Система регулирования двигателя с внешним подводом теплоты

Авторы: Денисов Д.И.
Опубликовано в выпуске: #5(100)/2025
DOI:
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Тепловые двигатели
Ключевые слова: тепловой двигатель, двигатель с внешним подводом теплоты, двигатель Стирлинга, электрогенератор, система регулирования, ПИД-регулятор
Опубликовано: 17.10.2025

Двигатели Стирлинга служит альтернативой двигателям внутреннего сгорания в случаях, когда необходимы утилизация подводимой от внешнего источника теплоты (в частности, солнечной энергии) и обеспечение длительной работы без обслуживания. Объектом исследования являлся свободнопоршневой двигатель Стирлинга, нагрузкой которого служит электрогенератор. Исследована система автоматического регулирования частоты генерируемого тока электрогенератором с двигателем Стирлинга. С использованием программного комплекса SimInTech рассчитан переходный процесс наброса полной нагрузки на электрогенератор. Определены оптимальные значения коэффициентов пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих ПИД-закона регулирования, обеспечивающие требования ГОСТ Р 55231–2012 к предельным значениям продолжительности переходного процесса и перерегулирования.

Литература

[1] Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. и др. Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV. Двигатели внутреннего сгорания. Москва, Машиностроение, 2013, 784 с.

[2] Рыжов В.А., Ионин В.Е. Перспективные направления по совершенствованию рабочего процесса среднеоборотных дизелей. Двигателестроение, 2025, № 1, с. 3–13.

[3] Уокер Г. Двигатели Стирлинга. Москва, Машиностроение, 1985, 408 с.

[4] Ридер Г.Т., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. Москва, Мир, 1986, 464 с.

[5] Кириллов Н.Г. Производство двигателя Стирлинга — новая отрасль в машиностроении XXI века. Турбины и дизели, 2010, № 2, с. 2–5.

[6] Халифе Х., Смирнов С.В., Меркулов В.И., Борисов Ю.А. Перспективы использования свободнопоршневого двигателя Стирлинга для генерации электроэнергии в космосе. Двигателестроение, 2024, № 2, с. 56–68.

[7] Столяров С.П., Маунг Йе, Столяров А.С. Базовое уравнение математической модели элемента внутреннего контура двигателя Стирлинга с учетом процесса теплообмена. Двигателестроение, 2024, № 2, с. 69–74.

[8] Dhar M. Stirling Space Engine Program. Final Report — Vol. 1. NASA/CR-1999-209164/VOL1, 1999.

[9] Brandhorst H.W., Kirby R.L., Chapman P.A. Progress in Developing a New 5 Kilowatt Free-Piston Stirling Space Convertor. Session CT-402, Space Technology & Applications International Forum, 2008.

[10] Chapman P.A., Walter T.J., Brandhorst H.W., Kirby R.L. Design and Fabrication of a 5-kWe Free-Piston Stirling Power Conversion System. Paper AIAA-2008-5658, 6th International Energy Conversion Engineering Conference, Cleveland, OH, 2008. https://doi.org/10.2514/6.2008-5658

[11] Зенкин В.А., Лисовский Г.Е., Марков В.А., Трифонов В.Л., Гусев П.Г. Система регулирования частоты вращения вала двигателя Стирлинга. Транспорт на альтернативном топливе, 2024, № 2, с. 39–49.

[12] Столяров С.П. К вопросу о системе регулирования двигателя Стирлинга изменением мертвого объема рабочего контура. Двигателестроение, 2004, № 1, с. 15–17.

[13] Карташов Б.А., Шабаев Е.А., Козлов О.С., Щекатуров А.М. Среда динамического моделирования технических систем SimInTech: Практикум по моделированию систем автоматического регулирования. Москва, ДМК Пресс, 2017, 424 с.

[14] Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. Москва, Изд-во «Легион-Автодата», 2005, 344 с.