JPH0744868B2 - Turbin helper drive - Google Patents

Turbin helper drive

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JPH0744868B2
JPH0744868B2 JP61294632A JP29463286A JPH0744868B2 JP H0744868 B2 JPH0744868 B2 JP H0744868B2 JP 61294632 A JP61294632 A JP 61294632A JP 29463286 A JP29463286 A JP 29463286A JP H0744868 B2 JPH0744868 B2 JP H0744868B2
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power
motor
turbine
magnetic flux
torque
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秀彦 菊池
涼夫 斎藤
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、タービンに交流電動機を結合し、交流電動機
の発生トルクをタービンの発生トルクに付加して負荷を
駆動するタービンのヘルパ駆動装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a helper drive device for a turbine in which an AC electric motor is coupled to a turbine and a torque generated by the AC electric motor is added to a torque generated by the turbine to drive a load. It is a thing.

(従来の技術) 例えば大形のコンプレッサは蒸気タービンによって定速
駆動されることが多く、この場合コンプレッサの容量が
増大すると、タービン設備を交換する必要があった。
(Prior Art) For example, a large compressor is often driven at a constant speed by a steam turbine, and in this case, when the capacity of the compressor increases, it is necessary to replace the turbine equipment.

また最近は深夜電力が安価になり、深夜運転には蒸気タ
ービンよりも電動機駆動の方が経済的になる傾向もでて
きた。
In addition, late-night electric power has become cheaper, and electric motor drive tends to be more economical than steam turbine for late-night operation.

このためタービンに電動機を結合してヘルパ(補助駆動
装置)として用いる要求が既出願(特願昭61−120126号
(特開昭62−281785号))のようにある。
For this reason, there is a demand for using an electric motor as a helper (auxiliary driving device) by connecting it to a turbine (Japanese Patent Application No. 61-120126 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-281785)).

(発明が解決しようとする課題) 従来のヘルパ駆動装置では、弱め界磁制御を行う場合に
は電力制御の精度が低下することになる。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional helper drive device, the accuracy of power control is reduced when the field weakening control is performed.

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、高速運転に
有利な交流電動機をタービンに結合し、電力変換装置を
介して交流電動機の出力を所要値に制御し、これによっ
てタービンの負荷の一部を分担するタービンのヘルパ駆
動装置において、弱め界磁制御の場合にも精度の良い電
力制御を行うタービンのヘルパ駆動装置を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an AC electric motor, which is advantageous for high-speed operation, is connected to a turbine, and the output of the AC electric motor is controlled to a required value via a power conversion device. It is an object of the present invention to provide a turbine helper drive device that performs accurate power control even in the field weakening control, in a turbine helper drive device that shares parts.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明は、タービンに結合さ
れた交流電動機と、前記交流電動機を駆動する電力変換
装置と、前記電力変換装置から前記交流電動機に供給す
る電力を検出し、この検出電力と電力基準を比較して、
その電力偏差を減少させるように電力制御信号を出力す
る電力制御手段と、前記電力基準を前記交流電動機の検
出速度で除してトルク指令を生成するトルク基準発生手
段と、前記交流電動機の電圧と速度から前記交流電動機
の磁束を検出する磁束検出手段と、前記トルク指令を前
記検出磁束で除して補正されたトルク指令を出力するト
ルク補正手段と、前記電力制御信号と補正されたトルク
指令に基づいて前記電力変換装置を制御する制御手段を
備える。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an AC electric motor coupled to a turbine, a power converter that drives the AC electric motor, and a power converter that supplies the AC electric motor to the AC electric motor. Detected power, compare the detected power with the power reference,
A power control unit that outputs a power control signal so as to reduce the power deviation, a torque reference generation unit that generates a torque command by dividing the power reference by the detection speed of the AC motor, and a voltage of the AC motor. Magnetic flux detection means for detecting the magnetic flux of the AC electric motor from the speed, torque correction means for outputting the corrected torque command by dividing the torque command by the detected magnetic flux, and the power control signal and the corrected torque command. The control means which controls the said power converter device based on it is provided.

(作 用) 上記構成において、タービンに結合された交流電動機の
回転速度が、所定の速度以下では強め界磁制御が行わ
れ、交流電動機の電圧と速度は一定の比率を保って磁束
一定の制御が行われる。所定の速度を越える高速回転に
なると弱め界磁制御が行われ、交流電動機の電圧は定格
電圧で一定となり、交流電動機の速度に対する電圧の比
率が減少し、磁束検出手段により検出される磁束が減少
する。従って、トルク補正手段から出力される補正され
たトルク指令は、減少した磁束を補うように増大する。
これにより、弱め界磁制御の場合にも、精度の良い電力
制御を行うことができる。
(Operation) In the above configuration, when the rotation speed of the AC motor coupled to the turbine is less than or equal to the predetermined speed, the strong field control is performed, and the constant voltage and speed of the AC motor are maintained at a constant magnetic flux control. Be seen. At a high speed rotation exceeding a predetermined speed, field weakening control is performed, the voltage of the AC motor becomes constant at the rated voltage, the ratio of the voltage to the speed of the AC motor decreases, and the magnetic flux detected by the magnetic flux detecting means decreases. Therefore, the corrected torque command output from the torque correction means increases to make up for the decreased magnetic flux.
As a result, even in the field weakening control, accurate power control can be performed.

(実施例) 本発明の一実施例を第1図に示す。(Example) An example of the present invention is shown in FIG.

第1図において、1は蒸気タービン、2Aは誘導電動機、
3は負荷機械(例えばコンプレッサ)であり、誘導電動
機2Aは負荷軸に結合されて蒸気タービン1のヘルパモー
タとして動作する。
In FIG. 1, 1 is a steam turbine, 2A is an induction motor,
Reference numeral 3 is a load machine (for example, a compressor), and the induction motor 2A is connected to the load shaft and operates as a helper motor of the steam turbine 1.

図の点線内が電力変換装置であり、これによって誘導電
動機2Aの入力Pは設定された電力基準Pに制御され
る。
The area inside the dotted line in the figure is the power converter, which controls the input P of the induction motor 2A to the set power reference P * .

電力変換装置は速度検出器4、順変換器5、逆変換器
6、計器用変流器7、計器用変圧器8A、計器用変圧器8
B、電力検出ユニット9、電力制御増幅器10、トルク基
準発生用除算回路11A、すべり周波数基準発生用除算回
路11B、電圧制御回路13、パルス発生回路14、位相制御
回路15から構成されている。なお本実施例ではトルク基
準としてすべり周波数基準を採用している。
The power conversion device is a speed detector 4, a forward converter 5, an inverse converter 6, a current transformer 7 for an instrument, a transformer 8A for an instrument, a transformer 8 for an instrument.
B, a power detection unit 9, a power control amplifier 10, a torque reference generation division circuit 11A, a slip frequency reference generation division circuit 11B, a voltage control circuit 13, a pulse generation circuit 14, and a phase control circuit 15. In this embodiment, the slip frequency reference is used as the torque reference.

交流電源16は、順変換器5、逆変換器6を介して、可変
周波数可変電圧の交流に変換され、誘導電動機2Aに供給
される。誘導電動機2Aはタービン1と同一軸にて結合さ
れ、負荷機械3の駆動動力の一部を分担する。
The AC power supply 16 is converted into a variable frequency variable voltage AC through the forward converter 5 and the inverse converter 6 and supplied to the induction motor 2A. The induction motor 2A is connected to the turbine 1 on the same axis and shares a part of the driving power of the load machine 3.

タービン1の速度は、ガバナによって一定に保持され、
負荷配分は誘導電動機2Aの入力電力を所要値に制御する
ことによって決定され、誘導電動機2Aの入力電力Pは電
力変換装置を電力基準Pに従って電力制御することに
よって所要値に制御される。
The speed of the turbine 1 is kept constant by the governor,
The load distribution is determined by controlling the input power of the induction motor 2A to a required value, and the input power P of the induction motor 2A is controlled to a required value by controlling the power of the power converter according to the power reference P * .

計器用変流器7と計器用変圧器8Aからの信号IA,VAは電
力検出ユニット9に入力され、これに基づいて電力検出
ユニット9が電力帰還信号PBを出力し、出力された電力
帰還信号PBは電力基準Pと加算点Aで突合わされ、そ
の偏差PAB(=P−P)は電力制御増幅器10を介し
て、すべり周波数補正信号SFABが生成される。
The signals I A and V A from the instrument current transformer 7 and the instrument transformer 8A are input to the power detection unit 9, and based on this, the power detection unit 9 outputs the power feedback signal P B and is output. The power feedback signal P B is matched with the power reference P * at the addition point A, and the deviation P AB (= P−P * ) of the power feedback signal P B is generated through the power control amplifier 10 to generate the slip frequency correction signal SF AB .

一方、電力基準Pはトルク基準発生用除算回路11Aに
入力され、速度検出器4より出力された誘導電動機の速
度信号Nで除算され、速度信号Nで指定された電力P
に相当するトルク指令TAを発生し、すべり周波数基準発
生用除算回路11Bに入力される。
On the other hand, the power reference P * is input to the torque reference generation division circuit 11A, divided by the speed signal N of the induction motor output from the speed detector 4, and the power P * specified by the speed signal N is output .
The torque command T A corresponding to is generated and input to the slip frequency reference generating division circuit 11B.

一方、計器用変圧器8Bと誘導電動機の速度検出器4から
の信号VA,Nは磁束検出ユニット12に入力され、これに基
づいて磁束検出ユニット12が磁束信号Φを出力し、出
力された磁束信号Φはすべり周波数基準発生用除算回
路11Bに入力される。すべり周波数基準発生用除算回路1
1Bでは、トルク基準発生用除算回路11Aから出力された
トルク指令TAが、磁束検出ユニット12から出力された磁
束信号Φで除算され、すべり周波数指令信号SFA
発生する。
On the other hand, the signals V A and N from the instrument transformer 8B and the speed detector 4 of the induction motor are input to the magnetic flux detection unit 12, and based on this, the magnetic flux detection unit 12 outputs the magnetic flux signal Φ A and is output. The magnetic flux signal Φ A is input to the slip frequency reference generating division circuit 11B. Dividing circuit for slip frequency reference generation 1
In 1B, the torque command T A output from the torque reference generation division circuit 11A is divided by the magnetic flux signal Φ A output from the magnetic flux detection unit 12 to generate a slip frequency command signal SF A * .

すべり周波数補正信号SFABとすべり周波数指令信号SFA
は加算点Cで加算されすべり周波数基準SFA(=SFA
+SFAB)を算出する。算出されたすべり周波数基準SFA
は速度検出器4より検出された速度信号Nに相当する周
波数FAに加算点Bで加算され、パルス発生回路14を介し
て逆変換器6の出力周波数FB(=FA+SFA)を決定す
る。
Slip frequency correction signal SF AB and slip frequency command signal SF A
* Is added at addition point C Slip frequency reference SF A (= SF A *
+ SF AB ). Calculated slip frequency reference SF A
Is added to the frequency F A corresponding to the speed signal N detected by the speed detector 4 at the addition point B, and the output frequency F B (= F A + SF A ) of the inverse converter 6 is added via the pulse generation circuit 14. decide.

順変換器5は、電圧制御回路13により、所定の速度以下
では、速度検出器4より検出された速度信号Nに比例し
た電圧を出力するように制御され、所定の速度を越える
と、定格電圧で一定となるように制御される。すなわ
ち、所定の速度以下では、強め界磁で界磁一定の制御が
行われ、所定の速度を越えると、弱め界磁で電圧一定の
制御が行われる。
The forward converter 5 is controlled by the voltage control circuit 13 to output a voltage proportional to the speed signal N detected by the speed detector 4 at a predetermined speed or less, and when the speed exceeds the predetermined speed, the rated voltage is increased. Is controlled to be constant. That is, when the speed is equal to or lower than the predetermined speed, the field is controlled to be constant by the strong field.

誘導電動機2Aは順変換器5、逆変換器6を介してトルク
制御され、これによって誘導電動機2Aの電力Pは設定さ
れた電力基準Pに制御される。
The induction motor 2A is torque-controlled via the forward converter 5 and the inverse converter 6, whereby the electric power P of the induction motor 2A is controlled to the set electric power reference P * .

本発明の第2の実施例を第2図に示す。A second embodiment of the present invention is shown in FIG.

第2図では負荷機械3をヘルパ駆動するための交流電動
機として同期電動機2Bを用い、同期電動機2Bによってタ
ービン1の補助駆動を行い、制御回路としては定γ角制
御を用い、トルク基準としては電流基準を採用してい
る。
In FIG. 2, the synchronous motor 2B is used as an AC electric motor for driving the load machine 3 to helper drive, the turbine 1 is auxiliary driven by the synchronous motor 2B, the constant γ angle control is used as the control circuit, and the current is used as the torque reference. Adopts standards.

電力変換装置は順変換器5、逆変換器6、トルク基準発
生用除算回路11A、電力制御増幅器10、電流制御回路2
2、位相制御回路15、計器用変流器7、計器用変圧器8A,
8B、電力検出ユニット9、位置検出回路21、γ角制御回
路24、速度検出器4、γ角設定器23から構成されてい
る。
The power converter includes a forward converter 5, an inverse converter 6, a torque reference generation division circuit 11A, a power control amplifier 10, and a current control circuit 2.
2, phase control circuit 15, instrument current transformer 7, instrument transformer 8A,
8B, a power detection unit 9, a position detection circuit 21, a γ angle control circuit 24, a speed detector 4, and a γ angle setting device 23.

交流電源16は、順変換器5、逆変換器6を介して、可変
周波数可変電圧の交流に変換され同期電動機2Bに供給さ
れる。同期電動機2Bはタービン1と同軸にて接続され、
負荷機械3に動力を供給する。
The AC power supply 16 is converted into a variable frequency variable voltage AC through the forward converter 5 and the inverse converter 6 and supplied to the synchronous motor 2B. The synchronous motor 2B is coaxially connected to the turbine 1,
Power is supplied to the load machine 3.

同期電動機2Bとタービン1の速度はタービン1のガバナ
により一定に保持され、負荷配分については同期電動機
2Bの電力を制御することにより決定されることは、第1
の実施例と同様である。
The speeds of the synchronous motor 2B and the turbine 1 are kept constant by the governor of the turbine 1, and the load distribution is performed by the synchronous motor 2B.
What is determined by controlling the power of 2B is
It is similar to the embodiment of.

同期電動機2Bの電力は次のように制御される。すなわ
ち、計器用変流器7と計器用変圧器8Aからの信号IA,VA
を電力検出ユニット9に入力し、IA,VAを用いて電力帰
還信号PBを出力する。出力された電力帰還信号PBは電力
基準Pを加算点Aで突合わされ偏差PABが算出され
る。算出された偏差PABは電力制御増幅器10へ入力され
て電流基準補正信号IABを出力する。
The electric power of the synchronous motor 2B is controlled as follows. That is, the signals I A , V A from the instrument current transformer 7 and the instrument transformer 8A
Is input to the power detection unit 9, and the power feedback signal P B is output using I A and V A. The output power feedback signal P B is compared with the power reference P * at the addition point A, and the deviation P AB is calculated. The calculated deviation P AB is input to the power control amplifier 10 and outputs the current reference correction signal I AB .

一方電力基準Pはトルク基準発生用除算器11Aで、速
度検出器4から得られた同期電動機2Bの速度信号Nで除
算され、速度信号Nで指定された電力Pに相当するト
ルク指令TAを発生し、電流基準発生用除算回路11Bに入
力される。
On the other hand, the electric power reference P * is divided by the speed signal N of the synchronous motor 2B obtained from the speed detector 4 by the torque reference generating divider 11A, and the torque command T * corresponding to the electric power P * specified by the speed signal N is obtained. A is generated and input to the current reference generation division circuit 11B.

一方、計器用変圧器8Bと同期電動機の速度検出器4から
の信号VA,Nは磁束検出ユニット12に入力され、これに基
づいて磁束検出ユニット12が磁束信号Φを出力し、出
力された磁束信号Φは電流基準発生用除算回路11Bに
入力される。電流基準発生用除算回路11Bではトルク基
準発生用除算回路11Aから出力されたトルク指令TAが、
磁束検出ユニット12から出力された磁束信号Φで除算
され、電流指令信号IA を発生する。電流基準IA と電
流基準補正信号IABは加算点Bで加算されて実際の電流
基準IAとなる。出力された電流基準IAは電流制御回路2
2、位相制御回路15を介して、順変換器5に送られ、順
変換5はそれに従って同期電動機2Bを制御する。
On the other hand, the signals V A and N from the instrument transformer 8B and the speed detector 4 of the synchronous motor are input to the magnetic flux detection unit 12, and the magnetic flux detection unit 12 outputs the magnetic flux signal Φ A based on this and is output. The magnetic flux signal Φ A is input to the current reference generating division circuit 11B. In the current reference generation division circuit 11B, the torque command T A output from the torque reference generation division circuit 11A is
It is divided by the magnetic flux signal Φ A output from the magnetic flux detection unit 12 to generate a current command signal I A * . The current reference I A * and the current reference correction signal I AB are added at the addition point B to become the actual current reference I A. The output current reference I A is the current control circuit 2
2. It is sent to the forward converter 5 via the phase control circuit 15, and the forward converter 5 controls the synchronous motor 2B accordingly.

また位置検出回路21は計器用変流器7と計器用変圧器8A
からの信号IA,VAを用いて電気的に磁束の位置を検出
し、検出された磁束位置に対してγ角設定器23で設定さ
れたγ角がとれるようにγ角制御回路24でγ角を制御
し、逆変換器6が定γ角で制御される。また、同期電動
機の界磁制御回路は示していないが、所定の速度を越え
ると、同期電動機の電圧が一定になるように弱め界磁の
制御が行われる。
Further, the position detection circuit 21 includes a current transformer 7 for an instrument and a transformer 8A for an instrument.
The position of the magnetic flux is electrically detected using the signals I A and V A from the γ angle control circuit 24 so that the γ angle set by the γ angle setting device 23 can be obtained with respect to the detected magnetic flux position. The γ angle is controlled, and the inverse converter 6 is controlled at a constant γ angle. Although the field control circuit of the synchronous motor is not shown, the field weakening control is performed so that the voltage of the synchronous motor becomes constant when the speed exceeds a predetermined value.

これによって同期電動機2Bは順変換器5、逆変換器6に
よりトルク制御され、同期電動機2Bの電力Pも電力基準
に対応して制御される。
As a result, the synchronous motor 2B is torque-controlled by the forward converter 5 and the inverse converter 6, and the electric power P of the synchronous motor 2B is also controlled corresponding to the electric power reference P * .

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、交流電動機の検出
磁束に基づいて、トルク指令を補正して電力制御を実行
しているので、弱め界磁制御で交流電動機を使用する場
合においても精度のよい電力制御を行うタービンのヘル
パ駆動装置を提供することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the torque command is corrected based on the detected magnetic flux of the AC electric motor to execute the power control. Therefore, when the AC electric motor is used in the field weakening control, It is also possible to provide a helper drive device for a turbine that performs accurate power control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の他の実施例を示すブロック図である。 1……タービン、2A……誘導電動機 2B……同期電動機、3……負荷機械 4……速度検出器、5……順変換器 6……逆変換器、7……計器用変流器 8A,8B……計器用変圧器 9……電力検出ユニット、10……電力制御増幅器 11A,11B……除算回路、12……磁束検出ユニット 13……電圧制御回路、14……パルス発生回路 15……位相制御回路、16……交流電源 21……位置検出器、22……電流制御回路 23……γ角設定器、24……γ角制御回路
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. 1 ... Turbine, 2A ... Induction motor 2B ... Synchronous motor, 3 ... Load machine, 4 ... Speed detector, 5 ... Forward converter, 6 ... Inverse converter, 7 ... Current transformer for instrument 8A , 8B ...... Transformer for instrument 9 ...... Power detection unit, 10 ...... Power control amplifier 11A, 11B ...... Division circuit, 12 ...... Magnetic flux detection unit 13 ...... Voltage control circuit, 14 ...... Pulse generation circuit 15 ... … Phase control circuit, 16 …… AC power supply 21 …… Position detector, 22 …… Current control circuit 23 …… γ angle setting device, 24 …… γ angle control circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】タービンに結合された交流電動機と、前記
交流電動機を駆動する電力変換装置と、前記電力変換装
置から前記交流電動機に供給する電力を検出し、この検
出電力と電力基準を比較して、その電力偏差を減少させ
るように電力制御信号を出力する電力制御手段と、前記
電力基準を前記交流電動機の検出速度で除してトルク指
令を生成するトルク基準発生手段と、前記交流電動機の
電圧と速度から前記交流電動機の磁束を検出する磁束検
出手段と、前記トルク指令を前記検出磁束で除して補正
されたトルク指令を出力するトルク補正手段と、前記電
力制御信号と補正されたトルク指令に基づいて前記電力
変換装置を制御する制御手段を備えたことを特徴とする
タービンのヘルパ駆動装置。
1. An AC electric motor coupled to a turbine, a power converter for driving the AC electric motor, and electric power supplied from the electric power converter to the AC electric motor are detected, and the detected electric power is compared with a power reference. Power control means for outputting a power control signal so as to reduce the power deviation, torque reference generating means for generating a torque command by dividing the power reference by the detected speed of the AC motor, and the AC motor Magnetic flux detection means for detecting the magnetic flux of the AC motor from voltage and speed, torque correction means for outputting a corrected torque command by dividing the torque command by the detected magnetic flux, and torque corrected with the power control signal. A helper drive device for a turbine, comprising a control means for controlling the power conversion device based on a command.
【請求項2】前記交流電動機を誘導電動機とし、前記制
御手段は、前記電力制御信号と補正されたトルク指令と
の加算値に基づいてすべり周波数を決定し、前記検出速
度と前記すべり周波数との加算値に基づいて前記電力変
換装置の出力周波数を制御することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のタービンのヘルバ駆動装置。
2. The AC motor is an induction motor, and the control means determines a slip frequency on the basis of an added value of the electric power control signal and a corrected torque command, and the slip frequency is determined from the detected speed and the slip frequency. The turbine herver drive device according to claim 1, wherein the output frequency of the power converter is controlled based on the added value.
【請求項3】前記交流電動機を同期電動機とし、前記制
御手段は、前記電力制御信号と補正されたトルク指令と
の加算値に基づいて電流基準を決定し、この電流基準に
基づいて前記電力変換装置の出力電流を制御することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のタービンのヘル
パ駆動装置。
3. The AC motor is a synchronous motor, and the control means determines a current reference based on an added value of the power control signal and a corrected torque command, and the power conversion is based on the current reference. The helper drive device for a turbine according to claim 1, wherein the output current of the device is controlled.
JP61294632A 1986-11-14 1986-12-12 Turbin helper drive Expired - Lifetime JPH0744868B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61294632A JPH0744868B2 (en) 1986-12-12 1986-12-12 Turbin helper drive
EP19870116598 EP0267583B1 (en) 1986-11-14 1987-11-10 Turbine helper drive apparatus
DE8787116598T DE3782613T2 (en) 1986-11-14 1987-11-10 AUXILIARY DRIVE FOR A TURBINE.
US07/119,710 US4818890A (en) 1986-11-14 1987-11-12 Turbine helper drive apparatus
CA000551761A CA1287877C (en) 1986-11-14 1987-11-13 Turbine helper drive apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61294632A JPH0744868B2 (en) 1986-12-12 1986-12-12 Turbin helper drive

Publications (2)

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