Установка для питания автономных объектов

 

233050

o n и с А н и е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельствà ¹

Заявлено 17.11.1966 (№ 1056842, 24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Кл. 21с, 64, 50

МПЕ Н 02р

УД К 621,313.332.07 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 18.Х11.1968. Бюллетень ¹ 2 за 1969 г.

Дата опубликования описания 22.11 .19б9

Авторы изобретения

В. И. Плесков и С. В. Хватов

Заявитель

УСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ АВТОНОМНЬ1Х ОБЪЕКТОВ этл = (1 — К,) Ра, 1

1 —,$ эзл = (1 — К,) Рв, 1 —,$

Известные установки для питания автономных объектов, например судовых, содержащие асинхронную машину с фазным ротором и регуляторы частоты и напряжения, при переменной скорости не обеспечивают требований электроснабжения, и электропитание судовых установок большую часть времени осуществляется от специального дизель-генератора, автоматически пускаемого в ход при понижении скорости и, следовательно, частоты валогенератора.

В предложенной установке в качестве регулятора частоты использован полупроводниковый выпрямительно-инверторный преобразователь, включенный в цепь ротора асинхронной машины, а в качестве регулятора напряжения использован генератор реактивной мощности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предложенной установки; на фиг. 2 — упрощенная схема замещения роторной цепи асинхронного генератора.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

Аà — асинхронный генератор;  — выпрямитель на кремниевых вентилях; Π— инвертор на кремниевых управляемых вентилях; СГ— синхронный генератор; У — управляемый выпрямитель для возбуждения синхронного генератора; С вЂ” статические конденсаторы.

Применение асинхронной машины с тиристорным преобразователем в цепи ротора открывает возможность для использования ее в качестве генератора, работающего с переменной скоростью в широких пределах при постоянных частоте и напряжении, 5 В вентильном каскаде регулирование основано на введении в цепь ротора добавочной э.д.с.

Е„, = Едб — ЛŠ— 1„Re где Е„„— напряжение инвертора;

Е„о — выпрямленное напряжение ротора;

R — эквивалентное сопротивление цепи постоянного тока;

I выпрямленный ток роторной цепи;

ЛŠ— падение напряжения в вентилях.

Э.д.с. пнвертор а должна уравновешивать выпрямленное напряжение ротора с учетом падения напряжения в вентилях и эквивалентном сопротивлении. Изменяя Е „, можно обеспе20 чпть работу асинхронного генератора на устойчивой части характеристики при изменении скольжения.

Распределение мощности между ротором и статором асинхронного генератора определя25 ется формулами:

233050 где Р л — мощность, генерируемая статором

AI; — мощность, генерируемая ротором

AI; — мощность, передаваемая генератору валом первичного двигателя; — скольжение;

+ К,S — коэффициент потерь; — опытные коэффициенты, характеризующие увеличение потерь с возрастаанием скольжения.

2Л

К,=К, К,, К, Мощность генератора равна: и Л! — 1Л+ P2Л вЂ” (1 Кп),, уу +

1 ;-Ь

+(ec„) Р,=(1 — К„) PB . зации скорости ее вращения обеспечивается

Мощность Р2л, генерируемая ротором асинхронной машины и обычно теряемая в активном сопротивлении ротора, при схеме с вентильным каскадом инвертируется в сеть переменного тока.

При скорости, равной приблизительно

2„, „„, мощности, генерируемые статором и ротором, равным Р„,„, т. е. асинхронный генератор может работать почти с двойной нагрузкой. Потери в меди не превышают номинальных потерь, так как ток статора и ротора сохраняют при этом номинальные значения. Потери в стали несколько возрастают вследствие увеличения частоты в роторе.

Асинхронный генератор должен соединяться с приводным двигателем таким образом, чтобы при минимальной скорости первичного двигателя обеспечивалось отрицательное скольжение асинхронной машины.

Автономный асинхронный генератор должен работать совместно с синхронной машиной или иным генератором реактивной энергии.

При скорости, выше синхронной, асинхронная машина вырабатывает активную мощность, а реактивная мощность, необходимая для возбуждения асинхронного генератора и питания

:;отребителей, поступает от возбудительного агрегата.

Синхронный генератор (рис. 1) служит генератором реактивной энергии. При определенных условиях синхронная машина может работать в режиме компенсатора.

В асинхронно-синхронной системе частота определяется скоростью вращения синхронной

"сиррт машины f=, и поэтому при отаоили60 постоянство частоты. Для привода синхронного генератора целесообразно использовать машину постоянного тока, являющуюся в обычных условиях возбудителем.

5 Постоянство частоты асинхронно-синхронной системы при переменной скорости вращения обеспечивается автоматически путем изменения противо-э.д.с. инвертора роторной цепи.

1(онтроль частоты осуществляется тахогене10 ратором на валу синхронной машины. Как только начнет изменяться частота и, следовательно, скорость вращения синхронной машины, изменяется угол регулирования инвертора — противо-э.д.с. инвертора изменяется, ча15 стота стабилизируется. Стабилизация напряжения обеспечивается автоматически изменением тока возбуждения синхронного генератора. Мощность синхронного генератора может быть значительно уменьшена путем установки

20 статических конденсаторов С.

На судовых установках в качестве возбудителя можно использовать стояночный дизельгенератор. После пуска и перевода нагрузки

25 на асинхронный генератор стояночный дизель может быть отключен электромагнитной или кулачковой муфтой. Для привода синхронного генератора в рабочем режиме используется возбудитель.

30 Искажение формы кривой синусоидального напряжения высшими гармоническими вследствие применения инвортора не превышает допустимых значений.

Новая область применения асинхронного

35 вентильного каскада для рекуперации энергии ротора и поддержания постоянства частоты и напряжения асинхронного генератора переменной скорости может обеспечить надежное электропитание транспортных и других авто40 номных установок.

Предмет изобретения

45 Установка для питания автономных объектов, например судовых, содержащая асинхронную машину с фазным ротором и регуляторы частоты и напряжения, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества регулирова50 ния и повышения быстродействия и экономичности установки, в качестве регулятора частоThI HcIIo 7b3oBBH IIoJI) пРоводниковый тельно-пнверторный преобразователь, включенный в цепь ротора асинхронной машины, а

55 в качестве регулятора напряжения использован генератор реактивной мощности.

233050

Ч и2 1

Еыв

Фыг. Р

Составитель В. Пилипенко

Текред Л. Я. Левина Корректор Г. И. Плешакова

Редактор П. Вербова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 514/5 Тираж 437 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4