Автономная система энергоснабжения

(51)5 Н 0 30 Н 02 1 БРЕТ САНИ АВТОРСКОМУ С кт м энерств,ская(088.8) вышениебретенияузла,17.722 4345199 982.61-156 986.Элект ей, М,: 2, рис. СТЕКА Э улято счет ния выходныхкители обеспедублир о в а ни я и в клю кпючЕй через предох чквать нормальное энергосистемы. ля нные при- нергоатом функцион 1 Д ускорен) работы энергос нальный узел, о енное перегорл ри аварии. Для в энергосистемеовани 521 ЕРГО я восстемы имеА га но вп ени беспеч ие пре тся вающии я к электрользовано в оснабжения, требования акации нитепеи меетс повре гнапьная ламп ею 2 атор 1, акку егулятор нап ержащий перв транзисторн ую Г гене уп я то яжени гй 3 и е кпю а,и торои 4 выходчи, п одключ енрез предохрани сящего диода 7 о обмотке 8 а. Катод диода ные тветственно че и б к аноду га ного параллель ения генератор ючен к положитсоединенной ые со ели 5лючез 6 уждподк ьн с вь ом всп ан могатМеждуной че рж 13 вкл сод вый Баз 1 автономная содержит геГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относиттехнике и может быть испавтономных системах энерпредъявляющих повышенные Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах энергоснабжения, йредъявпяющих повышенные требования по надежности обеспечения электроэнергией в основном систем энергоснабжения транспортных средств.Целью изобретения является повышение надежности.На фиг. 1 изображена функциональная схема автономной системы энергоснабжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу регулятора на)тряжения в составе системы энергоанабжения,Изображенная на фи система энергоснабжен801644357 А 1 по надежности обеспечения эле энергии, в основном для систе госнабжения транспортных сред Целью изобретения является по надежности, Преимуществом изо является наличие логического определяющего характер и вид правности выходного ключа рег напряжения и позволяющего за ьного выпрямителя генератора, оложительной 9 и отрицатель- шинами питания регулятора, третий транзисторный ключ 11, щий Р и р-транзистор 12, базои коллекторный 14 резисторы. анзистора 12 через базовыйрезистор 13 соединена с анодом гасящего диода 7, змиттер транзисторасоединен с положительной шиной 9питания, а его коллектор через кол 5лекторпый резистор 14 подсоединенк отрицательной шине 10 питания. Точка соединения коллектора транзистора12 с коллекторным резистором 14 связана с одним из входов первого двухвходового элемента И 15, второй входкоторого соединен с инверсным выходом узла 16 управления, а его выходс входом одновибратора. Вход схемы16 управления подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи 2,соединенной с выходом основного выпрямителя генератора 1, и черезвыключатель7 подключен к сигнальной лампочке 18, второй контакт которой связан с анодом защитного диода 19. Удвоитель 20 напряжения содержит два транзистора р-и-р 21 ии-р-и 22 типов проводимости, двапоследовательно соединенных делителянапряжения, первый из которых образован резисторами 23 и 24, а второй - резисторами 25 и 26, и конденсатор 27, при этом конденсатор 27включен между точкой соединения коллекторов транзисторов .21 и 22 и ка. -30тодом защитного диода 19, которыйвсвою очередь соединен с положительпой шиной 9 питания и одним из входов разностного интегратора 28.Второй вход интегратора 28 соединен 35с эмиттером р-и-р-транзистора 21удвоителя 20 напряжения, свободнымвыводом 23 первого делителя напряжения и точкой соединения выключателя 17 и сигнальной лампочки 18. База 40р-и-р-транзистора 21 удвоителя напряжения соединена с выходом первогоделителя напряжения 23-24. Базар-и-р-транзистора 22 соединена свыходом второго делителя напряжения 45(25-26), а его эмиттер, соединенныйсо свободным выводом 26 второго делителя напряжения, связан с отрицательной шиной 10 питания. Общаяточка резистора 29 и конденсатора 5030 дифференцирующей ЕС- цепочки,подключенной между отрицательнойшиной 10 питания и выходом одновибратора 31, соединена с анодом диода32, катод которого соединен с одним 55иэ входов элемента ИЛИ 33, второйвход которого, соединен с выходом второго двухвходового элемента И 34.Первый вход второго элемента И 34 соединен с положительной шиной 9, авторой вход - с выходом пороговогоустройства 35, при этом вход порогового устройства подключен к выходураз но ст ног о интегратора 28, Выходэлемента ИЛИ 33 соединен с входомТ-триггера 36, выходы которого соединены попарно с первыми входами элементов И-НЕ 37 и 38, при этом вторые входы элементов И-НЕ подключенык прямому выходу схемы 16 управления,а их выходы соединены соответственно с управляющими входами первогои второго выходных транзисторныхключей, включенных между предохранителями и отрицательной шиной питания.На фиг. 2 приняты следующие обозначения:Н - напряжение на положительнойшине регулятора (Оьси),Н - выходное напряжение генератора ЕОсн, подаваемое на аккумуляторную батарею и в на.грузку,Е 1 - напряжение на инверсном выходе схемы управления,Н - напряжение на коллекторномрезисторе третьего транзисторного ключа,Е - напряжение на выходе одновибратора,Н - напряжение на входе элементабИЛИ, подключенного через диод к дифференцирующей цепочке,Е - напряжение на выходе разност"7ного интегратора,Е - напряжение на выходе порого 8вого устройства;Н - .напряжение на выходе элемента ИЛИфЕ - напряжение на входе первоготранзисторного ключа;Е - ток через первый транэисторный ключ,Е - ток в обмотке возбужденияН - напряжение на входе второго9транзисторного ключа,Е - напряжение на выходе Т"тригЮгера;.Устройство работает следующим образом,При исправном регуляторе напряжения ток в обмотке 8 возбуждения регу-, лируемого генератора 1 задается первым 3 или вторым 4 выходными транзисторными ключами, в зависимости от состояния прямого и инверсного выхо"4357 ливает свою работу. 5 164дов Т-триггера 36, Предположим, чтона прямом выходе триггера установлена логическая единица, тогда сигнал управления от схемы 16 управления будет поступать на вход первоготранзисторного ключа 3, а на выходеэлемента И-НЕ 38 установится логическая 1, устанавливающая второй транзисторный ключ 4 в запертое состояние (в случае р-п-р проводимоститранзисторных ключей). Пусть в моментвремени(Фиг, 2) напряжение Б,подаваемое на заряд аккумулятора ив нагрузку, превысило номинальноезначение Ц Это приводит к появлению на прямом выходе схемы 16 управления логического нуля, а на инверсном выходе . - логической единицы.На выходе элемента И-НЕ 37 устанавливается логическая единица, переводящая первый транзисторный ключ 3 в.запертое состояние. Так как ток в обмотке 8 возбуждения при этом умень-.шается до нуля, напряжение Ц наколлекторном резисторе 14 также становится равным нулю, и соответственно на выходе элемента И 15 устанавливается логический нуль. Конденсатор27 схемы удвоения напряжения заряжендо напряжения Б,так как транзистор22 открыт высоким потенциалом, существующим на выходе одновибратора 31.Напряжения 0 и 02, подаваемые соответственно на шину 9 .питания и зарядаккумулятора, начинают падать. В момент временинапряжение 0 становится равным Б 1 На инверсном выходесхемы 16 управления устанавливаетсялогический нуль, а на прямом - логическая единица, переводящая первыйтранзисторный ключ 3 в открытоесостояние. Появляется ток в обмотке8 возбуждения, и напряжения Б и 0,вырабатываемые генератором, начинаютрасти. Наличие тока в обмотке 8 возбуждения и обусловленное его протеканием падение напряжения на ней приводит к отпиранию транзистора 12,и па его коллекторном сопротивлениипоявляется напряжение, соответствующее логической единице. Однако вследствие напичия нуля на инверсном выходе. схемы 16 управления на выходеэлемента И 15 продолжает оставатьсянапряжение, соответствующее логическому нулю. При достижении напряжением У величины У снова происходитзапирание транзисторного ключа 3и т,д,5 20 25 30 35 40 45 50 55 6Предположим, Что произошел пробой коллекторно-эмиттерного перехода первого транзисторного ключа 3. В этом случае при достижении в момент времени С напряжением У велччины 0 ключ 3 не запрется, несмотря на наличие нуля на прямом выходе схемы.16 управления. Так как при этом ток через обмотку 8 возбуждения не прекратится, то транзистор 12 будет открыт и на его коллекторном сопротивлении 14 будет падение напряжения,соответствующее логической единице.Вследствие наличия единицы на инверсном выходе схемы 16 управления на выходе элемента И 15 установится единица, вызывающая срабатывание одновибратора 31, напряжение на выходе которого на время с становится близким к нулю, Эта приводит к запиранию транзистора 22 и отпиранию транзистора 21, в результате чего заряженный до напряжения П конденсатор 27 оказывается соединенным последовательно через выключатель 17 с выходным напряжением генератора Ц,ц Напряжение. на шине 9 становится равным Б + Б. Диод 19 оказывается при этом включенным встречно, что препятствует разряду конденсатора 27 через сигнальную лампочку 18. Поэтому конденсатор 27 разряжается через последовательно соединенные обмотку 8 возбуждения, предохранитель 5 и пробитый транзисторный ключ 3. Вследствие удвоенного напряжения, приложенного к указанному соединению элементов, ток становится примерно в 2 раза больше номинального, что привоцит в некоторый момент временик перегоранию предохранителя 5 и соответственно отключению пробитого транзисторного ключа 3. Напряжение Б 2 начинает уменьшаться. В момент окончания импульса, генерируемого одновибратором 31, его задний Фронт через диФФеренцирующую КС-цепочку 29-30 идиод 32 воздействует на вход элемента ИЛИ 33 и перебрасывает Т-триггер 36 в противоположное состояние. На прямом выходе триггера 36 устанавливается нуль, а на инверсном - единица, приводящая к подключению второго транзисторного ключа 4 (сигнал от схемы 16 управления подается на его базу через элемент И-НЕ 37). Регулятор восстанав 1644357 8При неисправности, заключающейсяв обрыве транзисторного ключа 3,ток в обмотке 8 возбуждения прекращается (момент времени С на Фиг.2)и генератор перестает Вырабатывать5энергию. В результате на шину 9 регулятора подается напряжение от аккумулятора через лампочку 18 и диод19. Вследствие этого на вход разностного токового интегратора 28 поступают разные токи и на его выходепоявляется медленно растущее напря-жение 07 (фиг,2), при этом на выходеэлемента И 15 будет установлен логический нуль. При достижении напряжением У уровня срабатывания порогово го устройства 35 в момент времениС на его выходе появляется положительньп импульс, подаваемый черезэлемент И 34 и затем элемент ИЛИ ЗЗна вход Т-триггера 36. Триггер перебрасывается в противоположное состояние, отключая неисправньп транзисторный ключ 3 и разрешая посредством 25подачи единицы на одиниз входов схемы И-НЕ 38 прохождение сигнала отсхемы 16 управления на базу исправногс второго транзисторного ключа 4,обеспечивающего нормальное функционирование регулятора.При коротком замыкании обмотки8 воэбугдения и неисправности выпрямителя генератора 1, когда потенциалположительной шины 9 становится близким к нулю, на входы интегратора 28 35также поступают разные токи, и, спусти некоторое время, появляется импульс на выходе порогового устройства 35, Однако вследствие наличия нуля на втором входе второго элемента 40И 34 импульс с выхода порогового устройства 35 на вход элемента ИЛИ 33не поступает. В то же время разностьпотенциалов на лампочке 18 достаточна для ее свечения, сигнализирующегокак и в известном устройстве о нали,чии неисправностей генератора."Таким образом, применение устройства позволяет увеличить надежность функционирования автономной системы энергоснабжения. Достоинством его также является отсутствие В схеме моточных узлов, электромагнитных реле, что позволяет выполнить регу лятор (за,исключением транзисторных ключей 3 и 4 с предохранителями 5 и 6) по гибридной или интегральной технологии,Формула изобретения Лвтсномная система энергоснабжения, содержащая синхронный генератор С ОСНОВНЫМ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ВЪПРЯМИ- телями, входы переменного тока которых подключены к якорной обмотке синхронного генератора, аккумулятор, выводы которого соединены с Выводами. основного выпрямителя, замыкающий Выключатель, один вывод которого соединен с плюсовым выводом аккумулятора, а другой вывод соединен с одним из контактов сигнальной лампы, и регулятор тока возбуждения с узлом управления с прямым и инверсным выходами, измерительный вход последнего подключен к выводам аккумулятора, а выходной транзисторный ключ одним выводом соединен с объединенными минусовыми выводами основного выпрямителя и аккумулятора, а другим выводом через обмотку возбуждения синхронногс генератора связан с первым выводом дополнительного выпрямителя, соединенным с положительной шиной питания регулятора, причем параллельно обмотке Возбуждения включен гасящий диод, с т л и ч а ю щ а я с я тем, .что, с целью увеличения надеж-. ности, дополнительно введены два предохранителя, второй выходной транзисторный ключ, два двухвходовых элемента И-НЕ, р-п-р-транзистор, базсвыи и коллекторный резисторы, Т-триггер, двухвходовый элемент ИЛИ, интегратор, пороговое устройство, защитный диод, удвоитель напряжения, содержащий конденсатор, два разнополярных транзистора и два реэистивных делителя напряжения, дифференцирующал КС-цепь, диод, одновибратор и два двухвходовых элемента И, при этом один из входов первого элемента И соединен с инверсным выходом урла управления регулятора, а второй - с точкой соединения коллектора и коллекторного резистора р-и-р-транзистора, эмиттер которого соединен с положительной шиной питания регулятора, а база через базовый резистор подключена к аноду гасящего диода, выход первого элемента И подключен к Входу сднсвибратсра, выход которого связан с общей точкой соединения двух делителей напряжения, при зтси крайний вывод первого делителя соединен с эмиттерсм р-и-р-транзистора удвоителя напряжения, одним из вхо -дов интегратора и общей точкой соединения выключателя и сигнальной лампы, а крайний вывод второго делителя - с отрицательной шиной питания, другой контакт сигнальной лампы через защитный диод соединен с положительной шиной питания и другим входом интегратора, база р-и-р-транзистора удвоителя напряжения соединена со средней точкой первого делителя напряжения, а коллектор - с одним из выводов конденсатора удвоителя напряжения, второй вывод которого соединен с положительной шиной питания, и коллектором и-р-и-транзистора удвоителя напряжения, база которого соединена со средней точкой.второго делителя налряжения, а эмиттер " с отрицательной шиной питания, общая точка резистора и конденсато 20 ра дифференцирующей КС-цепи, соединенной крайними выводами между отрицательной шиной питания и выходомодновибратора через диод соединенас одним из входов элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходомвторого элемента И, один иэ выходовкоторого соединен с положительнойшиной питания регулятора, а второй -с выходом порогового устройства, приэтом вход порогового устройства соединен с выходом интегратора, а выход элемента ИЛИ соединен с входомТ-триггера, выходы которого соединены с первыми входами общих элементовИ-НЕ, при этом вторые входы обоихэлементов И-НЕ подключены к прямомувыходу узла управления, а их выходысоединены соответственно с управляющими входами первого и второго выходных транзисторных ключей, включенных между отрицательной шиной питания и предохранителями, вторые выводы которых соединены с анодом гасящего диода..г Составитель Л Техред И,Диды де ктор Т,Курко ектор С. 11 е при ГКНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина Заказ 1467 Тира ВНИИПИ Государственного комит 113035, Иоскв