RU223289U1

RU223289U1 - AUTONOMOUS GENERATOR SET

Info

Publication number: RU223289U1
Application number: RU2023112559U
Authority: RU
Inventors: Евгений Евгеньевич Богданов; Дмитрий Викторович Рогозин
Filing date: 2023-05-15
Publication date: 2024-02-12

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к автономным источникам электроэнергии, и может быть использована в автономных электроагрегатах с приводными тепловыми двигателями, работающими при переменной частоте вращения. Техническим результатом полезной модели является уменьшение времени переходного процесса, возникающего при изменении угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания, и обеспечение стабилизации выходного напряжения автономной генераторной установки по частоте и амплитуде. Достигается технический результат путем введения в автономную генераторную установку с электромеханической трансмиссией асинхронизированного синхронного генератора (6), трехфазного трансформатора (8), ионисторной батареи (17), ключа (11), автоматического регулятора возбуждения (18), устройства раздельного управления преобразователями частоты (16) и возбудителя (15), состоящего из двух преобразователей частоты (13 и 14). Наличие двух преобразователей частоты, работающих независимо друг от друга, осуществляет двукратное резервирование системы возбуждения генератора, что значительно повышает его надежность. 1 ил.

The utility model relates to electrical engineering, namely to autonomous sources of electricity, and can be used in autonomous electrical units with drive heat engines operating at variable speed. The technical result of the utility model is to reduce the time of the transient process that occurs when the angular speed of rotation of the shaft of an internal combustion engine changes, and to ensure stabilization of the output voltage of an autonomous generator set in frequency and amplitude. The technical result is achieved by introducing into an autonomous generating set with an electromechanical transmission an asynchronized synchronous generator (6), a three-phase transformer (8), an ionistor battery (17), a key (11), an automatic excitation regulator (18), a separate control device for frequency converters (16 ) and exciter (15), consisting of two frequency converters (13 and 14). The presence of two frequency converters operating independently of each other provides double redundancy of the generator excitation system, which significantly increases its reliability. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к автономным источникам электроэнергии, и может быть использована в автономных электроагрегатах с приводными тепловыми двигателями, работающими при переменной частоте вращения.The utility model relates to electrical engineering, namely to autonomous sources of electricity, and can be used in autonomous electrical units with drive heat engines operating at variable speed.

Известен автономный электроагрегат (см. патент РФ №162460, 2016 г.), содержащий два дизельных двигателя, асинхронизированный синхронный генератор, две электромагнитные управляемые муфты, систему управления агрегатом, асинхронизированный синхронный генератор, систему возбуждения асинхронизированного синхронного генератора, ключ, трансформаторно-выпрямительный блок, ионисторную батарею и шину питания потребителей переменного тока. Два входа вала асинхронизированного синхронного генератора, соединены с выходами двух однотипных электромагнитных управляемых муфт, входы которых соединены с выходами дизельных двигателей, входы которых соединены с управляющими выходами системы управления, вход которой соединен с выходом асинхронизированного синхронного генератора. Выход системы управления соединен с входом системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора, выход которой соединен с входом асинхронизированного синхронного генератора. Выход системы управления соединен с входом ключа, выход которого соединен с входом системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора. Вход ключа соединен с выходом трансформаторно-выпрямительного блока, вход которого соединен с выходом асинхронизированного синхронного генератора и выходом ионисторной батареи, вход которой соединен с выходом трансформаторно-выпрямительного блока. Выход асинхронизированного синхронного генератора соединен с шиной питания переменного тока.An autonomous electric unit is known (see RF patent No. 162460, 2016), containing two diesel engines, an asynchronized synchronous generator, two electromagnetic controlled clutches, a unit control system, an asynchronized synchronous generator, an excitation system for an asynchronized synchronous generator, a key, a transformer-rectifier unit , ionistor battery and power bus for AC consumers. Two inputs of the shaft of an asynchronized synchronous generator are connected to the outputs of two electromagnetic controlled clutches of the same type, the inputs of which are connected to the outputs of diesel engines, the inputs of which are connected to the control outputs of the control system, the input of which is connected to the output of the asynchronized synchronous generator. The output of the control system is connected to the input of the excitation system of the asynchronized synchronous generator, the output of which is connected to the input of the asynchronized synchronous generator. The output of the control system is connected to the input of the key, the output of which is connected to the input of the excitation system of the asynchronized synchronous generator. The key input is connected to the output of the transformer-rectifier unit, the input of which is connected to the output of the asynchronized synchronous generator and the output of the ionistor battery, the input of which is connected to the output of the transformer-rectifier unit. The output of the asynchronized synchronous generator is connected to the AC power bus.

Недостатком такого электроагрегата является отсутствие возможности оптимизации работы двигателя по критерию мощность-скорость вращения вала из-за фиксированной угловой частоты вращения коленчатого вала приводных двигателей, что не позволяет уменьшать удельный расход топлива за счет изменения скорости вращения вала приводных двигателей при изменении потребляемой электрической мощности.The disadvantage of such an electric unit is the inability to optimize engine operation according to the power-shaft rotation speed criterion due to the fixed angular rotation speed of the crankshaft of the drive motors, which does not allow reducing specific fuel consumption by changing the shaft rotation speed of the drive motors when the consumed electrical power changes.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является автономная генераторная установка (см. патент РФ на полезную модель, №198307, 2020 г.), содержащая двигатель внутреннего сгорания с переменной скоростью вращения, датчик скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания, блок управления, синхронный генератор, датчик мощности и электромеханическую трансмиссию состоящую, из датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора, исполнительного устройства тороидного вариатора и тороидного вариатора. Выход двигателя внутреннего сгорания соединен с входом датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания и входом тороидного вариатора выход, которого соединен с входом датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора и входом синхронного генератора, выход которого соединен с входом нагрузки и входом датчика мощности, выход которого соединен с входом блока управления, с которым также соединены выходы датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания и датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора, выход блока управления соединен с входом двигателя внутреннего сгорания и входом исполнительного устройства тороидного вариатора, выход которого соединен с входом тороидного вариатора.The closest to the proposed utility model is an autonomous generator set (see RF patent for utility model, No. 198307, 2020), containing an internal combustion engine with variable rotation speed, an internal combustion engine shaft speed sensor, a control unit, a synchronous generator, a power sensor and an electromechanical transmission consisting of a speed sensor for the driven wheel shaft of the toroidal variator, an actuator for the toroidal variator and a toroidal variator. The output of the internal combustion engine is connected to the input of the shaft speed sensor of the internal combustion engine and the input of the toroidal variator, the output of which is connected to the input of the shaft speed sensor of the driven wheel of the toroidal variator and the input of the synchronous generator, the output of which is connected to the load input and the input of the power sensor, the output of which connected to the input of the control unit, to which the outputs of the shaft speed sensor of the internal combustion engine shaft and the speed sensor of the driven wheel shaft of the toroidal variator are also connected, the output of the control unit is connected to the input of the internal combustion engine and the input of the actuator of the toroidal variator, the output of which is connected to the input of the toroidal variator variator

Недостатком данного устройства является значительное по времени и амплитуде отклонение напряжения и частоты при сбросе-набросе нагрузки, так как вследствие большой инерционности механических элементов тороидного вариатора они не способны быстро изменить передаточное отношение, а, следовательно, и угловую скорость вращения ротора генератора.The disadvantage of this device is the significant time and amplitude deviation of voltage and frequency during load shedding and loading, since due to the large inertia of the mechanical elements of the toroidal variator, they are not able to quickly change the gear ratio, and, consequently, the angular speed of rotation of the generator rotor.

Задачей полезной модели является, уменьшение времени переходного процесса, возникающего при изменении угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания и обеспечение стабилизации выходного напряжения автономной генераторной установки по частоте и амплитуде.The purpose of the useful model is to reduce the time of the transient process that occurs when the angular speed of rotation of the shaft of an internal combustion engine changes and to ensure stabilization of the output voltage of an autonomous generator set in frequency and amplitude.

Сущность полезной модели заключается в том, что в автономную генераторную установку, содержащую двигатель внутреннего сгорания с переменной скоростью вращения, датчик скорости вращения, синхронный генератор, датчик мощности, блок управления, электромеханическую трансмиссию, состоящую из датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора, исполнительного устройства тороидного вариатора и тороидного вариатора, введены асинхронизированный синхронный генератор, блок задания экономичной скорости вращения, трехфазный трансформатор, ионисторная батарея, ключ, автоматический регулятор возбуждения, возбудитель, состоящий из двух преобразователей частоты и устройство раздельного управления преобразователями частоты, выход блока задания экономичной скорости вращения соединен с входом двигателя внутреннего сгорания выход, которого соединен с входом датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания и входом тороидного вариатора, выход которого соединен с входом датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора и входом асинхронизированного синхронного генератора, выход которого соединен с входом шины питания переменным током, входом трехфазного трансформатора и входом датчика мощности, выход которого соединен с входом блока управления, который также соединен с выходами датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания и датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора, выход блока управления соединен с входом блока задания экономичной скорости вращения, входом ключа и входом исполнительного устройства тороидного вариатора, выход которого соединен с входом тороидного вариатора, вход асинхронизированного синхронного генератора соединен с выходами преобразователей частоты возбудителя, входы которых соединены с выходами устройства раздельного управления преобразователями частоты возбудителя и выходом ключа, вход которого соединен с выходом блока управления выходом ионисторной батареи и выходом трехфазного трансформатора, выход которого соединен с входом ионисторной батареи и входом автоматического регулятора возбуждения, который также соединен с выходами датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора и датчика мощности, выход автоматического регулятора возбуждения соединен с входом устройства раздельного управления преобразователями частоты возбудителя все указанные элементы автономной генераторной установки собраны на едином каркасе как единое изделие.The essence of the utility model is that an autonomous generating set containing an internal combustion engine with variable rotation speed, a rotation speed sensor, a synchronous generator, a power sensor, a control unit, an electromechanical transmission consisting of a speed sensor for the driven wheel shaft of a toroidal variator, an actuator devices of a toroidal variator and a toroidal variator, an asynchronized synchronous generator, an economical rotation speed setting unit, a three-phase transformer, an ionistor battery, a key, an automatic excitation regulator, an exciter consisting of two frequency converters and a separate control device for frequency converters, an output of an economical rotation speed setting unit were introduced connected to the input of the internal combustion engine, the output of which is connected to the input of the shaft speed sensor of the internal combustion engine and the input of the toroidal variator, the output of which is connected to the input of the shaft speed sensor of the driven wheel of the toroidal variator and the input of an asynchronized synchronous generator, the output of which is connected to the input of the power bus alternating current, the input of a three-phase transformer and the input of a power sensor, the output of which is connected to the input of the control unit, which is also connected to the outputs of the shaft speed sensor of the internal combustion engine and the shaft speed sensor of the driven wheel of the toroidal variator, the output of the control unit is connected to the input of the economical setting unit rotation speed, the input of the key and the input of the actuator of the toroidal variator, the output of which is connected to the input of the toroidal variator, the input of the asynchronized synchronous generator is connected to the outputs of the exciter frequency converters, the inputs of which are connected to the outputs of the separate control device for the exciter frequency converters and the output of the key, the input of which is connected to the output of the control unit for the output of the ionistor battery and the output of the three-phase transformer, the output of which is connected to the input of the ionistor battery and the input of the automatic excitation regulator, which is also connected to the outputs of the speed sensor of the driven wheel shaft of the toroidal variator and the power sensor, the output of the automatic excitation regulator is connected to the input of the separate device control of exciter frequency converters, all specified elements of an autonomous generator set are assembled on a single frame as a single product.

В предлагаемой полезной модели, представленной на фиг. выход блока задания экономичной скорости вращения 1 соединен с входом двигателя внутреннего сгорания 2, выход которого соединен с входом датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 3 и входом тороидного вариатора 4, выход которого соединен с входом датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора 5 и входом асинхронизированного синхронного генератора 6, выход которого соединен с входом шины питания переменным током 7, входом трехфазного трансформатора 8 и входом датчика мощности 9, выход которого соединен с входом блока управления 10 который также соединен с выходами датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 3 и датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора 5, выход блока управления 10 соединен с входом блока задания экономичной скорости вращения 1, входом ключа 11 и входом исполнительного устройства тороидного вариатора 12, выход которого соединен с входом тороидного вариатора 4, вход асинхронизированного синхронного генератора 6 соединен с выходами преобразователей частоты 13 и 14 возбудителя 15, входы которых соединены с выходами устройства раздельного управления преобразователями частоты 16 возбудителя 15 и выходом ключа 11, вход которого соединен с выходом блока управления 10 выходом ионисторной батареи 17 и выходом трехфазного трансформатора 8, выход которого соединен с входом ионисторной батареи 17 и входом автоматического регулятора возбуждения 18, который также соединен с выходами датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора 5 и датчика мощности 9, выход автоматического регулятора возбуждения 18 соединен с входом устройства раздельного управления преобразователями частоты 16 возбудителя 15.In the proposed utility model shown in FIG. The output of the economical rotation speed setting unit 1 is connected to the input of the internal combustion engine 2, the output of which is connected to the input of the shaft speed sensor of the internal combustion engine 3 and the input of the toroidal variator 4, the output of which is connected to the input of the shaft speed sensor of the driven wheel of the toroidal variator 5 and the input asynchronized synchronous generator 6, the output of which is connected to the input of the AC power bus 7, the input of the three-phase transformer 8 and the input of the power sensor 9, the output of which is connected to the input of the control unit 10 which is also connected to the outputs of the shaft speed sensor of the internal combustion engine 3 and the speed sensor rotation of the driven wheel shaft of the toroidal variator 5, the output of the control unit 10 is connected to the input of the economical speed setting unit 1, the input of the key 11 and the input of the actuator of the toroidal variator 12, the output of which is connected to the input of the toroidal variator 4, the input of the asynchronized synchronous generator 6 is connected to the outputs frequency converters 13 and 14 of the exciter 15, the inputs of which are connected to the outputs of the separate control device for the frequency converters 16 of the exciter 15 and the output of the key 11, the input of which is connected to the output of the control unit 10, the output of the ionistor battery 17 and the output of the three-phase transformer 8, the output of which is connected to the input of the ionistor battery 17 and the input of the automatic excitation regulator 18, which is also connected to the outputs of the speed sensor of the driven wheel shaft of the toroidal variator 5 and the power sensor 9, the output of the automatic excitation regulator 18 is connected to the input of the separate control device for the frequency converters 16 of the exciter 15.

Устройство работает следующим образом. С блока управления 10 через блок задания экономичной скорости вращения 1 подается сигнал на запуск двигателя внутреннего сгорания 2, который приводит во вращение ведущий вал тороидного вариатора 4 с размещенным на нем конусоидальным ведущим диском. Посредством прижимных роликов вращение от ведущего диска передается на ведомый диск ведомого вала тороидного вариатора 4, который в свою очередь приводит во вращение вал асинхронизированного синхронного генератора 6. После чего автоматический регулятор возбуждения 18 через устройство раздельного управления преобразователями 16 подает сигнал на подключение преобразователей частоты 13 и 14 возбудителя 15 системы возбуждения генератора 6, которая получает питание через ключ 11 от трехфазного трансформатора 8, который в свою очередь получает питание от асинхронизированного синхронного генератора 6, который первоначально возбуждается за счет остаточной намагниченности его ротора. Двигатель внутреннего сгорания 2 раскручивает ротор асинхронизированного синхронного генератора 6 до синхронной скорости вращения. При этом на вход автоматического регулятора возбуждения 18 подается сигнал несущий информацию об амплитуде выходного напряжения и его частоте, по которому он формирует управляющий сигнал через устройство раздельного управления преобразователями 16 и возбудитель 15 на систему возбуждения генератора 6 и поддерживает заданные амплитуду и частоту выходного напряжения, одновременно с этим происходит заряд ионисторной батареи 17. При подключении к выходу асинхронизированного синхронного генератора 6 шины питания переменным током 7, на вход блока управления 10 от датчика мощности 9 подается сигнал, несущий информацию о потребляемой электрической мощности. Блок управления 10 через блок задания экономичной скорости вращения 1 изменяет скорость вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания 2 в зависимости от потребляемой электрической мощности. Изменение угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 2 приводит к изменению угловой скорости вращения вала асинхронизированного синхронного генератора 6 и как следствие к изменению амплитуды и частоты выходного напряжения. Для поддержания амплитуды и частоты выходного напряжения блок управления 10 на основе полученной информации от датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 3 и датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора 5 формирует управляющий сигнал исполнительному устройству тороидного вариатора 12 об изменении угла поворота передающих роликов тороидного вариатора 4 таким образом, чтобы скорость вала асинхронизированного синхронного генератора 6 оставалась постоянной. Причем во время переходного процесса возникающего при изменении угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 2 блок управления 10 подает сигнал на ключ 11, который переключает цепь питания от трехфазного трансформатора 8 на предварительно заряженную ионисторную батарею 17, которая питает преобразователи частоты 13 и 14 возбудителя 15 системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора 6 при этом амплитуда выходного напряжения и его частота во время переходного процесса будет поддерживаться в заданных параметрах за счет суммарного электромагнитного поля созданного электромагнитным полем вращающегося ротора асинхронизированного синхронного генератора 6 и вращающимся электромагнитным полем, индуцированным двумя индукторными обмотками ротора асинхронизированного синхронного генератора 6, тем самым, уменьшая нагрузку на асинхронизированный синхронный генератор 6 а, следовательно, и время переходного процесса. При достижении синхронной скорости вращения вала асинхронизированного синхронного генератора 6 блок управления 10 подает сигнал на ключ 11, тем самым переводя питание системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора 6 от трехфазного трансформатора 8. При уменьшении потребляемой мощности блок управления 10 автономной генераторной установки дает команду блоку задания экономичной скорости вращения 1 на уменьшение подачи топлива и, следовательно, уменьшения угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 2, одновременно блок управления 10 подает сигнал на ключ 11 для подключения преобразователей частоты 13 и 14 возбудителя 15 системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора 6 на питание от ионисторной батареи 17. В данном случае питание на индукторные обмотки ротора асинхронизированного синхронного генератора 6 подается таким образом, чтобы электромагнитные поля, созданные вращающимся ротором и индукторными обмотками ротора асинхронизированного синхронного генератора 6, были сонаправленными. При этом суммарное электромагнитное поле будет увеличивать частоту выходного напряжения, поддерживая его в необходимом диапазоне. Блок управления 10, получив сигналы от датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 3 об уменьшении угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 2, дает команду исполнительному устройству тороидного вариатора 12 на поворот роликов тороидного вариатора 4 к ведущему диску с тороидной поверхностью, для увеличения передаточного отношения. При получении сигнала от датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора 5 о достижении ротором асинхронизированного синхронного генератора 6 номинальной частоты блок управления 10 дает команду на ключ 11, для перевода питание системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора 6 от трехфазного трансформатора 8. При увеличении потребляемой мощности блок управления 10 автономной генераторной установки дает команду блоку задания экономичной скорости вращения 1 на увеличение подачи топлива и, следовательно, увеличение угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 2, одновременно блок управления 10 подает сигнал на ключ 11 для подключения преобразователей частоты 13 и 14 возбудителя 15 системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора 6 на питание от ионисторной батареи 17. В данном случае питание на индукторные обмотки ротора асинхронизированного синхронного генератора 6 подается таким образом, чтобы электромагнитные поля, созданные вращающимся ротором и индукторными обмотками ротора асинхронизированного синхронного генератора 6, были разнонаправленными. При этом сумарное электромагнитное поле будет уменьшать частоту выходного напряжения, поддерживая его в необходимом диапазоне. Блок управления 10, получив сигналы от датчика скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 3 об увеличении угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 2, дает команду исполнительному устройству тороидного вариатора 12 на поворот роликов тороидного вариатора 4 к ведомому диску для уменьшения передаточного отношения. При получении сигнала от датчика скорости вращения вала ведомого колеса тороидного вариатора 5 о достижении ротором асинхронизированного синхронного генератора 6 номинальной частоты блок управления 10 дает команду на ключ 11, для перевода питание системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора 6 от трехфазного трансформатора 8. Наличие двух индукторных обмоток ротора управляемых двумя преобразователями частоты 13 и 14 позволяет асинхронизированному синхронному генератору 6 работать в синхронном или асинхронном режимах. Причем в случае отказа одного их преобразователей частоты, второй способен возбудить машину.The device works as follows. From the control unit 10, through the economical rotation speed setting unit 1, a signal is sent to start the internal combustion engine 2, which rotates the drive shaft of the toroidal variator 4 with a cone-shaped drive disk placed on it. By means of pressure rollers, rotation from the drive disk is transmitted to the driven disk of the driven shaft of the toroidal variator 4, which in turn rotates the shaft of the asynchronized synchronous generator 6. After which the automatic excitation regulator 18, through the separate control device for the converters 16, sends a signal to connect the frequency converters 13 and 14 exciter 15 of the excitation system of the generator 6, which receives power through the switch 11 from the three-phase transformer 8, which in turn receives power from the asynchronized synchronous generator 6, which is initially excited due to the residual magnetization of its rotor. The internal combustion engine 2 spins the rotor of the asynchronized synchronous generator 6 to synchronous rotation speed. In this case, a signal carrying information about the amplitude of the output voltage and its frequency is supplied to the input of the automatic excitation regulator 18, according to which it generates a control signal through the separate control device of the converters 16 and the exciter 15 to the excitation system of the generator 6 and maintains the specified amplitude and frequency of the output voltage, at the same time with this, the ionistor battery 17 is charged. When the AC power bus 7 is connected to the output of the asynchronized synchronous generator 6, a signal carrying information about the electrical power consumed is supplied to the input of the control unit 10 from the power sensor 9. The control unit 10, through the economical rotation speed setting unit 1, changes the rotation speed of the crankshaft of the internal combustion engine 2 depending on the electrical power consumed. A change in the angular speed of rotation of the shaft of the internal combustion engine 2 leads to a change in the angular speed of rotation of the shaft of the asynchronized synchronous generator 6 and, as a consequence, to a change in the amplitude and frequency of the output voltage. To maintain the amplitude and frequency of the output voltage, the control unit 10, based on the information received from the shaft speed sensor of the internal combustion engine 3 and the shaft speed sensor of the driven wheel of the toroidal variator 5, generates a control signal to the actuator of the toroidal variator 12 about changing the angle of rotation of the transmission rollers of the toroidal variator 4 so that the shaft speed of the asynchronized synchronous generator 6 remains constant. Moreover, during the transient process that occurs when the angular speed of rotation of the shaft of the internal combustion engine 2 changes, the control unit 10 sends a signal to the key 11, which switches the power circuit from the three-phase transformer 8 to a pre-charged ionistor battery 17, which powers the frequency converters 13 and 14 of the exciter 15 of the system excitation of the asynchronized synchronous generator 6, while the amplitude of the output voltage and its frequency during the transient process will be maintained within the specified parameters due to the total electromagnetic field created by the electromagnetic field of the rotating rotor of the asynchronized synchronous generator 6 and the rotating electromagnetic field induced by two inductor windings of the rotor of the asynchronized synchronous generator 6 , thereby reducing the load on the asynchronized synchronous generator 6 and, consequently, the transient process time. When the synchronous rotation speed of the shaft of the asynchronized synchronous generator 6 is reached, the control unit 10 sends a signal to the key 11, thereby transferring the power to the excitation system of the asynchronized synchronous generator 6 from the three-phase transformer 8. When the power consumption decreases, the control unit 10 of the autonomous generator set gives a command to the economical speed setting unit rotation 1 to reduce the fuel supply and, therefore, reduce the angular speed of rotation of the shaft of the internal combustion engine 2, at the same time the control unit 10 sends a signal to the key 11 for connecting the frequency converters 13 and 14 of the exciter 15 of the excitation system of the asynchronized synchronous generator 6 for power from the ionistor battery 17 In this case, power is supplied to the inductor windings of the rotor of the asynchronized synchronous generator 6 in such a way that the electromagnetic fields created by the rotating rotor and the inductor windings of the rotor of the asynchronized synchronous generator 6 are co-directed. In this case, the total electromagnetic field will increase the frequency of the output voltage, maintaining it in the required range. The control unit 10, having received signals from the shaft speed sensor of the internal combustion engine 3 about a decrease in the angular speed of rotation of the shaft of the internal combustion engine 2, gives a command to the actuator of the toroidal variator 12 to turn the rollers of the toroidal variator 4 to the drive disk with a toroidal surface, to increase the gear ratio . When receiving a signal from the speed sensor of the driven wheel shaft of the toroidal variator 5 that the rotor of the asynchronized synchronous generator 6 has reached the rated frequency, the control unit 10 gives a command to the key 11 to transfer the power to the excitation system of the asynchronized synchronous generator 6 from the three-phase transformer 8. With an increase in power consumption, the block The control unit 10 of the autonomous generating set gives a command to the unit for setting the economical speed of rotation 1 to increase the fuel supply and, consequently, an increase in the angular speed of rotation of the shaft of the internal combustion engine 2, at the same time the control unit 10 sends a signal to the key 11 for connecting the frequency converters 13 and 14 of the exciter 15 of the system excitation of the asynchronized synchronous generator 6 for power from the ionistor battery 17. In this case, power is supplied to the inductor windings of the rotor of the asynchronized synchronous generator 6 in such a way that the electromagnetic fields created by the rotating rotor and the inductor windings of the rotor of the asynchronized synchronous generator 6 are multidirectional. In this case, the total electromagnetic field will reduce the frequency of the output voltage, maintaining it in the required range. The control unit 10, having received signals from the shaft speed sensor of the internal combustion engine 3 about an increase in the angular speed of rotation of the shaft of the internal combustion engine 2, gives a command to the actuator of the toroidal variator 12 to rotate the rollers of the toroidal variator 4 to the driven disk to reduce the gear ratio. When receiving a signal from the speed sensor of the driven wheel shaft of the toroidal variator 5 that the rotor of the asynchronized synchronous generator 6 has reached the rated frequency, the control unit 10 gives a command to the key 11 to transfer the power to the excitation system of the asynchronized synchronous generator 6 from the three-phase transformer 8. The presence of two inductor windings of the rotor controlled by two frequency converters 13 and 14 allows the asynchronized synchronous generator 6 to operate in synchronous or asynchronous modes. Moreover, in the event of a failure of one of the frequency converters, the second one is capable of energizing the machine.

Таким образом, полезная модель за счет применения асинхронизированного синхронного генератора 6 с многофазной конструкцией ротора, трехфазного трансформатора 8, автоматического регулятора возбуждения 18, устройства раздельного управления преобразователями частоты 16, и возбудителя 15, состоящего из двух преобразователей частоты 13 и 14 позволяет уменьшить время переходного процесса, возникающего при изменении угловой скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания 2, и обеспечивает стабилизацию выходного напряжения автономной генераторной установки по частоте и амплитуде, при этом наличие двух преобразователей частоты 13 и 14, работающих независимо друг от друга, осуществляет двукратное резервирование системы возбуждения генератора, что значительно повышает его надежность.Thus, the utility model, through the use of an asynchronized synchronous generator 6 with a multiphase rotor design, a three-phase transformer 8, an automatic excitation regulator 18, a separate control device for frequency converters 16, and an exciter 15 consisting of two frequency converters 13 and 14, allows to reduce the transient process time , which occurs when the angular speed of rotation of the shaft of the internal combustion engine 2 changes, and ensures stabilization of the output voltage of the autonomous generator set in frequency and amplitude, while the presence of two frequency converters 13 and 14, operating independently of each other, provides double redundancy of the generator excitation system, which significantly increases its reliability.

Claims

Autonomous generating set containing an internal combustion engine with variable rotation speed, a rotation speed sensor, a synchronous generator, a power sensor, a control unit, an electromechanical transmission consisting of a speed sensor for the driven wheel shaft of a toroidal variator, an actuator of the toroidal variator and a toroidal variator, characterized in that that an asynchronized synchronous generator, an economical rotation speed setting unit, a three-phase transformer, an ionistor battery, a key, an automatic excitation regulator, an exciter consisting of two frequency converters, and a separate control device for frequency converters have been introduced, the output of the economical rotation speed setting unit is connected to the motor input internal combustion engine, the output of which is connected to the input of the shaft speed sensor of the internal combustion engine and the input of the toroidal variator, the output of which is connected to the input of the shaft speed sensor of the driven wheel of the toroidal variator and the input of an asynchronized synchronous generator, the output of which is connected to the input of the AC power bus, input three-phase transformer and the input of a power sensor, the output of which is connected to the input of the control unit, which is also connected to the outputs of the shaft speed sensor of the internal combustion engine and the shaft speed sensor of the driven wheel of the toroidal variator, the output of the control unit is connected to the input of the economical speed setting unit, the input key and the input of the actuator of the toroidal variator, the output of which is connected to the input of the toroidal variator, the input of the asynchronized synchronous generator is connected to the outputs of the exciter frequency converters, the inputs of which are connected to the outputs of the separate control device for the exciter frequency converters and the output of the key, the input of which is connected to the output of the output control unit ionistor battery and the output of a three-phase transformer, the output of which is connected to the input of the ionistor battery and the input of the automatic excitation regulator, which is also connected to the outputs of the speed sensor of the driven wheel shaft of the toroidal variator and the power sensor, the output of the automatic excitation regulator is connected to the input of the device for separate control of exciter frequency converters , all of the specified elements of an autonomous generating set are assembled on a single frame as a single product.