Пропульсивная электромеханическая установка Советский патент 1993 года по МПК B63H23/24 

;:: Изобретение относится к судострое-. нию. Возможными областями применения установки могут быть также энергетические

системы нёсудового назначения, в которых

рабочий механизм-аналог судового движителя, приводимый посредством установки,

MMeet пониженную частоту вращения (ориентировочно до 100 об/мин). ;;. ; ::: ;

Известна про.пульсивная электромеха- н йческая установка (ПЗУ), содержащая .. вы- со кооб оротную электричеекую машину и зубчатую передачу Ее недостатком является неблагоприятныёмассогабаритные пока- затели, обусловленные выполнением электрической машины и передачи в виде

отдельных элементов. Кроме того; в этой установке электрическая машина выполнена в виде машины постоянного тока, что требует пр именей йа выпрямителя на лол ную::мощнЬ:сть о: ::,;: v;.- ,/xv:} : :-- :. :.;;; Известна ПЗУ, содержащая движитель И приводной электромеханический агрегат;

включающий в ,себя два концентрически расположенных двйгател я переменного тока, первый из которых содержит статорную трёхфазную обмотку, присоединяемую к

внёианему источнику электроэнергии переменного тока, и роторную трехфазную рб- мотку, расположен ну io на наружное поверхности ПОЛ0ГО ротора и-пбдключен- ную бескЬнтактнЬ при обратном порядке следования фаз к расположенной на его внутренней поверхности трехфазной об- мртке второго электродвигателя, выполнен- кого биротативным и содержащим контрротор, расположенный во внутрйроторном пространстве агрегата. Недостатком этой. ПЗУ является ее ограниченная

область применения, в-которой движитель

выполнен в виде контрроторного гребного вийта; :Ьvv-: . :,- :.,;;/; . -: - .-.;. : . ,ч;- : Целью изобретения является расшире- .ние: области применения уст-анбвки при обеспечении благоприятных массогабаритних по.казатедей. ..:., :.;.-.j:4-. .-.,.;-.- .т. : ..-.. ;Т1остайлединая цель достигается тем, что

кйнтр отОр агрегата соединён с его рото-: PJ3M ч е|ре;з сЬо сную зубчатую передачу е .от рйЦ тельййм передаточным отношением, а

pofop ; агрегата соединен с движителем, е кл Й.ч.аг01Дйм в.себя гребной вин1г, ; . г Йа фиг. 1 представлена схема ПЗУ s со ставё судовой энергетической системы; на фиг. 2 -злектричебкая Схема соединений обмотох рбеих машин агрегата; на фиг, 3 - схеме е.оздёйствйя сил и крутящих момен- тсй. в Агрегате. .: ...- .Согласно фиг. 1 ПЗУ содержит движитель, i в виде винта фиксированного или регулируемого шага и приводной электромеханический агрегат 2, получающий питание через блок управления 3 от источника электроэнергии 4 переменного тока, выполненного в виде автономного источника элек- троэнергии . или общесудовой электростанции. В состав агрегата входят две электрические машины, первая из которых включает статор 5 в виде электромагнитной, системы с трехфазной обмоткой б, подключенной к источнику электроэнергии, и ротор 7 с электромагнитными системами на наружной и внутренней поверхностях с соответствующими трехфазными обмотка- ми 8 и 9, подключёнными друГ к другу с обратным порядком следования фаз. Кроме того, в состав йгрегата входит контрротор 10 с обмоткой постоянного тока, подключен- ной через контактные кольца 11 к возбудителю 12, а также зубчатая пёредача,- в1 /|йчающая;установленнр е на роторе кол ie- со 13 С внутренним зацеплением, несколько Иромежуточных колес 14, свободно; враща- ющихся на неподвижных реях 15 и одно колесо 16,:ус таНовленнре на контрроторе и н ахо Дя щеёся в за цеп л е н ий со вс емм п р оме-, жутбчными, Контрротор агрегата может. быть выполнен Также с кЪроткозаМкнутой обМоткой; при; таком исполнений контакт-; Н°ые кольца Ни возбудит елЫ 2 отсутствуют, ; Прм подаче питани на электромеханический агрегат 2 через, блок управления 3, соде ржа щи и f 0 коо гран ичйва ющеё пуско вбе устройство (в винта регулируемо- го шага) или преобразователь частоты (в .:случае винта фиксированного шага), ho pac- положенной в статоре 5 трехфазной обмотке 6 протекает переменный ток частоты fi. создающий в зазоре между статором и ротором первой машины магнитное поле, вра- щающеёся с частотой .; :

nA fi/pi,:;;;.;;

(1)

где pi - эквивалентное число пар полюсов,

равное половине числа перемен знака поля

на длине окружности зазора первой машиНЫ, :. ..;..:,/;.;; ---, .. . ...- .

При вращении ротора 7 исследователь-. но, движителя 1 с частотой пс в,замкнутых друг на друга трехфазных обмотках 8 и 9, относящихся соответственно к первой и второй машинам, наводится переменный ток частоты

55 fn-(riA-nc) pi.

(2)

Во второй машине, вследствие упомянутого обратного порядка следования фаз обмоток 8 и 9 и подачи питания на обмотку постоянного тока контрротора 10 через

контактные кольца 11 от возбудителя 12, конгрротор получает вращение в сторожу, противоположную пс (противоположное нэпе

м

::.,,..Р|;+(К + 1)Р||

(K + 1)Pii

ЬШР:Р11

;,„. Pi t(K + 1)p

№

№

М:

. (11)

02) (13)

, (последнее вытекает из представленного на фиг. 3 равенства сил ) позволяет получить следующие выражения для составляющих движущих моментов, сумма которых равна крутящему моменту движителя;

., Из (11)-(13} следует, что все составляющие положительны, что свидетельствует об отсутствии в агрегатециркуляции мощ-1. нрсти. Передаваемая от источника элект- рическая мощность МАЛА разделяется в; первой машине на две части, одна из которых величиной Мдпс преобразуется этой машиной непосредственно в механиче- - скую, а оставшаяся часть из электрической преобразуемся второй машиной в механи- ческую двумя потоками, один из которых; равный Мвпс. создается непосредственно воздейс:твиём контрротрра на ротор, дру-; той, равный Моле - также создается воздействием кбнтрротЪра на ротор, но через зубчатую передачу. Например, при Гц; частота вращения движителя равна . : . : .. ;::; - . / : ;60-Пс

С :ба ;т .. + (К-Ы)Рц

X 60-ВО

9+(6+1)-3

100об/мин

5

.При этом номинальная механическая мо щн ость на в ал у %д в и:житёля Pc PcN McNncN слагается из мощности MAN-ncN. создаваемой первой машиной и составляющей 30% от мощности PCN, и из мощностей MBNDCN И MDNHCN, создаваемых второй машиной и составляющих соответственно 10 и 60% от мощности PCN.

В составе агрегата ПЗУ первая машина работает одновременно в режимах двигателя и электродинамического трансформатора, вторая машина - только в режиме биротативного контрроторного элестро- двигателя, в котором мощность контрротора возвращается на ротор и, следовательно, на вал приводимого движителя посредством соответствующей- зубчатой передачи.

Эффект обусловлен выполнением агрегата с одним выходным валом, который может быть соединен с обычным неконтрроторным движителем при компактном исполнении агрегата за счет встраивания в нем малогабаритной биротативной

контрроторной машины во внутриротррное пространство наружной однороторной маФормула изобретения

Пропульсивная электромеханическая установка, содержащая движитель и приводной электромеханический агрегат, включающий в себя два концентрически р ас п о л ожени ьтё двй гател я перемен него то- ка. первый из которых содержит статорную трехфазную обмотку, присоединенную к внешнему источнику электроэнергии переменного тока, и роторную трехфазную обмотку, расположенную на наружной поверхности полого pofopaf и подключённую бесконтактно при обратном порядке

шины с возвратом ее механической энергии через общий контрротор на выходной вал.

следования фаз к расположенной на его внутренней поверхности трехфазной обмотке второго электродвигателя, выполненного бирртативным и содержащим контрротор, расположенный во внутрироторном пространстве агрегата, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения установки при обеспечении благоприятных массогабаритных показателей, контрротрр агрегата соединен с его ротором через соосную зубчатую передачу с отрицательным передаточным отношением, а ротор агрегата соединен с движителем, включающим в себя гребной винт.