Электроэнергетическая установка

Предложена электроэнергетическая установка, например, для самообеспечения электроэнергией компрессорных станций перекачки газа, которая содержит электрическую машину, связанную с силовой турбиной, причем электрическая машина работает как генератор, так и как двигатель, с использованием мостового выпрямителя и параллельно включенного с ним по шинам постоянного тока трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющим в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с выходом инвертора и по двум выходным клеммам, первая из которых присоединена к одной из обмоток статора электрической машины, а вторая, непосредственно или через фильтр, к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной электросети или другого источника электроэнергии, присоединяемых через выключатель к входу упомянутого мостового выпрямителя, причем установка снабжена дополнительным контактором, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а две выходных клеммы присоединены, первая непосредственно к фазе нагрузки, тогда как вторая присоединена к одной из фаз обмоток статора электрической машины.

Благодаря предложенному решению, кроме пуска и генерирования, установка позволяет осуществлять прокрутки двигателя, по ряду программ, а так же профилактический ремонт, используя только один выпрямитель и один инвертор с постоянным обеспечением оборудования электроэнергией.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована как источник электроэнергии для самообеспечения промышленных объектов.

В настоящее время широко применяются высокооборотные двигатели внутреннего сгорания, например, газовые турбины, соединенные непосредственно или через компрессор с синхронными генераторами, которые через преобразователи тока обеспечивают питание нагрузок.

Известны энергетические установки [1] с использованием дополнительного источника электроэнергии, которые снабжены двумя преобразователями со звеном постоянного тока и реализуют как режим генерирования, так и двигательный режим синхронного генератора.

Наиболее близкой к полезной модели является энергетическая установка [2], в которой за счет введения специальным образом подключаемого трехфазного коммутатора удается реализовать режимы «пуск» и «генерирование» при одном преобразователе, что резко уменьшает стоимость установки.

Однако в целом ряде важных объектов, например, в компрессорных станциях для транспортировки газа, при использовании газотурбинного агрегата в качестве двигателя внутреннего сгорания, кроме режимов «пуск» - «генерирование», требуется обеспечение ряда режимов прокрутки и обеспечение профилактических работ. В этих режимах, известная электроэнергетическая установка не обеспечивает компрессорную станцию освещением, вентиляцией и обогревом.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели, является придание новых качеств при сохранении сниженной массы и стоимости электроэнергетической установки.

Технический результат достигается тем, что в электроэнергетической установке, содержащей двигатель внутреннего сгорания, соединенный с электрической машиной, которая работает как генератор, так и как двигатель, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и параллельно включенного с ним по шинам постоянного тока трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющим в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с силовым выходом инвертора и по двум выходным клеммам, первая из которых присоединена к одной из обмоток статора электрической машины, а вторая, непосредственно или через фильтр, к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной электросети или любого другого трехфазного источника электроэнергии, присоединяемых через выключатель к входу упомянутого мостового выпрямителя, а установка снабжена дополнительным трехфазным контактором, входная клемма - каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а две выходные клеммы присоединены, первая непосредственно к фазе нагрузки, тогда как вторая присоединена к одной из фаз статора электрической машины.

На фигуре 1 представлена схема предлагаемой электроэнергетической установки, где обозначено:

1 - двигатель (газотурбинный агрегат) внутреннего сгорания;

2 - электрическая машина;

3 - ротор электрической машины;

4 - статор электрической машины;

5 - трехфазный мостовой выпрямитель;

6 - трехфазный мостовой инвертор на полупроводниковых ключах;

7 - программируемая сигналами X, Y, Z схема управления инвертором;

8 - трехфазный выключатель промышленной сети;

9 - устройства (кнопки) введения программ;

10 - блок питания схемой управления;

11 - нагрузки объекта;

12 - фильтр формирования синусоиды;

13 - трехфазный контактор;

14 - трехфазный контактор.

Предлагаемая электрическая установка работает следующим образом.

При включении электроэнергетической установки замыкается кнопка пуска X и нормально разомкнутые контакты контакторов 13 14, после чего замыкается выключатель 8.

Электроэнергия от сети 220/380В 50 Гц поступает для питания нагрузки и через выпрямитель 5 запитывает шины постоянного тока инвертора 6.

При этом система управления 7 обеспечивает векторное управление силовыми полупроводниковыми ключами инвертора 6, который обеспечивает возникновение вращающегося магнитного поля в обмотке статора 4 и в результате начинает вращаться ротор 3 электрической машины 2, которая раскручивает, например, компрессор турбины 1. При достижении определенных оборотов, осуществляется поджиг газа в камерах сгорания, и турбина начинает набирать обороты за счет собственной энергии.

По достижении оборотов «надежного запуска», автоматически или вручную замыкается кнопка Y, отключается выключатель 8 и контакты контакторов 13 и 14 переводятся в исходное состояние, изображенное на фигуре 1.

От обмоток статора 4 электрической машины 2 напряжение поступает на трехфазный мостовой выпрямитель 5, который запитывает шины постоянного тока инвертора 6. Выходное напряжение 6 через фильтр 12 обеспечивает электропитание нагрузки 11.

Для обеспечения режима прокрутки двигателя 1 на определенных оборотах, замыкается кнопка Z, включаются выключатель 8 и контактор 14, нагрузка 11 и инвертор 6 запитываются от промышленной сети, а контакты контактора 13 переключаются к обмоткам статора 4, электрической машины 2. Программное устройство 7 обеспечивает режимы прокрутки или профилактических работ.

Во всех режимах работы, нагрузка 11 обеспечивается электропитанием на базе одних и тех же выпрямителя и инвертора, что позволяет реализовать новые качества установки практически без ее усложнения.

Составитель описания: Лаптев Н.Н.

Источники использованные при составление заявки:

1. RU 2195763 С2, Н02Р 9/04 1995 г.

2. RU 2363090 C1, H02P 9/04 2006 г

Электроэнергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, соединенный с электрической машиной, которая работает как генератор, так и как двигатель, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и параллельно включенного с ним по шинам постоянного тока трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющим в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с выходом инвертора и по двум выходным клеммам, первая из которых присоединена к одной из обмоток статора электрической машины, а вторая непосредственно или через фильтр к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной электросети или любого другого источника электроэнергии, присоединяемых через выключатель ко входу упомянутого мостового выпрямителя, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным контактором, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а две выходные клеммы присоединены, первая непосредственно к фазе нагрузки, тогда как вторая присоединена к одной из фаз обмоток статора электрической машины.