АВТОНОМНЫЙ ЭЛЕКТРОАГРЕГАТ

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.
Известен электроагрегат (Комплект оборудования 15Р304 Техническое описание - МО, 2017 г., стр. 12), содержащий аккумуляторную батарею, систему управления, дизельный двигатель, трехфазный синхронный генератор, преобразователь переменного тока в постоянный и шины питания по постоянному и переменному току. Выход аккумуляторной батареи соединен с входом шины питания потребителей постоянного тока и входом системы управления агрегатом, выход системы управления агрегатом соединен с входом дизельного двигателя, выход которого соединен с ротором синхронного генератора, вращение которого приводит к получению на выходе электрической энергии переменного тока. Выход синхронного генератора соединен с шиной питания потребителей переменного тока и входом преобразователя переменного тока в постоянный, выход которого соединен с шиной питания потребителей постоянного тока.
Недостатками известного устройства являются повышенный удельный расход топлива при малой потребляемой электрической мощности, что приводит к увеличению часового расхода топлива и уменьшению времени автономной работы электро-агрегата от одной заправки топливом, отсутствие в схеме резервирования генератора.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является автономный электроагрегат (патент РФ №178735, 2018 г.), содержащий два дизельных двигателя, три датчика угловой скорости, две электронно-управляемые муфты с тормозами, систему управления, редуктор с планетарной системой передачи, электронно-управляемую муфту, два трехфазных синхронных генератора и шину питания потребителей переменного тока. Выходы дизельных двигателей соединены с входами двух однотипных датчиков угловой скорости, выходы которых соединены с входом системы управления и с входами однотипных электронно-управляемых муфт с тормозами, входы которых соединены с выходом системой управления, а выходы которых соединены с входом редуктора с планетарной системой передачи, выход которого соединен с входом первого трехфазного синхронного генератора, выход которого соединен с шиной питания переменного тока и с входом электронно-управляемой муфты, на вход которой подключен выход системы управления, а выход электронно-управляемой муфты соединен с входом датчика угловой скорости, выход которого соединен с входом системы управления и входом второго трехфазного синхронного генератора, выход которого соединен с шиной питания переменного тока.
Недостатком такого электроагрегата является необходимость увеличения скорости вращения выходного вала одного из двигателей, при отключении второго, с целью поддержания постоянной скорости вращения входного вала генератора, близкой к номинальному, так как скорость выходного вала редуктора с планетарной системой передачи равна половине суммы скоростей приводных валов каждого из двигателей, что приведет к увеличению механических потерь в оставшемся в работе двигателе и уменьшению его КПД.
Задачей полезной модели является уменьшение механических потерь в работающем двигателе, при отключении второго двигателя, а также увеличение КПД в целом.
Сущность полезной модели заключается в том, что в автономный электроагрегат, содержащий два дизельных двигателя, три датчика угловой скорости, систему управления, электронно-управляемую муфту, два трехфазных синхронных генератора и шину питания потребителей переменного тока, дополнительно введены две однотипные электронно-управляемые муфты и симметричный дифференциал с электронно-управляемым механизмом блокировки. Выходные валы каждого дизельного двигателя соосно соединены к входам двух однотипных электронно-управляемых муфт, выходы которых соединены с симметричным дифференциалом с электронно-управляемым механизмом блокировки, к выходу которого на едином валу соединен вход первого трехфазного синхронного генератора, выход которого соединен с электронно-управляемой муфтой, выход которой соединен со вторым трехфазным синхронным генератором, выходы обоих генераторов также соединены с входом шины питания потребителей переменного тока. Перед всеми электронно-управляемыми муфтами находятся датчики угловой скорости. Выход системы управления соединен с входом системы питания первого и второго дизелей, входом симметричного дифференциала с электронно-управляемым механизмом блокировки, а также с входом каждой электронно-управляемой муфты. Выход с датчиков угловой скорости соединен с входом системы управления.
В предлагаемой полезной модели, представленной на фиг. 1 выходы дизельных двигателей 1 и 2 соединены с входами двух датчиков угловой скорости 3 и 4, выходы которых соединены с входом системы управления 5 и с входами однотипных электронно-управляемых муфт 6 и 7, входы которых соединены с выходом системой управления 5, а выходы которых соединены с входом симметричного дифференциала с электронно-управляемым механизмом блокировки 8, вход которого соединен с выходом системы управления 5, а выход которого соединен с входом трехфазного синхронного генератора 9, выход которого соединен с шиной питания переменного тока 10 и с входом электронно-управляемой муфты 11, на вход которой подключен выход системы управления 5, а выход электронно-управляемой муфты 11 соединен с входом датчика угловой скорости 12, выход которого соединен с входом системы управления 5 и входом трехфазного синхронного генератора 13, выход которого соединен с шиной питания переменного тока 10.
С системы управления 5 подается сигнал на запуск дизельных двигателей 1 и 2 и включение однотипных электронно-управляемых муфт 6 и 7. С датчиков угловой скорости 3 и 4 на вход системы управления 5 поступает сигнал о начале вращения валов дизелей 1,2. Дизельные двигатели 1 и 2 через однотипные электронно-управляемые муфты 6 и 7 приводят во вращение шестерни симметричного дифференциала с электронно-управляемым механизмом блокировки 8, который передает суммарный крутящий момент на ротор трехфазного синхронного генератора 9. При подключении потребителей электрической энергии к шине питания переменного тока 10 на вход системы управления 5 подается сигнал, несущий информацию о потребляемой электрической мощности. При значении потребляемой мощности от номинальной до половины от номинальной, работают дизельные двигатели 1 и 2 и соответственно однотипные электронно-управляемые муфты 6 и 7. При уменьшении потребляемой мощности меньше половины от номинальной, система управления 5 подает сигнал на отключение однотипной электронно-управляемой муфты 6, дизельного двигателя 1, а затем сигнал на блокировку дифференциала, с датчика угловой скорости 3 на систему управления 5 поступает сигнал об остановке дизеля 1 и при этом всю нагрузку на себя берет дизельный двигатель 2, удельный расход топлива электроагрегатом при этом уменьшается до номинального значения. При увеличении потребляемой мощности больше половины номинальной в этом режиме работы электроагрегата, система управления 5 подает сигнал на включение дизельного двигателя 1. При достижении скорости вращения выходного вала дизельного двигателя 1 до синхронной скорости вращения система управления 5 подает сигнал на включение однотипной электронно-управляемой муфты 6 и разблокировку симметричного дифференциала с электронно-управляемым механизмом блокировки 8, электроагрегат начинает работать от двух дизельных двигателей 1 и 2. Причем, если при работе электроагрегата происходит поломка трехфазного синхронного генератора 9, при подключенных потребителей электрической энергии к шине питания переменного тока 10, то на вход системы управления 5 не подается сигнал несущий информацию о потребляемой электрической мощности и система управления 5 подает сигнал на включение электронно-управляемой муфты 11 и подключает в работу трехфазный синхронный генератор 13, при этом с датчика угловой скорости 12 поступает сигнал о вращении ротора.
Таким образом, за счет применения симметричного дифференциала с электронно-управляемым механизмом блокировки 8, двух двигателей 1 и 2 с однотипными электронно-управляемыми муфтами 6 и 7, двух трехфазных синхронных генераторов 9 и 13 с электронно-управляемой муфтой 11, системы управления 5, которая производит блокировку и разблокировку дифференциала, а также включение и отключение дизельных двигателей 1 и 2 в зависимости от мощности потребляемой нагрузки происходит уменьшение удельного расхода топлива и увеличение времени автономной работы электроагрегата от одной заправки топливом, а также уменьшение механических потерь при работе одного двигателя и увеличение его КПД.