RU52943U1 - Астатический регулятор электростартерного пуска дизеля транспортного средства - Google Patents
Астатический регулятор электростартерного пуска дизеля транспортного средства Download PDFInfo
- Publication number
- RU52943U1 RU52943U1 RU2005123632/22U RU2005123632U RU52943U1 RU 52943 U1 RU52943 U1 RU 52943U1 RU 2005123632/22 U RU2005123632/22 U RU 2005123632/22U RU 2005123632 U RU2005123632 U RU 2005123632U RU 52943 U1 RU52943 U1 RU 52943U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- starter
- pulse
- generator
- current
- starting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, а именно к электростартерному приводу энергоустановки транспортного средства и может использоваться для электростартерного пуска дизеля транспортного средства. Отличием является то, что он снабжен силовым транзистором и управляющим им генератно-импульсным преобразователем, состоящим из пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, генератора тактовых импульсов, генератора опорной частоты, сумматора для сложения трех управляющих сигналов, аналого-цифрового преобразователя, дешифратора и усилителя, при этом дешифратор, в свою очередь, состоит из счетчика, триггера и сравнивающего устройства. Устройство позволяет снизить пусковой ток стартера, уменьшить стоимость и массогабаритные показатели, повысить устойчивость к внешним воздействиям.
Description
Предлагаемая полная модель относиться к электротехнике, а именно к электростартерному приводу энергоустановки транспортного средства и может использоваться для электростартерного пуска дизеля транспортного средства.
На серийных тепловозах отечественной и зарубежной постройки и некоторых судах запуск дизеля осуществляется прямым включением тягового генератора, выполняющего функцию стартерного двигателя. Обладая несомненным достоинством, такой способ имеет и заметные недостатки: большой пик пускового тока и стремительность его нарастания. Оба явления ускоряют износ аккумуляторной батареи, а по мере ее износа снижается надежность пуска дизеля.
В настоящее время для электростартерного пуска дизеля транспортного средства используются следующие способы:
1. Пневматический пуск
В мало- и среднеоборотных дизелях большой мощности почти исключительно используется цилиндровый щек с подачей воздуха через автоматические пусковые клапаны. При этом потенциальная энергия рабочего тела преобразуется в механическую работу поступательного движения поршневой группы и кинетическую энергию движущихся масс. [1, 2]
Недостатками такой системы является:
Сильное охлаждение пускового воздуха при ходе расширения способствует появлению трещин в нагретых деталях камеры сгорания при пуске горячего ДВС и затрудняет воспламенение топлива при пуске
холодного.
2. Стартерный двигатель с последовательным возбуждением
Система пуска состоит из стартера, аккумуляторной батареи и цепи стартера. Пуск осуществляется двигателем постоянного тока с последовательным возбуждением, снабженного специальным устройством для сцепления с ДВС на время пуска. Источником питания стартера являются аккумуляторная батарея. [2]
Недостатками такой системы является:
Существенное недоиспользование магнитной цепи с целью усиления магнитного потока и снижения тока стартерного двигателя при трогании с места его вала, т.е. большой пусковой ток и повышенный износ аккумуляторной батареи. Кроме этого мощности аккумуляторной батареи и стартера близки между собой, поэтому при пуске двигателя напряжение аккумуляторной батареи значительно изменяется в зависимости от тока, потребляемого стартером. В таких условиях на пуск двигателя большое влияние оказывают состояние аккумуляторной батареи (ее температура, степень заряженности, износ) и состояние цепи стартера.
3. Электростартерный пуск с использование импульсного конденсатора сверх высокой емкости.
Штатная система пуска в этом случае дополняется конденсаторной батареей, подключенной через зарядный резистор и зарядно-разрядное устройство параллельно аккумуляторной батареи. Заряд конденсаторов до напряжения аккумуляторной батареи происходит в период предпусковой прокачки масла. Во время пуска дизеля конденсаторная и аккумуляторные батареи разряжаются через цепь якоря стартера. [3]
Недостатками такой системы является:
Ограниченная эффективность, т.е. более чем на 30% снижать пусковой ток батареи не рекомендуется, поскольку примерно в той же мере система увеличивает пусковые ток и момент стартерного двигателя. При этом
возрастают ударные механические нагрузки на конструктивные элементы дизеля, что весьма нежелательно.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является система пуска использующая трансформатор компенсирующий размагничивание стартерного двигателя смешанного возбуждения в момент пуска. [4] Условная схема прототипа приведена на фиг.1.
Прототип содержит стартер-генератор (G), снабженный якорем (LG1) и независимой обмоткой возбуждения (LG2).
Снижение пускового тока стартера возможно компенсировав размагничивание стартерного двигателя. В качестве компенсирующего устройства используется регулятор компенсационного типа на базе импульсного трансформатора большой мощности. Импульсный трансформатор, работающий в режиме передачи импульсов тока. Его первичная обмотка включена в цепь якоря, а вторичная подключена к аккумуляторной батареи. В установившемся режиме напряжение на обмотке независимого возбуждения равно напряжению аккумуляторной батареи, а в переходном - сумме напряжений аккумуляторной батареи и компенсационного регулятора. Максимальное значение магнитного потока в независимой обмотке обеспечивается при максимальном значении производной .
При проектирование импульсного трансформатора для данного регулятора необходимо учитывать длительность импульса тока в цепи якоря составляет 0,112 с, что позволяет однозначно определить в качестве материала для магнитопровода электротехническую сталь. Важным этапом расчета является определение мощности трансформатора, которая зависит от величины и длительности трансформируемого импульса. Импульс любой формы приводится к эквивалентному прямоугольному. Из сказанного выше вытекает, что проектируемый трансформатор будет иметь увеличенные
размеры окна магнитопровода и сечение проводников обмоток.
Недостатками такой системы является:
Большие массогабаритные показатели, дороговизна трансформатора компенсирующего размагничивание стартерного двигателя. Такой регулятор электростартеры ого пуска является статическим, а значит имеет большую статическую ошибку. [4]
В задачу предлагаемого изобретения положено снижение массогабаритных показателей, удешевление устройства, повышение устойчивости к внешним воздействиям.
Поставленная задача достигается тем, что он снабжен силовым транзистором и управляющим им генератно-импульсным преобразователем, состоящим из пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, генератора тактовых импульсов, генератора опорной частоты, сумматора для сложения трех управляющих сигналов, аналого-цифрового преобразователя, дешифратора и усилителя, при этом дешифратор, в свою очередь, состоит из счетчика, триггера и сравнивающего устройства.
Снижение пускового тока возможно используя независимую обмотку возбуждения, которая имеется в составе стартер-генератора, например, тепловоза ЧМЭЗ, однако в штатной схеме пуска она не задействована, т.к. ее включение не снижает пусковой ток, а наоборот, повышает его, что и было доказано опытным путем в железнодорожных депо. Пусковой ток возрастает из-за того, что последовательная и независимая обмотки имеют общий сердечник, т.е. они взаимоиндуктивно связаны, из-за чего ток в независимой обмотке в первоначальный момент времени протекает навстречу току якоря и размагничивает магнитную систему.
Компенсировать размагничивающее действие стартер-генератора при смешанном возбуждении можно в том случае если независимую обмотку возбуждения подключить к аккумуляторной батарее на одну или две секунды раньше, чем обмотку якоря, т.е. когда ток якоря равен нулю, а ток
возбуждения в независимой обмотке должен быть равен какому-то начальному значению. При подключении якоря стартер-генератора к аккумуляторной батареи ток якоря сформирует управляющий сигнал направленный на компенсацию размагничивания посредством приложения к независимой обмотке возбуждения импульса напряжения, причем суммарный управляющий сигнал будет состоять из дифференциальной и пропорциональной составляющей тока якоря, а также начального сигнала задания. Такое комбинированное управление позволит скомпенсировать индуктируемую в независимой обмотке встречную ЭДС и снизить пусковой ток стартер-генератора.
На фиг.2 изображена функциональная схема формирования периода и длительности импульсов напряжения широтно-импульсного преобразователя (ШИП) в системе стартерного электропривода с двигателем смешанного возбуждения.
На фиг.2 обозначено:
- АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
- G - стартер-генератор;
- LG1 - якорь стартера-генератора;
- LG2 - независимая обмотка стартера-генератора;
- VT1 - силовой транзистор;
- ПИД-регулятор - пропорционально-интегралъно-дифференциальный регулятор;
- ГОЧ - генератор опорной частоты.
Принцип работы системы заключается в следующем: на ПИД-регулятор, состоящий из интегрального и дифференциального звена, с шунта подается пропорциональная составляющие тока якоря стартер генератора Iа, с выхода ПИД-регулятора получаем два сигнала, которые подаем на
Сумматор: дифференциальную, Iа пропорциональную составляющие
тока якоря стартер генератора (полученные с ПИД-регулятора) и Iзад, устанавливающий начальный ток обмотки возбуждения. Суммарный аналоговый сигнал в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) преобразуется в цифровой и подается на сравнивающее устройство. Генератор вырабатывает положительную последовательность импульсов, которая подается на счетчик, счетчик устанавливает триггер во включенное состояние далее полученный импульс усиливается и открывает транзисторный ключ, включенный последовательно с независимой обмоткой возбуждения. Кроме триггера сигнал со счетчика подается на сравнивающее устройство. Когда цифровой сигнал на счетчике станет равным цифровому сигналу на АЦП, сравнивающее устройство переключает триггер в ноль. Чем больше сигнал на входе сумматора тем большее время работает счетчик, а значит и тем больше длительность импульса на выходе триггера. Если же входной сигнал сумматора не велик, то счетчик быстро выставит на своем выходе такой же цифровой код и сравнивающее устройство сбросит триггер в ноль, а в обмотку возбуждения будет подан более короткий импульс. Генератор тактовых импульсов сбрасывает счетчик в ноль в начале каждого такта, для сохранения постоянного периода повторения импульсов. Таким образом, формируется импульсная последовательность, импульсов напряжения, длительность которых определяет среднее напряжение, приложенное к зажимам независимой обмотки возбуждения.
На фиг.3 показаны графики, характеризующие процесс пуска стартер-генератора на тепловозе ЧМЭЗ.
Перед началом пуска ток в независимой обмотке возбуждения Ie=45 A, который формируется по сигналу Iзад. При подключении стартер-генератора к АБ ток якоря плавно нарастает, а его пик Ia=575 A достигается за 1,8 с. Стремительность нарастания тока снижена на порядок, а сам пик тока уменьшен более чем в три раза. В момент прохождения пика тока Iа его производная равна нулю. Поэтому действие компенсатора прекращается, а
ток в независимой обмотке приобретает исходное значение Ie=45 A.
После этого знак производной тока меняется на обратный, а компенсатор вырабатывает ЭДС отрицательного знака, снижая ток в независимой обмотке. Это способствует увеличению ускорения стартер-генератора и более быстрому нарастанию скорости со, что, в свою очередь, способствует уверенному запуску дизеля. [5, 6, 7]
Преимущества предлагаемого изобретения:
1. Низкий пусковой ток стартера (в штатной схеме пуска Iа.ПУСК=1800 А),
2. Снижение разрядного пускового тока аккумуляторной батареи и продление ее срока эксплуатации,
3. Возможность пуска дизеля от изношенной аккумуляторной батареи,
4. Незначительная стоимость и массогабаритные показатели,
5. Повышенная устойчивость к внешним воздействиям:
температуре, относительной влажности, ударам, и вибрации, т.е. возможность установки импульсного преобразователя в машинном отделении.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пуск и реверс судовых дизелей. Кузьмин Р.В., Карпович В.А. Изд-во «Транспорт», 1972, 144 с.
2. Ванштейдт В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. - Л.: Судпромгиз, 1962. - 544 с: ил.
3. Кошевой В.А., Корнев А.Н., Нопяшов Л.И., Радионов Н.И. Применение импульсных конденсаторов сверхвысокой энергоемкости в системах электростартерного пуска дизель-генераторных установок тепловозов // Вестник ВНИИЖТ № 1, 1996, с.5-8.,
4. Ерилин Е.С., Репин А.С., Савинов А.Н., Способ регулирования магнитного потока двигателя смешанного возбуждения // XX Научно-техническая конференция «Актуальные проблемы электроэнергетики»: Тезисы докладов / НГТУ. Н.Новгород, 2001, 70 с.
5. Сычушкин И.В. Совершенствование стартерного электропривода энергоустановки транспортного средства. // 10-я Нижегородская сессия молодых ученых (технические науки) «Голубая Ока», 2005.
6. Ерилин Е.С., Репин А.С., Сычушкин И.В., Шумков Е.Б., Усовершенствовали пуск дизеля. // Локомотив №2, 2004 г.
7. Сычушкин И.В. Широтно-импульсный преобразователь в системе регулирования возбуждения стартерного электропривода // Труды Нижегородского технического университета. Электрооборудование промышленных установок, том 49, 2005.
Claims (1)
- Астатический регулятор электростартерного пуска дизеля транспортного средства, содержащий стартер-генератор,снабженный якорем и независимой обмоткой возбуждения, отличающийся тем, что он снабжен силовым транзистором и управляющим им широтно-импульсным преобразователем, который состоит из пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, генератора тактовых импульсов, генератора опорной частоты, сумматора для сложения трех управляющих сигналов аналого-цифрового преобразователя, дешифратора и усилителя, причем дешифратор, в свою очередь, состоит из счетчика, триггера и сравнивающего устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005123632/22U RU52943U1 (ru) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | Астатический регулятор электростартерного пуска дизеля транспортного средства |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005123632/22U RU52943U1 (ru) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | Астатический регулятор электростартерного пуска дизеля транспортного средства |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU52943U1 true RU52943U1 (ru) | 2006-04-27 |
Family
ID=36656124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005123632/22U RU52943U1 (ru) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | Астатический регулятор электростартерного пуска дизеля транспортного средства |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU52943U1 (ru) |
-
2005
- 2005-07-25 RU RU2005123632/22U patent/RU52943U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9714626B2 (en) | Drive device for fuel injection device | |
US8960157B2 (en) | Drive device for electromagnetic fuel injection valve | |
CN201835963U (zh) | 分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统 | |
JP2010255444A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置及び方法 | |
JP2001510522A (ja) | 特に乗り物の駆動システム及び駆動システムにおける無負荷回転数の変化に対抗する方法 | |
CN107355304B (zh) | 车用发电机控制方法及其系统 | |
CN109196220B (zh) | 多次充电点火系统和操作多次充电点火系统的方法 | |
CN108350849B (zh) | 多充电点火系统及其控制方法 | |
TWI412225B (zh) | Power generation control device | |
JP2001193540A (ja) | 内燃機関の停止位置制御方法及び装置 | |
CN108350851B (zh) | 用于控制点火系统的方法和装置 | |
RU52943U1 (ru) | Астатический регулятор электростартерного пуска дизеля транспортного средства | |
WO2017069032A1 (ja) | 車両用制御装置 | |
JP2010522839A (ja) | 圧電素子の駆動制御回路および駆動制御方法 | |
CN103670718B (zh) | 燃气轮机的电力起动控制方法及装置 | |
JP2013137028A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置及び方法 | |
CN103975520B (zh) | 用于运行机动车中外激励的电机的方法 | |
KR20090039918A (ko) | 하이브리드 차량용 배터리 충전 시스템과 배터리 soc제어방법 | |
JP2014211148A (ja) | 点火装置 | |
RU94285U1 (ru) | Автономный регулятор частоты вращения дизель-генератора | |
US20190338746A1 (en) | Ignition device, internal combustion engine and method for its operation | |
RU2780765C2 (ru) | Установка импульсного управления электромагнитными устройствами с рекуперацией энергии в источник питания на основе индуктивности и способ работы данной установки | |
RU44759U1 (ru) | Устройство для стабилизации магнитного потока стартерного двигателя смешанного возбуждения при пуске | |
RU2233386C2 (ru) | Устройство электростартерного пуска дизеля | |
CN220356680U (zh) | 一种实现能量回收的eps试验台 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |