УСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ АВТОНОМНЫХ ОБЪЕКТОВ Советский патент 1969 года по МПК H02J3/38 H02P9/14 H02P9/46 

Известные установки для питания автономных объектов, наиример судовых, содержащие асинхронную машину с фазным ротором и регуляторы частоты и напряжения, при переменной скорости не обесиечивают требований электроснабжения, и электропитание судовых установок большую часть времени осуш,ествляется от специального днзель-генератора, автоматически пускаемого в ход при понижении скорости и, следовательно, частоты валогенератора. В иредложенной установке в качестве регулятора частоты использован полупроводниковый выпрямительно-инверторный преобразователь, включенный в цепь ротора асинхронной машины, а в качестве регулятора напряжения исиользован генератор реактивной мощности. На фиг. 1 иредставлена принципиальная электрическая схема предложенной установки; на фиг. 2-упрощенная схема замещения роторной цени асинхронного генератора. На фиг. 1 приняты следующие обозначения; АГ - асинхронный генератор; В - выпрямитель на кремниевых вентилях; И - инвертор на кремниевых управляемых вентилях; СГ - синхронный генератор; УВ - управляемый выпрямитель для возбуждения синхронного генератора; С - статические конденсаторы. рывает возможность для иснользования ее в качестве генератора, работающего с переменной скоростью в широких пределах при постоянных частоте и напряжении. В вентпльном каска де регулирование основано на введении в цепь ротора добавочной э.д.с. Е,„ E,f, - Af - /. , где д - напряжение инвертора; -((6-выпрямленное напрял-сение ротора; э -эквивалентное сопротивление цепи постоянного тока; - выпрямленный ток роторной цепи; - падение напряжения в вентилях. Э.д.с. инвертора должна уравновешивать выирямленное напряжение ротора с учетом падения напряжения в вентилях и эквивалентном сопротивлении. Изменяя f, можно обеспечить работу асинхронного генератора на устойчивой части характеристики при изменении скольжения. Распределение мощности между ротором и статором асинхронного генератора определяется формулами:

где PIA - мощность, генерируемая статором

АГ; РЧА - мощность, генерируемая ротором

АГ;

РВ -мощность, передаваемая генератору валом первичного двигателя; 5 - скольжепие; п 1 + К.5-коэффициент потерь; /Сь /(о -опытные коэффициенты, характеризующие увеличение потерь с возрастанием скольження.

Мо1дность генератора равна: Рлг Ал + Ягл - (1 - Кп 7 РВ +

1-1-5

+ (ЯС„)

.рв:(1-1).Рв .

1 - S

Мощность PZA , генерируемая ротором асинхронной мащины и обычно теряемая в активном сопротивлении ротора, при схеме с вентильным каскадом инвертируется в сеть переменного тока.

При скорости, равной приблизительно Псинх мощности, генерируемые статором и ротором, равным Рдом , т. е. асинхронный генератор может работать почти с двойной нагрузкой. Потери в меди не превыщают номинальных потерь, так как ток статора и ротора сохраняют при этом номинальные значения. Потери в стали несколько возрастают вследствие увеличения частоты в роторе.

Асинхронный генератор должен соединяться с прпводным двигателем таким образом, чтобы при минимальной скорости первичного двигателя обеспечивалось отрицательное скольжение асинхронной машины.

Автономный асинхронный генератор должен работать совместно с синхронной мащиной или иным генератором реактивной энергии. При скорости, выще синхронной, асинхронная машина вырабатывает активную мощность, а реактивная мощность, необходимая для возбуждения асинхронного генератора и питания г.отребителей, поступает от возбудительного агрегата.

Синхронный генератор (рис. 1) служит генератором реактивной энергии. При определенных условиях синхронная машина может работать в режиме компенсатора.

В асинхронно-синхронной системе частота определяется скоростью вращения синхронной

машины / - 1синхр поэтому нрп стабилизации скорости ее вращения обеспечивается

постоянство частоты. Для привода синхронного генератора целесообразно использовать машину постоянного тока, являюп1,уюся в обычных условиях возбудителем.

Постоянство частоты асинхронно-синхронной системы при переменной скорости вращения обеспечивается автоматически путем изменения противо-э.д.с. инвертора роторной цепи. Контроль частоты осуществляется тахогенератором на валу синхронной машины. Как только начнет изменяться частота и, следовательно, скорость вращения синхронной машины, изменяется угол регулирования инвертора - противо-э.д.с. инвертора изменяется, частота стабилизируется. Стабилизация напряжения обеспечивается автоматически изменением тока возбуждения синхронного генератора. Мощность синхронного генератора может быть значительно уменьшена путем установки

статических конденсаторов С.

Па судовых установках в качестве возбудителя можно использовать стояночный дизельгенератор. После пуска и перевода нагрузки

на асинхронный генератор стояночный дизель может быть отключен электромагнитной или кулачковой муфтой. Для привода синхронного генератора в рабочем режиме используется возбудитель.

Искажение формы кривой синусоидального напряжения высшими гармоническими вследствие применения инвертора не превышает допустимых значений.

Повая область применения асинхронного

вентильного каскада для рекуперации энергии ротора и иоддерл ания постоянства частоты и напряжения асинхронного генератора переменной скорости может обеспечить надежное электропитание транспортных и других автономных установок.

Предмет изобретения

Установка для питания автономных объектов, например судовых, содержащая асинхронную машину с фазным ротором и регуляторы частоты и наиряжения, отличающаяся тем, что, с целью улучшеиия качества регулирования и повышения быстродействия и экономичности установки, в качестве регулятора частоты использован полупроводниковый выирямительно-инверторный преобразователь, включенный в цепь ротора асинхронной машины, а

в качестве регулятора напряжения использован генератор реактивной мощности.

олЕ

-о eiu