Устройство для питания нагрузки

 

О П И С A H И Е l„„853739

Союз Советскми

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.01.80 (21) 2864341/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет.— (51) М К з

Н 02 J 7/34

Гасударственный кемитет

Опубликовано 07.08.81. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 17.08.81 (53) УДК 621.355..1 (088.8) по делам изобретений и еткрмтий (72) Авторы изобретения

В. Ф. Забара, В. В. Иванов, В. В. Ефимов и В. Р (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО Д,ЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к эксплуатации источников питания с большим внутренним сопротивлением типа термоэлектрических генераторов, используемых совместно с аккумуляторной батареей в качестве автономных источников питания.

Известны источники питания с большим внутренним сопротивлением, такие как полупроводниковые термоэлектрические генераторы, которые используются для питания автономных потребителей. Эти источники обычно используются совместно с аккумуляторными батареями и работают при этом в режиме питания нагрузки и заряда батареи или питание нагрузки осуществляется от этой батареи. В этих устройствах аккумуляторная батарея работает в буферном режиме.

Известна автономная система электропитания, содержащая нерегулируемый первичный источник напряжения постоянного тока, буферный аккумулятор, подключенный через импульсный стабилизатор напряжения к нагрузке, и регулятор напряжения, подключенный между источником питания и нагрузкой. В этом устройстве аккумуляторы работают в буферном режиме, что отрицательно сказывается на сроке их службы ввиду отсутствия периодических режимов глубокого разряда с последующим зарядом, что способствует восстановлению накопительных свойств аккумуляторов (1).

S Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее термоэлектрогенератор, схему запуска и контроля выхода на режим термоэлектрогенератора, буферную аккумуляторную батарею, стабилизатор напряжения, разделительный диод, схемы токовой и тепловой защиты, схему коммутации. В этом устройстве аккумуляторная батарея работает в буферном режиме, что отрицательно влияет на ее срок службы (2). При уменьшении суммарного тока нагрузки и заряда аккумуляторной батареи возрастает ток стабилизатора напряжения на выходе термоэлектрического генератора, что приводит к увеличению потерь электроэнергии, и при полном заряде аккумуляторной батареи и при от20 сутствии нагрузки термоэлектрогенератор будет работать на стабилизатор напряжения, что приводит к излишнему расходу топлива.

853739

Цель изобретения заключается в увеличении срока службы аккумуляторной батареи, сокращении потерь электроэнергии и уменьшении расхода топлива.

Это достигается тем, что устройство для питания нагрузки, содержащее термоэлектро генератор, блок запуска термоэлектрогенератор, блок запуска термоэлектрогенератора, стабилизатор напряжения на выходе термоэлектрогенератора, два широтноимпульсных преобразователя для питания нагрузки и для заряда аккумуляторной батареи, связанные с задающим генератором и магнитным усилителем, обмотка управления которого подключена к шунту в цепи нагрузки, и аккумуляторную батарею, снабжено блоком управления, который содержит пороговые устройства минимального и максимального напряжения аккумуляторной батареи, коммутирующее устройство и устройство для задержки. При этом вход коммутирующего устройства подключен к выходу порогового устройства максимального напряжения и к выходу порогового устройства минимального напряжения через устройство задержки, а контакты коммутирующего устройства включены в разрыв цепи аккумуляторной батареи и нагрузки. Кроме того, второй выход порогового устройства максимального напряжения подключен к отключающему входу блока запуска термоэлектрического ге:нератора, а второй выход порогового устройства минимального напряжения — к включающему входу блока запуска.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для питания нагрузки.

Устройство содержит термоэлектрический генератор 1, блок 2 запуска термоэлектрического генератора с электромагнитным клапаном для подачи топлива; стабилизатор 3 напряжения параллельного типа, обеспечивающий стабилизацию напряжения путем поддержания постоянства тока, протекающего через термоэлектрогенератор; задаюгций генератор 4, управляющий совместно с магнитным усилителем (обмотки Woд) работой широтно-импульсного преобразователя 5 питания нагрузки и широтно-импульсного преобразователя 6 для заряда аккумуляторной батареи; шунт 7, сигнал с которого снимается для обеспечения широтно-импульсной модуляции; блок 8 управления, содержащий коммутирующее устройство 9 с контактами К и К> в цепи аккумуляторной батареи и нагрузки, пороговые устройства максимального 10 (Ц„о„ ) и минимального 11 (Цм„„) напряжения с устройством 12 задержки, которые обеспечивают управление блоком запуска термоэлектрического генератора и переключение аккумуляторной батареи с режима заряда на питание нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

1О

15 го

25 зо

При запуске термоэлектрогенератора и выходе его на режим стабилизированное напряжение со стабилизатора 3 подается на задающий генератор 4 и на выходные каскады усилителей мощности широтноимпульсных преобразователей 5, 6. Прямоугольные импульсы от задающего генератора через трансформатор поступают на входы широтно-импульсных преобразователей 5, 6.

Последовательно с нагрузкой 13 включен шунт 7, с которого напряжение, пропорциональное току нагрузки, снимается в обмотку обратной связи (Wo ) магнитного усилителя управления широтно-импульсной модуляцией через рабочие обмотки W», Wr,<, Wpq, ф/р„магнитного усилителя. Рабочие обмотки магнитного усилителя 9rpr, Wp и Wp, М/рч включены таким образом, что на обмотках выходных трансформаторов широтно-импульсных преобразователей сигнал появляется в противофазе с длительностью импульсов, пропорциональной сигналу, снимаемому с шунта 7. Напряжение с выхода широтно-импульсного преобразователя 6 поступает через выпрямитель на заряд аккумуляторной батареи (если она разряжена) .

По мере уменьшения тока через нагрузку 13 уменьшается сигнал в обмотке +oc магнитного усилителя и длительность импульсов на выходной обмотке трансформатора преобразователя 5 уменьшается, а длительность импульсов на выходной обмотке трансформатора преобразователя 6 увеличивается, что приводит к более быстрому заряду аккумуляторной батареи. По мере заряда аккумуляторной батареи до максимально допустимого напряжения в блоке 8 управления срабатывает пороговое устройство

10 (U ) и через коммутирующее устройство 9 контактами К и К происходит подключение аккумуляторной батареи к нагрузке. Одновременно с этим от порогового устройства 10 (U

При достижении минимального значения напряжения на аккумуляторной батарее в процессе ее разряда в цепи нагрузки срабатывает пороговое устройство 11 (U „„).

При этом с порогового устройства 11 подается сигнал на включение электромагнитного клапана блока 2 запуска для выхода термоэлектрогенератора на номинальный режим и одновременно на устройство 12 задержки, через которое коммутирующее устройство 9 блока 8 управления отключает аккумуляторную батарею от нагрузки 13. До момента истечения задержки времени термо853739 электрогенератор выходит на номинальный режим, запускается задающий генератор, появляется регулируемое напряжение на обмотках выходных трансформаторов широтно-импульсных преобразователей 5, 6, при этом питание нагрузки 13 и заряда аккумуляторной батареи осуществляется от термоэлектрогенератора.

Таким образом, в предлагаемом устройстве с помощью блока управления обеспечивается заряд аккумуляторной батареи до напряжения установки порогового устройства максимального напряжения и разряд до напряжения установки порогового устройства минимального напряжения в отличие от устройств, где аккумуляторная батарея работает в буферном режиме, что улучшает условия эксплуатации аккумуляторной батареи и увеличивает срок ее службы. Периодическое переключение аккумуляторной батареи с режима заряда через широтно-импульсный преобразователь 6 на режим питания нагрузки обеспечивает возможность использования всей электроэнергии термоэлектрического генератора при его работе в номинальном режиме, исключая при заряде аккумуляторной батареи потери в стабилизаторе напряжения, а также сокращает расход топлива при переводе термоэлектрогенератора в дежурный режим при работе аккумуляторной батареи на нагрузку.

Формула изобретения

Устройство для питания нагрувки, содержащее термоэлектрогенератор, блок запуска термоэлектрогенератора, стабилизатор напряжения, подключенный к выходу термоэлектрогенератора, два широтно-импульсных преобразова геля для питания нагрузки и для заряда аккумуляторной батареи, связанные с задающим генератором и магнитным усилителем, обмотка управлеI ия которого подключена к шунту в цепи нагрузки, и аккумуляторную батарею, отличающ еся тем, что, с целью увеличения срока службы аккумуляторной батареи. сокрашения потерь. электроэнергии и уменьшения расхода топлива, оно снабжено блоком управления, выполненным на основе пороговых устройств максимального и минимального напряжения аккумуляторной батареи, коммутирующего устройства и устройства задержки, причем входы пороговых устройств подключены к аккумуляторной батарее, первые выходы порогового устройства минимального напряжения через устройство задержки и порогового устройства максимального напряжения непосредственно подключены к входу коммутирующего устройства, контакты которого с одной стороны подключены в цепь аккумуляторной батареи, а с другой — в цепь нагрузки, второй выход порогового устройства максималь- ного напряжения аккумуляторной батареи подключен к отключающему входу блока запуска термоэлектрогенератора, а второй выход порогового устройства минимального напряжения аккумуляторной батареи — к включающему входу блока запуска термоэлектрогенератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 491183, кл. Н 02 J 7/34, 1974.

2. Егоров В. С. и др. Блоки стабилизации напряжения, автоматики и защиты термоэлектрического генератора УГМ-200. Химические и физические-источники тока, вып. 4, 1978, с. 11, 12.

853739

Составитель И. Найдина

Редактор Т. Загребельная Техред А. Бойкас Корректор E. Рошко

Заказ 5689/30 Тираж. 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4