РЕЗЕРВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МНОГООСНЫХ КОЛЕСНЫХ ШАССИ, ПЕРЕВОЗЯЩИХ ОПАСНЫЙ ГРУЗ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в конструкции системы электроснабжения транспортного средства, например, многоосных колесных шасси, перевозящих опасный груз.
Известна двухуровневая система электроснабжения транспортного средства (патент US 8323608, 2000 г.), включающая в себя аккумуляторную батарею напряжением 36 В, составленную из двух отдельных, последовательно соединенных, аккумуляторных батарей, первая из которых является стандартной 12 В батареей, а вторая предпочтительно является электрическим конденсатором, генератор с регулируемым выходным напряжением 42 В, преобразователь напряжения, предназначенный для заряда обеих батарей, как стандартной 12 В, так и дополнительной 24 В. Система электроснабжения также включает в себя три шины для подачи электротока потребителям электроэнергии, причем первая шина предназначена для питания 42-вольтовых нагрузок, вторая - для питания 14-вольтовых нагрузок, а третья шина является общей. Общая шина питания предпочтительно соединена с массой транспортного средства, общим выводом стандартной 12 В батареи, а также с общими выводами генератора и преобразователя напряжения. Второй вывод стандартной 12 В батареи подключен ко второй шине и к первому выводу дополнительной аккумуляторной батареи, второй вывод дополнительной аккумуляторной батареи подключен к выходу генератора, первой шине и входу преобразователя напряжения, выход преобразователя подключен ко второму выводу стандартной 12 В батареи и к первому выводу дополнительной аккумуляторной батареи.
Недостатком этой системы электроснабжения транспортного средства является наличие дорогостоящего, требующего дополнительного объема для размещения на борту транспортного средства дополнительного аккумулятора, другого по отношению к первому аккумулятору типа, а также сложного и, соответственно, дорогого преобразователя напряжения для заряда обеих батарей.
Известна система электроснабжения транспортного средства, содержащая батарею из N однотипных соединенных последовательно гальванических элементов, генератор с регулируемым выходным напряжением, преобразователь напряжения и три шины для подачи электротока потребителям электроэнергии, причем первая шина подключена к выводу батареи, соединенному с выходом N-го элемента, к выходу генератора и входу преобразователя напряжения, вторая шина подключена к выходу преобразователя, а третья шина является общей и соединена с массой транспортного средства, общим выводом батареи, генератора и преобразователя, отличающаяся тем, что аккумуляторная батарея имеет дополнительный третий вывод, соединенный с выходом К-го элемента батареи и со второй шиной, а преобразователь напряжения выполнен таким образом, что обеспечивает на своем выходе напряжение, равное входному напряжению, умноженному на коэффициент K/N (патент RU 2228858, 2006 г.).
Недостатком известной системы является невозможность длительного обеспечения электроэнергией дополнительного оборудования, обеспечивающего температурно-влажностный режим контейнера с опасным грузом, ограниченная мощностью штатного генератора, а также низкая надежность системы электроснабжения, обусловленная отсутствием резервирования системы электроснабжения в случае выхода из строя штатного генератора.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является источник бесперебойного питания на основе двухагрегатной станции, содержащий основной генератор, резервный генератор, первый и второй выключатели, выходные шины, статический канал питания, содержащий первую и вторую аккумуляторные батареи, шины постоянного тока, выключатель инвертора, трехфазный инвертор, выключатель нагрузки инвертора, первый блок контроля напряжения, второй блок контроля напряжения, причем каждый из блоков контроля напряжения содержит трехфазный выпрямитель, сглаживающий конденсатор, катушку соответствующего выключателя и размыкающий контакт соседнего выключателя, выключатель нагрузки содержит силовые контакты, катушку управления и диоды, первый и второй выключатели идентичны и содержат силовые контакты, катушку управления, соответственно, а выключатель инвертора содержит последовательно соединенные размыкающие контакты первого и второго выключателя (патент RU 63615, 2007 г.).
К недостаткам данного источника можно отнести безвозвратный расход энергии аккумуляторных батарей в любом режиме его работы, что ограничивает срок службы источника.
Задачей предлагаемой полезной модели являются возможность длительного стабильного обеспечения электроэнергией дополнительного оборудования, обеспечивающего температурно-влажностный режим контейнера с опасным грузом, а также повышение надежности системы электроснабжения за счет ее резервирования в случае выхода из строя штатного генератора.
Техническим результатом полезной модели является повышение бесперебойности электроснабжения потребителей при всех условиях работы.
Сущность полезной модели заключается в том, что в резервном источнике электроснабжения многоосных колесных шасси, перевозящих опасный груз, содержащем основной и резервный электрические генераторы, выключатель резервного генератора, содержащий силовые контакты и катушку управления, выходные шины, аккумуляторную батарею, шины постоянного тока, трехфазный инвертор, выключатель инвертора с размыкающим контактом, выключатель нагрузки инвертора, содержащий силовые контакты и катушку управления, причем резервный электрический генератор соединен с выходными шинами через силовые контакты выключателя резервного генератора, а основной электрический генератор соединен с выходными шинами через силовые контакты выключателя нагрузки инвертора, минусовой и плюсовой выводы аккумуляторной батареи соединены с минусовой и плюсовой шиной постоянного тока, при этом шины постоянного тока соединены с входом инвертора через выключатель инвертора, при этом выход инвертора соединен с выходными шинами через силовые контакты выключателя нагрузки инвертора, катушка управления выключателя нагрузки инвертора подключена параллельно входу инвертора, блок контроля напряжения с трехфазным выпрямителем, причем вход трехфазного выпрямителя блока контроля напряжения соединен с резервным электрическим генератором, резервный электрический генератор выполнен в виде обратимой электрической машины, установленной на валу между компрессором и турбиной турбокомпрессора, а также введены устройство контроля напряжения, молекулярный накопитель энергии, выключатель с катушкой управления, выпрямительный блок, пороговое устройство, при этом первый вывод молекулярного накопителя энергии соединен с плюсовой шиной постоянного тока, а второй вывод - с минусовой шиной через выключатель с катушкой управления, первый вывод резервного генератора соединен со входом выпрямительного блока с двумя выходами, причем положительный выход через пороговое устройство соединен с плюсовой шиной, а минусовой выход - с отрицательной шиной.
На фиг. 1 приведена общая схема предлагаемого резервного источника электроснабжения многоосных колесных шасси, перевозящих опасный груз.
Резервный источник электроснабжения многоосных колесных шасси, перевозящих опасный груз содержит основной 1 и резервный 2 электрические генераторы, выключатель 3 резервного генератора 2, содержащий силовые контакты и катушку управления 4, выходные шины 5, аккумуляторную батарею 6, шины постоянного тока 7, трехфазный инвертор 8 выключатель 9 инвертора 8 с размыкающим контактом 10, и выключатель 11 нагрузки инвертора 8, содержащий силовые контакты 12 и катушку управления 13, причем резервный электрический генератор 2 соединен с выходными шинами 5 через силовые контакты выключателя 3 резервного генератора 2, а основной электрический генератор 1 соединен с выходными шинами 5 через силовые контакты 1 2 выключателя 11 нагрузки инвертора 8, минусовой и плюсовой выводы аккумуляторной батареи 6 соединены с минусовой и плюсовой шиной постоянного тока 7, при этом шины постоянного тока 7 соединены с входом инвертора 8 через выключатель 9 инвертора 8, при этом выход инвертора 8 соединен с выходными шинами 5 через силовые контакты 12 выключателя 11 нагрузки инвертора 8, катушка управления 13 выключателя 11 нагрузки инвертора 8 подключена параллельно входу инвертора 8, блок контроля напряжения 14 с трехфазным выпрямителем 15, причем вход трехфазного выпрямителя 15 блока контроля напряжения 14 соединен с резервным электрическим генератором 2. При этом устройство контроля напряжения 16 и молекулярный накопитель энергии 17 включены в электрическую цепь параллельно аккумуляторной батареи 6. Молекулярный накопитель энергии 17 снабжен выключателем 18 с катушкой управления 19, для отключения молекулярного накопителя энергии 17 от аккумуляторной батареи 6, при этом первый вывод молекулярного накопителя энергии 17 соединен с плюсовой шиной постоянного тока, а второй вывод - с минусовой шиной через выключатель 18 с катушкой управления 19. Выпрямительный блок 20 последовательно включен в электрическую цепь между резервным генератором 2 и плюсовой и отрицательной шинами постоянного тока 7, причем на плюсовом выводе выпрямительного блока 20 установлено пороговое устройство 21.
Основной генератор 1, как правило, выполняется в виде электрического генератора переменного тока с электромагнитным возбуждением и встроенным регулятором уровня выходного напряжения с приводом через ременную передачу от коленчатого вала двигателя.
Резервный генератор 2 выполнен в виде обратимой электрической машины, установленной на валу между компрессором и турбиной турбокомпрессора с ротором на постоянных магнитах, оборудованной системой охлаждения от двигателя.
Молекулярный накопитель энергии 17 представляет из себя конденсаторный накопитель электрической энергии, выполненный в виде корпуса с молекулярным наполнением, в котором используется явление формирования барьерного электрического поля на межфазной поверхности электронного и ионного проводников (см. Иванов A.M. и Герасимов А.Ф. «Молекулярный накопитель энергии на основе двойного электрического слоя». «Электричество», 1991, 8. С 16…19). Конструктивно накопитель состоит из последовательно соединенных конденсаторных элементов с двойным электрическим слоем, которые размещаются в корпусе с выводными клеммами.
Резервный источник электроснабжения многоосных колесных шасси, перевозящих опасный груз, может работать в трех режимах.
Первый режим, когда не работает двигатель внутреннего сгорания многоосного колесного шасси и задействуется временный канал питания. При замыкании цепей пуска (на схеме не показаны), начинает работать временный канал питания, при этом основной 1 и резервный 2 электрические генераторы не работают, аккумуляторная батарея 6 начинает разряд и на шинах постоянного тока 7 появляется напряжение заданной величины. Ввиду того, что размыкающий контакт 10 и выключатель 18 замкнуты, то указанное напряжение поступает на вход трехфазного инвертора 8, который постоянный ток преобразует в трехфазный переменный ток, и на катушку управления 13 выключателя нагрузки 11 инвертора 8, последняя срабатывает и силовые контакты 12 выключателя 11 замыкаются, подавая трехфазное напряжение инвертора на выходные шины 5, что приводит к работе потребителей и дополнительного оборудования, обеспечивающего температурно-влажностный режим контейнера с опасным грузом во время, когда не работают основной 1 и резервный 2 генераторы. В случае низкого напряжения аккумуляторной батареи 6, срабатывает устройство контроля напряжения 16, источником питания становится молекулярный накопитель энергии 17, при этом размыкается контакт выключателя 18, чтобы не происходил разряд молекулярного накопителя энергии 17 на аккумуляторную батарею 6.
Во втором режиме задействуется основной канал питания. После пуска двигателя внутреннего сгорания многоосного колесного шасси напряжение основного генератора 1 становится номинальным, оно поступает для заряда аккумуляторной батареи 6 и питания бортовых и других потребителей специального оборудования, а также на молекулярный накопитель энергии 17. При снижении напряжения основного генератора 1 ниже допустимого, либо увеличения потребляемой электрической мощности потребителей специального дополнительного оборудования, срабатывает пороговое устройство 21, напряжение резервного генератора 2 поступает для питания потребителей специального дополнительного оборудования. Превышение напряжения в молекулярном накопителе энергии 17 при работе основного генератора 1 устраняется применением катушки управления 19.
В третьем режиме включается в работу резервный канал питания. Одновременно с выходом двигателя на номинальную частоту вращения коленчатого вала резервный генератор 2 готовится к приему нагрузки и как только его напряжение станет равным заданному начинает работать блок контроля напряжения 14, напряжение генератора 2 становится номинальным. При повышении потребляемой электрической мощности приборов специального дополнительного оборудования напряжение генератора 2 поступает на катушку управления 4, которая срабатывает и силовые контакты 3 замыкаются. Напряжение резервного генератора 2 поступает на выходные шины 5 для обеспечения электроэнергией дополнительного оборудования, обеспечивающего температурно-влажностный режим контейнера с опасным грузом. При этом для обесточивания трехфазного инвертора 8, и катушки управления 13 выключателя 11 нагрузки, катушка управления 4 обеспечивает размыкание контакта 10 и основной канал питания электроэнергией дополнительного оборудования перестает работать. При этом один вывод резервного генератора 2 соединен с выпрямительным блоком 20 и пороговым устройством 21, через которые происходит заряд аккумуляторной батареи 6 и питание других потребителей шасси в случае выхода из строя или отключения основного генератора 1.
Предложенная конструкция позволит осуществить длительное стабильное обеспечение электроэнергией дополнительного оборудования, поддерживающего температурно-влажностный режим контейнера с опасным грузом, а также повысить надежность системы электроснабжения за счет ее резервирования в случае выхода из строя штатного генератора и обеспечить бесперебойность электроснабжения потребителей при всех условиях работы агрегата.