Автономная электроэнергетическая установка
Союз Советски к
Социалистических
Республик
Опубликована 30.06.80. Бюллетень .% 24 Дата опубликования описания 02.07.80 (51)М. Кл. Н 02 Р 9/04 Гасударственный кои итет (53) УЛК 621 .31 3. 12.024. .025.07 (088. 8) йо делая изобретений и открытий Г. А. Коваленко, В. П. Степаненко, B. E Канарчук и В. Н. Хрущев (72) А вторы изобретения (73) Заявитель (54) АВТОНОМНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Изобретение относится к области ав тономных электроэнергетических установок (АЭУ), содержащих двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и генераторы постоянного и переменного тока, и может 5 быть использовано, например, для получения переменного тока стабильной ча тоты от генератора, приводимого ДВС с изменяющейся частотой вращения. Известны АЭУ состоящие из ДВС и генераторов переменного и постоянного тока f 11 . Недостатком этих АЭУ является неоптимальный режим работы ДВС. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является АЭУ, которая состоит из ДВС, генераторов постоянного и переменного тока, электромагнитног î регулятора подачи топлива, токовая обмотка которого включена в якорцую цепь генератора постоянного тока, блока стабилизации частоты, угольных регуляторов напряжения и тока, угольный столбик каждого из которых вкщочен последовательно в цепь обмотки параллельного возбуждения генератора постоянного тока, измерителя активной мощности генератора переменного тока, диодов и нелинейного преобразователя -$2j. Недостатком этой АЭУ является то, чго гри отборе мощности генератором переменного тока постоянство его частоты осушествляется стабилизацией частоты вращения ДВС независимо от величины мошности потребителей переменного тока, что приводит к повышенному износу двигателя и увеличенному расходу топлива. Бель изобретения — снижение расхода топлива и повышение мотороресурса приводного двигателя внутреннего сгорания при отборе мошности генератором переменного тока со стабильной частотой. Указанная пель достигается тем, что автономная электроэнергетическая устаножа, содержашая приводной двигатель вцутреннего сгорания, генераторы постониного и переменного тока, электр 0магнитный регулятор подачи топлнва, тоКОВая ОбМ ОТКа К отсс Ог О РК тно -тоца Б ят«>O--! ну?с иепь Генераторв постоянноГО тОка, елок стабилиза??и?л .(астоты уголт ные Ge 1 уляторы тока и напряжения, угольнь?й СТОЛбни КажДОГО ИЗ КОТОРЫХ Бк тПОЧЕН Посл доз»аю ель?10 «I ие пь (-бмОтки паре:ллельнс= ро Возбуждения Генератора постоянного ТоКа, измер??тень актиВной МОщнОсти Ге= НЕРатGPB ПЕРЕМЕННОГО Текат ДИОДЫ И НЕ- лине??нь?Й. ПреобвазОВатель, снабжена элек-" тромагнитной муфтой скольже1п?я, синХРОННЬ?м ТаХОГЕНЕРБТОРОМ ИНДУКТОРНЬтм генератором-усилителем H магнитным УСИЛИТЕЛЕМ ПРит?ЕМ МЕЖДУ ВЫХОДНЫМ Б(= Лсм РЕПУ("„ТOPB H ВБЛОМ ГЕХ?ЕРБТОРа ПЕРЕ . менпого тока установлена э??ектромapt?Н"."Ная Муфта С1лОЛЬЖЕНИЯ, ОбМОТКа БОЗбт«?(Р ф? »(?IP БЕДЕНИ ПРННттпниаЛ(-,ЦНЯ 91?ектрическая схема устройства: ;на Фиг. 2ГРафИК Завие??МОСТ?1 МОШПОСТ?Х PБИ?Ч»ТЕт??1 т1 C(RHyYPeHk1тЭ 0 СХ" ОРЯНИЯ О т Е!" 0 уР (1(1ттой скорости; на ((EHP 3 — грвфнк зависи лос»и 11аПРЯЖЕ?тни PeHePBYGPB НЯ Втт(УОДНЫХ Ж??маХ OY ТОР а т?И"3(УЗКИ тт. ВХIЕШНПЯ ХаРВКТЕРИСТИКа ГЕН(ЕРВТОРа). «((.Бтонсмная электрсэнергетическая установка сОстОит из дВигателя .(. Бнутрен"Н 1"О «-ГОРаинит ПРИВОДЯ(??ЕГО Бо ВРа(ПЕНИЕ через редуктор Генератор 2 псстояннОГС то?ха (Ha фиГурах рсдуктОр нэ I?0KB 9 H I -, бесконтактного си?глрснногo Гееератораусилителя 3 переменногo тока с Выпрямителем 4, TaxoreHepaTopa 5 с Выпря; МХХТЕЛЕМ 6, ЭЛЕК Хт(?сма Ннтцсй Муфт? т 55 скольжения, выходной вал которой сое-. ??HHe 8 c валОм Генератора 8 пе реме нного тока, обмотка возбуждения которого под-= кл?очена K регулятору 9 напряже?хня, »«О де1?ия KGTopGN сое Пицена с Выходом "О МИГНИтт НОГО ттсн??ттр?тЕЛя Одца HB ОбМОТОК управле?рхя которсгс подк?иочена к выхеблока стабилизапии частОты, а Hioy— Ган K БЬХ «ОДН?»?м Зс(Ж?ХМаМ ?тзМЕР(?Ye?IH аит.цннсй МОЩНОСТИ. K 1 ОТОБЬХМ -;аКЖЕ ЧЕВЕЗ НЕЛИ "СйНЬ?й т?ттэобраЗОБатет(1 И -Пт??О(т ПОД?Я(?отЕН „СОПРСТХ?БЦЕIH?e 1ттта(тт,", 1(teHH ВОЗОт(ЖРЕНИЯ СИНХРОННОГО ТВХОГЕttЕРВТОПЯ H Один ИЗ т б .?СТОК уГОЛЬНО?то ВЕгyдятсва Нтттт?тт" О Р -»т УР ТО(1т» Поинт(?т 1 ОПЛ??ва т":ОД- кл?О- =..Вна к Выходу бескоцтактнсгo си?? ХРОНН Яъo Х?т?ттт ТОРН" ГО ГЕ ттЕРа 0 в„т: СХ? 4штеля, Б ь?епь Возбужден?тч KGTopOPG HHe ден y÷acTGK,силОВОЙ 1?епн peHepaTOpa пОс"" ТОНИНОГО TGKQ. 0 Х(г("- дроссельную заслонку ДВС Боэде NcT Бут»,(э лектр Otv аГ нитный реГулятОр пода-IH топлт :Ба, токовая OQ(rioTKB котсрс Г 0 Бкл?0 че HB ПОследователь HÎ В си лОВую пень т енеРатОРБ 2 постОЯнцОГО ТОКВ, В качестве формирователя внешней характеРИСТИ?ст ГЕНЕРатОРа ПОСТОЯННОГО тОКа И регуляторной характеристики двигателя Внутре(?него сгора?п?я применен бесконтактный синхоонный ицдукторный Генератор-усилитель 3 переменного "îêà с Вьптоямителем 4, H день 061riOTKH (. Q Бозбужх(ения которого введено встречно паде(нхе напряжения -ха участке силовой HeIIkI Генератора и("стсяннОГО тОка, B Бъ?ходные зажимы через сопротивление подКЛтЕЧЕНЫ К Об(?ОТКЕ 1. (. Нанря?КЕНИИ ЭЛЕКтромагHHTного регулятора подачи топ?п— Hà и !ерез дио", i2 нелинейный элемент .3 и рабочухо сом(втку» х ВстречнО к ге(лергтору постоянного тока. .Об:rio«KB 15 Возбуждения генератора 2 х?остолннсго тока включена последователь-J но с угольными -„--,oëeiaìè регуляторов на1(тв?(ЖЕНИН 16 H ТОЛа 1.4 К ВЫХОДНЫМ ЗВ.— жимам генератора 2, к которым также по(тктпочечв Обмотка» 7 Управ?ения реРу,—;ятopa 3,6. т ?бмотка i8 этого регулятора Бкл?сче -.=: на падение нжцзяжения участка силовой пепи. генератора 2 и ocymecTHEIHет по??ехОтттель?тую Обратную связь пс току Рагpyз?О?" Генератора, (?бм(тт??и управления регулятора 14 TGKc(ПСДКтпОЧЕНЫ СООТВЕТСТВЕННО: iB — К Бь?ходным зажимам измерителя 20 активной мощности в пепи переменного тока, 21..,--,2 -. -:IB падение напряжен?(?я участка (К,"?ЕВОЙ Пэта? ГЕНЕРВ.ТОРа ?;ро1т(е ".Ого р:або=тая Обм -;:;:.; 22 реГу??ятоттв(.1. 4 ОбТЕ".ЯЕТСЯ TGK0(v БЕЛИЧИна которогo определяется разностью на ?хряжен?хй генератора 2 и генератора -усилителя по депо-тке, содержащей нелинейнь(й элемент .3 и диод 12. S,паГ сдаря наличию диода 1 2 TGK Б э ".oN пепочке протекает только Б одном направлении, при превышении напряжения генератора 2 над напряжением генераТ0рВ-усилителя 3. Злектромагннтная муфта 7 скольжения, расположенная межд" .БыхОдным Валом повышающего редуктора 23 и валом синхронного генератора 8, Возбуждается постоянным током с Выхода магнитного усилителя 24, -обмотки управления которого соответственно подсоединены: обмотка 25 смешения — к независимому источнику постоянного напряжения, обмотка 26 ïoëoжительной обратной связи по току нагрузки генератора 8 — к выходным зажимам измерителя 20 активной мощности, обмотка 27 отрицательной обратной связи по частоте переменного тока генератора 8— к выходу блока 28 стабилизации честоты, Кроме того, выходные зажимы измерителя 20 активной мощности через нелинейный преобразователь 29 и диод 30 подсоединены к сопротивлению 31 участка цепи обмотки 32 возбуждения тахогенератора 5. Устройство работает следующим образом. При отборе мощности нв переменном токе стабильной частоты в случае От клонения частоты переменного тока генератора 8 от номинальной, HHHpHvep в сторону увеличения, сигнал на выходе блока 28 Возрастает, что приводит к уменьшеншо тока возбуждения электромагнитной M) ôòbl 7 скольжения (Выходного тока магнитного усилителя 24}. C уменьшением тока возбуждения возрастает частота скольжения индуктора муфты Относительно якоря и уменьшается частота (скорость) вращения выходного вала, электромагнитной муфты 7 скольжения а следовательно, и частота переменного тока генераторе 8. Сигнал, пропорциональный изменегжю Мощности нагрузки переменного тока с выхода измерителя 20 активной мощности по цепочке, содержащей нелинейный преобразователь 29 и диод 30 надеется встречно на сопротивление цепи возбуждения техогенеретора 5, юличинв "-ока возбуждения которого уменьшается, что приводит к уменьшению токе в обмотке 11 напряжения регулятора нодачи топлива. Обороты ггриваднаго двигателя внутреннего сгорания повышаются, Действие устройства при этом направлено на формирование оптимальной регуляторной характерис ики двигателя внут45 реннего сгорания и создание ноложителг ной динамической мощности, обеспечивающей повышение скорости Вращения двигателя 1 внутреннего сгорания до номи50 Бального значения ггри ударном набрасе нагрузки. Преобразователь 29 придает зависимости нелинейный характер, соотютствуюший оптимальной регуляторной характеристике М =< I,N- (фиг. 2). Оптимальная регуляторная характеристика двигателя 1 внутреннего сгорания характеризуется пониженной скоростью вращения его при хо остом ходе и малых наг рузках, что способствует увеличению моторесурса н экономии топлива, в при ПО Выше HHH or6HpBB м 0 и От двигателя 1 мощности оптимальная регуляторная характеристика совпадает с характеристикой Е- Е минимального расхода топлива (Й вЂ” внешняя характеристика двигателя) Ь режиме ОдБОвременнОГО отбОра мощности по переменному и постоянному тока действие устройства направлено На, .юрмирование . у генератора 2 внешней характеристики, состоящей (фиг. 3} из участка ЛБ повышения выходного напряжения генератора в функпии тока на- грузки, участка EB постоянства мощности, ) часткв В Е ПОс го янстВа тОка неГру зки. Повышение напряжения на зажимах гелерагоре 2 в функггии тока нагрузки ДОСТИГЯЕТСЯ С ЦОМОЩЬЮ УГОЛЬНОГО РЕГУляторв 16 напряжения. При этом зв счет кбм не Бсацци падения Бадр яже гпгя В шгтеюших кабелях повышается точностью поддержания напряжения на зажимах потребителя. г ачиная с точки Б, которая соогветствует максимальной мощности двигателя внутреннего сгорания, в работу вступает угольный регулятор 14 тока. Унравгегше рег лятором 14 асущесч Вняется обмотками 19-20 . Благодаря, действию обмотки 19 регулятора 14, тск в которой пропорционален величине акт=;-:-:вней мощности нагрузки переменного -,oHà, уставка ре-улятора 14 изменяется. Тем "àìèì будеr формироваться участок Ü9 (Е),. что исключает переГрузку ди:Гателя Внутреннего сгорания. помощью азм Отки 2 2, Вк щаче ИБО и нв разность нанряжеиий генератора 2 и генератора-усилителя 3 по цепочке, содержащей у лина « ный элемент 1 3 и диод 12, увеличение тока генератора постоянноо тока приводит z пропорциональному понижению напряжения генератора 2. Характеристика нелине йного элемента 13 выбрана таким образом, чтобы Обеспечивать постоянство мощности выгрузки и формирование гиперболического участке 6 8 внешней характеристики генераторе постоянного тока, соответствующего максимальному значению мощности, развиваемой приводным двигателем. Таким образам,. при Бабросе нагрузки, превышающей мощность двигателя внутреннего сгорания, снижение напряжения генератора 2 по гиперболическому закону обеспечивается на уровне, =оответствующем текушему зна ению скорости врицения двигателя 3.. Г(ри этом создаются условия для повышения скорости вращения двигателя 1 до требуемого значе ния. Внедрение данного изобретения по=вопиет достичь значительный экономический эффект за счет уменьшения ра< хода топлива и повышения износоустойчивости теплового двигателя внутреннего сгорания. Формула изобретения A втоном ная эпектроэ нергетическая установка, содержащая приводной двигатОпь внутреннего сгорашхя, генераторы постоянного и переменного тока, эпектромагнитный регупятор подачи топлива, токовая обмотка которого вкпючена в якорную цепь генератора постоянного то-. ка, бпок стабипизации частоты, угопьные регуляторы тока и напряжения, угопьный столбик каждого из которых вк почен поспедоватепьно в цепь обмоткц параилепьного возбуждения генератора постоя ; ноготока,, измеритепь активной мопц-;.Ости генератора переменного тока, диоды и нелинейный преобразоватепь, о -, и .—::=:чающаяся тем, что, сцелыо снижения расхода топлива и повышен".я мотороресурса приводного дип атепч ilpn О R Отб Оре м Окчн Остк Ге ИРратор Ом Вере менно"iî тока со стабильной частотой, установка, снабжена электромагнитной муфтой CEO)1biIIeIIH5I, < IH pOHIlHIM Тахогенератором P индукторным ге нератор лм-усипитепем и магнитным усипителем, причем между вь.ходным валом редуктора и валом генератора переменного тока установпена электромагнитная муфта скольжения, обмотка возбуждения которой соединена с выходом магнитного усилителя, одна из обмоток управления которого подключена к выходу бпока стабипизации частоты, а другая — к выходьым зажимам измерителя активной малности, к которым также терез целине йный преобразоватепь и диОд ИОHI< IUО IB Но с опр Оти Еле ние участка цепи возбуждения синхронного тахогецератора H одна пз обмоток угопьного регупятооа тока, а обмотка напряжения элеи рома.:— нитного регулятора подачи топпива подклю-Ieна к вь оду бесконтактногo синхронного индукторного генератора-усипнтепя, в цепь возбуждения которог —, введен участок сиповой цепи генеоатова постоячцого тока Y 4 = 1 - ники информацтяу и Зиеятые 80 внимание при экспРртизе ),:,пакт-.. сцабж ние петатепьных аппаоато".; Под. ред. проф. М, М. Красно, с,а ;:>, Авторское сиидетепьство СССР Ь ... "7с),»,Я кп I- Q Р g,i O4- 3 972 4 с У В 1 / Г. гг б, у
