Электроэнергетическая установка судна Советский патент 1988 года по МПК B63H23/24 

I г J I

тцесуАоае - злек1пр ттре ит&пи

(Л

со со

о-) 4

N)

ребителей. Цель изобретения - расширение функциональньпх возможностей установки. Электроэнергетическая ус тановка содержит первичные двигатели 1 и 2, сочлененные с синхронньп и генераторами 3 и 4, полупроводниковый преобразователь 5 электроэнергии, гребной электродвигатель 6, главные 7 и вспомогательные 8 распределительные шины питания, датчик мощности 9 первичных двигателей и датчик 10 мощности гребного электродвигателя, соединенные с блоком сравнения 11„ который соединен, в свою очередь, с функциональными преобразователями 12 и 13, агрегаты 14 и 15 питания общесудовых электропотребителей, имеющих в своем составе полупроводниковые преобразователи 16 и 17 частоты с блоками 18 и 19 управления, синхронные элект1рические машины 20 и 21, сочлененные через муфты 22 и 23 с кинетическими аккумуляторами 24 и 25 энергии, коммутационные аппараты 26- 37 силовых цепей и цепей управления,

а также датчики 38 и 39 положения ротора генераторов 3 и 4, многопозиционные переключатели 40, 41, Запуск первичных двигателей осуществляется поочередно. Для этого один многопози- ционньш переключ атель 40 ставят в положение, соответствующее запускаемому первичному двигателю, а другой многопозиционный переключатель 41 ставят в положение, соответствующее пусковому устройству, т.е. агрегату питания, находящемуся в заряженном состоянии. При этом статорная обмотка синхронного генератора, сочлененного с запускаемым первичным двигателем, и выход датчика положения ротора этого генератора соединяются соответственно с входом полупроводникового преобразователя частоты и входом его блока управления. Агрегат питания работает в режиме Разряд, а синхронный генератор работает в режиме вентильного двигателя и производит запуск первичного двигателя, сочлененного с ним, 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетическим установкам судов и может быть использовано в электроэнергетических установках переменно- постоянного и переменного тока с полупроводниковыми преобразователями электроэнергии и отбором мощности на шины питания общесудовых электропот

1

Изобретение относится к электроэнергетическим установкам (ЭЭУ) судов, может быть использовано в ЭЭУ переменно-постоянного и переменного тока с полупроводниковыми преобразователями электроэнергии и отбором . мощности на шины питания общесудовых электропотребителей и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1281476.

Цель изобретения - расищрение функциональных возможностей уста-

НОНКИр

На чертеже представлена принципиальная схема электроэнергетической установки судна.

ЭЭУ судна состоит из первичных двигателей 1 и 2 (турбин или дизелей), синхронных генераторов 3 и 4, полупроводникового преобразователя 5 электроэнергии, гребного электродвигателя (ГЭД) 6, главных 7 и вспомогательных 8 распределительных шин питания $ датчиков мощности первичных двигателей 9 и мошности гребного

электродвигателя 10, блока 11 сравнения, функциональных преобразователей 12 и 13, агрегатов 14 и 15 питания общесудовых электропотребителей, которые содержат полупроводниковые преобразователи 16 и 17 частоты с блоками 18 и 19 управления, синхронные электрические машины 20 и 21, муфты 22 и 23, кинетические аккумуляторы

24 и 25 энергии (КАЭ), например маховики, и коммутационные аппараты 26- 37, а также датчики 38 и 39 положения ротора генераторов, многопозиционные переключатели 40 и 41.

В установке первичные двигатели 1 и 2 жестко соединены с синхронными генераторами 3 и 4, которые подключены к главным распределительным шинам 7 питания. К последним через полупроводниковый преобразователь 5 электроэнергии также подключен ГЭД 6. Агрегаты 14 и 15 питания общесудовых электропотребителей с помощью коммутационных аппаратов 30, 32, 34 и 31, 33, 35 соединены с главными 7 и вспомогателькыми 8 распределительными шинами питания. Полупроводниковые преобразователи 16 и 17 частоты агре- гатов 1А, и 15 питания через коммута- ционные аппараты 26 и 27 соединены с синхронными электрическими машинами 20 и 21. КАЭ 24 и 25 муфтами 22 и 23 соединены с синхронньми электрическими машинами 21 и 20,

Датчики мощности первичных двигателей 9 и мощности гребного электродвигателя 10 соединены с блоком 11 сравнения, выход которого соединен

10

20

U39034.

параметры (напряжение н частота) на вспомогательных шинах 8,

В маневренных режимах работы судна при переменных нагрузках ГЭД 6 тепловые двигатели 1 и 2 резко разгружаются или нагружаются. Следовательно, первичные двигатели в маневренных ре- ткимах имеют повторно-кратковременный избыток мощности (5-10 с и более с частотой повторения 60 и более раз в час) . В этом режиме раб.оты ЗЭУ при наличии избытка мощности, достаточной для запуска агрегата 14 или 5, от с входами функциональных преобразова- 15 блока 11 сравнения поступает сигнал, телей 12 и 13. Выходы блоков функцио- пропорциональньй разности заданной нальных преобразователей 12 и 13 че- рей коммутационные аппараты 28 и 29 связаны с блоками 18 и 19 управления полупроводниковых преобразователей 16 и 17 частоты. Статорные обмотки синхронных генераторов 3 и 4 через коммутационные аппараты 36 и 37 подключены к главным распределительным шинам 7 питания и к соответствующим входам первого многопозиционного переключателя 40, к другим входам рез сообщекную муфту 22. Разгон синхронной машины 21 и КАЭ 24 осуществляется по заданному закону которьй ров. Первый многопозиционный переклю- зо реализуется функциональным преобрйзо- чатель 40 своими выходами соединен вателем 13 и блоком 19 управления с выходами второго многопозиционного полупроводникового преобразователя , переключателя 41, выходы которого 17 частоты. При достижен1 и синхронной машиной 21 номинальной частоты вращения происходят отключение агрегата 15 от главных распределительных шин 7 питания и подключение его к вспомогательным шинам 8 питания через замкнутые коммутационные аппараты 27 и 33 (коммутационные аппараты 31, 29, 35 - разомкнуты).

Таким образом, кинетическая энергия, запасенная в КАЭ 24, передается синхронной машине 21, преобразуется 45 в электрическую и через полупроводни- ковый преобразователь 17 частоты передается на вспомогательные шины 8

мощности первичных двигателей 1 и 2 и потребляемой моцности ГЭД 6, на OjjOK 19 управления полупроводии;сового преобразователя 17 -шстоты (пепабо- тающего агрегата, например iS) при замкнутых 31, 29, 27 и разомкнутых 33 и 35 коммутацконных аппаратах. . Происходит разгон си :хронной машины 25 21 (работающей в режиме вентильного двигателя), сочлененной с КАЭ 24 чекоторого подключены выходы датчиков 38 и 39 положения роторов генератосоединены с входами полупроводниковых преобразователей 16 и 17 частоты и с входами блоков 18 и 19 управления. Установка работает следующим образом,

Б режиме установившегося движения судн.а синхронные генераторы 3 и 4, приводимые во вращение первичными двигателями 1 и 2, работают параллельно на главные распределительные шины 7 через замкнутые коммутационные аппараты 36 и 37, от которых -через полупроводниковый преобразователе 5 электроэнергии получает питание ГЭД 6, В данном режиме работы ЭЭУ судна общесудовые электропотребители получают питание от вспомогательных распределительных шин 8, которые подключены к главным распределительным шинам 7 через полупроводниковые преобразователи 16 или 17 частоты при замкнутых коммутационных аппаратах 30 и 34 или 31 и 35 и разомкнутых коммутационных аппаратах 28, 29, 26, 27, 32 и 33. С помощью блоков 18 и 19 управления поддерживаются постоянными

35

40

50

55

для питания общесудовых электропотребителей. Полупроводниковый преобразователь 17 частоты обеспечивает известными способами стабильные параметры (напряжение, частоту) при изменении частоты вращения КАЭ 24. После подключения агрегата 15 к общесудовым электропотребителям полупроводниковый .преобразователь 16 частоты коммутационным аппаратом 34 отключается от вспомогательных шин 8 питания , и агрегат 14 .после замыкания коммутацион0

В маневренных режимах работы судна при переменных нагрузках ГЭД 6 тепловые двигатели 1 и 2 резко разгружаются или нагружаются. Следовательно, первичные двигатели в маневренных ре- ткимах имеют повторно-кратковременный избыток мощности (5-10 с и более с частотой повторения 60 и более раз в час) . В этом режиме раб.оты ЗЭУ при наличии избытка мощности, достаточной для запуска агрегата 14 или 5, от 5 блока 11 сравнения поступает сигнал, пропорциональньй разности заданной рез сообщекную муфту 22. Разгон синхронной машины 21 и КАЭ 24 осуществляется по заданному закону которьй о реализуется функциональным преобрйзо- вателем 13 и блоком 19 управления полупроводникового преобразователя , 17 частоты. При достижен1 и синхронной машиной 21 номинальной частоты вращения происходят отключение агрегата 15 от главных распределительных шин 7 питания и подключение его к вспомогательным шинам 8 питания через замкнутые коммутационные аппараты 27 и 33 (коммутационные аппараты 31, 29, 35 - разомкнуты).

мощности первичных двигателей 1 и 2 и потребляемой моцности ГЭД 6, на OjjOK 19 управления полупроводии;сового преобразователя 17 -шстоты (пепабо- тающего агрегата, например iS) при замкнутых 31, 29, 27 и разомкнутых 33 и 35 коммутацконных аппаратах. . Происходит разгон си :хронной машины 5 21 (работающей в режиме вентильного двигателя), сочлененной с КАЭ 24 че50

55

для питания общесудовых электропотребителей. Полупроводниковый преобразователь 17 частоты обеспечивает известными способами стабильные параметры (напряжение, частоту) при изменении частоты вращения КАЭ 24. После подключения агрегата 15 к общесудовым электропотребителям полупроводниковый .преобразователь 16 частоты коммутационным аппаратом 34 отключается от вспомогательных шин 8 питания , и агрегат 14 .после замыкания коммутацион5 . 14 ньк аппаратов 30, 28 и 26 подключается для накопления избыточной энергии первичных двигателей. Одновременно коммутационным аппаратом 36 отключа- ется синхронный генератор 4, мощность которого равна мощности общесудовьпс электропотребителей, и останавливается первичный двигатель 1.

По мере расходования и накопления энергии агрегатами 14 и 15 питания операции подключения их на накопление (Заряд) или .отдачу (Разряд) энерг гии повторяются. При переходе на ус- тановившийся режим работы ЭЭУ производится запуск первичного двигателя 1. Для этого первый многопозиционный переключатель 40 ставится в положе- , ние 1 и статорная обмотка генератора 3 и выход датчика 38 положения ротора подключаются к выходам второ- то многог/озицирнного переключателя 41 Последний ставится в положение, соответствующее агрегату питания, который работает в режиме Заряд, например

в статорнуто обмотку синхронного гене- о двигателем, подключается к главратора 3, работающего в режиме венч тильного двигателя. После запуска первичный, двигатель 1 переводят на топливо и устанавливают первый 40 и второй 41 многопозициопные переключатели в нулевое (разомкнутое) положение, подключают генератор 3 через замкнутый коммутационный аппарат 36 к главным распределительным щинам 7 питания. Затем снова переводят агрегат 14 в режим Заряд И при накоплении КАЭ 25 энергии, равной номинальной энергоемкости, размыкают коммутационные аппараты 26 и 28 (32 разомкнут), замыкают коммутационный аппарат 34, осуществляется, таким образом, питание общесудовых эпектро- потребителей от главных распределительных шин 7 питания через полупро45

50

55

ным распределительным шинам 7 питания.

Формула изобретения

Электроэнергетическая установка судна по авт, св. № 1281476, о т - личающаяся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей, она снабжена многопозиционными- переключателями и датчиками положения ротора синхронных генераторов, при этом входы одного многопозиционного переключателя соединены со статорными обмотками синхронных генераторов и выходами датчиков положения ротора синхронных генераторов, а , входы другого многопозиционного переключателя соединены с силовыми и уп

5

водниковый преобразователь 16 частоты. Агрегат питания также предварительно переводят в режим Заряд перед, тем, как подключить вспомогательные распр(делительные шины 8 через полупроводниковый преобразователь 17 частоты к главным распределительным шинам 7 питания..

Во время стоянки в порту при неработающих первичных двигателях 1 и 2, когда питание общесудовых электропот ребителей обеспечивается от стояночного генераторного агрегата или от берегового питания, запуск тепловых, двигателей 1 и 2 производят поочеред но. Для этого первьй многопозиционный переключатель 40 ставят в положение,, соответствующее запускаемому двигателю, а второй многопозиционный переключатель 41 ставят в положение, соответствующее агрегату питания, осуществляющего запуск. При этом статорная обмотка и выход датчика по- 5 ложения ротора генератора, сочлененного с запускаемым первичным двигателем соединяются соответственно с входами полупроводникового преобразо вателя частоты и его блоком управления. После этого переводят агрегат питания в режим Разряд. Генератор работает во время пуска как вентильный двигатель о После достижения заданной частоты вращения, от которой первичный двигатель может ускоряться далее на топливе, агрегат питания отключается посредством многопозиционных переключателей 40 и 41, а синхронный генератор, вращаемьй первич0

0

5

двигателем, подключается к глав

ным распределительным шинам 7 питания.

ормула изобретения

Электроэнергетическая установка судна по авт, св. № 1281476, о т - личающаяся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей, она снабжена многопозиционными- переключателями и датчиками положения ротора синхронных генераторов, при этом входы одного многопозиционного переключателя соединены со статорными обмотками синхронных генераторов и выходами датчиков положения ротора синхронных генераторов, а , входы другого многопозиционного переключателя соединены с силовыми и уп 1439034. 8

равляющими с-входа ми агрегатов питания причем выходы многопозиционных пере- общесудовых электропотребителей, ключателей соединены между собой.