Система турбинно-электрической трансмиссии включает в себя турбовальную газовую турбину , соединенную с электрогенератором , создающую электроэнергию , которая питает тяговые электродвигатели . Сцепление не требуется.
Турбоэлектрические трансмиссии используются для привода как газотурбовозов (реже), так и военных кораблей .
Несколько экспериментальных локомотивов 1930-х и 1940-х годов использовали газовые турбины в качестве первичных двигателей . Эти турбины были основаны на стационарной практике, с отдельными большими камерами сгорания с обратным потоком , теплообменниками и использованием дешевого тяжелого бункерного топлива . В 1960-х годах эта идея возникла снова, используя разработки в области легких двигателей, разработанных для вертолетов, и используя более легкое керосиновое топливо. Поскольку эти турбины были компактными и легкими, транспортные средства производились как дрезины, а не как отдельные локомотивы.
Турбоэлектрические силовые агрегаты являются подмножеством того, что в морской номенклатуре называется интегрированной электрической тягой или ИЭП, где вырабатываемая мощность преобразуется в электричество перед использованием для питания винтов или водометов . Энергия может обеспечиваться дизельными двигателями , ядерными реакторами или газовыми турбинами , в этом случае она называется турбоэлектрической тягой.
Поскольку газовые и паровые турбины наиболее эффективны при тысячах оборотов в минуту, когда в чисто механических системах требуются более низкие обороты, это требует обширной и часто тяжелой понижающей передачи. [1] Это особенно важно на военных кораблях, поскольку им часто требуется высокая электрическая мощность независимо от скорости движения, а также способность выполнять эффективный крейсерский ход на низкой скорости, сохраняя при этом способность выполнять менее эффективные спринты. По этой причине военные корабли часто используют комбинированные энергетические системы, в которых эффективный первичный двигатель, такой как дизельный двигатель или небольшая газовая турбина, используется для крейсерского хода, в то время как большие газовые турбины могут быть активированы для высокой скорости. Когда такая система использует коробки передач и сцепления для достижения механической комбинации мощности, они называются CODOG (комбинированный дизель или газ) или COGAG (комбинированный газ и газ) соответственно. Это еще больше увеличивает сложность и размер механических систем передачи энергии.
Интегрированные электрические пропульсивные системы предлагают возможность упростить такие системы, комбинируя мощность электрически, а не механически. Отказываясь от механической передачи мощности, эти системы могут повысить эффективность, позволяя каждой системе работать на ее наиболее эффективных оборотах в минуту, повысить надежность за счет сокращения количества компонентов и упростить компоновку судна, поскольку без необходимости в прямых механических связях с винтами двигатели могут быть размещены оптимально. И хотя турбоэлектрические системы часто тяжелее простых механических систем, они схожи по весу со сложными механическими системами, используемыми для соединения различных двигателей при выработке электроэнергии.
Расширением стандартной схемы турбоэлектрической тяги является COGES , или комбинированная газоэлектрическая и паровая. В COGES первичная передача газотурбинная-электрическая используется с котлом -утилизатором в потоке выхлопных газов для генерации пара, который приводит в действие паровую турбину , также вырабатывающую электроэнергию. Таким образом, система становится еще более эффективной, поскольку она преобразует то, что обычно выбрасывается как отработанное тепло, в полезную мощность. [1]