Система термостабилизации автономного источника электропитания

(19) (И) А 3151) " 01 М БРЕТ АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(54)(57) 1. СИСТЕМА ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая первичный источник энергии и аккумуляторную батарею, помещенную в термоизоляционныйкорпус, о т л и ч а ю щ а я с.ятем, что, с целью расширения рабочего диапазона температур автономноисточника .электропитания при уменьшении расхода энергии, в него введены термореле нижнего и верхнего пределов температур, элемент подогрева, съемная термоизоляционная крышка с электроприводом,. состоящая из электромотора постоянного тока с редуктором, двухпозиционного дистанционного переключателя и двух концевых выключателей, вход первой обмотки дистанционного переключателя подключен к выходной клемме термореле нижнего предела температуры и элементу электроподогрева, выход первой обмотки дистанционного переключателя через первый блок-контакт подключен.к минусовой клемме батареи, вход второй обмотки дистанционного переключателя подключен к выходной клемме термореле верхнего предела температуры, а выход второй обмотки через второй блок-контакт подключен к минусовой клемме батареи, входные клеммы обоих термореле подключены к плюсовой клемме батареи, электромотор через переключающие контакты . дистанционного переключателя соединен с плюсовой и минусовой клеммами батареи. В2, Система по п.1, о т л и ч а ю-. щ а я с я тем, что первичний источ". ник энергии выполнен в виде ра 11 иоизотопного. термоэлектрического гене" ратора.Изобретение относится к электротЕхнике и может быть использованов автономных, источниках электропитания, содержащих термоэлектрическийгенератор,.и накопитель электропитания. Примером термоэлектрического.. Генератора может служить радиоизо-топный термоэлектричеСкий генератор (РИТЭГ), примером накопителя,электроэнергии -" аккумулятор.юУстройства, включающие аккумуляторную батарею с системой защиты отперезаряда и переразряда и РИТЭГ,способные:отдавать н импульсе мощность, превышающую номинальную мощность РИТЭГ, используются для электропитания работающих автоматическибез постоянного набяюдения .с эпизоддическим обслуживанием радио- и све.товых.маякон н удаленных, и труднодоступныхрайонах.При этом аккуму:ляторные батареи должны устанавли-,ваться н.отапливаемых помещенияхили должны быть. способны работать"при температуре. окружающей средыот -50 до +50 ОС.Выпускаемые промышленностью аккумуляторы, не требующие обслуживания, например герметизиронанныеникель-кадмиеные типа НКГ 110 СА,могут длительное время работатьлишь н условиях положительных температур, не превышающих однако 50 С.Для обеспечения работоспособности аккумуляторов при .отрицательных.температурах внешней среды их размещают н помещениях совместно сРИТЭГом, от которого они. и подогреваются.Недостатком такого подогрева аккумуляторов является необходимостьпостройки специального помещения,тогда как РИТЭГ не нуждаетсяв таком помещении.Известны также способы подогрева аккумуляторов 1 - З,Недостатком перечисленных устройств является потребление ими дополнительной электроэнергии, что прикомпенсировании с термоэлектрическимпреобразователем, характеризующимся дефицитом выходной мощности, со-,вершенно недопустимо.НаиболЕе близким к изобретениюявляется устройство термостабилизациаккумуляторных батарей, предназначенное для поддержания температурыаккумуляторной батареи выше темпе.ратуры окружающего воздуха, путем сохранения тепла, вырабатываемого приработе батареи, Устройство содержиттермоизоляционный корпус, внутрикоторого располагаетсябатарея, вкорпусе имеется канал, связывающийвнутреннее пространство корпуса с,внешней средой, который может бытьподключен к вентилятору автомобильного двигателя. С каналом связано запорное устройство, которое имеетдна. фиксированных положения, соответствующих открытому и. закрытомусостояниям канала. Запорное устройство может быть подключено к устрой-.ству вакуумной откачки, например кобьему разрежения автомобильногодвигателя ннутренного сгоранияпод воздействием которого оно принимает одно из двух возможных по 10 фложений. При неработающем автомобильном двигателе запорные устройство перекрывают каналы, в результатечего выделяемое аккумулятором теплосохраняется внутри теплоизоляционного корпуса, чем обеспечиваетсяпревышение температуры аккумулятора над температурой окружающего воздуха.При работающем автомобильном двигателе за счет разрежения, возникаю-..щего в канале всасывания, запорное.:устройство открывает .канал, черезкоторый вентилятором автомобильногодвигателя прогоняется теплый воздух,чем обеспечивается принудительныйобогрев.аккумулятора 41Однако цри положительной температуре окружающего .воздуха, близкой кпредельнодопустимой для аккумулято-.рон, требуется обдув их нагретым воз .З 0 духом, на что раеходуется дополниТельная энергия,. Наличие в термоизоляционном корпусе канала с запорнымустройством, соединяющего внутрен. - .нюю полость термоизоляционного кор; - 35 пуса с внешней средой; ухудшает .термоизоляционные свойства корпуса, врезультате.чего выделяемого аккуму-лятором тепла от его.саморазогреваоказывается недостаточно для обес-, 40 печения положительной температуры.аккумуляторов при достаточйо низкойтемпературе окружающего воздуха,например -50 С.Целью изобретения является расши рение рабочего диапазона температур автономногоисточника электропитания при уменьшении затрат энергии.Цель достигается тем, что в систему термостабилизации автономного источникаэлектроэнергий, содержащуюпервичный источник энергии и аккуи муляторную батарею, помещенную втермоизоляционный корпус, введенытермореле нижнего и верхнего пределов температур, элемент подогрева,съемная термоизоляционная крышка сэлектроприводом, состоящим иэ электромотора постояйного тока с редуктором, двухпозиционного дистанцион ного переключателя. и двух концевыхвыключателей, вход первой обмотки дистанционного переключателя подключен к выходной клемме термореленижнего предела температуры и элементу электрообогрева, другой клеммой подсоединенного к минусовой клем . Устройство работает следующим обме батареи, выход первой обмотки , разом.дистанционного переключателя через , В условиях отрицательных темперапервый блок-контакт подключен к ми- тур окружающей среды при первичномнусовой клемме батареи., вход второй.включении. крышка 3 закрыта темпе 5Робмотки дистанционного переключа- ратура внутри корпуса отрицательна,, теля подключен к выходной клемме. контакт тремореле 5 замкнут, кон-.терморелеверхнего предела темпера- такт термореле б разомкнут., контУРы, а выход второй обмотки через, такты 9.2, 9.3 и 9.5 замкнуты,а конвторой блок-контакт подключен к мину- такты .9.1, 9,4, 9.6 разомкнуты. Кон;совой клемме батареи, входные йлем.в .:цевой выключатель 11 разомкнутамы обоих термореле подключены к . выключатель 10 замкнут. К выходуплюсовой клемме батареи, электромо- .РИТЭГ подключен элемент 7 подогретор.через переКлючающие контактЫ , ва. От тепла, выделяемого этим эледистанционного переключателя соеди-ментом, температура внутри корпусанен с плюсовой и минусовой клеммами . 15 .повышается, При достижении полобатареи,, жительных значений, этой темпера-%При,этомпервичный. источник энер- туРы термореле 5 срабатывает и отгии выполнен в виде радиоизотоп- :, ключает электрообогрев. От самораного термоэлектрического генератора. зогрева батареи температура. внутНа фиг.1 изображена конструктив О ри корпуса также повышается, причем 6 . ная схема предлагаемого устройства . . до тех пор, пока не.установится ба. - ,на фиг.2 - электрическая схема уст- .ланс между теплом, выделяемым бата-ройства . .. Реей, и теплом, излучаемым корпусомУстройствофиг.1)включает в.се- во внешнюю среду.С повышением тембя .термоизоляционный .корпус 1, внут .пературы внешней среды .внутри.кор. Ри которого расположена батарея.2:, пусФ температура также повышается,. термоизоляционную крышку 3, связан- при достижении этой температуройную с электромеханическим приводом 4, заданного предельного .значения сра-.термореле 5 и б соответственно ниж- . батывает термореле б и подается нанего и верхнего предела температуры пряжениена вход 14 обмотки ДП 9ф .ЗОрасположенные внутри корпуса, и эле- При срабатывании ДП 9 замыкаются.меЯт,7 подогрева, расположенный там. контакты 9.4,-" 9.6 и 9.1 и размыкаютже.ся контакты 9.3, 9.5 и 9.2. ЧерезЭлектромеханический привод 4 со- . контакты 9.4,.9.6 и концевой выклюдержит электромотор 8 постоянного , чатель 10 подается Напряжение натока с редуктором, дистанционный35 электРомотор, который, через редукторпереключатель (ДП)8,представляющий,открывает крышку корпуса 3 до техсобой двухпозиционное двухобмоточ- пор, пока не разомкнется концевойное реле с механической фиксацией . выключатель 10. В начале движенияположения контактов, и концевые вы-крышки концевой выключатель 11.заключатели 10 и 11. В качестве ДП40 мыкается. При открытой крышке корпуможет быть использовано реле серииса обеспечивается естественное кон-ДПТу 16-526.455-79. векционное,охлаждение батареи.В 3 од 12 первой обмотки ДП 9 под- Вслучае понижения температурыключен к выходной клемме терморе-: .окружающей среды температура внут- ле 5 и элементу 7 подогрева, выход4 Ри корпуса также понижается, при13 через блок-контакт; 9,1 - .к минусо-. этом контакты терморелеб размыкавой клемме батареи 2. Вход 14 второй . ются. Когда температура достигаетобмотки ДН 9 подключен к выходной .0 С, срабатывает термореле 5, черезклемме термореле 6, а выход 15 через . контакты которого, а также контактблок-контакт 9.2 - к минусовой клем-: 5 О 9.1, подается напряжение на обмоткуме батареи 2. Входы термореле 5 .и 6 дП,9, в результате чего контактыподключены к плюсовой клемме бата.3, 9.5 и 9.2 замыкаются, а конреи 2. В качестве термореле может такты. 91, 9.4 и 9.6 Размыкаются..быть использовано реле .температуры , .Через контакты 9,3, 95 и концевойсерии РТПБ 1 5610.457.000 ту. выключатель 11 подается напряжение1, Вход 16 электромотора 8 черезна электромстор 8,. который черезконтакт 9.3(9.4) и концевой в к - Редуктор закРывает крышку корпуса.чатель .11(10) соединен .с плюсовой : ,В начале движения крышки концевой(минусовой) клеммой батареи 2, выключатель 10 замыкается. Злектрб 17 мотора 8 через .контакт 9.5(9.6) - о мотоР вращается до тех порпокас минусовой (плюсовой) клемм и ба . не закроется крышка корпуса, а контареи 2. Невой выключатель 11 не разомкнется.К батарее 2 подключен термоэлект- .Одновременно с подачей напрярический преобразователь со схе- . жения на вход 12 ДП 9 через контакмой 12 защиты. ты термореле 5 подается напряжение на элемент 7 подогрева, чемобеспечиваетсяположительная температуравнутри корпуса при понижении температуры окружающего воздуха до предельно допустимого значения -50 С)5"Таким образом, положительная тем.пература батареи, а следовательно,и ее работоспособность при отрицательных температурах наружного воздуха обеспечиваются термоизоляциейи самонагревом батареи, а также до.полнительным ее электрообогревом.При положительной температуреокружающего воздуха защита батареиот перегрева за счет саморазогрева 15обеспечивается автоматическим открыванием крышки и естественным конвекционным охлаждением,При этом расход энергии на электроподогрев аккумуляторов компенси Оруется повышением выходной мощности электротермопреобраэователя РИТЭГс понижением температуры окружающеговоздуха, в результате чего выходнаямощность установки (накопитель сов- р 5.местно с РИТЭГом) на согласованнойнагрузке в широких пределах изменения .температур остается примерно постоянной, что достаточно для эффективной работы радиомаячных систем,зоТак, например, выходная мощностьРИТЭГ типа Г-80/24 при изменениитемпературы окружающего воздуха от+40 до -50 С возрастает линейно присмерно от 65 до 74 Вт соответственно.В известном устройстве положительная температура батареи при отрицательных температурах окружающеговоздуха достигается термоизоляционным корпусом,самопрргреном аккумуляторов и дополнительным обдувом их 40прогретым воздухом, а в условиях положительных температур окружающеговоздуха допустимая температура батарей обеспечивается дополнительнымобдувом. 45 В предлагаемом устройстве положительная температура .аккумуляторов в условиях отрицательных температур окружающей среды достигается термо-, изоляционным корпусом, самопрогревом аккумуляторов и дополнительным электрообогревом за счет повышенной отдачи мощности термообразователей.В условиях положительных температур . окружающего воздуха допустимая положительная температура аккумуляторов обеспечивается их конвекционным охлаждением при автоматически открываемой крышке термоизоляционного корпуса. При этом на охлаждение. аккумуляторов в отличие от известного устройства энергия не затрачивается. Затратами электроэнергии на открывание крышки можно пренебречь ввиду малой мощности электропривода и кратковременности процесса открывания крышкиВ предлагаемом устройстве расширение диапазона рабочих температур автономного источника электропитания происходит за счет конвекционного охлаждения аккумуляторов в условиях положительных температур окружающего воздуха без затраты на это дополнительной энергии,При отрицательных температурах окружающей среды в предлагаемом уст- ройстве дополнительный обогрев аккумуляторов происходит путем утилизации дополнительной энергии, отдавае-ф мой термопреобразователем. Однако в . предлагаемом устройстве термоизоляАионные свойства корпуса выше, чем в известном, в результатечего положительную температуру аккумуляторов можно получить при меньших затратах энергии, а следовательно, обеспечить работоспособность устройства при более низких температурах окружающего воздуха.авитель И.Найдиред ИеТепер орректор С.Ше Редакто Н.Лаз Тираж 703 Пдарственного комитета ССС изобретений и открйтий а,.Ж,. Раушк;кая наб., д и 4/5 лиал П Заказ 7356/58ВНИИПИ Роспо делам113035, Моск тентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 .