Двигатель-генераторный агрегат

(23) Приоритет по делам иэобретеиий и открытий.6 1 (088.8) Ката опубликования осансання 25,07.80 А, А. Аваков, Г. К, Арутюнов, Г. Г, Бакрадзе и Г. Б. Инаури(72) Авторы изобретения Специальное конструкторское бюро Тбилисского филиалаВсесоюзного научно-исследовательского института метрологииим. Д. И. Менделеева(54) ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНЫЙ АГРЕГАТ 3Изобретение относится к автономным источникам питания различной аппаратуры, требующей для своей работы электрической энергии. Оно может быть использовано в автоматике, системах связи и т, д. при отсутствии или выходе из строя проводной электросети.Известен двигатель - генераторный агрегат, содержащий двигатель внутреннего сгорания, соединенный механически сто генератором переменного тока и коммутирующий блок в цепи нагрузки,.генератора 11.При работе таких систем при различном режиме работы изменяется потребление15 электрической энергии от генератора, в результате чего нагрузка на двигатель изменяется и он работает в нестационарном режиме, что приводит к неполному сгоранию топлива и выбросу в атмосферу токсичных газов. Использование в этом случае инерционного махового колеса сильно увеличивает веси габариты уст ройства, а также потери энергии. 2Цель изобретения - оптимизация расхода топлива и уменьшение токсичности выхлопных газов.Дпя этого в двигатель-т енераториом агрегате, содержащем двигатель внутрен+ него сгорания, соединенный механически с генератором переменного тока, и комму тирующий блок в цепи нагрузки генератора, он снабжен генератором постоянного тока, регулирующим опо току элементом, зарядным блоком, аккумулятором, преобр зователем постоянного тока в переменный, датчиком мощности, усилительным звеном, причем двигатель внутреннего сгорания механически соединен с генератором постоянного тока и датчиком мощности, генератор постоянного тока электрически подключен через регулирующий по току элемент и зарядное устройство к аккумулятору, аккумулятор через коммутирующий блок подключен ко входу преобразователя постоянного тока в переменный, выход которого подключен ко:,входу коммутирующего блока в цепи нагрузки, управляющий10 20 25 30 35 45 50 55 3 750 выход зарядного блока подключен к управляймпему входу коммутирующего блока, управляющий выход коммутирующего блока включен в цепь отключения двигателя внутреннего сгорания, а датчик мощности через ,усилительное звено соединен с регулирующим по току элементом.Схема предложенного двигатель-генераторного агрегата представлена на чертеже, где: 1 - двигатель внутреннего сгс рания 2 - генератор переменноМ тока 3 - коммутирующее устройство; 4 - нагрузка 5 - генератор постоянного тока 6 - регулирующий по току элемент; 7 - зарядное устройство 8 - аккумулятор;9 - преобразователь постоянного тока в переменный; 10 - датчик потребляемой мощности 1 1 - усилительное звено.1Двигатель внутреннего сгорания 1 преобразует энергию топлива в механичес кую энергию и состыкован механически с валами енератора 2 переменного тока и генератора 5 постоянного тока, а также с датчиком мощности 10. Генератор 2 переменного тока предназначен для получения напряжения переменного тока и подключен .через коммутирующее устройство 3 к нагрузке 4. Через то же коммутирующее устройство 3 к нагрузке 4 подключается преобразователь 9 постоянного токав переменный, Управляется коммутирующее устройство 3 сигналом от зарядного устройства 7. Нагрузка 4 представляет собой аппаратуру, потребляющую электрическую энергию, Генератор 5 постоянного тока, ротор которого состыкован с валом двигателя внутреннего сгорания 1, выдаетэнергию постоянного тока, которая через регулирующий по току элемент 6 и зарядное устройство 7 заряжает аккумулятор 8. Зарядное устройство 7 выдает сигнал на включение двигателя внутреннего сгорания 1 и переключение коммутирующего устройства 3. При работе зарядного устройства 7 двигатель внутреннего сгорания 1 включен и ксв 4 мутирующее устройство 3 соединяет генератор 2 переменного тока с нагруз кой 4. Если аккумулятор 8 полностью заряжен, то выходной сигнал зарядного устройства 7 равен О, коммутирующее устройство 3 переключается, в результате чего двигатель внутреннего сгорания 1 останавливается, генератор 2 переменного тока отключается от нагрузки, а аккумулятор 8 через преобразователь 9 постоянного тока в переменный оказывается подключенным к нагрузке 4, Преобразователь 669 49 преобразует энергию постоянного токааккумулятора 8 в энергию переменноготока, питая нагрузку 4 через коммутируюшпее устройство 3. Датчик мощности состыкован с осью двигателя внутреннего сгорания и выдает электрический сигнал,соответствующий потребляемой мощностис вала двигателя, обусловленной потреблением энергии генератором 2 и генератором 5. Электрический сигнал датчикамощности, усиленный усилительным звеном11, управляет током. нагрузки генератора5 постоянного тока так, чтобы моментсил сопротивления на валу двигателя внут 15 реннего сгорания был бы постоянным Усилительное звено 11, подключенное ко входу регулирующего по току элементу 6, обеспечивает постоянство наг рузки на вал двигателя внутреннего сгорания 1. Оно сравнивает значения выходного сигнала датчика мощности 10, соответствующего мгновенной нагрузке на вал двигателя внутреннего сгорания 1, и опорного сигнала, соответствующего номинальной нагрузке на вал двигателя.Рассмотрим работу устройства. При включении двигателя внутреннего сгорания 1 приходят в рабочее состояние оба генератора 2 и 5. Генератор 2 переменного тока выдает напряжение на нагрузку 4 и тем самым изменяется нагрузка на сам, генератор 2. Генератор 5 постоянного тока потребляет определенную мощность и выдает электрическую энергию на накопитель 8. Величина потребляемой генератором 5 энергии определяется регулирующим элементом 6 и составляет величину,которая не должна быть меньще величины изменения энергии, обусловленной нагру40 кой. Однако эта энергия генератора 5 не расходуется напрасно, а накопляется. Управление постоянством потребляемой двигателем внутреннего сгорания энергиидостигается за счет механической и электрической обратной связи: вал двигателявнутреннего сгорания 1 - датчик мощности 10 - усилительное звено 11 - регулирующий по току элемент 6, При незаряженном аккумуляторе 8 зарядное устройство 7, обеспечивает его заряд, При этомотсутствие сигнала с зарядного устройства 7 не влияет на отключение двигателя внутреннего сгорания, а коммутирующее устройство 3 обеспечивает связь генератора 2 с нагрузкой 4, При изменении нагрузки 4 - увеличении (или уменьшении) - датчик мощности 10 выдает электрический сигнал больше (или меньше)75 О 6 номинального значения, в результате чегоусилительное звено 11 выдает сигналотрицательной (или положительной ) полярности, что вызывает уменьшение (илиувеличение) потребляемого тока аккумулятором 8 от генератора 5 постоянноготока,Изменение этого тока будет происходить до тех пор, пока нагрузка на валдвигателя внутреннего сгорания не будет 10совпадать с номинальной, задаваемой опорным напряжением на вход усилительногозвена 11, Зарядное устройство 7 при полной зарядке аккумулятора 8 переключаеткоммутирующее устройство 3, которое 15обеспечивает подключение аккумулятора8 с преобразователем 9 постоянного токав переменный к нагрузке 4. Одновременно коммутирующее устройство 3 отключает двигатель внутреннего сгорания 1. 20Технико-экономический эффект предложенного двигатель-генераторного агрегата заключается в том, что его использсвание защищает окружающую среду отзагрязнения. Известно, что при изменении 25нагрузки вследствие изменения потребляемой мощности возникающие переходныепроцессы в двигателе внутреннего сгорания приводит к неполному сгоранию топлива, и, следовательно, к выбросу токсич- З 0ных газов в атмосферу, Наличие регулирующей системы, обеспечивающей дополнительное потребление энергии с ее регулированием, приводит к постоянству суммарной мощности, идущей на оба генератора - переменного и постоянного тока.Постоянство потребляемой мощности связано с расходом электрической энергии,идущей на зарядку аккумулятора. Приэтом может уменьшаться КПО. Чтобы 40не допустить этого, используется накопленная энергия аккумулятора, которая послеего полного заряда преобразуется в энергию переменного тока при помощи преобразователя, Полное сгорание топлива и 45 69 6отсутствие потерь механической энергии значительно повышает экономию расхода топлива, а также защищает окружающую среду от загрязнения. Формула изобретения Двигатель-генераторный агрегат, соЪ держащий двигатель внутреннего сгорания, соединенный механически с генератором переменного тока, и коммутирующий блок в цепи нагрузки генератора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью оптимизации расхода топлива и уменьшения выхлопных токсичных газов, агрегат снабжен генератором постоянного тока, регулирующим по току элементом, зарядным блоком, аккумулятором, преобразователем постоянного тока в переменный, датчиком мощности и усилительным звеном, причем двигатель внутреннего сгорания механически соединен с генератором постоянного тока и датчиком мощности, генератор постоянного тока электрически подключен через регулирующий по току элемент и зарядный блок к аккумулятору, аккумулятор через коммутирующий блок подключен ко входу преобразователя по стоянного тока в переменный, выход которого подключен ко входу коммутирующего блока в цепи нагрузки, управляющий выход зарядного блока подключен к управляющему входу коммутирующего блока, управляющий выход коммутирующего блока включен в цепь отключения двигателя внутреннего сгорания, а датчик мощности через усилительное звено соединен с регулирующим по току элементом. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Китаев В. Е. и др. Электропитаниеустройств связи.-М.: Связь, 1975,с. 249-250.750669 Составитель К. Фотина ова Техред И, Асталош КорМ. Йемч едактор П исное ССС Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проект 667/43 Тираж ЫНИИПИ Госуда по делам изоб 113035, Москв