Устройство для питания нагрузки постоянным током

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННШ ТОКОМ, содержащее генератор переменного тока с устроенным выпрямителем, реле-регуяятор , аккумуляторную батарею и нагрузки, включенные параллельно с, генератором и аккумуляторной батат- , реей, отличающееся, тем что, с целью уменьшения потребления нагрузками электроэнергии от аккумуляторной батареи, в него введе ны две секции шин, соединенные с генератором и аккумуляторно батареей , к первой из которых подключены неограниченно продолжительные и толчкЬвые нагрузки, а к второй, сов диненной с генератором и аккумулятсфной батареей через замыкающий контакт контактора, подключена болыца по сравнению с подключенными к секции шин продолжительная нагрузка, двухпрёдельное реле скорости вращения, состоящее из электронного тахометра, вход которого coet, динен с линейными выводами генератора , и самобликирующегося переключателя , выполненного в виде ключевого транзистора, в коллекторную цепь которого включены лараллельнр электромеханическое реле, один из замыкающих контактов которого включен / в цепь питания упомйнутого вьшие контактора , и светодиод первой транэисторной оптопары, транзистор которой включен к цепь базы упомянутого ключевого транзистора параллельно с транзистором второй транзисторной оптопары, светодиод которой включен в коллекторную цепь выходного транзистора электронного тахометра, шунт, включенный, последовательно с аккумуляторной батареей, один из выводов которого имеет общую точку с (О минусом генератора ис нулевым проводом введенного биполярного источс ника питания, компаратор напряжения , выполненный на операционном усилителе, инверсный вход которого соединен со средней точкой делителя напряжения компаратора, а прямой вход соединен с другим выводом шуйта , устройства выдержки времени, вход которого соединен с выходс « ком паратора напряжения, а выход соедиго нен с входом двухтранзисторного :л ключа, в кртором в цепи коллектора выходного транзистора включен светодиод третьей транзисторной оптопары, э транзистор которой включен к цепь базы ключевого транзистора последовательно с параллельно соединенными транзисторс1ми первой и второй оптопар

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ЦП Н 02 J 7 34

ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

/ .(21) 3378930/24-07 (22) 05.01.82 (46) 28.02.84. Бюл. Р 8 . (72) В.Л.Касьяновский, Э.А.Королев, Н.С.Перфильев и В.A.Ôåäoðos (53} 621.355.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР;

М 195534, кл. Н 02 J 7/34, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Р. 216098, кл.."Н 02 J 7/34, 1966.

3. "Автомобили Бел АЗ 540А, 548А, 531". В/О "Автоэкспорт", Москва, с. 160. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ

НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ, содержа- .-, щее генератор переменного тока с встроенным выпрямителем, реле-регулятор, аккумуляторную батарею и нагрузки, включенные параллельно с.,:— генератором и аккумуляторной бата-.. реей, о т л и ч а ю щ е е с. я тем,. что, с целью уменьшения потреблеиия нагрузками электроэнергии от аккумуляторной батареи, в него .введе ны две секции шин, соединенные с генератором и аккумуляторной батареей, к первой из которых подключе" : ны неограниченно продолжительные и:- . толчкЬвые нагрузки, а к второй, со9- . диненной с генератором и аккумуляторной батареей через замыкающий контакт контактора, подключена большая по сравнению с подключенными к пер-,". ,вой:секции шин продолжительная нагрузка, двухпредельное реле ско- : рости вращения, состоящее из элект ронного тахометра, вход которого соФ динен с линейными выводами генера-". тора, и самобликирующегося переключателя, выполненного в виде ключевого транзистора, в коллекторнув цепь которого включены параллельно электромеханическое.реле, один as замыкающих контактов которого включен в цепь питания упомянутого вщяе контактора, и светодиод первой транзисторной оптопары, транзистор которой включен к цепь базы упомянутого ключевого транзистора параллельно с транзистором второй транзисторной оптопары, светодиод которой включен в коллекторную цепь выходного транзистора электронного тахометра, шуит, включенный. последовательно с акку- . муляторной батареей, один из выво- 9 а дов которого имеет общую точку с минусом генератора и с нулевым проводом введенного биполярного источника питания, компаратор напряжения, выполненный на операционном усилителе, инверсный вход которого Я соединен со средней точкой делителя напряжения компаратора, а прямой вход соединен с другим выводом шуйта, устройства выдержки времени, вход которого соединен с выходом ком паратора напряжения, à. выход соединен с входом двухтранзисторного ключа, в котором в цепи коллектора выходного транзистора включен светодиод третьей транзисторной оптопары, транзистор которой включен к цепь базы ключевого транзистора последовательно с параллельно соединенными транзисторами первой и второй оптопар.

1042570

Изобретение относится к автономным источникам электроснабжения потребителей электроэнергии постоян-. ного тока, устанавливаемых в салонах транспортных средств, преимущественно в кузовах-фургонах автомобилей. В транспортных средствах наряду с относительно маломощными потребителями электроэнергии, требующими постоянства электроснабжения (освещение, сигнализация, аппарату- 10 ра контроля и т.д.), устанавливаются также и мощные потребители электроэнергии калориферы, кондиционеры, вентиляторы и т.п.), которые, хотя и не требуют постоянства электроснаб-15 жения, являются нагрузками продолжительными, что связано с трудностями обеспечения положительного баланса электроэнергии автомобиля при приемлемых габаритах и массе аккумуляторных батарей.

Уменьшение потребления электроэнергии от аккумуляторных батарей при наличии больших нагрузок и связанное с этим уменьшение установленной мощности аккумуляторных батарей имеет важное значение, например, при размещении аккумуляторных батарей в отсеках . кузова-фургона автомобиля, так как это позволяет сократить размеры и массу кузова, которыми руководствуются при выборе типа автомобильного шасси, на котором монтируется кузов-фургон.

Известно устройство для питания 35 электрической сети вагона (1j, содержащее генератор переменного тока, выпрямитель, аккумуляторную батарею, вольтодобавочную группу генератора и переключатель для подключения акку- 4О муляторной батареи на заряд от генератора через вольтодобавочную группу с одновременным переводом нагрузки с аккумуляторной батареи на генератор и затем. обратно на батарею при отключении ее с заряда. Переключатель управляется электрическим фильтром верхних частот, составленным из конденсаторов и индуктивной катушки.

УсТроАсТВо предназначено для примене- () . ния в железнодорожных вагонах с автономныМ электропитанием, где используются щелочные аккумуляторные батареи, которые в отличие от кислотных аккумуляторных батарей требуют для нбрмального заряда значительно больше-

ro превышения зарядного напряжения по сравнению с номинальным напряжением нагрузки. Это связано с тем, что щелочные аккумуляторные батареи обладают высоким внутренним сопротив-60 лением и поэтому для повышения зарядного тока в устройство введена.дополйительная вольтодобавочная группа .и фильтр верхних частот, управляющий переключатель, который коммутирует вольтодобавочную группу в зависимости от скорости вращения генератора и тока генератора. Повышение зарядного тока увеличивает КПД устройства, что способствует некоторому сокращению установленной мощности аккумуляторных батарей. Однако из-за большого потребления электроэнергии от аккумуляторных батарей при питании от этого устройства достаточно продолжительных нагрузок мощностью в несколько киловатт требуется большая установленная мощность аккумуляторных батарей, вследствие чего размещение их, например в автомобиле, становится в большинстве случаев невозможным. Применение этого устройства в качестве источника электропитания в автомобиле нецелесообразно также и потому, что в автомобильных источниках питания используются кислотные аккумуляторные батареи, которые соответствуют условиям работы автомобилей. Кислотные аккумуляторные батареи не требуют при заряде значительного превышения зарядного напряжения по сравнению с номинальным напряжением подключенной к ним нагрузки, так как внутреннее соппротивление кислотных аккумуляторных батарей на несколько порядков меньше, чем у щелочных аккумуляторных батарей, при этом кислотная аккумуляторная батарея подключается к генератору непосредственно, т.е. без вольтодобавочной группы и без уст" ройств, управляющих ее коммутацией.

Недостатком содержащегося в устройстве фильтра верхних частот является сложность его настройки на определенную частоту среза (срабатывания) . Это связано с использованием

s нем конденсаторов, которые всегда имеют большой технологический разброс емкостей по сравнению с их номинальными значениями. Поэтому настройку фильтра приходится производить главным образом за счет изменения числа витков индуктивной катушки, производя таким образом подгонку ее индуктивности под конкретную емкость конденсаторов, что трудоемко и неудобно при серийном производстве, а также при эксплуатации, когда частота среза фильтра изменяется в результате изменения емкости конденсатора в процессе их старения.

Изменение емкости конденсаторов и связанное с этим значительное изменение частоты среза фильтра происходит также при работе устройства в широком диапазоне температур, при этом изменение емкости конденсаторов от температуры в процессе работы не может автоматически компенсироваться простыми средства-! ми.

1042570

Недостатком фильтра верхних частот является также его большой вес и габариты.

Известно также устройство для питания постоянным током приемников энергии, . различных по своим характеристикам, содержащее выпрямительный агрегат (основной), вольтодобавочный выпрямительный агрегат, аккумуляторную батарею с дополнительными элементами и две секции 10 сборных шин, к одной из которых при-соединены неограниченно продолжительные и точковые нагрузки, а к другойаварийные и большие толчковые нагрузки (21 . 15

Недостатком устройства является то, что применение его не приводит к значительному уменьшению потребления электроэнергии от аккумулятор- ных батарей, и, кроме того, достигну- 2О тое в устройстве незначительное уменьшение установленной мощности аккумуляторных батарей стало возможным за счет. введения в устройство дополнительного вольтодобавочного выпрямительного агрегата, который сам имеет большую установленную мощность,. другим недостатком устройст« ва является то, что в нем от обеих секций шин возможно питание только небольших продолжительных нагрузок, а питание больших нагрузок возмож-, но только в толчковых (кратковременных) режимах, так как подключение к шинам длительных больших нагрузок приводит к быстрой разрядке аккумуляторных батарей, что является для устройства аварийным режимом.

Наиболее близкой по технической : сущности и решаемой задаче являет- . ся схеМа электрической системы авто- 4О мобиля-самосвала модели 548А $3),, Схема содержит генератор пере» менного тока с встроенным выпрямителем, реле-регулятор, аккумуля« торную батарею и нагрузку, т6эдклю- 45 ченную к клеммам аккумуляторной батареи.

Аккумуляторная батарея соединеиа параллельно с генератором, выходное . напряжение которого поддерживается на постоянном уровне с помощью реле-регулятора. уменьшение потреб-: ления электроэнергии от аккумуляторных батарей достигается за счет завышения установленной мощности - . 55 генератора. Наличие мощного генера-.: тора способствует сохранению положительного баланса электроэнергии . автомобиля при относительно небольшой установленной мощности аккуму- 60 ляторных батарей. Большая мощность генератора позволяет ему в широком диапазоне скоростей вращения брать

la на себя электроснабжение всех потреителей с одновременным обеспече- 65 нием подзарядки аккумуляторных батарей необходимым током, величина которого пропорциональна степени разряженности аккумуляторных баратей. При этом мощность, обеспечиваемая генератором, в большинстве случаев покрывает также и .большие пики нагрузки, имеющие место при подключении в разное время тех или иных мощных потребителей.

Так как включение в работу мощных потребителей имеет !эпизодический характер, а включаются они нанепродолжительное время, то они не оказывают существенного влияния на баланс электроэнергии автомобиля. При этом оказывается, что средняя,мощность, потребляемая всеми нагрузками за достаточно продолжительное время, не превышает одной трети номинальной мощности генератора, т.е. генератор в целом не доис«. пользуется приблизительно на две трети своей номинальной мощности, а вместе с тем включение достаточно большой продолжительной нагрузки (например калорифера или кондиционера)приводит к отрицательному балансу электроэнергии автомобиля, так как при снижении оборотов генератора аккумуляторные батареи за короткое время успевают полностью разрядиться.

Для восполнения же потерянных аккумуляторными батареями амперчасов требуется значительно более длительное время. Кроме того, известно, что систематические глубокие разряды аккумуляторных батарей вредно отражаются на их работоспособности, при этом со|.ращется срок их службы. Известно, что в летнее время допускается разряжать аккумуляторную батарею не более, чем на 50%, а в зиМнее время - не более, чем на 25В.

Таким образом, один, из недостатков рассмотренного технического решения состоит в том, что из-за большого потребления электроэнергии от аккумуляторных батарей оно не обеспечивает электропитания больших продолжительных нагрузок при небольшой установленной мощности аккумуляторных батарей. другой недостаток технического решения в том, что имеющифся в схеме генератор в значительной степени не доиспользуется по мощности, Целью изобретения является уменьшение потребления нагрузками электроэнергии от аккумуляторной батареи.

Одновременно достигается повышение степени полезного использования установленной мощности генератора, Для достижения укаэанной цели в схему, содержащую генератор переменного тока с встроенным выпрямителем, реле-регулятор, аккумулятор1042570

65 ную батарею, нагрузку, включенную параллельно с генератором и аккуму- ляторнрй батареей, введены две сек- . ции шин, соединенные с генератором и аккумуляторной батареей, к одной из которых подключены неограниченно продолжительные нагрузки небольшой мощности и большие толчковые нагрузки, а к другой, соединенной с генератором и аккумуляторной батареей через контакт контактора, подключена большая продолжительная нагрузка. Кроме этого в схему введены двухпредельное реле скорости вращения, состоящее из электронного тахометра и самоблокирующегося переклю- 15 чателя, выполненного в виде ключевого транзистора, в коллекторную цепь которого включены параллельно электромеханическое реле, один из контактов которого включен к цепь питания упомянутого выше контактора, и светодиод первой транзисторной оптопары, транзистор которой включен в цепь базы упомянутого клю-чевого транзистора параллельно с 25 транзистором второй транзисторной оптопары; светодиод которой включен в коллекторную цепь выходного транзистора электронного тахометра, шунт, включенный последовательно с аккумуляторной батареей, один из выводов которого имеет общую тоМку с в инусом генератора и с нулевым про» водом биполярного источника питания, компаратор напряжения, выполненный на операционном усилителе, инверсный вход которого соединен со средней точкой делителя напряжения компаратора, а прямой вход соединен с другим выводом шунта, устройство выдержки времени, вход которого coe.- 4О . динен с выходом компаратора напряжения, а выход соединен с входом двухтранзисторного ключа,в котором в цепи коллектора выходного транзис тора включен светодиод третьей тран- 45 зисторной оптопары, транзистор ко. торой включен в цепь базы ключевого транзистора последовательно с тран;зисторами первой и второй оптопар. !

В таком выполнении устройство позволяет уменьшить потребление электроэнегрии от аккумуляторных батарей и соответственно уменьшить установленную мощность аккумуляторных батарей, при этом также достигается повышение степени полезного использования установленной мощности генератора.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведена электрическая схема устройства для питания нагрузок постоянным током, на фиг. 3 — токоскоростная характеристка генератора и экспериментальная интегральная кривая распределения скоростей движения автомобиля по времени.

На схеме показаны генератор переменного тока с встроенным выпрямителем 1, реле-регулятор 2, аккумуляторная батарея 3, шунт 4, неограниченно продолжительные нагрузки небольшой мощности 5, большие толчковые нагрузки 6, большие продолжительные нагрузки 7,контактор 8 и его замыкающий контакт 9, самоблокирующийся переключатель 10, ключевой транзистор 11 самоблокирующегося переключателя 10; электромеханическое реле 12 и его первый замыкающий контакт 13, включенный в цепь питания контактора 8, светодиод 14 первой оптопары 15, транзистор 16 первой оптопары 15, включенный в цепь базы ключевого транзистора 11 параллельно с транзистором 17 второй оптопары 18, третья оптопара 19, светодиод 20 третьей оптопары 19, транзистор 21 третьей оптопары 19, включенный в цепь базы ключевого транзистора 11 последовательно с параллельно соединенными транзисторами 16 и 17 пер>вой 15 и второй 18 оптопар, четвертая оптопара 22, транзистор 23 четвертой оптопары 22, включенный в цепь базы транзистора 24, второй замыкающий контакт 25 электромеханического релЬ 12, звонок 26, электронный тахометр 27, пятая оптопара 28, входной светодиод 29 пятой оптопары 28, транзистор 30 пятой оптопары.28, ключевой транзистор 31 электронного тахометра 27, первый дозирующий конденсатор 32, второй дозирую» щий конденсатор 33, первый разделительный диод 34, второй разделительный диод 35, первая зарядная цепочка из потенциометра 36 и резистора 37, вторая зарядная цепочка из потенциометра 38 и резистора 39, переключающий контакт 40 электромеханического реле 12, интегрирующий конденсатор 41, делитель напряжения 42, усилитель 43, выходной транзистор 44 электронного тахометра 27, резистор 45, светодиод 46 второй оптопа- а ры 18, светодиод 47 четвертой оптопары 22, компаратор напряжения 48, делитель напряжения 49 компаратора 48, операционный усилитель 50, устройство выдержки времени 51, двухтранзисторный ключ 52, второй транзистор 53 двухтранзисторного ключа 52, биополярный источника пита« ния 54, трансформатор 55.

Устройство для питания нагрузок постоянным током работает следующим образом, При движении автомобиля скорость вращения генератора находится в прямой зависимости от скорости автомо- биля. Привод генератора осуществля ) 1042570 ется от выходного .,вала коробки от-: бора мощности автомобиля. Величина:, тока, которая. может быть получена от генератора, зависит от скорости

его вращения.

На фиг. 3 приведены токоскоростная характеристика генератора 3 .» и экспериментальная интегральная кривая распределения скоростей. движения автомобиля по времени нахождения в пути, снятия» в услови-. 10 ях движения по лесной и проселочной дорогам со средней скоростью

28 км/ч, где 3z — ток генератора;

Ч(Я - относительное время рабо- -15 ты со скоростью ниже данной, Ъ, 11 - скорость вращения генера тора об/мин — скорость движения автомо- - 2О биля км/ч

Из рассмотрения приведенных на фиг. 3 зависимостей видно, что начальные обороты генератора (1500 об/мин), при которых он начи нает отдавать ток в нагрузку, со« .." ответствует 14 км/ч, а предельно до» цустимые.обороты генератора (8000 об/мин) соответствуют скорое»ти движения автомобителя равной

75 км/ч. Из приведенных на фиг. 3 зависимостей видно также, что примерно 35% от общего времени нахожде-; ния автомобиля в пути генератор не отдает ток в нагрузку (так как . 35 . обороты его недостаточны), а примерно.18% от общего времени нахождения s пути величина тока, выдаваемая генератором, меньше необходиМОй: для питания мощной прожолжительной,:. нагрузки, подключенный к второй секции шин.

Таким образом, в течение пример -; но 35% от общего времени нахожденияавтомобиля в пути все потребители (за исключением упомянутой мощной продолжительной нагрузки) получают питание от аккумуляторной батареи, . а в течение примерно 18% времени на- хождения автомобиля в пути потреби-,, тели получают питание как от аккумуляторной батареи, так и от генера-.... тора, при этом однако обороты гене:-. ратора еще не достаточны для того, чтобы можно было разрешить включе- ние мощной продолжительной с нагруз ки, так как это привело бы к быст-., рой разрядке аккумуляторной батареи. В течение остальных 47% от общего времени нахождения автомоби-, ля в пути обороты генератора дос- " . 60 таточно большие, что позволяет ему обеспечивать электропитанием все иа". грузки (в том числе и мощную продолжительную нагрузку, подключенную ко второй секции шин) и одновремен-,, 65 но производить подзарядку аккумуля« торной батареи.

Таким образом, в предлагаемом устройстве подключение к источникам питания мощной продолжительной нагрузки производится только тогда, когда генератор наберет необходимые обороты, при которых он один (без аккумуляторной батареи) способен обес» печить электропитанием мощную нагрузку. Калорифер или кондиционер, представляющие собой наиболее часто встречающийся в подвижных средствах вид мощной продолжительной нагрузки, не трубуют постоянства электроснабжения, так как нормальным режи« мом их работы является режим "включен-отключен", задаваемый датчиком температуры. Датчик температуры установлен внутри кузова, а так как кузов (салон) транспортного средства обладает большой тепловой инерцией, то кратковременное отсутствие электроснабжения калорифера или кондиционера по причине снижения оборотов генератора не приводит к сколько-нибудь заметному .изменению температуры внутри кузова.

При этом величина мощности калорифера или кондиционера рассчитывается таким образом, чтобы суммарное время нахождения их в отключенном состоянии по причине снижения скорости автомобиля было бы равно или несколь ко меньше суммарного времени нахождения их в отклпченном состоянии по командам от датчика температуры, если бы в течение всего рабочего цикла скорость автомобиля не снижалась, Применительно к интегральной кривой, приведенной на фиг. 3, снятой при наиболее неблагоприятных дорожных условиях движения, время нахождения калорифера в отключенным состоянии и время нахождения калорифера во включенном состоянии относятся как 0,53 к 0,47.

Пульсирующее напряжение, снимаемое с линейных выводов генератора подается на входной светодиод 29 транзисторной оптопары 28 и вызывает его преырвистое свечение с час-. тотой переменного напряжения генератора 1, зависящей от скорости его вращения. Транзистор 30 транзистор- ной оптопары 28 периодически отк рывается с частотой зажигания светодиода 29.

Одновременно с транзистора 30 открывается также ключевой транзистор ЗТ электронного тахометра 27, при этом дозирующие конденсаторы 32 и 33 (заряженные через второй разделительный диод 35 ) каждый раз разряжаются через ключевой транзистор 31 электронного тахометра 27, диод 34 и интегрирующий конденса1042570

55 тор 41, в результате чего интегрирующий конденсатор 41 переэаряжается:

По мере увеличения оборотов генератора и соответственно увеличения частоты срабатывания ключевого транзистора 31 величина заряда, приобретаемая конденсатором 41 за один период переменного напряжения в про.цессе его постоянного заряда через первую зарядную цепочку из резистора 37 и потенциометра 36, перестает 10 превышать величину заряда, теряемую конденсатором 41 за время его перезаряда через дозирующие конденсаторы 32 и 33, вследствие чего напряжение, снимаемое с конденсатора 41 и 15 поступающее на вход усилителя 43, меняет знак с минуса на плюс относительно нулевого провода и продолжает расти, становясь все более положительным. При достижении скорости вращения генератора нижнего порога срабатывания моменты подключения к источникам питания 11 -ой секции шин) величина положительного напряжения на конденсаторе 41 достигает .величины положительного напряжения, заданной делителем 42, в результате чего напряжение на выходе усилителя 43 скачком меняет знак плюс на минус относительно нулевого провода, что приводит к открыванию выходного транзистора 44, при этом цепочка из резистора 45 и светодиодов 46 и 47 получает питание, а транзисторы 17 и 23 транзисторных оптопар 18 и 22 открываются.

Открывание транзистора 17 вызывает открывание ключевого транзистора 11 самоблокирующегося переключателя 10, при этом получают питание 4О электромеханическое реле 12 и светодиод 14 транзисторной оптопары 15, а ключевой транзистор 11 встает на самоблокировку через оптопару 15, транзистор 16 которой включен в цепь базы ключевого транзистора 11 параллельно с транзистором 17 оптопары 18. Электромеханическое реле 12 своим замыкающим контактом 13 подает питание к катушке контактора 8, . который срабатывает и своим замыкающим контактом 9 подключает к источникам питания Il -ую секцию шин, к которой подключена мощная продолжительная нагрузка 7. Одновременно . электромеханическое реле 12 своим переключающим контактором 40 производит подключение интегрирующего конденсатора 41 к, минусовой шине биполярного источника питания 54 через вторую зарядную цепочку из резисто- @) ра 39 и потенциометра 38, после че.го напряжение на конденсаторе 41 снова становится отрицательным по отно шению к напряжению в средней точке делителя напряжения 42, в результате чего светодиоды 46 и 47 обесточиваются, а транзисторы 17 и 23 транзисторных оптопар 18 и 22 закрываются.

Замыкающий контакт 25 электромеханического реле 12 в коллекторной цепи транзистора 24 предотвращает выдачу звукового сигнала при достижении нижней предельной скорости вращения, когда транзистор 23 кратковременно открывается.

При дальнейшем увеличении скорости автомобиля и соответственно скорости вращения генератора 1 и приближения ее к верхнему порогу срабатывания напряжение, снимаемое с конденсатора 41, снова меняет знак с минуса на плюс относительно нулевого провода и продолжает расти, становясь все более положительным. При достижении верхней-предельной скорости вращения величина положительного напряжения на интегрирующем конденсаторе 41 достигает величины положительного напряжения, заданной делителем 42, в результате чего напряжение на выходе усилителя 43 снова скачком меняет знак с плюса на минус относительно нулевого про" вода, что снова приводит к открыванию выходного транзистора 44, при этом цейочка из резистора 45 и светодиодов 47 и 46 получает питание, а транзисторы 17 и 23 открываются.

Открывание транзистора 17 не вызывает каких-либо изменений в работе схемы, так как ключевой транзистор 11 стоит на самоблокировке, а открывание транзистора 23 влечет за собой открывание транзистора 24, в результате чего получает питание электрический звонок 26, сигнализирующий водителю о превышении скорости автомобиля, после чего водитель снижает скорость автомобиля или (при необходимости движения с большей скоростью ) отключает привод генератора. При снижении скорости .автомобиля и, соответственно скорости вращения генератора 1 до величины, соответствующей моменту включения I! -ой секции шин, отключения

П -ой секции шин не происходит, так как ключевой транзистор 11 самоблокирующегося переключателя 10 стоит на самоблокировке. При дальнейшем снижении скорости автомобиля величина тока, отдаваемая генератором 1 в нагрузку 7, подключенную к П -ой секции шин, становится недостаточной и поэтому недостающая часть тока начинает потребляться нагрузкой от аккумуляторной батареи 3. По мере снижения скорости автомобиля величина тока разряда аккумуляторной батареи 3 увеличивается и достигает предельной величины,. рассчитанной из условия сохранения положительно1042570

12 го баланса электроэнергии, при этом также увеличивается и достигает пре- дельной величины напряжение на шун-. те 4, которое подается на вход компаратора йапряжения 48, где оно сравнивается с напряжением в средней точ- 5 ке делителя 49, а их разность подается на вход операционного усилителя 50.

При достижении предельной величи- .— ны тока разряда аккумуляторной бата- 10 реи 3 величина напряжения, снимаемая с шунта 4, становится.по абсолютной величине больше напряжения в средней точке делителя напряжения 49, в результате чего напряжение." 5 на выходе операционного усилителя 50 компаратора напряжения 48 скачком меняет знак с плюса на минус относи-. тельно нулевого провода. По истече- ., нии времени выдержки, заданного уст- 2О ройством выдержки времени 51, закрывается двухтранзисторный ключ 52 (который ранее находился в открытом состоянии), при этом второй транзистор 53 двухтранзисторного ключа 52 закрывается, а светодиод 20 транзисторной оптопары 19 обесточивается. =

Так как светодиод 20 обесточивается, то транзистор .21 этой оптопары закрйвается и отсекает ток базы ключевого транзистора 11 в самоблокирующемся переключателе 10, снимая тем самым транзистор 11 с самоблокировки, пос-, ле чего транзистор 11 закрывается, а электромеханическое реле 12 обес- точивается и своим контактом 13 раз- З5 рывает цепь питания катушки контак- тора 8, который, в свою очередь,,отключает 1! -ю секцию шин генерато ра 1 и аккумуляторной- батареи 3. Таким образом происходит ограничение 40 тока разряда аккумуляторной батареи 3 величиной, рассчитанной из условия обеспечения положительного баланса электроэнергии при существу+ ющих нагрузках небольшой мощности 5, и толчковых нагрузках большой мощности б.

Величина допустимого тока разряда аккумуляторной батареи 3 задает- = ся делителем напряжения 49 компаратора напряжения 48.

Выдержка времения, обеспечиваевая с помощью устройства выдержки времени 51, необходима для устранения ложных отключений нагрузки 7 при пусковых режимах работы нагрузок (например, в момент запуска электродвигателя кондиционера, а также при включении толчковых нагрузок), когда ток разряда аккумуляторной батареи кратковременно достигает очень больших величин. Так как обороты генератора 1 и соответственно частота переменного напряжения на линейных выводах генератора изменяются в широком диапазоне, то использование в биполярном источнике питания 54 обычного трансформатора питания не представляется возможным, так как трансформаторы питания рассчитываются для работы на одной, определенной для данного типа трансформатора номинальной частоте, отклонение от которой допускается в очень узких пределах. Поэтому в качестве трансформатора питания в биполряном источнике питания 54 использован согласующий трансформатор 55, применяющийся в радиотехнике для согласования сопротивлений смежных каскадов.

Рабочий диапазон частот переменного напряжения на линейных выводах генератора 1 укладывается в рабочий диапазон частот согласующего трансформатора 55. Благодаря небольшим величинам токов, потребляемым светодиод и транзисторных оптопар, мощность биполярного источника питаниянебол шая, что также способствует выбору маломощного согласующего трансформатора в качестве трансформатора питания.

Использование изобретения направлено на.улучшение качественных показателей устройства для питания нагрузок постоянным током — уменьшение потребления нагрузками электроэнергиИ от аккумуляторных батарей и повышение степени полезного использования установленной мощности генератора.

1042570

1042570

1042570

Ри,3

Редактор О.Юркова Техред М.Гергель Корректор A.Tÿñêo

Заказ 117б/б Тираж б14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Мокине 5кпаиения

Х Икц(а ыач

I: Искам 5кпацрнуя

ЕиъИОЯЯ п рЦ щр s ма