ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ Российский патент 1996 года по МПК H02J7/00 F02N11/08 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции источников тока для систем с кратковременным или импульсным отбором энергии.

Известны системы электростартерного пуска карбюраторных и дизельных автотракторных двигателей и дизель-генераторных установок, в которых источник тока подключен к импульсному потребителю (стартеру) с помощью размыкателя (тягового реле, контактора), и к стационарной вспомогательной нагрузке с помощью выключателя (ключа зажигания, пусковой кнопки).

Известны также разработанные за рубежом и в России конденсаторы с двойным электрическим слоем, получившие название в России импульсных конденсаторов сверхвысокой энергоемкости (ИКЭ). Они в наибольшей степени отвечают требованиям по удельной мощности и энергетическим характеристикам, предъявляемым системой электростартерного пуска к комбинированному источнику тока на базе аккумуляторной батареи (АБ) и емкостного накопителя (ЕН).

Известен также источник электропитания импульсного потребителя (Международная заявка РСТ/RU93/00054 от 25.02.93), содержащий аккумуляторную батарею и емкостной накопитель, подключенный параллельно АВ через первую цепочку, состоящую из последовательно соединенных тиристора и первого токоограничивающего резистора и зашунтированную обратным диодом. Между управляющим электродом и анодом включена вторая цепочка, состоящая из второго токоограничивающего резистора и пусковой кнопки. Нагрузка подключается к источнику питания через размыкатель.

Указанный источник электропитания наиболее близок по технической сущности к предлагаемому источнику электропитания импульсного потребителя, имеющего стационарную вспомогательную нагрузку, и выбран в качестве прототипа.

Существенными признаками источника-прототипа является наличие в ветви ЕН последовательно включенных тиристора и токоограничивающего резистора, зашунтированных обратным диодом, что обеспечивает отключение ЕН от АБ после прохождения разрядного импульса через импульсный потребитель. Управление тиристором осуществляется с помощью контакта пусковой кнопки, замыкающей цепь его управляющего электрода и анода через второй токоограничивающий резистор.

Недостатком источника-прототипа является наличие отдельной пусковой кнопки, что усложняет схему электропитания, монтаж и эксплуатацию источника в составе модернизируемых установок.

Задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является устранение указанного недостатка путем использования выключателя стационарного вспомогательного потребителя для замыкания цепи управления тиристора.

Поставленная задача решается тем, что в источнике электропитания импульсного потребителя, имеющего стационарную вспомогательную нагрузку, содержащем емкостной накопитель энергии, соединенный с аккумуляторной батареей параллельно через первую цепочку, состоящую из последовательно включенных тиристора и первого токоограничивающего резистора и зашунтированную обратным диодом, и вторую цепочку, соединенную с управляющим электродом тиристора через второй токоограничивающий резистор, согласно изобретению, вторая цепочка подключена к положительному полюсу аккумуляторной батареи через конденсатор и контакт выключателя стационарной вспомогательной нагрузки.

Совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения является параллельное соединение АВ и ЕН, в цепь которого включены последовательно тиристор и токоограничивающий резистор, зашунтированные обратным диодом, причем управляющий электрод тиристора соединен через конденсатор, второй ограничивающий резистор и контакт выключателя вспомогательной нагрузки с положительным полюсом АБ.

В частных случаях ЕН выполнена в виде батареи последовательно-параллельно соединенных ИКЭ, в качестве размыкателя импульсной нагрузки служит тяговое реле стартера, а выключателя стационарной вспомогательной нагрузки ключ зажигания системы электростартерного пуска автотракторного двигателя внутреннего сгорания, в качестве размыкателя импульсной нагрузки служит контактор, а выключателя стационарной вспомогательной нагрузки пусковая кнопка блока пуска дизеля системы запуска дизель-генераторной установки.

Отличительными признаками предполагаемого изобретения от прототипа являются:
1) вторая цепочка, соединенная с управляющим электродом тиристора, подключена к положительному полюсу АБ через конденсатор и контакт выключателя стационарной вспомогательной нагрузки;
2) ЕН выполнен в виде батареи последовательно-параллельно соединенных ИКЭ;
3) размыкателем импульсной нагрузки служит тяговое реле стартера, а выключателем стационарной вспомогательной нагрузки ключ зажигания системы электростартерного пуска автотракторного двигателя внутреннего сгорания;
4) размыкателем импульсной нагрузки служит контактор, а выключателем стационарной вспомогательной нагрузки пусковая кнопка блока пуска дизеля системы запуска дизель-генераторной установки.

Технический результат, выражаемый в упрощении схемы электропитания, ее монтажа и эксплуатации, а также в улучшении ее энергетических характеристик, достигается путем более простого управления тиристором в зарядной цепи ЕН, использования ИКЭ и коммутационной аппаратуры потребителей для подключения источника электропитания.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого источника электропитания. Источник содержит аккумуляторную батарею 1, емкостный накопитель 2, обратный диод 3, тиристор 4, токоограничивающий резистор 5, причем управляющий электрод тиристора 4 подключен к положительному полюсу АБ через второй токоограничивающий резистор 7, конденсатор 10 и контакт выключателя 6 вспомогательной нагрузки 11, а импульсный потребитель 8 подключен через размыкатель 9.

Предлагаемый источник электропитания импульсного потребителя, имеющего стационарную вспомогательную нагрузку, работает следующим образом.

При нажатии кнопки 6 подключается вспомогательная нагрузка 11 и замыкается контур, положительный полюс АБ 1 второй токоограничивающий резистор 7, конденсатор 10, управляющий электрод тиристора 4, первый токоограничивающий резистор 5, отрицательный полюс АВ. Кратковременного нажатия кнопки 6 достаточно для заряда конденсатора 10 и открытия тиристора 4. Через тиристор начнется заряд ЕН 2 от АБ 1. По окончании процесса заряда ЕН устройство готово к действию и при срабатывании размыкателя 9 происходит разряд АБ и ЕН на импульсный потребитель 8 при параллельном их включении. Падение напряжения на диоде 3 является обратным для тиристора 4 и последний запирается. При размыкании размыкателя 9 ЕН оказывается отключенным от АБ и потребителей благодаря закрытому состоянию тиристора 4 и обратному включению диода 3. На ЕН фиксируется напряжение, имевшее место на зажимах АБ в момент спада тока разряда ЕН до нуля. Это напряжение будет меньше внутренней ЭДС АБ на величину падения напряжения на ее внутреннем сопротивлении. Под пониженным напряжением ЕН будет находиться до момента включения выключателя 6 при формировании очередного разрядного импульса.

Следует отметить, что после включения выключателя 6 конденсатор 10 заряжается по указанному выше контуру и до очередного разрядного импульса служит разделительным конденсатором при замкнутом состоянии выключателя 6.

Предполагаемое изобретение может быть эффективно использовано в системах электростартерного запуска карбюраторных и дизельных двигателей внутреннего сгорания, электромобилях и других видах электротранспорта, в промышленном электроприводе, рентгеновских установках, коммутационной аппаратуре, электросварочном оборудовании, импульсных установках и т.д.

Важным достоинством реализации предполагаемого изобретения в модернизируемых установках является возможность исполнения ЕН и зарядно-разрядного устройства в виде единого блока с тремя выводами для подключения совместно с АБ к нагрузке.

Источник электропитания импульсного потребителя и вспомогательной нагрузки, которые подключены к нему параллельно с помощью, соответственно размыкателя и выключателя, содержащий емкостной накопитель энергии, соединенный с аккумуляторной батареей параллельно через первую цепочку, состоящую из последовательно включенных тиристора и первого токоограничивающего резистора и зашунтированную обратным диодом, и вторую цепочку, соединенную с управляющим электродом тиристора через второй токоограничивающий резистор, вторая цепочка подключена к положительному полюсу аккумуляторной батареи через разделительный конденсатор и контакт выключателя вспомогательной нагрузки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Источник электропитания импульсного потребителя и вспомогательной нагрузки, которые подключены к нему параллельно с помощью соответственно размыкателя и выключателя, содержащий емкостный накопитель энергии, соединенный с аккумуляторной батареей параллельно через первую цепочку, состоящую из последовательно включенных тиристора и первого токоограничивающего резистора и зашунтированную обратным диодом, и вторую цепочку, соединенную с управляющим электродом тиристора через второй токоограничивающий резистор, отличающийся тем, что вторая цепочка подключена к положительному полюсу аккумуляторной батареи через разделительный конденсатор и контакт выключателя вспомогательной нагрузки. 2. Источник электропитания по п.1, отличающийся тем, что емкостный накопитель выполнен в виде батареи из последовательно-параллельно соединенных конденсаторов с двойным электрическим слоем. 3. Источник электропитания по п.1, отличающийся тем, что в качестве размыкателя импульсного потребителя использовано тяговое реле стартера, а выключателя вспомогательной нагрузки ключ зажигания системы электростартерного пуска автотранспортного двигателя внутреннего сгорания. 4. Источник электропитания по п.1, отличающийся тем, что в качестве размыкателя импульсного потребителя использован контактор, а выключателя вспомогательной нагрузки пусковая кнопка блока пуска дизеля системы запуска дизель-генераторной установки.