Patent RU-197447-U1 (RU)
Title: Судовая электроэнергетическая система
IPC: B63H23/24
Filed: 2020-02-03
Granted: 2020-04-28
Abstract: Полезная модель относится к судостроению, и может использоваться как электроэнергетическая система судна.Мировое судостроение является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей техники, а объем ввода в действие новых морских судов демонстрирует неуклонный рост. Растет не только суммарный тоннаж спускаемых на воду кораблей, но и их энерговооруженность. Для перевозки большого количества пассажиров проектируются новые круизные суда, для которых свойственен повышенный уровень комфорта - что неизбежно ведет к использованию систем электродвижения для повышения маневренности и снижения шумности хода, также возрастает и их мощность. Еще одним перспективным направлением являются ледоколы, предназначением которых является поддержание судоходства круглый год в Северном морском пути, а их работа сопровождается частыми реверсами и переменными режимами. Все перечисленные типы современных судов используют электродвижение, а доля гребного электродвигателя в общей мощности электроэнергетической системы составляет 90% и более.Известным из уровня техники электроэнергетическим системам свойственен ряд недостатков, а именно: промежуточное преобразование (что ведет к падению КПД), низкое качество напряжений и токов (излучение помех, сбои систем автоматики), наличие в системе электродвижения силовых трансформаторов (рост себестоимости, падение КПД). Большинство существующих электроэнергетических систем являются едиными, то есть питание всех потребителей на судне осуществляется от общих генераторов. Повсеместно применяется электропривод переменного тока для приведения в действие судовых механизмов, в том числе и линии вала с гребным винтом, что требует преобразования частоты для плавного пуска и регулирования скорости вращения. Использование широтно-импульсной модуляции при ее высокой частоте ведет как к излучению высоких уровней электромагнитных полей, так и искажению протекающих токов, а в ряде случаев требует применения фильтров на полную номинальную мощность электропривода. Это особенно затруднительно в случае систем электродвижения.Применение постоянного тока для передачи электроэнергии судовых генераторов к потребителям также не является решением всех проблем, так как ведет к использованию двойного преобразования - сначала выпрямления активными выпрямителями переменного напряжения судовых генераторов, а далее обратное преобразование (инвертирование) для питания всех судовых потребителей электроэнергии, а также системы электродвижения.В предлагаемом решении реализована электроэнергетическая система, обеспечивающая питание входящей в ее состав системы электродвижения без согласующих силовых трансформаторов - позволяя снизить стоимость и габариты оборудования. Предлагается устанавливать судовые генераторы на общем валу с приводящим их во вращение тепловым двигателем, при этом питающие главные распределительные щиты высокого напряжения обмотки располагаются на двух раздельных синхронных генераторах - что позволяет снимать возбуждение с одного из них, сохраняя питание на потребителях в электроэнергетической системе, а также ход от системы электродвижения при мощности на линии вала, близкой к половине. В отличие от прототипов, известных из уровня техники, предлагается использовать перемежающиеся обмотки на статоре гребного электродвигателя, не имеющие фазового сдвига, что дает преимущество при регулировании его скорости вращения.Преимуществом решения является упрощение всей системы в целом и рост ее эффективности в основном режиме работы из-за отсутствия силовых трансформаторов на питание электродвижения, а также возможность хода судна при отказе одного из генераторов путем снятия возбуждения. Работа электродвижения резервируется наличием в системе нескольких трехфазных реверсивных коммутаторов и резервных преобразователей. Размещение трехфазных реверсивных полупроводниковых коммутаторов на корпусах генераторов снижает уровень радиопомех, а общий тепловой двигатель обеспечивает постоянство фазового сдвига генераторов между собой.