ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
ELECTRIC POWER PLANT

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано как источник электроэнергии для самообеспечения промышленных объектов.
В настоящее время широко применяются высокооборотные двигатели внутреннего сгорания, например газовые турбины, соединенные непосредственно или через компрессор 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 изобретению 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.
Однако в целом ряде важных объектов, например в компрессорных станциях для транспортировки газа, при использовании газотурбинного агрегата в качестве двигателя внутреннего сгорания, кроме режимов «пуск» - «генерирование», требуется обеспечение ряда режимов прокрутки и обеспечение профилактических работ. В этих режимах известная электроэнергетическая установка не обеспечивает компрессорную станцию освещением, вентиляцией и обогревом.
Техническим результатом является придание новых качеств при сохранении сниженной массы и стоимости электроэнергетической установки.
Технический результат достигается тем, что в электроэнергетической установке, содержащей двигатель внутреннего сгорания, соединенный с электрической машиной, которая работает как генератор, так и как двигатель, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и параллельно включенного с ним по шинам постоянного тока трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющий в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с силовым выходом инвертора, и по двум выходным клеммам, первая из которых присоединена к одной из обмоток статора электрической машины, а вторая, непосредственно или через фильтр, к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной электросети или любого другого трехфазного источника электроэнергии, присоединяемых через выключатель к входу упомянутого мостового выпрямителя, а установка снабжена дополнительным трехфазным контактором, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а две выходные клеммы присоединены, первая непосредственно к фазе нагрузки, тогда как вторая присоединена к одной из фаз статора электрической машины.
На чертеже 1 представлена схема предлагаемой электроэнергетической установки, где обозначено:
1 - двигатель (газотурбинный агрегат) внутреннего сгорания;
2 - электрическая машина;
3 - ротор электрической машины;
4 - статор электрической машины;
5 - трехфазный мостовой выпрямитель;
6 - трехфазный мостовой инвертор на полупроводниковых ключах;
7 - программируемая сигналами X, Y, Z схема управления инвертором;
8 - трехфазный выключатель промышленной сети;
9 - устройства (кнопки) введения программ;
10 - блок питания схемой управления;
11 - нагрузки объекта;
12 - фильтр формирования синусоиды;
13 - трехфазный контактор;
14 - трехфазный контактор.
Предлагаемая электрическая установка работает следующим образом.
При включении электроэнергетической установки замыкается кнопка пуска Х и нормально разомкнутые контакты контакторов 13 14, после чего замыкается выключатель 8.
Электроэнергия от сети 220/380 В 50 Гц поступает для питания нагрузки и через выпрямитель 5 запитывает шины постоянного тока инвертора 6.
При этом система управления 7 обеспечивает векторное управление силовыми полупроводниковыми ключами инвертора 6, который обеспечивает возникновение вращающегося магнитного поля в обмотке статора 4 и в результате начинает вращаться ротор 3 электрической машины 2, которая раскручивает, например, компрессор турбины 1. При достижении определенных оборотов осуществляется поджиг газа в камерах сгорания и турбина начинает набирать обороты за счет собственной энергии.
По достижении оборотов «надежного запуска» автоматически или вручную замыкается кнопка Y, отключается выключатель 8 и контакты контакторов 13 и 14 переводятся в исходное состояние, изображенное на чертеже.
От обмоток статора 4 электрической машины 2 напряжение поступает на трехфазный мостовой выпрямитель 5, который запитывает шины постоянного тока инвертора 6. Выходное напряжение 6 через фильтр 12 обеспечивает электропитание нагрузки 11.
Для обеспечения режима прокрутки двигателя 1 на определенных оборотах замыкается кнопка Z, включаются выключатель 8 и контактор 14, нагрузка 11 и инвертор 6 запитываются от промышленной сети, а контакты контактора 13 переключаются к обмоткам статора 4 электрической машины 2. Программное устройство 7 обеспечивает режимы прокрутки или профилактических работ.
Во всех режимах работы нагрузка 11 обеспечивается электропитанием на базе одних и тех же выпрямителя и инвертора, что позволяет реализовать новые качества установки практически без ее усложнения.
Источники, использованные при составлении заявки
1. RU №2195763 С2, Н02Р 9/04, 1995 г.
2. RU №2363090 C1, Н02Р 9/04, 2006 г.