RU2797973C2 - Electromechanical power supply system - Google Patents
Electromechanical power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797973C2 RU2797973C2 RU2021100242A RU2021100242A RU2797973C2 RU 2797973 C2 RU2797973 C2 RU 2797973C2 RU 2021100242 A RU2021100242 A RU 2021100242A RU 2021100242 A RU2021100242 A RU 2021100242A RU 2797973 C2 RU2797973 C2 RU 2797973C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rectifier
- battery
- generator
- positive
- coils
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве электромеханической системы электроснабжения подвижных пусковых установок.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used as an electromechanical power supply system for mobile launchers.
Известна электромеханическая система электроснабжения, содержащая двигатель внутреннего сгорания с выступающим валом, клиноременную передачу, вентильный генератор, аккумуляторную батарею, при этом клиноременная передача соединяет вал двигателя внутреннего сгорания с валом указанного генератора, статорная обмотка названного генератора подключена к выпрямителю, выход которого соединен с аккумуляторной батареей [1].An electromechanical power supply system is known, comprising an internal combustion engine with a protruding shaft, a V-belt drive, a valve generator, a battery, while the V-belt drive connects the shaft of the internal combustion engine to the shaft of the specified generator, the stator winding of the named generator is connected to a rectifier, the output of which is connected to the battery [1].
Данная система нашла широкое применение на транспорте в качестве системы постоянного тока, она имеет простую структурную схему и отличается надежностью, однако низкое качество выпрямленного напряжения ограничивает область ее применения.This system has found wide application in transport as a direct current system, it has a simple block diagram and is reliable, but the low quality of the rectified voltage limits its scope.
Требуемым техническим результатом является повышение качества выпрямленного напряжения.The required technical result is to improve the quality of the rectified voltage.
Указанный технический результат достигается тем, что в электромеханической системе электроснабжения, содержащей двигатель внутреннего сгорания с выступающим валом, клиноременную передачу, вентильный генератор, содержащий бесконтактный синхронный генератор и встроенный выпрямитель, аккумуляторную батарею, при этом клиноременная передача соединяет вал двигателя внутреннего сгорания с валом указанного генератора, статорная обмотка бесконтактного синхронного генератора подключена к встроенному выпрямителю, выход которого соединен с аккумуляторной батареей, статорная обмотка бесконтактного синхронного генератора разделена на четыре группы катушек с равным числом витков, сдвинутых относительно друг друга в пространстве на один и тот же угол, равный 15°; выпрямитель составлен из четырех последовательно соединенных секций; указанные группы катушек соединены с соответствующими секциями выпрямителя, при этом общий плюсовой и общий минусовой выводы секций выпрямителя подключены к соответствующим шинам постоянного тока; введено реле контроля напряжения с замыкающим контактом, включенное между указанными шинами; аккумуляторная батарея снабжена цепью разряда и цепью заряда, выполненными плюсовым и минусовым проводами, причем минусовой провод является общим для обеих цепей, плюсовой провод цепи разряда соединяет плюсовую шину с плюсовым выводом батареи через разделительный диод, плюсовой провод цепи заряда соединяет плюсовую шину с плюсовым выводом батареи через замыкающий контакт реле контроля напряжения и последовательно соединенным с ним разделительный диод, включенный в обратном направлении диоду цепи разряда, общий минусовой провод соединяет минусовую шину с минусовым выводом батареи.The specified technical result is achieved by the fact that in an electromechanical power supply system containing an internal combustion engine with a protruding shaft, a V-belt drive, a valve generator containing a contactless synchronous generator and a built-in rectifier, a battery, while the V-belt drive connects the internal combustion engine shaft to the shaft of the specified generator , the stator winding of the contactless synchronous generator is connected to a built-in rectifier, the output of which is connected to the battery, the stator winding of the contactless synchronous generator is divided into four groups of coils with an equal number of turns, shifted relative to each other in space by the same angle equal to 15 °; the rectifier is composed of four sections connected in series; said groups of coils are connected to the respective sections of the rectifier, while the common positive and common negative terminals of the rectifier sections are connected to the respective DC buses; a voltage monitoring relay with a closing contact was introduced, connected between the indicated tires; the battery is equipped with a discharge circuit and a charge circuit made of positive and negative wires, and the negative wire is common to both circuits, the positive wire of the discharge circuit connects the positive bus to the positive terminal of the battery through a separating diode, the positive wire of the charge circuit connects the positive bus to the positive terminal of the battery through the closing contact of the voltage control relay and a separating diode connected in series with it, connected in the opposite direction to the discharge circuit diode, a common negative wire connects the negative bus to the negative terminal of the battery.
На чертеже представлен фрагмент схемы электромеханической системы электроснабжения.The drawing shows a fragment of a diagram of an electromechanical power supply system.
Система содержит двигатель внутреннего сгорания (не показан) с выступающим валом (не показан), клиноременную передачу (не показана), вентильный генератор 1, содержащий бесконтактный синхронный генератор и встроенный выпрямитель, статорная обмотка (не показана) которого разделена на первую группу катушек 1-1, вторую группу катушек 1-2, третью группу катушек 1-3 и четвертую группу катушек 1-4. Указанные группы катушек имеют равное число витков, т.е.The system contains an internal combustion engine (not shown) with a protruding shaft (not shown), a V-belt drive (not shown), a
где WТ.О. - число витков фазы трехфазной обмотки статора вентильного генератора; WК1, WК2, WК3, WК4 - числа витков фазы групп катушек: первой, второй, третьей и четвертой,where W T.O. - the number of turns of the phase of the three-phase winding of the stator of the valve generator; W K1 , W K2 , W K3 , W K4 - the number of phase turns of the groups of coils: the first, second, third and fourth,
Указанные группы катушек смещены в пространстве относительно друг друга на 15°, по правилам размещения многофазных обмоток, применяемым в теории и практике электромашиностроения [2]. Первая группа катушек 1-1 соединена с первой секцией выпрямителя 1-5, вторая группа катушек 1-2 подключена к второй секции выпрямителя 1-6, третья группа катушек 1-3 соединена с третьей секцией выпрямителя 1-7, четвертая группа катушек 1-4 подключена к четвертой секции выпрямителя 1-8, при этом секции выпрямителя 1-5…1-8 выполнены по схеме Ларионова и соединены между собой последовательно, причем минусовой провод секции выпрямителя 1-5 подключен к минусовой шине постоянного тока 2, а плюсовой провод секции выпрямителя 1-8 подключен к плюсовой шине постоянного тока 2. Разбиение статорной обмотки на четыре части произведено для значительного снижения коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения КП, который для трехфазной системы напряжения определяется по формулеThese groups of coils are displaced in space relative to each other by 15°, according to the rules for placing multiphase windings used in the theory and practice of electrical engineering [2]. The first group of coils 1-1 is connected to the first section of the rectifier 1-5, the second group of coils 1-2 is connected to the second section of the rectifier 1-6, the third group of coils 1-3 is connected to the third section of the rectifier 1-7, the fourth group of coils 1- 4 is connected to the fourth section of the rectifier 1-8, while the sections of the rectifier 1-5 ... 1-8 are made according to the Larionov scheme and are connected to each other in series, and the negative wire of the rectifier section 1-5 is connected to the
для одной трехфазной схемы. Увеличив число фаз выпрямителями с 3 до 12, находимfor one three-phase circuit. By increasing the number of phases with rectifiers from 3 to 12, we find
Для того, чтобы определить эффективность увеличения числа фаз, разделим уравнение (3) на равенство (4) и найдемIn order to determine the efficiency of increasing the number of phases, we divide equation (3) by equality (4) and find
что коэффициент пульсаций уменьшился в 16 раз и стал КП2 = 0,3%, поэтому требование потребителей постоянного тока к качеству выпрямленного напряжения выполняется полностью.that the ripple coefficient decreased by 16 times and became K P2 \u003d 0.3%, therefore the requirement of DC consumers for the quality of the rectified voltage is fully met.
Если двигатель внутреннего сгорания будет иметь малые обороты, то при трехфазной обмотке вентильного генератора 1 выпрямленное напряжение будет незначительным, поэтому потребители не будут выполнять заданные функции, поскольку среднее значение выпрямленного напряжения невелико. Увеличение числа фаз способствует увеличение среднего значения выпрямленного напряжения, что предопределяет улучшению условий эксплуатации потребителей.If the internal combustion engine will have low speed, then with a three-phase winding of the
При таком случае батарея 3 начинает разряжаться по цепи разряда, однако если скорость вала двигателя возрастет, то напряжение на шинах постоянного тока 2 возрастет так, что сработает реле контроля напряжения 4 и замкнет свой замыкающий контакт 4-1 и батарея будет подзаряжаться. Цепь разряда батареи 3 образована проводом 3-1 (плюсовой) с разделительным диодом 5 и проводом 3-2, который является общим для обеих цепей. Цепь заряда батареи 4 образована проводом 3-3 с замыкающим контактом 4-1 реле контроля 4 и разделительным диодом 6, который находится в противофазе с разделительным диодом 5 цепи разряда названной батареи.In this case, the
Система работает следующим образом.The system works as follows.
В статике пока не запустился двигатель внутреннего сгорания его вал неподвижен (не показан), клиноременная передача (не показана) неподвижна, вентильный генератор не вращается, статорная обмотка (не показана) обесточена и в ее катушках 1-1, 1-2, 1-3 и 1-4 нет ЭДС, секции выпрямителя 1-5…1-8 обесточены, на общих шинах постоянного тока 2 напряжения нет; реле контроля напряжения 4 обесточено и замыкающий контакт 4-1 разомкнут; аккумуляторная батарея 3 заряжена, цепи разряда 3-1 и 3-2 и цепи заряда 3-3 и 3-2 обесточены, при этом секции выпрямителя 1-5…1-8 обесточены.In statics, until the internal combustion engine starts, its shaft is stationary (not shown), the V-belt transmission (not shown) is stationary, the valve generator does not rotate, the stator winding (not shown) is de-energized and in its coils 1-1, 1-2, 1- 3 and 1-4 no EMF, rectifier sections 1-5 ... 1-8 are de-energized, there is no voltage on
При запуске двигателя внутреннего сгорания его вал приходит во вращение, которое клиноременная передача осуществляет на ротор вентильного генератора 1 и ротор приходит во вращение, при котором магнитное поле постоянных магнитов также начнет вращаться. При вращении магнитного поля его силовые линии пересекают витки катушек 1-1, 1-2, 1-3 и 1-4 обмотки статора вентильного генератора и в катушках наводится ЭДС:When the internal combustion engine is started, its shaft begins to rotate, which is carried out by the V-belt transmission on the rotor of the
где Е1-1 - ЭДС первой группы катушек; ƒ - частота напряжения (ЭДС), зависящая от частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания n, т.е.where E 1-1 - EMF of the first group of coils; ƒ - voltage frequency (EMF), depending on the frequency of rotation of the internal combustion engine shaft n, i.e.
W1-1 - число витков фазы первой группы катушек; К01 - обмоточный коэффициент первой группы катушек; Ф - наводимый основной магнитный поток.W 1-1 - the number of phase turns of the first group of coils; K 01 - winding coefficient of the first group of coils; Ф - induced main magnetic flux.
Поскольку числа витков групп равны, а поток один и тот же, то можно считать, чтоSince the number of turns of the groups are equal, and the flow is the same, we can assume that
и по аналогии (2), имеемand by analogy (2), we have
где ЕТО - ЭДС трехфазной обмотки.where E TO is the EMF of a three-phase winding.
ЭДС групп катушек поступает на соответствующие секции выпрямителя 1-5, 1-6, 1-7, 1-8, где переменный ток преобразуется в постоянный и на плюсовой 2-1 и минусовой 2-2 шине 2 появляется напряжение, что позволяет начать работу потребителям 7 и 8. При малых оборотах, ЭДС ЕТО будет меньше расчетного значения, поэтому диод 5 будет открыт и батарея 3 будет разряжаться по цепи разряда 3-1 и 3-2. Однако при больших оборотах двигателя внутреннего сгорания напряжение общих шин постоянного тока 2 будет выше расчетного и сработает реле контроля напряжения 4, поэтому его контакт 4-1 замкнется, образуя цепь заряда батареи по проводам 3-3 и 3-2; аккумуляторная батарея будет подзаряжаться каждый раз, как толькоThe EMF of the coil groups is supplied to the corresponding sections of the rectifier 1-5, 1-6, 1-7, 1-8, where the alternating current is converted to direct current and voltage appears on the positive 2-1 and negative 2-2
где nД - действительная частота вращения вала ротора; nР - расчетная частота вращения вала ротора вентильного генератора.where n D - the actual frequency of rotation of the rotor shaft; n R - design frequency of rotation of the rotor shaft of the valve generator.
В остальных случаях работа системы механизма действий не меняет.In other cases, the operation of the system does not change the mechanism of action.
Таким образом качество выпрямленного напряжения улучшилось значительно за счет повышения фазности статорной обмотки.Thus, the quality of the rectified voltage has improved significantly by increasing the phase of the stator winding.
Источники, принятые во внимание:Sources taken into account:
[1]. Липай Б.Р., Соломин А.Н., Тыричев П.А. Электромеханические системы. М., МЭИ, 2008, рис. 9.2, стр. 33.[1]. Lipai B.R., Solomin A.N., Tyrichev P.A. Electromechanical systems. M., MPEI, 2008, fig. 9.2, page 33.
[2]. Радин В.И., Загорский А.Е., Белоновский В.А. Электромеханические устройства стабилизации частоты. М., Энергоиздат, 1981, 168 с.[2]. Radin V.I., Zagorsky A.E., Belonovsky V.A. Electromechanical frequency stabilization devices. M., Energoizdat, 1981, 168 p.
Claims (1)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021100242A RU2021100242A (en) | 2022-07-13 |
RU2797973C2 true RU2797973C2 (en) | 2023-06-13 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2826541C1 (en) * | 2024-02-22 | 2024-09-11 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Electric machine device of guaranteed power supply |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2235412C2 (en) * | 1998-10-29 | 2004-08-27 | Роберт Бош Гмбх | Method for optimizing regulation of synchronous machines with respect to power output and efficiency |
RU172810U1 (en) * | 2017-04-03 | 2017-07-25 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | OFFLINE GENERATOR INSTALLATION |
RU2656866C1 (en) * | 2017-08-21 | 2018-06-07 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО НПП "Резонанс") | Electric machine with built-in converter |
RU2711097C1 (en) * | 2019-03-12 | 2020-01-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Starter-generator with differential electric drive and method of controlling starter-generator |
RU2726814C1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-07-15 | Владимир Андреевич Коровин | Self-propelled machine with electromechanical transmission and power takeoff system |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2235412C2 (en) * | 1998-10-29 | 2004-08-27 | Роберт Бош Гмбх | Method for optimizing regulation of synchronous machines with respect to power output and efficiency |
RU172810U1 (en) * | 2017-04-03 | 2017-07-25 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | OFFLINE GENERATOR INSTALLATION |
RU2656866C1 (en) * | 2017-08-21 | 2018-06-07 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО НПП "Резонанс") | Electric machine with built-in converter |
RU2711097C1 (en) * | 2019-03-12 | 2020-01-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Starter-generator with differential electric drive and method of controlling starter-generator |
RU2726814C1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-07-15 | Владимир Андреевич Коровин | Self-propelled machine with electromechanical transmission and power takeoff system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2826541C1 (en) * | 2024-02-22 | 2024-09-11 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Electric machine device of guaranteed power supply |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7362002B2 (en) | Automotive starter generator apparatus | |
JP3797972B2 (en) | Generator motor system for vehicles | |
US11114912B2 (en) | Rotating electric machine | |
CN106549543B (en) | Automobile engine directly drives five phase electric excitation generators | |
CN107534408B (en) | Control device for AC rotating machine | |
US20140319957A1 (en) | Low torque ripple electric drive system for bas application | |
US5796233A (en) | Multiple-stator induction synchronous motor | |
EP2775592A2 (en) | Alternator for a power generation system | |
CN108306473B (en) | Method for setting windings of asynchronous starting permanent magnet synchronous motor | |
RU2797973C2 (en) | Electromechanical power supply system | |
JP6254940B2 (en) | Resonant motor system | |
US5172046A (en) | Electric generator | |
JP4410680B2 (en) | STARTING GENERATOR SYSTEM AND STARTING GENERATOR | |
Mallampalli et al. | 48V starter-generator induction machine with pole changing windings | |
US20230208263A1 (en) | An integrated starter generator system | |
EA039535B1 (en) | Enhanced efficiency motor and drive circuit | |
RU2667661C1 (en) | Method of manufacturing improved magneto-electric machine | |
CN107636944A (en) | Dc bus ripple is reduced | |
US3441822A (en) | Electric control systems for wound rotor type induction machines | |
WO2018097013A1 (en) | Control device for rotary electric machine, and rotary electric machine unit | |
CN103701286A (en) | High-reliability four-phase alternating current starting motor | |
RU2772888C1 (en) | Uninterruptible power supply device for communication systems based on a three-machine unit | |
RU115134U1 (en) | AC VOLTAGE STABILIZATION SYSTEM | |
RU200394U1 (en) | VAN ELECTRIC MOTOR | |
Mallampalli et al. | Influence of Rotor Slot Number on Flux Weakening Characteristics of Induction Machines |