Автономная электроэнергетическая установка Советский патент 1983 года по МПК H02P9/04 

; Изобретение относится к электротрхнике и может быть использовано ка а|втономный источник питания со стаб илиэированным напряжением постоянно гр тока, преимущественно как наземны а виационный источник электроэнергии. Известно устройство, содержащее генератор постоянного тока, приводимый от двигателя внутреннего сгорания, угольный регулятор напряжения и угольный регулятор тока, полупроводниковые диоды, резисторы, тахогейератор и генератор-усилитель Cl 3. Недостатком этого устройства является его сложность, пониженная наДежность из-за применения вспомогательных вращающихся генераторов, приводимых от двигателя внутреннего сгорания, а также использование двух угольных регуляторов. Известно также устройство для авСоматического управления автономной Электроэнергетической установкой, содержащее генератор постоянного тока, приводимый от двигателя внутреннего сгорания, комбинированный уголь ный регулятор напряжения, тока и мощ ности с электромагнитным приводом, тахогенератор, генератор-усилитель, диоды и резисторы 2;. Недостатком данного устройства является сложность и пониженная надежность вследствие применения в схе ме вспомогательных машин - тахогенератора и усилителя, приводимых двигателем внутреннего сгорания. Кроме тогоf из-за использования для формирозания участков постоянства напряжения, мощности и тока внешней харак теристики генератора только одной рабочей обмотки угольного регулятора требуются значительное падение напря жения на участке силовой цепи генератора, что достигается введением в силовую цепь дополнительных термостабильных шунтов или использованием специального усилителя. Наиболее близкой к предлагаемой является автономная электроэнергетическая установка, содержащая приводной двигатель, на валу которого уста новлен генератор постоянного тока, якорные обмотки которого через измерительный шунт связаны с плюсовым и минусовым выводами источника питания, обмотка возбуждения генератор включена между плюсовым и минусовым выводами генератора через угольный столб комбинированного угольнох о регулятора, на управляющем электромагните которого расположены рабочая o6NroTKa и обмотка для параллельной работы, которая подключена к измерительному шунту, и вспомогательный ис точник переменного тока, выход которого подключен к выпрямите ль мос ту 13. Недостатком известного автономного источника питания постоянного тока является невозможность использования его в период предполетного обслуживания летательных аппаратов из-за понижения напряжения в результате увеличенияетока нагрузки, а также ненадежная работа защиты при коротких замыканиях. Цель изобретения - повышение надежности за счет формирования соответствующей внешней характеристики генератора, обеспечивающей постоянство напряжения на борту летательного аппарата, ограничение тока и мощности при переключении на вторую ступень при ступенчатом пуске авиадвигателя и обеспечение максимальной защиты при коротких замыканиях. Поставленная цель достигается тем, что автономная электроэнергетическая установка, содержащая приводной двигатель, на валу которого установлен генератор постоянного тока, якорные обмотки которого связаны ,с измерительным шунтом и образуют плюсовой и минусовой выводы установки, вспомогательный источник переменного тока, соединенный с входом мостового выпрямителя, комб|1нированный угольный регулятор Напряжения с рабочей обмоткой и обмоткой параллельной работы, причем рабочая обмотка соединена последовательно с первым регулировочным резистором и подключена параллельно выводам мостового выпрямителя,обмотка параллельной работы подключена к выводам Измерительного шунта, угольный столб регулятора напряжения одним вьюодом соединен с плюсом мостового выпрямителя, а другим выводом - с одним из выводов обмотки возбуждения, диод и второй регулировочный резистор второй вьюод обмотки возбуждения генератора через второй регулировочный резистор соединен с минусом мостового выпрямителя, плюс мостового выпрямителя соединен с катодом диода, анод которого соединен с плюсовым выводом установки, при этом рабочая обмотка и обмотка параллельной работы включены встречно одна относительно другой. На фиг.1 представлена электрическая принципиальная схема устройства, на фиг.2 - внешняя характеристика генератора постоянного тока. Устройство содержит генератор 1 постоянного тока с обмоткой 2 возбуждения, приводимый двлгателем 3 внутреннего сгорания, угольный столб 4 комбинированного угольного регулятора с электромагнитным приводом и обмоткой 5 для параллельной работы, подключенный к 6 в силовой цепи генератора и рабочей обмотки 7, подключенной через первый регулировочный резистор 8 к выходным клемма

выпрямительного моста 9, KOTOpfJe через диод 10 подключены к одноименным клеммам якоря генератора 1, В цепь обмотки 2 возбуждения включен второй регулировочный резистор 11.

Обмотки 5 и 7 комбинированного. угольного регулятора 4 включены встречно, одна относительно другой.

Выпрямительный мост 9 подключен к вспомогательному источнику переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

Вал генератора 1 приводится во вращение двигателем внутреннего сгорания 3 с постоянной частотой вращения. По обмотке 2 возбуждения генератора 1 протекает ток от выпрямительного моста 9, вследствие чего генератор 1 возбуждается. При напряжении на якоре генератора 1, превышающем напряжение выходных клеглмах выпрямительного моста 9, диод 10 открывается и по обмотке 2 возбуждения протекает ток, обусловленный напря:жением генератора 1, при этом генератор возбуждается до значения U (т.А на фиг.2 ).

По рабочей обмотке 7 угольного регулятора протекает ток. Благодаря действию обмотки 7 осуществляется обратная отрицательная связь по напряжению генератора.

При увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения на шунг те б, что вызывает рост тока в обмотке 5 для параллельной работы угольного регулятора. Благодаря встречному включению обмоток 5 и 7 угольного регулятора их суммарная магнитодвижущая сила FcvM F-f-P2 уменьшается что приводит к некоторому уменьшению сопротивления угольного столба 4, увеличению тока в обмотке 2 возбуждения генератора 1 и,следовательно, увеличению напряжения на клеммах якоря генератора 1, необходимого для компенсации падения напряжения в кабелях питания при росте нагрузки. Достижение током нагрузки значения 1 (фиг.2) приводит к тому, что магнитодвижущая сила обмотки 5 для параллельной работы становится достаточной для размагничивания угольного регулятора, его пружина полностью сжимается и сопротивление угольного столба 4 становится минимальным, в результате чего напряжение на якоре генератора 1 достигаетвеличины U-,, зависящей от знлчсния регулировочных резисторов 8 и 1.1. На фиг.2 этому режиму соответствует участок АБ.

При дальнейшем увеличении тока нагрузки, генератор 1 работает на характеристике БВ, соответствующей характеристике генератора параллельного возбуждения, и напряжение на клеммах якоря генератора 1 уменьшается, чем обеспечивается ограничение тока и мощности нагрузки до допустимого значения при переключении на вторую степень запуска.

При токе нагрузки 12 / после которого ток генератора параллельного возбуждения начинает уменьшаться (участок ДЕ н.а фиг. 2 ), напряжение генератора 1 достигает величины 0 -Uj следствие чего диод 10 запирается и по обмотке 2 возбуждения генератора 1 протекает ток только от выпрямительного моста 9, при этом генератор 1 работает на характеристике ВГ (фиг. 2 ), соответствующей характеристи ке генератора независимого возбуждения и необходимой для обеспечения надежной максимальной защиты при коротких замыканиях.

Таким образом, предлагаемая автономная электроэнергетическая установка позволяет формировать необходимую для предполетного обслуживания летательных аппаратов и ступенчатого запуска газотурбинных двигателей внешнюю характеристику генератора постоянного тока, содержащую участок поднимающегося напряжения (участок АН), обеспечивающий стабильное напряжение в период предполетного обслуживания летательных аппаратов и компенсацию падения напряжения в питающих кабелях ограниченного сечения, участок, обеспечивающий ограничение тока и лощности нагрузки до допустимого значения при переключении на вторую степень запуска (, участок БВ, а также участок характеристики ВГ, необходимой для обеспечения надежной максимальной защиты при коротких замыканиях.

Указанная внешняя характеристика генератора постоянного тока формируется без использования каких-либо дополнительных вращакяцихся элементов, что ведет к упрощению трансмиссии .устройства и повышению его надежности.

АВТОНОМНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая приводной двигатель, на валу которого установлен генератор постоянного тока, якорные обмотки которого связаны с измерительным шунтом и образуют (плюсовой и минусовой выводы установки, вспомогательный источник переменного тока, соединенный с входом мостового выпрямителя, комбинированный угольный регулятор напряжения с рабочей обмоткой и обмоткой параллельной работы, причем рабочая обмотка соединена последовательно с первым регулировочным резистором и подключена параллельно выводам мостового выпрямителя, обмотка параллельной работы подключена к выводам измерительного шунта, угольный столб регулятора нгшряжения одним выводом соединен с плюсом мостового выпрямителя, а другим выводом - с одним из выводов обмотки возбуждения, диод и второй регулировочный резистор, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, второй вывод обмотки возбуждения ге- § нератора через второй регулировоч(Л ный резистор соединен с минусом мостового выпрямителя ,плюс мостового выпрямителя соединен с катодом диода, анод которого соединен с плЮдсовым выводом установки, при этом рабочая обмотка и обмотка параллельной работы включены встречно одна относительно другой. со ю О1 СХ) л