Гребная электрическая установка переменного тока Советский патент 1983 года по МПК H02J3/00 H02P5/28 

САЭ О СО Изобретение .относится к электротехнике и может быть использовано п разработке гребных эяектрическрж установок ледоколов, судов ледового плавания, паромов, тамкероУ и други судов. Известна гребная электрическая у тановка переменно-постоянного тока, например, атомного ледокола Сибирь содержащая турбогенераторный агрегат, состоящий из турбины и трех синхронных генераторов, статЯческих возбудителей, выпрямительного а регата и гребного электрического двигателя (ГЭД) постоянного тока со статическим возбудителем СТ . Однако в известной гребной элект рической установке в качестве ГЭД используется коллекторный двигатель постоянного тока, трудоемкий в эксплуатации и ограничивающий верхний пр дел величины мощности гребной установки сложности выполнения коллекторного узла при увеличении тока и напряжения. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гребная электрическая установка, содержащая турбогенераторный агрегат, который состоит из первичного двигат ля, трех трехфазных синхронных генераторов, статического преобразователя частоты с непосредственной связью и ГЭД син кронного типа 2. . Недостатки известной гребной установки заключаются в больших мас согабаритных показателях статического преобразователя частоты, низко его надежности из-за большого количества последовательно и параллельно соединенных тиристоров, повышен ной виброактивности установки из-за наличия в силовых цепях генераторов и ГЭД гармонических .составляющих, генерируемых преобразователем частоты. Целью изобретения является снйжение массогабаритных показателей установки и повышение ее надежности Поставленная цель достигается тем, что в гребную электрическую установку переменного тока, содержащую турбогенераторный агрегат, состоящий из первичного двигателя, трех трехфазных синхронных генераторов, обмотки статоров которых синфазны в пространстве, и гребного электродвигателя переменного тока, введены три преобразователя частоты по числу синхронных генераторов, соединенных с валом первичного двигателя, фазы выходных напряжений преобразователей частоты сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град., преобразователи частоты подключены к обмоткам возбуждения трехфазных синхронных генераторов, причем обмотки возбуждения соседних синхронных генераторов сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120 эл.град., а иденти-ные обмотки каждой фазы статора всех генераторов соединены согласно последовательно и подключены непосредственно к трехфазной обмотке гребного электродвигателя переменного тока. I На фиг. 1 изображена схема гребной электрической установки; на фиг. 2 мгновенные значения напряжения и векторные диаграммы, поясняющие принцип получения на обмотках статора ГЭД напряжения с изменяющейся частотой . Установка (фиг. 1 ) состоит из турбины 1, вал которой жестко соединен с валами трех синхронных генераторов 2-. Обмотки 5-7 возбуждения генераторов 2-4 сдвинуты в пространстве pyr относительно Друга на 1ZO эл.град; и подключены к преобразователям 8-10 частоты. Обмотки 11-13 статоров ге- . нераторов 2-4 подключены к трехфазной обмотке 14 ГЭД 15, а .его обмотка 16 возбуждения подключена к статическому выпрямителю 17. Вал 18 ГЭД 15 соединен с гребным винтом 19. Обмотки.: 11,принадлежащие генераторам 2-4 соединены согласно последовательно.. Аналогично обмотки 12 и 13 генерато- ров 2-4 соединены также согласно последовательно. На фиг.2а показаны мгновенные знаения напряжения на выходе преобразоателя 8 частоты (ПЧ1 )Vpj V sin где V - максимальное значение модуирующего напряжения), напряжение на бмотке 11 генератора V , которое редставляет собой напряжение с часотой Шф, определяемой частотой враения вала турбогенераторного агегата, промодулированное напряжением частотой Si , подводимое к обмотке озбуждения генератора откуда Рвоз5.п Рп() . (1 где р мощность, передаваемая через обмотку возбуждения ге нератора при значении выхо ной частоты напряжения гене раторов 01 si ; Р - электрическая мощность, преобразуемая генератором от первичного двигателя пр частоте напряжения генераторов to . Мощность, потребляемая ГЭД при вентиляторном моменте сопротивления, в первом приближении можно оценить равенством р р (J±in.) lii мощность, потребляемая ГЭД частоте вращения UJQ. Подставляя .оавенство 43 ) в формулу (2), получим : р -pfiL 2.pMm2 BObS.п I u)o/ () Исследуя функцию (), можно уста новить, что экстремальные точки имеют место При значенияхШ О ;tltL5 1; 106 ,6. Причем максимального значения величина Pgo П достигает прии|,, 0,6; если Ъ0д 50 Гц, Гц. Расчет показывает, что это максималь 3, от Р., таное значение Р. КИМ образом, мощность, передаваемая к обмоткам ГЭД трансформаторным путем через обмотки возбуждения7 не превышает нескольких процентов. Изобретение позволяет выполнить гребную электрическую установку с применением электрических машин переменного тока и осуществить частотное управление ГЭД без использования статических преобразователей частоты большой мощности в силовых цепях, что существенно снижает массогабаритные характеристики установки и увеличивает ее надежность. Исключение мощных статических преобразователей энергии и близкая к синусоидальной форма тока и напряжения в силовых цепях приводит к улучшению виброакустических характеристик электрических машин и аппарагтор установки. Кроме того, благодаря неизменной частоте вращения турбогенераторного агрегата, появляется возможность более тщательной его балансировки.

Кя

«

« VI/UVIA/W т: п я/ я/ .-V йгА«. at jJ . т ш

ш

ш

Х «, X « .. a ri t т«Л9 оз га) ги

ГРЕБНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащая турбогенераторный агрегат, состоящий из первичного двигателя, трех трехфазных синхронных генераторов, обмотки статоров которых синфазны, а роторы набраны из листов электротехническЬй стали, и гребного электродвигатедя переменного тока, о т- личающаяся тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей и повышения надежности , установка снабжена преобразователями частоты по числу синхронных генераторов, соединенных с валом первичного двигателя, фазы -выходных напряжений преобразователей частоты сдвинуты друг относительно друга на 120- эл. град., преобразователи часто-, ты подключены к обмоткам возбуждения трехфазных синхронных генераторов, причем обмотки возбуждения соседних синхронных генераторов сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120 эл. град., а идентичные об- с Котки каждой фазы статора всех синх(Л ронных геиераторств соединены согласно последовательно и подключены непосредственно к трехфазной обмотке гребного электродвигателя переменного тока.с