Устройство электропитания с двумя уровнями постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02J7/14 

/2

4 00

Од

О

ю

пряжения содержит стартер-генератор 1 с возбуждением от постоянных магнитов, вал которого соединен с силовой установкой 2 через управляемый рас- цепитель 3, управляемый выпрямитель 4 повьшенного напряжения, подключенный входом к зажимам 5 стартер-генератора, а выходом - к распределительной шине 6 повышенного напряжения, управляемый вьптрямитель 7 низкого напряжения, подключенный выходом к , распределительной шине 8 низкого напряжения, аккумуляторную батарею 9 низкого напряжения, подключенную через ключ 10 к распределительной шине низкого напряжения, первый ин-. вертор 11, подключенный входом к аккумуляторной батарее, зарядное устройство 12, ключ 13 злектрозапуска, второй инвертор 14, подключенньй встречно-параллельно выпрямителю повышенного напряжения. Вход управляемого выпрямителя 7 и выход инвертора 11 подключены к отпайкам 15 низкого напряжения якорной обмотки стартер- генератора, к зажимам которого подключен вход зарядного устройства. Стартер-генератор снабжен обращен- HbLM коллекторным узлом, подключенным через ключ 13 к аккумуляторной батарее, причем коллекторный узел имеет отключаюида механизм, например центробежный. Улучшение массогабаритных показателей устройства обеспечивается благодаря отсутствию многоэлементной аккумуляторной батареи повьшенного напряжения, циклоконвертора для электрозапуска силовой установки и понижающего трансформатора за счет вьшолнения стартер-генератора с отпайками и обращенным коллекторным узлом. 2 ил.

Устройство электропитания отг носится к силовым электроэнергетическим установкам и может быть испольЭог вано в качестве основного, вспомогательного или резервного источника питания в автономных, системах с двумя уровнями постоянного напряжения например, на перспективных самолетах с полностью электрифицированным оборудованием. Целью изобретения является улучшение массогабаритных . показателей. Устройство электропитания с двумя уровнями постоянного наi л

1

Изобретение относится к силовым электроэнергетическим установкам и может быть использовано в качестве основного, вспомогательного или резервного источника питания в автономных электроэнергетических системах с двумя уровнями постоянного напряжения (например, 270 и 27 В), например, на перспективных самолетах с полно-. стью электрифицированным оборудованием.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства электропитания с двумя уровнями постоянного напряжения; на фиг. 2 - упрощенная конструктивная схема обращенного коллекторного узла стартер-генератора.

Устройство электропитания с двумя уровнями постоянного напряжения содержит стартер-генератор 1 с возбужде нием от постоянных магнитов, вал которого соединен с силовой установкой 2 через управляемьш расцепитель 3, управляемый выпрямитель 4 повьш1енно- го напряжения, подключенньй своим вхо дом к зажимам 5 якорной обмотки стартер-генератора, а выходом - к распределительной шине 6 повышенного напряжения, управляемьп выпрямитель 7 низкого напряжения, подключенньй . своим выходом к распределительной

шине 8 низкого напряжения, аккумуляторную батарею 9 низкого напряжения, подключенную через ключ 10 к распределительной шине низкого напряжения, первьй инвертор 11 (низкого напряжения), подключенньй своим входом к аккумуляторной батарее, зарядное устройство 12, выход которого подключен к аккумуляторной батарее, ключ электрозапуска 13, второй инвертор 14

(повьшенного напряжения), подключенный встречно-параллельно выпрямителю повьшенного напряжения, Вход управляемого выпрямителя низкого напряже-: ния и выход первого инвертора соедине ш между собой и подключены к отпайкам 15 низкого напряжения якорной обмотки стартер-генератора, к зажимам которой подключен вход зарядного устройства. Стартер-генератор снабжен

обращенным коллекторным узлом с неподвижными коллекторньми пластинами 16, подключенными к отпайкам низкого напряжения якорной обмотки, и с вра- щаюш 1мися коллекторными щетками 17,

подсоединенными посредством вращающихся контактных щеток 18, неподвижных токосъемных колец 19 и ключа элетрозапуска к аккумуляторной батарее, причем коллекторные и контактные щетки снабжены центробежньгм отключающим механизмом, состоящим из направляющих 20, центробежных грузов 21 и упругих элементов 22. Управляемый расцепитель имеет обмотку электромагнита 23, подключенную к аккумуляторной батарее через ключ 24 расцепите- ля.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все ключи разомкнуты, а управляемый расцепитель 3 находится в зацепленном положении. При замыкании ключа электрозапуска 13 напряжение аккумуляторной батареи 9 через неподвижные токосъемпые кольца 19, вращающиеся контактные 18 и вращающиеся 17 коллекторные щетки подается на неподвижные коллекторные пластины 16, после чего ключ 13 размыкается и происходит запуск силовой установки 2 с помощью стартер-генератора 1 до оборотов малого газа, при которых производится дальнейшее топливное раскручивание силовой установки до номинальной частоты вращения. При достижении частоты вращения вала стартер- генератора величины, -несколько пре- вьпиающей величину, соответствующую оборотам малого газа, с помощью центробежных грузов 21 производится автоматическое отключение вращающихся щеток 17 и 18, что позволяет увеличить их срок службы.

При номинальной частоте вращения на зажимах 5 и отпайках 15 низкого напряжения стартер-генератора индуцируется ЭДС, обеспечивающая питание распределительньк шин повьшенного 6 и низкого В напряжения через соответствующие управляемые выпрямители 4 и 7, а также зарядку аккумуляторной батареи 9 через зарядное устройство 12. В данном режиме стартер-генератор используется для питания потребителей электроэнергии с двумя уровнями постоянного напряжения (например, 270 и 27 В), а также для подзарядки аккумуляторной батареи4 При необходимости рекуперации избыточной электроэнергии из сети с повьщ1енньм напряжением (например, при рекупера0

5

0

тивном торможении электроприводов; избыточная энергия кратковременно передается через второй инвертор 14 (.повьш1енного напряжения) на вал стартер-генератора и далее в силовую уст; новку.

Если данная силовая установка является вспомогательной, то после подачи питания по крайней мере на распределительные шины 6 повышенного напряжения от основных источников СИЛ011,-:Я

установка может быть остановлена, по после того, как с помощью ключа 24 происходит расцепление управляемого расцепителя 3. При этом вращение вала стартер-генератора, находящегося в режиме двигателя на холостом ходу, обеспечивается с помощью второго инвертора 14 и первого инвертора 11, а питание распределительной шины И низкого напряжения осущестпляется через управляемьй выпрямитель 7 низкого напряжения за счет трансформатор- 5 ной ЭДС и ЭДС вращения иа отпайках 15 низкого напряжения, а также за счет питания от аккумуляторной батареи с помощью первого инвертора 11.

Провалы напряжения на шинах 6 и 8 из-за подключения мощных нагрузок компенсируются за счет запасов кинетической энергии ротора стартер-генератора, а также за счет энергии аккумуляторной батареи. Всплески повышенного напряжения из-за отключения мощных нагрузок или из-за рекуперации излишней энергии компенсируются за счет кратковременного запасания кинетической энергии в роторе стартер-генератора (с помощью инвертора 14) с дальнейшим медленным переводом ее в аккумуляторную батарею (через зарядное устройство 12) в . сеть низкого напряжения (через выпрямитель 7) или в сеть повышенного напряжения (через выпрямитель 4).

В аварийном режиме при выходе из строя силовой установки и отсутствии питания щин 6 и 8 от основного постороннего источника питания осуществляется от аккумуляторной батареи. При этом ключ 10 замыкается и напряжение аккумуляторной батареи непосредственно прикладывается к шине 8 низкого напряжения. Кроме того, с помощью первого инвертора 11 производится подача питания на якорную обмотку стартер-генератора, находящегося в режиме двигателя на

0

5

0

5

0

5

холостом ходу, что в свою очередь обеспечивает питанием жизненно важные потребители в сети попьт|енного напряжения (через управляемый вьтря- митель 4).

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечиваются все функции, связанные с питанием потребитё

лей с двумя уровнями постоянного напряжения в нормальных и аварийных режимах, а также электрозапуск силовой установки. Масса и габариты устройства снижены благодаря отсутствию многозлементной аккумуляторной батареи повышенного напряжения, модного циклоконвертора для электрозапуска силовой установки и понижающего трансформатора, роль которого выполняет якорь стартер-генератора.

Формула изобретени

Устройство электропитания с двумя уровнями постоянного напряжения, со- держащее стартер-генератор с возбужднием от постоянных магнитов, вал которого соединен с силовой установкой через управляемый расцепитель, управляемый выпрямитель повьпиенного напряжения, подключенный своим входо к зажимам якорной обмотки стартер- Генератора, а выходом- к распределительной шине повышенного напряжения, управляемый выпрямитель низкого напряжения, подключенный своим выходом к распределительной шине низкого

10

дJQ

326626

напряжения, аккумуляторную батарею низкого нaпpяжeFшя, подключенную через ключ к распределительной шине низкого напряжения, первьпн: инвертор, подключенный своим входом к аккумуляторной батарее, второй инвертор зарядное устройство, выход которого подключен к аккумуляторной батарее, и ключ электрозапуска, отличающееся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, оно снабжено вращающимися контактными щетками и неподвижными контактными кольцами, якорная обмот- .ка стартер-генератора выполнена с отпайками низкого напряжения, стартер- генератор снабжен обращенным коллекторным узлом с неподвижными коллекторными пластинами, подключенными к указанным отпайкам, и с вращаю1и;ими ся коллекторными щетками, подсоединенными посредством вращающихся контактных щеток, неподвижных токосъем- ных колец и ключа электрозапуска к аккумуляторной батарее, второй инвертор подключен встречно параллельно выпрямителю повьппенного напряжения, вход управляемого выпрямителя низкого напряжения и выход первого инвертора подключены к отпайкам низкого напряжения якорной обмотки стартер- генератора, к зажимам которой подключен вход зарядного устройства, причем вращающиеся коллекторные и контактные щетки снабжены отключающим механизмом.

1-/ Г //

-..iilllllllllllllllllHi

22

16

«

т