Электроэнергетическая установка автономного подвижного объекта

Электроэнергетическая установка автономного подвижного объекта направлена на обеспечение бесперебойного питания электропотребителей и снижение массогабаритных показателей, мощности и стоимости источников постоянного тока. Технический результат достигается тем, что электроэнергетическая установка содержит двигатель, соединенный с валогенератором переменного тока, который связан с входом 11114, подключенного к распределительным шинам, к которым подключены статорные обмотки дизель - генераторов переменного тока и электропотребители с устройством автоматического отключения/включения. Синхронный компенсатор, вспомогательные дизели снабжены системами автоматического пуска. Установка содержит источник постоянного тока (ИПТ), электронный ключ, датчик напряжения, 3 измерительных компаратора, 2 блока приема нагрузки генераторов, 2 функциональных преобразователя, датчики оборотов вспомогательных дизель - генераторов. ИПТ соединен с шинами постоянного тока и входом ведомого инвертора. Датчик напряжения подключен к выпрямителю, а его выход - ко входу первого измерительного компаратора, который связан со схемой управления электронным ключом, устройством автоматического отключения/включения электропотребителей и системами автоматического пуска вспомогательных дизель - генераторов. Блоки приема нагрузки выполнены в виде выпрямителя, связанного с ведомым инвертором, с системами управления, и со статорными обмотками генераторов и главными шинами. Датчики оборотов вспомогательных дизелей соединены со вторым и третьим компараторами, связанных со схемами управления электронными ключами блоков приема нагрузки и функциональными преобразователями, которые подключены к системам управления ведомых инверторов блоков приема нагрузки.

Полезная модель относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам (ЭЭУ) автономных подвижных объектов с валогенераторами и полупроводниковыми преобразователями частоты преимущественно с дизельными двигателями.

Известны ЭЭУ автономных подвижных объектов, например, судов различного назначения, кораблей [А.С. 1137015, «Современные и перспективные вологенераторные установки», А.В.Григорьев, В.А.Петухов.- СПб, изд. ГМА им. адм. С.О.Макарова, 2009 - 174 с.], включающие главный тепловой двигатель, редуктор, валогенератор с полупроводниковым преобразователем частоты (11114), вспомогательные дизели, соединенные с генераторами переменного тока, главные распределительные шины, от которых получают питание судовые электропотребители.

К недостаткам ЭЭУ следует отнести:

- невозможность обеспечения бесперебойного питания электропотребителей при выходе из строя главного теплового двигателя, редуктора, или валогенератора;

- невозможность ускоренного запуска вспомогательных дизель - генераторов и ввода их на параллельную работу без синхронизирующих устройств, что приводит к увеличению массогабаритных показателей, мощности и стоимости источников постоянного тока.

Известна ЭЭУ автономного подвижного объекта [Патент РФ 2346850], выбранная за прототип.ЭЭУ содержит главный тепловой двигатель, соединенный через редуктор с валогенератором переменного тока, который коммутационным аппаратом подключен ко входу ППЧ. Выход ППЧ соединен с главными распределительными шинами. Вспомогательные дизели с системами автоматического пуска соединены разобщительными муфтами с синхронными генераторами, которые электрически соединены с главными распределительными шинами, к которым подключены ответственные и второстепенные электропотребители с устройством автоматического отключения/включения. Недостатками ЭЭУ являются:

- невозможность обеспечения бесперебойного питания электропотребителей при выходе из строя главного теплового двигателя, редуктора, или валогенератора;

- невозможность ускоренного запуска вспомогательных дизель - генераторов и ввода их на параллельную работу без синхронизирующих устройств, что приводит к увеличению массогабаритных показателей, мощности и стоимости источников постоянного тока.

Технической задачей является обеспечение бесперебойного питания электропотребителей и снижение массогабаритных показателей, мощности и стоимости источников постоянного тока.

Для решения поставленной задачи предложена электроэнергетическая установка автономного подвижного объекта, содержащая главный тепловой двигатель, соединенный через-редуктор с валогенератором переменного тока, при этом валогенератор связан с входом ППЧ, подключенного к главным распределительным шинам. Вспомогательные дизели с системами автоматического пуска, соединенные разобщительными муфтами с синхронными генераторами, которые в свою очередь электрически соединены с главными распределительными шинами, к ним также подключены ответственные и второстепенные электропотребители с устройством автоматического отключения/включения. Установка дополнительно содержит источник постоянного тока, электронный ключ со схемой управления, датчик напряжения, три измерительных компаратора, датчики оборотов вспомогательных дизелей, ППЧ выполнен по схеме выпрямитель - шины постоянного тока - ведомый инвертор. Источник постоянного тока через электронный ключ, соединен с шинами постоянного тока и входом ведомого инвертора, вход датчика напряжения подключен к выходу выпрямителя, а выход - к входу первого измерительного компаратора, выход которого связан со схемой управления электронным ключом, устройством автоматического отключения/включения второстепенных электропотребителей и системами автоматического пуска вспомогательных дизелей, при этом разобщительные муфты выполнены дистанционно управляемыми с блоками управления, а выходы датчиков оборотов соединены с входами второго и третьего компараторов, выходы которых связаны с первым и вторым блоками управления дистанционно управляемых муфт.

Электроэнергетическая установка содержит главный тепловой двигатель 1, редуктор 2, валогенератор переменного тока 3, выпрямитель 4, датчик напряжения 5, шины постоянного тока 6, ведомый инвертор 7, главные распределительные шины 8, первый компаратор 9, схему управления 10 электронного ключа 11, источник постоянного тока 12, систему автоматического пуска 13, вспомогательного дизеля 14, систему автоматического пуска 15, вспомогательного дизеля 16, дистанционно-управляемые муфты 17, 18, датчик оборотов 19, второй компаратор 20, блок управления 21 дистанционно- управляемой муфты 17, датчик оборотов 22, третий компаратор 23, блок управления 24 дистанционно - управляемой муфты 18, синхронные генераторы (синхронные компенсаторы) 25 и 26, ответственные 27 и второстепенные 28 электропотребители, устройство автоматического отключения (включения) 29.

Сущность устройства на полезную модель поясняет представленная на фиг.1 принципиальная схема ЭЭУ автономного объекта.

ЭЭУ содержит главный тепловой двигатель 1, соединенный через редуктор 2 с валогенератором переменного тока 3, при этом валогенератор 3 через выпрямитель 4 соединен шинами постоянного тока 6 с ведомым инвертором 7, который подключен к главным распределительным шинам 8. Источник постоянного тока 12 соединен через электронный ключ 11 со схемой управления 10 с шинами постоянного тока 6. Вход датчика напряжения 5 подключен к выходу выпрямителя 4, а его выход - со входом первого компаратора 9, выход которого связан со схемой управления 10 электронного ключа 11, системами автоматического пуска 13, 15 вспомогательных дизелей 14, 16 и с устройством автоматического отключения (включения) 29 второстепенных электропотребителей 28. К главным распределительным шинам 8 подключены синхронные генераторы (синхронные компенсаторы) 25, 26, механически сочлененные через дистанционно- управляемые муфты 17, 18 с блоками управления, соответственно, 21, 24 со вспомогательными дизелями 14 и 16. Датчики оборотов 19, 22 вспомогательных дизелей 14 и 16 соединены с входами второго 20 и третьего 23 компараторов, а их выходы связаны, соответственно, с блоками управления 21, 24 дистанционно- управляемых муфт 17 и 18. К главным распределительным шинам 8 также подключены ответственные 27 и второстепенные 28 электропотребители.

ЭЭУ автономного подвижного объекта с валогенератором и полупроводниковым преобразователем частоты работает следующим образом. В ходовом режиме осуществляется отбор мощности от главного теплового двигателя 1 с редуктором 2 и электропотребители 27, 28 автономного подвижного объекта получают питание от валогенератора переменного тока 3 через выпрямитель 4 шины постоянного тока 6, ведомый инвертор 7. Вспомогательные дизели 14, 16 не работают, а синхронные генераторы 25, 26, разобщенные управляемыми муфтами 17, 18 от вспомогательных дизелей 14, 16, работают в режиме синхронных компенсаторов и обеспечивают выработку реактивной мощности, необходимой для работы ведомого инвертора 7 и электропотребителей 27, 28. В случае выхода из строя главного теплового двигателя 1, редуктора 2, или валогенератора 3 напряжение на выходе выпрямителя 4 падает, так как частота вращения валогенератора 3 уменьшается (в критических случаях до нуля), от датчика напряжения 5 поступает действительное значение напряжение на выходе выпрямителя 4 на вход первого компаратора 9, компаратор сравнивает заданное и действительное значение напряжений на выходе выпрямителя 4 и подает сигнал на схему управления 10 электронным ключом 11 и на системы автоматического пуска 13 и 15, соответственно, вспомогательных дизелей 14 и 16 и на устройства автоматического отключения (включения) 29 второстепенных электропотребителей 28. Источник постоянного тока 12 электронным ключом 11 подключается к шинам постоянного тока 6 и ко входу ведомого инвертора 7, который подключен к главным распределительным шинам 8 и судовые электропотребители 27, 28 безразрывно получают питание (второстепенные электропотребители 28 отключаются только при недостаточной мощности источника постоянного тока 12). Одновременно системы автоматического пуска 13, 15 запускают вспомогательные дизели 14, 16. При достижении ими номинальной частоты вращения от датчиков частоты вращения 19 и 22 поступают сигналы, соответственно, на второй 20 и третий 23 компараторы, выходы которых связаны, соответственно, с блоками управления 21, 24 дистанционно- управляемых муфт 17 и 18. Управляемые муфты 17, 18 включаются и соединяют синхронные генераторы 25 и 26 со вспомогательными дизелями 14, 16, вспомогательные дизели принимают нагрузку, а источник постоянного тока 12 отключается от шин постоянного тока 6 электронным ключом 11.

Поставленная задача достигается за счет использования статических безинерционных источников постоянного тока, например, аккумуляторных батарей, топливных элементов и т.д. и применение полностью управляемого электронного ключа. Снижение массогабаритных показателей, мощности и стоимости источников постоянного тока достигается сокращением времени работы источников благодаря ускоренному запуску вспомогательных дизелей, ненагруженных инерционными массами генераторов (муфты разобщены).

Электроэнергетическая установка автономного подвижного объекта, содержащая главный тепловой двигатель, соединенный через редуктор с валогенератором переменного тока, при этом валогенератор связан с входом полупроводникового преобразователя частоты, подключенного к главным распределительным шинам, вспомогательные дизели с системами автоматического пуска, соединенные разобщительными муфтами с синхронными генераторами, которые электрически соединены с главными распределительными шинами, к которым подключены ответственные и второстепенные электропотребители с устройством автоматического отключения/включения, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит источник постоянного тока, электронный ключ со схемой управления, датчик напряжения, три измерительных компаратора, датчики оборотов вспомогательных дизелей, полупроводниковый преобразователь частоты выполнен по схеме выпрямитель - шины постоянного тока - ведомый инвертор, при этом источник постоянного тока через электронный ключ, соединен с шинами постоянного тока и входом ведомого инвертора, вход датчика напряжения подключен к выходу выпрямителя, а выход - к входу первого измерительного компаратора, выход которого связан со схемой управления электронным ключом, устройством автоматического отключения/включения второстепенных электропотребителей и системами автоматического пуска вспомогательных дизелей, при этом разобщительные муфты выполнены дистанционно управляемыми с блоками управления, а выходы датчиков оборотов соединены с входами второго и третьего компараторов, выходы которых связаны с первым и вторым блоками управления дистанционно управляемых муфт.