一种船舶的轴发电机装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种船舶的轴发电机装置。根据本发明专利技术的一种船舶的轴发电机装置包括被设置在船舶的主轴(2)周围的永磁发电机(1)，和设置成变换发电机的电压的频率变换器(5)。所述装置也具有在发电机(1)和频率变换器(5)之间的发电机断路器(7)，通过所述断路器，发电机能够连接至频率变换器。永磁发电机(1)的绕组(1A)连接至星点(9)，并且，所述发电机包括在绕组(1A)和星点(9)之间的星点断路器(10)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种船舶的轴发电机装置。更具体地，本专利技术涉及具有保护装置的船舶的主轴发电机装置。
技术介绍
船舶具有被设置为使船舶的推进器旋转的主发动机。发动机是例如柴油发动机或者燃气发动机，并且其经常也被称为主发动机。轴将发动机连接至推进器，并且该轴被称为主轴。为了针对船舶上的负载产生电力，船舶可以具有与发电机(或者多个发电机)连接的单独的发动机(或者多个发动机)。另一种解决方案是，发电机与主轴相连接，这意味着主发动机使推进器旋转，并且也通过发电机产生电力。主轴周围的发电机被称为轴发电机。轴发电机的发电机通过发电机断路器连接至船舶的电网(grid)。轴发电机通常是独立激励的发电机，这意味着直流(DC)电压被供应至转子的绕组。轴发电机已被使用数十年，并且其被证实为在海运环境中是有效且可靠的。如果在发电机中发生机能失常，则开启发电机断路器以便从电网断开发电机。在单独激励的发电机的情况下，为了阻止在定子的绕组中感生电压，也有可能断开向转子的绕组的DC供应。在永磁发电机的情况下，发动机被关闭以阻止在定子绕组中感生电压。如果发电机是轴发电机，则由于例如航行危险，关闭主发动机不总是可能的。WO2013071937公开了一种永磁发电机的保护装置，其中该永磁发电机用在比如风力发电站的发电站中。该文献示出发电机中的星点测量装置(starpointmeasurement)。该测量装置由操纵断路器的保护继电器利用。WO2012143245公开了一种解决方案，其中，ACDC功率转换器由额外的短路电路保护。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决方案，其中，主轴永磁发电机具有保护装置，即使发电机处于故障状况下，该保护装置也允许主发动机运行。上述目标以独立权利要求中所描述的方式被实现。根据本专利技术的船舶的轴发电机装置包括待与船舶的主轴连接的永磁发电机，和设置成变换发电机的电压的频率变换器。该装置也具有在发电机和频率变换器之间的发电机断路器，通过该断路器，发电机能够连接到频率变换器。永磁发电机的绕组连接至星点，并且该装置包括星点断路器，其位于发电机附近在绕组和星点之间。发电机和主轴之间的连接将通过将发电机安装在主轴周围或者经由传动装置(gearing)被设置。装置进一步包括被设置为测量发电机和频率变换器之间的电流的第一电流测量装置和被设置为测量绕组和星点之间的电流的第二电流测量装置，以及保护继电器，其能够连接至第一和第二电流测量装置，并且连接到星点断路器和发电机断路器。保护继电器被设置为，在响应第二测量装置时，如果检测到发电机的相之间的2-相或者3-相短路，则开启星点断路器，以及，在响应所述第一和第二测量装置时，如果检测到双接地故障，则开启发电机断路器。保护继电器被设置为由于发电机断路器的机能失常而开启星点断路器，并且，保护继电器具有过电流保护功能以在2-相或3-相短路的情况下检测过电流，并且保护继电器具有差电流保护功能以在双接地故障的情况下检测差电流。保护继电器装置控制发电机断路器和星点断路器两者，使得断路器的开关动作不会彼此妨碍或者引起机能失常。所以，开关动作本身不会引起进一步的问题，因为不同的故障如上文指示的那样被处理，并且，发动机能够在故障期间运行。附图说明在下文中，通过参考附图更详细地描述本专利技术，其中：图1图示专利技术的装置的示例，图2更详细地图示专利技术的装置的频率变换器，以及图3图示带有传动齿轮(transmissiongear)的专利技术的装置的示例。具体实施例图1图示根据本专利技术的装置的示例。船舶的轴发电机装置包括永磁发电机1，其能够被设置在船舶的主轴2的周围，从而与主轴连接。为了使船舶的推进器4旋转，船舶的主发动机3向主轴提供动力。主轴周围的发电机将一部分动力变换成电形式，其能够被用在连接至船舶的电网6上的负载中。永磁发电机1提供至少0.5MVA。该装置具有被设置为变换发电机1的电压的频率变换器5，以及发电机1和频率变换器5之间的发电机断路器7，通过该断路器7，发电机能够连接至频率变换器。在本背景中电压的变换意味着电压的幅值、频率和/或相位被改变。永磁发电机的绕组1A(更精确地是定子的绕组)被连接至星点9。进一步地，发电机1包括绕组和星点之间的星点断路器10。装置进一步包括设置成测量发电机1和频率变换器5之间的电流的第一电流测量装置15，和设置成测量接近星点9的绕组1A上的电流的第二电流测量装置14，以及保护继电器11，其能够连接至第一电流测量装置15和第二电流测量装置14，并且通过对应的连接17、16、13、12连接到星点断路器10和发电机断路器7。与第一测量装置和第二测量装置连接的连接17、16向保护继电器提供测量数据，其在响应所述测量装置时根据需要驱动断路器7、10开启。保护继电器11被设置为在响应第一测量装置15或第二测量装置14时，如果检测到发电机的相之间的2-相或者3-相短路，则开启星点断路器10，以及，在响应第一测量装置15和第二测量装置14时，如果检测到双接地故障，则开启发电机断路器7。因为发电机的每一个绕组均是相位专有的，所以2-相或者3-相短路能够是绕组之间或者相位的线路之间的短路。保护继电器11也被设置为由于发电机断路器7的机能失常开启星点断路器10。保护继电器具有过电流保护功能，以在2-相或者3-相短路的情况下检测过电流，且具有差电流保护功能，以在双接地故障的情况下检测差电流。当存在两个同时接地故障时，双接地故障发生。一个接地故障能够在发电机中，且另一个接地故障在船舶的电网中。在这种情况下，故障电流流动通过地面(船舶的外壳)和频率转换器。下文的表格1示出保护继电器的一些特性。表格1保护继电器特性该装置可以进一步包括接地故障检测设备18，以检测单个接地故障并且提供接地故障信息以便监测装置。在本实施例中，保护继电器11也能够被设置为在频率变换器被停止并且提供接地故障信息的情况下，开启星点断路器。因为电气系统在海船中绝缘，如IT(InsulatedTerra，绝缘的土地)系统那样，因此接地故障检测装置18检测在绝缘中使绝缘材料的电阻减小的故障。该装置进一步包括星点断路器柜，其在永磁发电机附近处，具有星点、星点断路器和第二电流测量装置。能够注意到的是，在先前的解决方案中，断路器被定位成相对远离发电机。频率变换器5可以包括直流电桥5A和两个逆变器5A、5B，一个被连接到发电机1，且另一个被连接到电网6。图2中图示的这种结构提供良好的驱动可能性。也可能从电网向发电机供给动力，在这种情况下，发电机如电动机械那样运行。以这种方式，即使主发动机3未运行(例如由于故障状况)，也能够使船舶的推进器4旋转。该装置能够在频率变换器和船舶电网之间包括电网断路器8。其方便地放置在主开关板(mainswitchboard)20中。因此，本专利技术使得可能利用永磁发电机及船舶的主轴，使得即使发电机产生故障，主发动机也运行以使推进器旋转。在任何故障状况下，均能够开启星点断路器。本专利技术的装置至少如现有技术的解决方案(比如单独激励的发电机)那样可靠。因此，本专利技术的永磁轴发动机装置提供新的且可靠的解决方案，也用于功率更大的装置，比如至少1.5MVA的装置，且按照海事标准要求。为了使本专利技术的系统恰当地运行，已经考虑到若干事项。对应的现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶的轴发电机装置，所述装置包括能够与所述船舶的主轴(2)连接的永磁发电机(1)、被设置成变换所述发电机(1)的电压的频率变换器(5)，以及在所述发电机(1)和所述频率变换器(5)之间的发电机断路器(7)，通过所述发电机断路器(7)，所述发电机(1)能够连接至所述频率变换器(5)，其特征在于，所述永磁发电机(1)的绕组(1A)被连接至星点(9)，并且所述装置包括在所述绕组和所述星点之间的星点断路器(10)，所述装置还包括被设置为测量所述发电机(1)和所述频率变换器(5)之间的电流的第一电流测量装置(15)，和被设置为测量所述绕组(1A)和所述星点(9)之间的电流的第二电流测量装置(14)，以及保护继电器(11)，其能够连接至所述第一电流测量装置(15)和所述第二电流测量装置(14)以及所述星点断路器(10)和所述发电机断路器(7)，所述保护继电器(11)被设置为，在响应所述第一测量装置(15)或所述第二测量装置(14)时，如果检测到所述发电机的相位之间的2‑相或者3‑相短路，则开启所述星点断路器(10)，以及，在响应所述第一测量装置(15)和所述第二测量装置(14)时，如果检测到双接地故障，则开启所述发电机断路器(7)，并且所述保护继电器(11)被设置为由于所述发电机断路器(7)的机能失常而开启所述星点断路器(10)，以及所述保护继电器(11)具有过电流保护功能，以检测在所述2‑相或者3‑相短路的情况下的过电流，以及具有差电流保护功能，以检测在所述双接地故障的情况下的差电流。...

【技术特征摘要】
2015.09.16 EP 15185436.11.一种船舶的轴发电机装置，所述装置包括能够与所述船舶的主轴(2)连接的永磁发电机(1)、被设置成变换所述发电机(1)的电压的频率变换器(5)，以及在所述发电机(1)和所述频率变换器(5)之间的发电机断路器(7)，通过所述发电机断路器(7)，所述发电机(1)能够连接至所述频率变换器(5)，其特征在于，所述永磁发电机(1)的绕组(1A)被连接至星点(9)，并且所述装置包括在所述绕组和所述星点之间的星点断路器(10)，所述装置还包括被设置为测量所述发电机(1)和所述频率变换器(5)之间的电流的第一电流测量装置(15)，和被设置为测量所述绕组(1A)和所述星点(9)之间的电流的第二电流测量装置(14)，以及保护继电器(11)，其能够连接至所述第一电流测量装置(15)和所述第二电流测量装置(14)以及所述星点断路器(10)和所述发电机断路器(7)，所述保护继电器(11)被设置为，在响应所述第一测量装置(15)或所述第二测量装置(14)时，如果检测到所述发电机的相位之间的2-相或者3-相短路，则开启所述星点断路器(10)，以及，在响应所述第一测量装置(15)和所述第二测量装置(14)时，如果检测到双接地故障，则开启所述发电机断路器(7)，并且所述保护继电器(11)被设置为由于所述发电机断路器(7)的机能失常而开启所述星点断路器(10)，以及所述保护继电器(11)具有过电流保护功能，以检测在所述2-相或者3-相短路的情况下的过电流，以及具有差电流保护功能，以检测在所述双接地故障的情况下的差电流。2.根据权利要求1所述的船舶的轴发电机装置，其特征在于，所述装置还包括接地故障检测设备(18)，以检测单个接地故障，并且提供接地故障信息以便监测所述装置。3.根据权利要求1至2中任意一项所述的船舶的轴发电机装置，其特征在于，所述装置还包括星点断路器柜，其在所述永磁发电机(1)附近处，具有所述星点(9)、所述星点断路器(10)和所述第二电流测量装置(14)。4.根据权利要求3所述的船舶的轴发电机装置，其特征在于，所述频率变换器(5)包括直流电桥(5A)和两个逆变器(5B、5C)。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的船舶的轴发电机装置，其特征在于，所述永磁发电机(1)在能够变化的速度或者固定速度下运行。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的船舶的轴发电机装置，其特征在于，所述永磁发电机(1)提供至少0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·斯托尔巴卡，J·阿西凯宁，K·维斯特伦，
申请(专利权)人：WETech公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI