Система управления гребной электрической установкой переменного тока с единой электростанцией Советский патент 1992 года по МПК B63H23/24 

1

(21)4803674/11

(22)19.03.90

(46) 23.09.92. Бюл. № 35

(71)Ленинградское высшее инженерное морское училище им. адм. С. О. Макарова

(72)В. С. Иванов и А. С. Быков

(56)Хайкин А. Б. Современные и перспективные электроды. Л.: Судостроение, 1969, с. 322, 340.

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГРЕБНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЕДИНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЕЙ

(57)Использование: судостроение, системы управления гребными электрическими установками, Сущность изобретения: система управления гребной электрической установкой содержит синхронные генераторы (1), подключенные через коммутационные апг1араты (2) к распределительным шинам (3), к которым подключены гребные электродвигатели (4) через коммутационные аппараты (5). Через агрегат (6) питания получают питание общесудовые электропотребители (7). Устройство регулирования (12) реактивного тока гребного электродвигателя включает в себя возбудитель (8) с системой (9) управления и регулятор (10) реактивного тока с датчиком (11) реактивного тока. Коммутационные аппараты (2) подключены к управляющим входам электронных ключей (13), выходы которых через сумматор (14) и согласующи усилитель (15) соединены с сумматором (16). Коммутационные аппараты (5) подключены к управляющим входам электронных ключей (17), выходы которых через сумматор (18) соединены с сумматором (16), выход которого соединен с входом блока деления (19). 1 ил.

сл С

vi о со го

00 00

Изобретение относится к электроэнергетическим системам и может быть использовано в автономных, в частности, судовых электроэнергетических системах переменного тока.

Известны системы управления синхронным электродвигателем в автономных электроэнергетических системах (Дмитриев В. С. Современные валогенераторные установки трехфазного тока стабильной часто- ты. ЦБНТИ.ММФ. Обзорная информация, 1973, с. 38; Брускин Д. Е. и др. Электрические машины. 4.2-14.: Высш. школа, 1979, с. 113-114; а.с. СССР кл. В 63 Н 23/34 № 637299, опубл. в 1979; а.с. СССР кл. В 63 Н 23/34 № 1137015, опубл. в 1985, патент Японии кл. Н 63 Н 23/34 № 14400, опубл. в 1979), которые содержат возбудитель с системой управления синхронного двигателя, соединенной с источником задающего сиг- нала. Данные системы управления позволят повысить экономичность электроэнергетической установки за счет повышения cosp синхронных генераторов (СГ). а также позволяют обеспечить большую стабилиза- цию напряжения на шинах электростанции при изменяющейся нагрузке электропотребителей.

К недостаткам данных систем управления можно отнести то, что они не обеспечи- вают минимизации электрических потерь электроустановки в целом.

Известна система управления гребной электрической установкой переменного тока с единой электростанцией, описанной в кн. Хайкина А. Б. Современные и перспективные электроходы. - Л.; Судостроение, 1969, с . 332, 340; в кн. Сюбаев М. А. Работы гребных электроустановок при качке судна. - Л.: Судостроение, 1977, с. 49-52 и вы- бранная авторами в качестве прототипа, содержащая синхронные генераторы, подключенные к распределительным шинам, к которым подключен синхронный гребной электродвигатель (СД) и общесудовые элек- тропотребители (ОЭП), системы возбуждения СД, в составе возбудителя с системой управления. Изменяя задающий сигнал системы управления, осуществляют перевозбуждение СД, в результате чего он работает в режиме синхронного компенсатора, обеспечивая требуемое значение cos р СГ и ста- билизируянапряжениена

распределительных шинах при переменной нагрузке СД и ОЭП.

К недостаткам такой системы управления гребной электрической установкой переменного тока с единой электростанцией

следует отнести повышенное значение электрических потерь во всей электросистеме.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом устройстве системы управления гребной электрической установки переменного тока с единой электростанцией.

Цель изобретения - повышение топли- воиспользования электроэнергетической установки и надежности электрических машин за счет минимизации электрических потерь. Это приведет к повышению КПД электроэнергетической установки, уменьшит нагрев изоляции обмоток электрических машин, т.е. увеличит их срок службы, для этого возбуждение СД должно быть таким, чтобы обеспечить реактивную (емкостную составляющую полного тока СД равной следующему значению (при одинаковых агрегатах):

1оэпрг

где п.т. - число работающих соответственно СГ и СД;

1оэпрЈ суммарный реактивный ток работающих ОЭП;

год/ер- активные сопротивления соответственно СД и СП

Поставленная цель достигается тем, что гребная электрическая установка переменного тока с единой электростанцией, содер- жащая синхронные генераторы, подключенные через коммутационные аппараты к распределительным шинам, к которым подключены через коммутационные аппараты синхронные гребные электродвигатели и через агрегат питания (например, трансформатор) общесудовые электропотребители, системы возбуждения синхронных гребных электродвигателей в составе возбудителя с системой управления, снабжена регуляторами реактивного тока каждого синхронного гребного электродвигателя с соответствующими датчиками реактивного тока, датчиком реактивного тока общесудовых электропотребителей, соединенный своим выходом через первый согласующий усилитель с первым входом блока деления, выход которого подключен к задающим входам регуляторов реактивного тока; первый сумматором, входы которого через электронные ключи соответствующих синхронных двигателей соединены с источниками опорного напряжения, а выход - с одним из входов второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока деления, при этом другой вход второго сумматора через второй согласующий усилитель подключей к выходу третьего сумматора, входы которого через электронные ключи соответствующих синхронных генераторов соединены с источниками опорного напряжения.

На чертеже приведена блок-схема гребной электрической установки переменного тока с единой электростанцией с системой управления.

Она включает синхронные генераторы (Г)1, подключенные через соответствующие коммутационные аппараты (КА) 2 к распределительным шинам (РШ) 3, к которым подключены гребные синхронные электродвигатели (ГЭД) через соответствующие коммутационные аппараты (КА) 5. От распределительных шин 3 через агрегат питания (АП) б (например, электромашинный преобразователь, трансформатор) получают питание общесудовые электропотребители (ОЭ) 7. Синхронный двигатель 4 снабжен возбудителем (ВД) 8 с системой управления (СУ) 9, вход которой соединен с выходом регулятора реактивного тока синхронного двигателя (РТ) 10, второй вход которого соединен с выходом датчика реактивного тока (ДРТ) 11 синхронного двигателя 4. Возбудитель 8 с системой управления 9, регулятор реактивного тока 10 с датчиком реактивного тока 11 представляют собой устройство регулирования реактивного тока гребного синхронного электродвигателя (УРТ) 12. Коммутационные аппараты 2 генераторов 1 своими управляющими выходами подключены к управляющим входам соответствующих электронных ключей 13, силовые входы которых подключены к источникам опорного напряжения, а выходы через блок первый суммирования (БС) 14, первый согласующий усилитель (УС) 15 соединены с первым входом второго блока суммирования (БС) 16. Коммутационные аппараты 5 гребных электродвигателей 4 своими управляющими выходами соединены с управляющими входами соответствующих электронных ключей 17, силовые входы которых соединены с источниками опорного напряжения, а выходы через третий блок суммирования (БС) 18 подключены к второму входу блока суммирования 16, выход которого соединен с вторым входом блока деления (БД) 19, к входу агрегата питания подключен датчик реактивного тока общесудовых электропотребителей (ДРТ) 20, который своим выходом через второй согласующий усилитель (УС) 21 соединен с первым входом блока деления 19.

Гребная электрическая установка с единой электростанцией и с системой регулирования гребных синхронных

электродвигателей работает следующим образом.-Структурная схема судовой электроэнергетической установки (количество рабо- тающих генераторов 1 и гребных

электродвигателей 4 и общесудовых электропотребителей 7 выбирается в зависимости от конкретного эксплуатационного нагрузочного режима работы и набирается с помощью переключения соответствующих

коммутационных аппаратов 2, 5, подключающих к распределительным шинам 3 в общем случае п - генераторов и m - синхронных двигателей. Работающая структурная схема ГЭУ фиксируется электронными

ключами 13, 17 выходные сигналы которых суммируются в соответствующих блоках 14, 16,18. Согласующий усилитель 15 изменяет выходной сигнал суммирующего блока 14 в зависимости от соотношения активных сопротивлении якорных обмоток двигателя и генератора.

Изменение суммарного тока общесудовых электропотребителей фиксируется датчиком реактивного тока 20, выходной сигнал

которого корректируется согласующим усилителем 21. Выходные сигналы согласующего усилителя 21 и блока суммирования 16 подаются в блок деления 19, на выходе которого вырабатывается сигнал пропорциональный заданному реактивного тока гребного синхронного электродвигателя 4, и подается в регулятор тока 10, где сравнивается с сигналом, поступающим с датчика реактивного тока 11 синхронного двигателя,

пропорциональным фактическому значению реактивного тока. Сигнал с выхода регулятора тока 10 управляет через систему управления 9 возбудителем двигателя 8 током возбуждения синхронного двигателя 4,

т.е. изменяют значение его реактивного тока.

Процесс управления будет продолжаться до тех пор, пока фактическое значение реактивного тока синхронного двигателя не

уравняется с заданными блоком деления 19.

Таким образом, осуществляется оптимальное по минимуму электрических потерь в электроэнергетической установке управление возбуждением синхронного двигателя. Это позволяет уменьшить электрические потери примерно на 10% по сравнению с системой управления возбуждением синхронного двигателя, обеспечивающей cos

рсг 1. Уменьшение электрических потерь помимо повышения топливоиспользования приводит к повышению надежности электрических машин за счет понижения температуры нагрева изоляции обмоток, т.е. увеличивается срок их службы

Формула изобретения Система управления гребной электрической установкой переменного тока с единой электростанцией, содержащая синхронные генераторы, подключенные через коммутационные аппараты к распределительным шинай, к которым подключены через коммутационные аппараты синхронные гребные электродвигатели, через агрегатыпитанияобщесудовыеэлектропотребители устройства возбуждения гребных электродвигателей, отличающаяся тем, чтр, с целью повышения экономичности гребной электрической установки и надежности электрических машин за счет минимизации электрических потерь, система управления снабжена датчиками реактивного тока гребных электродвигателей, датчиками реактивного тока общесудовых электропотребителей, регуляторами реактивного тока гребных электродвигателей первым и вторым согласующими усилиями, блоком деления, первым, вторым

и третьим сумматорами, электронными ключами синхронных генераторов и гребных электродвигателей, при этом датчики реактивного тока гребных электродвигателей

подключены к выходам регуляторов реактивного тока гребных электродвигателей, датчик реактивного тока общесудовых электропотребителей соединен своим выходом через первый согласующий усилитель с первым входом блока деления, выход которого подключен к задающим входам регуляторов реактивного тока гребных электродвигателей, входы первого сумматора через электронные ключи соответствующих гребных

электродвигателей подключены к источникам опорного напряжения, а выход-к одному из входов второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока деления, при этом другой вход второго сумматора через второй согласующий усилитель подключен к выходу третьего сумматора, входы которого через электронные ключи соответствующих синхронных генераторов подключены к источникам

опорного напряжения