Устройство электропитания с двумя уровнями постоянного напряжения

 

Устройство электропитания отг носится к силовым электроэнергетическим установкам и может быть испольЭог вано в качестве основного, вспомогательного или резервного источника питания в автономных, системах с двумя уровнями постоянного напряжения например, на перспективных самолетах с полностью электрифицированным оборудованием. Целью изобретения является улучшение массогабаритных . показателей. Устройство электропитания с двумя уровнями постоянного наi л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4242938/24-07 (22) 11.05.87 (46) 23.10.88. Бюл. И 39 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) С.Б.Резников, Ю.А.Иванников, В.В.Бочаров и С.P.Ìèçþðèí (53) 621.311.168 (088.8) (56) Овчинников И.Е., Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянно о тока. — Л.: Наука, 1979, с. 5.

Брускин Д.Э., Зубакин С.И. Самолеты с полностью электрифицированным оборудованием. — В сб. Итоги науки и техники. Сер. Электрооборудова-. ние транспорта, т. 6, М., 1986, с. 66.

„„80„„ 1432662

Г

Н 02 Л 7/14 Цо (54) УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С

ДВУМЯ УРОВНЯИИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯХ<Е-»

НИЯ (57) Устройство электропитания от.. носится к силовым электроэнергетичес-. ким установкам и может быть использо-, вано в качестве основного, вспомогательного или резервного источника питания в автономных. системах с двумя уровнями постоянного напряжения например, на перспективных самолетах с полностью электрифицированным оборудованием. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей. Устройство электропита- Я ния с двумя уровнями постоянного на1432662 пряжения содержит стартер-генератор

1 с возбуждением от постоянных магнитов, вал которого соединен с силовой установкой 2 через управляемый расцепитель 3, управляемый выпрямитель

4 повышенного напряжения, подключенный входом к зажимам 5 стартер-генератора, а выходом — к распределительной шине 6 повышенного напряжения, управляемый BbBIpHMHTeJlb 7 низкого напряжения, подключенный выходом к распределительной шине 8 низкого напряжения, аккумуляторную батарею

9 низкого напряжения, подключенную через ключ 10 к распределительной шине низкого напряжения, первый ин-. вертор 11, подключенный входом к аккумуляторной батарее, зарядное уст-. ройство 12, ключ 13 электрозапуска, второй инвертор 14, подключенный встречно-параллельно выпрямителю по-.

Изобретение относится к силовым электроэнергетическим установкам и может быть использовано в качестве основного, вспомогательного или резервного источника питания в автономных электроэнергетических системах с двумя уровнями постоянного напряжения (например, 270 и 27 В), например, на перспективных самолетах с полно-.. стью электрифицированным оборудованием.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства электропитания 15 с двумя уровнями постоянного напряжения; на фиг. 2 — упрощенная конструктивная схема обращенного коллекторного узла стартер-генератора.

Устройство электропитания с двумя 20 уровнями постоянного напряжения содержит стартер-генератор 1 с возбуждением от постоянных магнитов, вал которого соединен с силовой установкой

2 через управляемый расцепитель 3, управляемый выпрямитель 4 повышенного напряжения, подключенный своим входом к зажимам 5 якорной обмотки стартер-генератора, а выходом — к распревышенного напряжения. Вход управляемого выпрямителя 7 и выход инвертора

11 подключены к отпайкам 15 низкого напряжения якорной обмотки стартергенератора, к зажимам которого подключен вход зарядного устройства.

Стартер-генератор снабжен обращенным коллекторным узлом, подключенным через ключ 13 к аккумуляторной батарее, причем коллекторный узел имеет отключающий механизм, например центробежный. Улучшение массогабаритных показателей устройства обеспечивается благодаря отсутствию многоэлементной аккумуляторной батареи повышенного напряжения, циклоконвертора для электрозапуска силовой установки и понижающего трансформатора за счет выполнения стартер-генератора с отпайками и обращенным коллекторным узлом. 2 ил. делительной шине 6 повышенного напряжения, управляемый выпрямитель 7 низкого напряжения, подключенный своим выходом к распределительной шине 8 низкого напряжения, аккумуляторную батарею 9 низкого напряжения, подключенную через ключ 10 к распределительной шине низкого напряжения, первый инвертор 11 (низкого напряжения), подключенный своим входом к аккумуляторной батарее, зарядное устройство 12, выход которого подключен к аккумуляторной батарее, ключ электрозапуска 13, второй инвертор 14 (повышенного напряжения), подключенный встречно-параллельно выпрямителю повышенного напряжения. Вход управляемого выпрямителя низкого напряже-: ния и выход первого инвертора соединены между собой и подключены к от-. пайкам 15 низкого напряжения якорной обмотки стартер-генератора, к зажимам которой подключен вход зарядного устройства. Стартер-генератор снабжен обращенным коллекторным узлом с неподвижными коллекторными пластинами

16, подключенными к отпайкам низкого напряжения якорной обмотки, и с вращающимися коллекторными щетками 17, 1432662 подсоединенными посредством вращающихся контактных щеток 18, неподвижных токосъемных колец 19 и ключа электрозапуска K аккумуляторной батарее, 5 причем коллекторные и контактные щетки снабжены центробежным отключающим механизмом, состоящим иэ направляющих 20, центробежных грузов 21 и упругих элементов 22. Управляемый 10 расцепитель имеет обмотку электромагнита 23, подключенную к аккумуляторной батарее через ключ 24 расцепителя.

Устройство работает следующим 15 образом.

В исходном состоянии все ключи разомкнуты, а управляемый расцепитель 3 находится в зацепгенном положении. При замыкании ключа электро- 20 запуска 13 напряжение аккумуляторной батареи 9 через неподвижные токосъемные кольца 19, вращающиеся контактные 18 и вращающиеся 17 коллекторные щетки подается на непод- 25 вижные коллекторные пластины 16, после чего ключ 13 размыкается и происходит запуск силовой установки 2 с помощью стартер-генератора 1 до "оборотов малого газа", при которых про- 30 изводится дальнейшее топливное раскручивание силовой установки до номинальной частоты вращения. При достижении частоты вращения вала стартергенератора величины,.несколько превышающей величину, соответствующую

"оборотам малого газа", с помощью центробежных грузов 21 производится автоматическое отключение вращающихся щеток 17 и 18, что позволяет уве- 4 личить их срок службы.

При номинальной частоте вращения на зажимах 5 и отпайках 15 низкого напряжения стартер-генератора индуцируется ЭДС, обеспечивающая питание распределительных шин повышенного б и низкого 8 напряжения через соответствующие управляемые выпрямители 4 и

7, а также зарядку аккумуляторной батареи 9 через зарядное устройство

12. В данном режиме стартер-генератор используется для питания потребителей электроэнергии с двумя уровнями постоянного напряжения (например, 270 и 27 В), а также для подзарядки аккумуляторной батареи. При необходимости рекуперации избыточной электроэнергии из сети с повышенным напряжением (например, при рекуператинном торможении электропри»во;,ов) избыточная энергия кратковременно передается через второй инвертор 14 (повьш енного напряжения) на вал стартер-генератора и далее в силовую у :.,.; новку.

Если данная силовая установка явля ется вспомогательной, то после подачи питания по крайней мере на распределительные шины 6 повышенного напрsl жения от основных источников силов;:,н установка может быть остановлена, но после того, как с помощью ключа 24 происходит расцепление управляемого расцепителя 3. При этом вращение вала стартер-генератора, находящегося в режиме двигателя на холостом ходу, обеспечивается с помощью второго инвертора 14 и первого инвертора 11. а питание распределительной шины Р низкого напряжения осуществляется через управляемый выпрямитель 7 низкого напряжения за счет трансформаторной ЭДС и ЭДС вращения на отпайках

15 низкого напряжения, а также за счет питания от аккумуляторной батареи с помощью первого инвертора 11.

Провалы напряжения на шинах 6 и 8 из-за подключения мощных нагрузок компенсируются за счет запасов кинетической энергии ротора стартер-генератора, а также за счет энергии аккумуляторной батареи. Всплески повышенного напряжения из-за отключения мощных нагрузок или из-за рекуперации излишней энергии компенсируются за счет кратковременного запасания кинетической энергии в роторе стартер-генератора (с помощью инвертора

14) с дальнейшим медленным переводом ее в аккумуляторную батарею (через зарядное устройство 12) в сеть низкого напряжения (через выпрямитель 7) или в сеть повышенного напряжения (через выпрямитель 4).

В аварийном режиме при выходе из строя силовой установки и отсутствии питания шин 6 и 8 от основного постороннего источника питания осуществляется от аккумуляторной батареи. При этом ключ 10 замыкается и напряжение аккумуляторной батареи непосредственно прикладывается к шине 8 низкого напряжения. Кроме того, с помощью первого инвертора

11 производится подача питания на якорную обмотку стартер-генератора, находящегося в режиме двигателя на

5 14326 холостом ходу, что в свою очередь обеспечивает питанием жизненно важные потребители в сети повышенного напряжения (через управляемый выпря5 митель 4) .

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечиваются все функции, связанные с питанием потребителей с двумя уровнями постоянного

10 напряжения в нормальных и аварийных режимах, а также электрозапуск силовой установки. Масса и габариты устройства снижены благодаря отсутствию многоэлементной аккумуляторной батареи повышенного напряжения, модного циклоконвертора для электрозапуска силовой установки и понижающего трансформатора, роль которого выполняет якорь стартер-генератора.

Формула изобретения

Устройство электропитания с двумя уровнями постоянного напряжения, содержащее стартер-генератор с возбуждением от постоянных магнитов, вал которого соединен с силовой установкой через управляемый расцепитель, управляемый выпрямитель повышенного напряжения, подключенный своим входом к зажимам якорной обмотки стартер енератора,а выходом- краспределительной шине повышенного напряжения, управляемый выпрямитель низкого напряжения, подключенный своим выходом к распределительной шине низкого

62 6 напряжения, аккумуляторную батарею низкого напряжения, подключенную через ключ к распределительной шине низкого напряжения, первый инвертор, подключенный своим входом к аккумуляторной батарее, второй инвертор, зарядное устройство, выход которого подключен к аккумуляторной батарее, и ключ электроэапуска, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, оно снабжено вращающимися контактными щетками и неподвижными контактными кольцами, якорная обмотка стартер-генератора выполнена с отпайками низкого напряжения, стартергенератор снабжен обращенным коллекторным узлом с неподвижными коллекторными пластинами, подключенными к укаэанным отпайкам, и с вращающими-,. ся коЛлекторными щетками, подсоединенными посредством вращающихся контактных щеток, неподвижных токосъемных колец и ключа электрозапуска к аккумуляторной батарее, второй инвертор подключен встречно параллельно выпрямителю повышенного напряжения, вход управляемого выпрямителя низкого напряжения и выход первого инвертора подключены к отпайкам низкого напряжения якорной обмотки стартергенератора, к зажимам которой подключен вход зарядного устройства, причем вращающиеся коллекторные и контактные щетки снабжены отключающим механизмом.

1432662

Фиг.2

Составитель В.Мириманян

Техред М.Дидык

Корректор И.Муска

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 5455/49

Подписное

Тираж 651

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4