Система электропитания на два уровня напряжения

ОПИСАНИЕйЗОРЕИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнСоциалистическиРеспублик(22) Заявлено 26.10.81(2 116 НО присоединением заявки М 3)ПриоритетОпублико Дата опу 4 ВВ о 28.торы ретен одколоднь ГМосковский автомеханич Заявитель(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОНАПР У ИТАНИЯ НАНИЯ Изоб нике, в треблениюо д ретение относится к электротехчастности к производству и поэлектроэнергии, и может применяться для питания-систем электроборудования автомобилей, тракторов,иругих транспортных средствНа современных грузовых автомобиляхнеобходимо для увеличения мощности не, которых потребителей выполнять их наболее. высокое напряжение (24 В или48 В). Однако имеется большая группаэлектропотребителей, которую целесообразно оставлять на более низком напря-,жении (12 В),Указанным противоречивым требованиям удовлетворяют системы электропитания на два уровня напряжения (12 и24 В; 12 и 48 В и т.д.). В таких системах.при неработающем двигателе внутреннего сгорания или при работе на мамлой частоте потребители могут питатьсяот аккумуляторных батарей.Известна система электрооборудож-ния на два уровня напряжения, содержащая генератор переменного тока с двумя,многофазными якорными обмотками.Генератор имеет две обмотки якоря,работающие каждая со своим выпрямителем, включенными последовательно, и одну общую обмотку возбуждения Обычныйрегулятор напряжения реагирует: на суммар.ное напряжение 24 В. Каждый выпрямитель- работает на свою нагрузку и оба вьпря-. мителя на общую нагрузку. При равенстве числа витков в обоих комплектах обомоток такие. системы могут работать .содним регулятором напряжения. Последнееупрощает и удешевляет систему электропитания. Особенностью схемы является 15наличие специального контура, .следящего: за степенью заряженности каждой из .. батарей. Для этого средняя точка выпрямителей через замыкающие контакты сое 2 одинена со средней точкой нагрузок, а.средняя точкааккумуляторных батарейчерез размыкаюших контакты - со средней точкой этих нагрузок, Управлениеэлектромагнитным реле выполнено на:.транзисторах и стабилитронах. Применение такой системы целесообразно, если мощность по низшему уровню значительно больше мощности по высшему уровню. В приведенной схеме целесообразно, чтобы значения величин нагрузок были близкими, а одна из них должка выполняться двухпроводной1 ) .Недостатками извстной системы являются наличие дополнительного специального устройства (большого количества полупроводниковых элементов) и необходимость выполнения части потребителей в двухпроводном исполнении.Наиболее близкой к предлагаемой "по технической сущности является система электропитания на два уровня напряжения, содержащая генератор с двумя комплектами обмоток якоря, работающими каждый со своим выпрямителем. При этом оба выпрямителя включены последовательно. Система имеет одну общую обмотку возбуждения. Один выпрямитель питает 12 В нагрузку и одну аккумуляторную батарею, а оба выпрямителя вместе 24 В нагрузку и две последовательно включенные батареи, Обычный регулятор напряжения реагирует на напряжение 12 В. В системе необходимый режим заряда аккумуляторных батарей при одном регуляторе напряжения достигается за счет соответствующего выполнения обмоток якоря генератора (бифилярная намотка-комненсация реактивных составляющих напряжения и соответствующий выбор активного сопротивления обмо . ток) 2 .Недостатком данной системы является необходимость специального выполнения обмоток, что усложняет систему в целом и снижает ее надежность.Цель изобретения - повышение надежности системы путем обеспечения необходимого зарядного режима аккумуляторным батареям в схеме электропитания на два уровня напряжения беэ применения специальных регулирующих зарядных устройств и выполнения специальных сложных обмоток в генераторе, что одновре.менно упрощает системуэлектропитания в целом.Указанная цель достигается тем, что в системе электропитания на два уровня напряжения, содержащей синхронный генератор с двумя статорными обмотками, подключенными к двум выпрямителям. и обшей обмоткой возбуждения, подключенной к регулятору напряжения, две аккумуляторные батареи, соединенные 20 25 30 35 40 45 50 55 последовательно, и две нагрузки на разные уровни напряжения, причем нагрузка низшего уровня подсоединена к среднейточке соединения двух батарей и минусубатареи и выпрямителя, а нагрузка высщего уровня присоединена к плюсу и минусу последовательно соединенных батарей, статорные обмотки выполнены на разные напряжения и подключены каждая через свой выпрямитель к нагрузкам и аккумуляторным батареям разного уровня, причем отрицательные выводы выпрямителей,аккумуляторных батарей и нагрузок соеди-нены между собой.При этом для исключения разряда аккумуляторной батареи высшего уровня напряжения на последовательно соединенные нагрузку низшего уровня и нагрузку высшего уровня между плюсовым и минусовым зажимами аккумуляторных батарей включено реле, замыкающие контакты которого включены между средней точкой аккумуляторных батарей и нагрузкой низшего уровня.В предлагаемой системе оба комплекта обмоток якоря выбирают исходя иэ требуемого для данного автомобиля баланса энергии аккумуляторных батарей как по верхнему, так и по нижнему уровню напряжения.На чертеже изображена предлагаемая система электропитания.Система состоит из генератора 1 переменного тока, который имеет два комплекта 2 и 3 многофазньи обмоток якоря". один комплект 3 на низший уровень напряжения, работающий со своим выпрямителем 4 на нагрузку 5 нижнего уровня и аккумуляторную батарею 6, и второй комплект 2 обмоток на высший уровень напряжения, работающий со своим выпрямителем 7 на нагрузку 8 высшего уровня, и две последовательно соединенные аккумуляторные батареи 6 и 9.Обмотка 10 возбуждения подключена через регулятор 11 напряжения на напряжение высшего уровня - точки 12-13 (или напряжение низшего уровня - точки, 14-13). Заряд аккумуляторных батарей 6 и 9 обеспечивается соответствующим выбором обмоточных данных генератора,В системе электропитания осуществляется автоматическое поддержание на пряжения на уровеньноминального и автоматическое перераспределение нагрузок указанным ниже образом. Допустим нагрузка по низшему уровню напряжения максимальна (Й.5 минимальна), а по5 :-1001высшему уровню Рв со . Ток возбуждения генератора8 определяется режимомхолостого хода генера ора высшего уравня. Выпрямленное напряжение по низшему уровню Ц, падает, батарея 6 разряжается, падает напряжение аккумуляторныхбатарей высшего уровня напряжения Цо(Мд 0+ О ). Уменьшение ОА 5 повлечет увеличение зарядного тока второого уровня ( 1 ор 2 ), а следовательно, увеличится ток возбуждения 1 и возрастет .напряжение низшего уровня О т,е,генератор начнет отдавать больший ток .по низшему уровню напряжения, Допустим,что по низшему уровню -оо, а по выс 5шему К минимально, т.е, высший уровеньнапряжения максгмально нагружен. Следовательно, ток возбуждения 1 р максимален.На низшем уровне растет Од, а следовательно, ток заряда по низшему уровнюво(1 ср ) возрастает, напряжение батареи 6 растет Ц 06+ Оо, падает зарядный ток по верхнему уровню, а следовательно падает ток возбуждения и генераЭ25тор начшиет отдавать меньший ток понизшему уровню.Таким образом, в предлагаемой схемеотпадает как необходимость примененияспециального полупроводникового, устройства для обеспечения зарха аккумулятороных батарей, так и необходимость выполнения бифилярных обмоток.Для предотвращения возможности разряда аккумуляторной батареи 9 на сопротивление нагрузки низшего уровня (через 55включенную нагрузку 8 высшего уровнянапряжения) при отключенном выключателебатареи (ВМ) между плюсом верхнегоуровня напряжения и минусом включенореле, /замыкающие контакты 15 которого 40установлены между средней точкой аккумуляторНых батарей и нагрузкой низшегоуровня,Таким образом, предлагаемая схемапо сравнению с известной упрощает изготовление обмоток статора (не требуетсявыполнять обмотки статора бифилярными)и в целом схему генератора (отпадаетнеобходимость компенсации реактивнойсоставляющей напряжения, т.е. исключают313 6ся конденсаторы в каждой фазе), при этомобеспечивается положительный зарядныйбаланс по обоим уровням напряженияпри подключении нагрузки на оба уровнянапряжения.Формула изобретения1, Система электропитания на двауровня напряжения, содержащая синхронный генератор с двумя статорными обмотками, подключенными к двум выпрямителям, и обшей обмоткой возбуждения,подключенной к регулятору напряжения,две аккумуляторные батареи, соединенныепоследовательно, и две нагрузки на раз-ные уровни напряжения, причем нагрузканизшего уровня подсоединена к среднейточке соединения двух батарей к минусубатареи и выпрямителя, а нагрузка высшего уровня присоединена к плюсу иминусу последоЬательно соединейньасбатарей, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения надежности системы путем обеспечения равномерногозаряда аккумуляторных батарей и упрощения системы в целом, статорные обмотки выполнены на разные напряженияи подключены каждая через свой выпрямитель к нагрузкам и аккумуляторнымбатареям разного уровня напряжения,,причем отрицательные выводы выпрямителей, аккумуляторных батарей и нагрузок соединены между собой.2.Системаоп, 1, отличающ а я с я тем, что, с целью повышениянадежности системы электропитания,между плюсовым и минусовым зажимамицепи последовательно включенных аккумуляторных батарей включено. реле, замыкающие контакты которого включенымежду средней точкой аккумуляторныхбатарей и нагрузок низшего уровня,Источники информации,принятые во внимание цри экспертизе1. Патент США М 3793544,кл. 320-17, 1972.2. Патент США М 4045718,кл, 320-17, 1975./67 Тираж 618 Подо исноеВНИИЙИ Государственного комитета ССпо делам изобретений и открыти113 О 38, Москве, Ж, Раушская на Заказ 1