ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
TRANSPORT VEHICLE GENERATOR PLANT

Изобретение относится к генераторным установкам, предназначенным для питания электрооборудования транспортного средства.
Известны генераторные установки транспортного средства с одним уровнем напряжения 14 В, с номинальной мощностью тока от 600 до 1260 Вт, предназначенные для электропитания электрооборудования большинства легковых и грузовых автомобилей (Ю.П.Чижков, С.В.Акимов, Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, изд. «За рулем», 1999 г., таблица 3,1, стр.96). Одна из простейших электрических схем таких генераторных установок содержит синхронный генератор с электромагнитным возбуждением и регулятор напряжения (Ю.П.Чижков, С.В.Акимов, Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, изд. «За рулем», 1999 г., рис.3, 6, б, стр.91). Такие установки совместно с электрохимическим источником тока - аккумуляторной батареей выполняют функцию энергоснабжения транспортного средства. В этом их большое достоинство и ограниченность использования, например, электропитании электротехнологического инструмента при дорожном-транспортном происшествии (ДТП) и других случаях в полевых условиях.
Известны также бесщеточные генераторные установки транспортного средства. Они обладают повышенной надежностью и долговечностью, при таких достоинствах имеют большие габариты и массу, а также ограниченность использования при возможных ДТП.
На большегрузных автомобилях с дизельными двигателями (КамАЗ-5320, МАЗ-5335, БелАЗ, ЛАЗ-42021, ЛиА3-5256, ЗИЛ-4334) применяются генераторные установки на два уровня напряжения 14/28 В. Номинальная мощность таких генераторных установок равна 780, 1260, 2500, 4200 Вт, что позволяет подключать некоторые электротехнологические инструменты и использовать в полевых условиях в непредвиденных заранее обстоятельствах. Такая генераторная установка на два уровня напряжения описана Ю.П.Чижков, С.В.Акимов. Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, изд. «За рулем», 1999 г., рис.3, 6, г, стр.91, фиг.1, содержит синхронный генератор 1 с обмотками - ротора 2 и статора 3; к обмотке статора подключен выпрямительный мост 4, на выходе которого устанавливается первый уровень напряжения 14 В для питания бортового электрооборудования и через ключ 5 регулятор напряжения 6. Регулятор напряжения имеет общую шину питания с корпусом, подключен к обмотке ротора 2 синхронного генератора 1. Второй уровень напряжения 28 В работает при пуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС), используется для зарядки аккумуляторной батареи и создается трансформаторно-выпрямительным блоком (ТВБ) 7. Трансформаторно-выпрямительный блок состоит из трехфазного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выводам трехфазной обмотки статора 2 синхронного генератора 1, а вторичная обмотка подключена к трехфазному выпрямителю этого блока. Выпрямители ТВБ и синхронного генератора 1 соединены между собой согласно, образуя второй уровень напряжения 28 В. Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора равен единице. Регулятор напряжения 6 стабилизирует только первый уровень напряжения 14 В. К описанной генераторной установке возможно подключение незначительного разнообразия электротехнологического оборудования, которое может использоваться в полевых условиях при непредвиденных ситуациях. В этом ее существенный недостаток.
Генераторная установка транспортного средства, принятая за прототип, это установка на два уровня напряжения (Патент РФ №2406210 опубликован 10.12.2010, Бюл. №34). На фиг.2 представлена принципиальная схема генераторной установки транспортного средства прототипа, которая содержит синхронный генератор 1 с обмотками - ротора 2 и статора 3; к обмотке статора подключен выпрямительный мост 4, на выходе которого устанавливается первый уровень напряжения 14 В для питания бортового электрооборудования и через ключ 5 регулятор напряжения 6. Регулятор напряжения имеет общую щину питания с корпусом, подключен к обмотке ротора 2 синхронного генератора 1. Второй уровень напряжения 28 В используется при пуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС), для зарядки аккумуляторной батареи и создается трансформаторно-выпрямительным блоком (ТВБ) 7. Трансформаторно-выпрямительный блок состоит из трехфазного трансформатора, первичная обмотка 8 которого подключена к выводам трехфазной обмотки статора 2 синхронного генератора 1, а часть вторичной обмотки 9 подключена к трехфазному выпрямителю 10 этого блока. Выпрямитель 10 ТВБ и выпрямитель 4 синхронного генератора 1 соединены между собой согласно, образуя второй уровень напряжения 28 В. Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора относительно первичной 8 и части вторичной обмотки 9, с нерегулируемыми выводами, равен единице. Регулятор напряжения 6 стабилизирует только первый уровень напряжения 14 В, трансформаторно-выпрямительный блок 7 имеет дополнительную вторичную обмотку 11 с нейтральным выводом (схема трехлучевой звезды), с коэффициентом трансформации значительно больше единицы и дополнительным трехфазным выпрямителем. Дополнительная вторичная трехфазная обмотка имеет автотрансформаторные регулируемые выводы для подключения к ним электротехнологического инструмента переменного тока с разной величиной номинального напряжения. К этим же выводам подключен дополнительный трехфазный выпрямитель 12. К выводам дополнительного выпрямителя 12 подключают электротехнологические инструменты постоянного тока или универсальные, с разной величиной номинального напряжения. Наличие в трансформаторно-выпрямительном блоке 7 дополнительной отдельной вторичной обмотки 11 с нейтральным выводом (схема трехлучевой звезды), с коэффициентом трансформации значительно больше единицы, является существенным недостатком генераторной установки транспортного средства прототипа.
Задача предлагаемого изобретения - расширение возможностей и упрощение генераторной установки для использования ее в полевых условиях при ДТП или незначительном восстановительном ремонте транспортного средства и других случаях, когда необходимо электропитание для большего количества электротехнологического инструмента постоянного и переменного разного по частоте и амплитуде тока.
Технический результат достигается тем, что генераторная установка транспортного средства снабжена трансформаторно-выпрямительным блоком с одной вторичной обмоткой с нейтральным выводом (схема трехлучевой звезды), коэффициентом трансформации значительно больше единицы и дополнительным выпрямителем. Вторичная трехфазная обмотка имеет автотрансформаторные регулируемые выводы для подключения к ним электротехнологического инструмента, а начальная часть ее имеет нерегулируемые по напряжению выводы, с коэффициентом трансформации по отношению к первичной обмотке, равным единице.
-1
На фиг.3 представлена принципиальная схема предлагаемой генераторной установки транспортного средства, которая содержит синхронный генератор 1 с обмотками - ротора 2 и статора 3; к обмотке статора подключен выпрямительный мост 4, на выходе которого устанавливается первый уровень напряжения 14 В для питания бортового электрооборудования и через ключ 5 - регулятор напряжения 6. Регулятор напряжения имеет общую щину питания с корпусом, подключен к обмотке ротора 2 синхронного генератора 1. Второй уровень напряжения 28 В используется при пуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС) для зарядки аккумуляторной батареи и создается трансформаторно-выпрямительным блоком (ТВБ) 7. Трансформаторно-выпрямительный блок состоит из трехфазного трансформатора, первичная обмотка 8 которого подключена к выводам трехфазной обмотки статора 2 синхронного генератора 1. Нерегулируемые по напряжению выводы вторичной обмотки подключены к выпрямителю 10 этого блока. Выпрямитель 10 ТВБ и выпрямитель 4 синхронного генератора 1 соединены между собой согласно, образуя второй уровень напряжения 28 В. Регулятор напряжения 6 стабилизирует только первый уровень напряжения 14 В. Вся вторичная обмотка (схема трехлучевой звезды) с коэффициентом трансформации значительно больше единицы. К выводам обмотки с регулируемым напряжением подключен дополнительный трехфазный выпрямитель 11. К выводам дополнительного выпрямителя 11 подключают электротехнологические инструменты постоянного тока или универсальные, с разной величиной номинального напряжения. Частота тока для питания электротехнологического инструмента переменного тока устанавливается частотой вращения обмотки возбуждения 2 синхронного трехфазно генератора 1 двигателем внутреннего сгорания транспортного средства. Например, при линейном напряжении 135 В с частотой тока 200 Гц, если среднее выпрямленное напряжение первого уровня равно 14 В, поддерживается регулятором напряжения неизменным, а передаточное отношение коленчатого вала ДВС к шкиву генератора равно 1/1,82, используя расчетные формулы из (1. Ю.П.Чижков, С.В.Акимов. Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, изд. «За рулем», 1999 г., стр.83; 2. В.Е.Ютт. Электрооборудование автомобилей, учеб. для ВУЗов, - М.: изд. Транспорт, - 1989 г., стр.11), получим: частота вращения коленвала ДВС, обеспечивающая частоту тока 200 Гц, равна n=200/0,1·1,82=1100 мин, коэффициент транфолрмации kт по отношению к выводам с нерегулируемым напряжением равен kт=Uф2/Uф1=(135/√3)/(0,427·14)=13.
Использование предлагаемой генераторной установки обеспечивает при ДДП взаимовыручку участников дорожного движения и повышает уровень безопасности на автомобильных дорогах.