RU2065065C1 - Ac power generation process - Google Patents
Ac power generation process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065065C1 RU2065065C1 RU93037013A RU93037013A RU2065065C1 RU 2065065 C1 RU2065065 C1 RU 2065065C1 RU 93037013 A RU93037013 A RU 93037013A RU 93037013 A RU93037013 A RU 93037013A RU 2065065 C1 RU2065065 C1 RU 2065065C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- shafts
- engine
- rotor
- generator
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения относится к области электроэнергетики, в частности к способам генерирования переменного тока, и может быть использовано на борту летательного аппарата. The invention relates to the field of electric power, in particular to methods for generating alternating current, and can be used on board an aircraft.
Известно техническое решение [1] В данном решении роторы электрогенераторов вращают посредством подачи крутящего момента через редукторы от валов газотурбинных двигателей единой газотурбинной установки. Приведенная система позволяет экономично расходовать подводимую к газотурбинной установке энергию для выработки электроэнергии. A technical solution is known [1] In this solution, the rotors of the electric generators are rotated by supplying torque through the gearboxes from the shafts of the gas turbine engines of a single gas turbine installation. The above system allows the economical use of energy supplied to a gas turbine plant to generate electricity.
Недостатком системы является низкое качество электроэнергии, в частности нестабильность частоты генерируемого напряжения и уровня напряжения при изменении режимов работы газотурбинной установки в широком диапазоне. Для обеспечения требуемого качества электроэнергии в данной системе необходимы две отдельные независимые следящие системы поддержания оборотов электрогенераторов при изменении режимов работы газотурбинной установки. The disadvantage of the system is the low quality of electricity, in particular the instability of the frequency of the generated voltage and the voltage level when changing the operating modes of a gas turbine installation in a wide range. To ensure the required quality of electricity in this system, two separate independent servo systems for maintaining the speed of electric generators when changing the operating modes of a gas turbine installation are required.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение качества генерирования электроэнергии, достигаемый при этом технический результат сужение диапазона изменения частоты генерируемого напряжения. The problem to which the invention is directed, is to improve the quality of electricity generation, the technical result achieved by narrowing the range of variation of the frequency of the generated voltage.
Это достигается тем, что предложен способ генерирования переменного тока посредством вращения ротора электрогенератора подводом крутящего момента от одного из валов двухвального газотурбинного двигателя. При этом дополнительно к ротору электрогенератора подводят крутящий момент от второго вала двигателя, причем крутящие моменты от валов двигателя суммируют через дифференциальный редуктор. Частоту вращения выходного вала редуктора поддерживают в соответствии с формулой Nвых. (Nвх.1 Nвх.2), где Nвх.1 Nвх.2 частоты вращения соответственно первого и второго входных валов, i коэффициент передачи редуктора. Данный коэффициент определяют по формуле i = Nc/ΔNср,, где Nc заданная средняя частота вращения ротора генератора, ΔNср = (ΔNmax + ΔNmin)/2 среднее значение скольжения валов двигателя между максимальным (ΔNmax) и минимальным (ΔNmin) скольжениями валов при различных условиях эксплуатации двигателя.This is achieved by the fact that the proposed method of generating alternating current by rotating the rotor of the electric generator by supplying torque from one of the shafts of a twin-shaft gas turbine engine. Moreover, in addition to the rotor of the electric generator, torque is supplied from the second motor shaft, and the torques from the motor shafts are summed through a differential gearbox. The speed of the output shaft of the gearbox is maintained in accordance with the formula N o. (N input. 1 N input. 2), where N input. 1 N in. 2 rotational speeds of the first and second input shafts, respectively, i gear ratio of the gearbox. This coefficient is determined by the formula i = Nc / ΔNav, where N c is the specified average rotor speed of the generator, ΔNav = (ΔNmax + ΔNmin) / 2 is the average slip value of the engine shafts between the maximum (ΔNmax) and minimum (ΔNmin) slip of the shafts for various engine operating conditions.
На фиг. 1 представлена система для реализации способа генерирования переменного тока. In FIG. 1 shows a system for implementing a method for generating alternating current.
Система генерирования переменного тока содержит (см. фиг. 1) двухконтурный газотурбинный двигатель 1, который содержит ротор высокого давления РВД 2 и ротор низкого давления РНД 3, генератор переменного тока Г 4 и дифференциальный редуктор ДР 5. При этом выходной вал ДР подсоединен к валу генератора переменного тока, первый входной вал ДР соединен с валом ротора высокого давления РДВ 2, а второй входной вал ДР соединен с валом ротора низкого давления РНД 3. The alternating current generation system contains (see Fig. 1) a double-circuit
Работа системы основана на явлении, которое присуще двухконтурным газотурбинным двигателям, и поясняется графиками на фиг.2. На всех рабочих режимах работы такого двигателя (от малого газа до взлетного режима) во всех условиях эксплуатации (от наземных до крейсерских) разность частот вращения ротора высокого и низкого давления изменяется незначительно. На фиг. 2 в качестве примера показаны графики изменения величины ΔN = Nвд - Nнд во всем рабочем диапазоне двигателей и при различных условиях эксплуатации для трех двухконтурных газотурбинных двигателей. The operation of the system is based on the phenomenon that is inherent in dual-circuit gas turbine engines, and is illustrated by the graphs in figure 2. At all operating modes of operation of such an engine (from light gas to take-off mode) in all operating conditions (from ground to cruising), the difference in the rotational speeds of the high and low pressure rotor does not change significantly. In FIG. 2, by way of example, graphs of changes in ΔN = Nin-Nnd over the entire operating range of engines and under various operating conditions for three double-circuit gas turbine engines are shown.
На фиг. 2 введены обозначения:
"МГ" малый газ
"макс. крейс" максимальный крейсерский
"ном." номинальный
"взл." взлетный
Сплошной линией обозначены графики, соответствующие наземным условиям (высота Н 0), пунктиром крейсерскому режиму работы (высота Н 11,0 км, скорость полета М 0,8). Все графики построены по данным в условиях международной стандартной атмосферы (МСА). Данные для построения графиков взяты из высотно-скоростных характеристик двигателей.In FIG. 2 designations introduced:
"MG" small gas
"max cruise" maximum cruising
"nom." nominal
vzl. take-off
The solid line indicates the graphs corresponding to ground conditions (height H 0), the dashed line for cruising operation (height H 11.0 km, flight speed M 0.8). All graphs are based on data in an international standard atmosphere (ISA). The data for constructing the graphs is taken from the altitude and speed characteristics of the engines.
Работает система следующим образом (см. фиг. 1). Вращение ротора высокого давления двигателя передается на первый входной вал редуктора 5, а вращение ротора низкого давления на второй входной вал редуктора 5. Дифференциальный редуктор осуществляет вычитание частот вращения первого и второго входных валов, при этом частота вращения выходного вала редуктора с учетом собственного коэффициента передачи составляет Nвых. = iΔN = (Nвх.1 - Nвх.2)i., где i коэффициент передачи редуктора 5, который определяется из следующих условий:
i = Nc/ΔNср;
где Nc заданная средняя частота вращения ротора генератора, обеспечивающая заданную частоту генерируемого напряжения. Далее, ΔNср - среднее значение величины ΔN,, которое определяется из условий (см.фиг.2):
ΔNср = (ΔNmax + ΔNmin)/2
Выходной вал редуктора 5 соединен с валом генератора переменного тока 4 и частота генерируемого напряжения пропорциональна величине ΔN. Поскольку во всех режимах работы двигателя изменение величины ΔN незначительно, то предложенная система таким образом позволяет повысить качество электроэнергии путем сужения диапазона изменения частоты генерируемого напряжения. Кроме того, применение в качестве генератора 4, например, асинхронизированного синхронного генератора позволяет осуществить поддержание частоты генерируемого напряжения на заданном уровне путем регулирования относительной частоты вращения поля возбуждения и ротора генератора с помощью статического преобразователя частоты (СПЧ). При этом диапазон изменения частоты генерируемого напряжения снижается до величины, определяемой точностью системы регулирования асинхронизированного синхронного генератора.The system operates as follows (see Fig. 1). The rotation of the high-pressure rotor of the engine is transmitted to the first input shaft of the gearbox 5, and the rotation of the low-pressure rotor to the second input shaft of the gearbox 5. The differential gearbox subtracts the rotation frequencies of the first and second input shafts, while the speed of the output shaft of the gearbox, taking into account its own gear ratio, is Nout. = iΔN = (Nin.1 - Nin.2) i., where i is the gear ratio of gear 5, which is determined from the following conditions:
i = Nc / ΔNav;
where Nc is the specified average rotor speed of the generator rotor, providing a given frequency of the generated voltage. Further, ΔNav - the average value of ΔN ,, which is determined from the conditions (see figure 2):
ΔNav = (ΔNmax + ΔNmin) / 2
The output shaft of the gearbox 5 is connected to the shaft of the alternator 4 and the frequency of the generated voltage is proportional to ΔN. Since in all engine operating modes the change in ΔN is insignificant, the proposed system thus allows improving the quality of electric power by narrowing the range of variation of the frequency of the generated voltage. In addition, the use as an oscillator 4, for example, of an asynchronized synchronous generator, makes it possible to maintain the frequency of the generated voltage at a given level by adjusting the relative frequency of rotation of the field of excitation and the rotor of the generator using a static frequency converter (HFC). In this case, the range of variation of the frequency of the generated voltage is reduced to a value determined by the accuracy of the regulation system of the asynchronous synchronous generator.
Таким образом, по сравнению с прототипом предложенный способ позволяет улучшить качество генерируемой электроэнергии путем сужения диапазона изменения генерируемого напряжения. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить массу потребителей электроэнергии переменного тока на борту летательного аппарата (трансформаторов, асинхронных двигателей, вторичных источников питания, статических преобразователей частоты). Thus, in comparison with the prototype, the proposed method allows to improve the quality of the generated electricity by narrowing the range of variation of the generated voltage. This, in turn, allows to reduce the mass of consumers of alternating current electricity on board the aircraft (transformers, induction motors, secondary power supplies, static frequency converters).
Claims (1)
где Nвх.1, Nвх.2 частоты вращения соответственно первого и второго входных валов редуктора;
коэффициент передачи редуктора, определяемый по формуле
где Nс заданная средняя частота вращения ротора генератора,
ΔNср=(ΔNmax+ ΔNmin)/2 среднее значение скольжения валов двигателя между максимальным (ΔNmax) и минимальным (ΔNmin) скольжениями валов при различных условиях эксплуатации двигателя.The method of generating alternating current by rotating the rotor of the generator by supplying torque from one of the shafts of the twin-shaft gas turbine engine, characterized in that the torque from the second shaft of the engine is additionally supplied to the rotor of the generator, and the torques from the engine shafts are summed through a differential gearbox, the output shaft speed which is supported in accordance with the formula
where N input 1 , N input 2 speed, respectively, of the first and second input shaft of the gearbox;
gear ratio, determined by the formula
where N with a given average frequency of rotation of the rotor of the generator,
ΔN cf = (ΔN max + ΔN min ) / 2 the average value of the slip of the engine shafts between the maximum (ΔN max ) and the minimum (ΔN min ) slip of the shafts under various engine operating conditions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93037013A RU2065065C1 (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Ac power generation process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93037013A RU2065065C1 (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Ac power generation process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93037013A RU93037013A (en) | 1996-01-20 |
RU2065065C1 true RU2065065C1 (en) | 1996-08-10 |
Family
ID=20145306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93037013A RU2065065C1 (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Ac power generation process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2065065C1 (en) |
-
1993
- 1993-07-20 RU RU93037013A patent/RU2065065C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.Г. Курзон. Судовые комбинированные энергетические установки, Л.: Судостроение, 1981, с.70, рис. 3.4 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7791235B2 (en) | Variable magnetic coupling of rotating machinery | |
AU743548B2 (en) | System for supplying electromotive consumers with electric energy | |
US8304927B2 (en) | Systems and methods for providing AC power from multiple turbine engine spools | |
US4868406A (en) | Electrically compensated constant speed drive with prime mover start capability | |
US4556801A (en) | Method for utilizing wind energy for autonomous electricity production | |
US20130062885A1 (en) | Method and apparatus for extracting electrical power from a gas turbine engine | |
EP3832097B1 (en) | Gas turbine engine | |
EP2209206A1 (en) | System and method for fixed frequency power generation | |
US4513206A (en) | Exploitation of wind energy for producing electrical power | |
CN1242883A (en) | Electrical system for turbin/alternator on common shaft | |
EP3993206B1 (en) | Electrical power system having a dc bus with variable voltage setting | |
US4585949A (en) | Method of and apparatus for shaft power generation | |
RU2065065C1 (en) | Ac power generation process | |
CN113228450A (en) | Hybrid synchronous phase modulator and power generation unit | |
DE10007956A1 (en) | Starting-system for medium-sized motor vehicle, uses spring-damper unit, at least in its transient state, to transfer a torque to the IC engine | |
EP4204714A1 (en) | Method for operating a train system for a mechanical driven equipment | |
Zharkov et al. | Electric starter system for launching a gas turbine aircraft engine | |
SU1663703A1 (en) | Electric generator plant | |
EP0110471A1 (en) | Method for converting wind energy into electrical energy, and the apparatus suitable for this purpose | |
US11965584B2 (en) | Method for operating a train system for a mechanical driven equipment | |
EP4074605A1 (en) | Aircraft electrical power distribution | |
US20230332673A1 (en) | Drive arrangement for a mechanical driven equipment | |
RU93037013A (en) | METHOD OF ALTERNATING CURRENT | |
US20240007040A1 (en) | Electrical power system | |
US20240002062A1 (en) | Electrical power system |