СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2011 года по МПК H02P9/00 H02J3/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для обеспечения экономного потребления электроэнергии.

Известна система электропитания объектов, изложенная в патенте №2316108. В ней источник постоянного тока, имея выход, соединенный через автоматический разцепитель с выходом электродвигателя постоянного тока, вал который жестко связан с валом синхронного генератора с возбудителем, выдающим трехфазное напряжение в потребляемые узлы и через стабилизатор в выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное, поступающее далее через автоматический расцепитель в электродвигатель. Расцепитель в зависимости от величины напряжения подключает то источник тока, то выпрямитель. Однако время вращения вала электродвигателя невозможно увеличить.

Известна система электропитания объектов, представленная в патенте №2372709. В ней источник может выдавать постоянный ток через автоматический расцепитель в электродвигатель постоянного тока, вал которого жестко связан с валом синхронного генератора с возбудителем, выдающего две фазы, поступающие к потребляемым узлам, и одну фазу, поступающую в стабилизатор с выпрямителем. Последний может выдавать постоянное напряжение через автоматический расцепитель в электродвигатель. В нем для регулировки постоянного тока используется реостат.

В зависимости от величины напряжений, поступающих на первый или второй входы электродвигателя, подключается то источник тока, то стабилизатор. Однако время вращения вала электродвигателя не может быть увеличено. С помощью предлагаемого устройства многократно увеличивается время вращения вала электродвигателя. Достигается это введением: аккумуляторной батареи уменьшенной мощности и умножителя напряжения; при этом выход аккумуляторной батареи уменьшенной мощности через умножитель напряжения соединен с первым входом автоматического расцепителя.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - источник постоянного тока;

2 - автоматический расцепитель;

3 - электродвигатель постоянного тока;

4 - синхронный генератор с возбудителем;

5 - умножитель напряжения;

6 - однофазный стабилизатор с выпрямителем;

7 - аккумуляторная батарея уменьшенной мощности;

8 - потребляемые узлы,

при этом электродвигатель постоянного тока 3 жестко связан с синхронным генератором с возбудителем 4, имеющим первый, второй и третий выходы, соответственно соединенные: с первым входом потребляемых узлов 8, со вторым входом потребляемых узлов 8 и через однофазный стабилизатор с выпрямителем 6, через умножитель напряжения 5 с выходом аккумуляторной батареи уменьшенной мощности, к тому же выход умножителя напряжения 5 соединен с первым входом автоматического расцепителя 2, второй вход и выход которого соответственно соединены с выходом источника постоянного тока 1 и с входом электродвигателя постоянного тока.

Устройство работает следующим образом. С помощью источника постоянного тока, который может быть аккумуляторной батареей или выпрямителем, осуществляется подача постоянного тока через автоматический расцепитель 2 в электродвигатель постоянного тока 3. Для регулировки постоянного тока в электродвигателе используется реостат. Вал электродвигателя 3 жестко связан с валом синхронного генератора с возбудителем 4, выдающего 2 фазы переменного тока в потребляемые узлы 8 и одну фазу в стабилизатор с выпрямителем 6. Пример исполнения электродвигателя постоянного тока представлен в книге М.М.Кацман «Справочник по электрическим машинам», стр. 302-309, 2005 г. Пример исполнения синхронного генератора с возбудителем представлен в книге В.А.Китаев «Электротехника с основами промышленной электроники» - М., Высшая школа, 1985 г., стр. 139, рис. 94.

В стабилизаторе 6, при уменьшении в определенных пределах однофазного переменного напряжения на входе, на выходе имеет место номинальное постоянное напряжение, поступающее в вышеупомянутый автоматический расцепитель 2.

Пример конкретного исполнения автоматического расцепителя представлен в книге «Электротехника и основы электроники» Е.С.Траубе и В.Г.Миргородского, М., Высшая школа, 1985 г., стр. 142-143.

Пример конкретного исполнения однофазного стабилизатора с выпрямителем представлен в книге «Источники питания и стабилизаторы» М.А.Шустова, М., 2007 г., стр. 142-144, рис. 11.5, 11.19. При этом выпрямитель может быть выполнен с сглаживающим фильтром. Однако с увеличением нагрузки на генератор, возникающим из-за подключения потребляемых узлов 8, возникает падение мощности, поступающей в электродвигатель через автоматический расцепитель. Для компенсации падения мощности, в отличие от главного аналога, в предлагаемое устройство вводится аккумуляторная батарея уменьшенной мощности 7 и умножитель напряжения 5. Мощность аккумуляторной батареи меньше мощности источника постоянного тока 1. Ток от аккумуляторной батареи поступает в умножитель напряжения 5, где напряжение умножается до величины, равной напряжению на выходе стабилизатора 6. Благодаря этому исключается изменение напряжения, поступающего через автоматический расцепитель 2 на вход электродвигателя. Таким образом, приращение мощности на выходе умножителя 5 компенсирует потерю мощности из-за подключения к генератору потребляемых узлов 6. Пример конкретного исполнения умножителя напряжения представлен в вышеупомянутой книге М.А.Шустова на стр. 33-35. Методика работы заключается в следующем. После фиксации определенного напряжения от источника постоянного тока в автоматическом расцепители 2 происходит подключение его первого входа к выходам однофазного стабилизатора с выпрямителем 6 и умножителя напряжения 5. После этого осуществляется постоянное вращения вала электродвигателя благодаря его инерционности. В случае увеличения нагрузки в потребляемых узлах 8 выше допустимой, напряжение на входе стабилизаторов может стать ниже допустимого.

В этом случае в связи с падением напряжения на выходе стабилизатора, автоматический расцепитель 2 временно подключит ко своему второму входу источник постоянного тока 1. Таким образом, предлагаемое устройство при номинальной нагрузке в потребляемых узлах практически постоянно осуществляет вращение вала электродвигателя при меньшей мощности аккумуляторной батареи 7, чем мощность источника постоянного тока, что обеспечивает экономию электроэнергии. Подзарядка батареи может осуществляться от двухфазной сети.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в увеличении времени вращения вала электродвигателя за счет компенсации падения мощности. Система содержит источник постоянного тока, электродвигатель постоянного тока, жестко связанный с синхронным генератором с возбудителем, имеющим первый, второй и третий выходы, соответственно соединенные: с первым входом потребляемых узлов, со вторым входом потребляемых узлов и через однофазный стабилизатор с выпрямителем с первым входом автоматического расцепителя, имеющим второй вход и выход, соответственно соединенные с выходом источника постоянного тока и с входом электродвигателя постоянного тока, аккумуляторная батарея уменьшенной мощности через умножитель напряжения соединена с первым входом автоматического расцепителя. 1 ил.

Система электропитания объектов, состоящая из источника постоянного тока, автоматического расцепителя, электродвигателя постоянного тока, синхронного генератора с возбудителем, однофазного стабилизатора с выпрямителем и потребляемых узлов, где электродвигатель постоянного тока жестко связан с синхронным генератором с возбудителем, имеющим первый, второй и третий выходы, соответственно соединенные с первым входом потребляемых узлов, со вторым входом потребляемых узлов и через однофазный стабилизатор с выпрямителем с первым входом автоматического расцепителя, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные с выходом источника постоянного тока и с входом электродвигателя постоянного тока, отличающаяся тем, что вводится: аккумуляторная батарея уменьшенной мощности и умножитель напряжения, при этом выход аккумуляторной батареи уменьшенной мощности через умножитель напряжения соединен в первым входом автоматического расцепителя.