Автономная дизель-электрическая станция

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроэнергетических системах. Целью изобретения является повышение экономичности устройства. Устройство содержит два асинхронизированных синхронных генератора 1 и 4, включенных на параллельную работу и приводимых во вращение приводными двигателями (ПД) 5,6, регуляторы 7,8 частоты вращения ПД, включающие элементы сравнения 17,18, исполнительные органы 19,20, датчики 15,16 частоты вращения, функциональный преобразователь 21 частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки ПД. Устройство также содержит датчик 9 активной мощности, полупроводниковый переключатель 22, источник опорного напряжения 23, регулятор 12 напряжения на шинах 2 распределительного устройства, задатчик 13 частоты, асинхронизированные синхронные машины 3,14, усилительно-преобразовательные узлы 10,11. Особенность функционирования устройства заключается в обеспечении оптимальной частоты вращения ПД при различной нагрузке устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4383219/24-07 (22) 15.01 ° 88 (46) 30.01.90. Бюл. Р 4 (72) В.В.Ершов, В.10.Гречуха, Н.К.Колесников, А.В.Коренев, М.Е.Кущев, Н.Н,Орищенко и If.N.Ýðåíáóðã (53) 621.311.23.072 .85(088.8) (56) Радин В.И., Загорский А.Е., Белановский В.А. Электромеханические устройства стабилизации частоты. М.:

Энергоиздат, 1981, с. 39-41.

Авторское свидетельство СССР

11» 599312, кл. Н 02 Р 9/04, 1976.

„„SU„„1539954 (51)5 Н 02 Р 9 04

2 (54) АВТОН011НАЯ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

СТАНЦИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроэнергетических системах. Целью изобретения является повышение экономичности устройства.устройство содержит два асинхронизированных синхронных генератора 1 и 4,включенные на параллельную работу и приводимые во вращение приводными двигателями (ПЛ} 5,6, регуляторы 7,8 частоты вращения ПД, включающие элементы 17, 18

1539954 сравнения, исполнительные органы 19, 20 датчики 15,16 частоты вращения, функциональный преобразователь 21 частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки ПД.

Устройство также содержит датчик 9 активной мощности, полупроводниковый переключатель 22, источник 23 опорного напряжения, регулятор 12 напряжеИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроэнергетических сис темах, Цель изобретения — повышение экономичности автономной дизель-электри- 20 ческой станции путем обеспечения оптимальной во всем диапазоне нагрузок частоты вращения второго приводного двигателя.

На чертеже представлена структур- 25 ная схема автономной дизель-электрической станции.

Автономная дизель-электрическая станция содержит первый асинхронизированный синхронный генератор (АСГ) 1, 30 силовой выход которого связан с шинами 2 распределительного устройства, а ротор механически связан с ротором первой асинхронизированной синхронной машины (ACH) 3, обмотка ротора котдрой связана с обмоткой ротора первого АСГ, элен.трический генератор 4,.силовой выход которого связан с силовым выходом первого АСГ 1, приводные двигатели (ПД) 5 и 6 АСГ и электричес-40 кого генератора с регуляторами 7 и 8 частоты вращения ПД.

Автономная дизель-электрическая станция содержит также датчик 9 активной мощности на шинах распределительного устройства, два усилительно-преобразовательных узла 10 и 11, регулятор 12 напряжения на шинах распределительного устройства, задатчик 13 частоты с регулируемой амплитудой вы50 ходного сигнала и вторую ACN 14.

Электрический генератор 4 выполнен в виде второго АСГ, механически связанного ротором с ротором второй

АСИ 14.

Еаждый иэ регуляторов 7 и 8 часто- 5 ты вращения ПД выполнен в виде датчика частоты вращения (15 или 16) приводного двигателя, выход которого свяния на шинах 2 распределительного устройства, задатчик 13 частоты, асинхронизированные синхронные машины

3,14, усилительно-преобразовательные узлы 10,11. Особенность функционирования устройства заключается в обеспечении оптимальной частоты вращения ПД при различной нагрузке устройства. 1 ил.

1 зан с первым входом элемента сравнения (1? или 18), подключенного выходом к входу исполнительного органа (19 или 20) регулятора частоты вращения ПД.

Связь датчика частоты вращения ПД с первым входом элемента сравнения в регуляторе 8 частоты вращения ПД второго АСГ осуществлена непосредственным соединением, а в регуляторе 7 частоты вращения ПД первого АСà — через функциональный преобразователь 21 частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки ПД, вторые входы элементов 18 и 17 сравнения регуляторов частоты вращения ПД первого и второго АСГ связаны соответственно с выходом датчика 9 активной мощности на шинах распределительного устройства и с выходом датчика 15 частоты вращения ПД первого

АСГ, управляющий вход задатчика 13 частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала подключен к выходу регулятора 12 напряжения на шинах распределительного устройства, а выход соединен со статорными обмотками первой 3 и второй 14 АСИ, роторные обмотки которых через соответствующие усилительно-преобразовательные узлы 10 и 11 подсоединены к роторным обмоткам одноименных АСГ.

Силовые входы усилительно-преобразовательных узлов 10 и 11 подключены к шинам 2 распределительного устройства. Выход датчика 9 активной мощности на шинах распределительного устройства подключен к первому входу по.лупроводникового переключателя 22,второй вход которого подсоединен к выходу источника 23 опорного на" пряжения, а выход — к второму входу устройства 17 сравнения, ПД первого и второго АСГ выполнены с одинаковыми нагрузочными характерис39954

40 и процесс регулирования останется неизменным, При нагрузках, на которых с ьыхода датчика 9 активной мощности на шинах

45 распределительного устройства сигнал U больше напряжения U, полуНо проводниковый переключатель подключает к соответствующему входу элемента 17 сравнения выход датчика 9 активной мощности на шинах распределительного устройстна мощности, Процесс регулирования частот вращения ПД 5 и 6 при этом не изменяется, так как регулирование происходит относительно нового уровня U до выполнения

55 ! равенств Uм = Uи ° U* = УАц ° что

"> *Ч< соответствует новым частотам вращения ГЦ, оптимальным для данной величины нагрузки.

5 тиками, а первый и второй ЛС1 имеют идентичные характеристики холостого хо да,внешние и регулировочные характеристики, Первая и вторая ЛСИ использованы в качестве датчиков скольжения.

Автономная дизель-электрическая станция работает следующим образом.

На холостом ходу автономной дизельэлектрической станции, когда ее нагрузка отсутствует, полупроводниковый переключатель 22 подает на элемент 17 сравнения стабильное напряжение ис- . точника 23 опорного напряжения.Под действием этого напряжения частота вращения ПД 5 первого АСГ увеличивается. Сигнал от датчика 15 частоты вращения ПД первого АСГ подается в виде задаюцего воздействия U, на второй вход элемента 18 сравнения регулятора частоты вращения ПД второго

АСГ 4. Под действием этого сигнала частота вращения ПД 6 второго АСГ увеличивается. Одновременно по мере увеличения частоты вращения ПД 5 возрастает сигнал U с выхода функционального преобразователя частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки ПД, что приводит к уменьшению разностного сигнала Г1„ = U„ — U< на вьгходе элес< Но мента 17 сравнения. Частота вращения CD ГЩ 6 практически повторяет характер изменения частоты вращения и„ во времени ПД 5, и сигналы датчиков 15 и 16 частот вращения ПД U4ч1 U „ равны. Процесс регулирования продолжается до тех пор, пока частота вращения ПД первого АСГ не достигнет установившегося значения, т.е. выполняются равенства U о = U c„, 4, = 4) =CDo ню где (о, — частота вращения ГЩ, соответствующая условно U = U . При достижении указанных равенств нарастание частоты вращения ПД 5 и 6 прекращается. Частота CD есть минимальная о допустимая частота вращения, при которой ГЩ 5 и 6 работают устойчиво.

Стабильное синусоидальное трехфазное напряжение от задатчика частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала подается в статорные обмотки АСИ

3 и l4, в роторных обмотках которых наводятся ЭДС с частотой, равной час-. тоте скольжения. Так как частота вращения cDE = CD, то на входы усилительно-преобразовательных узлов 10 и 11 поступают напряжения скольжения равной амплитуды и частоты. Эти напряжения после усиления в усилительнопреобразонательных узлах подаются в роторные обмотки соответствующих АСГ, обеспечивая их возбуждение. В результате частота выходных напряжений перного и второго АСГ равна заданной частоте. Выходные напряжения АСГ равны между собой. Для поддержания номинальной величины напряжения на шинах распределительного устройства регулятор 12 напряжения изменяет величину выходного сигнала задатчика частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала возбуждения АСГ, обеспечивая регулирование потоком нозбуждения

ЛСГ.

Таким образом, на холостом ходу

ПД 5 и 6 первого и второго АСГ работают на минимальной частоте, обеспечивающей минимальный расход топлива и воздуха и достаточный запас кинетической энергии вращающихся масс на случай наброса 100Х-ной нагрузки, Любые отклонения частот вращения ПД обоих АСГ по причине изменения рабочих процессов (температурный режим, пропуск вспышки в цилиндре) заставляют регуляторы частоты вращения ПД стабилизировать частоты их вращения относительно О

На малых нагрузках (десятые доли от номинальной) напряжение U на вы-, ходе датчика 9 активной мощности на шинах распределительного устройства меньше напряжения источника опорного напряжения Жк U„z ), полупроводниковый переключатель 22 по-прежнему подключает к устройству 17 сравнения выход источника опорного напряжения

1539954

Поддержание вьгходного напряжения станции в заданных пределах обеспечивается посредством изменения величины выходного сигнала задатчика 13 частоты регулятором напряжения на шинах распределительного устройства.

Таким образом, предлагаемая станция позволяет повысить экономичность ПД за счет функционального регулирования 1О их частоты вращения при изменении на грузки и обеспечивает при этом высокое качество электрической энергии значительно упрощает выполнение ус ловий нормальной параллельной работы генераторов.

Формула изобретения

Автономная дизель-электрическая станция, содержащая первый асинхроЯизированный синхронный генератор, силовой выход которого связан с шинами распределительного устройства, а ротор механически связан с ротором 25

Первой асинхронизированной синхронной машины, обмотка ротора которой связаа на с обмоткой ротора первого асинхро-. низированного синхронного генератора, электрический генератор, силовой 30 выход которого связан„с силовым выходом первого асинхронизированного синХронного генератора, приводные двигатели асинхронизированного синхронного генератора и электрического генератора с регуляторами частоты вращения приводных двигателей, о т л и ч а ю1ц а я с я тем, что, .с целью повьппения экономичности станции путем обеспечения оптимальной во всем диапазоне на- 4О грузок частоты вращения второго приводного двигателя, введены датчик активной мощности на шинах распределительного .устройства, два усилительно-преобразовательных узла, регулятор 4 напряжения на шинах распределительного устройства и задатчик частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала, вторая асинхронизированная синхронная машина„ электрический генератор выполнен в виде второго асинхронизированного синхронного генератора, механически связанного ротором с ротором второй асинхронизированной синхронной машины, каждый из регуляторов частоты вращения приводных двигателей выполнен в виде датчика частоты вращения приводного двигателя,элемента сравнения, исполнительного органа, а регулятор частоты вращения приводного двигателя первого асинхрони1 зированного синхронного генератора дополнительно содержит функциональный преобразователь частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки приводного двигателя, выход датчика частоты вращения приводного двигателя связан с первым входом элемента сравнения, подключенного выходом к входу исполнительного органа регулятора частоты вращения приводного двигателя, причем выход датчика частоты вращения приводного двигателя связан с первым входом элемента сравнения в регуляторе частоты вращения приводного двигателя второго асинхронизированного синхронного генератора непосредственно, а в регуляторе частоты вращения приводного двигателя первого асинхронизированного синхронного генератора — через функциональный преобразователь частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки приводного двигателя, вторые входы элементов сравнения регуляторов частоты вращения приводных двигателей первого и второго асинхронизированных синхронных генераторов связаны соответственно с выходом датчика активной мощности на шинах распределительного устройства и с выходом датчика частоты вращения приводного двигателя первого асинхронизированного синхронного генератора, управляющий вход задатчика частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала подключен к выходу регулятора напряжения на шинах распределительного устройства, а выход соединен со статорными .обмотками первой и второй асинхронизированных синхронных машин, роторные обмотки которых через соответствующие усилительнопреобразовательные узлы подсоединены к роторным обмоткам бдноименных асин= хронизированных синхронных генераторов.