Энергетическая система

 

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< 657522

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (6i) дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлеио05.03.76 (2l) 2331949/24-0

Кл.

02 Х 7/00 с присоединением заявки №вЂ”

Гюсударстаюнный квинтет

СССР пю делам нзююретвннй н юткрытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.7ЭБюллетень ¹ 1

Дата опубликования описания 19.04.7

ДК 621.355» (088»8) (72) Авторы изобретения

Ф. A. Широбоков, H. И. Хорошилов и Ф. И. Плостак (71) Заявитель (54) ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроустановках — автоматизированных электроагрегатах и передвижных электростанциях, а также на других установках, например летательных аппаратах, судах, где к устройствам электропитания постоянным током предъявляются требования минимальных габаритов и.веса без снижения при этом надежности и других технико-экономических показателей.

Известна энергетическая система, со держащая устройство для питания постоянным током низковольтного электрооборудования установки с заземленным .металлическим корпусом, включаюшее в себя схему управления установкой, электростартер и аккумуляторную батарею для пита ния по однопроводной схеме электростартера и схемы управления t1j . Однако в такой системе при работе электростартера напряжение на батарее, а следовательно, и на схеме управления установкой резко снижается (например, с 24 до 16В) 2 из-за большого тока электростартера, что может явиться причиной отказов работы элементов электрооборудования. Кроме тбго> при однопроводном электростартере, когда одна его клемма присоединена к

5 металлическому корпусу установки, схема управления установкой также питается по однопроводной схеме, что снижает надежность ее работы. Подобное питание схемы управления установкой применяется на

1В электроустановках с малым объемом автоматизации, Известна также энергетическая систе« ма, содержашая устройство для питания постоянным током низковольтного элект > рооборудования установки с заземленным металлическим корпусом, включаюшее в себя схему автоматического управления установкой и электростартер с одинаковы ми номинальными напряжениями питания, аккумуляторную батарею для питания электростартера (стартдрную батарею) и отдельную аккумуляторную батарею для питания схемы автоматического управле657522 кумуляторной батареей, соединенной с входом конвертора через регулирующий элемент компенсационного стабилизатора напряжения.

Для стабилизации вькодного напряжения конвертора, а также уменьшения затрат энергии стартерной батареи на работу конвертора путем обеспечения синхронной работы компенсационного стабилизатора и электростартера блок сравнения компенсационного стабилизатора связан с выходом конвертора, клеммами батареи и двумя источниками опорного напряжения, а первый вентиль включен со стороны той клеммы стартерной аккумуляторной батареи, к которой подключен регулирующий элемент компенсационного стабилизатора.

Для обеспечения двухпроводного пита« ния схемы автоматического управления установкой при однопроводном электростартере клемма стартерной батареи, связанная с регулирующим элементом компенсационного стабилизатора и одноименная с клеммой электростартера, подключенной к металлическому корпусу установки, соединена с указанным корпусом, а другая ее клемма подключена к схеме автоматического управления установкой через последовательно соединенныеразъединительный элемент, чувствительный к току короткого замыкания через него, например плавкий предохранитель,,и второй вентиль.

Кроме того, для осуществления сигнализации о замыкании на металлический корпус схемы автоматического управления установкой к первому вентилю я разъединительному элементу подключены датчики блока сигнализации.

Для снижения потерь мощности на регулирующем элементе компенсационного стабилизатора вход конвертора, связанный с регулирующим элементом, соединен через последовательно включенные ключ, управляемый разъединительным элементом, и третий вентиль с частью стартерной батареи.

При этом напряжение указанной части батареи при отключенном стартере по величине равно минимальному напряжению на всей стартерной батарее.при работе электростартера, коэффициент трансформации конвертора выбран равным отношению максимально допустимого напряжения питания схемы автоматического управления установкой к минимальному напряжению на стартерной батарее при работе электростартера, одно опорное напряжение по

Целью изобретения является обеспечение питания номинальным напряжением схемы автоматического управления установкой от стартерной батареи. Это дости56 гается тем, что предлагаемая энергетическая система снабжена конвертором и компенсационным стабилизатором напряжения последовательного. типа с регулирующим

5$ элементом и блоком сравнения, причем схема автоматического управления установкой связана с выходом конвертора и через первый вентиль со стартерной акния установкой номинальным напряжением по двухпроводной схеме (2 ) . Аккумуляторные батареи этой системы заряжаются от одного зарядного устройства, если стартер двухпроводный, или от разных за- 5 рядных устройств, если стартер однопроводный, и подключаются к зарядному устройству (зарядным устройствам) по cBl налу от электронного блока (блоков) подразрядки. Подобное питание электростар- 16 тера и схемы автоматического управления установкой применяется на электроустановках, автоматизированных IIo 2-й и 3 и степеням по ГОСТ 10032-69. Недостаток этой системы состоит в том, что 1> для питания схемы автоматического управления установкой используется отдельная аккумуляторная батарея (батарея авчоматики) с устройствами, обеспечивающими ее коммутацию и автоматическую подзарядку. Это увеличивает вес установки, ее стоимость и затраты на обслуживание аккумуляторов при нх эксплуатации и сокращает полезный объем внутри установки. Аккумуляторная батарея, питающая схему автоматического управления установкой, нэ используется для питания электростартера при запуске установки, В то же время для ускорения и повышения вероятности ее запуска, особенно при низкой температуре, когда емкость аккумуляторов снижается, необходимо увеличивать емкость стартерной батареи. Кроме того, хотя обе батареи составлены как

35 правило из аккумуляторов стартерного типа, работают они в различных режимах: стартерная батарея - кратковременно (секунды) и с большими разрядными токами (сотни ампер), а батарея автоматики — длительно (часы) и с малыми разрядными токами (единицы ампер). Это разнообразие может быть причиной отставания аккумуляторов, если они при эксплуатации будут переставлены из одной батареи в другую, напряжение стартерной батареи 2, На выходе конвертора 7 также быстро появляется повышенное напряжение постоянного тока, равное по величине входному напряжению, умноженному на коэффициент тран- 5 сформации конвертора. Повышенное напряжение запирает вентиль 4 и питает схему

3 автоматического. управления установкой.

Это же напряжение поступает в элемент сравнения компенсационного стабилизатора

8, где сравнивается с опорным напряжением на стабилитроне 24. Выходное напряжение конвертора 7 не сравнивается с опорным напряжением на стабилитроне 23 потому, что в цепи их сравнения в обратном направлении включен вентиль 4.

Сигнал рассогласования через усилитель обратной связи на транзисторе 23. и рези- .

Ю сторе 22 подается на вход регулирующего элемента 20 и изменяет его проводимость.

В результате этого на схеме 3 автомати= ческого управления установкой поддержи= вается номинальное стабилизированное напряжение при всех колебаниях напряжения на старт рной батарее 2 и тока схемы автоматического управления установкой.

Вентиль 4 предотвращает работу конвертора на электрэстартер 1, стартерную ба- р тарею 2 и.стабилитрон 23.

При отключении электростартера 1 напряжение на стартерной батарее 2 восстанавливается и становится больше уставки стабилитрона 24, Транзистор 23. снова полностью открывается, а регулирующий элемент 20 закрывается и отключает питание входа конвертора 7.

Схема 3 автоматического управления установкой:снова питается непосредствен- зо но от стартернэй батареи 2 до следуюшегэ включения электростартера 1.

В системе (см. фиг. 3 и 4) эдна клемма электростартера и одноименная клемма стартерной батареи соединены с металли- 45 ческим корпусом 11 установки (корпус служит вторым проводом в цепи питания электростартера), Если схема 3 автоматического управления установкой не замкнута на корпус

11, то через разъединительный элемент

6, схему автоматического управления и вентиль 4 протекает тэк от напряжения стартерной батареи 2. Реле напряжения в датчиках 12 и 13 включены, их контакты 9, 15, 16 и 19 разомкнуты, и система работает аналогично описанному для фиге 1 и 2

При замыкании на кэрпус 11 полюса схемы 3 автоматического управления установкой, к которому подключен вентиль

4, этот вентиль шунтируется и схема автоматического управления установкой переходит в режим однопроводного питания. Так как сопротивление цепи короткого замыкания значительно меньше прямого сопротивления вентиля 4-, то ток через него, а следовательно и падение напряжения на нем практически пропадают.

Транзистор 18 замыкается и выключает реле 17 напряжения, которое контактом 15 включает блок 14 сигнализации, Схема 3 автоматического управления установкой при отключении электростартера 1 питается от стартерной батареи 2, а при работе электростартера — от конвертора 7, При этом вентиль 5 (который может быть зашунтирован замыкающим контактом реле 17) предотвращает pa6o- ту конвертора 7 на стартерную батарею

2 и электростартер 1, Для того, чтобы конвертор 7 поддерживал на схеме 3 автоматического управления установкой напряжение, равное уставке стабилитрона

24, стабилитрон 23 может быть отключен размыкающим контактом аппарата, включающего электростартер 1 (для этой же цели вместо одного вентиля 4 можно использовать два последовательно соединенных вентиля и к их общей точке подключить анод стабилитрона 23).

Если замыкание устранить, то реле

17 датчика 3.2 снова включается и схема на фиг. 3 и 4 переходит в исходное состояние.

При замыкании HB корпус 11 полюса схемы 3 автоматического управления установкой, к которому подключен вентиль

5, через разъединительный,„элемент 6 и вентиль 5 проходит. ток кэроткого замыкания стартернэй батареи 2. Ампер-cel KJJHgHBB характеристика разъединительного элемента 6 выбрана такой, что он разрывает цепь тока короткого замыкания раньше, чем выйдет из строя вентиль 5.

Так как внутреннее сопротивление .стартерной батареи 2 очень мало, то при случайном коротком замыкании напряжение между ее клеммами не может снизиться до нуля и, следовательно, от этого напряжения через конвертор 7 может питаться схема 3 автоматического управления установкой.

Если во время короткого замыкания (в течение времени перегорания плавкой

ВсТВВКН предохранителя 6) напряжение на стартерной батарее снижается ниже установки стабилитрона 23, то через компенсационный стабилизатор 8 включается конвертор 7, который сверхбыстро восстанавливает номинальное напряжение на схеме

3 автоматического управления установкой.

После срабатывания разъединительного элемента 6 (перегорания плавкой вставки предохранителя) схема 3 автоматиче- 10 ского управления установкой продолжает питаться от выхода конвертора 7.

:Реле напряжения датчика 13, обладающее инерционностью, отпадает позже и замыкает свои контакты 9, 16 и 19. Кон- И такт 16 включает блок 14 сигнализации, Контакт 19 вместе с разделительными диодами 25 и 26 обеспечивает подачу напряжения от стартерной батареи 2 на элемент сравнения компенсационного стаби- 20 лизатора 8 после срабатывания разъединительного элемента 6. Контакт 9 через вентиль 10 подключает-вход конвертора

7 к части напряжения стартерной батареи

2. После этого вход конвертора 7 может питаться как через компенсационный стабилизатор 8, так и через вентиль 10.

Конвертор 7 питается через компенсационный стабилизатор 8 при работе электростартера 1, при срабатывании разъединительного элемента 6 и контакта 9, а остальное время - через вентиль 10 так как при номинальном напряжении на стар.терной батарее 2 и замкнутом контакте

19 регулирующий элемент 20 запирает35 ся. Это исключает его перегрев, уменьшает потери мощности на нем и позволяет длительно питать схему 3 автоматическ го управления установкой по однопровод40 ной схеме через конвертор 7 от стартерной батареи. 0днако в действительности режим питания входа конвертора 7 от части напряжения стартерной батареи 2 непродолжителен,, TELE KBK включен блок сигнализации. Поэтому исключается возможность различного разряда элементов стартерной батареи.

Для возвращения системы на фиг. 3 и 4 в исходное положение необходимо устранить замыкание и включить разъеди нительный элемент 6 (сменить предохранитель).

Конвертор 7 может бьггь выполнен на двухтактном транзисторном автогенераторе колебаний прямоугольной формы с трансформаторной обратной связью, работающем на нагрузку через выпрямитель с емкостным фильтром. При этом регулируюший элемент компенсационного стабилизатора напряжения и вход конвертора включаются по схеме усилительного каскада с общим коллектором, а усилитель обратной связи включается по схеме уси» лительного каскада с общим эмиттером и выполняется на транзисторе того же типа проводимости, что и транзисторы регулирующего элемента.

При таком выполнении компенсационного стабилизатора и конвертора обеспечи ваются их высокое быстродействие и практически мгновенное восстановление номинального напряжения Hct схеме автоматического управления установкой при снижении или пропадании на ней напряжения, подводимого от стартерной багареи. Кро ме того, автоматически обеспечивается их защита, так как при указанном выполнении конвертор имеет схемную обратимую защиту от коротких замыканий и перегрузок в выходной цепи, а включение стабилизатора перед конвертором исключает перенап ряжения на его транзисторах (напряжение на входе конвертора не превышает, например, 16В).

Если у электростартера соединена с корпусом не отрицательная, а положитель-. ная клемма, то в компенсационном стабилизаторе проводимость транзисторов должна быть типа п-р-n, a проводимость транзистора 18 в датчике 12 должна бьггь типа р-П -p, Схема автоматического управления установкой в основном питается через вентиль непосредственно от стартерной батареи. Автоматический и .мгновенный перевод питания схемы автоматического управления установкой от выхода конвертора происходит на время работы электростартера или разрыва токовой цепи разъединительным элементом. В первом случае на выходе конвертора напряжение - стабилизированное, во-втором меняется в пределах допустимого по его статической нагрузочной характеристике.

Предлагаемая энергетическая система обладает следующими преимушествами.

Если стартерная батарея составлена из всех акхумуляторов, находящихся на установке,то увеличивается номинальная емкость стартерной батареи (за счет добавления емкости батареи автоматики) и, 1 следовательно, вероятность запуска установки, особенно при низких температурах.

Режим работы всех аккумуляторов становится одинаковым и улучшается, так как

657522 аккумуляторы работают в режиме больших разрядных токов при работе электростартера, так и в режиме малых разрядных токов при работе схемы автоматического управления установкой (когда зарядное 5 устройство не.подключено).

Если нет необходимости увеличивать емкость стартерной батареи, то аккуму ляторы батареи автоматики из системы электрооборудования установки могут быть исключены. В результате этого вес, метаплоемкости и стоимость установки уменьшаются, а полезный внутренний объем увеличивается. Кроме того,снижаются затраты на обспужнвание,аккумуляторов при их эксплуатации, упрощается система подзарядки и контрэля напряжения на аккумуляторах,так как достаточно одного. комплекта вместо двух

При наличии блока сигнализации о замыкании на корпус и цепях питания схемы автоматического управления установкой повышается надежность ее питания, так как сокращается время работы схемы врежиме однопроводного питания.

Формула изобретения

ЗО

1. Энергетическая система, содержащая устройство для питания постоянным током низковольтного электрооборудования установки с заземленным металлическим корпусом, включающее в себя схему

BBToMBTB÷åñêîãо управления установкой и электростартер с одинаковыми номинальными напряжениями питания и аккумуляторную батарею для питания электростартера, отлич ающаясятем,что

4О с целью обеспечения питания номинальным напряжением схемы автоматического управления установкой от батареи, она снаб;жена конвертором и компенсационным стабилизатором напряжения последовательного 4> типа с регулирующим элементом и блоком сравнения, причем схема автоматического управления установкой связана с выходом конвертора и через первый вентиль с аккумуляторной батареей, соединенной с axe дом конвертора через регулирующий элемент компенсационного стабилизатора напряжения.

2.Система поп. 1, отличаю.щ а я с я тем, что, с целью стабилиза- у ции выходного напряжения конвертора, а также уменьшения затрат энергии батареи на работу конвертора путем обеспечения синхронной работы компенсационного стабилизатора и электростартера, блэк сравнения компенсационного стабилизатора связан с выходом конвертора, клеммами батареи и двумя источниками опорного напряжения, а первый вентиль включен со стороны той клеммы аккумуляторной батареи, к которой подключен регулирующий элемент компенсационного стабилизатора.

3. Система по и. 2, о т л и ч а юш а я с я тем, что, с целью обеспечения двухпроводного питания схемы автоматического управления установкой при однопроводном электростартере, клемма батареи, связанная с регулирующим элементом компенсационного стабилизатора и одноименная с клеммой электростартера, под- ключенной к металлическому корпусу установки, соединена с указанным корпусом, а другая ее клемма подсоединена к схеме автоматического управления установкой через последовательно соединенные разьеди нительный элемент, например плавкий предохранитель, и второй вентиль.

4,Системапопп,1 и3, отлич а ю щ а я с я тем, что, с целью осуществления сигнализации о замыкании на корпус схемы автоматического управления установкой, к первому вентилю и разъединительному элементу подключены датчи ки блока сигнализации.

5. Система по п, 3, о т л и ч а ющ.а я с я тем, что, с целью снижения потерь мощности на регулирующем элементе компенсационного стабилизатора, вход конвертора, связанный с регулирующим элементом, соединен через последовательно включенные ключ, управляемый разъединительным элементом, и третий вентиль с частью батареи, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Алексеев А. П. и Чекменев Е. Е.

Передвижные электростанции. М., Военное издательство Министерства обороны СССР, 1974, с. 278-282.

2. Алексеев А. П. и др. Передвижные электростанции,, М., Военное издательство

Министерства обороны СССР, 1974, с. 283-298.

657522

Составитель H. Найдина

Редактор А. Пейсоченко Техред 3. Фанта Корректор H. Муска .

Заказ 1817/53 Тираж 85б Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4