專利名稱:頻率補償式軸帶發(fā)電機裝置的制作方法
本實用新型涉及一類船舶軸帶發(fā)電裝置。
目前，在采用柴油機作為推進主機的船舶上，為了節(jié)省能源，提高船舶經(jīng)濟性，都要求采用主軸動力驅(qū)動交流發(fā)電系統(tǒng)，即船舶軸帶發(fā)電系統(tǒng)。近幾年出現(xiàn)的船舶軸帶發(fā)電裝置大致可分為恒速類、恒頻類和復(fù)合類。但其中恒速類有著裝置效率太低，所以節(jié)能效果差，經(jīng)濟效益差的致使缺點；而恒頻類與復(fù)合類都有著裝置復(fù)雜、造價過高且實現(xiàn)不易的不足。
為克服有關(guān)船舶軸帶發(fā)電裝置已有技術(shù)的不足，本實用新型提出一類頻率補償式軸帶發(fā)電裝置，它具有效率高、造價低、制造容易、工作可靠的特點。
第一種頻率補償式軸帶發(fā)電裝置，是由軸帶發(fā)電機即主發(fā)電機、作為頻率補償機用的三相同步發(fā)電機、他激直流電動機、為直流電動機提供電源的三相同步發(fā)電機及三相可控硅調(diào)壓器、頻率檢測及放大控制器等部分構(gòu)成。船舶推進主機分別與軸帶發(fā)電機及用來提供他激直流電動機電源的三相同步發(fā)電機相聯(lián)接，以主機轉(zhuǎn)軸驅(qū)動它們運轉(zhuǎn)；上述的三相同步發(fā)電機所輸出的電壓經(jīng)過三相可控硅調(diào)壓器的整流處理后，提供給他激直流電動機；直流電動機又驅(qū)動另一部三相同步發(fā)電機運轉(zhuǎn)，該發(fā)電機既為軸帶發(fā)電機的激磁機，又作其功率、頻率補償機；補償發(fā)電機經(jīng)滑環(huán)向軸帶發(fā)電機的轉(zhuǎn)子三相繞組內(nèi)輸入三相交流電；在發(fā)電裝置的主配電板與三相可控硅調(diào)壓器之間聯(lián)接著頻率檢測放大控制器，作為整個發(fā)電裝置穩(wěn)頻的反饋控制電路。
本實用新型通過頻率補償可達到輸出電壓頻率穩(wěn)定的原理在于軸帶發(fā)電機的轉(zhuǎn)子三相繞組內(nèi)由補償發(fā)電機輸入三相交流電后，使在定子與轉(zhuǎn)子間空隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并以補償發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)；若此時主機又驅(qū)動轉(zhuǎn)子與其旋轉(zhuǎn)磁場同向以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則此時的空間旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子的轉(zhuǎn)速為n＝n0＋n1；該合成旋轉(zhuǎn)磁場切割定子三相繞組，則定子三相繞組內(nèi)便產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，其頻率為f＝pn／60(式中p為軸帶發(fā)電機極對數(shù))。據(jù)上述可知，當(dāng)主機轉(zhuǎn)速n1改變時，將引起軸帶發(fā)電機頻率f的改變。但只要在主機轉(zhuǎn)速n1改變的同時，將補償發(fā)電機提供的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0加以相應(yīng)調(diào)整，即使合成磁場轉(zhuǎn)速n不變，則軸帶發(fā)電機頻率f可保持恒定。
附圖1是該種發(fā)電裝置的原理圖。其中TF～軸帶發(fā)電機； TF1～補償發(fā)電機；ZD1～他激直流電動機； TF2～三相同步發(fā)電機，作為ZD1的電源；TZL1～TF1的相復(fù)勵裝置； TZL2～TF2的相復(fù)勵裝置；SCR～三相可控硅調(diào)壓器； fVK～頻率檢測放大控制器；ZP～船舶主配電板； DC～蓄電池；B～屏蔽變壓器；下面結(jié)合附圖對實施例做進一步說明。
當(dāng)主機轉(zhuǎn)速改變時，雖然發(fā)電機TF2轉(zhuǎn)速也隨之改變，但其發(fā)出的電壓經(jīng)三相可控調(diào)壓器SCR的整流作用后，變成了與主機轉(zhuǎn)速無關(guān)的直流電壓，該直流電壓作為直流電動機ZD1的電源。ZD1驅(qū)動補償發(fā)電機TF1運轉(zhuǎn)。當(dāng)由于主機轉(zhuǎn)速改變而引起軸帶發(fā)電機TF頻率f改變時，則其輸出的變頻信號經(jīng)過檢頻放大控制器fVK的自動控制，來改變SCK中可控硅導(dǎo)通角，便可自動調(diào)整ZD1的輸入電壓值，也就自動調(diào)整了ZD1的轉(zhuǎn)速，從而改變了TF1的轉(zhuǎn)速，以達到調(diào)整TF所需的補償頻率、保持輸出電壓頻率穩(wěn)定之目的。
頻率補償?shù)耐瑫r，也是個功率補償?shù)倪^程當(dāng)主機轉(zhuǎn)速變化時，通過自動控制改變TF1的轉(zhuǎn)速，也就改變了電磁補償功率，以此保證TF發(fā)出電功率恒定。
在該裝置中，相復(fù)勵自激恒壓裝置TZL1為間接勵磁方式。當(dāng)TF由于轉(zhuǎn)速或負(fù)載改變而引起電壓變化時，TZL1輸出的勵磁電流也隨之改變，使TF1輸出電壓值相應(yīng)改變，以此維持TF的電壓穩(wěn)定。
本實用新型提供的另一種頻率補償式軸帶發(fā)電裝置，是由作為補償發(fā)電機用的三相交流同步發(fā)電機、直流并激發(fā)電機、電磁傳動調(diào)速機，作為船舶主發(fā)電機用的三相交流同步發(fā)電機及控制屏等組成。船舶推進主機轉(zhuǎn)軸分別與電磁傳動調(diào)速機的外轉(zhuǎn)子軸及補償發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸相聯(lián)接；電磁傳動調(diào)速機的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸與主發(fā)電機相聯(lián)；補償發(fā)電機經(jīng)控制屏向電磁傳動調(diào)速機提供電源，使其按予定程序為電磁傳動調(diào)速機的外轉(zhuǎn)子繞組輸入三相交流電。這其中所提及的電磁傳動調(diào)速機是本發(fā)電裝置的核心機，它類似一個雙伸軸定子可自由轉(zhuǎn)動的三相交流雙速或三速鼠籠式異步電動機，其定子設(shè)計成外轉(zhuǎn)子。
該種發(fā)電裝置的原理是當(dāng)電磁傳動調(diào)速機的外轉(zhuǎn)子繞組通以三相交流電時，在內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間便產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場，則在內(nèi)轉(zhuǎn)子的閉合繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，并產(chǎn)生了電流；作為通電導(dǎo)體的內(nèi)轉(zhuǎn)子，在電磁力的作用下產(chǎn)生了一個與旋轉(zhuǎn)磁場同方向的電磁轉(zhuǎn)矩；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來時，便可輸出機械功率。如果此時再以主機驅(qū)動電磁傳動調(diào)速機的外轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同方向運轉(zhuǎn)，則合成旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，應(yīng)為原磁場轉(zhuǎn)速與機械轉(zhuǎn)速之和，因而內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速亦將隨之增加而增加。因此，當(dāng)主機轉(zhuǎn)速改變時，可通過適當(dāng)控制方法使外轉(zhuǎn)子繞組中交流電所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與其相應(yīng)變化，保持合成旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，從而使其所驅(qū)動的主發(fā)電機輸出電壓頻率穩(wěn)定。與前種發(fā)電裝置同理，在轉(zhuǎn)速補償過程同時，功率也得以補償。
附圖2是該種發(fā)電裝置的原理圖。其中
～補償發(fā)電機； G2～直流并激發(fā)電機；
～電磁傳動調(diào)速機；
～船舶主發(fā)電機；LK～控制屏； TL～相復(fù)勵自激恒壓裝置；ZP～船舶主配電板；附圖3是該種發(fā)電裝置中的電磁傳動調(diào)速機結(jié)構(gòu)圖。其中(1)～外轉(zhuǎn)子軸； (2)～軸承支座； (3)～滑環(huán)；(4)～碳刷； (5)～外轉(zhuǎn)子； (6)～風(fēng)扇；(7)～外轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯； (8)～內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯；
(9)～內(nèi)轉(zhuǎn)子； (10)～活動制動板； (11)～固定制動板；(12)～軸承下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進一步敘述。
船舶正常航行時，電磁傳動調(diào)速機
的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子通過電磁制動器的活動制動板(10)與固定制動板(11)實現(xiàn)制動，變成一個轉(zhuǎn)動剛體，主機功率可經(jīng)傳動剛體直接傳動給船舶主發(fā)電機
，該狀態(tài)實現(xiàn)了無損傳遞，其效率最高。
當(dāng)船舶航速降到一定程度，由
提供并經(jīng)LK控制的電源，便使得電磁制動器得電打開并將電加到電磁傳動調(diào)速機
的外轉(zhuǎn)子上，使
進入既電動又兼?zhèn)鲃訝顟B(tài)下運行，電動部分的轉(zhuǎn)速與功率為補償轉(zhuǎn)速和功率。主機繼續(xù)降速，則電磁制動器繼續(xù)保持通電打開狀態(tài)，再改變
的極對數(shù)(減少極對數(shù))，使其電動部分轉(zhuǎn)速升高，此時
處于高補償狀態(tài)下運行。如此下去，直至達到調(diào)速要求為止，反之亦然。上述控制是按予先設(shè)計的程序進行自動切換控制的。
設(shè)計時，可根據(jù)調(diào)速范圍要求，把
的電動補償功率部分盡量減小，使主傳動功率部分盡量增大，這樣即可保持裝置在調(diào)速補償況下仍具有高效率。另外，為了確保
的過載能力，在變極調(diào)速過程中，設(shè)計時需保證V／f≈常數(shù)。(V
的輸入電壓值；f
的輸入電壓頻率值。)
權(quán)利要求
1.一種船舶軸帶發(fā)電裝置，其特征在于船舶推進主機同時驅(qū)動軸帶發(fā)電機TF及三相同步發(fā)電機TF2運轉(zhuǎn)，TF2的輸出電壓經(jīng)三相可控硅調(diào)壓器SCR的整流作用后，作為他激直流電動機ZD1的電源，ZD1驅(qū)動三相同步發(fā)電機TF1運轉(zhuǎn)，TF1經(jīng)滑環(huán)向TF的轉(zhuǎn)子三相繞組輸入三相交流電，在主配電板ZP與SCR之間設(shè)有頻率檢測及放大控制器fVK。
2.一種船舶軸帶發(fā)電裝置，其特征是船舶推進主機轉(zhuǎn)軸分別與電磁傳動調(diào)速機
的外轉(zhuǎn)子軸及補償發(fā)電機G1的轉(zhuǎn)子軸相聯(lián)接，
的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸與船舶主發(fā)電機
相聯(lián)，在
與
間設(shè)有一個控制屏LK，
經(jīng)LK向
提供電源，LK按予定程序?qū)⑷嘟涣麟娸斎氲?br> 外轉(zhuǎn)子的繞組中。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的船舶軸帶發(fā)電裝置，特征是其所述的電磁傳動調(diào)速機
是一部雙伸軸定子可自由轉(zhuǎn)動的三相交流雙速或三速鼠籠型異步電動機，輸入軸為外轉(zhuǎn)子(定子)軸，輸出軸為內(nèi)轉(zhuǎn)子軸。
專利摘要
本實用新型提供了一類頻率補償式的船舶軸帶發(fā)電機裝置。該類發(fā)電裝置的特點是以船舶主機直、間接帶動船舶主發(fā)電機，至于主機轉(zhuǎn)速變化而對主發(fā)電機發(fā)電頻率的影響，是靠另一補償發(fā)電機提供電磁補償而消除的。補償?shù)脑砭褪且越涣麟姰a(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與帶電轉(zhuǎn)子本身的機械轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速之和為合成磁場轉(zhuǎn)速，當(dāng)機械轉(zhuǎn)速降低時，補償發(fā)電機提供的磁場轉(zhuǎn)速相應(yīng)提高，保持合成磁場轉(zhuǎn)速恒定，就可保證主發(fā)電機發(fā)電頻率恒定。
文檔編號H02P9/00GK86202150SQ86202150
公開日1987年2月18日 申請日期1986年4月10日
發(fā)明者盧長才 申請人:大連漁輪廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan