалі 08:00–18:00 в робо-
чий день відповідно до сигналів датчиків прису-
тності, освітленості та положення жалюзі з ура-
хуванням добового залишку електроенергії за-
безпечується живлення системи освітлення від
мережі централізованого електропостачання або
від акумуляторних батарей фотоелектричної си-
стеми. У разі використання добової норми елек-
троенергії може виникнути ситуація, за якої
увімкнутою залишиться тільки частина світиль-
ників, що спричинить дискомфорт для персона-
лу та впливатиме на продуктивність праці спів-
робітників.
Пропонується впровадження другого неза-
лежного каналу електропостачання на основі га-
зогенераторної установки [2]. Вироблений газ
буде забезпечувати роботу двигуна внутрішнього
згорання, який у свою чергу обертатиме вал ге-
нератора. У більшості випадків для вироблення
електроенергії в автономних системах електро-
постачання з електромеханічними перетворюва-
чами застосовують синхронні та асинхронні ге-
нератори напругою 220/380 В.
Виклад основного матеріалу. В мобільних
електростанціях для нормальної роботи генера-
Газогенератор
Двигун
внутрішнього
згорання
Синхронний
генератор
Навантаження
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 76
тора частота обертання привідного двигуна підт-
римується на рівні 3000 об/хв. В умовах нестабі-
льної продуктивності газогенератора та коливан-
ня величини навантаження, що викликатиме змі-
ну обертів генератора та, як наслідок, погіршення
якості виробленої електроенергії, найбільш при-
йнятним буде схемне рішення: газогенератор –
двигун внутрішнього згорання – синхронний ге-
нератор – контролер зарядження – акумуляторні
батареї – інвертор 220/380 В. Застосування такої
схеми дозволить отримати додаткове резервне
джерело та уникнути вимуше-
ного зменшення рівня освітлення приміщень на-
вчального корпусу у випадку розрядження аку-
муляторних батарей фотоелектричної системи.
Алгоритм роботи контролера (рис. 2) пе-
редбачатиме порівняння стану зарядження
акумуляторних батарей з подальшим вибором
основного каналу живлення в умовах вичер-
пання добової норми витрат електроенергії на
освітлення корпусу. У разі недостатнього рівня
зарядження батарей фотоелектричної системи
(UГUС) в роботу вступає вузол на основі газо-
генераторної установки.
Початок
Процедура визначення
добової норми
електроенергії
Який день тижня?
Який проміжок
часу?
Сигнал датчика
присутності
Рівень освітленості
Алгоритм вимикання
через кожні дві
години
Алгоритм вимикання
через кожні дві
години
Вимикання світла
з паузою 20 хв
Положення жалюзі
Визначення
залишку енергії на
добу
Порівняння рівня
зарядження АБ
Живлення 50%
світильників від АБ
Живлення 25%
світильників від АБ
Алгоритм роботи за
сигналом датчика
освітленості від
мережі
Вихідний
Робочий
18:00-8:00
8:00-18:00
Персонал відсутній
Персонал присутній
Недостатній
Достатній Закриті
Відкриті
Немає
Є
50-100%
0-50%
Рівень зарядження
АБ газогенератора
Uг>Uc
Живлення 50%
світильників від АБ
Живлення 25%
світильників від АБ
50-100%
0-50%
Рівень зарядження
АБ ФЕС
Uc>Uг
Порівняння рівня
зарядження АБ
Алгоритм роботи за
сигналом датчика
освітленості від АБ
Живлення 25%
світильників від
мережі
50-100%
0-50%
Рівень зарядження
АБ газогенератора
Uг>Uc
Алгоритм роботи за
сигналом датчика
освітленості від АБ
Живлення 25%
світильників від
мережі
50-100%
0-50%
Рівень зарядження
АБ ФЕС
Uc>Uг
Рис. 2. Алгоритм роботи контролера
Fig. 2. Algorithm of controller operation
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 77
Енергозберігаючі властивості розробленої
мережі забезпечуються: у нормальному режимі за
рахунок використання датчиків присутності,
освітленості та періодичного вимикання світла в
неробочий час; в екстремальному режимі (у разі
затемнення вікон) за рахунок зниження рівня
штучного освітлення та спонукання персоналу до
використання природного освітлення; в ощадно-
му режимі (у випадку вичерпання добової норми)
за рахунок вмикання відповідного алгоритму;
використанням фотоелектричної системи та газо-
генераторної установки.
Величина електроенергії, яку споживає за-
пропонована система за добу:
, , , , , , , ,
, , , ,
, , .
П Н С Г ХС ХП Т С Г
У Н Т ХС ХП
СП С С СГ Г Г
W P P P T k A t t t
W P T t k A
W P t W P t
(1)
Сумарне прогнозоване споживання електро-
енергії за добу:
Уі Ті ХМіW W W . (2)
Ті Н ТіW P t . (3)
1
ХПі
ХМі Н ХС N
ХПі
A
W P k T N
A
. (4)
Рекомендується прийняти 0,3ХСk для зи-
мових місяців, 0,2ХСk – для весни та осені,
0,1ХСk – для літа. З метою врахування витрат
електроенергії у сонячний день через затемнен-
ня вікон приймемо для зими 0ХПA , для весни
та осені – 0,5ХПA , для літа – 1ХПA . Визна-
чення хмарності здійснюється відповідно до
прогнозу на погодних сайтах [8] за чотирибаль-
ною шкалою.
Величина електроенергії, яку може виробити
сонячна система електропостачання за добу,
кВт·год:
С СН Д
СД
Z k P G
W
H
. (5)
Кількість електроенергії, виробленої газоге-
нераторною установкою протягом доби:
ГД П Г ДВ ГW Q L . (6)
На рис. 3 зображено: графік прогнозованого
вироблення енергії фотоелектричною системою
WСМ встановленою потужністю 3,5 кВт на основі
даних сонячної інсоляції [10] на широті
м. Житомира з урахуванням середньостатистич-
них показників хмарності у січні 2018 року; гра-
фік продуктивності газогенераторної установки
WГМ потужністю 5 кВт за однозмінної роботи об-
слуговуючого персоналу; графік прогнозованого
споживання електроенергії освітлювальною ус-
тановкою WОМ протягом першого місяця року для
забезпечення потреб навчального корпусу Жито-
мирського національного агроекологічного уні-
верситету.
Добова норма витрат для кожного із 22 робо-
чих днів зображена на графіку WНМ.
Рис 3. Графік прогнозованого вироблення енергії фотое-
лектричною системою
Fig. 3. Graph of the projected energy generation by a
photoelectric system
На рис. 4 представлено графічну залежність,
яка відображає різницю між спожитою та вироб-
леною енергією за днями тижня. Найбільший
дисбаланс за абсолютними показниками спосте-
рігався на 3-й, 5-й, 10-й та 11-й робочі дні тижня.
Лише три дні тижня характеризуються дефіцитом
енергії, яка має забезпечуватися двома допоміж-
ними каналами електропостачання.
Рис. 4. Різниця між спожитою та виробленою енергією за
днями тижня
Fig. 4. Difference between consumption and produced energy
by days of the week
Величина спожитої електрики за місяць ста-
новила 767,8 кВт·год за встановленої норми
251 кВт·год. Фотоелектричними панелями та га-
зогенераторною установкою вироблено відповід-
но 184,8 кВт·год та 493,2 кВт·год. Другий резер-
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 78
вний канал живлення забезпечив більше полови-
ни потреб на освітлення навчального корпусу.
Рис. 5. Енергетичні показники установки протягом доби
Fig. 5. Energy indicators of the installation during the day
На рис. 5 зображено: графік вироблення ене-
ргії WСД фотоелектричною системою протягом
доби; графік продуктивності газогенераторної
установки WГД; графік споживання електроенергії
освітлювальною установкою WОД за той самий
проміжок часу. Графік WНД відображає середнє
споживання електроенергії освітлювальною ус-
тановкою відповідно до встановленої норми. На
окремих проміжках часу ділянки графіків спожи-
вання та вироблення електричної енергії мають
протилежні тренди. Це пов’язано з мінливістю
освітлення фотоелектричних панелей та нестабі-
льною продуктивністю газогенераторної установ-
ки, а також значним зменшенням споживання
енергії у денний час, коли сонячні модулі забезпе-
чують найбільший коефіцієнт корисної дії.
У разі низького рівня зарядження акумулято-
рних батарей одночасно за двома каналами мож-
ливе виникнення ситуації, коли освітленість
приміщень не буде відповідати встановленим
вимогам. Пропонується застосування спеціалізо-
ваного алгоритму, за якого система керування
зменшуватиме освітленість у разі вичерпання
добової норми електроенергії незалежно від рів-
ня зарядження акумуляторних батарей. При цьо-
му зберігається принцип пріоритетності вибору
каналу живлення за ознакою стану електрохімічних
джерел енергії. Рівняння, що реалізує алгоритм:
0
0 0
0
( )
(( 1) ) (( 1) )
1
З
E nT
U n T U n T
E n T
, (7)
Структурна схема контролера, що реалізує
спеціалізований алгоритм, зображена на рис. 6.
Рис. 6. Структурна схема реалізації спеціалізованого алгоритму
Fig. 6. Block diagram of specialized algorithm implementation
Задаючий елемент ЗЕ формує напругу за-
вдання U31, яка відповідає номінальному зна-
ченню освітленості і утримується протягом пе-
ріоду часу 2T0 під час вмикання системи освіт-
лення. Період квантування T0 повинен переви-
щувати час перехідних процесів, викликаних у
Tфp+1
1
1
z
2T0
Uзн
Uзн
Uзн
p
1-e-pT0
UE((n+1)T0)
Uз
E((n-1)T0)
1
x
1
z
U((n-1)T0)
E
U
E(nT0)
U(nT0)
ЗЕ
ФЕ
Uз1
Uз2
ІЕ
ІЕ
T0
T0
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 79
системі зміною напруги завдання. Інформація
про освітленість надходить у фіксовані момен-
ти часу nT0 за допомогою імпульсних елементів
ІЕ. Ланки 1/z реалізують затримку сигналів на
один фіксований часовий крок. Формуючий
елемент ФЕ забезпечує формування сигналу
завдання освітленості після вмикання системи.
Ланка 1/x реалізує обернено-пропорційну за-
лежність. Через нульові початкові умови робо-
ти системи (E=0, U=0) напруга U32 буде дорів-
нювати нулю протягом 2T0. Для зменшення
стрибків струмів під час перехідних процесів
напруга завдання подається через аперіодичний
фільтр зі сталою часу Tф.
Початковий режим визначається освітленіс-
тю Е=150 лк (рис. 7). У момент часу 4T0 форму-
ється сигнал керування на виході спеціалізовано-
го регулятора U3((n+1)T0) з урахуванням:
E(n·T0)=120 лк; E·(n–1)·T0=150 лк; U(n·T0)=7 В;
U((n–1)·T0)=10 В. При цьому напруга завдання
зменшується з 10 В до 7,3 В. Далі система реагує
на потреби споживачів. Збільшення сигналу за-
вдання з боку персоналу від 3 В до 9 В призведе
до зростання освітленості у момент часу 7T0. У
випадку відповідності освітленості приміщення
сигналу завдання на вході системи, напруга за-
вдання на кожному наступному кроці квантуван-
ня змінювалася б пропорційно встановленому
завданню персоналом на двох сусідніх кроках
квантування алгоритму. Але освітленість примі-
щень залежить від багатьох факторів, що суттєво
впливає на форму графіка вихідної напруги регу-
лятора. Для уникнення різких коливань освітле-
ності рекомендується прийняти період кванту-
вання T0=15 хв.
Рис. 7. Графіки регульованих змінних під час роботи
спеціалізованого регулятора
Fig. 7. Diagram of regulated variables during the operation
time of a specialized regulator
Проведемо дослідження автономної системи
електропостачаня за допомогою програми
Simulink, яка є додатком до пакета МАТLАВ [7].
Для моделювання перехідних процесів скориста-
ємося блоком Synchronous Machine PU
Fundamental бібліотеки SimPowerSystems. Блок є
моделлю класичної синхронної машини з демп-
ферною обмоткою. Електрична частина синхрон-
ного генератора описується системою диферен-
ційних рівнянь шостого порядку (8) в системі
координат, пов’язаною з ротором [6].
Порти моделі є виводами статорної обмотки
машини. Сигнал, що відповідає механічній поту-
жності на валу подається на вхідний порт Pm, а
на вхідний порт Vf подається еквівалент напруги
обмотки збудження. На вихідному порту m_pu
формується векторний сигнал, який містить 16
змінних: 1–3 – струми обмотки статора isa, isb, isc;
4–5 – проекції струмів статора id, iq; 6–8 – струм
збудження ifd та проекції струмів демпферної об-
мотки
kdi ,
kqi ; 9–10 – проекції потоку намагнічу-
вання md, mq; 11–12 – проекції напруг статора
Ud, Uq; 13 – відхилення ротора ; 14 – швидкість
ротора r; 15 – електромагнітна потужність Рв; 16
– відхилення швидкості ротора .
1
1 1 1
2
2 2 2
,
,
,
,
,
d
d s d R q
q
q s q R d
fd
fd fd fd
kd
kd kd kd
kq
kq kq kq
kq
kq kd kq
d
U R i
dt
d
U R i
dt
d
U R i
dt
d
U R i
dt
d
U R i
dt
d
U R i
dt
(8)
Для зручності отримання вихідних величин в
Simulink передбачено блок Machines Measurement
Demux. Стабілізація напруги на виводах машини
у разі зміни навантаження здійснюється колом
зворотного зв’язку з використанням блоку
Excitation System. Блок є моделлю системи збу-
дження для синхронної машини, що дозволяє ре-
гулювати напругу на затискачах у разі генерато-
рного режиму. За основу блоку взятий збудник
без врахування насичення магнітного кола. На
перший вхід блоку (vref) подається необхідне
значення напруги на затискачах статора. На дру-
гий (vd) і третій (vq) входи подаються поточні
значення проекцій напруг статора на осі d і q.
Четвертий вхід може бути використаний для
створення контуру стабілізації потужності. Всі
вхідні змінні та вихідна змінна мають розмірність
відносних одиниць pu.
На рис. 8 показана схема для досліджень ав-
тономної системи електропостачання на базі си-
нхронного генератора із чотириполюсним рото-
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 80
ром та демпферними обмотками. Дані генератора
[3]: Рном=5 кВт; nном=3000 об/хв; Uном=380 В;
Iном=9 А.
На рис. 9а зображено графічні залежності
вихідної напруги, на рис. 9б – графічна залеж-
ність струму у разі підключення трифазного си-
метричного навантаження. Пуск генераторної
установки здійснюється з навантаженням, що
відповідає лінійному струму 3,8 A. Далі в три
етапи через кожні 0,4 c підключалася наступна
секція трифазного симетричного опору, що збі-
льшило струм до 5,7 А. Тривалість перехідних
процесів при зміні навантаження не перевищува-
ла 0,2 с. Моделювання проводилося з урахуван-
ням сталої частоти обертання привідного двигуна
при зміні навантаження.
Рис. 8. Схема для дослідження системи автономного електропостачання
Fig. 8. Scheme for research of autonomous electric power supply system
а) б)
Рис. 9. Результати досліджень системи автономного електропостачання
Fig. 9. Results of the research of autonomous electric power supply system
Введення додаткового каналу на основі газо-
генераторної системи автономного електропо-
стачання зменшує ймовірність обмеження щодо
якості освітлення приміщень навчального корпу-
су та водночас зберігає функцію енергоощадного
виховання персоналу.
Висновки. 1. Застосування спеціалізованого
алгоритму дозволяє зменшити енергоспоживання
установки, забезпечує можливість повноцінного
використання глибокого резервування на базі
фотоелектричної системи та газогенераторної
установки.
2. Вироблення необхідної кількості енергії,
запропонованою системою електроживлення,
залежить від продуктивності газогенераторної
установки, що вимагає ретельного узгодження
встановлених потужностей елементів силового
каналу. Вихідна частота визначається швидкістю
обертання вала генератора, напруга – струмом
ротора. Тому привідний двигун і система збу-
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 81
дження генератора повинні бути обладнані від-
повідними регуляторами для стабілізації обертів
та напруги у випадку зміни величини та характе-
ру навантаження. У разі застосування автономної
системи для живлення обчислювальних комплек-
сів необхідно враховувати дію поздовжньої реак-
ції якоря, яка викликана навантаженням ємнісно-
го характеру. Вимоги до автоматизації газогене-
раторної електростанції можуть бути знижені у
випадку живлення нагрівальних установок (без
електронних термостатів) та освітлювальних ус-
тановок. Навантаження мережі електричними
двигунами призведе до вимушеного збільшення
встановленої потужності автономної системи
електропостачання через значні пускові струми
електромеханічних перетворювачів.
3. Подальші дослідження рекомендується
спрямувати на встановлення впливу продуктивно-
сті газогенераторної установки на стійкість роботи
системи двигун-генератор в умовах мінливого по-
питу на електроенергію та з урахуванням нестабі-
льного значення коефіцієнта потужності.
1. Perez N.P., Machin E.B. , Pedroso D.T. , Roberts
J.J. , Antunes J.S., Silveira J.L. Biomass Gasification for Combined
Heat and Power Generation in the Cuban Context. Energetic and
Economic Analysis. Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 90.
Рp. 1-12. URL:
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.06.095
2. Tsyvenkova N.M., Golubenko А.А. , Kukharets S.M. ,
Biletsky V.R. The research of downdraft gas producer heat
productivity on straw. Proceedings of International symposium
.ISB-INMA TEH Agricultural and Mechanical Engineering.
October 27-29. Bucharest. Romania. 2016. Рp. 83-91.
3. Бєлікова Л.Я., Шевченко В.П. Електричні машини:
навч. посіб. для студ. вищ. навч. закладів. Одеса. Наука і
техніка. 2012. 480 с.
4. Зачепа Ю.В. Автономные системы
электроснабжения на базе асинхронных генераторов,
основные требования и структура. Електромеханічні і
енергозберігаючі системи: щоквартальний науково-
виробничий. 2010. №2. С. 32–40.
5. Козирський В.В., Каплун В.В. , Волошин С.М.
Електропостачання агропромислового комплексу. К. Аграрна
освіта 2011. 448 с.
6. Копылов И.П., Клоков Б.К. Справочник по электри-
ческим машинам. М. Энергоатомиздат. 1989. 688 с.
7. Островерхов М.Я., Пижов В.М. Моделювання елек-
тромеханічних систем в Simulink: навч. посібник для студ.
вищ. навч. закладів. К. Стилос 2008. 528 с.
8. Погода на місяць. URL: https://www.gismeteo.ua/ua/
(дата звернення: 17.01.2018)
9. Соколовський О.Ф., Соколовська Л.М. Енергозбері-
гаюче керування освітлювальною установкою. Вісник Жито-
мирського національного агроекологічного університету. 2017.
Вип. 1(58). Т.1. С. 243-302.
10. Сонячний календар у Житомирі на січень 2018 року.
URL: http://ua.365.wiki/world/ukraine/zhytomyr/
sun/calendar/january/ (дата звернення: 21.05.2018)
ОБОСНОВАНИЕ КАНАЛА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
НА ОСНОВЕ ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
О.Ф. Соколовский, канд. техн. наук, Я.Д. Ярош, канд.
техн.наук, Н.М. Цивенкова, канд. техн. наук,
С.М. Кухарец, докт. техн. наук
Житомирский национальный агроэкологический университет
10008 Старый бульвар, 7 г. Житомир
Современной тенденцией развития энергетики является
стремление к сбалансированности энергетического ком-
плекса, повышению надежности электроснабжения потре-
бителей. Важное место в стратегии развития электро-
энергетики занимают автономные системы электроснаб-
жения. Они используются на предприятиях, в аэро-, мор-
ских и речных портах, в энергоблоках больниц, в фермерских
хозяйствах, в системах аварийного энергоснабжения, на
объектах оборонного комплекса – везде, где требуется
электроэнергия, а сеть или удаленная, или работает с пе-
ребоями.
Представлено автономную систему энергоснабжения с
двигателями внутреннего сгорания. Основным преобразо-
вателем механической энергии приводных двигателей в
электрическую является электромеханический преобразо-
ватель переменного тока с обмоткой возбуждения, распо-
ложенной на роторе.
Представлен алгоритм, согласно которому в начале цикла
контроллер определяет суточную норму потребления элек-
троэнергии и, соответственно типу дня и времени суток,
выполняет действия по короткому или разветвленному
алгоритму. При использовании суточной нормы электро-
энергии может возникнуть ситуация, при которой вклю-
ченными останутся только часть светильников, что вызо-
вет дискомфорт для персонала и повлияет на производи-
тельность труда сотрудников. Предлагается внедрение
второго независимого канала электроснабжения с исполь-
зованием газогенераторных технологий. Произведенный газ
обеспечивает работу двигателя внутреннего сгорания, ко-
торый вращает вал генератора.
Представлено график прогнозируемой выработки энергии
фотоэлектрической системой установленной мощностью
3,5 кВт на основе данных солнечной инсоляции на широте
г. Житомира. Также представлено график производитель-
ности газогенераторной установки мощностью 5 кВт при
односменной работе. Рассчитано прогнозируемое потреб-
ление электроэнергии осветительной установкой в течение
первого месяца года для корпусов Житомирского нацио-
нального агроэкологического университета.
Представлено график разницы между потребленной и вы-
работанной энергией по дням недели. Величина потребляе-
мого электричества за месяц составила 767,8 кВт·ч при
установленной норме 251 кВт·ч. Фотоэлектрическими па-
нелями и газогенераторной установкой произведено соот-
ветственно 184,8 кВт·ч и 493,2 кВт·ч. Второй резервный
канал питания обеспечил более половины потребностей на
освещение учебного корпуса.
Разработана структурная схема контроллера, которая
реализует специализированный алгоритм. Представлен
график регулируемых переменных во время работы кон-
троллера.
Применение специализированного алгоритма позволяет
уменьшить энергопотребление установки, обеспечивает
возможность полноценного использования глубокого резер-
вирования на базе фотоэлектрической системы и газогене-
раторной установки.
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.06.095
http://ua.365.wiki/world/ukraine/zhytomyr/
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2019. № 1 82
Дальнейшие исследования направлены на установление вли-
яния производительности газогенераторной установки на
устойчивость работы системы двигатель-генератор в
условиях меняющегося спроса на электроэнергию и с уче-
том нестабильного значение коэффициента мощности.
Библ. 10, рис. 9.
Ключевые слова: газогенератор, система электроснабжения,
фотоэлектрическая система.
REFERENCES
1. Perez N.P., Machin E.B., Pedroso D.T., Roberts J.J.,
Antunes J.S., Silveira J.L. Biomass Gasification for Combined Heat
and Power Generation in the Cuban Context. Energetic and
Economic Analysis. Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 90.
Рp. 1-12. Retrived from
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.06.095 [in English].
2. Tsyvenkova N.M., Golubenko А.А., Kukharets S.M.,
Biletsky V.R. The research of downdraft gas producer heat
productivity on straw. Proceedings of International symposium,
ISB-INMA TEH Agricultural and Mechanical Engineering,
October 27–29. Bucharest. Romania. Pp. 83-91. [in English].
3. Byelikova L.YA. Elektrychni mashyny: navch. posib. dlya
stud. vyshch. navch. Zakladiv. [Electric machines: a textbook for
students at higher educational institutions]. Odesa. Nauka i
tekhnika. 2012. 480 p. [in Ukrainian].
4. Zachepa YU.V. Avtonomnye systemy elektrosnabzhenyy
a na baze asynkhronnykh heneratorov, osnovnye trebovanyya y
struktura. [Independent power supply systems based on
asynchronous generators, basic requirements and structure].
Electromechanical and energy saving systems quarterly scientific
and production. 2010. No.2. Pp. 32-40. [in Ukrainian].
5. Kozyrskyy V.V., Kaplun V.V., Voloshyn S.M.
Elektropostachannya ahropromyslovoho kompleksu. [Power supply
for agro-industrial complex]. Kiev. Ahrarna osvita. 2011. [in
Ukrainian].
6. Kopylov I.P., Klokov B.K. Spravochnik po
elektricheskim mashinam. [Reference book on electrical machines].
Moscow. Energoatomizdat. 1989. [in Russian].
7. Ostroverkhov M.YA., Pyzhov V.M. Modelyuvannya
elektromekhanichnykh system v Simulink: navch. posibnyk dlya
stud. vyshch. navch. zakladiv [Modeling of electromechanical
systems in Simulink: a textbook for students at higher educational
institutions]. Kiev. Stylos. 2008. [in Ukrainian].
8. Weather for a month. Retrived from
https://www.gismeteo.ua/ua/ (application date: 17/01/2018) [in
Ukrainian].
9. Sokolovskyy O.F., Sokolovska L.M. Enerhozberihayuche
keruvannya osvitlyuvalnoyu ustanovkoyu. [Energy saving manage-
ment of lighting equipment]. Visnyk Zhytomyrskoho natsionalnoho
ahroekolohichnoho universytetu. 2017). No. 1(58). vol.1. Pp. 243-
302. [in Ukrainian].
10. Sonyachnyy kalendar u Zhytomyre na sichenʹ 2018 roku.
[Zhytomyr region solar calendar for January 2018.] Retrived from
http://ua.365.wiki/world/ukraine/zhytomyr/sun/calendar/
january/ (Applying Date: May 21, 2018). [in Ukrainian].
Стаття надійшла до редакції 19.09.18
Остаточна версія 11.03.19
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.06.095
http://ua.365.wiki/world/ukraine/zhytomyr/sun/calendar/
|
| id | veorgua-article-193 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:04:51Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/f8/7a7ded80894c41a3cec8e6fa6dc02ef8.pdf |
| spelling | veorgua-article-1932026-07-18T06:32:12Z THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION ОБҐРУНТУВАННЯ КАНАЛУ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НА ОСНОВІ ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ Sokolovskyi, О. Yarosh, Y. Tsyvenkova, N. Kukharets, S. gas producer, power supply system, photovoltaic system. газогенератор, система електропостачання, фотоелектрична система. A modern tendency in power production development is an aspiration to balance the whole electric power complex, to raise the consumer power supply reliability. Autonomous power supply systems take an important place in electric power industry development. They are used in aero-, sea and river ports, in hospitals, on farms, in emergency power supply systems, on defense complex objects – literally everywhere where you need power and supply is distant or working intermittently. An autonomous power supply system powered by internal combustion engines is introduced. The main converter of an engine rotation to electric power is an alternator with excitation winding on the rotor. An algorithm is introduced according to which a controller determines the daily amount of power consumption and, accordingly to the type and time of day, performs actions by either short or ramified algorithm. In a case when the daily rate of power is depleted, an unwished situation can occur, when only some of the lighting can stay on, that can cause discomfort for employees, and can lower their productivity. A second independent power source is proposed based on gas generator technology. A generated gas feeds an internal combustion engine which turns the alternator shaft. A diagram of predicted power production of a 3.5 kW photovoltaic installation is presented, based on insolation data for Zhytomyr latitude. Also, a productivity diagram for gas generator installation with a nominal power output of 5 kW for one shift operation is presented. A predicted power consumption for a lighting installation for the first month of the year for all buildings of Zhytomyr national agroecological university is calculated. A diagram of difference between produced and consumed power by days is presented. A monthly amount of consumed power is 767.8 kWh while the restricted norm is 251 kWh. Photovoltaic provided 184.8 kWh. The gas generator provided 493.2 kWh. The second reserve power supply channel provided more than a half of needed power for lighting. A structural diagram of a controller, that performs a specialized algorithm, is developed. A diagram of variables regulated during controller operation is presented. Implementation of the specialized algorithm can lower the installation energy consumption, provides the possibility of high-grade usage of deep reserving based on photovoltaic system and gas generator installation. Further investigations are directed towards determining of an influence of gas generator installation productivity on operational stability of an engine-alternator system under the conditions of variable power demand and considering unstable power factor. Ref. 10,  fig.9. Сучасною тенденцією розвитку енергетики є прагнення до збалансованості енергетичного комплексу, підвищення надійності електропостачання споживачів. Важливе місце в стратегії розвитку електроенергетики займають автономні системи електропостачання. Вони використовуються на підприємствах, в аеро-, морських і річкових портах, в енергоблоках лікарень, у фермерських господарствах, в системах аварійного енергопостачання, на об'єктах оборонного комплексу – скрізь, де потрібна електроенергія, в той час як мережа або віддалена, або працює з перебоями. Представлено автономну систему енергопостачання з двигунами внутрішнього згорання. Основним перетворювачем механічної енергії приводних двигунів в електричну є електромеханічний перетворювач змінного струму з обмоткою збудження, яка розташована на роторі. Представлено алгоритм, згідно з яким на початку циклу контролер визначає добову норму споживання електроенергії та, відповідно до типу дня і часу доби, виконує дії за коротким чи розгалуженим алгоритмом. У разі використання добової норми електроенергії може виникнути ситуація, за якої увімкнутою залишиться тільки частина світильників, що спричинить дискомфорт для персоналу та впливатиме на продуктивність праці співробітників. Пропонується впровадження другого незалежного каналу електропостачання з використанням газогенераторних технологій. Вироблений газ забезпечує роботу двигуна внутрішнього згорання, який обертає вал генератора. Представлено графік прогнозованого вироблення енергії фотоелектричною системою встановленою потужністю 3,5 кВт на основі даних сонячної інсоляції на широті м. Житомира. Також представлено графік продуктивності газогенераторної установки потужністю 5 кВт за однозмінної роботи. Розраховано прогнозоване споживання електроенергії освітлювальною установкою протягом першого місяця року для корпусів Житомирського національного агроекологічного університету. Представлено графік різниці між спожитою та виробленою енергією за днями тижня. Величина спожитої електрики за місяць становила 767,8 кВт·год за встановленої норми 251 кВт·год. Фотоелектричними панелями та газогенераторною установкою вироблено відповідно 184,8 кВт·год та 493,2 кВт·год. Другий резервний канал живлення забезпечив більше половини потреб на освітлення навчального корпусу. Розроблено структурну схему контролера, що реалізує спеціалізований алгоритм. Представлено графік регульованих змінних під час роботи контролера. Застосування спеціалізованого алгоритму дозволяє зменшити енергоспоживання установки, забезпечує можливість повноцінного використання глибокого резервування на базі фотоелектричної системи та газогенераторної установки. Подальші дослідження спрямовані на встановлення впливу продуктивності газогенераторної установки на стійкість роботи системи двигун-генератор в умовах мінливого попиту на електроенергію та з врахуванням нестабільного значення коефіцієнта потужності. Бібл. 10, рис. 9. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2019-03-18 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/193 10.36296/1819-8058.2019.1(56).72-82 Vidnovluvana energetika ; No. 1(56) (2019): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 72-82 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1(56) (2019): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 72-82 Відновлювана енергетика; № 1(56) (2019): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 72-82 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2019.1(56) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/193/131 Copyright (c) 2019 О. Sokolovskyi, Y. Yarosh, N. Tsyvenkova, S. Kukharets https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | gas producer power supply system photovoltaic system. Sokolovskyi, О. Yarosh, Y. Tsyvenkova, N. Kukharets, S. THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION |
| title | THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION |
| title_alt | ОБҐРУНТУВАННЯ КАНАЛУ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НА ОСНОВІ ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ |
| title_full | THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION |
| title_fullStr | THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION |
| title_full_unstemmed | THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION |
| title_short | THE SUBSTANTIATION OF THE ELECTRICAL POWER SUPPLY CHANNEL BASED ON THE GAS-GENERATOR INSTALLATION |
| title_sort | substantiation of the electrical power supply channel based on the gas-generator installation |
| topic | gas producer power supply system photovoltaic system. |
| topic_facet | gas producer power supply system photovoltaic system. газогенератор система електропостачання фотоелектрична система. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/193 |
| work_keys_str_mv | AT sokolovskyio thesubstantiationoftheelectricalpowersupplychannelbasedonthegasgeneratorinstallation AT yaroshy thesubstantiationoftheelectricalpowersupplychannelbasedonthegasgeneratorinstallation AT tsyvenkovan thesubstantiationoftheelectricalpowersupplychannelbasedonthegasgeneratorinstallation AT kukharetss thesubstantiationoftheelectricalpowersupplychannelbasedonthegasgeneratorinstallation AT sokolovskyio obgruntuvannâkanaluelektropostačannânaosnovígazogeneratornoíustanovki AT yaroshy obgruntuvannâkanaluelektropostačannânaosnovígazogeneratornoíustanovki AT tsyvenkovan obgruntuvannâkanaluelektropostačannânaosnovígazogeneratornoíustanovki AT kukharetss obgruntuvannâkanaluelektropostačannânaosnovígazogeneratornoíustanovki AT sokolovskyio substantiationoftheelectricalpowersupplychannelbasedonthegasgeneratorinstallation AT yaroshy substantiationoftheelectricalpowersupplychannelbasedonthegasgeneratorinstallation AT tsyvenkovan substantiationoftheelectricalpowersupplychannelbasedonthegasgeneratorinstallation AT kukharetss substantiationoftheelectricalpowersupplychannelbasedonthegasgeneratorinstallation |