КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ Российский патент 2005 года по МПК F02N11/08 

Изобретение относится к системам, обеспечивающим работу двигателей внутреннего сгорания, и в частности к способам, обеспечивающим безотказность пуска тепловозных дизелей, особенно в холодное время года.

Известные системы электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания содержат аккумуляторную батарею (АБ), параллельно соединенную через полупроводниковый вентиль с одной или группой секций конденсаторных блоков (КБ), устройства управления пуском и управления очередности подключения блоков КБ к стартеру или к стартер-генератору [1, 2, 3].

Основными недостатками известных систем электростартерного пуска являются: перенасыщение полюсов и перегрев обмоток стартера в начальные моменты пуска, и отсутствие условий полной отдачи энергии от конденсаторного блока.

Перенасыщение полюсов, которое зависит от пускового тока, ограничивает частоту вращения стартерного якоря и увеличивает нагрев обмоток стартера и потери электроэнергии.

Неполнота энергоотдачи от конденсаторного блока объясняется тем, что при параллельном подключении КБ и АБ отдача энергии зависит от разности потенциалов между напряжениями U_КБ и U_АБ.

Целью настоящего изобретения является 100%-ное использование энергии от одного и более конденсаторных блоков, снижение магнитного потока в моменты стартерного пуска и, в то же время, повышение крутящего момента.

Такая цель решается в системе пуска тепловозных дизелей, реализующей комбинированный способ электростартерного пуска, согласно которому система пуска тепловозных дизелей содержит стартер-генератор, генератор-возбудитель, кинематически связанный с валом якоря стартер-генератора, и параллельно подключенные источники электроэнергии в виде штатной аккумуляторной батареи и конденсаторных блоков, а также устройства управления пуском и управления очередности подключения конденсаторных блоков. При этом наряду со штатным способом пуска дизеля от аккумуляторной батареи обеспечивается независимое возбуждение генератора-возбудителя от аккумуляторной батареи и подключение его якорной цепи к одному из конденсаторных блоков. Кроме того, через 2-3 секунды от начального момента пуска обеспечивается подключение независимой обмотки стартер-генератора ко второму конденсаторному блоку. Конденсаторные блоки в процессе пуска дизеля гальванически отключаются от аккумуляторной батареи. В процессе пуска дизеля отключение потенциалов конденсаторных блоков и их подключение к якорной цепи генератора-возбудителя и к независимой обмотке стартер-генератора и далее, после запуска дизеля, подключение потенциалов конденсаторных блоков к аккумуляторной батарее обеспечивается посредством блокировок пусковых контакторов.

Цель изобретения достигается тем, что имеется возможность кроме штатной пусковой установки использовать независимую обмотку тягового генератора, которая совместно с пусковой расположена на главных полюсах. Цель настоящего изобретения также решается за счет возможности использования энергии генератора-возбудителя, который кинематически связан с якорем тягового генератора и далее с коленчатым валом дизеля.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная электрическая схема системы пуска дизелей, реализующей комбинированный способ электростартерного пуска тепловозных дизелей согласно изобретению.

Комбинированный способ электростартерного пуска функционирует следующим образом. В процессе пуска дизеля включают рубильник аккумуляторной батареи Р_АБ, производят прокачку масляной системы, и далее в автоматическом режиме подключаются пусковые контакторы П1 и П2. С этого момента посредством обратных блокировок П1 разобщается плюсовой потенциал емкостей С1 и С2 с потенциалом АБ, подключается реле времени РВ, а также посредством блокировок П2 подключается якорная цепь генератора-возбудителя ГВ к общему минусу, и от полюса АБ подключается независимая обмотка возбуждения НГВ. Также, с момента подключения П1 и П2 обеспечивается по штатной схеме пуск дизеля и его дополнительная подкрутка за счет электроэнергии от блока емкости С1, которая подводится через тиристор VS1 к якорной цепи генератора-возбудителя ГВ (тиристор VS1 открывается после подключения пускового контактора П1).

После 2-3 секунд прокрутки дизеля срабатывает реле времени РВ, и посредством прямой блокировки РВ открывается тиристор VS2. С этого момента обеспечивается дополнительная прокрутка за счет электроэнергии от блока емкости С2, которая подводится через тиристор VS2 к независимой обмотке возбуждения НГ генератора, работающего, как уже отмечалось, в режиме стартер-генератора.

Таким образом, суммарный крутящий момент после 2-3 секунд прокрутки дизеля составляет:

где М_кСГ - крутящий момент, создаваемый стартер-генератором по штатной схеме;

М_кГВ - крутящий момент, создаваемый генератор-возбудителем от энергии конденсаторного блока С1;

i - передаточное число привода генератор-возбудителя ;

М_кНГ - крутящий момент, создаваемый стартер-генератором за счет независимой обмотки возбуждения НГ от энергии конденсаторного блока С2.

После запуска дизеля отключают поездные контакторы посредством возвратной кнопки “Пуск” и далее автоматически разбираются цепи подачи энергии от конденсаторных блоков С1 и С2, и при этом через обратную блокировку П1, диоды VD1 и VD2 и токоограничивающие сопротивления R4 и R5 обеспечивается зарядка блоков С1 и С2.

Возможное перенасыщение главных полюсов стартер-генератора при подключении независимой обмотки НГ к конденсаторному блоку С2 исключается, так как подключение НГ осуществляется с выдержкой времени 2-3 секунды от момента штатного пуска. За такой промежуток времени возрастут обороты якоря стартер-генератора и тем самым за счет противо-ЭДС снизится на 30-40% ток в пусковой обмотке стартер-генератора, как уже отмечалось, размещенной на полюсах совместно с независимой.

Полнота использования энергии во время пуска дизеля от С1 и С2 объясняется тем, что конденсаторные блоки автономно подключаются к потребителям энергии и тем самым осуществляется полная разрядка КБ.

Эффективность комбинированного способа электростартерного пуска тепловозных дизелей достигается за счет обеспечения дополнительных крутящих моментов в процессе пуска дизеля и за счет 100%-ного использования энергии от конденсаторных блоков.

Эффективность способа также достигается за счет безотказности пуска даже при недопустимо низкой емкости аккумуляторной батареи.

Источники информации:

1. А.с. СССР №1455030, кл. F 02 N 11/08, опубл. 30.01.1989.

2. А.с. СССР №1739066, кл. F 02 N 11/08, опубл. 07.06.1992.

3. Кошевой В.А., Корнев А.Н. Запуск дизелей тепловозов с использованием импульсных конденсаторов. Локомотив, №12, 1994 г., с.29.

Изобретение относится к системам, обеспечивающим работу двигателей внутреннего сгорания, в частности к способам, обеспечивающим безотказность пуска тепловозных дизелей. Технический результат заключается в возможности 100%-ного использования энергии от одного и более конденсаторных блоков, снижения магнитного потока в моменты стартерного пуска и, в то же время, повышения крутящего момента. Такая цель решается в системе пуска тепловозных дизелей, реализующей комбинированный способ электростартерного пуска, согласно которому система пуска тепловозных дизелей содержит стартер-генератор, генератор-возбудитель, кинематически связанный с валом якоря стартер-генератора, и параллельно подключенные источники электроэнергии в виде штатной аккумуляторной батареи и конденсаторных блоков, а также устройства управления пуском и управления очередности подключения конденсаторных блоков. При этом наряду со штатным способом пуска дизеля от аккумуляторной батареи обеспечивается независимое возбуждение генератора-возбудителя от аккумуляторной батареи и подключение его якорной цепи к одному из конденсаторных блоков. Кроме того, через 2-3 секунды от начального момента пуска обеспечивается подключение независимой обмотки стартер-генератора ко второму конденсаторному блоку. Конденсаторные блоки в процессе пуска дизеля гальванически отключаются от аккумуляторной батареи. В процессе пуска дизеля отключение потенциалов конденсаторных блоков и их подключение к якорной цепи генератора-возбудителя и к независимой обмотке стартер-генератора и далее, после запуска дизеля, подключение потенциалов конденсаторных блоков к аккумуляторной батарее обеспечивается посредством блокировок пусковых контакторов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Комбинированный способ электростартерного пуска тепловозных дизелей, содержащий стартер-генератор, генератор-возбудитель, кинематически связанный с валом якоря стартер-генератора, и параллельно подключенные источники электроэнергии в виде штатной аккумуляторной батареи и конденсаторных блоков, а также устройства управления пуском и управления очередности подключения конденсаторных блоков, отличающийся тем, что наряду со штатным способом пуска дизеля от аккумуляторной батареи обеспечивают независимое возбуждение генератора-возбудителя от аккумуляторной батареи и подключение его якорной цепи к одному из конденсаторных блоков, а также через 2-3 секунды от начального момента пуска подключение независимой обмотки стартер-генератора ко второму конденсаторному блоку, которые в процессе пуска дизеля гальванически отключают от аккумуляторной батареи.2. Комбинированный способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе пуска дизеля отключение потенциалов конденсаторных блоков и их подключение к якорной цепи генератора-возбудителя и к независимой обмотке стартер-генератора и далее после запуска дизеля подключение потенциалов конденсаторных блоков к аккумуляторной батарее обеспечивается посредством блокировок пусковых контакторов П1 и П2.