Гребная электрическая установка переменно-постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02J3/00 H02J1/00 

(54) ГРЕБНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПЕРЕМЕННО ПСХ:ТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электро технике и может найти применение в гребных электрических установках и электростанциях судов. Известна гребная электрическая уста новка переменно-постоянного тока, содержащая генераторы переменного тока, статорные обмотки которых подключены к двигателям посто5шного тока через трехфазньге выпрямители, соединенные на стороне постоянного тока последовательно или параллельно и через сглажив ющий реактор. Роторы генераторов пере менного тока вращаются свн;фонно, поэтому в установке осуществляется режим шестифазного выпрямления тока Clj . Для электродвигателей мощностью в несколько тысяч киловатт, напряженны на коммутации, требуется обеспечение коэффициента пульсаций тока якоря не более 2-4%. В данной установке для снижения пульсаций тока включен последовательно с двигателем постоянного тока сглаживаю(щий реактор, что снижает КПД установки и ухудшает ее массогабаритные характеристики. Известна также гребная электричео(шя установка переменно-постоянного тока, содержащая генераторы переменно го тока, имекнцие по две трехфазных статорных обмоткЕ, сдвинутых друг ofrносительно друга на 30 эл. град, и по;ьключенных к двигателям постоянного тока через трехфазные вьшр51мители, соединенные sa стороне постоянного тока последовательно или параллельно Б уо тановке реализовано двенодаатифазное вьшрямление тока путем сдвига фаз напряжений стат«фных обмоток генераторов на 30 эл.град., позволяющее без сглаживающего реактора получить допустимый коэффициент пульсаций тока С2 . Вьшолнение установки с одним генератором существенно снижает надежность и живучесть установки и не позволяет оеуществл5ать раздельную работу статорных обмоток: одной на злектродвижение в режиме малой мощности, друтюй на сеть переменного тока в режиме отбора мощности. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является гребная установка переменно-постояннохч) тока, содержащая генераторы переменного тока, роторы которых располагаются на одном валу с углом сдвига на 30 эл.гра а статорные обмотки подключены к двигателям постояннозгю тока через трехфазные вьшрямйтели, соединенные на сторо не постоянного тока последовательно или параллельно. Генераторный агрегат установки состоит из двух генераторов, выполненных в одном корпусе - так называемый сдвоенньдй генератор. В установке также используется двенадцатифазное выпрямление тока с помощью двух стато ных обмоток, напряжения которых сдвину ты друг относительно друга на 30 эл. град., и возможно. осуществление режима отбора мощности, хотя и ограничено, поскольку генераторы связаны между собой 1зЗ . Использование в установке сдвоенного генератора приводит к. снижению ее надежности и живучести, так как в случае неисправного состояния одного из генераторов невозможна эксплуатация всей установки. Механическая связь геНератвров не позволяет оперативно производить их раздельное использование, уменьщает возмо шое число вариантов, по которым может работать установка, т.е. уменьщает гибкость схемы установки. Например, нельзя в режиме малых ходов отключить один генератор или один генератор использовать на электродвижение, а второй - для питания мои ных потребителей электроэнергии и т.п. Недостатком установки надо считать и специальное исполнение генератора, а не использование серийно вьшускаемых промышленностью трехфазных генераторо Целью изобретения являются повыщение надежности и живучести гребной электрической установки и увеличение гибкости ее схемы с использованием серийно вьшускаемых промышленностью aj регатов. Указанная цель достигается тем, что в гребной электрический установке переменно-постоянного тока, содержащей генераторы переменного тока, статорные обмотки которых подключены к двигателям .постоянного тока через трехфазные выпрямители, соединенные на стороне посто$шного тока последовательно или параллельно, между статорными обмотками генераторов включен трехфазный трансформатор с соединением обмоток по схеме ЗЕеада-треугольник. Использование трехфазного трансфо1 матора с соединением обмоток по схеме звезда-треугольник для осуществления син онной работы генераторов переменного тока со сдвигом в 30 эл.град обеспечивает возможность автономного использования генераторов, что позволяет повысить гибкость схемы установки, т.е. увеличить число различных вариав тов подключения генераторов, а следовательно, позволяет увеличить надежность t и живучесть установки. Применение предлагаемой схемы установки позволь- ет использовать серийные генераторы переменного тока. На чертеже изображена схема предлагаемой гребной электрической установки переменно-постоянного тока. Гребная электрическая установка переменно-постоянного тока содержит ге.нераторы 1 и 2 переменного тока с приводом от первичных двигателей 3 и 4, статорные обмотки генераторов со&динены через трехфазные мостовые выпрямители 5 и 6 с двигателем 7 посроянного тока . вращающим гребной винт 8. Между статорными обмотками генера - , торов 1 и 2 включен трехфазный трансформатор 9 с соединением обмоток по схеме звезда-треугольник, причем первичные обмотки трансформатора 9 со&динены со статорными обмотками генератора 1-. с соблюдением чередования фаз, а вторичные обмотки соединены со стагторнымй обмотками генератора 2; также соблюдая чередование фаз. Трехфазные мостовые вьшрямвтели 5 и 6 соединены на стороне постоянного- тока последовательно друг с другом и с двигателем 7 постоянного тока. При соед нении обмоток трехфазного трансформа тора 9 по схеме зввада-треугольник между напряжениями на первичных и вторичных обмотках трансформатора 9 осуществляется сдвиг фаз на ЗО эл.град. Поэтому генераторы 1 и 2 работают синхронно, но со сдвигом в ЗО эл.град. Двенадиатнфааное выщ ямление напряж&ния, .одимого к двигателю, получают благодаря применению двух мостовых выпрямителей 5 и 6, В этом случае вь прямлешц.1е шестифагш ю напряжения мостовых вьшрямйтелей 5 а 6 сдвинуты друг относительио на ЗО эл.град. Суммарное выпрямленное напряжение двух мостоъык выпрямителей 5 и i§ имеет за период основной частоты генераторов 1 и 2 двенадцать пульсаций и содержит только гармоники, кратные 12 т.е. 12, 24, 36 и т.д. Гармоники п-. б(2г ), т.е. 6,18и т.д., которые имеются в вьшрямленном напряжении каждого выпрямителя 5 и 6, находятся в противофазе, взаимно компенсируются и поэтому отсутствуют в суммарном нагпряжении. При работе устапновки по предлагаемо схеме через трансформатор 9 протекает уравнительный ток. Уравнительный ток (или мощность) имеет реактивную и активную- составляющие. Рактивная составляющая обусловлена алгебраической разностью амплитуд напряжений генераторов 1 и 2. Реактивны уравнительн ай ток является индуктивным по отношению к генератору с болыпим напряжением и , создавая продольно раэ м1агничивающую магнитодвижущую силу . реакции якрря, стремится уменьшить это напряжение. По отношению к хенератору с меньшим напряжением реактивная составляющая уравнительного тока является емкостной, и создавая продольно намагничивающую магнитодвижущую силу , реакции якоря, стремится увеличить i напряжение. Таким образом, реактивная составляющая уравнительного тока стр&мится вьфавнять электродвижущую силу и напряжение параллельно включенных через трансформатор 9 генераторов 1 та 2. Активная составляющая обусловлена сдвигом фаз напряжений генераторов 1 и 2, отличным от 30 эл.град, и возникающим в результате различия активных мощностей, подводимых к генераторам 1 и 2 от первичных двигателей 3 и 4. Активная и реактивная составляющие уравнительного тока возникают по разны и независимым друг от друга причинам в их направления могут не совпадать. 9 26 Основные требования, предъявляемые к суд ойым силовым установкам, следующие: надежность и живучесть установки в задаваемых условиях, быстрый и безотказный перевод нагр; зки при внезапных маневрах судна, минимальная первоначальная стоимость и максимальное зна;чение КПД установки. Использование трехфазного трансформатора для осуществления сишфошюй работы генераторов установки со сдвигом в 30 эл.град, позволяет соединить щества двенадцатифазного. выпрямления напряжения (высокий КПД, улучшения условия коммутации электрических двигателей постоянного тока) и автономно работающих генераторов (высокая надежность, гибкость схемы установки), При атом возможно применение серийно выпускаемых генераторов и других агрега трв, что снижает стоимость установки. Формула изобретения Гребная электрическая установка п&ременно-постоянного тока, содержащая генераторы переменного тока, статорные обмотки которых подключены к двигателям постоянного тока через трехфазные выпрямители, соединенные на стороне постоянного тока последовательно или параллельно, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и живучести установки и увеличения гибкости ее схемы, установка снабжена трехфазным трансформатором с соединением обмоток по схеме звезда-треугрльник, который включен между статорньгми обмотками геиераторюв Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии, № 95481О, кл Н 2А, 1964i 2.Авторское свидетельство СССР № 35152, кл Н О2 Р 7/О8, 1964 3..Андреев А. И -и др. Гребные электричёские установки с отбором мощнос-г ти ...л., Судостроение 1976 с . 34 „

/

/

т//

/

/XX

//