×
29.03.2019
219.016.edcb

Судовая электроэнергетическая установка

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к судостроению, а именно к электроэнергетическим установкам судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. Судовая электроэнергетическая установка содержит главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, обмотки статоров которых через автоматические выключатели подключены к линии питания главного распределительного щита, трехфазные трансформаторы, первичная обмотка которых через автоматические выключатели подключена к линии питания главного распределительного щита, а две вторичные обмотки, соединенные в звезду и треугольник, подключены к входам 12-пульсных выпрямителей. Две вторичные обмотки вместе с автономными инверторами напряжения образуют преобразователи частоты, выход 12-пульсного выпрямителя подключен к входу автономного инвертора напряжения, к выходу которого подключен гребной электродвигатель, а также трехфазного трансформатора, к которому подключены остальные судовые потребители. На трансформаторе дополнительно размещена пара обмоток, соединенных в звезду и треугольник, которая подключена к дополнительному 12-пульсному выпрямителю, выходы выпрямителей подключены к входу трехуровневого автономного инвертора напряжения. Достигается высокий КПД. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями.

Аналогом является, например, судовая электроэнергетическая установка (пат. ЕР 1641098 от 2006.03.29), содержащая двигатели внутреннего сгорания или турбины, вращающие роторы генераторов переменного тока, трехфазные обмотки статора которых подключены к трехфазной линии главного распределительного щита, к линии главного распределительного щита подключены первичные обмотки трансформаторов, а к вторичным обмоткам трансформаторов подключены входы преобразователей частоты, к выходам которых подключены гребные электродвигатели переменного тока.

Наиболее близким к предлагаемой судовой электроэнергетической установке является изобретение «Marine propulsion system with reduced on-board network distortion factor» (патент WO 02/100716 A1), содержащее главные дизели, вращающие роторы главных синхронных генераторов, выводы трехфазных обмоток статоров которых подключены через автоматические выключатели к трехфазной линии питания главного распределительного щита. К трехфазной линии главного распределительного щита через автоматический выключатель подключены первичные обмотки трехфазных трансформаторов. Каждый из трансформаторов имеет две вторичные трехфазные обмотки, при этом фазы одной вторичной обмотки соединены звездой, а фазы второй вторичной обмотки соединены треугольником. Вторичные обмотки трансформаторов подключаются к входам выпрямителей, входящих в состав преобразователей частоты. Выходы выпрямителей подключаются к входу автономного инвертора напряжения, также входящего в состав преобразователей частоты. Выход инвертора напряжения подключается к обмотке гребного электродвигателя, соединенного с гребным винтом. Остальные судовые потребители подключаются к вторичной обмотке трехфазных трансформаторов, а первичная обмотка этих трансформаторов подключается к линии главного распределительного щита.

В данной судовой электроэнергетической установке гребные электродвигатели и все остальные судовые потребители электроэнергии получают электроэнергию от одной и той же электростанции, что повышает надежность электроснабжения и живучесть судна. Благодаря получению с помощью трансформаторов двух систем трехфазных напряжений, смещенных на 30 электрических градусов в составе преобразователей частоты применены 12-пульсные выпрямители, повышающие качество напряжения на выходе автономных инверторов и значит КПД гребных электродвигателей. Однако в качестве автономных инверторов напряжения, в составе преобразователей частоты, используются двухуровневые автономные инверторы напряжения (трехфазные, мостовые), которые характеризуются значительными искажениями формы тока и напряжения на их выходе, что ведет к росту потерь в гребных электродвигателях, которые от них запитываются. Увеличение потерь в гребных электродвигателях ведет к росту их нагрева, снижению срока службы, а также к снижению КПД всей установки, а значит к увеличению расходов при эксплуатации судна.

Предлагаемое изобретение позволит создать судовую электроэнергетическую установку с более высоким КПД.

Это достигается тем, что в предлагаемой судовой электроэнергетической установке гребные электродвигатели питаются от трехуровневых автономных инверторов напряжения, которые входят в состав преобразователей частоты. Для работы трехуровневого автономного инвертора напряжения требуется два гальванически развязанных источника постоянного тока, в качестве которых, согласно изобретению, используются два 12-пульсных выпрямителя. Для работы каждого 12-пульсного выпрямителя требуется две гальванически развязанные системы трехфазных напряжений, имеющих сдвиг фаз в 30 электрических градусов, которые получены путем размещения двух вторичных обмоток, соединенных в звезду и треугольник, на соответствующем трансформаторе. Поэтому для работы двух 12-пульсных выпрямителей, от которых запитывается трехуровневый автономный инвертор напряжения, который питает гребной электродвигатель, на трансформаторе расположены 4-е вторичные обмотки, соединенные по схемам - звезда, треугольник, звезда, треугольник. Расположение 4-х вторичных обмоток на одном трансформаторе позволяет в большей степени компенсировать наличие гармоник, чем при использовании двух трансформаторов с двумя вторичными обмотками.

Выполнение в судовой электроэнергетической установке преобразователей частоты с трехуровневым автономным инвертором напряжения и двумя 12-пульсными выпрямителями, а также трансформатора с 4-я вторичными обмотками, предназначенного для обеспечения работы двух 12-пульсных выпрямителей позволяет снизить потери в гребных электродвигателях и в целом повысить КПД судовой электроэнергетической установки.

На чертеже показана структурная схема предлагаемой судовой электроэнергетической установки.

В изображенной на фиг. 1 структурной схеме судовой электроэнергетической установки выходной вал 2 первого главного дизеля (или турбины) 1 соединен с ротором синхронного генератора 3, трехфазная обмотка которого, через автоматический выключатель 4 подключается к трехфазной линии 5 главного распределительного щита 6. Выходной вал 8 второго главного дизеля (или турбины) 7 соединен с ротором второго синхронного генератора 9, трехфазная обмотка которого, через автоматический выключатель 10 подключается к трехфазной линии 11 главного распределительного щита 6. Трехфазная линия 5 и трехфазная линия 11 могут быть соединены автоматическим выключателем 12.

К трехфазной линии 5 с помощью автоматического выключателя 13 подключается первичная обмотка 15 трансформатора 14, соединенная звездой. Две вторичные обмотки 16 и 17, соединенные по схемам звезда и треугольник, трансформатора 14, подключаются к входам 12-пульсного выпрямителя 22, а две вторичные обмотки 18 и 19, также соединенные по схемам звезда и треугольник, подключаются к входам 12-пульсного выпрямителя 21. Выпрямленные напряжения с выпрямителей 21 и 22, входящих в состав преобразователя частоты 20, поступают на входы трехуровневого автономного инвертора напряжения 23, к выходу которого подключен гребной электродвигатель 24, на валу которого установлен гребной винт 25.

К трехфазной линии 11 с помощью автоматического выключателя 26 подключается первичная обмотка 28 трансформатора 27, соединенная звездой. Две вторичные обмотки 29 и 30, соединенные по схемам звезда и треугольник, трансформатора 27, подключаются к входам 12-пульсного выпрямителя 35, а две вторичные обмотки 31 и 32, также соединенные по схемам звезда и треугольник, подключаются к входам 12-пульсного выпрямителя 34. Выпрямленные напряжения с выпрямителей 34 и 35, входящих в состав преобразователя частоты 33, поступают на входы трехуровневого автономного инвертора напряжения 36, к выходу которого подключен гребной электродвигатель 37, на валу которого установлен гребной винт 38.

К трехфазной линии 11 с помощью автоматического выключателя 39 подключается первичная обмотка 41 трансформатора 40, соединенная звездой. Вторичная обмотка 42 трансформатора 40, также соединенная звездой, с помощью автоматического выключателя 43 подключается к фидеру 44, питающего распределительные щиты судовых потребителей электроэнергии (не показаны на схеме).

Предлагаемая судовая электроэнергетическая установка работает следующим образом. После запуска главных дизелей 1 и 7, устройства регулирования напряжения и частоты синхронных генераторов 3 и 9 обеспечивают на выходе генераторов 3 и 9 номинальные напряжение и частоту. Затем автоматический выключатель 4 подключает трехфазную обмотку синхронного генератора 3 к линии 5, а автоматический выключатель 10 подключает обмотку синхронного генератора 9 к линии 11 главного распределительного щита 6. Перед включением автоматического выключателя 12 производится синхронизация синхронных генераторов 3 и 9. После включения автоматического выключателя 12 трехфазные линии 5 и 11 соединены и синхронные генераторы 3 и 9 будут работать параллельно.

При замыкании автоматического выключателя 13 к трехфазной линии 5 подключается первичная обмотка 15 трансформатора 14, соединенная звездой. Напряжения с вторичных обмоток 16 и 17 поступают на входы 12-пульсного выпрямителя 22, а напряжения с вторичных обмоток 18 и 19 поступают на входы 12-пульсного выпрямителя 21. Обязательным условием работы 12-пульсных выпрямителей 21 и 22 преобразователя частоты 20, является подключение к их входам двух систем, гальванически развязанных трехфазных напряжений, сдвинутых друг относительно друга на 30 электрических градусов, что достигается в данной установке, путем чередования схем соединения вторичных обмоток трансформатора 14. Выпрямленные напряжения с выходов выпрямителей 21 и 22 поступают на входы трехуровневого автономного инвертора напряжения 23, и с выхода инвертора 23 управляемое переменное напряжение подается на гребной электродвигатель 24, вращающий винт 25.

Аналогичным образом будет работать вторая гребная установка. При замыкании автоматического выключателя 26 к трехфазной линии 11 подключается первичная обмотка 28 трансформатора 27, соединенная звездой. Напряжения с вторичных обмоток 29 и 30 поступают на входы 12-пульсного выпрямителя 35, а напряжения с вторичных обмоток 31 и 32 поступают на входы 12-пульсного выпрямителя 34. Обязательным условием работы 12-пульсных выпрямителей 34 и 35 преобразователя частоты 33, является подключение к их входам двух систем, гальванически развязанных трехфазных напряжений, сдвинутых друг относительно друга на 30 электрических градусов, что достигается в данной установке, путем чередования схем соединения вторичных обмоток трансформатора 27. Выпрямленные напряжения с выходов выпрямителей 34 и 35 поступают на входы трехуровневого автономного инвертора напряжения 36, и с выхода инвертора 36 управляемое переменное напряжение подается на гребной электродвигатель 37, вращающий винт 38.

Для обеспечения электроэнергией остальных судовых потребителей к линии 11 главного распределительного щита 6 через автоматический выключатель 39 подключается первичная обмотка 41 трансформатора 40, соединенная звездой. Вторичная обмотка 42 трансформатора 40 также соединенная звездой через автоматический выключатель 43 подключается к фидеру 44, от которого питаются распределительные щиты судовых потребителей электроэнергии (не показаны на схеме).

Таким образом, в предлагаемой судовой электроэнергетической установке преобразователей частоты с трехуровневым автономным инвертором напряжения и двумя 12-пульсными выпрямителями, а также трансформатора с 4-я вторичными обмотками, предназначенного для обеспечения работы двух 12-пульсных выпрямителей позволяет снизить потери в гребных электродвигателях и в целом повысить КПД судовой электроэнергетической установки.

Показатели потерь в гребных электродвигателях и КПД судовой электроэнергетической установки могут быть дополнительно улучшены путем дальнейшего увеличения числа уровней у автономных инверторов напряжения, входящих в состав преобразователей частоты. Применение преобразователей частоты на базе четырехуровневого или пятиуровневого автономного инвертора напряжения позволяет в большей степени снизить потери в гребных электродвигателях и повысить КПД судовой электроэнергетической установки. Для обеспечения работы четырехуровневого автономного инвертора напряжения требуется три 12-пульсных выпрямителя, а для обеспечения работы трех 12-пульсных выпрямителей требуется трансформатор с 6-ю вторичными обмотками, соединенными по схемам - звезда, треугольник, звезда, треугольник, звезда, треугольник. Для обеспечения работы пятиуровневого автономного инвертора напряжения требуется четыре 12-пульсных выпрямителя, а для обеспечения работы четырех 12-пульсных выпрямителей требуется трансформатор с 8-ю вторичными обмотками, соединенными по схемам - звезда, треугольник, звезда, треугольник, звезда, треугольник, звезда, треугольник.

Судовая электроэнергетическая установка, содержащая главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, обмотки статоров которых через автоматические выключатели подключены к линии питания главного распределительного щита, трехфазные трансформаторы, первичная обмотка которых через автоматические выключатели подключены к линии питания главного распределительного щита, а две вторичные обмотки, соединенные в звезду и треугольник, подключены к входам 12-пульсных выпрямителей, которые вместе с автономными инверторами напряжения образуют преобразователи частоты, выход 12-пульсного выпрямителя подключен к входу автономного инвертора напряжения, к выходу которого подключен гребной электродвигатель, а также трехфазного трансформатора, к которому подключены остальные судовые потребители, отличающаяся тем, что на трансформаторе дополнительно размещена пара обмоток, соединенных в звезду и треугольник, которая подключена к дополнительному 12-пульсному выпрямителю, выходы выпрямителей подключены к входу трехуровневого автономного инвертора напряжения.
Судовая электроэнергетическая установка
Судовая электроэнергетическая установка
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 23 items.
25.08.2017
№217.015.ab55

Гидроакустический измеритель местоположения необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области средств позиционирования необитаемого подводного аппарата (НПА) по его гидроакустическому полю, в частности на мобильных полигонах для отработки НПА при отсутствии гидроакустического маяка на его борту. Для повышения точности измерения скорости шумящего НПА и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612329
Дата охранного документа: 07.03.2017
25.08.2017
№217.015.c1fb

Корпус судна туннельного типа с демпфирующими пластинами

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструированию корпуса судна туннельного типа. Предложен корпус судна туннельного типа, имеющий надводный корпус и подводный корпус с днищем, выполненным по крайней мере с одним продольным аркообразным в поперечном сечении каналом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617876
Дата охранного документа: 28.04.2017
19.01.2018
№218.016.061a

Система пассивного отвода тепла реакторной установки

Система пассивного отвода тепла относится к области атомной энергетики, предназначена для отвода остаточных тепловыделений от реакторной установки и может быть использована в системах пассивного расхолаживания реакторных установок без потребления внешних источников энергии. Система пассивного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631057
Дата охранного документа: 18.09.2017
19.01.2018
№218.016.0679

Способ оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях

Изобретение относится к способу оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях. Для осуществления способа генерируют варианты функциональной и организационной структуры системы управления (СУ) бортовой интеллектуальной системой (БИС), моделируют режимы функционирования СУ БИС...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631127
Дата охранного документа: 19.09.2017
10.05.2018
№218.016.4b85

Секция корпуса подводного аппарата

Изобретение относится к области судостроения, а именно к конструкциям корпусов подводных аппаратов. Предложена секция корпуса подводного аппарата, содержащая наружный корпус и внутренний корпус. Наружный корпус выполнен в виде цилиндрической оболочки из эластичного материала, которая закреплена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651941
Дата охранного документа: 24.04.2018
29.05.2018
№218.016.57be

Способ подводного пуска необитаемого подводного аппарата с плавучего объекта и пусковой комплекс для его реализации

Изобретение относится к области судостроения, в частности к устройствам пуска с надводных и подводных носителей самоходных необитаемых подводных аппаратов (НПА), и может быть установлено на судах различного назначения. Предложен способ подводного пуска НПА с плавучего объекта, согласно которому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654888
Дата охранного документа: 23.05.2018
09.06.2018
№218.016.5c06

Способ обнаружения объектов в активной локации

Изобретение относится к активной локации, а именно к способам обработки эхосигналов с использованием инструментов сверхразрешения для применения в информационно-измерительных системах, основанных на обработке отраженного от объекта локации сигналов, то есть акустической локации и гидролокации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655664
Дата охранного документа: 29.05.2018
20.06.2018
№218.016.648e

Способ сверхразрешения сигналов по времени в активной локации

Изобретение относится к области активной локации, а именно к способам обработки эхосигналов в информационно-измерительных системах, системах РЛС и гидролокаторах, работающих в режимах активного распознавания слабоконтрастных целей с использованием инструментов сверхразрешения на фоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658075
Дата охранного документа: 19.06.2018
22.06.2019
№219.017.8e3a

Поплавковая волновая электростанция

Изобретение относится к производству электроэнергии путем преобразования энергии волн. Поплавковая волновая электростанция содержит обтекаемые герметичные пары поплавков 1 и 2. Пара поплавков 1 является основанием носовой части. Пара поплавков 2 является основанием кормовой части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692187
Дата охранного документа: 21.06.2019
02.07.2019
№219.017.a339

Судовая электроэнергетическая установка

Изобретение относится к судостроению, а именно к электроэнергетическим установкам судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. Судовая электроэнергетическая установка содержит главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, на статоре которых размещены две...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692980
Дата охранного документа: 28.06.2019
Showing 1-10 of 30 items.
20.02.2013
№216.012.263e

Способ разделения механических смесей на основе использования свойств вихревого потока и применения вихревого сепаратора-конфузора

Изобретение предназначено для разделения механических смесей. В вихревом способе разделения смесь непрерывно подают из емкости в сопловой канал, с сохранением постоянства полного давления в ней, пропускают смесь через сопло, расположенное тангенциально к вихревой трубе, для формирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475310
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bf9

Вихревая установка для газоразделения

Изобретение относится к вихревым установкам для газоразделения. Вихревая установка для газоразделения содержит входное сопло для ввода сжатого воздуха в рабочую камеру энергетического разделения, вентиль для регулирования расхода горячего потока и диафрагму с центральным отверстием для отвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476784
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bfa

Вихревая труба

Изобретение относится к вихревым трубам для получения охлажденного и подогретого потоков газа. Вихревая труба содержит входную улитку, рабочую камеру, вентиль для регулирования расхода горячего потока и диафрагму для отвода охлажденного потока газа. Внутренняя поверхность рабочей камеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476785
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.34f8

Гребная электрическая установка с устройством включения

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств и электроприводу. Согласно изобретению в гребной электрической установке с устройством включения использован трансформатор малой мощности, который соединен с выпрямителем, который в свою очередь через RL-цепь соединен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479103
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.06.2013
№216.012.5223

Многофазный трансформатор и способ его сборки

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в полупроводниковых преобразователях, например в выпрямителях, инверторах и преобразователях частоты, а также в электроэнергетических системах для изменения величины и повышения качества переменного напряжения. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486620
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.08.2013
№216.012.5c80

Навигационный буй (варианты)

Изобретение относится к плавучим средствам навигационного оборудования, в частности к бую, предназначенному для ограждения фарватеров и отдельных навигационных опасностей на судоходных акваториях. Навигационный буй содержит обтекаемый герметичный корпус, разделенный водонепроницаемыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489301
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.11.2013
№216.012.8645

Многофазный трансформатор и способ его сборки

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в полупроводниковых преобразователях, например в выпрямителях, инверторах и преобразователях частоты, в электроэнергетических системах для изменения величины и повышения качества переменного напряжения. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500051
Дата охранного документа: 27.11.2013
20.04.2014
№216.012.b8ee

Поплавковая волновая электростанция

Изобретение может быть использовано для производства электроэнергии путем преобразования энергии волн. Электростанция содержит обтекаемый герметичный поплавок 1 и вертикально расположенный внутри поплавка цилиндрический корпус 3 с размещенным в нем маятником 4. Маятник 4 подвешен к концу троса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513070
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.07.2014
№216.012.da17

Вакуумный выключатель

Вакуумный выключатель содержит стальное основание с вертикальными ребрами и горизонтальными полками, на которые в верхней и средней части корпуса установлено не менее двух одинаковых фазных модулей, разделенных между собой вертикальными ребрами. В нижней части корпуса расположены общие для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521609
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.db29

Судовая электроэнергетическая установка

Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. Судовая электроэнергетическая установка содержит главные двигатели или турбины, главные синхронные генераторы, обмотки статора, автоматические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521883
Дата охранного документа: 10.07.2014
+ добавить свой РИД