Система электропитания на два уровня напряжения

 

Союз Советскнк..

Социалистических

Республик (ц) 1001313

-Оll ИCAНИЕ изоьрвтения

-К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 26.10.81(21) 3361160/24 07 ($I)Q (д

Н 02 У 7/34 с присоединением заявки М

Геву«аретвеввй квинтет

CCCP

«е «е«ам взвбретевий и еерытий (23)Приоритет

Опубликовано 28.02-.83. Бюллетень М 8 (53) УДК621.

- .355.1 (088.8) Дата опубликования описания 28.02,83

М. Н. Фесенко, Л. В. Кепылова, B. и Е. C. Подколодный (72) Авторы изобретения у

Московский автомеханический институт,,„:... (7!) Заявитель (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НА ДВА УРОВНЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к производству и потреблению электроэнергии, и может применяться для питания-систем электрооборудования автомобилей, тракторов .и других транспортных средств.

На современных грузовых автомобилях необходимо для увеличения мощности не. которых потребителей выполнять их на более. высокое напряжение (24В или

48B). Однако имеется большая группа электропотребителей, которую целесообразно оставлять на более низком напря-. жении (12В), Указанным противоречивым требованиям удовлетворяют системы электропитания на два уровня напряжения (12 и

24 В; 12 и 48 В и т.д.). В таких системах при неработающем двигателе внутреннего сгорания или при работе на мас лой частоте потребители могут питаться от аккумуляторных батарей.

Известна система электрооборудова- ния на два уровня напряжения, содержашая генератор переменного тока с двумя ,многофазными якорными обмотками.

Генератор имеет две обмотки якоря, работающие каждая со своим выпрямителем, включенными последовательно, и одну общую обмотку возбуждения.. Обычный регулятор напряжения реагирует:, на,суммар. ное напряжение 24В. Каждый выпрямитель

- работает на свою нагрузку и оба вьп ря- . мителя на общую нагрузку. При равенстто ве числа витков в обоих комплектах обмоток такие. системы могут работать с одним регулятором напряжения. Последнее .упрощает и удешевляет систему электропитания. Особенностью схемы является

15 наличие специального контура, .следящего за степенью заряженности каждой из . . батарей. Для этого средняя точка выпря мителей через замыкающие контакты coezo динена со средней точкой нагрузок, а средняя точка аккумуляторных батарей через размыкаюших контакты --со-средней точкой этих нагрузок. Управление электромагнитным реле выполнено-на:.

1001315 транзисторах и стабилитронах. Применение такой системы целесообразно, если мощность по низшему уровню значительно больше мощности по высшему уровню. В приведенной схеме целесообразно, чтобы значения величин нагрузок были близкими, а одна из них должна выполняться двухпроводной (1 .

Недостатками изв стной системы являются наличие дополнительного специального устройства (большого количества полупроводниковых элементов) и необходимость выполнения части потребителей в двухпроводном исполнении.

Наиболее близкой к предлагаемой "по технической сущности является система электропитания на два уровня напряжения, содержащая генератор с двумя комплектами обмоток якоря, работающими каждый со своим выпрямителем. При этом оба выпрямителя включены последовательно. Система имеет одну общую îáмотку возбуждения. Один выпрямитель питает 12 B нагрузку и одну аккумуляторную батарею, а оба выпрямителя вместе 24 B нагрузку и две последовательно включенные батареи. Обычный регулятор напряжения реагирует на напряжение 12 В. В системе необходимый режим заряда аккумуляторных батарей при одном регуляторе напряжения достигается за счет соответствующего выполнения обмоток якоря генератора (бифилярная намотка-компенсация реактивных составляющих напряжения и соответствующий . выбор активного сопротивления обмс . ток) $2) .

Недостатком данной системы является необходимость специального выполнения обмоток, что усложняет систему в целом и снижает ее надежность.

Uem изобретения - повышение надежности системы путем обеспечения необходимого зарядного режима аккумуляторным батареям в схеме электропитания на два уровня напряжения беэ применения специальных регулирующих зарядных устройств и выполнения специальных сложных обмоток в генераторе, что одновременно упрощает систему электропитания в целом.

Указанная цель достигается тем, что в системе электропитания на два уровня напряжения, содержащей синхронный генератор с двумя статорными обмотками, подключенными к двум выпрямителям. и обшей обмоткой возбуждения, подключенной к регулятору напряжения, две аккумуляторные батареи, соединенные

36

35 о

5Q

55 последовательно, и две нагрузки на раз- ные уровни напряжения, причем нагрузка низшего уровня подсоединена к средней точке соединения двух батарей и минусу батареи и выпрямителя, а нагрузка высщего уровня присоединена к плюсу и минусу последовательно соединенных батарей, статорные обмотки выполнены на разные напряжения и подключены каждая через свой выпрямите ь к нагрузкам и аккумуляторным батареям разного уровня, причем отрицательные выводы выпрямителей. аккумуляторных батарей и нагрузок соеди- нены между собой.

При этом для исключения разряда аккумуляторной батареи высшего уровня напряжения на последовательно соединенные нагрузку низшего уровня и нагрузку высшего уровня между плюсовым и минусовым зажимами аккумуляторных батарей включено реле, замыкающие контакты которого включены между средней точкой аккумуляторных батарей и нагрузкой низшего уровня.

B предлагаемой системе оба комплекта обмоток якоря выбирают исходя иэ требуемого для данного автомобиля баланса энергии аккумуляторных батарей как по верхнему, так и по нижнему уровню напряжения.

На чертеже изображена предлагаемая система электропитания.

Система состоит из генератора 1 переменного тока, который имеет два комплекта 2 и 3 многофазньи обмоток якоря". один комплект 3 на низший уровень напряжения, работающий со своим выпрямителем 4 на нагрузку 5 нижнего уровня и аккумуляторную батарею 6, и второй комплект 2 обмоток на высший уровень напряжения, работающий со своим выпрямителем 7 на нагрузку 8 высшего уровня, и две последовательно соединенные аккумуляторные батареи 6 и 9.

Обмотка 10 возбуждения подключена через регулятор 11 напряжения на напряжение высшего уровня — точки 12-13 (или напряжение низшего уровня — точки.

14-13). Заряд аккумуляторных батарей

6 и S обеспечивается соответствующим выбором обмоточных данных генератора.

В системе электропитания осуществляется автоматическое поддержание на» пряжения на уровеньноминального и автоматическое перераспределение нагрузок указанным ниже образом. Допустим нагрузка по низшему уровню напряжения максимальна (A.< минимальна), а по

5 - - 1001 высшему уровню R> со . Ток возбуждения генератора 8 определяется режимом холостого хода генера ора высшего уравня. Выпрямленное напряжение по низше: му уровню Ug падает, батарея 6 разря1 жается, падает напряжение аккумуляторных батарей высшего уровня напряжения Q<< (Мд 0<+ 09 ) ° ЗЪ|еньшение()дб пвлечет увеличение зарядного тока второfO го уровня () о 2 ), а следовательно, увеличится ток возбуждения 1 и возрастет . напряжение низшего уровня- О д,, т.е. генератор начнет отдавать больший ток . по низшему уровню напряжения, Допустим, что по низшему уровню g<--оо, а по высt5 шему R8 минимально, т.е. высший уровень напряжения максгмально нагружен. Следовательно, ток возбуждения )g максимален.

На низшем уровне растет Од„, а следовательно, ток заряда по низшему уровню

Фо (l qgp ) возрастает, напряжение батареи 6 растет Ц ® 0<+ Uy, падает зарядный ток по верхнему уровню, а следовательно падает ток возбуждения и генераЭ

25 тор нач шает отдавать меньший ток по низшему уровню.

Таким образом, в предлагаемой схеме отпадает как необходимость применения специального полупроводникового, устройства для обеспечения зарха аккумулятор- о ных батарей, так и необходимость выполнения бифилярных обмоток.

Для предотвращения возможности разряда аккумуляторной батареи 9 на сопротивление нагрузки низшего уровня (через зз включенную нагрузку 8 высшего уровня напряжения) при отключенном выключателе батареи (ВМ) между плюсом верхнего уровня напряжения и минусом включено реле, замыкающие контакты 15 которого 40 установлены, между средней точкой аккумуляторНых батарей и нагрузкой низшего уровня

Таким образом, предлагаемая схема по сравнению с известной упрощает изго- М товление обмоток статора (не требуется выполнять обмотки статора бифилярными) и в целом схему генератора (отпадает необходимость компенсации реактивной составляющей напряжения, т.е. исключают- о

Si3 6 ся конденсаторы в каждой фазе), при этом обеспечивается положительный зарядный баланс по обоим уровням напряжения при подключении нагрузки на оба уровня напряжения.

Формула изобретения

1. Система электропитания на два уровня напряжения, содержащая синхронный генератор с двумя статорными обмотками, подключенными к двум выпрямителям, и обшей обмоткой возбуждения, подключенной к регулятору напряжения, две аккумуляторные батареи, соединенные последовательно, и две нагрузки на раз- ные уровни напряжения, причем нагрузка низшего уровня подсоединена к средней точке соединения двух батарей к минусу батареи и выпрямителя, а нагрузка высшего уровня присоединена к плюсу и минусу последоЬательно соединейных батарей, о т л- и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности сис темы путем обеспечения равномерного заряда аккумуляторных батарей и упро щения системы в целом, статорные обмотки выполнены на разные напряжения и подключены каждая через свой выпря ,митель к нагрузкам и аккумуляторным батареям разного уровня напряжения,,причем отрицательные выводы выпрямителей, аккумуляторных батарей и нагрузок соединены между собой.

2. Система но и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью цовышения надежности системы электропитания, между плюсовым и минусовым зажимами цепи последовательно включенных акку,муляторных батарей включено реле, замыкающие контакты которого включены между средней точкой аккумуляторных батарей и нагрузок низшего уровня.

Источники информации, принятые во внимание цри экспертизе

1. Патент США N 3793544 кл. 320-17, 1972.

2. Патент США М 4045718, кл. 320-17, 1975.

Составитель И. Иайдина рвдадтор Ю. Ковач Техред M.Òeàâp КоРрвдеор O.

Заказ 1432/67 Тираж 615 Подписное

ВНИИЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москве, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4