Система автономного электропитания

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания объектов. Технический результат состоит в увеличении времени постоянного вращения вала электродвигателя при отключенном источнике постоянного тока без увеличения размеров. Система автономного электропитания состоит из источника постоянного тока, реостата, автоматического расцепителя, электродвигателя постоянного тока, синхронного генератора с возбудителем, блока автоматической регулировки питания, трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром и потребляемых узлов. Выход источника постоянного тока через реостат соединен с вторым входом автоматического расцепителя, имеющего первый вход и выход, соответственно соединенные с выходом электродвигателя постоянного тока и через блок автоматической регулировки питания - с выходом трехфазного выпрямителя со сглаживающим фильтром. Первый, второй и третий входы трехфазного выпрямителя соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами потребляемых узлов, а также с первым, вторым и третьим выходами синхронного генератора с возбудителем. Электромагнитная муфта жестко связана с электродвигателем постоянного тока и с синхронным генератором с возбудителем и имеет вход, соединенный с выходом второго автоматического расцепителя, имеющего первый и второй входы, соединенные соответственно с выходом реостата и с выходом блока автоматической регулировки питания. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания объектов.

Известна система автономного электропитания, изложенная в книге В.Е. Китаев. «Электротехника с основами промышленной электроники». М., Высшая школа, 1985, стр.138-140. В ней с помощью электродвигателя постоянного тока, питаемого от источника постоянного тока, осуществляется вращение вала синхронного генератора с возбудителем. Ток с выхода источника постоянного тока регулируется с помощью реостата, а трехфазное напряжение от синхронного генератора поступает к узлам потребления. Однако система требует постоянного подключения источника постоянного тока.

Известна система автономного электропитания, изложенная в патенте №2284644, автор Часовской А.А., от 27.09.2006 г., бюл. №27. В ней с помощью источника постоянного тока 1 осуществляется подача постоянного тока через реостат, автоматический расцепитель в электродвигатель постоянного тока, с помощью которого осуществляется вращение вала синхронного генератора с возбудителем. Последний выдает трехфазное переменное напряжение в потребляемые узлы и в трехфазный выпрямитель с сглаживающим фильтром. С помощью автоматического расцепителя осуществляется и подключение его входа к выходу блока автоматической регулировки питания, после чего вал электродвигателя продолжает вращаться, что дает возможность с помощью блока автоматической регулировки питания удерживать в течение некоторого времени постоянное вращение этого вала. При падении напряжения с выхода выпрямителя автоматический расцепитель отключит свой второй вход от выхода блока автоматической регулировки и снова подключит первый вход к выходу источника постоянного тока. Однако невозможно без увеличения громоздкости увеличить время постоянного вращения вала электродвигателя при отключенном источнике постоянного тока.

С помощью предлагаемой системы без увеличения громоздкости увеличивается время постоянного вращения вала электродвигателя при отключенном источнике постоянного тока. Достигается это введением электромагнитной муфты и второго автоматического расцепителя, при этом электромагнитная муфта жестко связана с электродвигателем постоянного тока и с синхронным генератором с возбудителем и имеет вход, соединенный с выходом второго автоматического расцепителя, имеющего первый и второй входы, соединенные соответственно с выходом реостата и с выходом блока автоматической регулировки питания.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - источник постоянного тока;

2 - реостат;

3 - автоматический расцепитель;

4 - электродвигатель постоянного тока;

5 - электромагнитная муфта;

6 - синхронный генератор с возбудителем;

7 - блок автоматической регулировки питания;

8 - автоматический расцепитель;

9 - трехфазный выпрямитель с сглаживающим фильтром;

10 - потребляемые узлы,

при этом выход источника постоянного тока 1 через реостат 2 соединен с вторым входом автоматического расцепителя 3, имеющего выход и первый вход, соответственно соединенные с входом электродвигателя постоянного тока 4 и через блок автоматической регулировки питания 7 - с выходом трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром 9, первый, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами потребляемых узлов 10, а также с первым, вторым и третьим выходами синхронного генератора с возбудителем 6, жестко связанным с электромагнитной муфтой 5, имеющей жесткую связь с электродвигателем постоянного тока 4 и имеющей вход, соединенный с выходом автоматического расцепителя 8, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом реостата 2 и с выходом блока автоматической регулировки питания 7.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С помощью источника постоянного тока 1, который может представлять из себя, например, аккумуляторную батарею или выпрямитель, осуществляется подача постоянного тока через реостат 2, через автоматический расцепитель 3 в электродвигатель постоянного тока 4, вал которого через электромагнитную муфту 5 жестко связан с валом синхронного генератора с возбудителем 6. Последний выдает трехфазное переменное напряжение в потребляемые узлы 10 и в трехфазный выпрямитель с сглаживающим фильтром 9. Значение тока с выхода источника постоянного тока 1 регулируется с помощью реостата 2. Питание в электромагнитную муфту 5 поступает от реостата 2 через автоматический расцепитель 8, который по своему исполнению не отличается от расцепителя 3. В начальном состоянии значение тока с реостата 2 будет недостаточно для срабатывания электромагнитной муфты 5. В дальнейшем с помощью реостата 2 увеличивается ток и срабатывает электромагнитная муфта 5. При включении муфты осуществляется передача вращения вала электродвигателя 4 валу генератора 6. При отключенной муфте происходит отсоединение этих валов. Пример конкретного исполнения электромагнитной муфты 5 представлен в книге B.C.Ямпольский. «Основы автоматики и электронно-вычислительной техники». М., Просвещение, стр.63, рис.241. Пример конкретного исполнения синхронного генератора с возбудителем 6, где осуществляется с помощью генератора постоянного тока возбуждение обмоток возбуждения, представлен в вышеупомянутом первом аналоге на стр.139, рис.94. С выхода трехфазного выпрямителя со сглаживающим фильтром 9 выпрямленное напряжение поступает через блок автоматической регулировки питания 7 на первый вход автоматического расцепителя 3, с помощью которого осуществляется автоматическое подключение к первому или второму его входам в зависимости от величин напряжений, поступающих на эти входы. В частности, после фиксации определенного значения напряжения от реостата, соответственно установившемуся режиму работы электродвигателя постоянного тока 4, в автоматическом расцепителе 3 осуществляется подключение его первого входа к выходу блока автоматической регулировки питания 7. Пример конкретного исполнения автоматического расцепителя представлен, например, в книге Е.С.Траубе и В.Г.Миргородского на стр.142-143. После вышеупомянутого подключения блока автоматической регулировки питания при уменьшении напряжения ниже опорного осуществляется в блоке 7 стабилизация напряжения, поступающего через автоматический расцепитель 3 в электродвигатель постоянного тока 4. Однако, когда напряжение на выходе блока 7 начнет падать, автоматический расцепитель 3 подключит реостат 2 к электродвигателю 4. После стабилизации напряжения автоматический расцепитель 8 отключается от реостата 2 и подключается к выходу блока автоматической регулировки питания 7, от которого далее и осуществляется питание электромагнитной муфты 5. Однако при падении напряжения на выходе блока 7 ниже регулируемого отключается электромагнитная муфта 5 и разъединяются валы электродвигателя и генератора и увеличивается частота вращения вала электродвигателя в связи с работой его без нагрузки. При дальнейшем падении напряжения на выходе блока 7 к расцепителю 8 подключается выход реостата 2, и напряжение поступит к электромагнитной муфте 5, которая включается, соединяя валы. Однако, так как частота вращения вала электродвигателя ранее была увеличена, то и увеличится частота вращения вала генератора.

Система может быть использована для экономного режима работы источника питания.

Система автономного электропитания, состоящая из источника постоянного тока, реостата, автоматического расцепителя, электродвигателя постоянного тока, синхронного генератора с возбудителем, блока автоматической регулировки питания, трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром и потребляемых узлов, где выход источника постоянного тока через реостат соединен с вторым входом автоматического расцепителя, имеющего первый вход и выход, соответственно соединенные с выходом электродвигателя постоянного тока и через блок автоматической регулировки питания с выходом трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром, первый, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами потребляемых узлов, а также с первым, вторым и третьим выходами синхронного генератора с возбудителем, отличающаяся тем, что вводятся электромагнитная муфта и второй автоматический расцепитель, при этом электромагнитная муфта жестко связана с электродвигателем постоянного тока и с синхронным генератором с возбудителем и имеет вход, соединенный с выходом второго автоматического расцепителя, имеющего первый и второй входы, соединенные соответственно с выходом реостата и с выходом блока автоматической регулировки питания.