Системы электроснабжения воздушных судов Структура систем электроснабжения. Системы электроснабжения постоянного тока

Система электроснабжения постоянного тока

Использование: в системах электроснабжения постоянным током необслуживаемых нагрузок, например в генераторах на солнечных батареях. Сущность изобретения: система электроснабжения постоянного тока включает в себя многосекционный генератор постоянного тока (солнечную батарею), мощность которого регулируется путем шунтирования силовыми ключами отдельных параллельно включенных секций, развязанных друг от друга диодами. До диодов по несколько секций объединены в группы между шинами секций нормально-разомкнутыми контактами реле. С выходного регистра осуществляется управление (включение-выключение) силовыми ключами, в цепь каждого из которых установлен плавкий предохранитель. Осуществляется контроль наличия короткозамкнутых силовых ключей. Благодаря кратковременному подключению друг к другу по несколько отдельных шин секций в общую шину группы замыканием параллельно-разомкнутых контактов реле (при отсутствии сигналов управления на включение силовых ключей данной группы) автоматически производят исключение короткозамкнутых силовых ключей. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам электропитания.

Известна система электроснабжения с регулируемой мощностью многосекционного источника электроэнергии, например, солнечной батареи (БС), в которой регулятор мощности содержит датчик входного сигнала, связанный с переключателем секций этого источника, и генератор импульсов, имеющий выходы для отключения и подключения секций, а также двухканальный циклический распределитель команд, вход каждого из каналов которого соединен с соответствующим выходом генератора импульсов, при этом выходы одного из каналов двухканального распределителя подключены к отключающим входам переключателя секций, а выходы второго канала - к подключающим входам переключателя секций. Недостатком этой системы является то, что в системе существует вероятность возникновения короткого замыкания силовых электронных ключей, шунтирующих секции БС. Если не будет введена избыточность силовых ключей для защиты секций БС от неуправляемого шунтирования при их короткозамкнутом силовом ключе, в дальнейшем исключается использование энергии данной секции БС. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является система электроснабжения постоянного тока, cодержащее состоящую из нескольких секций, регулятора мощности с ключами на полевых транзисторах, устройства управления ключами и нагрузку. Секции солнечной батареи объединяются параллельно через цепочки из двух последовательных диодов. К плюсовому зажиму каждой секции подключен через плавкий предохранитель исток ключа. Истоки ключей объединены и подключены к общей шине нагрузки и солнечной батареи, а затворы соединяются с выходами устройства управления ключами. На вход устройства управления подается сигнал с шины питания нагрузки. Шунтирование секций БС производится в строгой последовательности, начиная с последней секции, и отключение ее, соответственно, происходит также последней. Из-за этого последняя секция находится в наиболее неблагоприятных условиях, что является недостатком известной системы, так как необходимость строгого соблюдения порядка включения и выключения секций БС ухудшает условия эксплуатации БС и соответственно снижает срок службы БС. Кроме того, в силовом ключе первой секции БС предохранитель принудительно не выжигается, а в условиях, когда ток секций БС в зависимости, например, от освещенности, температуры и т.д. может изменяться, то может случиться так, что тока от двух секций (при коротком замыкании силового ключа у предпоследней секции БС) может оказаться недостаточно для перегорания предохранителя. Целью изобретения является повышение надежности работы системы и увеличение срока ее службы. Указанная цель достигается тем, что в систему электроснабжения постоянного тока, содержащую регулируемый многосекционный генератор постоянного тока, отдельные секции которого подсоединены параллельно друг другу через развязывающие диоды, последовательно соединенные между собой предохранитель и силовой ключ, подключенные параллельно каждой секции, нагрузку, подключенную между шиной одной полярности, образованной соединением однополярных выводов развязывающих диодов и шиной другой полярности, являющейся общей для всей системы, дополнительно введены выходной регистр, устройство блокировки, дешифраторы, устройство контроля зашунтированных секций, устройства задержки выдачи сигналов, одновибраторы и блок реле с нормально-разомкнутыми контактами, причем, по несколько секций с шинами объединены в отдельные группы, в которых нормально-разомкнутые контакты реле подключены между шинами секций, выходные сигналы от каждой секции групп поступают на групповые входы устройства контроля зашунтированных секций, групповые выходы которого соединены последовательно с первыми индивидуальными входами устройства блокировки, индивидуальные выходы которого соединены с устройствами задержки выдачи сигналов, с одновибраторами для каждой группы и с блоком реле, выходы устройства блокировки также соединены со входами выходного регистра, выходы которого подключены к групповым входам дешифраторов и к каждой группе секций генератора постоянного тока, индивидуальные выходы дешифраторов подсоединены к соответствующим вторым индивидуальным входам устройства блокировки. На чертеже приведена функциональная схема системы электроснабжения постоянного тока, содержащая генератор постоянного тока, например, БС, состоящую из отдельных параллельных секций 11...1n с шинами 21...2n, к каждой из которых одним выводом подсоединены соответствующие развязывающие диоды 3, другой вывод которых соединен друг с другом и подсоединены к общей шине 4, к которой подключена нагрузка 5. Параллельно каждой секции подсоединены последовательно соединенные между собой соответствующие силовой ключ 61... 6n и предохранитель 71...7n. Секции 11...1n с шинами 21...2n разделены на группы 81...8к. Например, как показано на чертеже, в группу секций 81 входят cекции 11...15, шины 21...25, силовые ключи 61...65 с предохранителями 71. ..75 и замыкающие контакты 91...94 соответствующих реле блока 10, которые объединяют секции 11...15 в одну группу 81. В следующей группе секций соответственно должны быть объединены шины секций 26...210 контактами 95... 98 и т.д. Между собой группы секций контактами не соединяются. Включение-выключение каждого силового ключа осуществляют сигналами от выходного регистра 11. Сигналы управления от него формируются в зависимости от сигналов, которые поступают от управляющего устройства (на чертеже условно показано стрелкой), определяющего принцип включения-выключения силовых ключей. Блокировку включения этих ключей производят по сигналам от устройства блокировки 12, которое состоит из логических схем И 131...13к с соответствующими устройствами задержки выдачи сигналов 141...14к (соответствующих каждой группе секций 81...8у). На инверсный вход логических схем И 131...13к поступают сигналы от соответствующих каждой группе секций дешифраторов 151...15к. На неинверсный вход логических схем И 131... 13к поступают сигналы от устройства контроля зашунтированных секций 16, которое состоит из логических схем ИЛИ 171...17к и пороговых устройств 181... 18к (соответствующих каждой группе секций 81...8к). Включение реле блока 10, соответствующих определенной группе 81...8к, осуществляется ипульсными сигналами от соответствующих устройств задержки выдачи сигналов 191...19к с одновибраторами 201...20к. Система электроснабжения постоянного тока работает следующим образом. При нормальной работе системы контакты всех групп 8 разомкнуты. Устройство контроля зашунтированных секций 16 контролирует по группам секций 81. ..8к наличие зашунтированных секций 1 (например, как указано на чертеже по 5 секций 11...15 в одной группе). Сигналы в виде уровней напряжений от каждой группы 8 поступают на соответствующие логические схемы ИЛИ 171...17к с пороговыми устройствами 181...18к, где выявляется наличие зашунтированных секций. Рассмотрим работу системы на примере одной группы 81, состоящей из пяти секций солнечной батареи 11. ..15. Когда какая-то секция оказывается зашунтированной соответствующим силовым ключом 61...65, напряжение на соответствующей шине 21...25 становится низким (единицы вольт). Компаратор 181 срабатывает, сигнал от него поступает на первый вход логической схемы И 131. Если соответствующая секция 11...15 зашунтирована по сигналу от выходного регистра 11, то сигнал от дешифратора 15 присутствует на инверсном входе логической схемы И 131 и соответственно сигнал на ее выходе отсутствует. Если хотя бы одна секция солнечной батареи 11...15 зашунтирована, а соответствующего сигнала от выходного регистра 11 нет, то с дешифратора 151 сигнал будет отсутствовать, и на выходе логической схемы И 131 появится сигнал, который выдается с устройства задержки выдачи сигнала 141 устройства блокировки 12 на выходной регистр 11 для блокировки формирования сигналов управления на включение соответствующей группы силовых ключей (в рассматриваемом примере 61...65). Задержка выдачи сигнала, например, на 1 с, необходима для того, чтобы зафиксировать устойчивое несоответствие: отсутствие сигнала управления и наличие зашунтированной секции, т.е. наличие короткозамкнутого силового ключа. Этот же сигнал со второй задержкой от устройства 191 (например, 1 с, чтобы разнести во времени блокировку включения силовых ключей и замыкание контактов 91...94) поступает на одновибратор 201, который формирует сигнал управления (или подает питание на соответствующие реле блока 10, контакты которых замыкаются на время (например, 2 с), необходимое для гарантированного выжигания предохранителя, и которое определяется длительностью сигнала с одновибратора. Предохранитель выбирают с таким расчетом, чтобы он не мог перегореть при работе одной секции солнечной батареи и гарантированно перегорал за установленный интервал времени при не менее 3-х кратной перегрузке по току. Это обеспечивается объединением по несколько секций солнечной батареи в одну группу 81...8к. При короткозамкнутом силовом ключе одной из секций 11...15 ток всех пяти секций (при замкнутых контактах 91...94) пройдет через этот ключ, чем будет обеспечено перегорание его предохранителя. Чтобы сохранить регулируемость всех секций (с какой-то вероятностью) целесообразно каждую секцию шунтировать двумя параллельными силовыми ключами с предохранителем в цепи каждого ключа (не показано). Это, в свою очередь, позволяет получить надежное регулирование мощности солнечной батареи благодаря защите силовых ключей от обрыва ( в т.ч. и при принудительном выжигании предохранителя в одном из двух силовых ключей одной секции). При этом каждый из двух силовых ключей должен быть рассчитан на полную токовую нагрузку одной секции. После выжигания предохранителя напряжение на соответствующей шине 21...25 повысится до рабочего значения, сигнал с порогового устройства 181 снимается, логическая схема И 131 придет в исходное состояние и одновибратор 201 будет снова готов к формированию сигнала на включение соответствующих реле блока 10. Аналогичным образом, независимо друг от друга, осуществляется управление всеми группами секций 81...8к и выжигание предохранителей в цепях короткозамкнутых силовых ключей соответствующих групп секций. По сравнению с известной системой электроснабжения в предлагаемом решении для исключения режима работы системы с неуправляемым шунтированием секций (при коротком замыкании силового ключа) не требуется избыточность силовых ключей. Система обеспечивает повышение надежности работы за счет исключения короткого замыкания силовых ключей (выжигание предохранителей) при любом порядке шунтирования секций БС, и за счет гарантированного выжигания предохранителей в цепи силового ключа первой секции и в цепи силового ключа предпоследней секции, независимо от возможного изменения тока секций БС, что приводит к увеличению срока службы системы. Использование изобретения исключает также всякие ограничения на порядок включения и выключения силовых ключей при регулировании мощности генератора постоянного тока, когда требуется обеспечение высокой надежности работы системы при одновременном снижении избыточности силовых ключей. Система обеспечивает высокую функциональную надежность благодаря равномерной эксплуатации секций генератора постоянного тока, что достигается соответствующим принципом включения-выключения силовых ключей. Использование данной системы наиболее эффективно в необслуживаемых, длительного срока службы системах электроснабжения, у которых первичный источник представляет собой многосекционный генератор постоянного тока, типа солнечной батареи, с ограниченной и регулируемой мощностью, так как позволяет автоматически и оперативно исключать короткозамкнутые силовые ключи, шунтирующие секции генератора, что, в свою очередь, исключает увеличение нагрузки на работающие секции, не имеющие избыточности вырабатываемой мощности, и при этом обеспечивает наиболее полное использование вырабатываемой энергии.

Формула изобретения

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая регулируемый многосекционный генератор постоянного тока, отдельные секции которого подсоединены параллельно друг другу через развязывающие диоды, последовательно соединенные между собой предохранитель и силовой ключ, подключенные параллельно каждой секции, нагрузку, подключенную между шиной одной полярности, образованной соединением однополярных выводов развязывающих диодов, и шиной другой полярности, являющейся общей для всей системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы системы и увеличения срока ее службы, в нее дополнительно введены выходной регистр, устройство блокировки, дешифраторы, устройство контроля зашунтированных секций, устройства задержки выдачи сигналов, одновибраторы и блок реле с замыкающими контактами, причем несколько секций с шинами объединены в отдельные группы, в которых замыкающие контакты реле подключены между шинами секций, выходные сигналы от каждой секции групп поступают на групповые входы устройства контроля зашунтированных секций, групповые выходы которого соединены последовательно с первыми индивидуальными входами устройства блокировки, индивидуальные выходы которого соединены с блоком реле через соответствующие цепи последовательно включенных устройства задержки выдачи сигналов и одновибратора, выходы устройства блокировки также соединены с входами выходного регистра, выходы которого подключены к групповым входам дешифраторов и соответственно к каждой группе секций генератора постоянного тока, индивидуальные выходы дешифраторов подсоединены к соответствующим вторым индивидуальным входам устройства блокировки.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Системы электроснабжения воздушных судов Структура систем электроснабжения

Бортовые системы электроснабжения летательных аппаратов (ЛА) разделяют на первичные, вторичные, резервные и аварийные. Система электроснабжения называется первичной, если ее основными источниками являются генераторы, которые приводятся во вращение маршевыми двигателями. Вторичная система - это система в которой электрическая энергия получается преобразованием электрической энергии первичной системы. Резервной системой электроснабжения называется такая, в которой электрическая энергия вырабатывается генератором с приводом от вспомогательной силовой установки и аварийной от аккумуляторных батарей и аварийных преобразователей. Наименование СЭС конкретного воздушного судна присваивается по виду его первичной системы. Выбор той или иной системы обусловлен многими факторами: назначением самолета, требованиями к качеству электрической энергии, требованиями по надежности, удобством эксплуатации, технико-экономическими показателями и др.

В настоящее время все системы электроснабжения летательных аппаратов, существующие в гражданской авиации, могут быть сведены к трём большим группам: постоянного тока, переменного тока и смешанные.

Первая группа (рис. 2.1) - это система, в которой в качестве основного вида электроснабжения используется постоянный ток низкого напряжения Uном = 27 В. В системах постоянного тока основными источниками электрической энергии являются генераторы постоянного тока. Кроме них в качестве аварийных источников, а также для питания самолетной электрической сети на стоянке и для питания агрегатов системы запуска авиадвигателей используются аккумуляторные батареи. В системах электроснабжения постоянного тока отечественных самолетов приняты следующие величины номинальных напряжений:

— у генераторов постоянного тока 28,5 В;

— у аккумуляторных батарей 24 или 25 В;

В качестве типовых вторичных СЭС на этих ВС приняты:

- система переменного однофазного тока с Uном =115 В, fном = 400 Гц.

- система переменного трехфазного тока с Uном = 36 В, fном = 400 Гц.

Переменный ток стабильной частоты получается преобразованием постоянного тока в переменный. Обычно (на более старых ВС) это выполняют преобразователи - вращающиеся двигатель-генераторные агрегаты.

К таким системам можно, например, отнести системы электроснабжения небольших поршневых самолетов (ЯК-18, ЯК-52, ЯК-55, АН-2), более старых турбореактивных (ЯК-40, ТУ-134) и самолётов бизнес - класса (Л-410 УВП).

Рис.2.1 Структурная схема системы электроснабжения постоянного тока. АД — авиационный двигатель; Г - генератор; Пр - ль - преобразователь; АККУМ. – аккумулятор.

Вторая группа (рис. 2.2) – это смешанная система электроснабжения. На самолетах со смешанными системами электроснабжения устанавливаются как генераторы постоянного тока, так и соизмеримые с ними по мощности генераторы переменного однофазного тока напряжением 115 В частотой 400 Гц. К таким системам можно, например, отнести системы электроснабжения турбовинтовых самолетов (Ан-12, Ан-24, Ан-26, Ан-30, Ан-32, Ил-18). Установка генераторов переменного тока была обусловлена применением на этих ВС электрической системы противообледенения воздушных винтов, которая требует значительного расхода мощности. В данной системе генератор переменного тока имеет изменяющуюся частоту, но так как в полете обороты турбовинтовых двигателей практически не изменяются, то и частота генераторов также остаётся постоянной. В режиме земного малого газа частота генераторов переменного тока смешанной системы будет занижена. Что же касается постоянного тока, то электроснабжение потребителей аналогично электроснабжению первой группы.

Рис.2 2. Структурная схема смешанной системы электроснабжения. Г_ - генератор постоянного тока; Г~ - генератор переменного тока; ПР-ЛЬ - преобразователь; АККУМ – аккумулятор.

Третья группа (рис. 2.3)—это система переменного тока. Её можно подразделить на два типа:

а) переменного трехфазного тока постоянной частоты;
б) переменного трехфазного тока нестабильной («гуляющей») частоты.

В третьей группе "а" используются системы генерирования переменного тока стабильной частоты как основной системы электроснабжения. Эти системы являются более современными по сравнению с системами электроснабжения постоянного тока и смешанными системами самолетов подобного класса. Анализ показывает, что система электроснабжения, в которой в качестве первичной принята система переменного тока постоянной частоты по сравнению с системой электроснабжения постоянного тока низкого напряжения, имеет лучшие технико-экономические и массовые показатели и более высокие показатели надежности. Эти системы используются на самолетах гражданской авиации дальних и средних магистральных воздушных линий (ИЛ-62, ИЛ-76, ИЛ-86, ТУ-154, АН-72, АН-74, АН- 22, АН-124, ЯК-42, AH-148).

На рис. 2.3.а) представлена система электроснабжения переменного тока стабилизированной частоты. На самолетах с системами электроснабжения переменного тока основными источниками электрической энергии являются генераторы переменного трёхфазного тока напряжением 208/120 В с частотой 400 Гц.

Между авиационным двигателем и синхронным генератором включается устройство, преобразующее переменную скорость вращения авиационного двигателя в постоянную скорость вращения генератора (привод постоянной частоты вращения - ППЧВ). Как правило, они бывают либо гидравлическими, либо воздушными.

Рис. 2.3.а) Структурная схема СЭС переменного трёхфазного тока стабильной частоты. Г -генератор; ППЧВ—привод постоянной частоты вращения; ВЫПР - выпрямитель; АККУМ – аккумулятор; ТРАНС. - трансформатор

Большинство потребителей в этом случае получают питание от сети переменного тока. А для питания незначительной по мощности группы потребителей постоянным током (электромагнитные устройства, приборное оборудование и пр.) в таких системах имеются выпрямительные устройства или трансформаторно-выпрямительные блоки. На всех типах самолетов используются также вторичная система трехфазного переменного тока напряжением 36 В частотой 400 Гц. Основными источниками этой системы являются трехфазные трансформаторы.

Для значительной части потребителей безразлично, какой частотой они будут питаться. К группе 3 "б" можно отнести системы, в которых генераторы вырабатывают напряжение нестабилизированной частоты. На рис.2.3 б) показана структурная схема системы электроснабжения переменного тока нестабилизированной частоты со статическим преобразователем частоты. В такой системе генератор, приводимый во вращение от авиационного двигателя, имеет переменную частоту. Основная часть потребителей подключается к напряжению генератора переменной частоты. После генератора включается трехфазный статический преобразователь частоты, который является основным источником вторичной системы стабилизированной частоты. Статические преобразователи частоты вырабатывают напряжение 200/115 В частотой 400 Гц. Для получения постоянного тока низкого напряжения 27 В используются выпрямители, получающие питание также от генераторов. В качестве вторичной системы используется также система переменного трёхфазного напряжением 36 частотой 400 Гц. Основными источниками этой системы являются трансформаторы, получающие питание от системы 200/115 В стабилизированной частоты 400 Гц. Такая система, например, установлена на перспективном военно-транспортном самолете, разработанным АНТК им. Антонова АН-70.

Рис.2.3.б) Структурная схема СЭС переменного трехфазного тока нестабилизированной частоты с использованием преобразователя частоты.

СЭС переменного трехфазного тока нестабилизированной частоты может быть также выполнена, как показано на рис.2.3.в). В этой системе напряжение вырабатывается также генераторами переменной скорости вращения. Вторичной системой электроснабжения здесь является система постоянного тока напряжением 27 В, источниками которой являются выпрямители и аккумуляторы.

Вторичными системами при этом являются также системы трехфазного переменного тока стабилизированной частоты 400 Гц напряжением 200/115 В и 36 В. Источниками этих систем являются электронные статические преобразователи, которые получают питание от системы постоянного тока. Такой системой оборудован новый отечественный самолёт АН-140.

Рис. 2.3.в) Структурная схема системы электроснабжения на переменном токе нестабильной частоты с использованием выпрямителей и статических преобразователей постоянного тока в переменный. Г - генератор; ПР-ЛЬ преобразователь; АККУМ - аккумулятор.

studfiles.net

Система электроснабжения постоянного тока вертолета

СЭС постоянного тока напряжением 27 В включает в себя следующие элементы:

˗ два выпрямителя ВУ-6А;

˗ две аккумуляторные батареи 12-САМ-28;

˗ стартер-генератор СТГ-3;

˗ пуско-регулирующую аппаратуру;

˗ контрольно-измерительную аппаратуру;

˗ аппаратуру управления, защиты, коммутации и сигнализации.

Основными источниками постоянного тока являются выпрямительные устройства ВУ-6А, которые работают с большим избытком мощности. При отказе одного из них все приемники обеспечиваются питанием от работающего ВУ. Аккумуляторные батареи 12-САМ-28 являются постоянно действующими резервными источниками питания, а стартер-генератор СТГ-3 используется для проверки работы приемников постоянного тока на земле при неработающих двигателях и генераторах ГТ40ПЧ6.

Стартер-генератор СТГ-3 работает в комплекте с угольным регулятором РН-120 и автоматом защиты сети от перенапряжений АЗП-8М.

Работа СЭС постоянного тока

Система электроснабжения постоянного тока вертолета является вторичной, первичной - система трехфазного переменного тока.

Система предназначена для питания бортовых приемников электроэнергией постоянного тока напряжением 27 В, полученной путем преобразования трехфазного переменного тока 208 В, 400 Гц.

Схема вторичной СЭС постоянного тока обеспечивает:

‒ питание приемников электроэнергии постоянного тока как в нормальном, так и в аварийном режиме работы;

‒ питание приемников при отказе одного из ВУ;

‒ питание приемников первой категории при отказе двух ВУ либо двух генераторов переменного тока от аккумуляторных батарей;

‒ питание приемников при неработающих двигателях от аэродромного источника постоянного тока;

‒ контроль напряжений на распределительных шинах;

‒ сигнализацию отказов выпрямительных устройств.

Функциональная схема СЭС постоянного тока, построенной на принципе преобразования электроэнергии переменного тока, изображена на рисунке 2.

Питание всей бортсети постоянного тока от аэродромного источника возможно лишь при включении АЗС "Сеть на аккумуляторы", когда распределительные шины выпрямительных устройств подключаются к главной шине аккумуляторов через дифференциально-минимальные реле ДМР-200Д.

О подаче напряжения правильной полярности на бортовой разъем ШРАП-500К сигнализирует лампа "Розетка пост.тока включена". При неправильной полярности аэродромного источника его включение в бортсеть исключается.

При наличии напряжения на штырях бортового разъема ШРАП-500К 27 В включение бортовых источников постоянного тока невозможно.

Бортовые аккумуляторные батареи 12-САМ-28 (совместно или раздельно) могут быть включены как на собственную распределительную шину, так и на всю сеть постоянного тока.

При включенном АЗС "Сеть на аккумуляторы" аккумуляторные батареи будут обеспечивать питанием все распределительные шины энергоузла постоянного тока. Включение выпрямительных устройств ВУ-6А в работу производится при наличии питания в бортсети постоянного тока, при работающих авиадвигателях и включенных генераторах переменного тока. В этом случае напряжение 208 В, 400 Гц трехфазного переменного тока от левого и правого генераторов подается на соответствующие ВУ-6A, управление которыми осуществляют АЗС «Вкл. лев. ВУ» и «Вкл. прав. ВУ».

При отключении или выходе из строя одного из генераторов переменного тока выпрямительные устройства автоматически переключаются на сеть работающего генератора.

При включенных АБ 12-САМ-28 выпрямительные устройства работают на бортсеть постоянного тока параллельно с ними. Включение ВУ-6А на параллельную работу с АБ в этом случае происходит автоматически с помощью ДМР-200Д.

Система электроснабжения самолета ЯК-130

infopedia.su

Система электроснабжения постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике , а именно к наземным системам электропитания злектрооосрудования летательных аппаратов. Целью изобретения явпяется повышение точности регулирования напрчжения системы электроснабжение постоянного тока (СЭПТ) и надежности ее работы. СЭПТ содержит генератор переменного тока (ГПТ) 1, соединенный через неуправляемый выпрямитель 2, силовой кабель 3 с двигательной нагрузкой 4, измеритель 5 напряжения, сумматор 6, задатчик 7 напряжения, регулятор 8 тока возбуждения ГПТ 1. ампл-итудный детектор 9 напряжения , элемент 10 вычитания, инвертор 11. Особенностью функционирования СЭПТ является то, что при выбросах ЭДС двигательной нагрузки корректируется сигнал на входе сумматора 6, и провалов напряжения ГПТ не происходит. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s H 02 P 9/10

ГОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4608814/07 (22) 23.11.88 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт комплектного злектропривода (72) Е.Е.Айзенберг и В.С.Гайэлер

{53) 621.313.32 (088,8) (56) Энергетическая электроника. Справочное пособие. Пер. с нем. /Под ред. В.А,Лабунцева.вЂ” M.: Энергоатомиздат, 1987, с.

443.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1150727, кл. Н 02 Р 9/10, 1983. (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к наземным системам электро„„5U ÄÄ 1647844 А1 питания злектрообсрудования летательных аппаратов. Целью изобретения является повышение точности регулирования напряжения системы электроснабжения постоянного тока (СЭПТ) и надежности ее работы. СЭПТ содержит генератор переменного тока (fflT) 1, соединенный через неуправляемый выпрямитель 2, силовой кабель 3 с двигательной нагрузкой 4, измеритель 5 напряжения, сумматор 6, эадатчик 7 напряжения, регулятор 8 тока возбуждения

ГПТ 1, амплитудный детектор 9 напряжения, элемент 10 вычитания, инвертор 11.

Особенностью функционирования СЭПТ является то, что при выбросах ЭДС двигательной нагрузки корректируется сигнал на входе сумматора 6, и провалов напряжения

ГПТ не происходит. 1 ил.

1647844

Изобретение относится к электротехнике, а именно к наземным системам электропитания электрооборудования летательных аппаратов.

Цель изобретения вЂ” повышение точности регулирования напряжения системы . электроснабжения постоянного тока и повышение надежности ее работы.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема системы электроснабжения постоянного тока (СЭПТ).

СЭПТ содержит генератор 1 переменного тока, подключенный силовым выходом к входу неуправляемого выпрямителя 2, связанного выходом через силовой кабель 3 с двигательной нагрузкой 4 и входом измерителя 5 напряжения, сумматор 6, первым входом подключенный к задатчику 7 напряжения, вторым входом вЂ” к выходу измерителя 5 напряжения и выходом к регулятору 8 тока возбуждения генератора 1 переменного тока.

Кроме того, СЭПТ содержит амплитудный детектор 9 напряжения, элемент 10 вычитания, инвертор 11, диод 12. Причем элемент 10 вычитания первым входом подключен к выходу амплитудного детектора 9 напряжения, связанного входом с силовым выходом генератора 1 переменного тока, вторым входом вЂ” к выходу измерителя напряжения 5, а выходом через инвертор 11вЂ” к катоду диода, анод которого подсоединен к третьему входу сумматора 6.

СЭПТ работает следующим образом, При подключении двигательной нагрузки 4. в виде якорной цепи приводного двигателя регулируемого электропривода, например, бортового электромашинного агрегата, двигательная нагрузка потребляет пусковой ток и происходит запуск электропривода..

Запуск происходит с перерегулированием частоты вращения электропривода и повышением ЭДС,двигательной нагрузки.

Вследствйе этого в определенный момент времени ЭДС электропривода становится больше амплитуды линейного напряжения генератора 1 переменного тока, это приводит к запиранию диодов неуправляемого выпрямителя 2 и, следовательно, разрыву гальванической связи между генератором 1 переменного .тока и двигательной нагрузкой 4, С измерителя 5 напряжения ЭДС двигательной нагрузки 4 поступает на входы сумматора 6 и элемента 10 вычитания, На второй вход элемента 10 вычитания подается сигнал с выхода амплитудного детектора

9 напряжения, равный амплитуде линейного напряжения генератора 1 переменного

55 тока, На выходе элемента 10 вычитания формируется сигнал разности ЭДС двигательной нагрузки 4 и амплитуды линейного напряжения генератора 1 переменного тока (сигнал положительной полярности). Этот разностный сигнал положительной полярности, пройдя через инвертор 11 и диод 12, поступает на дополнительный третий axqp сумматора б, На выходе сумматора 6 формируется напряжениедО в соответствии с формулой

АДЬО = Оэад+ Е (Е Олин) = Озад + Олин, где Оаад вЂ” напряжение задания с эадатчика б напряжения;

Е вЂ” ЭДС двигательной нагрузки 4;

Олин амплитуда линейного напряжения генератора 1 переменного тока.

Соотношение сигналов в левой и правой частях формулы показывает, что регулируемым параметром становится амплитуда линейного напряжения генератора,1 переменного тока, Она поддерживается на уровне сигнала задания с задатчика 7 напряжения до тех пор, пока ЭДС двигательной нагрузки 3 не снизится до уровня сигнала задания, В этот момент сигнал на выходе элемента 10 вычитания становится равным нулю, диод 12 запирается и на дополнительный третий вход сумматора 7 сигнал не поступает, т.е, регулируемым параметром вновь становится напряжение на двигательной нагрузке. Одновременно отпираются диоды неуправляемого выпрямителя 2. Благодаря тому, что сравнение напряжения на выходе генератора переменного тока и ЭДС двигательной нагрузки 4 происходит на уровне, близком к заданному, на выходе сумматора

7 формируется сигнал, близкий к нулю, Малая величина сигнала на входе регулятора тока возбуждения определяет медленный темп нарастания тока возбуждения генератора переменного тока и, как следствие, медленное нарастание напряжения на выходе этого генератора, напряжения на выходе выпрямителя и тока нагрузки. За время регулирования ток нагрузки не достигает больших величин из-за медленного его нарастания, и падение напряжения от тока нагрузки на внутреннем сопротивлении генератора переменного тока и сопротивлении кабеля невелико. Медленное нарастание напряжения на выходе выпрямителя и небольшое падение напряжения на внутреннем сопротивлении генератора переменного тока и кабеля обуславливают уменьшение амплитуды и темпа увеличения напряжения на нагрузке.

Введение в сумматор 6 дополнительного сигнала по третьему входу в периоды

1647844

Ф о р мул а из о 6 рете н ия

Система электроснабжения постоянного тока, содержащая генератор переменного тока, подключенный силовым выходом к входу неуправляемого выпрямителя, связанного выходом через силовой кабель с двигательной нагрузкой и входом измерителя напряжения, сумматор, первым входом

Составитель А,Акимов

Редактор Н.Лазоренко Техред М,Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 1413 Тираж 350 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 превышения ЭДС двигательной нагрузки выходного напряжения генератора переменного тока позволяет исключить неоправданное понижение выходного напряжения генератора в указанных режимах ниже заданного уровня напряжения и тем самым исключить качание регулируемого напряжения.

3а счет этого повышается надежность работы. СПЭТ и точность регулирования напряжения в ней. подключенный к задатчику напряжения, вторым входом вЂ” к выходу измерителя напряжения и выходом к регулятору тока возбуждения генеоатора переменного тока, 5 отличающаяся тем,что,сцелью повышения точности регулирования напряжения. системы электроснабжения постоянного тока и повышения надежности ее работы, в нее введены амплитудный детек10 тор напряжения, инвертор, элемент вычитания, диод, а сумматор выполнен с третьим входом, причем элемент вычитания подключен первым входом к выходу амплитудного. детектора напряжения, связанного входом

15 с силовым выходом генератора переменного тока, второй вход элемента вычитания соединен с выходом измерителя напряжения, а его выход через инвертор вЂ” с катодом диода, анод которого подсоединен к треть20 ему входу сумматора.

Система электроснабжения постоянного тока

www.findpatent.ru

Система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижного агрегата

Изобретение относится к системам автономного электроснабжения на основе силовой преобразовательной техники, входящим в состав систем генерации, преобразования и распределения электроэнергии постоянного тока. Технический результат заключается в повышении надежности работы и обеспечении бесперебойности электроснабжения потребителей постоянного и переменного тока различных категорий надежности электроснабжения. Для решения этих задач предлагаемая система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижных агрегатов содержит преобразователь в виде компенсированного выпрямителя, распределительное устройство, включающее шины постоянного тока и разделительные диоды. К шинам постоянного тока подключены: автономный инвертор с потребителем электрической энергии переменного тока, потребитель постоянного тока, стабилизатор напряжения с подключенным к нему потребителем электрической энергии постоянного тока, критичный к изменению уровня напряжения питания, подзарядное устройство, аккумуляторная батарея, вентильный синхронный генератор со смещенными на 90° обмотками, выходными выводами подключенными к трехфазным мостовым схемам выпрямления. 2 ил.

Изобретение относится к системам автономного электроснабжения (САЭ) на основе силовой преобразовательной техники, входящим в состав систем генерации, преобразования и распределения электроэнергии постоянного тока и предназначенным для одновременного бесперебойного питания потребителей как постоянного тока, так и потребителей переменного тока, не допускающих разрыва кривой питающего напряжения, и функционирующих в удалении от стационарной сети. Технический результат заключается в повышении надежности работы и обеспечении бесперебойности электроснабжения потребителей постоянного и переменного тока различных категорий надежности электроснабжения

Известна система электроснабжения [1], содержащая основной и резервный источники электроснабжения переменного тока, распределительные устройства, кабельные линии, силовые вводы, автомата защиты силовых цепей, электроустановку отбора мощности с приводом генератора от двигателя (ЭУОМ) транспортного средства передвижного объекта, блок коммутации каналов ЭУОМ, блок приема и передачи команд управления, блок контроля входного напряжения, два выпрямительных блока в составе многофункционального тиристорного модуля и диодного модуля каждый, блок управления коммутационными аппаратами (КА), блок централизованного распределения постоянного тока потребителей, два преобразователя напряжения постоянного тока, блоки распределения постоянного тока основных и вспомогательных потребителей с гарантированным электроснабжением с подключенными к ним основными и вспомогательными потребителями, первый и второй КА с замыкающими контактами, преобразователь напряжения переменного тока, блок распределения переменного тока вспомогательных потребителей с негарантированным электроснабжением, блок распределения постоянного тока вспомогательных потребителей с негарантированным электроснабжением, блок заряда аккумуляторной батареи, блок управления режимами работы аккумуляторной батареи, аккумуляторную батарею, линейный ввод, устройство централизованного автоматизированного управления сетью электроснабжения и три линии связи.

Данная система позволяет осуществлять электроснабжение потребителей постоянного и переменного тока, функционирующих в удалении от стационарных электрических сетей. Недостатком данной системы является отсутствие возможности электроснабжения потребителей переменного тока при отключении внешнего источника питания.

Известна система электроснабжения [2], содержащая источник питания постоянного тока, подсоединенный к потребителям постоянного тока, предназначенная для питания потребителей в эксплуатационном режиме работы ТС; стационарную сеть переменного тока, предназначенную для питания потребителей переменного тока в стационарном режиме, инвертор, выпрямители, автономный преобразователь.

Данная система позволяет обеспечивать электроснабжение потребителей постоянного и переменного тока, функционирующих в удалении от стационарных электрических сетей и при отключении внешнего источника питания. Недостатком данной системы является отсутствие возможности бесперебойного электроснабжения потребителей.

Известна компенсированная система электроснабжения разночастотных потребителей электрической энергии переменного и постоянного тока [3]. В этой системе электроснабжения используется двенадцатифазный компенсированный выпрямитель с включенным на токи пятой и седьмой гармоник компенсирующим устройством. Система в виде компенсированного преобразователя частоты снабжена введенным и подключенным к выходным выводам компенсированного выпрямителя распределительным устройством, содержащим шины постоянного тока и коммутационную аппаратуру. С помощью коммутационной аппаратуры к шинам постоянного тока распределительного устройства подключены потребители постоянного тока и автономные инверторы, преобразующие постоянный ток в переменный ток различной частоты, для питания потребителей переменного тока.

В данной системе, выбранной в качестве ближайшего аналога, сохраняется возможность питания потребителей переменного тока через автономные инверторы и постоянного тока от шин постоянного тока. Недостатками системы является: 1) отсутствие возможности бесперебойного электроснабжения потребителей при отключении от внешнего источника; 2) отсутствие возможности питания потребителей, не допускающих разрыва кривой питающего переменного напряжения при отключении внешнего источника питания и при переходе на питание от резервного источника электроснабжения; 3) отсутствие возможности питания потребителей, критичных к изменению уровня напряжения, т.е. питание всех потребителей осуществляется нестабилизированным напряжением.

Для исключения указанных недостатков предлагается техническое решение, которое выполняет задачи расширения функциональных возможностей САЭ, а именно: 1) электроснабжение потребителей от резервного источника питания при отключении внешней сети; 2) преобразование электроэнергии переменного тока в постоянный и распределение ее по потребителям; 3) повышение надежности, бесперебойности и качества электроснабжения потребителей подвижного агрегата, не допускающих перерывов электроснабжения.

Для решения этих задач предлагается система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижного агрегата, содержащая преобразователь в виде компенсированного выпрямителя, распределительное устройство, включающее шины постоянного тока, развязывающие диоды. К шинам постоянного тока входными выводами через разделительные диоды подключены: автономный инвертор с потребителем электрической энергии переменного тока, стабилизатор напряжения с подключенным к нему потребителем электрической энергии постоянного тока, потребитель постоянного тока, подзарядное устройство, выходными выводами подключенное к полюсам аккумуляторных батарей, а также подключенные выходными выводами аккумуляторные батареи и вентильный генератор (фиг.1). Вентильный генератор включает в себя синхронный генератор постоянного тока со смещенными на 90° обмотками, выходными выводами подключенными через трехфазные мостовые схемы выпрямления к шинам постоянного тока с целью снижения коэффициента пульсаций.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.2), на котором представлена структурная схема системы автономного электроснабжения на постоянном токе подвижного агрегата.

Система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижных агрегатов содержит шины постоянного тока 1 с подключенным к ним выходными выводами через разделительный диод 2 выпрямителем 3, который входными выводами подключен к внешнему источнику переменного тока 4; вентильный генератор 6, подключенный к шинам постоянного тока через разделительный диод 5; устройство регулирования возбуждения 7, входными выводами подключенное к шинам постоянного тока через разделительный диод 8, аккумуляторная батарея 10, выходными выводами подключенная к шинам постоянного тока через разделительный диод 9; подзарядное устройство 12, входными выводами подключенное к шинам постоянного тока через разделительный диод 11, а выходными выводами подключенное к полюсам аккумуляторной батареи через разделительный диод 13; автономный инвертор 14, который входными выводами подключенный к шинам постоянного тока, к выходным выводам которого подключен трехфазный потребитель переменного тока 15; стабилизатор напряжения 16, входными выводами подключенный к шинам постоянного тока, с подключенным к его выходным выводам ответственным потребителем постоянного тока 17; потребитель постоянного тока 19, входными выводами подключенный к шинам постоянного тока через коммутационный аппарат 18.

Работа предлагаемой системы автономного электроснабжения на постоянном токе осуществляется следующим образом. На выходе выпрямителя 3, подключенного к внешнему источнику 4, создается постоянный ток, а на шинах постоянного тока 1 появляется постоянное напряжение. В результате на входе подзарядного устройства 12, автономного инвертора 14, стабилизатора напряжения 16 появляется постоянное напряжение. При замыкании коммутационного аппарата 18 на входных выводах потребителя 19 также появляется постоянное напряжение. Постоянный ток с выхода подзарядного устройства 12 через разделительный диод 13 поступает на подзаряд аккумуляторной батареи 10. Переменное напряжение с выходных выводов автономного инвертора 14 питает потребитель переменного тока 15. Стабилизированное напряжение на выходных выводах стабилизатора напряжения 16 питает ответственный потребитель постоянного тока 17. При нарушении электроснабжения от внешнего источника автоматически запускается вентильный синхронный генератор 6. На время запуска и выхода на режим вентильного генератора 6 и приема им нагрузки питание потребителей осуществляется от аккумуляторных батарей 10. Таким образом, перерывы питания автономного инвертора 14, стабилизатора напряжения 16 и потребителя 19 отсутствуют.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемой системы автономного электроснабжения на постоянном токе обеспечивается: 1) питанием потребителей при отсутствии внешнего источника питания; 2) бесперебойным питанием потребителей постоянного и переменного тока при нарушениях питания от внешнего и резервного источника питания; 3) повышением надежности и качества электроснабжения ответственных потребителей, критичных к уровню питающего напряжения за счет использования стабилизатора напряжения, что повышает эффективность их функционирования.

Предлагаемая структурная схема САЭ создает условия для применения современных дизайнерских решений при проектировании подвижного агрегата. Так, имеется возможность выполнить ее в виде законченного программно-технического комплекса в блочно-модульном исполнении. При этом основное электрооборудование системы электроснабжения, состоящее из блоков и модулей высокой заводской готовности, размещается в одном специальном контейнере, удобном для транспортировки автомобильным, морским и железнодорожным транспортом, обеспечиваются минимальные сроки и затраты при введении оборудования в эксплуатацию, повышается надежность, удобство управления и ремонтопригодность.

Источники информации

1. RU 2421863, 20.06.2011.

2. RU 2364524, 20.08.2009.

3. RU 2400917, 27.09.2010.

Система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижного агрегата, содержащая компенсированный выпрямитель, шины постоянного тока с подключенными к ним потребителем постоянного тока и автономным инвертором, с подключенным к нему потребителем переменного тока, отличающаяся тем, что к шинам постоянного тока через разделительный диод подключены вентильный генератор со смещенными на 90° обмотками и устройством автоматического регулирования возбуждения, аккумуляторная батарея с подзарядным устройством, стабилизатор напряжения с подключенным к нему потребителем постоянного тока, критичным к изменению уровня напряжения питания.

www.findpatent.ru

Система тягового электроснабжения постоянного тока 3 кВ

Изучение системы тягового электроснабжения участка постоянного тока

Цель работы: изучить упрощенную схему электроснабжения

участка железной дороги, электрифицированного на

постоянном токе 3 кВ, определить пути прохождения

тягового тока по элементам схемы, а также способы

питания нетяговой нагрузки

Порядок выполнения работы:

1.Привести классификацию систем тягового электроснабжения, используемых в Российской Федерации.

2. Указать достоинства и недостатки системы тягового электроснабжения (СТЭ) постоянного тока 3 кВ.

3. Начертить упрощенную схему СТЭ постоянного тока 3 кВ.

4. Определить пути прохождения тяговых токов по элементам схемы.

5. Дать описание видов нетяговой нагрузки и способов их питания.

6. Сделать вывод.

Рекомендуемая литература:

1. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник, учебное пособие. – М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2006.

2. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог - М.:Транспорт, 1982.

3. Звездкин М.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог.- М.: Транспорт,1985

Системы электроснабжения железных дорог

Система электроснабжения железной дороги включает в себя обеспечение электроэнергией как тягового подвижного состава, так и различных предприятий, необходимых для полноценного функционирования отрасли. При этом электроэнергия может поступать как от внешних источников, чаще всего от энергосистемы региона, так и от собственных электростанций.

Основным тяговым потребителем электроэнергии на железнодорожном транспорте является электрифицированный подвижной состав (ЭПС). Для его питания предусмотрено несколько схем, однако все они имеют общую структуру и включают в себя систему внешнего электроснабжения и систему тягового электроснабжения.

Система внешнего электроснабжения включает в себя источники электрической энергии (электростанции), трансформаторные подстанции и линии электропередачи.

Система тягового электроснабжения состоит из тяговых подстанций, питающих линий, контактной сети, тяговых рельсов и отсасывающих линий.

В настоящее время в России существует три основные системы тягового электроснабжения:

- постоянного тока с номинальным напряжением в контактной сети 3 кВ;

- переменного однофазного тока промышленной частоты 50 Гц с номинальным напряжением в контактной сети 25 кВ;

- переменного однофазного тока промышленной частоты 50 Гц с номинальным напряжением в контактной сети 2х25 кВ.

С системы постоянного тока началась электрификация железных дорог и она имеет самый длительный опыт эксплуатации. Кроме того, большая часть современного электроподвижного состава оборудована двигателями постоянного тока, технические характеристики которых наиболее соответствуют требованиям, предъявляемым к тяговым электродвигателям. Отсутствие устройств для преобразования электроэнергии значительно снижает стоимость ЭПС. На дорогах постоянного тока возможна рекуперация электроэнергии тяговыми электровозами.

Однако система тягового электроснабжения постоянного тока имеет целый ряд существенных недостатков. Низкое напряжение в контактной сети ограничивает пропускную способность участков. Для ее увеличения применяют двойной контактный провод, что приводит к значительному утяжелению контактной подвески и к увеличению нагрузки на опорные конструкции. Кроме этого, расстояние между тяговыми подстанциями при системе электроснабжения постоянного тока не превышает 20 – 25 км, что увеличивает как капитальные, так и эксплуатационные расходы. Немаловажным является и тот факт, что при питании контактной сети постоянным током наблюдаются коррозионное действие блуждающих токов и возникает необходимость в установке специальных защит подземных металлических сооружений.

Система тягового электроснабжения постоянного тока 3 кВ

Система тягового электроснабжения постоянного тока 3 кВ (рис.1) получает питание по районным электрическим сетям 110, реже 220 кВ. Электроэнергия поступает на тяговую подстанцию на распределительное устройство РУ-110(220) кВ, где понижается двухобмоточными трансформаторами Т до напряжения 10 кВ и передается на шины распределительного устройства РУ-10 кВ.

Для питания тяговой нагрузки к шинам РУ-10 кВ подключают трансформаторы выпрямительной установки, которые понижают напряжение до 3,3 кВ и передают его на 6-ти или 12-пульсовый выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный. Распределительное устройство 3,3 кВ, получающее питание от выпрямительной установки, состоит из двух рабочих шин и одной запасной. От положительной шины запитывается контактная сеть перегонов и станций, а к отрицательной шине подключается отсасывающий фидер, соединяющий рельсовую цепь с подстанцией.

Тяговая подстанция, кроме тяговой нагрузки, служит также промежуточным звеном в системе электроснабжения нетяговых потребителей. В частности, от шин РУ-10 кВ, помимо тяговой нагрузки, получают питание нетяговые потребители, расположенные в непосредственной близости от подстанции. Как правило, это линейные предприятия железнодорожного транспорта, локомотиво- и вагоноремонтные заводы, а также предприятия, для которых получение электроэнергии от тяговых подстанций экономически более выгодно, чем от районных подстанций. Линии продольного электроснабжения, также получающие питание от шин 10 кВ, обеспечивают электроэнергией удаленные нетяговые потребители, расположенные вдоль перегонов на расстоянии до 30 км от железной дороги. Электроснабжение таких объектов осуществляется через комплектные трансформаторные подстанции, понижающие напряжение до 0,4 кВ и передающие электроэнергию потребителям по кабельным линиям.

Кроме этого, тяговая подстанция выполняет комплекс мероприятий по обеспечению безопасности движения поездов, связанный с электроснабжением устройств СЦБ, которые представляют собой потребители первой категории. Для таких устройств предусмотрено обязательное резервирование питания, что достигается на перегонах следующим образом. Основное питание сигнальные точки автоблокировки и другие устройства СЦБ получают по воздушным линиям СЦБ, расположенным вдоль перегонов на отдельно стоящих опорах на расстоянии 6-10 м для уменьшения воздействия электромагнитного поля, создаваемого контактной сетью. ВЛ СЦБ запитывается от шин 0.4 кВ и изолируется от системы внешнего электроснабжения трансформатором собственных нужд, который подключается к шинам 10 кВ и служит, помимо этого, для обеспечения потребностей подстанции в освещении, отоплении, а также для питания электроинструмента при ремонтных и профилактических работах. Резервирование питания устройств СЦБ осуществляется через линии продольного электроснабжения, к которым подключаются резервные трансформаторы СЦБ.

Принципиальная схема питания электрифицированного участка железной дороги постоянного тока

с напряжением в контактной сети 3 кВ

stydopedia.ru

Система электроснабжения постоянного тока | Банк патентов

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам электропитания. Известна система электроснабжения с регулируемой мощностью многосекционного источника электроэнергии, например, солнечной батареи (БС), в которой регулятор мощности содержит датчик входного сигнала, связанный с переключателем секций этого источника, и генератор импульсов, имеющий выходы для отключения и подключения секций, а также двухканальный циклический распределитель команд, вход каждого из каналов которого соединен с соответствующим выходом генератора импульсов, при этом выходы одного из каналов двухканального распределителя подключены к отключающим входам переключателя секций, а выходы второго канала - к подключающим входам переключателя секций. Недостатком этой системы является то, что в системе существует вероятность возникновения короткого замыкания силовых электронных ключей, шунтирующих секции БС. Если не будет введена избыточность силовых ключей для защиты секций БС от неуправляемого шунтирования при их короткозамкнутом силовом ключе, в дальнейшем исключается использование энергии данной секции БС. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является система электроснабжения постоянного тока, cодержащее состоящую из нескольких секций, регулятора мощности с ключами на полевых транзисторах, устройства управления ключами и нагрузку. Секции солнечной батареи объединяются параллельно через цепочки из двух последовательных диодов. К плюсовому зажиму каждой секции подключен через плавкий предохранитель исток ключа. Истоки ключей объединены и подключены к общей шине нагрузки и солнечной батареи, а затворы соединяются с выходами устройства управления ключами. На вход устройства управления подается сигнал с шины питания нагрузки. Шунтирование секций БС производится в строгой последовательности, начиная с последней секции, и отключение ее, соответственно, происходит также последней. Из-за этого последняя секция находится в наиболее неблагоприятных условиях, что является недостатком известной системы, так как необходимость строгого соблюдения порядка включения и выключения секций БС ухудшает условия эксплуатации БС и соответственно снижает срок службы БС. Кроме того, в силовом ключе первой секции БС предохранитель принудительно не выжигается, а в условиях, когда ток секций БС в зависимости, например, от освещенности, температуры и т.д. может изменяться, то может случиться так, что тока от двух секций (при коротком замыкании силового ключа у предпоследней секции БС) может оказаться недостаточно для перегорания предохранителя. Целью изобретения является повышение надежности работы системы и увеличение срока ее службы. Указанная цель достигается тем, что в систему электроснабжения постоянного тока, содержащую регулируемый многосекционный генератор постоянного тока, отдельные секции которого подсоединены параллельно друг другу через развязывающие диоды, последовательно соединенные между собой предохранитель и силовой ключ, подключенные параллельно каждой секции, нагрузку, подключенную между шиной одной полярности, образованной соединением однополярных выводов развязывающих диодов и шиной другой полярности, являющейся общей для всей системы, дополнительно введены выходной регистр, устройство блокировки, дешифраторы, устройство контроля зашунтированных секций, устройства задержки выдачи сигналов, одновибраторы и блок реле с нормально-разомкнутыми контактами, причем, по несколько секций с шинами объединены в отдельные группы, в которых нормально-разомкнутые контакты реле подключены между шинами секций, выходные сигналы от каждой секции групп поступают на групповые входы устройства контроля зашунтированных секций, групповые выходы которого соединены последовательно с первыми индивидуальными входами устройства блокировки, индивидуальные выходы которого соединены с устройствами задержки выдачи сигналов, с одновибраторами для каждой группы и с блоком реле, выходы устройства блокировки также соединены со входами выходного регистра, выходы которого подключены к групповым входам дешифраторов и к каждой группе секций генератора постоянного тока, индивидуальные выходы дешифраторов подсоединены к соответствующим вторым индивидуальным входам устройства блокировки. На чертеже приведена функциональная схема системы электроснабжения постоянного тока, содержащая генератор постоянного тока, например, БС, состоящую из отдельных параллельных секций 11...1n с шинами 21...2n, к каждой из которых одним выводом подсоединены соответствующие развязывающие диоды 3, другой вывод которых соединен друг с другом и подсоединены к общей шине 4, к которой подключена нагрузка 5. Параллельно каждой секции подсоединены последовательно соединенные между собой соответствующие силовой ключ 61... 6n и предохранитель 71...7n. Секции 11...1n с шинами 21...2n разделены на группы 81...8к. Например, как показано на чертеже, в группу секций 81 входят cекции 11...15, шины 21...25, силовые ключи 61...65 с предохранителями 71. ..75 и замыкающие контакты 91...94 соответствующих реле блока 10, которые объединяют секции 11...15 в одну группу 81. В следующей группе секций соответственно должны быть объединены шины секций 26...210 контактами 95... 98 и т.д. Между собой группы секций контактами не соединяются. Включение-выключение каждого силового ключа осуществляют сигналами от выходного регистра 11. Сигналы управления от него формируются в зависимости от сигналов, которые поступают от управляющего устройства (на чертеже условно показано стрелкой), определяющего принцип включения-выключения силовых ключей. Блокировку включения этих ключей производят по сигналам от устройства блокировки 12, которое состоит из логических схем И 131...13к с соответствующими устройствами задержки выдачи сигналов 141...14к (соответствующих каждой группе секций 81...8у). На инверсный вход логических схем И 131...13к поступают сигналы от соответствующих каждой группе секций дешифраторов 151...15к. На неинверсный вход логических схем И 131... 13к поступают сигналы от устройства контроля зашунтированных секций 16, которое состоит из логических схем ИЛИ 171...17к и пороговых устройств 181... 18к (соответствующих каждой группе секций 81...8к). Включение реле блока 10, соответствующих определенной группе 81...8к, осуществляется ипульсными сигналами от соответствующих устройств задержки выдачи сигналов 191...19к с одновибраторами 201...20к. Система электроснабжения постоянного тока работает следующим образом. При нормальной работе системы контакты всех групп 8 разомкнуты. Устройство контроля зашунтированных секций 16 контролирует по группам секций 81. ..8к наличие зашунтированных секций 1 (например, как указано на чертеже по 5 секций 11...15 в одной группе). Сигналы в виде уровней напряжений от каждой группы 8 поступают на соответствующие логические схемы ИЛИ 171...17к с пороговыми устройствами 181...18к, где выявляется наличие зашунтированных секций. Рассмотрим работу системы на примере одной группы 81, состоящей из пяти секций солнечной батареи 11. ..15. Когда какая-то секция оказывается зашунтированной соответствующим силовым ключом 61...65, напряжение на соответствующей шине 21...25 становится низким (единицы вольт). Компаратор 181 срабатывает, сигнал от него поступает на первый вход логической схемы И 131. Если соответствующая секция 11...15 зашунтирована по сигналу от выходного регистра 11, то сигнал от дешифратора 15 присутствует на инверсном входе логической схемы И 131 и соответственно сигнал на ее выходе отсутствует. Если хотя бы одна секция солнечной батареи 11...15 зашунтирована, а соответствующего сигнала от выходного регистра 11 нет, то с дешифратора 151 сигнал будет отсутствовать, и на выходе логической схемы И 131 появится сигнал, который выдается с устройства задержки выдачи сигнала 141 устройства блокировки 12 на выходной регистр 11 для блокировки формирования сигналов управления на включение соответствующей группы силовых ключей (в рассматриваемом примере 61...65). Задержка выдачи сигнала, например, на 1 с, необходима для того, чтобы зафиксировать устойчивое несоответствие: отсутствие сигнала управления и наличие зашунтированной секции, т.е. наличие короткозамкнутого силового ключа. Этот же сигнал со второй задержкой от устройства 191 (например, 1 с, чтобы разнести во времени блокировку включения силовых ключей и замыкание контактов 91...94) поступает на одновибратор 201, который формирует сигнал управления (или подает питание на соответствующие реле блока 10, контакты которых замыкаются на время (например, 2 с), необходимое для гарантированного выжигания предохранителя, и которое определяется длительностью сигнала с одновибратора. Предохранитель выбирают с таким расчетом, чтобы он не мог перегореть при работе одной секции солнечной батареи и гарантированно перегорал за установленный интервал времени при не менее 3-х кратной перегрузке по току. Это обеспечивается объединением по несколько секций солнечной батареи в одну группу 81...8к. При короткозамкнутом силовом ключе одной из секций 11...15 ток всех пяти секций (при замкнутых контактах 91...94) пройдет через этот ключ, чем будет обеспечено перегорание его предохранителя. Чтобы сохранить регулируемость всех секций (с какой-то вероятностью) целесообразно каждую секцию шунтировать двумя параллельными силовыми ключами с предохранителем в цепи каждого ключа (не показано). Это, в свою очередь, позволяет получить надежное регулирование мощности солнечной батареи благодаря защите силовых ключей от обрыва ( в т.ч. и при принудительном выжигании предохранителя в одном из двух силовых ключей одной секции). При этом каждый из двух силовых ключей должен быть рассчитан на полную токовую нагрузку одной секции. После выжигания предохранителя напряжение на соответствующей шине 21...25 повысится до рабочего значения, сигнал с порогового устройства 181 снимается, логическая схема И 131 придет в исходное состояние и одновибратор 201 будет снова готов к формированию сигнала на включение соответствующих реле блока 10. Аналогичным образом, независимо друг от друга, осуществляется управление всеми группами секций 81...8к и выжигание предохранителей в цепях короткозамкнутых силовых ключей соответствующих групп секций. По сравнению с известной системой электроснабжения в предлагаемом решении для исключения режима работы системы с неуправляемым шунтированием секций (при коротком замыкании силового ключа) не требуется избыточность силовых ключей. Система обеспечивает повышение надежности работы за счет исключения короткого замыкания силовых ключей (выжигание предохранителей) при любом порядке шунтирования секций БС, и за счет гарантированного выжигания предохранителей в цепи силового ключа первой секции и в цепи силового ключа предпоследней секции, независимо от возможного изменения тока секций БС, что приводит к увеличению срока службы системы. Использование изобретения исключает также всякие ограничения на порядок включения и выключения силовых ключей при регулировании мощности генератора постоянного тока, когда требуется обеспечение высокой надежности работы системы при одновременном снижении избыточности силовых ключей. Система обеспечивает высокую функциональную надежность благодаря равномерной эксплуатации секций генератора постоянного тока, что достигается соответствующим принципом включения-выключения силовых ключей. Использование данной системы наиболее эффективно в необслуживаемых, длительного срока службы системах электроснабжения, у которых первичный источник представляет собой многосекционный генератор постоянного тока, типа солнечной батареи, с ограниченной и регулируемой мощностью, так как позволяет автоматически и оперативно исключать короткозамкнутые силовые ключи, шунтирующие секции генератора, что, в свою очередь, исключает увеличение нагрузки на работающие секции, не имеющие избыточности вырабатываемой мощности, и при этом обеспечивает наиболее полное использование вырабатываемой энергии.

Формула изобретения

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 27-2000

Извещение опубликовано: 27.09.2000

bankpatentov.ru