Система электроснабжения на двауровня напряжения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскнк Социалистических Реснублнк(22) Заявлено 20. 10. 78 (21) 2675504/24-07с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Опубликовано 15,03.81. Бюллетень И 9 10Дата опубликования описания 170181 Н 02 К 19/38 Н 02 К 7/14 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В. Акимов Галте 1) Заявител овский ордена Ленина энергетический 54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ДВА УРОВНАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения подвижных объектов, главным образом автомобилей и тракторов,5Известна 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 выпрями- тельному мосту, дополнительной якорной обмоткой, состоящей иэ других фаэных обмоток, подключенной к однополупериодному выпрямителю, и обмоткой воэ буждення. На выход двухполупериодного выпрямительного моста подключены потребители низкого напряжения и через регулятор напряжения обмотка возбуждения генератора, а к соединенным по следовательно однополупериодному выпрямителю и двухполупериодному выпрямительному мосту подключены потребители высокого напряжения 1 .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 ре" шением к изобретению является система электроснабжения на два уровня напряжения, содержащая генератор с основ ной якорной обмоткой, соединенной в, звезду и подключенной к двухполупериодному выпрямительному мосту, с до" полнительной якорной обмоткой, размещенной в одних пазах с основной и подключенной минусовыми выводами к основной якорной обмотке, а плюсо" выми выводами - к анодам диодов однополупериодного выпрямителя и с обмоткой возбуждения с плюсовым и минусовым выводами, потребители низкого напряжения, подключенные на выход двухполупериодного выпрямительногоемоста, и потребители высокого напряжения, подключенные на выход однопОлупериодного выпрямителя и двухполупериодного ныпрямительного моста 2.Недостатком данной системы электроснабжения является ее малая надеж 5ность из-за отсутствия защиты от токаперегрузки по основной якорной обмотке генератора. Это определяетсятбм, что максимальный ток, отдаваемый основной якорной обмоткой, зави:сит от величины тока дополнительнойякорной обмотки, что не позволяет параметрическим способом добиться самбограничения по току основной якорнОй обмотки. 15Цель изобретения - повышение надЕжности системы электроснабжения надна уроння напряжения.Поставленная цель достигается тем,что в системе электроснабжения на Щдва уровня напряжения, содержащей генератор с основной якорной обмоткой,соединенной и звезду и подключеннойк днухполупериодному ныпрямительномумосту, с дополнительной якорной обмоткой, размещенной в одних паза с основной и подключенной минусовыми выводами к основной якорной обмотке, апЛюсовыми выводами - к анодам диодоводнополупериодного выпрямителя и собмоткой возбуждения с плюсовым и ми- ЗОнусоным выводами, потребители низкогонапряжения, подключенные на выход двух-,полупериодного ныпрямительного моста, и потребители высокого напряжения,подключеные на выход однополупериод- З 5ного выпрямителя и двухполупериодноговЫпрямительного моста, генератор выполнен индукторным, одноименнополюсыым с замкнутым магнитопронодом,охватываемым обмоткой возбуждения и 4 Оякорными обмотками, причем каждаяфаза дополнительной якорной обмоткисостоит из катушек, взаимносдвинутыхна угол, кратный 360 эл. град., анаправления намотки обмотки нозбуждения и дополнительной якорной обмотки от плюсового к минусовому выводампротивоположны.На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы электроснабжения, на Фиг, 2 - схема размещения иподключения дополнительной якорнойобмотки на Фиг. 3 - внешние характеристики двухобмоточного генераторапо основной якорной обмотке.Схема (фиг.1) содержит основную 55якорную обмотку 1, соединенную в звезду и подсоединенную к двухполупериодному выпрямительному мосту.2,дойолнительную якорную обмотку 3, соединенную минусовыми выводами с основной якорной обмоткой, плюсовымивыводами с анодами диодов однополупериодного выпрямителя 4, потребители низкого напряжения 5, подключенныек выходным клеммам днухполупериодйого ныпрямительного моста и потребители высокого напряжения 6, включенные между плюсовой клеммой однополу- периодного выпрямителя и минусовой леммой днухполупериодного выпрямиельного моста.Схема, представленная на фиг. 2, содержит развертку 7 индуктора од-. ноименного генератора с замкнутым магнитопроводом с указанием направления потока ФН , создаваемого обмоткой возбуждения, бхватывающей магнито провод, развертку 8 якоря, н пазах которого уложены основная якорная обмотка 1, и дополнительную якорную обмотку 3, каждая фаза. которой состоит из катушек, нзаимносднинутых на угол кратный 360 эл. град однополупериодный выпрямитель 4, к которому подсоединена дополнительная якорная обмотка, На схеме указаны направления протекания тока 4, фазы дополнитель 2ной якорной обмотки и направление создаваемого этим током потока фп реакции. якоря, который совпадает по направлениЮ с потоком ФН, что обусловлено противоположным напралением намоток обмотки возбуждения, и дополнительной якорной обмоткой от плюсового к минусоному выводам. На фиг.З представлены зависимости фа.зного напряжения этой обмотки Оф от фазного тока 1 Ф при двух предельных значениях тока дополнительной якорной обмотки: минимальном 1 Ф 2 максимальномХйм 3 постоянной частоте и вращения генератора. Причем пунктирной линией показаны характеристики генератора н известной системе электроснабжения, а сплошной линией - генератора преллагаемой системы.Предлагаемая система электроснабжения работает следующим образом.Потребители низкого напряжения 5 питаются от основной якорной обмотки 1 через днухполупериодный выпрями- тельный мост 2 вместе с обмоткой возбуждения генератора, а потребители высокого напряжения питаются от обеих якорных обмоток 1-3 через днухполупериодный выпрямительный мост 2 и однополупериодный выпрямитель, Кроме того, между плюсовыми клещчами двухполупериодного моста и однополупериодного выпрямителя могут включаться потребители, например аккумуляторная батарея, которая с другой аккумуляторной 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 допсанимльной якорной обмотке (фиг.З), Внешние характеристики генератора в известной схеме показаны штриховымилиниями и сильно отличаются при край .них значениях тока дополнительной якорной обмотки Ь, и Ь, . Причем макси(омальный ток отдачйосновной якорнойбмотки при токе дополнительной якорной обмотки Ц значительно выше, чемЗВАЛ 5при токе 4 ,то объясняется тем,что при увеличении тока в дополнительной якорной обмотке в ней увеличивается намагничивающая сила реак-.ции якоря, действующая согласно снамагничивающей силой реакции якоряосновной якорной обмотки и уменьшается магнитный поток в магнитном зазоре, а вместе с ним ЭДС и напряжениеобеих якорных обмоток. Из внешниххарактеристик (фиг. 3) видно, что 5при отсутствии тока в дополнительнойякорной обмотке происходит увеличение максимально отдаваемого тока восновной якорной обмотке, Что можетпривести к нарушению теплового режима генератора и выхода его из строя.То есть в известной системе электроснабжения имеется элемент ненадежности,При использовании предлагаемоготехнического 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 изкатушек взаимно сдвинутых на угол,кратный 360 эл, град., а направлениянамотки обмотки возбуждения и дополнительной якорной обмотки должны быть З 5противоположны. В таком генератореза счет однополупериодного выпрямления тока дополнительной якорной обмотки будет создаваться постояннаясоставляющая потока реакции якоря 4 ОФр (фиг. 2), которая при противоположных направлениях намотки обмотки возбуждения и дополнительной якорной обмотки и разных направленияхпротекания 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 Фэ. Смещение катушек каждой изфаз взаимно на угол 360,эл, град.создает одинаковый поток реакцииякоря во всех катушках фазы дополнительной якорной обмотки, а так какв каждый из моментов времени при однополупериодном выпрямлении работаеттолько одна фаза, то в этой фазе потоки реакции якоря каждой из катушекбудут действовать согласно, и постоянная составляющая реакции якоря Фрбудет максимальной.Поэтому в предлагаемой системеэлектроснабжения при увеличении токадополнительной якорной обмотки увеличивается постоянная составляющая реакции якоря Ф 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 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 изобретенияСистема электроснабжения на двауровня напряжения, содержащая генератор с основной якорной обмоткой,соединенной в звезду и подключеннойк двухполупериодному выпрямительномумосту, с дополнительной якорной обмоткой, размещенной в одних пазах сосновной и подключенной минусовымивыводами к основной якорной обмотке,а плюсовыми выводами - к анодам диодов однополупериодного выпрямителяс обмоткой возбуждения с.плюсовым иминусовым выводами, потребители низкого напряжения, подключенные на выход двухполупериодного выпрямительного моста, и потребители высокогонапряжения, 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 кратный360 эл. град., а направления намоткиобмотки возбуждения и дополнительнойякорной обмотки от плюсового к минусовому выводам противоположны.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3809995,кл, Н 02 К 7/00, 07,05.74.2 Патент ФРГ 9 2650851 фкл. Н 02 К 7/14, 11.05.78.