Автономная дизель-электрическая установка

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повьапение качества генерируемой электрической энергии и экономичности. Установка содержит двигатель внутреннего сгорания 2, генератор 1,датчики активной мощности 9 и частоты 3, функциональный преобразователь 6 активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный -оптимальной частоте вращения двигателя, устр-во сравнения 8, усилитель-ограничитель 10, исполнительный орган 4, орган управления подачей топлива 5. Повышение экономичности обеспечивается более точной установкой и подцержа.шем оптимальных скоростных режимов, соответствующих нагрузке. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Р 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232013/24-07 (22) 20.04.87 (46) 23.03.89. Бюл. Ы 11 (72) М.Е.Кущев, И.N.Ýðåíáóðã, В.Ю.Гречуха, В.В.Ершов, Н.К.Колесников, А.В.Коренев и Н.Н.Орищенко (53) 621. 316. 729: 621.313. 843. 6 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 466600, кл. Н 02 P 9/46, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 877771, кл. Н 02 P 9/04, 1981. (54) АВТОНОМНАЯ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является

„,SU„„1467732 А 1 повышение качества генерируемой электрической энергии и экономичности.

Установка содержит двигатель внутреннего сгорания 2, генератор 1,датчики активной мощности 9 и частоты 3, функциональный преобразователь 6 активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный оптимальной частоте вращения двигателя, устр-во сравнения 8, усилитель-ограничитель 10 исполнительный орган 4, орган управления подачей топлива 5. Повышение экономичности обеспечивается более точной установкой и поддержа.ием оптимальных скоростных режимов, соответствующих нагрузке. 7 ил.

1467732

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроэнергетических установках автономного типа.

Цель изобретения †повышение качества генерируемой электрической энергии и экономичности.

На фиг.1 представлена функциональная схема автономной дизельэлектрической установки; на фиг.2 функциональная схема датчика активной мощности; на фиг.3 — оптимальная скоростная характеристика дизельного двигателя на фиг.4 — принципиальная схема функционального преобразователя активной мощности нагрузки в сигналg пропорциочальныи оптимальной частоте вращения, и задатчик функции оптимального регулирования; на фиг. 5— конструкция исполнительного органа на фиг.6 — функциональная схема усилителя-ограничителя на фиг.7 — статическая. характеристика усилителяограничителя.

Автономная дизель-электрическая установка содержит электрический генератор 1 (фиг. 1), механически связанньй с двигателем 2 внутреннего сгорания, датчик 3 частоты, связанный с валом двигателя 2 внутреннего сгорания, исполнительный орган 4, выход которого связан с органом 5 управления подачи топлива двигателя 2 внутреннего сгорания, функциональный преобразователь 6 активной мощности нагрузки в сигнап, пропорциональный оптимальной частоте вращения двигателя, соединенный первым входом с задатчиком 7 функции оптимального регулирования, и устройство 8 сравнения, соединенное первым входом с выходом функционального преобразователя 6.

Устройство содержит также датчик

9 активной мощности, подключенный к выходу электрического генератора 1, и усилитель-ограничитель 10, вход которого связан с выходом устройства 8 сравнения, а выход - с входом исполнительного органа 4. Выход датчика 9 активной мощности соединен с вторым входом функционального преобразователя 6. Выход датчика 3 частоты вращения подключен к второму входу устройства 8 сравнения. При этом линейньй участок (по входному сигналу) характеристики усилителяограничителя 10 выбран минимально допустимым по условиям устойчивости.

Датчик 9 активной мощности состоит (фиг.2) из трех идентичных блоков

11-13 измерения мгновенной полной мощности. В состав каждого блока входят датчик 14 мгновенного значения тока фазы, датчик 15 мгновенного значения фазного напряжения, аналоговый блок 16 умножения. Выходы блоков

11-13 подключены к входам сумматора

17, на выходе которого может быть включен фильтр 18.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме с выхода датчика 9 активной мощности (фиг. 1) на вход функционального преобразова20 теля 6 активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный оптимальной частоте вращения двигателя, поступает сигнал, пропорциональный текущему значению активной мощности на25 грузки. Выходной сигнал функциональ-, ного преобразователя 6, соответствующий оптимальной для данной нагрузки частоте вращения дизельного двигателя

2, поступает на вход устройства 8 сравнения. На второй вход устройства сравнения поступает напряжение с выхода датчика 3 частоты вращения, про-. за порционалъное текущему значению частоты вращения вала. В установившемся режиме выходной сигнал устройства сравнения представляет собой статическую ошибку регулятора. Величина этого сигнала находится в пределах линейного участка статической характеристики (фиг.7). усилителя-ограничителя 10. Под действием выходного напряжения усилителя-ограничителя шток исполнительного органа 4 и связанный с ним орган 5 управления подачи топлива находятся в некотором положении, соответствующем данному установившемся, режиму.

При набросах (сбросах) нагрузки выходной сигнал датчика 9 активной мощности, а следовательно, и выход® ной сигнал. преобразователя 6 начинают изменяться. На начальном участке времени переходного процесса скорость изменения напряжения и тока генератора значительно выше скорости изменения частоты вращения, так как постоянная времени генератора и нагрузки намного меньше постоянной времени двигателя внутрен1467732 него сгорания ° По этой причине в начале переходного процесса увелиФ чение абсолютного значения выход-, ного сигнала устройства 8 сравнения будет практически полностью соот5 ветствовать изменению выходного напряжения функционального преобразователя. В результате выходной сигнал устройства сравнения за короткий промежуток времени достигнет уровня, соответствующего Релейной части статической характеристики усилителя-ограничителя 10. Выходное напряжение усилителя-ограничителя станет максимальным (по модулю). Это приведет к перемещению штока исполнительного органа 4 и связанного с ним органа управления подачи топлива в крайнее положение, соответствующее максимальной или минимальной подачам (в зависимости от знака выходного напряжения усилителя-ограничителя). Исполнительный орган будет находиться в крайнем положении 25 до тех пор, пока выходной сигнал устройства 8 сравнения вследствие изменения частоты вращения не уменьшится до уровня, которому соответствует линейный участок статической характеристики усилителя-ограничителя 10.

После чего, под воздействием этого сигнала шток исполнительного органа займет положение, обеспечивающее значение частоты вращения, близкое к оптимальному. Таким образом, в

35 устройстве регулирование осуществляется посредством установки и поддержания предельно возможных (т.е. максимальных или минимальных) уров- 4 ней подачи топлива в течение большего отрезка времени переходного процесса. Это обеспечивает форсированный перевод двигателя внутреннего сгорания из одного скоростного режи45 ма в другой за минимальный промежуток времени.

В режиме холостого хода, когда нагрузка отсутствует, приводной двигатель 2 работает на минимальной частоте, обеспечивающей устойчи- 50 вость электроагрегата при неожиданных набросах нагрузки. Значение этой частоты вращения определяется нижним уровнем сигнала, поступающего с функционального преобразователя 6 при нулевом сигнале на его входе °

Повышение экономичности устройства обусловлено более точной установкой и поддержанием оптимальных скоростных режимов, соответствующих нагрузке.

Использование в устройстве (для управляющего воздействия) сигнала, пропорционального активной мощности, позволяет уменьшить отклонение ре» альногo 3H eHH e Bos» действия от требуемого. При этом величина этого отклонения определяется лишь погрешностью датчика активной мощности.

Наличие в устройстве основной отрицательной обратной связи nosволяет осуществить управление приводным двигателем непосредственно по отклонению частоты вращения от оптимального для данной нагрузки значения. В результате этого статическая ошибка системы уменьшается.

Таким образом, уменьшение погрешности формирования управляющего воздействия и повышение точности его отработки позволяет в устройстве значительно приблизить режимы работы приводного двигателя дизель-электрической установки к оптимальным.

Сокращение времени перехода дизель-электрической установки из одного скоростного режима в другой при изменении нагрузки уменьшает время переходного процесса но напряжению. Вследствие этого в процессе работы дизель-электрической установки сокращается длительность интервалов времени, в течение которых напряжение не соответствует предельно допустимым значениям. Таким обра" зом, повышается качество генерируемой электрической энергии на выходе генератора установки.

Формула изобретения

Автономная дизель-электрическая установка, содержащая электрический генератор, механически связанный с двигателем внутреннего сгорания, датчик частоты, связанный с валом двигателя внутреннего сгорания, исполнительный орган, вьмод которого связан с органом управления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания, функциональный преобразователь активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный оптимальной частоте вращения двигателя, соединенный с первым входом устройства сравнения, отличающаяся тем, 6 3467732 6 что, с целью повышения качества ге- нального преобразователя активной нерируемой электрической энергии и мощности нагрузки в сигнал, пропорэкономичности, введены датчик актив- циональный оптимальной частоте вракой мощности, подключенный к выходу щения двигателя, выход датчика часэлектрического генератора, и усили- . тоты вращения подключен к второму тель-ограничитель, вход которого входу устройства сравнения, причем связан с выходом устройства сравне- линейный участок (по входному сигния, а выход — с входом исполнитель- валу) характеристики усилителя-ограного органа, выход датчика активной 1О ничителя выбран минимально допустимощности соединен с входом функцио- . мым по условиям устойчивости.

1467732

1467732

Составитель А.Бабак

Редактор Л.Зайцева Техред JI.Ñåðäþêoâà Корректор А.Обручар

Заказ 12!1/54 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г ° Ужгород, ул. Гагарина, 101