ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована как источник электроэнергии для самообеспечения промышленных объектов.
В настоящее время широко применяются высокооборотные двигатели внутреннего сгорания, например, газовые турбины, соединенные с синхронными генераторами, которые через преобразователи тока обеспечивают питание нагрузок.
Известны энергетические установки [1] с использованием дополнительного источника электроэнергии, которые снабжены двумя преобразователями со звеном постоянного тока и реализуют как режим генерирования, так и двигательный режим синхронного генератора.
Наиболее близкой к полезной модели является энергетическая установка [2], в которой за счет введения специальным образом подключаемого трехфазного коммутатора удается реализовать режимы «пуск» и «генерирование» при одном преобразователе, что резко уменьшает стоимость установки.
В целом ряде задач, при электрообеспечении автономного или подвижного объекта очень важно уменьшить массу и стоимость пускового источника электроэнергии.
Однако при общепромышленном выходном напряжении 220/380 В, на шинах постоянного тока, питающих инвертор, необходимо поддерживать около 600 Вольт. А это означает, что пусковой аккумулятор должен обеспечивать около 200 Вольт, т.к. обороты пропорциональны напряжению. Если такой aккумулятор набирать из стандартных 12 или 24 Вольтовых аккумуляторов, то их масса становиться сравнимой с массой электроэнергетической установки.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данного предложения, является снижение массы и стоимости электроэнергетической установки.
Технический результат достигается тем, что в электроэнергетической установке, автономно обеспечивающей электроэнергией объект и снабженной пусковым источником электроэнергии, построенной на базе двигателя внутреннего сгорания, механически соединенном с электрической машиной с ротором, например, на постоянных магнитах, которая при пуске установки работает как двигатель, а в рабочем режиме как генератор, причем обмотки, статора электрической машины через трехфазный мостовой выпрямитель соединены с шинами постоянного тока трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, соединенных с системой управления, реализующей режимы «генерирования» и «пуска», а установка снабжена контакторами в каждой фазе имеющими по одной входной и двум выходным клеммам, причем входные клеммы соединены с силовыми выходами инвертора, а одна выходная клемма непосредственно или через блок фильтров соединена с нагрузкой, причем каждая из обмоток статора электрической машины снабжена отпайкой, которая соединена со второй выходной клеммой контактора, так что в режиме «пуск» инвертор воздействует на электрическую машину через отпайки, тогда как в режиме «генерирование» инвертор «питает» нагрузку, сам «питаясь» через трехфазный выпрямитель от обмоток статора электрической машины.
В результате необходимых для запуска двигателя внутреннего сгорания оборотов, удается достигнуть и от стандартного аккумулятора, например, на 24 Вольта.
На фигуре 1 представлена схема предлагаемой электроэнергетической установки, где обозначено:
1 - двигатель (газотурбинный агрегат) внутреннего сгорания;
2 - электрическая машина;
3 - ротор электрической машины;
4 - обмотка статора электрической машины;
4'- отпайка от обмотки статора;
5 - трехфазный мостовой выпрямитель;
6 - трехфазный мостовой инвертор на полупроводниковых ключах;
7 - программируемая схема управления инвертором;
8 - кнопка переключения режима управления «генерирование-пуск»;
9 - аккумуляторная батарея;
10 - контактор подключения батареи;
11 - нагрузка (электропотребляющие устройства);
12 - фильтр формирования синусоиды;
13 - трехфазный контактор.
Предлагаемая электрическая установка работает следующим образом.
В режиме «генерирование» двигатель внутреннего сгорания 1 вращается вал электрической машины 2 и под действием вращающегося магнитного поля, создаваемого ротором 3, в обмотках 4 статора электрической машины 2 генерируется напряжение, которое поступает на мостовой трехфазный выпрямитель 5, который обеспечивает питанием шины постоянного тока трехфазного инвертора 6.
При этом схема управления 7 формирует систему управляющих сигналов для полупроводниковых силовых ключей инвертора 6, так что на выходе инвертора 6 формируется требуемое напряжение, которое через фильтр 12 питает нагрузку 11, например, стандартным трехфазным напряжением 50Гц.
При выключении двигателя внутреннего сгорания1 электроэнергетическая установка обесточивается.
Для запуска установки замыкают контактор 8 и схема управления 7 переключается на управление инвертором в режиме «пуск».
Замыкая контактор 10, подключают аккумуляторную батарею 9 к шинам питания инвертора 6, а переключая контактор 13, соединяют выходные клеммы инвертора с отпайками 4' обмоток статора электрической машины 2, которые выбирают так, чтобы при заданном аккумуляторе 9, двигатель внутреннего сгорания 1 выводился электрической машиной 2 на режим устойчивого запуска. По выполнении запуска, контакторы 8, 10, 13 переводят в исходное состояние, как это изображено на фигуре 1.
Электроэнергетическая установка переходит в режим «генерирование», обеспечивая электроэнергией нагрузку.
Установка может быть реализована как в трехфазном, так и в однофазном вариантах электроснабжении нагрузки. В последнем случае нагрузка подключается к двум фазам инвертора.
Источники использованные при составление заявки:
1. RU №2195763 С2, Н02Р 9/04 1995 г.
2. RU №2363090 C1, H02P 9/04 2006 г.