СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве системы электропитания стационарной аппаратуры автоматики и связи на железнодорожном транспорте, где потребители электрической энергии предъявляют повышенные требования к бесперебойности и надежности электроснабжения.
Известна система электропитания аппаратуры автоматики и связи, содержащая аккумуляторную батарею, выпрямительное устройство и шины постоянного тока с нелинейными элементами, шунтированными замыкающими контактами реле контроля напряжения батареи (см. Электропитание устройств связи. Под ред. О.А.Доморацкого, М., Радио и связь, 1981, стр.253, рис.8.10). В данной системе напряжение начального участка разряда батареи гасится за счет включения нелинейных элементов, поэтому напряжение на нагрузке характеризуется стабильностью, однако применение нелинейных элементов приводит к снижению КПД, что и ограничивает применение системы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является система электропитания постоянного тока, содержащая последовательно включенные сеть, шины переменного тока, выпрямительное устройство, зарядные шины постоянного тока к которым параллельно подключены аккумуляторные батареи: заряженные, заряжаемые и разряжаемые, соединенные с разрядными шинами постоянного тока, к
которым подключены потребители (см. Багуц В.П., Ковалев Н.П., Костроминов A.M. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М., Транспорт, стр.31, рис.2.2). В данной системе применена дублированная схема питания потребителей, она проста и технологична, поэтому ее применяют на многих объектах электрического железнодорожного транспорта, однако большое число батарей приводит к громоздкости, поэтому для их установки требуются специальные помещения. Кроме того, параллельная работа большого числа выпрямительных устройств предопределяет необходимость учета уравнительных токов. Помимо указанных недостатков можно отметить еще один, сущность которого сводится к попаданию помех, создаваемых сетью на разрядные шины постоянного тока и в цепи подключения потребителей, что приводит к перенапряжению, пробою изоляции, пробою переходов в полупроводниковых приборах.
Требуемый технический результат полезной модели заключается в защите аппаратуры автоматики, телемеханики и связи от импульсных помех и помех, образованных аварийными коммутационными процессами.
Требуемый технический результат достигается тем, что в системе электропитания постоянного тока, содержащей последовательно включенные шины переменного тока, выпрямительное устройство и зарядные шины, к которым через первый коммутатор цепи подключена аккумуляторная батарея, введены вентильный двигатель и вентильный генератор, объединенные общим валом, первый и второй коммутаторы цепи выполнены на полупроводниковых диодах, первый выход вентильного генератора подключен через второй коммутатор цепи к аккумуляторной батарее, а вход вентильного двигателя подключен к зарядным шинам.
На чертеже представлена структурная схема системы электропитания постоянного тока.
Система электропитания содержит шины переменного тока 1, выпрямительное устройство 2, зарядные шины 3, первый коммутатор цепи 4,
содержащий полупроводниковый диод (не показан), аккумуляторную батарею 5, вентильный двигатель 6, общий вал 7, вентильный генератор 8, первый выход 8-1, второй выход 8-2, разрядные шины 10 и второй коммутатор цепи 9, содержащий полупроводниковый диод, при этом шины переменного тока 1, выпрямительное устройство 2 и зарядные шины 3 соединены между собой последовательно, аккумуляторная батарея 5 соединена с зарядными шинами 3 посредством коммутатора цепи 4, а с вентильным генератором 8 - с помощью выхода 8-2 указанного генератора и коммутатора цепи 9, причем первый 8-1 выход упомянутого генератора соединен с разрядными шинами 10, вентильный двигатель 6 подключен к зарядным шинам 3, а указанные двигатель 6 и генератор 8 соединены между собой общим валом 7. Назначения элементов схемы системы: шины переменного тока 1 являются основным источником электрической энергии, выпрямительное устройство выполняет функции преобразования тока и зарядного устройства при настройках и наладках системы, зарядные шины 3 являются источником электрической энергии для вентильного двигателя 6 в основном режиме работы и их напряжение используется для зарядки аккумуляторной батареи 5 перед началом работы системы, коммутатор цепи 4 является бесконтактным, не позволяющим проводить разряд аккумуляторной батареи 5 при наличии напряжения на шинах 1, вентильный двигатель 6 является первичным двигателем вентильного генератора 8, передающий вращение посредством общего вала 7, вентильный генератор 8 предназначен для обеспечения разрядных шин 10 напряжением в основном режиме работы, а также для обеспечения подзаряда аккумуляторной батареи 5, который осуществляется с помощью диода второго коммутатора цепи 9. все элементы схемы системы серийно выпускаются отечественной промышленностью. Система может функционировать в двух режимах: режим при наличии напряжения на шинах переменного тока 1 и режим при разряде аккумуляторной батареи, при этом в первом режиме любые помехи
создаваемые в цепях питания гасятся, так как между вентильным двигателем 6 и вентильным генератором 8 отсутствует электрическая связь.
Система электропитания постоянного тока работает следующим образом. В статическом режиме при наличии напряжения на шинах переменного тока 1 оно поступает на выпрямительное устройство 2, где выпрямляется и передается на зарядные шины 3. Величина напряжения на шинах 3 выше напряжения на зажимах (не показаны) аккумуляторной батареи 5, поэтому диод коммутатора цепи 4 закрыт и указанная батарея 5 не разряжается. Напряжение зарядных шин 3 поступает на вентильный двигатель 6, который начинает вращаться и вращение его с помощью общего вала 7 передается вентильному генератору 8. Вращение данного генератора 8 приводит к появлению напряжений на первом 8-1 и втором 8-2 его выходах, при этом напряжение выхода 8-1 обеспечивает электроэнергией разрядные шины 10, используемой для питания аппаратуры автоматики, телемеханики и связи. Напряжение выхода 8-2 используется для подзарядки аккумуляторной батареи 5 с помощью диода второго коммутатора цепи 9, который открывается при условии, что напряжение батареи 5 ниже напряжения выхода 8-2 вентильного генератора 8. В динамическом режиме при отсутствии напряжения на шинах переменного тока 1, выпрямительном устройстве 2 и зарядных шинах 3 открывается диод первого коммутатора цепи 4 и аккумуляторная батарея 5 начинает разряжаться на вентильный двигатель 6, который продолжает вращение, так как время включения диода первого коммутатора цепи 4 составляет доли мкс. Работа остальных элементов схемы осуществляется по описанному алгоритму.
Таким образом, применение бесконтактных коммутаторов цепи, вентильного двигателя и вентильного генератора позволяет исключить влияние помех, создаваемых в цепях питания, повысить надежность и быстродействие системы.
Литература
1. Электропитание устройств связи. Под ред. О.А.Доморацкого, М., Радио и связь, 1981, стр.253, рис.8.10
2. Багуц В.П., Ковалев Н.П., Костроминов A.M. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М., Транспорт, стр.31, рис.2.2