Электрогенераторная установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 Ц 1663703 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТВ(56) Балагуров В,А, и др, Электроснабжение летательных аппаратов. М.; Машиностроение, 1975, с. 187, рис. 76.Авторское свидетельство СССР М 984929, кл. А 63 Н 21/20, 1982,Авторское свидетельство СССР ЬВ 1167108, кл. В 63 Н 21/20, 1985.Авторское свидетельство СССР М 491536, кл. В 63 Н 23/00, 1976.(57) Изобретение относится к электротехнике, Цель изобретения - повышение качества напряжения генератора и.надежности. Электрогенераторная установка содержит газотурбинный двигатель 1, синхронный биц 5 Н 02 К 7/18, Н 02 Р 9/48 ротативный генератор 10 с вращающимися ротором 11 и статором 12, редуктор 13 с коническим дифференциалом 14 и повышающей зубчатой передачей 15 и регулирующую синхронную электрическую машину 17, подключенную к сети с постоянной частотой. При изменении частоты вращения газотурбинного двигателя частота напряжения биротативного генератора 10 остается неизменной, поскольку благоДаря регулирующей синхронной машине 17, подсоединенной к статору 12 биротативного генератора через редуктор 13, сохраняет-ся неизменной разность частот вращения ротора 11 и статора 12 биротативного генератора. Это приводит к повышению точно- ) сти поддержания частоты выходного напряжения энергоустановки, к упрощению устройств регулирования, что в итоге повышает качество напряжения генератора и надежность энергоустановки, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.50 Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям электрических генераторов отбора мощности для полу 1 ения переменного тока постоянной частоты. Цель изобретения - повышение качества напряжния генератора и надежности установки,На фиг.1 изображена общая схема электрогенераторной установки; на фиг.2 - схема установки с импульсной паровой турбиной,Установка содержит газотурбинный двигатель 1, снабженный котлом-утилизатором 2, включающим силовую турбину 3, соединенную с гребным винтом 4 фиксированного шага через редуктор 5, и турбокомпрессор б, состоящий из компрессора 7, камеры 8 сгорания и турбины 9. Установка содержит также синхронный биротативный электрогенератор 10 с вращающимися ротором 11 и статором 12, Второй редуктор 13 содержит конический дифференциал 14 и зубчатую передачу 15. Редуктор 13 соединен валом 16 с регулирующей синхронной электрической машиной 17. Дизель-генератор 18 состоит из дизеля 19 и электрогенератора 20. В состав установки входят электрощиты 21 и 22 носовой и кормовой электростанций, подключенные к генераторам 10, 17 и 20. Утилизационная паровая турбина 23 соединена валом с редуктором 5 и подключена паропроводом 24 к котлу-утилизатору 2, а на выходе турбина 23 сообщается с конденсатором 25. Зубчатая передача 15 содержит шестерни 26 и 27, соединенные валом 28. Ротор 11 биротативного электрогенератора 10 насажен на вал 29, соединенный на входе с турбокомпрессором 6, а на выходе - с шестерней 30 конического дифференциала 14. Статор 12 через вал 31 и шестерню 32 соединен зубчатым зацеплением с шестерней 26, Шестерня 33 конического дифференциала 14 насажена на вал 16 и соединена с регулирующей электрической машиной 17, Шестерни 30 и ЗЗ связаны с шестерней 34 водила 35, на котором закреплена шестерня 36, соединенная с шестерней 27. Установка может быть снабжена соединенной с валом 28 импульсной паровой турбиной 37 фиг.2), включающей турбины переднего 38 и заднего 39 хода, пар к которым подведен через управляемые запорные клапаны 40 и 41, связанные с регулятором 42 частоты и мощности биротативного элек10 15 20 25 30 35 40 45 трогенератора 10. На выходе турбина 37 сообщена с конденсатором 25.Установка работает следующим образом.При работающем газотурбинном двигателе 1 независимо от режима работы силовой турбины 3 с гребным винтом 4 турбокомпрессор 6, т,е. турбина 9 с компрессором 7, постоянно вращается в одном направлении с переменной частотой в зависимости от нагрузки газотурбинного двигателя 1, При этом вал 29 с ротором 11 биротативного электрогенератора 10 и шестерней 30 конического дифференциала 14 вращается с частотой турбокомпрессора 6, например п 6=12000 об/мин, при этом подключенная к сети синхронная регулирующая машина 17 вращается с постоянной частотой, например п 17=1000 об/мин, в одном или противоположном вращению турбокомпрессора 6 направлении. По законам конического дифференциала 14 частота вращения водила 35 пз 5 равна половине суммы частот пзо и пзз шестерен 30 и 33. С учетом того что пзО=пб д пзз=п 17, пз 5=0,5(пб+п 17). Передаточное отношение ускоряющей зубчатой передачи 15 равно 15=2, поэтому частота вращения наружного ротора 11 биротативного электрогенератора 10 п 12=2 пз 5=п 6+п 17. В результате разность частот вращения ротора 11 и статора 12 биротативного электрогенератора 10 п 1 о=п 17, т,е. при одном числе полюсов машины 17 и 10 имеют одинаковую частоту вращения. Именно поэтому электрогенератор 10 не имеет кроме регулирующей электрической машины 17 других регулирующих сложных устройств, Мощности машины 1 и электрогенератора 10 определяются соотношением частот вращения их роторов, поэтому при по=12000; 9000 817=0,066; 0,1) И 1 о. Предлагаемая установка наиболее экономично и устойчиво работает, когда электрическая машина 17 используется в качестве генератора и двигателя соответственно,Для повышения устойчивости и качества вырабатываемого тока биротативного электрогенератора 10 на переходных режимах, особенно при одновременном увеличении и уменьшении мощности газотурбинного двигателя 1 и биротативного электрогенератора 10, на вал 28 зубчатой передачи устанавливают импульсную реверсивную паровую турбину (фиг.2), В обычных условиях и при плавных изменениях нагрузки запорные клапаны 40 и 41 закрыты и турбины 38 и 39 вращаются в вакууме вхолостую совместно с валом 28 передачи 15, При резком увеличении мощности биро 1663703тативного электрогенератора. 10 и снижении мощности газотурбинного двигателя 1 на заданный промежуток времени открывают клапан 40 и подают пар на турбину 38 переднего хода, которая работает в режиме подкрутки, В обратном случае, когда снижается мощность биротативного электрогенератора 10 и увеличивается мощность газотурбинного двигателя 1, включают на определенный промежуток времени, например на 5-10 с, турбину 39 заднего хода, которая работает в тормозном режиме. Рабочие лопатки турбин 38 и 39 могут быть выполнены двухъярусными и установлены на одном общем диске. Кроме того, для обеспечения автономной работы биротативного электрогенератора 10 независимо от автономного дизель-генератора 18 в установке используют силовую паровую турбину 3, подключенную к котлу-утилизэтору 2. В ее качестве используют привод эксплуатируемого на судах паротурбогенератора требуемой мощности. По сравнению с известной установкой за счет выполнения электрогенератора биротативным, использования регулирующей синхронной машины, подключенной к судовой электросети переменного тока постоянной частоты и дополнительной зубчатой передачи, соединенной с ротором биротативного электрогенератора 10 и с водилом дифференциала, обеспечивается постоянная разность частот вращения ротора и статора биротативного электрогенератора на всех режимах установки, т.е. обеспечивается постоянная частота вырабатываемого тока независимо от режима работы газотурбинного двигателя, при этом упрощается система регулирования электрогенератора 10, повышается надежность работы установки и качество вырабатываемого тока на всех режимах. Формула изобретения 1. Электрогенераторная установка, содержащая газотурбин н ый двигател ь с кот лом-утипизатором и утилизационнойпаровой турбиной, синхронный генератор, соединенный с валом газотурбинного двигателя через дифференциальный механизм, регулирующую электрическую машину, свя занную с дифференциалом, зажимы дпяподключения генератора к сети переменного тока и зажимы для подключения регулирующей электрической машины, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения 15 качества напряжения генератора и надежности установки, она снабжена дополнительной повышающей зубчатой передачей, синхронный генератор выполнен биротативным с вращающимся ротором и стато ром, регулирующая электрическая машина- синхронной, предназначенной для подключения к сети постоянной частоты, а дифференциал выполнен коническим, соосные шестерни которого на входе и выходе сое динены соответственно с ротором генератора и регулирующей электрической машиной, при этом водило дифференциала соединено со статором биротэтивного генератора через дополнительную повышаю щую зубчатую передачу, при этом роторгенератора соединен непосредственно с валом газотурбинного двигателя. 2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена импульсной паровой турбиной, установленной на валу дополнительной повышающей зубчатой передачи, регулирующим органом подачи пара котла-утилизатора, датчиком 40 частоты и мощности генератора, при этомимпульсная паровая турбина подключена к котлу-утилизатору, регулирующий орган подачи пара которого связан с датчиком частоты и мощности генератора.1663703 ФСоставитель В. НиканороТехред М.Моргентал орр ГКНТ СС ПРО ьский ко ственно-из едактор М, Петр аказ 2271 ВНИИПИ Госуда Ги ВВННОГО 113035,334митетзскаа, Ж Подпиеное о изобретениям и откры 5, Раушская наб., 4/5