Гребная электрическая установка судна

 

Использование: судостроение, гребные электрические установки. Сущность: гребная электрическая установка включает в себя первичный двигатель, синхронный генератор, выпрямительное устройство, коммутационное устройство, униполярный гребной электродвигатель и движитель. Первые концы отдельных витков (стержней) статорной обмотки синхронного генератора соединены накоротко. Вторые концы этой обмотки расположены относительно друг друга под углом, не превышающим 180^o, соединены с входами выпрямителей. Выходы выпрямителей соединены с коммутационным устройством. 1 з. п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к судостроению, в частности к электроприводу движителей судов, коммутационной аппаратуре для распределения электроэнергии, и может быть использовано в гребной электрической установке (ГЭУ) переменно-постоян- ного тока с полупроводниковыми преобразователями электроэнергии.

Известны ГЭУ судов, содержащие первичный двигатель, сочлененный с синхронным генератором, соединенный через полупроводниковый преобразователь электроэнергии и силовые коммутационные аппараты с гребным электродвигателем (кн. Гребные электрические установки. Справочник Е.Б.Азейнштадт и др. Л. Судостроение, 1985, с. 304). Рассматриваемые гребные электрические установки двойного рода тока предусматривают использование гребных электрических машин традиционного исполнения и имеют ряд недостатков: низкие массогабаритные показатели ГЭУ, пониженный КПД установки, пониженная живучесть ГЭУ.

В качестве наиболее близкого аналога изобретения выбрана книга Е.Б.Азейнштадт и др. Гребные электрические установки. Справочник. Л. Судостроение, 1985, с.54-90.

Данная ГЭУ включает в себя первичный двигатель, кинематически связанный с главным синхронным генератором (ГГ), выходы которого подключены к выпрямителям, соединенным на стороне постоянного тока через коммутационное устройство с входами электродвигателя. Этой установке присущ ряд существенных недостатков: сравнительно высокие габариты и масса, высокий коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, в результате чего возникла необходимость в использовании сглаживающего реактора, пониженная живучесть основных элементов ГЭУ, пониженный КПД установки в целом.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности и надежности гребной электрической установки.

Технический результат достигается тем, что в известной гребной электрической установке в качестве гребного электродвигателя использована униполярная криогенная электрическая машина, причем первые концы витков статорной обмотки синхронного генератора соединены между собой накоротко общей шиной, а вторые концы витков, расположенных друг относительно друга под углом, не превышающим 180^о, соединены с выходами n соответствующих выпрямителей, выходы которых соединены с входами коммутационного устройства (КУ), выходы которого соединены с соответствующими входами униполярной криогенной электрической машины. Кроме того, коммутационное устройство включает в себя n-1 выключатель с двумя замыкающими и одним размыкающим контактами и переключатель, причем второй полюс первого замыкающего контакта каждого выключателя соединен с вторым полюсом размыкающего контакта того же выключателя и вторым выходом соответствующего выпрямителя, а первый полюс второго замыкающего контакта каждого выключателя соединен с первым полюсом размыкающего контакта того же выключателя, при этом первый полюс первого замыкающего контакта каждого выключателя соединен с второй шиной коммутационного устройства, а второй полюс второго замыкающего контакта каждого выключателя соединен с первой шиной коммутационного устройства, которая в свою очередь соединена с первым общим полюсом переключателя, причем вторая шина коммутационного устройства соединена с вторым общим полюсом переключателя, первый размыкающий контакт которого соединен с вторым замыкающим контактом переключателя и первым выходом коммутационного устройства, а второй размыкающий контакт переключателя соединен с его первым замыкающим контактом и вторым выходом коммутационного устройства, при этом первый выход первого выпрямителя и второй выход n-го выпрямителя соединены с первой и второй шиной коммутационного устройства соответственно, а первые выходы второго, третьего,n-го выпрямителей соединены с первыми полюсами вторых замыкающих контактов соответствующих выключателей.

На фиг. 1 изображена структурная схема ГЭУ; на фиг.2 соединение обмоток главного синхронного генератора; на фиг.3 соединение выпрямительного устройства; на фиг.4 коммутационное устройство (КУ).

Гребная электрическая установка состоит из первичного двигателя 1, синхронного ГГ2, выпрямительного устройства 3, КУ 4, униполярного гребного электродвигателя (ГЭД) 5 и движителей 6.

Витки 7 статорной обмотки ГГ 2 имеют соединение накоротко общей шиной 8 первых концов 9 и соединение с входами 10 каждого из n-выпрямителей 11 и вторых концов 12.

На фиг.2 рассматривается случай, когда в качестве каждого выпрямителя 11 используется трехфазная люстовая схема. Выходы 13 выпрямителей 11 соединены с коммутационным устройством 4.

КУ 4 раскрыта на фиг.3 для случая, когда число выпрямителей равно шести. В этом случае КУ 4 состоит из 5 выключателей 14-18 с двумя замыкающими и одним размыкающим контактами и реверсивного переключателя 19. В состав устройства входят шины 20. Выходы 21 КУ 4 соединены с входами ГЭУ 5.

Рассмотрим работу, описанной ГЭУ. В каждом витке 7 синхронного генератора 2 генерируется знакопеременное напряжение трапецеидальной формы. Витки сгруппированы по три так, чтобы наибольший угол между любыми двумя смежными векторами первых гармоник ЭДС каждого витка не превышал 180^о. Переменное напряжение каждого витка 7 поступает на входы 10 шести выпрямителей 11 соответственно. На стороне постоянного тока напряжение выпрямителей 11, в зависимости от набранной схемы в КУ 4 (таблица), складывается соответствующим образом.

В примере 1 таблицы рассмотрена ситуация, когда КУ 4 обеспечивает параллельное соединение всех выпрямителей 11, что создает условия для протекания по якорю ГЭД 5 максимального тока при минимальном напряжении прямой полярности.

В таблице приняты следующие обозначения: U_а выпрямленное напряжение одного витка; (+), (-) обозначение разной полярности напряжения на выходе 21 коммутационного устройства 4; Х состояние выключателей 14-18 и переключателя 19, соответствующее положениям на фиг.3, а отсутствие данного знака противоположное состояние.

Формула изобретения

1. ГРЕБНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА, содержащая первичный двигатель, кинематически связанный с главным синхронным генератором, выходы которого подключены к выпрямителям, соединенным на стороне постоянного тока через коммутатционное устройство с входами гребного электродвигателя, отличающаяся тем, что в качестве гребного электродвигателя использована униполярная криогенная электрическая машина, причем первые концы витков статорной обмотки синхронного генератора соединены между собой накоротко общей шиной, а вторые концы витков, расположенных относительно друг друга под углом, не превышающим 180^o, соединены с входами n соответствующих выпрямителей, выходы которых соединены с входами коммутационного устройства, выходы которого соединены с соответствующими входами униполярной криогенной электрической машины.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что коммутационное устройство включает в себя один выключатель с двумя замыкающими и одним размыкающим контактами, и переключатель, причем второй полюс первого замыкающего контакта каждого выключателя соединен с вторым полюсом размыкающего контакта того же выключателя и вторым выходом соответствующего выпрямителя, а первый полюс второго замыкающего контакта каждого выключателя соединен с первым полюсом размыкающего контакта того же выключателя, при этом первый полюс первого замыкающего контакта каждого выключателя соединен с второй шиной коммутационного устройства, а второй полюс второго замыкающего контакта каждого выключателя соединен с первой шиной коммутационного устройства, которая соединена с первым общим полюсом переключателя, причем вторая шина коммутационного устройства соединена с вторым общим полюсом переключателя, первый размыкающий контакт которого соединен с вторым замыкающим контактом переключателя и первым выходом коммутационного устройства, а второй размыкающий контакт переключателя соединен с его первым замыкающим контактом и вторым выходом коммутационного устройства, при этом первый выход первого выпрямителя соединен с первой шиной коммутационного устройства, второй выход n-го выпрямителя с второй шиной коммутационного устройства, а первые выходы второго, третьего, n-го выпрямителей соединены с первыми полюсами вторых замыкающих контактов соответствующих выключателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5