SU987742A1

SU987742A1 - Propulsion electric ac-dc plant

Info

Publication number: SU987742A1
Application number: SU813315018A
Authority: SU
Inventors: Ефим Григорьевич Хавензон; Инна Анатольевна Рындина; Юлий Лазаревич Цирлин; Игорь Владимирович Глушанок; Сергей Михайлович Павлов; Алексей Сергеевич Быков
Original assignee: Ленинградское Производственное Электромашиностроительное Объединение "Электросила" Им.С.М.Кирова
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1983-01-07

Description

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в гребных электрических установках и электростанциях судов.The invention relates to electrical engineering and may find application in rowing electrical installations and power plants of ships.

Известна гребная электрическая уста- ⁵новка переменно-постоянного тока, содержащая генераторы переменного тока, статорные обмотки которых подключены к двигателям постоянного тока через ₁₀трехфазные выпрямители, соединенные на стороне постоянного тока последовательно или параллельно' и через сглаживающий реактор. Роторы генераторов переменного тока вращаются синхронно, поэтому в установке осуществляется режим шестифазного выпрямления тока С1 ΐ .Known rowing electric usta- ⁵ Novki variably-DC comprising alternators, the stator windings are connected to the DC motors ₁₀ through three-phase rectifiers are connected on the DC side in series or in parallel 'and through the smoothing reactor. The rotors of the AC generators rotate synchronously, therefore, in the installation, the mode of six-phase rectification of current C1 ΐ is carried out.

Для электродвигателей мощностью в несколько тысяч киловатт, напряженных на коммутации, требуется обеспечение 20 коэффициента пульсаций тока якоря не более 2-4%. В данной установке для снижения пульсаций тока включен последовательно с двигателем постоянного тока сглаживающий реактор, что снижает КПД установки и ухудшает ее массога— баритные характеристики.For electric motors with a capacity of several thousand kilowatts, strained on switching, it is required to provide 20 coefficient of ripple of the armature current of not more than 2-4%. In this installation, to reduce current ripple, a smoothing reactor is connected in series with the DC motor, which reduces the efficiency of the installation and worsens its mass and size characteristics.

Известна также гребная электрическая установка переменно-постоянного тока, содержащая генераторы переменно- ’ го тока, имеющие по две трехфазных статорных обмотки, сдвинутых друг относительно друга на 30 эл. град, и подключенных к двигателям постоянного тока через трехфазные выпрямители, соединенные на стороне постоянного тока последовательно или параллельно В установке реализовано двенадцатифазное выпрямление тока путем сдвига фаз напряжений статорных обмоток генераторов на 30 эл.град., позволяющее без сглаживающего реактора получить допустимый коэффициент пульсаций тока. С2] .Also known is an alternating-direct-current electric propulsion system containing alternating current generators having two three-phase stator windings shifted by 30 el. hail, and connected to DC motors through three-phase rectifiers connected in series or in parallel on the DC side The twelve-phase current rectification is implemented by installing a phase shift of the voltage of the stator windings of the generators by 30 electric degrees, which makes it possible to obtain a permissible current ripple coefficient without a smoothing reactor. C2].

Выполнение установки с одним генератором существенно снижаем надежность и живучесть установки и не позволяет осуществлять раздельную работу статорных обмоток: одной на электродвижение в режиме малой мощности, другой на сеть переменного тока в режиме отбора мощности.The installation with one generator significantly reduces the reliability and survivability of the installation and does not allow for separate operation of the stator windings: one for electric movement in low power mode, the other for alternating current mains in power take-off mode.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является греб- 5 пая установка переменно-постоянного тока, содержащая генераторы переменного _:тока, роторы которых располагаются на одном валу с углом сдвига на 30 эл.град, а статорные обмотки подключены к дви- ю гателям постоянного тока через трехфаэные выпрямители, соединенные на стороне постоянного тока последовательно или параллельно. Генераторный агрегат установки состоит из двух генераторов, вы- 15 полненных в одном корпусе - так называемый сдвоенней генератор. В установке также используется двенадцатифазное выпрямление тока с помощью двух статорных обмоток, напряжения которых сдвину- 20 ты друг относительно друга на 30 эл. град., и возможно. осуществление режима отбора мощности, хотя и ограничено, поскольку генераторы связаны между собой £3 3 . 25Closest to the proposed technical essence is a rowing AC-5 installation containing alternating current generators _: current, whose rotors are located on the same shaft with a shear angle of 30 electric degrees, and the stator windings are connected to the DC motors through three-phase rectifiers, connected on the DC side in series or in parallel. The generator unit of the installation consists of two generators made in one housing - the so-called twin generator. The installation also uses twelve-phase rectification of current with the help of two stator windings, the voltage of which is shifted - 20 you relative to each other by 30 el. hail., and possibly. the implementation of the power take-off mode, although limited, since the generators are interconnected £ 3 3. 25

Использование в установке сдвоенного генератора приводит к. снижению ее надежности и живучести, так как в случае неисправного состояния одного из генераторов невозможна эксплуатация 35 всей установки. Механическая связь генератфров не позволяет оперативно производить их раздельное использование, уменьшает возможное число вариантов, по которым может работать установка, т.е. уменьшает гибкость схемы установки. Например, нельзя в режиме малых ходов отключить один генератор или один генератор использовать на электродвижение, а второй - для питания мощ- ₄₀ных потребителей электроэнергии и т.п. Недостатком установки надо считать и специальное исполнение генератора, а не использование серийно выпускаемых промышленностью трехфазных генераторов. ₄₅Целью изобретения являются повышение надежности и живучести гребной электрической установки и увеличение гибкости ее схемы с использованием серийно выпускаемых промышленностью аг~ - ₅θ регатов.The use of a dual generator in the installation leads to a decrease in its reliability and survivability, since in the event of a malfunctioning state of one of the generators, operation of the entire installation is impossible. The mechanical connection of the generators does not allow for their separate use quickly, reduces the possible number of options by which the installation can work, i.e. reduces installation flexibility. For example, it is impossible to turn off one generator in the low-stroke mode or use one generator for electric movement, and the second to power ₄₀ powerful consumers of electricity, etc. The disadvantage of the installation should be considered a special design of the generator, and not the use of commercially available three-phase generators. ₄₅ The aim of the invention is to increase the reliability and survivability of a rowing electric installation and increase the flexibility of its circuit using commercially available ag ~ - ₅ θ regattas.

Указанная цель достигается тем, что в гребной электрической установке переменно-постоянного тока, содержащей генераторы переменного тока, статорные обмотки которых подключены к двигате- ⁵лям .постоянного тока через трехфазные выпрямители, соединенные на стороне постоянного тока последовательно или параллельно, между статорными обмотками генераторов включен трехфазный трансформатор с соединением обмоток по схеме звезда-треугольник.This goal is achieved by the fact that in a rowing electric installation of alternating direct current, containing alternating current generators, the stator windings of which are connected to ⁵ DC motors through three-phase rectifiers connected in series or in parallel on the DC side, between the stator windings of the generators three-phase transformer with star-delta windings.

Использование трехфазного трансформатора с соединением обмоток по схеме звезда-треугольник для осуществления синхронной работы генераторов переменного тока со сдвигом в 30 эл.град обеспечивает возможность автономного использования генераторов, что позволяет повысить гибкость схемы установки, т.е. увеличить число различных вариантов подключения генераторов, а следовательно, позволяет увеличить надежность · и живучесть установки. Применение предлагаемой схемы установки позволяет использовать серийные генераторы переменного тока.Using a three-phase transformer with star-delta windings for synchronous operation of alternators with a shift of 30 electric degrees provides the possibility of autonomous use of generators, which allows to increase the flexibility of the installation scheme, i.e. to increase the number of different options for connecting generators, and therefore, allows to increase the reliability · and survivability of the installation. Application of the proposed installation scheme allows the use of serial alternators.

На чертеже изображена схема предлагаемой гребной электрической установки переменно-постоянного тока.The drawing shows a diagram of the proposed rowing electric installation of alternating direct current.

Гребная электрическая установка переменно-постоянного тока содержит генераторы 1 и 2 переменного тока с приводом от первичных двигателей 3 и 4, статорные обмотки генераторов соединены через трехфазные мостовые выпрямители 5 и 6 с двигателем 7 постоянного тока . вращающим гребной винтRowing electric installation of alternating direct current contains alternators 1 and 2 of alternating current driven by primary engines 3 and 4, the stator windings of the generators are connected through three-phase bridge rectifiers 5 and 6 with a direct current motor 7. rotary propeller

8. Между статорными обмотками генерал- , торов 1 и 2 включен трехфазный трансформатор 9 с соединением обмоток по схеме звезда-треугольник, причем первичные обмотки трансформатора 9 соединены со статорными обмотками генератора 1- с соблюдением чередования фаз, а вторичные обмотки соединены со статорными обмотками генератора 2; также соблюдая чередование фаз. Трехфазные мостовые выпрямители 5 и 6 соединены на стороне постоянного, тока последовательно друг с другом и с двигателем 7 постоянного тока. При соединении обмоток трехфазного трансформатора 9 по схеме звезда—треугольник между напряжениями на первичных и вто- ричных обмотках трансформатора 9 осуществляется сдвиг фаз на 30 эл.град. Поэтому генераторы 1 и 2 работают синхронно, но со сдвигом в 30 эл.град. Двенадцатифазное выпрямление напряжения, подводимого к двигателю, получают благодаря применению двух мостовых вы- . прямителей 5 и 6, В этом случае выпрямленные шестифазпые напряжения мостовых выпрямителей 5 и 6 сдвинуты друг относительно друга на 30 эл.град. Сум8. Between the stator windings of the generators 1 and 2, a three-phase transformer 9 is connected with a star-delta connection of the windings, and the primary windings of the transformer 9 are connected to the stator windings of the generator 1- in accordance with the phase rotation, and the secondary windings are connected to the stator windings of the generator 2; also observing phase rotation. Three-phase bridge rectifiers 5 and 6 are connected on the DC side, in series with each other and with the DC motor 7. When connecting the windings of a three-phase transformer 9 according to the star-delta scheme between the voltages on the primary and secondary windings of the transformer 9, a phase shift of 30 el. Degrees is carried out. Therefore, generators 1 and 2 operate synchronously, but with a shift of 30 electric degrees. Twelve-phase rectification of the voltage supplied to the engine, is obtained through the use of two bridge high. rectifiers 5 and 6, In this case, the rectified six-phase voltages of the bridge rectifiers 5 and 6 are shifted relative to each other by 30 electric degrees. Sum

987742 6 мерное выпрямленной напряжение двух мостовых выпрямителей 5 и имеет за период основной частоты генераторов 1 ‘и 2 двенадцать пульсаций и содержит только гармоники, кратные 12 (η =12(0., ⁵т.е. 12, 24, 36 и т.д. Гармоники п = =б(2п+1), т.е. 6,18 и т.д., которые имеются в выпрямленном напряжении каждого выпрямителя 5 и 6, находятся в противофазе, взаимно компенсируются ¹⁰и поэтому отсутствуют в суммарном наг· '· пряжении.987742 is the 6-dimensional rectified voltage of two bridge rectifiers 5 and has twelve ripples over the period of the main frequency of the generators 1 'and 2 and contains only harmonics that are multiples of 12 (η = 12 (0, ⁵ i.e. 12, 24, 36, etc.) e. Harmonics n = b (2n + 1), i.e. 6.18, etc., which are in the rectified voltage of each rectifier 5 and 6, are in antiphase, mutually compensated for ¹⁰ and therefore are absent in the total load · '' Over.

При работе установки по предлагаемой схеме через трансформатор 9 протекает уравнительный ток. Уравнительный ток ¹⁵(или мощность) имеет реактивную и активную· составляющие.When the installation according to the proposed scheme through the transformer 9 flows equalizing current. Equalizing current ¹⁵ (or power) has a reactive and active · components.

Рактивная составляющая обусловлена алгебраической разностью амплитуд напряжений генераторов 1 и 2. Реактивный ²⁰уравнительной ток является индуктивным по отношению к генератору с большим напряжением и , создавая продольно размагничивающую магнитодвижущую силу . реакции якрря, стремится уменьшить ²⁵это напряжение. По отношению к генератору с меньшим напряжением реактивная составляющая уравнительного тока является емкостной, и создавая продольно намагничивающую магнитодвижущую силу 30 , реакции якоря, стремится увеличить это i напряжение. Таким образом, реактивная ’составляющая уравнительного тока стремится выравнять электродвижущую силу и напряжение параллельно включенных 35 через трансформатор 9 генераторов 1 и 2.The reactive component is due to the algebraic difference in the amplitudes of the voltage of the generators 1 and 2. The reactive equalizing current ²⁰ is inductive with respect to the generator with a high voltage and, creating a longitudinally demagnetizing magnetomotive force. reaction of the armature, seeks to reduce ²⁵ this stress. In relation to the generator with a lower voltage, the reactive component of the surge current is capacitive, and creating a longitudinally magnetizing magnetomotive force 30, the reaction of the armature, seeks to increase this voltage i. Thus, the reactive component of the surge current tends to equalize the electromotive force and the voltage of the 35 connected in parallel through the transformer 9 of the generators 1 and 2.

Активная составляющая обусловлена сдвигом фаз напряжений генераторов 1 и 2, отличным от 30 эл.град, и возни- <о кающим в результате различия активных мощностей, подводимых к генераторам 1 и 2 от первичных двигателей 3 и 4.The active component is due to the phase shift of the voltages of the generators 1 and 2, which is different from 30 electric degrees, and arising as a result of the difference in the active powers supplied to the generators 1 and 2 from the prime movers 3 and 4.

Активная и реактивная составляющие уравнительного тока возникают по разным^ и независимым друг от друга причинам и их направления могут не совпадать.The active and reactive components of the surge current occur for various reasons, independent of each other, and their directions may not coincide.

Основные требования, предъявляемые к судовым силовым установкам, следующие: надежность и живучесть установки в задаваемых условиях, быстрый и безотказный перевод нагрузки при внезапных маневрах судна, минимальная первоначальная стоимость и максимальное значение КПД установки.The main requirements for ship power plants are as follows: reliability and survivability of the installation under specified conditions, fast and reliable load transfer during sudden maneuvers of the vessel, the minimum initial cost and maximum value of the efficiency of the installation.

Использование трехфазного трансформатора для осуществления синхронной работы генераторов установки со сдвигом в 30 эл.град, позволяет соединить преимущества двенадцатифазного, выпрямления напряжения (высокий КПД, улучшения условия коммутации электрических двигателей постоянного тока) и автономно работающих генераторов (высокая надежность, гибкость схемы установки), При этом возможно применение серийно выпускаемых генераторов и других агрегатов, что снижает стоимость установки.Using a three-phase transformer for synchronous operation of the unit’s generators with a shift of 30 electric degrees, allows you to combine the advantages of twelve-phase, voltage rectification (high efficiency, improved switching conditions of DC electric motors) and autonomously working generators (high reliability, flexibility of the installation scheme), This allows the use of commercially available generators and other units, which reduces the cost of installation.

Claims

(54) PRE-ELECTRIC INSTALLATION ACCESSORIES PSC: TONIC CURRENT The invention relates to electrical engineering and can be used in rowing electrical installations and power plants of ships. An alternating-current electrical comb is known, containing alternating current generators, the stator windings of which are connected to direct current motors through three phase rectifiers connected on the DC side in series or in parallel and through a smoothing reactor. The rotors of alternating current generators rotate by means of a phono, therefore, the installation carries out a six-phase rectifying mode of current Clj. For electric motors with a power of several thousand hours, are strained on switching, it is necessary to ensure the current ripple factor of the core not more than 2-4%. In this installation, in order to reduce current pulsations, it is connected in series with a DC motor to smooth out the reactor (which reduces the efficiency of the plant and impairs its mass-dimensional characteristics. Also known as electrical rowing (w AC voltage setting containing AC generators, i.e. two three-phase stator windings, shifted by 30 e.degree each other, and connected to direct current motors through three-phase directors connected on the direct current side of the direct current circuit However, or parallel to the unit, dual-phase current injection was implemented by shifting the phase voltages of the stat “generator windings by 30 el. degrees. This allowed us to obtain an acceptable coefficient of current pulsation C2 without a smoothing reactor. Implementation of the unit with one generator significantly reduces reliability and survivability installation and does not allow the separate operation of the stator windings: one for the electromotion in the low power mode, and another for the AC network in the power takeoff mode. Closest to the proposed technical entity is a variable-constant-current ridge installation containing alternating current generators, the rotors of which are located on one shaft with a shear angle of 30 electr. And the stator windings are connected to three-phase current motors. Cables connected on the side of non-direct current in series or in parallel. The generator unit of the installation consists of two generators, made in the same housing - the so-called dual generator. The installation also uses a twelve-phase current rectification with the help of two static windings, the voltages of which are shifted relative to each other by 30 el. hail, and maybe. the implementation of the power take-off mode, although limited, since the generators are interconnected 1ZZ. The use of a dual generator in an installation leads to a decrease in its reliability and survivability, since in the event of a failure condition of one of the generators, the entire installation cannot be operated. The mechanical connection of heNeurovir does not allow for the prompt production of their separate use, reduces the possible number of options for which the installation can operate, i.e. reduces installation flexibility. For example, it is not possible to switch off one generator or one generator for electric propulsion in the small-stroke mode, and the second to power my electric power consumers, etc. The disadvantage of the installation should be considered the special design of the generator, and not the use of commercially available three-phase generators. The invention aims to increase the reliability and survivability of the rowing electrical installation and increase the flexibility of its circuit using commercially available aj regattas. This goal is achieved by the fact that in a rowing electrical installation of alternating current, containing alternators, the stator windings of which are connected to motors of direct current through three-phase rectifiers connected on the direct current side in series or in parallel generator windings included a three-phase transformer with a winding connection according to the Zeeada-delta circuit. The use of a three-phase transformer with a star-delta winding connection for carrying out the blue operation of alternators with a shift of 30 electr. Provides for the autonomous use of generators, which allows for greater flexibility in the installation circuit, i.e. increase the number of different options for connecting generators, and, therefore, allows to increase the reliability t and the survivability of the installation. The application of the proposed installation scheme allows the use of serial AC generators. The drawing shows a diagram of the proposed variable-direct current electric propulsion unit. AC electrical installation includes alternating current generator 1 and 2 driven by primary motors 3 and 4, generator stator windings are amplified through three-phase bridge rectifiers 5 and 6 with engine 7 of direct current. rotating propeller 8. Between the stator windings of the generator, tori 1 and 2, a three-phase transformer 9 is connected with a star-delta winding connection, with the primary windings of the transformer 9 with & dynamo with the stator windings of the generator 1-. in compliance with the alternation of phases, and the secondary windings are connected to the stagtor windings of the generator 2; also respecting the alternation of phases. Three-phase bridges of the highways 5 and 6 are connected on the DC side in series with each other and with the DC motor 7. When the windings of the three-phase transformer 9 are connected according to the link-delta scheme between the voltages on the primary and secondary windings of the transformer 9, a phase shift is performed at the ZO el. Therefore, generators 1 and 2 operate synchronously, but with a shift in the DL of el.grad. Two-way voltage amplification to the engine is obtained by using two bridge rectifiers 5 and 6. In this case, the drive of the sixth voltage bridge bridge 5 and 6 are shifted each other relative to the EL of electric . The total rectified voltage of the two bridge rectifiers 5 and i§ has twelve pulsations for the period of the fundamental frequency of the generators 1 and 2 and contains only harmonics that are multiples of 12, i.e. 12, 24, 36, etc. Harmonics p-. b (2g), i.e. 6.18 and so on, which are in the higher voltage of each rectifier 5 and 6, are in antiphase, are mutually compensated and therefore absent in the total voltage. When the installation according to the proposed scheme through the transformer 9 flows equalizing current. The equalizing current (or power) has reactive and active components. The reactive component is caused by the algebraic difference of the amplitudes of the voltages of the generators 1 and 2. The reactive equalizing current is inductive with respect to the generator with a high voltage and, by creating a longitudinal magnetically magnetising motive force. CRF reactions tend to reduce this voltage. Relative to the generator with a lower voltage, the reactive component of the equalizing current is capacitive, and creating a longitudinally magnetizing magneto-motive force, the reaction core, tends to increase i the voltage. Thus, the reactive component of the equalizing current of the pitch & phase of the electromotive force and the voltage of the generators 1 and 2 connected in parallel through the transformer 9 is active. as a result, the difference in active powers supplied to generators 1 and 2 from prime movers 3 and 4. The active and reactive components of the surge current arise for different and independent from each other reasons in their direction may not coincide. 9 26 The main requirements for trial power plants are the following: reliability and survivability of the installation under specified conditions, fast and reliable transfer of load; for sudden maneuvers of the vessel, the initial cost and the maximum value of the installation efficiency are minimal. The use of a three-phase transformer to carry out the operation of the generator set with a shift of 30 el. Degrees allows the connection of twelve-phase substances. rectifying voltage (high efficiency, improving the conditions for switching electric motors of direct current) and autonomously operating generators (high reliability, flexibility of the installation scheme). With an atom, commercially available generators and other aggregators can be used, which reduces the cost of installation. Claim Combustion Electrical Current Regenerative Current Regulator, containing alternators, the stator windings of which are connected to direct current motors through three-phase rectifiers connected on the DC side in series or in parallel with each other. In order to increase the reliability and survivability of the installation and increase the flexibility of its circuit, the installation is equipped with a three-phase transformer with a winding connection according to the star-treugr circuit, which is connected between the static windings geyiotoryuv tkami Sources of information taken into account during the examination 1.Patent of England, № 95481О, class H 2A, 1964i

2. USSR author's certificate No. 35152, cl H O2 P 7 / O8, 1964

3. Andreev, A. I-nd. Rowing electrical installations with power take-off ... l., Shipbuilding 1976 p. 34 „

/

t //

/

/ Xx

//