Система контроля и регулирования концентрации топлива в анолите

 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к системам контроля и регулирования состояния электрохимических генераторов. Цель изобретения - повышение точности поддержания заданной концентрации топлива и упрощение системы. Система содержит топливный элемент с нагрузкой и топливный насос, автоматически управляемый системой контроля и регулирования концентрации топлива в анолите. В качестве показателя концентрации система использует такой параметр, как ток короткого замыкания, определяемый блоком деления, на вход которого подаются измеряемые значения напряжения на нагрузке при подключенном и отключенном дополнительном сопротивлении, т.е. при контрольных возмущениях по току генератора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИХ (51) 5 H 01 M 8/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4495134/24-07 (22) 15.09.88 (46) 30.11.90. Бюл. И - 44 (72) В.В.Дубовский и О.М.Макаров (53) 621.352.6(088.8) (56) Патент ФРГ N 2?05543, кл. Н 01 M 8/04, 1973.

Заявка Японии N. - 62-128458, кл. Н 01 M 8/04, 1987 ° (54) CHCTEMA КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ТОПЛИВА В АНОЛИТЕ (57) Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к системам контроля и регулирования состояния электрохимических генераторов. Цель

Изобретение относится к источникам электрического тока, а именно к устройствам, обеспечивающим автоматическую подачу топлива в топливную батарею с компенсацией снижения концентрации топлива.

Цель изобретения — повышение точности поддержания заданной концент- * рации топлива и упрощение силовой части системы.

На чертеже приведена функциональная схема системы контроля и регулирования концентрации топлива в анолите.

Система содержит топливный элемент (ТЭ) 1, сопротивление нагрузки 2, дополнительное сопротивление 3, коммутирующий элемент 4, тактовый генератор 5, последовательный резонансÄÄSUÄÄ 1610522 А 1 изобре тения — повьппение точности поддержания заданной концентрации топлива и упрощение системы. Система содержит топливный элемент с нагрузкой и топливный насос, автоматически управляемый системой контроля и регулирования концентрации топлива в анолите.

В качестве показателя концентрации система использует такой параметр, как ток короткого замь|кания, определяемый блоком деления, на вход которого подаются измеряемые значения напряжения на нагрузке при подключенном и отключенном дополнительном сопротивлении, т.е. при контрольных возмущениях по току генератора. 1 ил. ный LC-контур 6, измерительное сопротивление 7, амплитудный детектор 8, фильтр 9 нижних частот, квадратор 10, блок 11 деления, элемент 12 сравнения, задатчик 13 концентрации, регулятор 14 и топливный насос 15.

Система работает следующим обра30Mо

В установившемся режиме топливного элемента 1 с частотой тактового генератора 5 через коммутирующий элемент 4 параллельно сопротивлению . нагрузки 2 подключается дополнительное сопротивление 3, которое по величине значительно превышает сопротивление нагрузки. В результате создаются периодические колебания тока, проходящего через топливный элемен:, величина которых подбирается настолько малой, Е

"eu тэ

3 1610 чтобы в их пределах параметры ТЭ оставились практически неизменными.

С помощью резонансного последовательного LC. — êîíòóðà 6, настроенного на частоту тактового генератора 5, на измерительном сопротивлении 7 формируется падение напряжения, амплитуда которого пропорциональна изменению выходного напряжений ТЭ, обусловленному подключением дополнительного сопротивления 3. Величина амплитуды измеряется амплитудным детектором 8 и подается на вход блока 11 деления.

На другой вход этого же блока подается квадрат напряжения ТЭ.

Полученное на выходе блока 11 частП2 ное — где U — напряжение T3 U

П У

Ф Д амплитуда напряжения на резисторе 7, пропорционально току короткого замыкания ТЭ при значениях его ЭДС и внутреннего сопротивления, соответствующих имеющейся концентрации топлива и состоянию продуктов в анолите вблизи электродов.

Показателем отклонения концентрации топлива от заданного значения служит сигнал на выходе элемента 12 сравнения.. Этот сигнал через регулятор воздействует на топливный насос 15, изменяющий концентрацию топлива до требуемого значения, когда ток короткого замыкания ТЭ становится равным заданному блоком 13 значению.

В справедливости высказанного утверждения относительно частного на выходе блока деления можно убедиться, решив систему уравнений для напряжения на выходе ТЭ при отключенном и подключенном к ТЭ дополнительном сопротивлении (соответственно U< и U<).

При условии, что R „» R>, где R„ величина дополнительного сопротивления 3, подключенного параллельно сопротивлению нагрузки 2 (R„), а ток короткого замыкания (I„ ) ТЭ вычис-ляется по формуле где Š— ЭДС ТЭ, получается следующий результат вычислений:

1 к. .

Возвращаясь к функциональной схеме системы контроля и регулирования и учитывая, что U — U (< U, отмечаем, что последовательно включенные о

522 4

I фильтр 9 и квадратор 10 практически формируют U, а резонансный контур 6, 1 измерительное сопротивление 7 и ам5 плитудный детектор 8 формируют сигнал, пропорциональный U — U<. Следовательно, их частное на выходе блока 11 деления действительно пропорционально току короткого замыкания ТЭ.

В системе повышение точности поддержания концентрации топлива обеспечивается применением в качестве показателя концентрации тока короткого замыкания ТЭ который: непосредственно связан с основными параметрами ТЭ как источника электрической энергии (ЭДС) и внутренним сопротивлением; является обобщенным показателем со29 стояния ТЭ, так как ЭДС и внутреннее сопротивление (при их самостоятельном использовании) характеризуют разные стороны состояния ТЭ; является наиболее чувствительным к

25 изменению концентрации топлива (уменьшение концентрации топлива уменьшает

ЭДС и увеличивает внутреннее сопротивление, так что их частное изменится в еще большей степени); в системе определяется независимо от нагрузки ТЭ; характеризует такой важный показатель ТЭ, как его нагрузочная способность (аналогично проверке электрохимических аккумуляторов с помощью

35 нагрузочной вилки, но без потребления большого тока).

Эффективность системы контроля и регулирования концентрации топлива определяется возможностью оптимизации

4О режимов работы новых и перспективных источников электрической энергии— электрохимических генераторов — посредством увеличения КПД, уменьшения расхода топлива, увеличения эксплуа45 тационного ресурса. При исследовании различных компонентов топлива предлагаемая система позволяет быстро найти такую их комбинацию, при которой нагрузочная способность ТЭ оказывает5О ся максимальной.Формула изобретения

Система контроля и регулирования

55 концентрации топлива в анолите, включающая топливный элемент с нагрузкой, коммутирующий элемент, тактовый генератор, элемент сравнения с задатчиком концентрации, регулятор и топливСоставитель Г. Веденеев

Редактор М. Петрова Техред H.Xîäàíè÷ Корректор С. Шевкун

Заказ 3741 Тираж 356 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, t01 е

5 16 ный насос, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности поддержания заданной концентрации топлива и упрощения силовой части системы, в нее дополнительно введены блок деления, квадратор, фильтр нижних частот, последовательный резонансный ЬС-контур, амплитудный детектор, измерительный и дополнительный резисторы, причем первый электрод топ.ливного элемента соединен с общей шиной, а второй — с нагрузочным сопротивлением, с входами коммутирующего элемента, последовательного резонансного I.C-контура и фильтра нижних частот, выход которого через квадратор соединен с первым входом

10522 6 блока деления, второй вход которого соединен через амплитудный детектор с: общей точкой резонансного LC-контура и измерительного резистора, вторым

v концом соединенного с общеи шинои, первый и второй входы элемента сравнения соединены соответственно с выходами блока деления и эадатчика концентрации, а его выход через регулятор подключен к топливному насосу, коммутирующий элемент управляющим входом соединен с выходом тактового генератора, а выходом подключен к дополнительному резистору, второй конец которого соединен с вторым концом сопротивления нагрузки и с общей шиной.