Судовая электроэнергетическая установка (варианты)



Судовая электроэнергетическая установка (варианты)
Судовая электроэнергетическая установка (варианты)

 


Владельцы патента RU 2458819:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") (RU)

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым электроэнергетическим установкам с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. Судовая установка выполнена в двух вариантах. По первому варианту установка содержит главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, обмотки статора которых подключены к линии питания главного распределительного щита; преобразователи частоты, включающие выпрямители и инверторы, входы которых подключены к линии питания главного распределительного щита, а к выходам подключены гребные электродвигатели; аварийный дизель-генератор, обмотка статора которого подключена к линии питания аварийного распределительного щита. На статоре каждого главного синхронного генератора размещены две (или более) изолированные друг от друга аналогичные трехфазные обмотки, линейные напряжения которых совпадают по фазе. Главный распределительный щит имеет трехфазные линии питания, к каждой из которых подключены трехфазные обмотки статоров главных генераторов, линейные напряжения которых совпадают по фазе, выходы выпрямителей подключены к входам многоуровневых инверторов. По второму варианту на статоре каждого главного синхронного генератора размещены две (или более) изолированные друг от друга аналогичные трехфазные обмотки, у которых одноименные напряжения смещены по фазе. Обеспечивается повышение КПД и надежности судовой установки за счет уменьшения уровня помех, исключения трансформаторов между линиями главного распределительного щита и преобразователями частоты. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями.

Аналогом является, например, судовая электроэнергетическая установка (пат. ЕР 1641098 от 2006.03.29), содержащая двигатели внутреннего сгорания или турбины, вращающие роторы генераторов переменного тока, трехфазные обмотки статора которых подключены к трехфазной линии главного распределительного щита, к линии главного распределительного щита подключены первичные обмотки трансформаторов, а к вторичным обмоткам трансформаторов подключены входы преобразователей частоты, к выходам которых подключены гребные электродвигатели переменного тока.

Наиболее близка к предлагаемой судовой электроэнергетической установке судовая электроэнергетическая установка (Григорьев А.В., Ляпидов К.С., Макаров Л.С. Единая электроэнергетическая установка гидрографического судна на базе системы электродвижения переменного тока. // Судостроение, 2006, №4, с.33-34), содержащая главные дизели, вращающие роторы главных трехфазных синхронных генераторов, выводы обмоток статоров которых подключены через автоматические выключатели к трехфазной линии питания главного распределительного щита. В состав известной судовой электроэнергетической установки входит также аварийный дизель-генератор, трехфазная обмотка статора которого через автоматический выключатель подключена к трехфазной линии аварийного распределительного щита, а линия аварийного распределительного щита через автоматический выключатель подключена к трехфазной линии главного распределительного щита, и стояночный дизель-генератор с трехфазной обмоткой статора, через автоматический выключатель также подключенной к трехфазной линии главного распределительного щита. К трехфазной линии главного распределительного щита подключены гребные электроприводы, состоящие из преобразователей частоты, включающих выпрямители и автономные одноуровневые инверторы напряжения, и гребные электродвигатели переменного тока с установленными на их валах винтами.

В данной судовой электроэнергетической установке гребные электродвигатели и все остальные судовые потребители электроэнергии получают электроэнергию от одной и той же электростанции, что повышает надежность электроснабжения и живучесть судна. Однако в прототипе гребные электроприводы, которые являются на судах с электродвижением основными потребителями электроэнергии (мощность гребных электроприводов может превышать суммарную мощность остальных судовых потребителей в несколько раз), питаются не напрямую от линии главного распределительного щита, а через трансформаторы, что снижает к.п.д. судовой электроэнергетической установки и повышает ее стоимость, массу и габариты. Кроме того, в составе преобразователей частоты в прототипе используются одноуровневые инверторы, переменное выходное напряжение которых, подаваемое на гребные электродвигатели, имеет существенные искажения, за счет чего снижается к.п.д. гребных электродвигателей и судовой электроэнергетической установки в целом. Одноуровневые инверторы также вносят значительные помехи в единую судовую электроэнергетическую установку, что может вызвать сбои в работе других потребителей электроэнергии и снижает надежность судовой электроэнергетической установки.

Предлагаемое изобретение позволит создать судовую электроэнергетическую установку с более высоким к.п.д., повысить ее надежность и уменьшить стоимость, массу и габариты.

Это достигается тем, что в предлагаемой судовой электроэнергетической установке, содержащей главные дизели или турбины, вращающие роторы главных синхронных генераторов, обмотки статора которых через автоматические выключатели подключены к линии питания главного распределительного щита, преобразователи частоты, включающие выпрямители и инверторы, входы которых подключены к линии главного распределительного щита, а к выходам преобразователей частоты подключены гребные электродвигатели, а также аварийный дизель-генератор, обмотка статора которого через автоматический выключатель подключена к линии питания аварийного распределительного щита, согласно изобретению по первому варианту на статоре каждого главного синхронного генератора размещаются две (или более) изолированные друг от друга аналогичные трехфазные обмотки, линейные напряжения которых совпадают по фазе, главный распределительный щит имеет трехфазные линии питания, число которых равно числу трехфазных обмоток каждого синхронного генератора, и к каждой трехфазной линии питания через автоматические выключатели подключены трехфазные обмотки статоров главных генераторов, линейные напряжения которых совпадают по фазе. К трехфазным линиям главного распределительного щита через автоматические выключатели подключены входы выпрямителей, число которых равно числу трехфазных линий главного распределительного щита, а выходы выпрямителей подключены к входам многоуровневых инверторов, составляющих с выпрямителями преобразователи частоты, питающие гребные электродвигатели. К каждой трехфазной линии главного распределительного щита через автоматические выключатели подключены первичные обмотки трехфазных трансформаторов, а вторичные обмотки трансформаторов через автоматические выключатели подключены к одной и той же трехфазной линии питания распределительного щита остальных судовых потребителей, к которой через автоматические выключатели подключена обмотка статора стояночного дизель-генератора, трехфазная линия распределительного щита аварийного дизель-генератора, а также фидеры и распределительные щиты отдельных судовых потребителей.

Выполнение в судовой электроэнергетической установке главных генераторов судовой электростанции с двумя и более аналогичными трехфазными обмотками, линейные напряжения которых совпадают по фазе, позволяет после выпрямления трехфазных напряжений выпрямителями преобразователей частоты получить гальванически не связанные, т.е. изолированные друг от друга, источники постоянного тока, что дает возможность исключить трансформаторы между линиями главного распределительного щита и преобразователями частоты, за счет чего снижается стоимость, масса и габариты судовой электроэнергетической установки, и применить в составе преобразователей частоты многоуровневых инверторов, обеспечивающих уменьшение искажений синусоидального напряжения, подаваемого на гребные электродвигатели, уменьшение уровня помех, вносимых преобразователями частоты в единую электроэнергетическую систему, снижение скорости изменения тока и напряжения на ключах преобразователя частоты, за счет чего повышаются к.п.д. и надежность судовой электроэнергетической установки в целом.

В изображенной на фиг.1 структурной схеме судовой электроэнергетической установки (вариант 1) выходной вал первого главного дизеля (или турбины) 1 соединен с ротором 2 синхронного генератора 3, на статоре которого находятся три изолированные друг от друга аналогичные трехфазные обмотки: трехфазная обмотка 4, трехфазная обмотка 5 и трехфазная обмотка 6. Трехфазные обмотки 4, 5 и 6 размещены на статоре синхронного генератора 3 таким образом, чтобы одноименные линейные напряжения трехфазных обмоток 4, 5 и 6 совпадали по фазе. Выводы трехфазной обмотки 4 через автоматический выключатель 7 подключаются к трехфазной линии 8 главного распределительного щита 9, выводы трехфазной обмотки 5 через автоматический выключатель 10 подключаются к трехфазной линии 11 главного распределительного щита 9, а выводы трехфазной обмотки 6 через автоматический выключатель 12 подключаются к трехфазной линии 13 главного распределительного щита 9. Трехфазные линии 8, 11 и 13 изолированы друг от друга. Выходной вал второго главного дизеля (или турбины) 14 соединен с ротором 15 второго синхронного генератора 16, на статоре которого находятся трехфазная обмотка 17, трехфазная обмотка 18 и трехфазная обмотка 19, при этом трехфазные обмотки 17, 18 и 19 между собой гальванически не соединены. Трехфазные обмотки 17, 18 и 19 аналогичны по параметрам и размещены на статоре синхронного генератора 16 таким образом, чтобы одноименные линейные напряжения трехфазных обмоток 17, 18 и 19 совпадали по фазе. Выводы трехфазной обмотки 17 через автоматический выключатель 20 подключаются к трехфазной линии 21 главного распределительного щита 9, выводы трехфазной обмотки 18 через автоматический выключатель 22 подключаются к трехфазной линии 23 главного распределительного щита 9, а выводы трехфазной обмотки 19 через автоматический выключатель 24 подключаются к трехфазной линии 25 главного распределительного щита 9. Трехфазные линии 21, 23 и 25 изолированы друг от друга. При выполнении условий синхронизации напряжений синхронных генераторов 3 и 16 трехфазная линия 8 и трехфазная линия 21 могут быть соединены автоматическим выключателем 26, трехфазная линия 11 и трехфазная линия 23 могут быть соединены автоматическим выключателем 27, а трехфазная линия 13 и трехфазная линия 25 могут быть соединены автоматическим выключателем 28.

К трехфазным линиям 8, 11 и 13 с помощью автоматических выключателей соответственно 29 и 30 и 31 подключаются входы трехфазных выпрямителей 32, 33 и 34 соответственно, которые входят в состав преобразователя частоты 35. Выпрямленное напряжение с выходов выпрямителей 32, 33 и 34 подается на вход многоуровнего инвертора напряжения 36, к выходу которого подключен гребной электродвигатель 37, на валу которого установлен гребной винт 38.

К трехфазным линиям 21, 23 и 25 с помощью автоматических выключателей 39, 40 и 41 подключаются соответственно входы выпрямителей 42, 43 и 44, которые входят в состав преобразователя частоты 45. Выпрямленное напряжение с выходов выпрямителей 42, 43 и 44 подается на вход многоуровнего инвертора напряжения 46, к выходу которого подключен гребной электродвигатель 47, на валу которого установлен гребной винт 48.

К трехфазной линии 21 с помощью автоматического выключателя 49 подключается первичная обмотка трехфазного трансформатора 50. Вторичная обмотка трансформатора 50 с помощью автоматического выключателя 51 подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей электроэнергии.

К трехфазной линии 23 с помощью автоматического выключателя 54 подключается первичная обмотка трехфазного трансформатора 55. Вторичная обмотка трансформатора 55 с помощью автоматического выключателя 56 подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53.

К трехфазной линии 25 с помощью автоматического выключателя 57 подключается первичная обмотка трехфазного трансформатора 58. Вторичная обмотка трансформатора 58 с помощью автоматического выключателя 59 также подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53.

Аварийный дизель 60 вращает ротор аварийного синхронного генератора 61. Трехфазная обмотка статора синхронного генератора 61 с помощью автоматического выключателя 62 подключается к трехфазной линии 63 аварийного распределительного щита 64, а трехфазная линия 63 с помощью автоматического выключателя 65 подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей электроэнергии.

В состав судовой электроэнергетической установки входят также стояночный дизель 66, вращающий ротор стояночного генератора 67, который с помощью автоматического выключателя 68 подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53. Автоматический выключатель 69 подключает к трехфазной линии 52 кабель 70, с помощью которого на судно подается питание с берега. Автоматические выключатели 71 подают питание от трехфазной линии 52 распределительного щита 53 на фидеры 72, питающие распределительные щиты судовых потребителей электроэнергии (не показаны на схеме).

Предлагаемая судовая электроэнергетическая установка работает следующим образом. После запуска главных дизелей 1 и 14 устройства регулирования напряжения и частоты синхронных генераторов 3 и 16 обеспечивают на выходе трехфазных обмоток 4, 5 и 6 синхронного генератора 3 и на выходе трехфазных обмоток 17, 18 и 19 синхронного генератора 16 номинальные напряжение и частоту. Затем автоматические выключатели 7, 10 и 12 подключают трехфазные обмотки 4, 5 и 6 синхронного генератора 3 к линиям 8, 11 и 13, а автоматические выключатели 20, 22 и 24 подключают трехфазные обмотки 17, 18 и 19 синхронного генератора 16 к линиям 21, 23 и 25 главного распределительного щита 9. Перед включением автоматических выключателей 26, 27 и 28 производится синхронизация синхронных генераторов 3 и 16, при этом достаточно обеспечить условия синхронизации генераторов 3 и 16 только по напряжениям на одной паре трехфазных обмоток, например 4 и 17, так как синхронизация напряжений на других парах обмоток на 5 и 18 и на 6 и 19 также будет обеспечена. Это является следствием того, что, как было отмечено выше, трехфазные обмотки 4, 5 и 6 аналогичны и размещены на статоре генератора 3 так, чтобы одноименные напряжения на обмотках 4, 5 и 6 совпадали по фазе; также аналогичны трехфазные обмотки 17, 18 и 19 и размещены на статоре генератора 16 так, чтобы одноименные напряжения на обмотках 17, 18 и 19 совпадали по фазе. После включения автоматических выключателей 26, 27 и 28 трехфазные линии 8 и 21, трехфазные линии 11 и 23 и трехфазные линии 13 и 25 будут соединены и синхронные генераторы 3 и 16 будут работать параллельно.

При замыкании автоматических выключателей 29, 30 и 31 к трехфазным линиям 8, 11 и 13 подключаются входы трехфазных выпрямителей 32, 33 и 34 соответственно преобразователя частоты 35. Выпрямленные напряжения с выходов выпрямителей 32, 33 и 34 поступают на вход многоуровнего инвертора 36, и с выхода инвертора 36 управляемое по амплитуде и частоте переменное напряжение подается на гребной электродвигатель 37, вращающий винт 38. Аналогичным образом будет работать вторая гребная установка: автоматические выключатели 39, 40 и 41 подают трехфазные напряжения с линий 21, 23 и 25 на входы трехфазных выпрямителей 42, 43 и 44 преобразователя частоты 45. Выпрямленные напряжения с выходов выпрямителей 42, 43 и 44 поступают на вход многоуровнего инвертора 46, и с выхода инвертора 46 управляемое переменное напряжение подается на гребной электродвигатель 47, вращающий винт 48.

Для обеспечения электроэнергией остальных судовых потребителей используются трехфазные трансформаторы 50, 55 и 58. Первичная обмотка трансформатора 50 с помощью автоматического выключателя 49 подключается к линии 21 главного распределительного щита 9. Первичная обмотка трансформатора 55 с помощью автоматического выключателя 54 подключается к линии 23, а первичная обмотка трансформатора 58 с помощью автоматического выключателя 57 подключается к линии 25 главного распределительного щита 9. Вторичные обмотки трехфазных трансформаторов 50, 55 и 58 с помощью автоматических выключателей 51, 56 и 59 подключаются параллельно к одной трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей.

Как было отмечено выше, одноименные выходные напряжения трехфазных обмоток 4, 5 и 6 синхронного генератора 3 равны и совпадают по фазе. Одноименные выходные напряжения трехфазных обмоток 17, 18 и 19 синхронного генератора 16 также равны и совпадают по фазе. Синхронные генераторы 3 и 16 синхронизированы и включены на параллельную работу. Значит, одноименные трехфазные напряжения трехфазных линий 21, 23 и 25 имеют равные амплитуды, частоты и фазы, и тогда при одинаковой схеме включения первичных и вторичных обмоток трехфазных трансформаторов 50, 55 и 58, а также при одинаковом коэффициенте трансформации трансформаторов 50, 55 и 58 вторичные обмотки трансформаторов 50, 55 и 58 могут быть включены параллельно на одну трехфазную линию 52.

В случае необходимости запускается дизель 60, вращающий ротор трехфазного аварийного генератора 61, обмотка статора которого через автоматический выключатель 62 подключается к трехфазной линии 63 аварийного распределительного щита 64. Линия 63 через автоматический выключатель 65 подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей. В случае аварии на главных генераторах 3 и 16 аварийный генератор 61 обеспечивает питанием судовые потребители, а также может обеспечить через трансформаторы 50, 55 и 58 электроэнергией гребные установки в частичных режимах.

На стоянке дизель 66 вращает ротор стояночного генератора 67, статор которого через автоматический выключатель 68 подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей и обеспечивает электроэнергией судовые потребители. Через автоматический выключатель 69 к линии 52 может также подключаться кабель 70 питания с берега.

Распределительные щиты судовых потребителей через автоматические выключатели 71 и фидеры 72 подключаются к трехфазной линии 52 распределительного щита 53.

Использование в составе судовой электроэнергетической установки синхронных генераторов с тремя изолированными друг от друга обмотками на статоре позволяет получить после выпрямления три гальванически развязанных источника постоянного напряжения, что дает возможность использовать в составе преобразователей частоты многоуровневые инверторы. Многоуровневые инверторы по сравнению с обычными инверторами, использованными в прототипе, позволяют получить ряд положительных результатов:

- уменьшить искажения синусоидального напряжения, подаваемого на гребные электродвигатели, за счет чего в гребных электродвигателях снижаются потери мощности и повышается к.п.д. судовой электроэнергетической установки в целом;

- уменьшить уровень помех, вносимых преобразователями частоты в единую электроэнергетическую систему, от которой получают питание все судовые потребители электроэнергии;

- снизить скорости изменения тока и напряжения на ключах преобразователя частоты, что повышает надежность работы преобразователей частоты.

При этом необходимые для работы многоуровневых преобразователей частоты большой мощности трехфазные источники напряжения получены в предлагаемой судовой электроэнергетической установке без использования трансформаторов с несколькими вторичными обмотками, а напрямую от главных синхронных генераторов с несколькими изолированными друг от друга обмотками на статоре.

Питание остальных судовых потребителей, имеющих меньшую суммарную мощность, чем гребные электроприводы, обеспечивается через трансформаторы. При этом по величине напряжение на выходе синхронных генераторов, которое используется для питания гребных электроприводов, и стандартное напряжение на выходе вторичных обмоток трансформаторов, которое используется для питания остальных судовых потребителей (380 В, 50 Гц), могут быть различными. Это дает возможность применения синхронных генераторов и гребных электродвигателей с более высокими уровнями напряжений и меньшими токами, что позволяет снизить стоимость электрических машин.

Таким образом, исключение в предлагаемой судовой электроэнергетической установке в отличие от прототипа в электрической цепи между синхронными генераторами и гребными электроприводами, являющимися главными потребителями электроэнергии, промежуточных преобразователей электроэнергии - трансформаторов, повышает к.п.д., снижает массу и габариты судовой электроэнергетической установки. А применение многоуровневых инверторов позволяет повысить надежность работы судовой электроэнергетической установки.

В том случае когда одноименные напряжения фаз трехфазных обмоток 4, 5 и 6 совпадают по фазе, как в судовой электроэнергетической установке, изображенной на фиг.1, одноименные фазы трехфазных обмоток 4, 5 и 6 должны быть размещены в одних и тех же пазах статора генератора 3. При этом взаимно индуктивная связь одноименных фаз трехфазных обмоток 4, 5 и 6 будет максимальной. Тогда коммутационные импульсные помехи, создаваемые преобразователем частоты 35, например, в фазах трехфазной обмотки 4, вызовут в фазах трехфазных обмоток 5 и 6 наибольшие искажения выходных напряжений. Это будет снижать качество напряжения и на выходе преобразователя частоты 35, что снизит к.п.д. гребного электродвигателя 37 и ухудшит условия работы остальных судовых потребителей единой электроэнергетической сети, подключенных к фидерам 72.

Точно так же при совпадении по фазе одноименных напряжений трехфазных обмоток 17, 18 и 19 в судовой электроэнергетической установке, изображенной на фиг.1, одноименные фазы трехфазных обмоток 17, 18 и 19 должны быть размещены в одних и тех же пазах статора генератора 16. При этом взаимно индуктивная связь одноименных фаз трехфазных обмоток 17, 18 и 19 будет максимальной и максимальными будут искажения выходных напряжений трехфазных обмоток 17, 18 и 19, обусловленные взаимно индуктивной связью одноименных фаз и коммутационными импульсными помехами.

Уровень помех, создаваемых преобразователями частоты, в единой судовой электроэнергетической установке можно уменьшить.

Согласно варианту 2 на статоре каждого главного синхронного генератора размещены две или более изолированные друг от друга аналогичные трехфазные обмотки, у которых одноименные напряжения смещены по фазе, и к каждой трехфазной линии главного распределительного щита, число которых равно числу трехфазных обмоток на статоре каждого главного синхронного генератора, подключены те трехфазные обмотки синхронных генераторов, у которых одноименные напряжения совпадают по фазе, к трехфазным линиям главного распределительного щита подключены входы выпрямителей, число которых равно числу трехфазных линий главного распределительного щита, выходы выпрямителей подключены к входам многоуровневых инверторов, а к трехфазным линиям главного распределительного щита подключены первичные обмотки трехфазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем, вторичные трехфазные обмотки которых расположены относительно первичных обмоток так, чтобы одноименные вторичные напряжения всех трехфазных трансформаторов совпадали по фазе, и вторичные трехфазные обмотки этих трансформаторов подключены параллельно к трехфазной линии распределительного щита остальных судовых потребителей.

На Фиг.2 изображена структурная схема судовой электроэнергетической установки (вариант2), в которой трехфазные напряжения трехфазных обмоток 4, 5 и 6, размещенных на статоре синхронного генератора 3, смещены по фазе относительно друг друга на определенный угол. На такой же угол смещены по фазе относительно друг друга трехфазные напряжения трехфазных обмоток 17, 18 и 19, размещенных на статоре синхронного генератора 16.

Уровень помех в судовой энергетической установке, изображенной на фиг.2, меньше, чем в энергетической установке на фиг.1 за счет уменьшения взаимно индуктивной связи фаз трехфазных обмоток 4,5 и 6 (17,18 и 19).

Снижение уровня помех, создаваемых преобразователями частоты 35 и 45 в единой судовой электроэнергетической установке, позволяет повысить надежность работы судовых потребителей электроэнергии.

Взаимно индуктивную связь одноименных фаз трехфазных обмоток 4, 5, 6 синхронного генератора 3 и одноименных фаз трехфазных обмоток 17, 18, 19 синхронного генератора 16 можно уменьшить, если оси одноименных фаз трехфазных обмоток 4, 5 и 6 генератора 3 и оси одноименных фаз трехфазных обмоток 17, 18 и 19 генератора 16 сместить на статорах генераторов 3 и 16 на определенное число пазов. При этом взаимно индуктивная связь одноименных фаз трехфазных обмоток 4, 5 и 6 уменьшается. Поэтому коммутационные импульсные помехи, создаваемые преобразователем частоты 35, например, в фазах трехфазной обмотки 4, вызовут в фазах трехфазных обмоток 5 и 6 меньшие искажения напряжения, чем в том случае, когда одноименные напряжения фаз обмоток 4, 5 и 6 совпадают. Соответственно, коммутационные импульсные помехи, создаваемые преобразователем частоты 45, например, в фазах трехфазной обмотки 17, вызовут в фазах трехфазных обмоток 18 и 19 меньшие искажения напряжения, чем в том случае, когда одноименные напряжения фаз обмоток 17, 18 и 19 совпадают. В результате качество выходных напряжений трехфазных обмоток 4, 5 и 6 синхронного генератора 3 и качество выходных напряжений трехфазных обмоток 17, 18, 19 синхронного генератора 16 повысится.

После выполнения условий синхронизации генераторов 3 и 16 трехфазные обмотки 4 и 17, напряжения на которых будут совпадать по величине, частоте и фазе, подключаются автоматическим выключателем 26 на параллельную работу. Также параллельно подключаются трехфазные обмотки 5 и 18 выключателем 27 и трехфазные обмотки 6 и 19 выключателем 28. Далее работа преобразователей частоты 35 и 45 и гребных электродвигателей 37 и 47 происходит точно так же, как и в судовой электроэнергетической установке, изображенной на фиг.1.

Однако в судовой электроэнергетической установке, изображенной на фиг.2, в которой трехфазные напряжения на трехфазных линиях 21, 23 и 25 имеют сдвиг по фазе, применение обычных трехфазных трансформаторов 50, 55 и 58 становится невозможным. Это обусловлено тем, что если трехфазные напряжения на трехфазных линиях 21, 23 и 25, к которым подключены первичные обмотки трансформаторов 50, 55 и 58, имеют сдвиг по фазе, то такой же сдвиг по фазе будут иметь и трехфазные напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 50, 55 и 58. И тогда параллельное подключение вторичных обмоток трехфазных трансформаторов 50, 55 и 58 к трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей становится невозможным.

В судовой электроэнергетической установке, изображенной на фиг.2, к трехфазной линии 21 с помощью автоматического выключателя 49 подключена первичная трехфазная обмотка 73 трансформатора 74 с вращающимся магнитным полем (аналог асинхронного двигателя с фазным ротором при неподвижном роторе и отсутствии щеток и контактных колец). Вторичная трехфазная обмотка 75 трансформатора 74 через автоматический выключатель 51 подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей.

К трехфазной линии 23 с помощью автоматического выключателя 54 подключена первичная трехфазная обмотка 76 трансформатора 77 с вращающимся магнитным полем. Вторичная трехфазная обмотка 78 трансформатора 77 через автоматический выключатель 56 также подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей.

К трехфазной линии 25 с помощью автоматического выключателя 57 подключена первичная трехфазная обмотка 79 трансформатора 80 с вращающимся магнитным полем. Вторичная трехфазная обмотка 81 трансформатора 80 через автоматический выключатель 59 также подключается к трехфазной линии 52 распределительного щита 53 судовых потребителей.

Коэффициент трансформации трансформаторов 74, 77 и 80 должен быть одинаковым.

Трансформаторы 74, 77 и 80 с вращающимся магнитным полем позволяют за счет разворота вторичных трехфазных обмоток 75, 78 и 81 относительно первичных трехфазных обмоток 73, 76 и 79 соответственно изменять фазу вторичных трехфазных напряжений. Для параллельного включения вторичных обмоток 75, 78 и 81 необходимо развернуть вторичные обмотки 75, 78 и 81 относительно первичных трехфазных обмоток 73, 76 и 79 соответственно таким образом, чтобы фазы одноименных трехфазных напряжений вторичных обмоток 75, 78 и 81 были равны. Другие условия параллельной работы трансформаторов 74, 77 и 80 - равенство частот и амплитуд напряжений на вторичных обмотках обеспечиваются системами регулирования напряжения и частоты синхронных генераторов 3 и 16.

Таким образом, судовая электроэнергетическая установка, изображенная на фиг.2, в которой на статорах главных генераторов размещены по три гальванически не соединенные трехфазные обмотки, напряжения на которых смещены по фазе относительно друг друга, позволяет снизить уровень помех в единой судовой электроэнергетической системе, за счет чего повышается надежность работы судовых потребителей электроэнергии

1. Судовая электроэнергетическая установка, содержащая главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, обмотки статора которых через автоматические выключатели подключены к линии питания главного распределительного щита, преобразователи частоты, включающие выпрямители и инверторы, подключенные к линии питания главного распределительного щита, к выходам которых подключены гребные электродвигатели, а также аварийный дизель-генератор, обмотка статора которого через автоматический выключатель подключена к линии питания аварийного распределительного щита, отличающаяся тем, что на статоре каждого главного синхронного генератора размещены две или более изолированные друг от друга аналогичные трехфазные обмотки, у которых одноименные напряжения совпадают по фазе, главный распределительный щит имеет трехфазные линии питания, число которых равно числу трехфазных обмоток каждого синхронного генератора, и к каждой трехфазной линии питания подключены трехфазные обмотки статоров главных генераторов, а к трехфазным линиям главного распределительного щита подключены входы выпрямителей, число выпрямителей равно числу трехфазных линий главного распределительного щита, выходы выпрямителей подключены к входам многоуровневых инверторов, к каждой трехфазной линии главного распределительного щита подключены также первичные обмотки трехфазных трансформаторов, а вторичные обмотки трансформаторов присоединены к трехфазной линии питания распределительного щита остальных судовых потребителей.

2. Судовая электроэнергетическая установка, содержащая главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, обмотки статора которых через автоматические выключатели подключены к линии питания главного распределительного щита, преобразователи частоты, включающие выпрямители и инверторы, подключенные к линии питания главного распределительного щита, к выходам которых подключены гребные электродвигатели, а также аварийный дизель-генератор, обмотка статора которого через автоматический выключатель подключена к линии питания аварийного распределительного щита, отличающаяся тем, что на статоре каждого главного синхронного генератора размещены две или более изолированные друг от друга аналогичные трехфазные обмотки, у которых одноименные напряжения смещены по фазе, и к каждой трехфазной линии главного распределительного щита, число которых равно числу трехфазных обмоток на статоре каждого главного синхронного генератора, подключены те трехфазные обмотки синхронных генераторов, у которых одноименные напряжения совпадают по фазе, к трехфазным линиям главного распределительного щита подключены входы выпрямителей, число которых равно числу трехфазных линий главного распределительного щита, выходы выпрямителей подключены к входам многоуровневых инверторов, а к трехфазным линиям главного распределительного щита подключены первичные обмотки трехфазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем, вторичные трехфазные обмотки которых расположены относительно первичных обмоток так, чтобы одноименные вторичные напряжения всех трехфазных трансформаторов совпадали по фазе, и вторичные трехфазные обмотки этих трансформаторов подключены параллельно к трехфазной линии распределительного щита остальных судовых потребителей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в агрегатах бесперебойного питания, используемых, в частности, в ветроэнергетике. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для стабилизации частоты и напряжения автономных синхронных генераторов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электростанции. .

Изобретение относится к судовым двигательно-движительным установкам. .

Изобретение относится к судовым двигательно-движительным установкам. .

Изобретение относится к корабельным электроэнергетическим системам, в частности, дизель-электрических подводных лодок и подводных аппаратов с аккумуляторными батареями (АБ), являющимися единственными источниками электроэнергии в подводном положении, а также надводных кораблей с электродвижением, имеющим в качестве резервного (аварийного) источника электропитания АБ.

Изобретение относится к гидро- и аэродинамике объектов, находящихся и движущихся в пространстве, и может быть использовано в судостроении и ракетостроении. .

Изобретение относится к области судовой электротехники, в частности - к погружным электрическим машинам, которые могут быть использованы в составе гребной электрической установки (ГЭУ) подводных обитаемых и необитаемых малогабаритных объектов с неограниченной глубиной погружения, а также в качестве подруливающих устройств, активных рулей любых подводных и надводных объектов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводе гребного винта для надводных судов, в приводе гребного винта, представляющего собой пропульсивную установку, в модуле, содержащем пропульсивную установку и выполненном с возможностью разворота относительно корпуса судна.

Изобретение относится к судовым электрическим движителям. .

Изобретение относится к судостроению и касается создания судовых силовых установок с синхронным электродвигателем. .

Изобретение относится к корабельной электротехнике и может быть использовано в составе электроэнергетической системы дизель-электрической подводной лодки. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к усовершенствованию электроэнергетических установок судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями.

Изобретение относится к области судостроения. .

Изобретение относится к разборным плавучим сооружениям с небольшой осадкой и может быть использовано для самостоятельного передвижения автомобиля по воде. .

Изобретение относится к области транспорта, а именно к судам с электродвижением. .
Наверх