МОДУЛЬ ОДНОВАЛЬНОГО ГРЕБНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Полезная модель относится к области судостроения, а именно к электроэнергетическим установкам судов с системами электродвижения судов гражданского, ледокольного и военного флота.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство - система электродвижения судов, содержащая два источника трехфазного напряжения, два согласующих трансформатора, двухканальный преобразователь частоты и гребной шестифазный асинхронный электродвигатель, отличающаяся тем, что она снабжена отключаемой перемычкой, установленной между упомянутыми источниками напряжения, и выключателями каналов преобразователя частоты, установленными между выходами упомянутых каналов и статорной обмоткой упомянутого гребного электродвигателя, при этом каждый согласующий трансформатор выполнен с шестью вторичными многофазными обмотками, подключенными к преобразователю частоты, каждый из каналов которого включает в себя по три комплекта из двух последовательно соединенных реверсивных мостов, а упомянутые комплекты мостов каждого канала объединены по схеме звезда с образованием трехфазной системы напряжений (патент на полезную модель RU 157368 U1).
Известное устройство реализует повышенную надежность системы электродвижения, и улучшает виброшумовые и эксплуатационные характеристики. В устройстве применен матричный непосредственный преобразователь частоты, питаемый от вторичных обмоток силовых трансформаторов, что в результате обеспечивает естественную коммутацию полупроводниковых ключей, и улучшенный гармонический состав выходного напряжения.
Существенным недостатком прототипа является невозможность передачи высокой мощности через полупроводниковые устройства, из-за ограниченной пропускной способности канала, что приводит к невозможности применения устройства в системах электродвижения большой мощности.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение мощности, передаваемой от источника к приемнику, повышение надежности, уменьшение вибраций и шумов, а также повышение энергетической эффективности системы электродвижения судна.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в модуле одновального гребного электропривода, состоящем из согласующего трансформатора, преобразователя напряжения, не менее одного гребного вала на котором установлен не менее одного гребного электродвигателя, имеет следующие отличия: каждый гребной вал приводится в движение не менее чем двумя вентильно-индукторнымн гребными электродвигателями, статор и ротор которых выполнены двухпакетными, а пакеты статора установлены со сдвигом по оси вращения относительно друг друга на 1/3 зубцового деления статора, при этом питание каждого из двух пакетов статора осуществляется от статического преобразователя, получающего питание от многообмоточного трансформатора, выход каждого статического преобразователя представляет собой m независимых трехфазных источников напряжения по m/2 на каждый пакет статора, где m=2, 4, 6, 8, … любое четное положительное число.
В устройстве для увеличения уровня передаваемой мощности от источников электроэнергии к приемнику - двухпакетным вентильно-индукторным гребным электродвигателям используется многоканальный способ передачи электроэнергии.
В вентильно-индукторных гребных электродвигателях, включенных в тандем, каждый статор и ротор выполнены двухпакетными, каждый статор содержит группы обмоток, при этом каждая группа обмоток отдельно получает питание от статического преобразователя, выход которого представляет собой m независимых трехфазных источников напряжения по m/2 на каждый пакет статора, где m=2, 4, 6, 8, … любое четное положительное число. Выбор числа m зависит от мощности, которую необходимо передать от источника (источники электроэнергии) к приемнику (двухпакетные вентильно-индукторные гребные электродвигатели). На каждые 2,5 МВт необходимо 2 источника, таким образом ряду мощностей Р=2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 12,5... МВт соответствует ряд m=2, 4, 6, 8, 10. Каждый ротор выполнен безобмоточным.
Использование двухпакетного статора со сдвигом пакетов по оси вращения относительно друг друга на 1/3 зубцового деления статора позволяет компенсировать пульсации электромагнитного момента вентильно-индукторного гребного электродвигателя, что приводит к уменьшению вибраций и шумов. При этом за счет отдельного питания групп обмоток статора, повышается надежность системы, поскольку двигатель остается в работоспособном состоянии, при выходе из строя одной или нескольких групп обмоток с потерей мощности.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена структурная схема модуля одновального гребного электропривода.
Рассмотрим схему модуля одновального электропривода, состоящего из двух двухпакетных вентильно-индукторных гребных электродвигателей, установленных на одном валу, где:
1 - главное распределительное устройство,
2, 3, 4, 5 - многообмоточные трансформаторы;
6, 7 - статические преобразователи;
8, 9, 10, 11 - силовые модули статических преобразователей;
12, 13 - двухпакетные вентильно-индукторные гребные электродвигатели, входящие в состав модуля гребного электродвигателя;
14, 15 - источники электроэнергии.
Модуль одновального гребного электропривода представляет собой систему, состоящую из главного распределительного устройства 1, получающего питание от источников электроэнергии 14, 15 и обеспечивающего питание многообмоточных трансформаторов 2, 3, 4, 5, которые соединены со входами двух статических преобразователей 6, 7, выходы каждого из которых представляют собой m независимых источников напряжения, которые обеспечивают питание двухпакетных вентильно-индукторных гребных электродвигателей 12, 13 соответственно. Каждый двухпакетный вентильно-индукторный гребной электродвигатель 12, 13 соответственно, содержит по два пакета статора и по два пакета ротора (на фигуре не показано). Пакеты статора каждого вентильно-индукторного гребного электродвигателя 12, 13 сдвинуты по оси вращения друг относительно друга на 1/3 полюсного деления статора, для сглаживания пульсаций электромагнитного момента. На каждый из пакетов статора подается напряжение с выхода статического преобразователя 6, 7 соответственно, представляющего собой m независимых источников напряжения (на фигуре не показано) по m/2 на каждый пакет. А пакеты ротора каждого двухпакетного вентильно-индукторного гребного электродвигателя на валу (на фигуре  не показано) без сдвига, причем каждый ротор выполнен безобмоточным.
Модуль одновального гребного электропривода работает следующим образом: на главное распределительное устройство 1 подается питание от источников электроэнергии 14, 15. К главному распределительному устройству 1 подключены первичные обмотки многообмоточных трансформаторов 2, 3, 4, 5, со вторичных обмоток многообмоточных трансформаторов питание подается на входы статических преобразователей 6 и 7 (соответственно), имеющих в своем составе силовые модули 8, 9, 10, 11 соответственно. От силовых модулей 8, 9, 10, 11 статических преобразователей 6, 7 соответственно, питание подается на пакеты статоров двухпакетных вентильно-индукторных гребных электродвигателей 12, 13, которые преобразуют электрическую энергию судовой сети в механическую энергию вращения гребного вала (на фигуре не показано). За счет отсутствия в вентильно-индукторных гребных электродвигателях 12, 13 обмоток на роторе достигается повышение энергетической эффективности. За счет двухпакетного исполнения вентильно-индукторных гребных электродвигателей 12, 13 достигается эффект уменьшения пульсаций электромагнитного момента двигателя, что приводит к уменьшению вибраций и шумов. За счет многообмоточного исполнения статоров вентильно-индукторных гребных электродвигателей 12, 13 и питания групп обмоток статоров от источников электроэнергии 14, 15 соответственно, достигается повышение надежности системы и повышение мощности, передаваемой от источника (источники электроэнергии 14, 15) к приемнику (двухпакетные вентильно-индукторные гребные электродвигатели 12, 13).
Таким образом, в модуле одновального гребного электропривода за счет того, что каждый гребной вал приводится в движение не менее чем двумя вентильно-индукторными гребными электродвигателями, статор и ротор которых выполнены двухпакетными, со сдвигом пакетов статора по оси вращения относительно друг друга на 1/3 полюсного деления статора, при этом питание каждого из двух пакетов статора осуществляется от статического преобразователя, получающего питание от многообмоточного трансформатора, выход каждого преобразователя представляет собой m независимых трехфазных источников напряжения по m/2 на каждый пакет статора, улучшены технические характеристики: повышена мощность, передаваемая от источника к приемнику, повышена надежность, уменьшены вибрации и шумы, а также повышена энергетическая эффективность системы электродвижения судна.