СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТАНКА Российский патент 1998 года по МПК F02N11/08 

Изобретение относится к системам электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей объектов бронетанковой техники, преимущественно к основным танкам и объектам на их базе.

Известны системы электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей объектов бронетанковой техники, в которых для запуска двигателя объекта и для питания потребителей электронной энергией используется одна электрическая машина - стартер-генератор.

Наиболее близкой к изобретению является система электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей танка, содержащая стартер-генератор, реле-регулятор напряжения, пускопереключающую в защитную аппаратуру, аккумуляторные батареи (см. Электрооборудование бронетанковой техники. М.: Воениздат, 1976 с. 118, 186, 220 Под ред. Белоновского А.С.).

В этой системе в качестве стартер-генератора применена низковольтная электрическая машина постоянного тока с присущими ей недостатками щеточно-коллекторного узла, ограничивающими мощность генератора, снижающими надежность и срок службы генератора. При электрическом запуске двигателя танка стартер-генератором потребляется ток порядка 2000 А, что приводит к преждевременному выходу из строя аккумуляторных батарей и невозможности осуществления многократных попыток запуска двигателя из-за чрезмерного разряда аккумуляторных батарей во время предыдущих запусков.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение мощности генератора системы энергоснабжения при ограниченных габаритно-массовых показателях, улучшение условий работы аккумуляторных батарей при электрическом запуске двигателей, а также повышение надежности электрического запуска двигателя танка.

Указанная задача решается тем, что в известной системе электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей танка в качестве стартер-генератора применена электрическая машина переменного тока, выполненная по схеме вентильного двигателя - индукторная машина переменного тока со встроенным датчиком положения ротора (ДПР), питаемая от сети постоянного тока с помощью статического преобразователя -выпрямителя-инвертора. Применением электрической машины переменного тока в качестве стартер-генератора устраняются недостатки, вызываемые наличием щеточно-коллекторного узла у машин постоянного тока, увеличивается мощность генератора в сопоставимых габаритно-массовых показателях. Кроме того, за счет управляемого пуска электрической машины переменного тока потребляемый стартером ток при запуске двигателя танка значительно уменьшается.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена блок-схема системы электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей танка.

Предлагаемая система содержит стартер-генератор, регулятор напряжения 2, электрические фильтры радиопомех 3, блок защиты аккумуляторов 4, аккумуляторные батареи 5, выключатель батарей 6, а также реле стартер-генератор, блок стартерного переключения, пусковое устройство стартера, прибор автоматики согласующий и другие элементы пуско-регулирующей и переключающей аппаратуры системы электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей танка, показанные на блок-схеме одним блоком 7, выполняющими функцию системы управления пуском в известной системе электрического запуска двигателя. В качестве стартер-генератора 1 применена синхронная индукторная электрическая машина переменного тока со встроенным датчиком положения ротора 8, выполненным на элементах Холла. Вследствие применения в качестве стартер-генератора электрической машины переменного тока, известная система электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей танка дополнительно содержит выпрямитель инвертор 9 и съему управления инвертором 10, а также реле обмотки возбуждения стартер-генератора 11.

Выпрямитель-инвертор 9 предназначен для выполнения двух функций:
-преобразование трехфазного переменного напряжения, вырабатываемого стартер-генератором 1 в генераторном режиме работы в постоянное напряжение бортовой сети танка;
-преобразование постоянного напряжения аккумуляторных батарей 5 в трехфазное переменное напряжение, необходимое для питания стартер-генератора 1 в стартерном режиме работы при запуске двигателя танка.

Схема управления инвертором 10 служит для управления инвертором 9 по сигналам с датчика положения ротора 8 и системы управления пуском 7. Датчик положения ротора 8 предназначен для выдачи сигнала на схему управления инвертором 10 с целью открытия соответствующих транзисторов инвертора 9 в зависимости от положения ротора стартер-генератора. Благодаря этому осуществляется самосинхронизация индукторной электрической машины в режиме пуска. В связи с применением выпрямителя 9, работающего на бортовую сеть, отпадает необходимость автоматического включения стартер-генератора 1 в сеть электрооборудования и отключения его от сети. Эту функцию в известном реле-регуляторе напряжения выполняло дифференциально-минимальное реле. В предлагаемой системе энергоснабжения потребителей регулятор напряжения 2 выполняет единственную функцию - обеспечивает автоматическое регулирование напряжения генератора 1 в заданных пределах при изменении скорости вращения, нагрузки и температуры за счет воздействия на обмотку возбуждения 12 стартер-генератора.

В связи с необходимостью переключения обмотки возбуждения 12 в стартерном режиме работы стартер-генератора 1 на напряжение аккумуляторных батарей величиной 48 В в схему введено реле обмотки возбуждения 11, размыкающий контакт которого обеспечивает генераторный режим, а замыкающий контакт - стартерный режим работы стартер-генератора 1.

На блок-схеме также показаны двигатель танка 13 и кнопке стартер-генератора 14, являющиеся источниками входных сигналов при анализе работы системы энергоснабжения и системы электрического запуска, а также редуктор 15 стартер-генератора.

При реализации предлагаемого изобретения не возникает затруднений, так как элементная база предлагаемых устройств достаточно известна и серийно выпускаемая, а вентильный двигатель изготовлен в макетном варианте силами сотрудников Московского Энергетического института и Военной академии бронетанковых войск.

Применение на объектах бронетанковой техники предлагаемой системы электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей позволит решить ряд принципиально важных задач:
-решается вопрос значительного повышения мощности генератора в существующих габаритно-массовых показателях. Так, по сравнению с известным стартер-генератором СГ-10-1, мощность предлагаемого генератора переменного тока в тех же габаритно-массовых показателях увеличена в два раза;
-за счет частотно-токового управления пуском электрической машины переменного тока в стартерном режиме работы стартер-генератора появляется реальная возможность уменьшения пусковых токов в известной системе. В связи с этим значительно улучшаются условия работы аккумуляторных батарей при запуске двигателя, устраняются причины, приводящие к преждевременному выходу их из строя, повышается надежность запуска двигателя танка и, как следствие, повышается боеготовность объекта;
-отсутствие щеточно-коллекторного узла у стартер-генератора повышает безотказность и долговечность всей предлагаемой системы электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей танка.

Использование: электрооборудование объектов бронетанковой техники. Сущность изобретения: в качестве стартер-генератора в системе электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей танка применен вентильный двигатель, состоящий из синхронной трехфазной индукторной электрической машины со встроенным датчиком положения ротора, выпрямителя-инвертора и схемы управления инвертором, введено реле независимой обмотки возбуждения вентильного двигателя. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Система электрического запуска двигателя и энергоснабжения потребителей танка, состоящая из стартер-генератора, регулятора напряжения, двух электрических фильтров радиопомех, пускопереключающей и защитной аппаратуры, аккумуляторных батарей, отличающаяся тем, что в качестве стартер-генератора применен вентильный двигатель, состоящий из синхронной трехфазной индукторной электрической машины со встроенным датчиком положения ротора, выпрямителя-инвертора и схемы управления инвертором, введено реле независимой обмотки возбуждения, при этом ротор стартер-генератора соединен через редуктор с двигателем танка. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что фазная обмотка стартер-генератора в генераторном режиме работы соединена через выпрямитель-инвертор, фильтр радиопомех, блок защиты аккумуляторов с аккумуляторными батареями и цепями потребителей, а в стартерном режиме работы через выпрямитель-инвертор и схему управления инвертором, в зависимости от сигнала датчика положения ротора, через систему управления пуском с аккумуляторными батареями. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что обмотка возбуждения стартер-генератора в генераторном режиме работы соединена через реле обмотки возбуждения и регулятор напряжения, фильтр радиопомех и блок защиты аккумуляторов с аккумуляторными батареями, при этом регулятор напряжения соединен также и с выходом выпрямителя-инвертора, а в стартерном режиме соединена с аккумуляторными батареями через реле обмотки возбуждения и систему управления пуском.