Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001), страница 6

Щ М ф О Ф а ф х и Щ о О О и» х сч Ю осч и» О-н н л з м н и гг» с с з о Осе о Н о~ оо ХО ы г » Р- о ' О Ом и» о .Н о сч сч .Н О Ч» » ы сс» и р с гп 3! ы ) и» Ы о.- ОО. ю зю с ы»-' г чз ы х ч сч ц> ап» ы к с х Х с О. с х к з с и о з » о $ з о о В'ыс * ы х о с жив й » о О г ы ы х ы х о с х о н О с о х Л Е с Х 8 й» о с д о х ы С О. з о О.

»- ы ЫОЫ ы ы с з ы с ы ы о О Д ы о н о О. о и» о М Х о з О, ы а о н Э О. ы ы м й » Ь г ы О з Х с ы о с с и о о ы н о с с ы о и д » ы М с О. с О к х ы с о ы и о ы» о х с ы о с д ы С а л о н о с и о О. $ ы О. н о 6» Ь о» с СО „, с о Х с о с х н о ы з 8 х ы с» з К „о с ° н с сУ, Р ы с ы Х с с з з О х .в и О х » ? Ъ з -8- -8- 8 к Х з с Л о Х й О н О д О 3 1 работы на одном месте; основной источник в экстремальных условиях.

В табл. 1,4 приведены показатели качества электроэнергии электроустановок. Одним из требований со стороны электронных средств может быть необходимость бесперебойного электропитания. Даже кратковременные перерывы в электропитании отдельных видов запоминающих устроиств ведут к нарушению программы работы, для восстановления которой треБуется длительное время. Бесперебойное электропитание нагрузки обеспечивается при помощи устройств гарантированного электроснабжения, дополнительных фидеров электроснабжения, резервных источников электроэнергии. Перечисленные электрические требования определяют выбор мощности, рода тока, числа фаз и уровня выходного напряжения системы электроснабжения, а по важности задач, решаемых электронными средствами, выбираются количество источников электроэнергии и режимы их работы.

В табл. 1.5 приведены основные технические характеристики дизельных электростанций, которые применяются для электроснабжения электронных средств переменным током частоты 50 или 400 Гц при напряжении 230 В и размещаются на шасси автомобиля КамАЗ-4310 (электростанция ЭД2х1б) и на автомобильном прицепе 2-ПН-2 (электростанция ЭД30). Электронные средства содержат устройства, существенно отличающиеся потреБляемой мощностью, уровнем и качеством входных напряжений, что приводит к значительному различию систем электропитания этих устройств. Для иллюстрации указанного различия рассмотрим два передающих электронных устройства. Первое из них работает с квази- непрерывной обработкой сигналов, второе устройство импульсное.

Способ обработки сигналов определяет требования со стороны передающего устройства к источникам электропитания. В случае квазинепрерывного сигнала допустимый уровень гармонических составляющих не должен превышать 10 е входного напряжения передающего устройства, причем нестабильность этого напряжения должна быть менее ш2 %. Использование САЭС с выходным напряжением постоянного тока не позволяет выполнить укаэанные требования к уровню гармонических составляющих, так как в этом случае источник электропитания должен быть построен с использованием высокочастотного инвертора. При удовлетворении достаточно жестких требований к массе и объему источника злектропитания подвижных электронных средств уровень помех составляет не менее 10 з...10 с выходного напряжения.

Снижение уровня гармонических составляющих может быть достигнуто применением САЭС синусоидального трехфазного тока и использованием многофазных схем выпрямления тока секционированных вторичных оБмоток входного трансформатора. После повышения этим трансформатором напряжения до заданного уровня, его выпрямления, фильтрации и стабилизации на выходе источника электропитания включается емкостный накопитель 28 Пульт управления НУ предназначен для управления. работой, контроля основных параметров и состояния системы электроснабжения с помощью измерительных приборов и сигнальных ламп.

Устройство коммутации УК предназначено для приема команд управления и сигналов о состоянии агрегатов А1 и А8, обработки этих сигналов и формирования команд управления системой электроснабжения, в том числе при дистанционном управлении, а также обеспечения цепей системы постоянным током. Устройство коммутации осуществляет коммутацию электроэнергии переменного тока и защиту генератора от перегрузок и коротких замыканий. Схемы включения агрегатов А1 и А8 идентичны и обеспечивают подключение требуемого источника электроэнергии переменного тока к нагрузке, исключая при этом возможность одновременного включения двух агрегатов на одну и ту же нагрузку. Схема позволяет одновременно включать два источника электроэнергии переменного тока на разные нагрузки, а также подключать первый агрегат ко второй нагрузке или второй агрегат к первой нагрузке. Устройство управления УУпреднаэначено для исключения возможности параллельной работы источников электроэнергии постоянного тока, к выходу которых подключена аккумуляторная батарея.

Последняя работает в режиме буферной батареи. Устройство стабилизированного напряжения УСН предназначено для обеспечения нагрузки стабилизированным напряжением постоянного тока на стоянке и зарядки аккумуляторной батареи подвижного средства. Генератор отбора мощности ГОМ предназначен для оБеспечения нагрузки напряжением постоянного тока на ходу и зарядки аккумуляторной батареи подвижного средства. Каждая нагрузка 1Н1 и НЯ) разделена на две группы в зависимости от рода потребляемого тока (постоянного или переменного). Газотурбинные агрегаты могут работать как на стоянке, так и на ходу.

Нагрузки потребляют постоянный ток на ходу от генератора отбора мощности ГОМ, на стоянке — от устройства стабилизированного напряжения. Каждый агрегат рассчитан на непрерывную работу в течение 48 ч, время готовности САЭС не превышает 45 с. Система электроснабжения характеризуется следующими показателями качества электроэнергии. Выходное напряжение переменного тока может изменяться в пределах 218...230 В при точности поддержания в установившемся режиме ~2 еуа.

Частота тока в установившемся режиме изменяется в пределах ш1 3ь. При номинальной нагрузке форма выходного напряжения может иметь отклонение от синусоиды не более 1,3 %, а на холостом ходу — ' не более 0,65 е4. При работе от генератора отбора мощности выходная мощность составляет 18 кВт при напряжении 27,5~1 В постоянного тока. При работе от устройства стабилизированного напряжения номинальная мощность не превышает б кВт при напряжении 27,5~1 В.

Отклонение выходного напряжения при сову = 0,8 и изменении нагрузки мощностью 50 кВт от 0 до 25 етта не превышает 5,5 еА, длительность переходного процесса при этом не более 0,14 с. Изменение нагрузки от 0 до 100 ете (наброс нагрузки) вызывает отклонение напряжения на 19 еАе при длительности переходного процесса 0,19 с. При сбросе нагрузки от 100 эуе до 0 время переходного процесса составляет 0,28 с. При переходных процессах имеют место кратковременные отклонения выходного напряжения.

Наброс 1или сброс) нагрузок 7 и 30 кВт при сов ~р = 0,4 приводит к отклонениям напряжения 4,5 и 20 $о соответственно. При плавном изменении нагрузки 30 кВт при совке = 0,4 отклонение напряжения не превышает ш0,5%. Описанная системз электроснабжения позволяет получить требуемый УРовень гаРмонических составлЯющих (поРЯдка 10 е Ньы„) выходного напряжения. Высокие электрические характеристики САЭС позволяют получить объем системы электропитания, не превышающий 25 еАе объема электронных средств. Основными недостатками известных САЭС являются: большое потребление электроэнергии по постоянному току при запуске; ненадежный запуск при температуре — 50'С; болыцой расход топлива; малый ресурс; критичность к марке топлива. Для устранения отмеченных недостатков проводится совершенствование силовых установок по пути создания приводного двигателя свободно-поршневого типа.

Подвижная часть такого двигателя совершает возвратно-поступательное движение, которое преобразуется затем во вращательное при помощи гидромотора. В качестве источника электроэнергии может быть использован электрический генератор любого типа. Конструктивная схема свободно-поршневого двигателя дает возможность достижения высокой уравновешенности силовой установки и осуществления блочно-модульной компоновки. На рис.

1.15 показана структурная схема САЭС на базе свободно-поршневого двигателя (СПД) с гидравлической силовой частью, где К вЂ” контейнер, Ф — фильтр воэдухоочистки, СПД вЂ” свободно-поршневой двигатель, УЗ вЂ” устройство запуска, УТ вЂ” устройство топливоподачи, ГМ вЂ” гидромотор, à — генератор переменного тока, УРН вЂ” узел регулирования напряжения, УК вЂ” устройство коммутации, ВУ вЂ” выпрямительное устройство, НИ вЂ” пульт индикации и управления, Л вЂ” люк забора воздуха, Л — люк выхлопных газов СПД, УРН вЂ” устройство регулирования частоты вращения гидромотора. Сравнительные показатели электрических агрегатов с различными типами двигателей приведены в табл.

1.6, из которой видно, что силовая установка со свободно-поршневым двигателем и гидромотором имев~ следующие преимущества. существенно увеличенную долговечность; повышенный КПД; сниженный расход топлива; меньшую массу, отнесенную к мощности. Кроме того, СПД с гидромотором имеет минимальную температуру пуска Без подогрева -50'С, что обеспечивает запуск агрегата в жестких условиях эксплуатации изделия. Важным 32 33 аШ сс ои Ш— < с со !- Ю сс о а.~с с Ы с «Ъ 4а о, х с~ а 'Б Ы ы Б сд а С а а о х."о «3 С Ъ,Б О со и О. С о а ы О с х х с Б О и о с«о О а Ю ! х э со о О. 3- а о О.

Б О и с ~а Б а а х ыхх о . ы Х Ов СО Б с Б Б с и С~,. О. о о о «Ъ а ЪО О. и ы с1 о о ьз а Б х о и ъх Ю ! о о с й с Б и а О. 3- о а Б 3 ЦЪ Ю ! йЪ с:ъ х а с о О с х 3 а «Ъ «3 СО гч ы о в о аы сз с Б о ы с а БСБ О О. в х .а «Ъ Б Б в О о О. Я Ъ.О О- с о О. с х ъс 3- й ЦЪ Б в х Б о а а х Б Таблица 1.3 с 3- и х .с а Б х 31 Параметры аккумуляторов х Ш Ю съ Б 3- и о Й Ш х Ъ х О. о о са ъс ЪО а и и ь с о о 3" о к х и Б О. 3: и и 3 ! ьс Б 3 х -сг сг «3Ъ и в с х .с с ы сс .о 3- и о х х а о о с1 3- М о ! 34 35 и о Ъ, м о Щ и 3 н о и Й Ж Ф Ж сь ГЭ Б О. с о 3- о \з х и О.

о и О- Рис. кзв. Структурная схема САЭС на базе СПЦ с гидравлической силовой частью 3 эксплуатационным параметром является также некритичность к виду применяемого топлива. 1.3.2. Химические источники тока В химических источниках тока химическая энергия исходных активных материалов преобразуется непосредственно в электрическую энергию. К подобным источникам относятся гальванические элементы, активные материалы которых (электролитьс и электродьс) используются одноразово. Гальванические элементы обычно объединяются в батареи.

Наиболее распространенными сухими элементами являются марганцево-цинковые гальванические элементы. Они работают в широком Таблица 1.8 Основные параметры герметичных никелево-кадмиевых аккумуляторов Масса, Габаритные размеры, мм, не более Гарантииные сроки Интервал рабочих температур, ОС службы, циклы Режим заряда Режим разряда Номиналь- Тип хранения, мес. Г, не более Продол- житель- Номиналь- Номиналь- Продол- житель- ная емкость, А-ч аккуму- лятора ный ток, мА ный ток, мА ность, ч ность, ч 392 392 392 392 392 Д-0,25Д Д-0,06 Д-0,06Д Д-0,1 Д-0,115Д Д-0,25 Д-0,26Д Д-0,26С Д-0,55С КНГ-0,35Д КНГ-0,7Д КНГ-1,5 КНГ-1Д КНГ-10Д КНГК-10Д КНГЦ-1Д КНГЦ-ЗД ЦНК-0,2 ЦНК-0,45 ЦНК-0,85 7Д-0,1 2Д-0,25 ЗКНГЦ-0,2 10КНГ-1Д 0,025 0,06 0,06 0,1 0,115 0,25 0,26 0,26 0,55 0,35 0,7 1,5 1,0 10 10 1,0 3,0 0,2 0,45 0,85 0,1 0,25 0,2 1,0 2,5 12 б 20 11,5 50 26 52 110 80 150 200 200 1000 1000 100 300 20 45 85 20 50 20 100 10 5 10 5 10 5 10 5 5 б 6 7,5 б 10 10 .