Система электроснабжения на двауровня напряжения

Патент 813605

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<> 813605

К АВТОРСКОМУ СВЦДИПЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл (22) Заявлено 20. 10. 78 (21) 2675504/24-07 с присоединением заявки HP (23) ПриоритетвЂ”

Опубликовано 15,03.81. Бюллетень И9 10

Дата опубликования описания 170381

Н 02 К 19/38

Н 02 К 7/14

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 313.

° 322.22 (088.8) (72) Авторы изобретения

A. В. Акимов и Ф. Ф. Галтеев (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический ин (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ HA ДВА УРОВНЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения подвижных объектов, главным образом автомобилей и тракторов.

Известна система электроснабжения на два уровня напряжения на основе двухобмоточного генератора, содержащая синхронный многофазный генератор с основной якорной обмоткой, состоящей из одних фазных обмоток, подключенной к двухполупериодному выпрямительному мосту, дополнительной якорной обмоткой, состоящей иэ других фаэных обмоток, подключенной к однополупериодному выпрямителю, и обмоткой возбуждения. На выход двухполупериодного выпрямительного моста подключены lioтребители низкого напряжения и через регулятор напряжения обмотка возбуждения генератора, а к соединенным по- 2О следовательно однополупериодному выпрямителю и двухполупериодному выпрямительному мосту подключены потребители высокого напряжения (11 .

Недостатком такой системы электроснабжения являются ухудшенные энерге" тические показатели по уровню высокого постоянного напряжения иэ-эа возникающей зависимости между максимальным током, отдаваемым дополнительной ЗО якорной обмоткой, от тока нагрузки основной якорной обмотки. Максимальный ток, отдаваемый дополнительной якорной обмоткой в такой системе электроснабжения пропорционален току возбуждения генератора, а последний определяется только режимом работы основной якорной обмотки из-за слабой вэаимоиндуктивности якорных обмоток. При уменьшении тока основной якорной обмотки уменьШается ток возбуждения и максимальный ток, отдаваемый дополнительной якорной обмоткой.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является система электроснабжения на два уровня напряжения, содержащая генератор с основной якорной обмоткой, соединенной в, звезду и подключенной к двухполупериодному выпрямительному мосту, с дополнительной якорной обмоткой, размещенной B одних пазах с основной и подключенной минусовыми выводами к основной якорной обмотке, а плюсовыми выводами вЂ” к анодам диодов однополупериодного выпрямителя и с обмоткой возбуждения с плюсовым и минусовым выводами, потребители низкого напряжения, подключенные на выход двухполупериодного выпрямительного

813605 а моста, и потребители высокого напряжения, подключенные на выход однопОлупериодного выпрямителя и двухполупериодного выпрямительного моста (2).

Иедостатком данной системы электроснабжения является ее малая надеж5 ность из-за отсутствия защиты от тока перегрузки по основной якорной обмотке генератора. Это определяется тФм, что максимальный ток, отдаваемый основной якорной обмоткой, зави:сит от величины тока дополнительной якорной обмотки, что не позволяет параметрическим способом добиться гамОограничения по току основной якорнОй обмотки. 15

Цель изобретения вЂ” повышение надЕжности системы электроснабжения на два уровня напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в системе электроснабжения на Щ два уровня напряжения, содержащей генератор с основной якорной обмоткой, соединенной в звезду и подключенной к двухполупериодному выпрямительному мосту, с дополнительной якорной обмоткой, размещенной в одних паза с основной и подключенной минусовыми выводами к основной якорной обмотке, а пЛюсовыми выводами вЂ” к анодам диодов однополупериодного выпрямителя и с обмоткой возбуждения с плюсовым и ми- ЗО нусовым выводами, потребители низкого напряжения, подключенные на выход двух-, полупериодного выпрямительного моста, и потребители высокого напряжения, подключеные на выход однополупериодного выпрямителя и двухполупериодного вЫпрямительного моста, генератор выполнен индукторным, одноименнополюсыым с замкнутым магнитопроводом, охватываемым обмоткой возбуждения и @) якорными обмотками, причем каждая фаза дополнительной якорной обмотки состоит из катушек, взаимносдвинутых на угол, кратный 360 эл. град., а направления намотки обмотки возбуждения и дополнительной якорной обмотки от плюсового к минусовому выводам противоположны.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы электроснабжения, на фиг. 2 вЂ” схема размещения и подключения дополнительной якорной обмотки,, на фиг. 3 вЂ” внешние характеристики двухобмоточного генератора по основной якорной обмотке.

Схема (фиг.1) содержит основную 55 якорную обмотку 1, соединенную в звезду и подсоединенную к двухполупериодному выпрямительному мосту.2, дойолнительную якорную обмотку 3, соединенную минусовыми выводами с основной якорной обмоткой, плюсовыми выводами с анодами диодов однополупериодного выпрямителя 4, потребители низкого напряжения 5, подключенные к выходным клеммам двухполупериодйого выпрямительного моста и потреби тели высокого напряжения 6, включенные между плюсовой клеммой однополу- периодного выпрямителя и минусовой леммой двухполупериодного выпрямиельного моста.

Схема, представленная на фиг. 2, содержит развертку 7 индуктора одноименного генератора с замкнутым магнитопроводом с указанием направления потока фэ, создаваемого обмоткой возбуждения, бхватывающей магнито провод, развертку 8 якоря, в пазах которого уложены основная якорная обмотка 1, и дополнительную якорную обмотку 3, каждая фаза. которой состоит из катушек, взаимносдвинутых на угол кратный 360 эл. град., однополупериодный выпрямитель 4, к которому подсоединена дополнительная якорная обмотка. На схеме указаны направления протекания тока 4, фазы дополнитель2. ной якорной обмотки и направление создаваемого этим током потока Фп реакции. якоря, который совпадает по направлению с потоком Фа, что обусловлено противоположным напралением намоток обмотки возбуждения, и дополнительной якорной обмоткой от плюсового к минусовому выводам. На фиг.З представлены зависимости фазного напряжения этой обмотки 0ф от фазного тока 14 при двух предельных значениях тока дополнительной якорной обмотки: минимальном 1Ф2 п,максимальном

Хймф постоянной частоте и вращения генератора. Причем пунктирной линией показаны характеристики генератора в известной системе электроснабжения, а сплошной линией вЂ” генератора предлагаемой системы.

Предлагаемая система электроснабжения работает следующим образом.

Потребители низкого напряжения 5 питаются от основной якорной обмотки 1 через двухполупериодный выпрямительный мост 2 вместе с обмоткой возбуждения генератора, а потребители высокого напряжения питаются от обеих якорных обмоток 1-3 через двухполупериодный выпрямительный мост 2 и однополупериодный выпрямитель. Кроме того, между плюсовыми клеьмами двухполупериодного моста и однополупериодного выпрямителя могут включаться потребители, например аккумуляторная батарея, которая с другой аккумулятор-. ной батареей, питаемой через двухполупериодный выпрямительный мост, может снабжать электроэнергией электростартер, запускающий двигатель внутреннего сгорания подвижного объекта. Так же работает известная система электроснабжения. Однако при ее использовании максимальный ток отдачи по основной якорной обмотке будет зависеть от тока в допслнижпьной якорной обмотке (фиг.3) .

Внешние характеристики генератора в известной схеме показаны штриховыми

813605 линиями и сильно отличаются при крайних значениях тока дополнительной якорной обмотки Ь. и (..Причем максимальный ток отдачйосновной якорной бмотки при токе дополнительной якорной обмотки Q „значительно выше, чем

2 я1ф 5 при токе 4,Это объясняется тем, что при увеличении тока в дополнительной якорной обмотке в ней увеличивается намагничивающая сила реак-. ции якоря, действующая согласно с намагничивающей силой реакции якоря основной якорной обмотки и уменьшается магнитный поток в магнитном зазоре, а вместе с ним ЭДС и напряжение обеих якорных обмоток. Из внешних характеристик (фиг. 3) видно, что при отсутствии тока в дополнительной якорной обмотке происходит увеличение максимально отдаваемого тока в основной якорной обмотке, Что может привести к нарушению теплового режи- 2Q ма генератора и выхода его из строя.

То есть в известной системе электроснабжения имеется элемент ненадежности.

При использовании предлагаемого технического решения в качестве генератора выбирается индукторный одноименнополюсный генератор с замкнутым магнитопроводом, охваченным якорными обмотками и обмоткой возбуждения, в котором каждая фаза дополнительной якорной обмотки состоит из катушек взаимно сдвинутых на угол, кратный 360 эл. град., а направления намотки обмотки возбуждения и дополнительной якорной обмотки должны быть З5 противоположны. В таком генераторе за счет однополупериодного выпрямления тока дополнительной якорной обмотки будет создаваться постоянная составляющая потока реакции якоря 4Q

Фп (фиг. 2), которая при противоположных направлениях намотки обмотки возбуждения и дополнительной якорной обмотки и разных направлениях протекания по ним тока (ток в обмотке возбуждения течет от плюсового вывода к минусовому, а в дополнительной якорной обмотке-от минусового к плюсовому выводу) будет дей- ствовать согласно с потоком возбуждения Ф . Смещение катушек каждой из фаз взаимно на угол 360,эл. град. создает одинаковый поток реакции якоря во всех катушках фазы дополнительной якорной обмотки, а так как в каждый из моментов времени при однополупериодном выпрямлении работает только одна фаза, то в этой фазе потоки реакции якоря каждой из катушек будут действовать согласно, и постоянная составляющая реакции якоря Фр будет максимальной.

Поэтому в предлагаемой системе электроснабжения при увеличении тока дополнительной якорной обмотки увеличивается постоянная составляющая реакции якоря Фп которая, действуя согласно с потоком обмотки возбуждения, уменьшает размагничивающее действие переменной составляющей реакции якоря дополнительной якорной обмотки. Внешние характеристики основной якорной обмотки генератора предлагаемой системы, показанные сплошными линиями на фиг. 3 при максимальном и

t минимальном токе нагрузки дополнительной якорной обмотки идут друг к другу значительно ближе, чем в известной системе электроснабжения, и максимальный ток отдачи основной якорной обмотки практически остается постоянным, что делает возможным обеспечение параметрическим методом самоограничения по току основной якорной обмотки генератора и ведет к устранению описанного выше элемента ненадежности.

Использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить надежность всей системы электроснабжения на два уровня напряжения, и уменьшить ее стоимость за счет исключения из системы электроснабжения ограничителя тока по уровню низкого постоянного напряжения.

Формула изобретения

Система электроснабжения на два уровня напряжения, содержащая генератор с основной якорной обмоткой, соединенной в звезду и подключенной к двухполупериодному выпрямительному мосту, с дополнительной якорной обмоткой, размещенной в одних пазах с основной и подключенной минусовыми выводами к основной якорной обмотке, а плюсовыми выводами вЂ” к анодам диодов однополупериодного выпрямителя с обмоткой возбуждения с.плюсовым и минусовым выводами, потребители низкого напряжения, подключенные на выход двухполупериодного выпрямительного моста, и потребители высокого напряжения, подключенные на выход однополупериодного выпрямителя и двух-. полупериодного выпрямительного моста, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, генератор выполнен индукторным, одноименнополюсным с замкнутым магнитопроводом, охватываемым обмоткой возбуждения и якорными обмотками, причем каждая фаза дополнительной якорной обмотки состоит из катушек, вэа-. имносдвинутых на угол кратный

360 эл. град., а направления намотки обмотки возбуждения и дополнительной якорной обмотки от плюсового к минусовому выводам противоположны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3809995, кл. Н 02 К 7/00, 07.05.74.

2. Патент ФРГ 9 2650851, кл. Н 02 К 7/14, 11.05.78.