Система электропитания подвижных объектов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Соцналистическнх Республик(61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 24,11.78 (21) 2688429/24-07 с присоединением заявки Йо -(23) Приоритет -Опубликовано 0712 ЯО. Бюллетень Мо 45 Дата опубликования описания 101280(5)М. Кл.з Н 02 К 29/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения С.В.Акимов, В.В.Никитин и А,Н. Корогодский Научно-исследовательский и экспериментальный институтавтомобильного электрооборудования и автоприборов(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОДВИЖНЬИ ОБЪЕКТОВ Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электро 1 итания подвижных объектов, главным збразом автомобилей и тракторов.В системе электропитания потребителей автомобиля необходимо для более рационального использования иметь такой генератор, который на малой скорости вращения мог бы.развивать достаточное напряжение для подзаряда 1 О аккумуляторной батареи, обеспечивая тем самым положительный баланс электроэнергии, а на больших скоростях отдавать ток большой силы для удовлетворения потребностей всех потреби телей.Этим требованиям удовлетворяют системы электропитания, содержащие генератор переменного тока со ступенчатой характеристикой силы тока - 20 скорости.Известны системы электропитания подвижных объектов с генератором переменного тока со ступенчатой характеристикой силы тока - скорости, содержащим многофазную якорную обмотку, каждая фаза которой одним своим выводом соединена с плечом первого полупроводникового выпрямителя, другим выводом - с плечом второго полупро водникового выпрямителя, а сами выпрямители соединены параллельно и ссоответствующими клеммами аккумуляторной батареи, в которых применяетсяконтактный переключатель, обеспечивающий при малой скорости вращениягенератора соединение фазных обмотокпо схеме "звезда", а при высокой скорости вращения - независимое включе-.ние Ц,Переключатель управляется электромагнитом, приводимым в действиеэлектронным прерывателем, включениекоторого зависит от силы тока, отдаваемого генератором.Недостатками этой известной системы яьляются: сложность схемы, еевысокая стоимость и низкая надежность,обусловленные применением электронного прерывателя, переключателя и дополнительного выпрямителя, а такжепрерывание цепи возбуждения, вносящее паразитные модуляции тока,Известны системы электропитанияс генератором переменного тока соступенчатой характеристикои силы тока - скорости, содержащим многофазную якорную обмотку,соединеннув с полупроводниковым выпрямителем, к выхо-.ду которого подключена аккумулятор 78593040 ная батарея, и реле, действующее взависимости от нагрузки генератораи соединенное с блокируюцим тиристорным устройством, являющимся составной частью выпрямительного моста 21 .Реле приводится в действие датчиком, реагирующим на силу тока илискорость генератора таким образом,что ниве этого предела фазы обмоткиякоря соединены в "звезду" и выпрямление осуществляется,по трехфаэнойдвухполупериодной схеме, а1 Овыше этого предела фазы обмотки якоря включаются на параллельную работу,выпрямление осуществляется по однополупериодной схеме.Недостатками этой системы являются;высокая стоимость и низкая надежность из-за использованИя сложнойсхемы переключения.Наиболее близкой к предложеннойсистеме электропитания является 20система электропитания подвижныхобъектов, содержащая генератор переменного тока с многофазной якорнойобмоткой, соединенной с выпрямителем,к выходу которого подключена аккуму- ЯЯляторная батарея, а также устройстворегулирования тока возбуждения 3 .Якорные многофазные обмотки генератора выполнены с разными числамивитков и разным диаметром обмоточно- З 0го провода, но Фазы соответствующеймногофазной обмотки выполнены с одинаковым числом витков одним обмоточным проводом.Недостатками этой известной системы являются сложность схемы, еевысокая стоимость и низкая технологичность, обусловленные применениемдвух многофазных якорных обмоток ибольшого количества полупроводниковых элементов.Целью изобретения является упрощение схемы системы электропитания иповышение надежности.Это достигается тем, что по крайней мере одна из фаз обмотки якоря 45выполнена с увеличенным числом витков по отношению к другим Фазам,причем числа витков находятся в пределах отношения 1,2:,2,0.На фиг. 1 приведена принципиальная 0электрическая схема предложенной системы электропитания на фиг. 2токоскоростная характеристика."истема электропитания содержитгенератор 1 переменного тока с многофазной якорной обмоткой 2 и обмоткой 3 возбуждения. Полупроводниковый выпрямитель 4 соединен своимвходом с якорной обмоткой 2, а выходом - с параллельно соединеннымимежду собой аккумуляторной батареей 405 и потребителями б, Параллельновыходу выпрямителя подключен входрегулятора напряжения 7. Якорнаяобмотка 2 генератора содержит триФазы, соединенные по схеме "звезда" 65 причем обмотка фазы ФЛ имеет большое число витков тонкого обмоточногопровода, а обмотки фаз Ф и Ф 9малое число витков более толстогообмоточного провода. Полупроводниковый выпрямитель 4 выполнен двухполупериодным.Система электропитания работаетследующим образом,Магнитный поток обмотки возбуждения наводит в фазах обмотки статора переменное напряжение, величинакоторого пропорциональна произведениючастоты вращения на число витков вФазе. Ца фиг. 2 кривая "а" соответствует коскоростной характеристикегенератора системы электропитанияпри наличии только фазы Ф, кривая"б" соответствует токоскоростнойхарактеристике генератора при наличии только фаз Ф 2 и Ф.При малой скорости вращения генератора максимальное значение выпрямленного напряжения фазы Ф,1 будетбольше, чем фаз Ф и Ф 3 за счетбольшего числа витков и, следовательно, токоскоростная характеристикаФазы ФЛ будет иметь более низкиеобороты начала отдачи, чем фаз Ф 2 иФ, которые определяются скоростьювращения генератора, при котороймаксимальное значение выпрямленногонапряжения будет равно напряжениюаккумуляторной батареи.Сопротивления фаз обмотки статораравны сумме активных и индуктивныхсопротивлений, причем активные сопротивления фаз определяются параметрами обмоточного провода, а именноудельным сопротивлением, сечением иего длиной, и не зависит от частотывращения ротора, а индуктивные со-,противления фаз пропорциональны произведению частоты вращения роторагенератора на число витков в соответствующих фазах в квадрате. Следовательно, при увеличении скорости вращения генератора сопротивления фаз обмотки статора будут увеличиваться не пропорционально, а в зависимости от числа витков, поэтому сопротивление фазы Ф будет увеличиваться гораздо быстрее, чем Фаз Фи Ф и падение напряжения на Фазе Ф будет расти быстрее, чем на Фазах Ф и Ф.На средней и высокой скоростях вращения генератора фаза Фотдает в нагрузку небольшие токи, тогда как ток, отдаваемый фазами Ф 2 и Ф , значительный.При .сложении токоскоростной характеристики генератора при наличии только фазы Фл и токоскоростной характеристики при наличии только фаз Ф и Фполучают ступенчатую характеристику сиды тока - скорости генератора системы электропитания.Предложенная схема генераторнойустановки была испытана в лабораториитракторных генераторов НИИавтоприборов (протокол испытаний ОСП 4/72-78),Испытания подтвердили положительныйтехнических эффект от применения всистеме электропитания генератора5с многофазной статорной обмоткой инеидентичными фазными обмотками (сразным числом витков и разным диаметром обмоточного провода), Приэтом достигается ступенчатая харак цтеристика силы тока - скорости, т.е.высокая максимальная мощность принизких оборотах холостого хода.В результате испытаний различныхтипов генераторов получают .серии 15токоскоростных характеристик для разных соотношений чисел витков в фазных обмотках. Диаметр обмоточногопровода определяют исходя из условияпостоянства коэффициента заполненияпазов статора по соотношению;0 и1у0 П(где и и о - числа витков в фазесоответственно базового и предлагаемого генераторов,О 1 и 02 - диаметр обмоточногопровода в Фазах соот-,ветственно базового ЗОи предлагаемого генераторов.Далее с учетом скоростных режимовдвигателей определяют часовую отдачу генератора, т.е. максимальное 35число ампер-часов, которое можетотдать генератор при работе на своейтокоскоростной характеристике в заданном скоростном режиме в течениечаса. установлено, что для различныхтипов генераторов при заданных скоростных режимах двигателей максимальная часовая отдача получается втом случае, если обмотки Фаз якорявыполнены с соотношением чисел витков в пределах 1,22,т.е. при соотношении в этих пределах максимальноеиспользование генератора. В частности, для системы электропитания тракторов с генератором типа 13,3701 сучетом типового расчетного скоростного режима тракторного двигателя при почвообработке по ОСТ 37.003.026-74) который является основным режимом работы трактора, максимальная часовая отдача получается при соотношении чисел витков в фазах якорной обмотки равном 1,3, т.е. одна фаза имеет число витков 60 при диаметре обмоточного провода 1,74 мм, две другие по 36 витков при диаметре обмоточного провода 2,26 мм.Технико-экономический эффект от использования предложенной системы электропитания выражается в упрощении схемы за счет сокращения числа полупроводниковых элементов (выбрасывается выпрямительный блок, содержащий б полупроводниковых элементов) и замены двух статорных обмоток одной, а также упрощении технологии при сборке и повышении надежности, так как сокращается число соединений.Кроме того, технико-экономический эффект повьаается за счет улучшения условий заряда аккумуляторной батареи, так как генератор системы электропитания ва низких скоростях вращения имеет повышение пульсации выпрямленного напряжения.Формула изобретенияСистема электропитания подвижныхобъектов, содержащая генератор переменного тока с многофазной якорнойобмоткой, соединенной с выпрямителем, к выходу которого подключена .аккумуляторная батарея, а также устройство для регулирования тока возбуждения, о .т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью упрощенйя и повышения надежности, по крайней мереодна из фаз обмотки якоря выполненас увеличенным числом витков по отношению к другим фазам, причем числавитков находятся в пределах отношения 1,2 : 2,0.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1.Патент США 9 4024456,кл. 322-29, 1977.2.Патент франции Р 2038643,кл. Н 02 К 17/00, 1970.3. Патент ФРГ Р 2600035,кл. Н 02 К 29/02, 1977.785930 Фий 4 Составитель А.Лебедеведактор Т.Загребельная ТехредЕ.ГаврилешкоКорректор В,Бутяга исное Тираж осударственного елам изобретений Москва, Ж,783 Подкомитета СССРи открытийРаушская наб.,