Электропривод гребного винта

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к гребным электрическим установкам судов. Цель изобретения - повышение надежности электропривода. Электропривод гребного винта содержит регулируемый источник питания 1, подключенный к гребному электродвигателю 2, датчикам тока 3 и напряжения 4, выходы которых соединены с входами датчика мощности 5, выход которого подключен к первому входу регулятора мощности 6, второй вход которого соединен с постом управления 25, а выход - с первым входом сумматора 7, второй вход которого подключен через последовательную цепь, состоящую из согласующего усилителя 10, фазовращателя 9, узкополосного фильтра 8, к выходу датчика тока 3, а выход соединен с управляющим входом источника питания 1

датчик частоты вращения 11 гребного электродвигателя 2, два согласующих усилителя 12, 13, четыре источника опорного напряжения 16, 17, 20, 21, два компаратора 14, 15, три электронных ключа 18, 19, 23, сумматор 24, логический элемент И 22. Датчик частоты вращения 11 через согласующие усилители 12, 13 соответственно соединен с первыми входами компараторов 14, 15, вторые входы которых соединены с первым 16 и вторым 17 источниками опорного напряжения, а выходы через размыкающие силовые цепи второго 18 и первого 19 электронных ключей - с соответствующими управляющими входами первого 19 и второго 18 электронных ключей, а также с входами логического элемента И 22, выход которого соединен с управляющим входом третьего электронного ключа 23. К замыкающим силовым цепям первого 19 и второго 18 электронных ключей на входах подключены соответственно разнополярные третий 20 и четвертый 21 источники опорного напряжения, а выходы соединены между собой и через замыкающую силовую цепь третьего электронного ключа 23 соединены с одним из входов сумматора 24, вторым входом соединенного с постом управления, а выходом - с задающим входом регулятора мощности 6. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 63 Н 23/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 889534 (21) 4622908/27-11 (22) 19,12.88 (46) 23.10.90. Бюл. N 39 (71) Ленинградское высшее инженерное морское училище им. адм, С.О.Макарова (72) A,С.Быков, В.С.Иванов и В.И,Якушин (53) 621.316.718.5.077.2-83(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 889534, кл. В 63 Н 23/24, 1981. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ГРЕБНОГО ВИНТА (57) Изобретение относится к судостроению, в частности к гребным электрическим

„„,ЯЦ,» 1601027 А2 установкам судов. Цель изобретения — повышение надежности электропривода.

Электропривод гребного винта содержит регулируемый источник питания 1, подключенный к гребному электродвигателю 2, датчикам тока 3 и напряжения 4, выходы которых соединены с входами датчика мощности 5, выход которого подключен к первому входу регулятора мощности 6, второй вход которого соединен с постом управления 25, а выход- с первым входом сумматора 7, второй вход которого подключен через последовательную цепь, состоящую из со1601027

35 гласующего усилителя 10, фазовращателя 9, узкополосного фильтра 8, к выходу датчика тока 3, а выход соединен с управляющим входом, источника питания 1; датчик частоты вращения 11 гребного электродвигателя . 2, два согласующих усилителя 12, .1 3 четыре источника опорного напряжения 16, 17, 20, 21, два компаратора 14, 15, три электронных ключа 18, 19, 23, сумматор 24, логический элемент И 22. Датчик частоты вращения 11 через согласующие усилители 12, 13 соответственно соединен с первыми входами компараторов 14, 15, вторые входы которых соединены с первым 16 и вторым 17 источниками опорного напряжения, а выходы через размыкающие силовые цепи второго 18 и первого 19 электронных ключей — с соотИзобретение относится к судостроению, в час ности к гребным электрическим установкам судов и является усовершенствованием изобретения по авт. св. N 889534.

Целью изобретения является повышение надежности электропривода, На чертеже представлена схема электропривода гребного винта, Злектропривод гребного винта содержит регулируемый источник 1 питания, подключенный к гребному электродвигателю 2.

Датчик 3 тока и датчик 4 напряжения гребного электродвигателя 2 своими выходами подключены к датчику 5 мощности гребного электродвигателя 2,. выход которого. подключен к первому входу регулятора 6 мощности, выход которого через первый сумматор 7 подключен к управляющему входу регулируемого источника 1 питания, Выход датчика 3 тока также через последовательно соединенные узкополосный фильтр 8, фазовращатель 9, первый согласующий усилитель 10 соединен с одним из входов сумматора Т, Датчик 11 частоты вращения электродвигателя 2 подключен своим выходом через второй 12 и третий 13 согласующие усилители к первым входам соответственно первого 14 и второго 15 компараторов, к вторым входам которых соответственно подключены первый 16 и второй 17 источники опорного напряжения, Выход первого компаратора 14 через раэ. мыкающую силовую цепь второго электронного ключа 18 соединен с управляющим входом первого электронного ключа 19, а выход второго компаратора 15 через размыкающую силовую цепь первого электронного ключа 19 — с управляющим входом второго электронного ключа 18, 5

30 ветствующими управляющими входами первого 19 и второго 18 электронных ключей, а также с входами логического. элемента

И 22, выход которого соединен с управляющим входом третьего электронного ключа

23. К замыкающим силовым цепям первого

19 и второго 18 электронных ключей на входах подключены соответственно раэнополярные третий 20 и четвертый 21 источники опорного напряжения, а выходы соединены между собой и через замыкающую силовую цепь. третьего электронного ключа 23 соединены с одним из входов сумматора 24, вторым входом соединенного с постом управления, а выходам — с задающим входом регулятора мощности 6. 1 ил.

К силовым входам замыкающих силовых цепей электронных ключей 18, 19 подключены соответственно третий 20 и четвертый 21 источники опорного напряжения. Выходы компараторов 14, 15 также подключены к входам логического элемента

И 22, выход которого соединен с управляющим входом третьего электронного ключа

23, силовой вход замыкающей силовой цепи которого соединен с силовыми выходами электронных ключей 18, 19, а выход — с одним из входов второго сумматора 24, другой вход которого подключен к посту 25 управления, а выход- к второму входу регулятора

6 мощности.

В качестве датчика 11 частоты вращения гребного электродвигателя может быть взят тахогенератор переменного тока (серий ТГ и АГ), подключенный через выпрямитель с фильтром, Согласующие усилители 12, 13, сумматор 24, KQMnepBTopbl 14, 15,,источники 16, 17, 20, 21 опорного напряжения, электронные ключи 18, 19, 23, логический элемент 22 могут быть выполнены на интегральных операционных усилителях и взяты в виде ячеек унифицированной блочной системы регулирования УБСР-АИ (соответственно У12-АИ, К1-АИ, СН-4АИ, КЧ-AN, ИИ-1АИ).

Электропривод работает следующим образом.

При взаимодействии гребного винта со льдом в механической системе "якорь электродвигателя — вал — винт" возникают крутильные колебания, что приводит к значительным колебаниям момента сопротивления на валу электродвигателя. В результате этого явления появляются

1601027

55 колебания частоты вращения и тока якоря электродвигателя 2.

Переменная составляющая выходного сигнала датчика 3 тока проходит через узкополосный фильтр 8 и поступает на вход фазовращателя 9. Фазовый .угол поворота фазовращателя установлен таким, чтобы при работе данной обратной связи имело место опережение колебаний упругого момента относительно колебаний тока со сдвигом примерно на 90 эл. град (максимальное демпфирование). Усилитель 10 обеспечивает согласование по мощности, напряжению и току выходного сигнала фазовращателя и входного сумматора 7. Переменная составляющая выходного напряжения сумматора 7 вызывает изменения с частотой крутильных колебаний выходного напряжения регулируемого источника 1 питания, т.е. питающего напряжения гребного электродвигателя 2. Соотношение фаз колебаний электромагнитного момента двигателя 2, определяемого колебаниями тока якоря (при постоянном потоке возбуждения), и момента сопротивления на валу зависит от настройки фазовращателя 9. Данная обратная связь по переменной составляющей тока двигателя обеспечивает уменьшение амплитуды крутильных колебаний в 2 — 3 раза. Регулятор 6 мощности обеспечивает статические и динамические характеристики электропривода зо всех остальных режимах, так как во время работы во льдах электропривод управляется по закону Р = const, т.е, поддержание постоянной заданной мощности гребного электродвигателя 2.

С этой целью с помощью датчика 5 мощности, в который поступают сигналы, пропорциональные току и напряжению соответственно с датчика 3 тока и датчика 4 напряжения, определяется действительная мощность двигателя, поступающая в виде сигнала обратной связи в регулятор 6, а задающий сигнал поступает через сумматор

24 от поста 25 управления. Регулятор 6 поддерживает мощность двигателя 2 на заданном посту 25 управления уровне, что при изменяющемся моменте сопротивления на винте приводит к изменению частоты вращения гребного электродвигателя 2.

Одновременно с демпфированием крутильных колебаний в валопроводе сигнал с выхода датчика 11 частоты вращения двигателя подается через согласующие усилители 12, 13 на первые входы компараторов 14, 15, где сравнивается с сигналом, поступающим от источника 16, 17 опорного напряжения. На выходе компаратора 14 при превышении выходного сигнала согласующего усилителя 12 над сигналом источника

16 опорного напряжения появляется напря5

35 жение. Сигнал на выходе компаратора 15 при превышении выходного сигнала согласующего усилителя 13 над сигналом источника 17 опорного напряжения уменьшается до нуля, Усилители 12, 13 обеспечивают согласование сигнала по напряжению таким образом, чтобы на выходе первого компаратора 14 сигнал появился при частоте вращения двигателя 2, чуть меньшей резонансной. а сигнал на выходе компаратора 15 пропадал при частоте вращения двигателя, чуть большей резонансной, Сигналы с выходов компараторов 14, 15 поступают на входы логического элемента И 22, на выходе которого появляется сигнал при частоте гребного электродвигателя 2, близкой или равной резонансной, задавая, таким образом, зону управления, Этот сигнал вызывает срабатывание электронного ключа 23, замыкающего свою силовую цепь.

При частоте вращения двигателя 2 ниже резонансной на выходе первого компаратора 14 отсутствует сигнал, а сигнал второго компаратора 15 через размыкающую силовую цепь первого электронного ключа 19 поступает на управляющий вход второго электронного ключа 18, приводя его к срабатыванию. При этом его размыкающая силовая цепь отключает выход первого компаратора 14 от управляющего входа первого электронного ключа 19, а замыкающая силовая цепь подключает выход третьего источника 20 опорного напряжения к силовому входу третьего электронного ключа 23. При повышении частоты вращения двигателя 2 и подходе ее к резонансному значению срабатывает третий электронный ключ 23 и подается опорное напряжение на сумматор 24, где суммируется с сигналом поста 25 управления. Одновременно появляется сигнал на выходе первого компаратора 14, который не поступает на управляющий вход первого электронного ключа 19 из-за разомкнутой размыкающей силовой цепи второго электронного ключа

18. Сигнал третьего источника 20 опорного напряжения одной полярности с сигналом поста 25 управления, поэтому задающий сигнал регулятора 6 мощности, поступающий с выхода сумматора 24, увеличивается, вызывая соответствующее увеличение мощности электродвигателя 2, а следовательно, и его частоты вращения, что вызывает прохождение резонансной частоты вращения.

При выходе электродвигателя 2 из резонансной зоны на выходе компаратора 15 пропадает сигнал, что вызывает возврат второго электронного ключа 18 в исходное состояние, через замыкающую силовую цепь второго электронного ключа 18 отклю1601027 подключая источник 20 опорного напряжения, На входе регулятора 6 задающий сигнал восстанавливает свое значение, равное сигналу поста 25 управления, и двигатель 2 переходит на заданную постом управления механическую характеристику. Таким образом. при работе установки поочередно работают первый или второй электронные ключи в зависимости от того, в какой части меха н ической- хара ктеристики работает двигатель 2 — ниже или выше резонансной частоты.

Формула изобретения

Составитель Е,Игнатьев

Техред IVI, Moðãåíòàë Корректор С,Шекмар

Редактор В.Данко

Заказ 3241 Тираж 361 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 чается третий источник 20 опорного напряжения, Одновременно исчезает сигнал на выходе логического элемента И 22, что вы- зывает размыкание третьего электронного ключа 23. Задающий сигнал регулятора б 5 становится равным сигналу с поста 25 управления, и двигатель 2 переходит на работу на заданной постом 25 управления механической характеристике. Через размыкающую силовую цепь второго элект- 10 ронного ключа 18 сигнал с выхода первого компаратора 14 поступает на управляющий вход первого электронного ключа 19, приводя к его срабатыванию. С помощью размыкающей силовой цепи первого 15 электронного ключа 19 блокируется второй электронный ключ (размыкается цепь управления) и посредством замыкающей силовой цепи подключается четвертый источник 21 опорного напряжения с полярностью, проти- 20 воположной полярности сигнала поста 25 управления.

При снижении частоты вращения двигателя 2, близкой к резонансной, на выходе второго компаратора появляется сигнал, ко- 25 торый не поступает на управляющий вход второго электронного ключа 18 из-за разомкнутой цепи. Одновремено на выходе логического элемента И 22 появляется сигнал, приводя к срабатыванию третьего электрон- 30 ного ключа 23, и сигнал источника 21 опорного напряжения поступает в сумматор 24, приводя к уменьшению задающего сигнала регулятора 6, что приводит к уменьшению частоты вращения двигателя 2 и быстрому 35 прохождению резонансной зоны. На вь ходе логического элемента И 22 исчезает сигнал, что приводит к разрыву силовой цепи третьего электронного ключа 23. Одновременно с этим исчезает сигнал на выходе 40 первого компаратора 14, что возвращает первый электронный ключ 19 в исходное состояние, т.е. отключается источник 21 опорного напряжения и срабатывает второй электронный ключ 18, блокируя управляю- 45 щую цепь первого электронного ключа 19 и

Электропривод гребного винта по авт. св. N 889534, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен датчиком частоты вращения гребного электродвигателя, двумя согласующими усилителями, четырьмя источниками опорного напряжения, двумя компараторами, тремя электронными ключами, сумматором, логическим элементом И, при этом датчик частоты вращения двигателя через согласующие усилители соединен соответственно с первыми входами компараторов, вторые входы которых соединены с первым и вторым источниками опорного напряжения, а выходы через размыкающие силовые цепи второго и первого электронных ключей с соответствующими управляющими входами первого и второго электронных ключей, а также с входами логического элемента И, выход которого соединен с управляющим входом третьего электронного ключа, причем к замыкающим силовым цепям первого и второго электронных ключей на входах подключены соответственно третий и четвертый источники опорного напряжения, а их выходы соединены между собой и через замыкающую силовую цепь третьего электpoHHot ключа с одним из входов сумматора, который вторым входом соединен с постом управления, а выходом — с задающим входом регулятора мощности.