RU2059527C1

RU2059527C1 - Ship's electric propulsion plant

Info

Publication number: RU2059527C1
Application number: RU92008137A
Authority: RU
Inventors: О.А. Марцынковский; Р.О. Росляков; Ю.К. Тимофеев
Original assignee: Государственная морская академия им.адм.С.О.Макарова
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: shipbuilding; electric propulsion plants. SUBSTANCE: electric propulsion plant includes prime mover, synchronous generator, rectifying device, switching device, unipolar propulsion electric motor and propeller. First ends of separate turns (cores) of stator winding of synchronous generator are connected to ground. Second ends of this winding are located at angle relative to each other not exceeding 180 deg and they are connected with inputs of rectifiers whose outputs are connected with switching device. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

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. The invention relates to shipbuilding, in particular to an electric drive for ship propulsion, switching equipment for distributing electric power, and can be used in a rowing electric installation (GEM) of alternating-direct current with semiconductor electric power converters.

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. There are known ship power plants containing a primary engine coupled to a synchronous generator, connected through a semiconductor power converter and power switching devices with a propeller electric motor (Prince Rowing Electrical Installations. Handbook by E.B.Azeynstadt et al. L. Sudostroenie, 1985, p. 304 ) The double-current rowing electric units under consideration provide for the use of traditional rowing electric machines and have a number of disadvantages: low weight and size characteristics of the power plant, reduced plant efficiency, and reduced survivability of the power plant.

В качестве наиболее близкого аналога изобретения выбрана книга Е.Б.Азейнштадт и др. Гребные электрические установки. Справочник. Л. Судостроение, 1985, с.54-90. As the closest analogue of the invention, the book of E.B.Azeynstadt and others. Rowing electrical installations. Directory. L. Shipbuilding, 1985, p. 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. This GEM includes a primary motor kinematically connected to the main synchronous generator (GG), the outputs of which are connected to rectifiers connected to the DC side through a switching device with motor inputs. This installation has a number of significant drawbacks: relatively high dimensions and weight, high ripple coefficient of the rectified voltage, which necessitated the use of a smoothing reactor, reduced survivability of the main elements of the power plant, and reduced efficiency of the installation as a whole.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности и надежности гребной электрической установки. The technical result of the invention is to increase the efficiency and reliability of a rowing electrical installation.

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.The technical result is achieved by the fact that in a known rowing electric installation, a unipolar cryogenic electric machine is used as a rowing electric motor, the first ends of the turns of the stator winding of the synchronous generator being short-circuited by a common bus, and the second ends of the turns located relative to each other at an angle not exceeding 180 ^about , connected to the outputs n of the respective rectifiers, the outputs of which are connected to the inputs of the switching device (KU), the outputs of which are connected to corresponding inputs of a unipolar cryogenic electric machine. In addition, the switching device includes an n-1 switch with two NO and one NC contacts and a switch, the second pole of the first NO contact of each switch being connected to the second pole of the NO contact of the same switch and the second output of the corresponding rectifier, and the first pole of the second NO the contact of each switch is connected to the first pole of the NC contact of the same switch, while the first pole of the first NO contact of each switch is connected to the second bus of the switching device, and the second pole of the second make contact of each switch is connected to the first bus of the switching device, which in turn is connected to the first common pole of the switch, and the second bus of the switching device is connected to the second common pole of the switch, the first breaking contact of which is connected to the second a switch make contact and a first output of the switching device, and a second switch make contact is connected to its first make contact the tact and the second output of the switching device, while the first output of the first rectifier and the second output of the nth rectifier are connected to the first and second bus of the switching device, respectively, and the first outputs of the second, third, n-th rectifiers are connected to the first poles of the second make contacts of the corresponding switches .

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). In FIG. 1 shows a structural diagram of a power plant; figure 2 connection of the windings of the main synchronous generator; figure 3 connection rectifier device; figure 4 switching device (KU).

Гребная электрическая установка состоит из первичного двигателя 1, синхронного ГГ2, выпрямительного устройства 3, КУ 4, униполярного гребного электродвигателя (ГЭД) 5 и движителей 6. Rowing electric installation consists of a primary engine 1, synchronous GG2, rectifier 3, KU 4, unipolar propeller electric motor (HED) 5 and propulsors 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. The turns 7 of the stator winding GG 2 have a short-circuit connection with a common bus 8 of the first ends 9 and connection with the inputs 10 of each of the n-rectifiers 11 and the second ends 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. Figure 2 discusses the case when a three-phase lust circuit is used as each rectifier 11. The outputs 13 of the rectifiers 11 are connected to the switching device 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. KU 4 is disclosed in figure 3 for the case when the number of rectifiers is six. In this case, KU 4 consists of 5 switches 14-18 with two NO and one NC contacts and a reversing switch 19. The device includes buses 20. The outputs 21 of KU 4 are connected to the inputs of the power generator 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.Consider the work described by the GEM. In each turn 7 of the synchronous generator 2, an alternating trapezoidal voltage is generated. The turns are grouped in three so that the largest angle between any two adjacent vectors of the first harmonics of the EMF of each turn does not exceed 180 ^° . The alternating voltage of each coil 7 is supplied to the inputs 10 of six rectifiers 11, respectively. On the DC side, the voltage of the rectifiers 11, depending on the dialed circuit in KU 4 (table), is added accordingly.

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. Example 1 of the table considers the situation when KU 4 provides a parallel connection of all rectifiers 11, which creates the conditions for the maximum current to flow along the HED 5 armature with the minimum voltage of direct polarity.

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.The following notation is accepted in the table:
U _{and the} rectified voltage of one turn;
(+), (-) designation of different voltage polarity at the output 21 of the switching device 4;
X state of the switches 14-18 and switch 19, corresponding to the provisions in figure 3, and the absence of this sign is the opposite state.

Claims

1. REDUCED ELECTRIC INSTALLATION OF A SHIP, containing a prime mover kinematically connected to a main synchronous generator, the outputs of which are connected to rectifiers connected on the DC side through a switching device with inputs of a propeller motor, characterized in that a unipolar cryogenic electric machine is used as a propeller motor moreover, the first ends of the turns of the stator winding of the synchronous generator are short-circuited with each other by a common bus, and the second ends of the turns in, located relative to each other at an angle not exceeding 180 ^o , connected to the inputs of n corresponding rectifiers, the outputs of which are connected to the inputs of a switching device, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of a unipolar cryogenic electric machine.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the switching device includes one switch with two make and one break contacts, and a switch, the second pole of the first make contact of each switch being connected to the second pole of the make contact of the same switch and the second output the corresponding rectifier, and the first pole of the second make contact of each switch is connected to the first pole of the make contact of the same switch, while the first pole of the first make contact each switch is connected to the second bus of the switching device, and the second pole of the second make contact of each switch is connected to the first bus of the switching device, which is connected to the first common pole of the switch, the second bus of the switching device is connected to the second common pole of the switch, the first breaking contact of which is connected to the second closing contact of the switch and the first output of the switching device, and the second opening contact of the switch is connected to its first the second closing contact and the second output of the switching device, while the first output of the first rectifier is connected to the first bus of the switching device, the second output of the nth rectifier with the second bus of the switching device, and the first outputs of the second, third, n-th rectifiers are connected to the first poles of the second make contacts of the corresponding switches.