ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2010 года по МПК H02K19/34 

Описание патента на изобретение RU2406210C1

Изобретение относится к генераторным установкам, предназначенным для питания электрооборудования транспортного средства.

Известны генераторные установки транспортного средства с одним уровнем напряжения 14 В, с номинальной мощностью тока от 600 до 1260 Вт, предназначенные для электропитания электрооборудования большинства легковых и грузовых автомобилей (Ю.П.Чижков, С.В.Акимов. Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, изд. «За рулем», 1999 г., таблица 3, 1, стр.96). Одна из простейших электрических схем таких генераторных установок содержит синхронный генератор с электромагнитным возбуждением и регулятор напряжения (Ю.П.Чижков, С.В.Акимов. Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, изд. «За рулем», 1999 г., рис.3, 6, б, стр.91). Такие установки совместно с электрохимическим источником тока - аккумуляторной батареей выполняют функцию энергоснабжения транспортного средства. В этом их большое достоинство и ограниченность использования, например, в электропитании электротехнологического инструмента при дорожном-транспортном происшествии (ДТП) и других случаях в полевых условиях.

Известны также безщеточные генераторные установки транспортного средства. Они обладают повышенной надежностью и долговечностью, при таких достоинствах имеют большие габариты и массу, а также ограниченность использования при возможных ДТП.

На большегрузных автомобилях с дизельными двигателями (КамАЗ - 5320, МАЗ - 5335, БелАЗ, ЛАЗ - 42021, ЛиАЗ - 5256, ЗИЛ - 4334) применяются генераторные установки на два уровня напряжения 14/28 В. Номинальная мощность таких генераторных установок равна 780, 1260, 2500, 4200 Вт, что позволяет подключать некоторые электротехнологические инструменты и использовать в полевых условиях в непредвиденных заранее обстоятельствах.

Генераторная установка транспортного средства, принятая за прототип, - это установка на два уровня напряжения (Ю.П.Чижков, С.В.Акимов. Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, изд. «За рулем», 1999 г., рис.3, 6, г, стр.91), содержит синхронный генератор 1, с обмотками - ротора 2 и статора 3; к обмотке статора подключен выпрямительный мост 4, на выходе которого устанавливается первый уровень напряжения 14 В для питания бортового электрооборудования и через ключ 5 регулятор напряжения 6. Регулятор напряжения имеет общую шину питания с корпусом, подключен к обмотке ротора 2 синхронного генератора 1. Второй уровень напряжения 28 В работает при пуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС), используется для зарядки аккумуляторной батареи и создается трансформаторно-выпрямительным блоком (ТВБ) 7. Трансформаторно-выпрямительный блок состоит из трехфазного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выводам трехфазной обмотки статора 2 синхронного генератора 1, а вторичная обмотка подключена к трехфазному выпрямителю этого блока. Выпрямители ТВБ и синхронного генератора 1 соединены между собой согласно, образуя второй уровень напряжения 28 В. Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора равен единице, а регулятор напряжения 6 стабилизирует только первый уровень напряжения 14 В. К генераторной установке прототипа возможно подключение незначительного разнообразия электротехнологического оборудования, который может использоваться в полевых условиях при непредвиденных ситуациях. В этом ее существенный недостаток.

Задача предлагаемого изобретения - расширение возможностей генераторной установки для использования ее в полевых условиях при ситуациях, например, ДТП или незначительном восстановительном ремонте транспортного средства и других случаях, когда необходимо электропитание для большего количества электротехнологического инструмента постоянного и переменного разного по частоте и амплитуде тока.

Технический результат достигается тем, что генераторная установка транспортного средства снабжена трансформаторно-выпрямительным блоком с дополнительной вторичной трехфазной обмоткой с нейтральным выводом (схема трехлучевой звезды), коэффициентом трансформации значительно больше единицы и дополнительным трехфазным выпрямителем. Дополнительная вторичная трехфазная обмотка имеет автотрансформаторные регулируемые выводы для подключения к ним электротехнологического инструмента с разной величиной номинального напряжения, а частота тока устанавливается частотой вращения обмотки возбуждения синхронного трехфазно генератора двигателем внутреннего сгорания транспортного средства.

На фиг.2 представлена принципиальная схема генераторной установки транспортного средства, которая содержит синхронный генератор 1, с обмотками - ротора 2 и статора 3; к обмотке статора подключен выпрямительный мост 4, на выходе которого устанавливается первый уровень напряжения 14 В для питания бортового электрооборудования и через ключ 5 регулятор напряжения 6. Регулятор напряжения имеет общую щину питания с корпусом, подключен к обмотке ротора 2 синхронного генератора 1. Второй уровень напряжения 28 В используется при пуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС), для зарядки аккумуляторной батареи и создается трансформаторно-выпрямительным блоком (ТВБ) 7. Трансформаторно-выпрямительный блок состоит из трехфазного трансформатора, первичная обмотка 8 которого подключена к выводам трехфазной обмотки статора 2 синхронного генератора 1, а основная вторичная обмотка 9 подключена к трехфазному выпрямителю 10 этого блока. Выпрямитель 10 ТВБ и выпрямитель 4 синхронного генератора 1 соединены между собой согласно, образуя второй уровень напряжения 28 В. Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора относительно первичной 8 и основной вторичной 9 обмоток равен единице, а регулятор напряжения 6 стабилизирует только первый уровень напряжения 14 В. Трансформаторно-выпрямительный блок 7 имеет дополнительную вторичную обмотку 11 с нейтральным выводом (схема трехлучевой звезды), коэффициентом трансформации значительно больше единицы и дополнительным трехфазным выпрямителем. Дополнительная вторичная трехфазная обмотка имеет автотрансформаторные регулируемые выводы для подключения к ним электротехнологического инструмента переменного тока с разной величиной номинального напряжения. К этим же выводам подключен дополнительный трехфазный выпрямитель 12. К выводам дополнительного выпрямителя 12 подключают электротехнологические инструменты постоянного тока, или универсальные, с разной величиной номинального напряжения. Частота тока для питания электротехнологического инструмента переменного тока устанавливается частотой вращения обмотки возбуждения 2 синхронного трехфазно генератора 1 двигателем внутреннего сгорания транспортного средства. Например, определим частоту вращения коленчатого вала ДВС при необходимости подключения электропитания ручной машины для резки металла с приводом от трехфазного асинхронного электродвигателя с номинальным (линейным) напряжением 135 В, частотой тока 200 Гц, если среднее выпрямленное напряжение первого уровня равно 14 В и поддерживается регулятором напряжения неизменным, а передаточное отношение коленчатого вала ДВС к шкиву генератора равно 1/1,82.

При таких электрических данных, используя расчетные формулы из (1. Ю.П.Чижков, С.В.Акимов. Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, изд. «За рулем», 1999 г., стр.83; 2. Основы промышленной электроники / Под ред. В.Г.Герасимова. 3-е изд. - М.: Высшая школа, 1986 г., стр.235) определяется:

частота вращения коленчатого вала ДВС, обеспечивающая частоту тока 200 Гц, равна n=200/0,1·1,82=1100 мин-1,

коэффициент трансформации, по отношению к автотрансформаторным выводам дополнительной вторичной обмотки трансформаторно-выпрямительного блока, равен kТ=Uф2/Uф1=(135/√3)/(0,427·14)=13.

Работа предлагаемой генераторной установки в полной мере выполняется во многих случаях на автомобильных дорогах. При этом значительно повышается сервисное обслуживание в полевых условиях и обеспечивается так необходимая в аварийных случаях взаимовыручка участников дорожного движения транспортных средств. Все это в большей мере повышает уровень безопасности на автомобильных дорогах.

Похожие патенты RU2406210C1

название год авторы номер документа
ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2011
  • Богданов Валентин Иванович
  • Богданов Владимир Валентинович
  • Богданов Эдуард Николаевич
RU2452635C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ЭЛЕКТРООТОПЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ПОЕЗДА 1990
  • Глебов И.В.
  • Корнев А.Н.
  • Иванов А.Ю.
  • Маркин Ю.В.
  • Андреев А.Г.
RU2019446C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ С ПИТАТЕЛЕМ ОТ БОРТОВОЙ СЕТИ АВТОМОБИЛЯ 1991
  • Шпади А.Л.
  • Шпади С.Л.
  • Маликов С.В.
RU2030307C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1995
  • Фельдман Ю.И.
  • Машихин А.Д.
  • Подобедов Е.Г.
  • Шипаев Г.А.
RU2094938C1
АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 2016
  • Киселев Михаил Анатольевич
  • Сапожников Алексей Васильевич
  • Мухин Александр Александрович
  • Резников Станислав Борисович
  • Харченко Игорь Александрович
  • Дубенский Георгий Александрович
RU2681839C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОВЫШЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ 2017
  • Конесев Сергей Геннадьевич
  • Мухаметшин Андрей Валерьевич
  • Конев Александр Александрович
  • Гайнутдинов Ильмир Зуфарович
RU2662952C1
Система гарантированного электропитания вагонов 2021
  • Аркадьев Денис Валерьевич
  • Кириллов Николай Петрович
  • Чемусов Александр Викторович
  • Заварыкин Дмитрий Викторович
RU2761901C1
Транспортное средство с гибридной силовой установкой 2018
  • Егоров Павел Аркадьевич
  • Панков Михаил Михайлович
  • Егоров Евгений Аркадьевич
  • Егоров Аркадий Васильевич
RU2701282C1
Преобразователь переменного напряжения в постоянное (варианты) 2017
  • Рогинская Любовь Эммануиловна
  • Горбунов Антон Сергеевич
  • Меднов Антон Александрович
RU2661890C1
Асинхронный электропривод вспомогательных машин локомотива 1990
  • Коровин Валерий Михайлович
  • Греков Юрий Борисович
SU1754505A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 406 210 C1

Реферат патента 2010 года ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для обеспечения энергоснабжения транспортного средства на двух уровнях напряжения. Генераторная установка содержит синхронный трехфазный генератор с электромагнитным возбуждением, регулятор напряжения, трехфазный выпрямитель, трансформаторно-выпрямительный блок. Трансформаторно-выпрямительный блок снабжен дополнительной вторичной трехфазной обмоткой с нейтральным выводом и автотрансформаторными выводами. К автотрансформаторным выводам подключен дополнительный трехфазный выпрямитель. Частота переменного тока в обмотках трансформаторно-выпрямительного блока устанавливается частотой вращения ротора синхронного трехфазного генератора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей генераторной установки. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 406 210 C1

Генераторная установка транспортного средства, содержащая синхронный трехфазный генератор с электромагнитным возбуждением, ротор которого подключен к регулятору напряжения, обмотки статора генератора соединены с трехфазным выпрямителем и с первичной обмоткой трансформаторно-выпрямительного блока, обеспечивающий второй уровень бортового напряжения с коэффициентом трансформации основных обмоток, равным единице, отличающаяся тем, что трансформаторно-выпрямительный блок снабжен дополнительной вторичной трехфазной обмоткой с нейтральным выводом и с коэффициентом трансформации больше единицы и имеющей автотрансформаторные выводы, осуществляющие питание переменным током, к которым подключен дополнительный трехфазный выпрямитель, осуществляющий питание постоянным током, при этом частота переменного тока в обмотках трансформаторно-выпрямительного блока устанавливается частотой вращения ротора синхронного трехфазного генератора, обеспечиваемой, в свою очередь, двигателем транспортного средства.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2406210C1

Способ питания поверхностных подогревателей 1931
  • Федотов И.А.
SU26704A1
ПОЛИСЕТЕВАЯ ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА 2000
  • Курочкин А.Г.
  • Лебедев М.В.
RU2194351C2
ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА 2001
  • Богатырев Н.И.
  • Белевич А.В.
  • Вронский О.В.
  • Креймер А.С.
  • Матящук А.Г.
  • Силяева Н.В.
RU2207693C2
US 5391975 A, 21.02.1995.

RU 2 406 210 C1

Авторы

Богданов Валентин Иванович

Богданов Владимир Валентинович

Шестаков Геннадий Валерьевич

Даты

2010-12-10Публикация

2009-07-17Подача