Автономная система электроснабжения на два уровня напряжений

(71) Московский автомеханнческнй институт: (54) (57) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ДВА УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИИ, содержащая синхронный генератор с двумя якорными обмотками, каждая из которых через свой выпрямитель подключена плюсовым выводом каждого выпрямителя к плюсовому выводу одной нз : двух последовательно соединенных аккуму- .ляторных батарей, минусовые выводы. выпрямителей обьедннены между собой и образуют общую минусовую шину системы цд Н 021 Ф 4 Н 02 Р 9/30 электроснабжения, и регулятор напряжения, выход которого соединен е обмоткой возбуждения генератора, а вход регулятора пред-, назначен для соединения с выходом первого измерительного органа напряжения, входы которого включены между общей минусо. вой шиной н плюсовым выводом одной из аккумуляторных батарей, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности поддер жания напряжения на каждом из уровней н увеличения отдачи мощности генератора, дополнительно введены электромагнитное реле с переключающими контактами н второй измерительный орган напряжения, обмотка электромагнитного реле подключена между плюсовыми выводами обоих вы- прямителей, вход регулятора соединен с общим выводом переключающих контактов, выход одного измерительного органа сое. динен с размыкающнм контактом, а выход другого - с замыкающим контактом, причем вход второго измерительного органа соеди. нен с общей минусовой шиной и плюсовым выводом другой аккумуляторнон батареи.Изобретение относится к электротехние, в частности к производству и потреб 1 ению электрической энергии, и может при.меняться для питания электрооборудования автомобилей, трактоюв и других транспортных средств.Известна система электроснабжения на два уровня напряжения, содержащая генератор переменного тока с двумя многофазными обмотками якоря, Работающими каждая со своим выпрямителем, включенными последовательно, и .одной общей обмоткой возбуждения. Обычный регулятор напряже. ния реагирует на суммарное напряжение 24 В. Каждый выпрямитель работает на свою нагрузку и оба выпрямителя на общую нагрузку. Наличие специального кон. тура позволяет повысить стабильность напряжения на потребителях по уровню 2 В путем отключения этого уровня от потребителей, когда напряжение выходит за определенные пределы. Для этого. средняя точка выпрямителей через замыкающие контакты соединена со средней точкой нагрузок, а средняя точка аккумуляторных батарей через размыкающие контакты - со средней точкой этих нагрузок, Управление электромагнитным реле выполнено на.транзисторах и стабилитронах, причем транзисторы работают в режиме усиления Ц.Недостатками данной системы являются необходимость выполнения части потребителей в двухпроводном исполнении, наличиее дополнительного силового контакта в цепи низкого напряжения, а также нестабильность напряжения на потребителях по уровню 12 В при изменении соотношения нагрузок по уровню 12 В.Наиболее близкой к предлагаемой является автономная система электроснабжения на два уровня напряжения, содержащая синхронный генератор с двумя независимыми якорными обмотками, каждая из которых через свой выпрямитель подключена плюсовым выводом каждого выпрямителя к плюсовому выводу одной из двух последовательно соединенных аккумуляторных батарей, а минусовые выводы выпрямителей оббобъединены между собой и образуют общую минусовую шину сисемы электроснабжения, регулятор напряжения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения генератора, а вход регулятора предназначен для соединения с выходом измерительного органа напряжения входы которого включены между обшей минусовой шиной и плюсовым выводом из аккумуляторных батарей. Генератор переменного тока имеет два комплекта многофазных обмоток якоря. Один комплект (на низший уровень напряже ния) работает со своим выпрямителем на нагрузку низшего уровня и аккумуляторную батарею, а второй комплект обмоток подключен на высший уровень напряжения, рабо 2тает сосвоим выпрямителем на нагрузкувысшего уровня и две последовательно сое.диненные аккумуляторные батареи, Отрицательные выводы выпрямителей, аккумуля.торной батареи и нагрузок соединены междусобой. Обмотка возбуждения подключена через обычный регулятор напряжения на напряжение одного иэ уровней. Система обес.печивает заряд аккумуляторных батарей ипитание потребителей эа счет соответствую 10 щего выбора обмоточных данных генерато"ра 2,Недостатком известной системы является то, что напряжение нерегулируемого уровня изменяется при изменении нагрузок двухуровней от нуля до максимума в широких1,5 пределах, Это приводит, во-первых, к ухудшению режима работы потребителей, подключенных на напряжение данного уровня,и, во-вторых, к снижению отдачи мощностигенератора в режиме максимальной нагруз 20 ки по данному уровню, так как номинальный ток снижается при меньшем напряжении.Цель изобретения - повышение точности поддержания напряжения на каждомуровне и увеличение отдачи мощности генератора.Поставленная цель достигается тем, чтов автономную систему электроснабженияна два уровня напряжений, содержащуюсинхронный генератор с двумя независимыми якорными обмотками, каждая из которых через свой выпрямитель подключенаплюсовым выводом каждого выпрямителяк плюсовому выводу одной из двух последовательно соединенных аккумуляторныхбатарей, минусовые выводы выпрямителей35 объединены между собой и образуют общуюминусовую шину системы электроснабжения,и регулятор напряжения, выход которогосоединен с обмоткой возбуждения генера-тора, а вход регулятора предназначен длясоединения с выходом первого измерительно.40 го органа напряжения, входы которого подключены между общей минусовой шиной иплюсовым выводом одной из аккумуляторных батарей, дополнительно введены элект.ромагнитное реле с переключающими кон.45 тактами и второй измерительный орган на. пряжения, обмотка электромагнитного реле подключена между плюсовыми выводамиобоих выпрямителей, вход, регулятора соединен с общим выводом переключающих контактов, выход одного измерительного орга 50 на соединен с размыкающим контактом, авыход другого - ,с замыкающим контактом, причем вход второго измерительногооргана соединен с общей минусовой шинойи плюсовым выводом другой аккумуляторной батареи.На чертеже приведена принципиальнаясхема системы электроснабжения на двауровня напряжений.Система электроснабжения состоит из синхронного вентильного генератора. ко. торый имеет два комплекта многофазных обмоток 1 и 2 якоря. Олин комплект (на низ. ший уровень напряжения) работает со своим выпрямителем 3 на нагрузку 4 низшегоуровня и аккумуляторную батарею 5 и второй комплект обмоток 2 (на высший уровень напряжения), работает со своим выпрямителем 6 на нагрузку 7 высшего уровня и две последовательно соединенные аккумуляторные батареи 8 и 5. Отрицательные выводы выпрямителей 3 и 6, аккумулятор- ной батареи 5 и нагрузок 4 и 7 соеднненй между собой, образуя общую минусовую шину. Обмотка 9 возбуждения генератора подключена через регулятор 10 напряжения . и, например, дополнительный выпрямитель 11 на напряжение высшего уровня.Регулятор 10 напряжения снабжен двумя измерительными органами 12 - 14 и 15 - ;17, подключенными соответственно на на пряжения высшего и низшего уровней, и электромагнитным реле, включающим в себя размыкающие 18 и замыкающие 19 контакты и обмотку 20 управления, котораяподключена к плюсовым выводам выпрямителей 3 и 6 через стабилитрон 21 и термокомпенсатор 22, которые включены длястабилизации напряжений срабатывания ивозврата электромагнитного реле.Измерительный орган 12 - 14 подключенный на напряжение высшего уровня, соединен к выходу полупроводникового реле 23,входящего в состав регулятора 1 О напряжения, через стабилитрон 24, размыкающие контакты 18 и стабилитрон 25, а другой измерительный орган 15 - 17 подключенный на напряжение низшего уровня, соединенс входом полупроводникового реле 23 через замыкающие контакты 19 и стабилитрон 25.Для предотвращейия возможности разряда аккумуляторной батареи 8 через нагрузки низшего и высшего уровней при отключенном выключателе батареи 26 между + верхнего уровня и массой включено реле 27, нормально разомкнутые контакты 28 которого установлены между средней точкой аккумуляторных батарей и нагрузкой , низшего уровня.Система электроснабжения работает следующим образом.Рассмотрим первый случай, когда нагрузки 4 низшего уровня максимальна, а на.грузка 7 высшего уровня мийимальна;Допустим, контакты 18 электромагнитного реле в данный момент замкнуты. Зна.чит управляющий сигнал на входполупроводникового реле 23 поступает с измерительного органа 12 - 14 подключенного на напряжение высшего уровня через стаби. литрон 24, контакты 18 и стабилитрон 25, следовательно, регулирование напряжения происходит но высшему уровню. Ток обмот. ки 9 возбуждения, определяемый соответственно режимом работы комплекта, обмоток 2 высшего уровня генератора, близким К режиму холостого хода, минимален. В этоМ случае напряжение низшего уровня в результате падения напряжения в обмотке 1, падает, следовательно, возрастаетнапря.жение на управляющей обмотке 20 электромагнитного реле, подключенной на разность напряжений высшего и низшего уров-.ней и происходит переключение регулирования на низший уровень, т,е, происхо.днт замыкание контактов 18 электромагнит ного реле. Значит управляющий сигнал на вход полупроводникового реле 23 поступает с измерительного органа 15 в 17, подключенного на напряжение низшего уровня через контакты 18 и стабилитрон 25, следовательно, регулирование напряжения происходит по низшему уровню. Ток обмотки 9 возбуждения, определяемый уже режимом работы 20 обмотки 1 низшего уровня генератора, возрастает. В этом случае напряжение высшего уровня также возрастает, однако разность напряжений высшего и низшего уровней не изменяется, следовательно, контакты 18 электромагнитного реле остаются замкнутыми.Таким образом, в случае, когда нагрузка 4 низшего уровня максимальна, а нагрузкавысшего уровня минимальна, не- зависимо от того, в каком состоянии нахоз 0 дятся контакты 18 и 19 электромагнитногореле до этого момента, регулирование происходит по низшему уровню, имеющему макенмальное число подключенных потребите лей.Рассмотрим случай, когда нагрузка 4 ЗБ низшего уровня минимальна, а нагрузка 7высшего уровня максимальна.Допустим контакты 18 электромагнитного реле в данный момент времени замкнуты.Это означает, что регулирование происходит по ниэшему уровню. Ток обмотки 9 возбуждения, определяемый режимом работы обмотки 1 низшего уровня генератора, близким к режиму холостого хода, минимален.В этом случае напряжение нерегулируемоИь высшего уровня в результате падения 45 напряжения падает ниже номинального значения, следовательно, падает напряжение на управляющей обмотке 19 электромагнит. ного реле и происходит переключение регулирования на высший уровень, т.е, контакты 17 замыкаются. Ток обмотки 9 возбуж дения, определяемый режимом работы обмотки 2 высшего уровня, возрастает. В этом случае напряжение низшего уровня также, возрастает, однако разность напряжений высшего и низшего уровней не изменяется следовательно, контакты 18 электромагнит.ного реле остаются замкнутыми.1064372 Составитель А. Лебедев Редактор Л. Пчелннская Техред И. Верес Корректор М. Демчик Заказ 1035254, Тираж б 1,7 Подписное ВЙИИПИ Государственного комнтета СССР по делам нзобретеннй н открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 фнлнал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 45ка 7 высшего уровнй максимальна, незачзт.симо от того, в каком состоянии находятсяконтакты 18 и 19 электромагнитного релерегулирование происходит по высшему уровню, на напряжение которого включено мак.симальиое количество потребителей,Рассмотрим случай, когда нагрузки 4 и 7имеют промежуточные значения.Регулирование напряжения происходит .или по высшему уровню или по низшемууровню в зависимости от того, в каком 10положении находятся контакты 18 и 19электромагнитного реле до данного момента,Напряжения высшего и низшего уровней в этом случае незначительно отличаются от номинальных значений, так как имеет .место приблизительно равное падение на,15пряжения как в обмотке 1, так и в обмотке 2 генератора, и, следовательно, их пропорциональность обеспечивается, соответственно, пропорциональностью чисел ,витковобмоток 1 и 2 якоря генератора,20Применение предлагаемой системы электроснабжения на два уровня напряженияпозволяет повысить стабильность напряже- .ния на потребителях, а также повыситьотдачу мощности генератором вследствиеустановки в регулятор напряженйя дополнительной измерительной цепочки и переклю-.,чателя в виде электромагнитного реле путем/ переключения регулятора напряжения (измерительной цепочки) с одного уровня на другой,/ В известной системе прй нагружении не регулируемого уровня максимальным током. в том случае, когда второй уровень, напряжение которого поддерживается регулятором напряжения, не нагружен, напряжение на нерегулируемом уровне падает ниже номинального значения до напряжения аккумуляторной батареи, что снижает стабильность напряжения на потребителях, а также уменьшает отдаваемую генератором мощность, так как номинальный ток снимается при меньшем напряжении.В предлагаемой системе это исключается путем переключения регулятора напряжения на тот уровень, который в данный момент имеет максимальное число подключенных потребителей, тем самым поднимай, напряжение на потребителях до номинального значения, повышается стабильность напряжения, так как оно не опускается ниже расчетного предела, определяемого напряженнем отпускання электромагнитного реле, а также повышается отдаваемая генератором мощность.