Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 59

.

Коэффициент мощности турбогенератора при половинной нагрузке СЭД:

,

где - коэффициент мощности турбогенератора в номинальном режиме работы СЭД.

Некоторое повышение коэффициента мощности турбогенератора при половинной нагрузке СЭД может быть достигнуто путем увеличения магнитного потока двигателей и их напряжения. Это позволяет спроектировать турбогенераторы на более высокий коэффициент мощности. В частности, на ледоколе “Таймыр” турбогенераторы спроектированы на коэффициент мощности 0,6.

Улучшение условий работы турбогенераторов в СЭД ледоколов достигается при использовании схем НПЧ с трансформаторами. При использовании трансформаторов и 12-пульсных НПЧ схема питания гребного синхронного двигателя изображена на рис.9.6.3.

Рис.9.6.3 Схема питания ГЭД через 12-пульсный НПЧ

В схеме рис.9.6.3 с помощью трансформаторов Тр1-Тр3 реверсивные тиристорные мосты НПЧ гальванически разделены по питанию. Это позволяет соединить фазы двигателя в звезду. В обмотке, соединенной в звезду, токи нулевой последовательности протекать не могут. В такой схеме в напряжениях управления НПЧ могут быть использованы составляющие нулевой последовательности, как описано в § 6.2. Если доля этих составляющих равна 13 %, то на эту величину могут быть увеличены напряжение на выходе НПЧ (при том же входном напряжении) и коэффициент мощности потребляемой из электросети энергии.

Таким образом, в номинальном режиме работы СЭД при построении схем питания ГЭД по схеме рис.9.6.3 может быть достигнут коэффициент мощности турбогенераторов порядка 0,8:

Коэффициент мощности турбогенератора при половинной нагрузке СЭД:

Если допустить некоторое увеличение магнитного потока ГЭД при работе с частичной мощностью, то турбогенераторы в этом случае могут рассчитываться на номинальный коэффициент мощности порядка 0,65.

Другая особенность схемы рис.9.6.3 заключается в том, что она 12-пульсная. По сравнению с 6-пульсной схемой рис.9.6.2 она позволяет достичь значительно лучшего качества напряжений и токов на входе и выходе НПЧ. В свою очередь, это позволяет ослабить требование к соотношению частот на входе и выходе НПЧ. В частности, максимальная частота напряжения на выходе НПЧ может быть увеличена до 18 Гц (для улучшения характеристик ГЭД), а соотношение частот может быть уменьшено до 2,8.

Вместе с тем, указанные преимущества достигаются при использовании дополнительного оборудования – трехобмоточных трансформаторов.

На рис.9.6.4 представлена диаграмма напряжений и токов тиристорного моста НПЧ.

Рис.9.6.4 Напряжения и токи реверсивного тиристорного моста НПЧ

На рис.9.6.5 представлена диаграмма напряжений и токов генератора и двигателей в схеме СЭД с 12-пульсными НПЧ при номинальной нагрузке. Предполагается, что в данном случае двигатели работают с небольшими различиями частот вращения.

Рис.9.6.5 Напряжения и токи СЭД с 12-пульсными НПЧ

В СЭД ледоколов нагрузкой турбогенераторов являются полупроводниковые преобразователи, питающие гребные двигатели, и в некоторых случаях судовая электросеть. Доля судовых нагрузок составляет обычно порядка 10 % мощности турбогенераторов. Таким образом, основной нагрузкой турбогенераторов являются полупроводниковые преобразователи СЭД (90-100 %). В связи с этим токи и напряжения турбогенераторов существенно несинусоидальны и существует задача улучшения качества электроэнергии или задача обеспечения электромагнитной совместимости турбогенераторов и полупроводниковых преобразователей.