RU61959U1

RU61959U1 - AUTOMATION AND COMMUNICATION POWER SUPPLY SYSTEM

Info

Publication number: RU61959U1
Application number: RU2006141374/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Петрович Кириллов; Иван Васильевич Мельников; Александр Владимирович Катаржин
Original assignee: Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации (Оа Вс Рф)
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2007-03-10

Abstract

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.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as a power supply system for stationary automation and communication equipment in railway transport, where consumers of electric energy have high demands on the uninterrupted and reliable supply of electricity.

Система содержит аккумуляторную батарею, зажимы сети переменного тока, выпрямительное устройство, шины постоянного тока, разделительный диод, шины постоянного тока, бесконтактный двигатель постоянного тока объединенный общим валом с синхронным генератором и шины для подключения нагрузки. При наличии напряжения сети аккумуляторная батарея не разряжается, так как выходное напряжение выпрямительного устройства выше напряжения батареи и разделительный диод закрыт.При пропадании напряжения сети шины постоянного тока снабжаются электроэнергией от батареи, поэтому бесконтактный двигатель вращается непрерывно, а синхронный генератор бесперебойно обеспечивает потребителей напряжением требуемого качества.The system contains a battery, AC terminals, a rectifier, DC bus, an isolation diode, DC bus, a non-contact DC motor connected by a common shaft with a synchronous generator and busbars for connecting the load. If the mains voltage is present, the battery does not discharge, since the output voltage of the rectifier device is higher than the battery voltage and the isolation diode is closed. If the mains voltage fails, the DC buses are supplied with electric power from the battery, so the contactless motor rotates continuously and the synchronous generator uninterruptedly provides consumers with voltage of the required quality .

Предложенная система характеризуется повышенной надежностью.The proposed system is characterized by increased reliability.

Description

Известна система электропитания аппаратуры автоматики и связи, содержащая трехфазный асинхронный двигатель на валу, которого установлен синхронный генератор и маховик (см. Шейкина Т.С., Ханин Ц.И., Шалашова М.Л. Эксплуатация электропитающих установок систем передачи. М., Радио и связь, 1982, стр.102, рис.2.8.). В данной системе при наличии напряжения сети общий вал вращает асинхронный двигатель, при этом синхронный генератор обеспечивает электрической энергией требуемого качества аппаратуру связи, а при пропадании напряжения сети вал, на котором установлен инерционный маховик, продолжает вращение определенное время (порядком 20...30 с). Недостаток такой системы состоит в том, что при отсутствии напряжения сети она является не работоспособной.A known power system of automation equipment and communications, containing a three-phase asynchronous motor on the shaft, which has a synchronous generator and a flywheel (see Sheikina TS, Khanin Ts.I., Shalashova ML, Operation of power supply installations of transmission systems. M., Radio and communications, 1982, p. 102, fig. 2.8.). In this system, in the presence of mains voltage, the common shaft rotates the induction motor, while the synchronous generator provides electrical equipment of the required quality with communication equipment, and if the mains voltage fails, the shaft on which the inertial flywheel is mounted continues to rotate for a certain time (in the order of 20 ... 30 s ) The disadvantage of such a system is that in the absence of mains voltage it is not operable.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является система электропитания, содержащая трехфазную сеть, фазный асинхронный двигатель, источник постоянного тока, двигатель постоянного тока и синхронный генератор, причем трехфазный асинхронный двигатель, двигатель постоянного тока и синхронный генератор установлены на общем валу (см. Электротехнический справочник. Т4. Под ред. В.Г.Герасимова М., МЭИ, 2002, стр.32, рис.5 5.33.а.). При наличии напряжения сети вращение общего вала The closest in technical essence to the claimed utility model is a power supply system containing a three-phase network, a phase induction motor, a direct current source, a direct current motor and a synchronous generator, and a three-phase asynchronous motor, a direct current motor and a synchronous generator are mounted on a common shaft (see. Electrical reference book, T4, ed. By V.G. Gerasimov M., MPEI, 2002, p. 32, Fig. 5 5.33.a.). In the presence of mains voltage, rotation of the common shaft

обеспечивает трехфазный асинхронный двигатель, поэтому синхронный генератор обеспечивает аппаратуру связи электроэнергией заданного качества, а при пропадании напряжения в сети общий вал вращается от двигателя постоянного тока, так как отсутствие напряжения в сети приводит к автоматическому включению двигателя постоянного тока к источнику, например, аккумуляторной батарее. Ввиду того, что время перехода от сети к источнику постоянного тока не превышает 3 с, то время перерыва в электроснабжении аппаратуры связи практически малозаметно из-за инерционности элементной базы. Однако, в данной системе присуще и недостатки, среди которых основными являются: сравнительно низкая надежность из-за большого числа электрических машин, объединенных общим валом и нестабильностью частоты вращения общего вала при работе асинхронного двигателя при отклонениях напряжения сети.provides a three-phase asynchronous motor, therefore, the synchronous generator provides the communication equipment with electricity of a given quality, and when the mains voltage fails, the common shaft rotates from the DC motor, since the lack of voltage in the network automatically turns on the DC motor to a source, for example, a battery. Due to the fact that the transition time from the network to the direct current source does not exceed 3 s, the interruption time in the power supply of communication equipment is almost imperceptible due to the inertia of the element base. However, in this system there are also disadvantages, among which the main ones are: relatively low reliability due to the large number of electric machines combined by a common shaft and the instability of the common shaft speed when the induction motor operates with voltage deviations.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности системы.The technical result of the utility model is to increase the reliability of the system.

Требуемый технический результат достигается тем, что в систему электропитания аппаратуры и связи, содержащую аккумуляторную батарею, зажимы сети переменного тока, двигатель постоянного тока, объединенный общим валом с синхронным генератором и шины для подключения нагрузки, причем шины для подключения нагрузки соединены с выходом синхронного генератора, введены выпрямительное устройство, разделительный диод и шины постоянного тока, двигатель постоянного тока выполнен бесконтактным при этом выпрямительное устройство соединено входом с зажимами сети переменного тока, а выходом - с шинами постоянного тока, к которым через разделительный диод подключена аккумуляторная батарея, а вход бесконтактного двигателя постоянного тока соединен с шинами постоянного тока.The required technical result is achieved by the fact that in the power supply system of the equipment and communication, containing a battery, clamps of an alternating current network, a DC motor combined by a common shaft with a synchronous generator and buses for connecting the load, and buses for connecting the load are connected to the output of the synchronous generator, introduced a rectifier device, an isolation diode and DC bus, the DC motor is made non-contact while the rectifier is connected to the input Clamp AC network, and output - with the DC buses to which is connected via an isolating diode battery and input contactless dc motor is connected to the DC buses.

На чертеже представлена структурная схема системы электропитания аппаратуры автоматики и связи.The drawing shows a structural diagram of a power system for automation equipment and communications.

Система содержит аккумуляторную батарею 1 с минусовым выводом 1-1 и плюсовым выводом 1-2, зажимы сети переменного тока 2, выпрямительное устройство 3 с плюсовым 3-1 и минусовым 3-2 выходами, разделительный диод The system contains a battery 1 with a negative terminal 1-1 and a positive terminal 1-2, terminals of the AC 2, a rectifier 3 with a positive 3-1 and a negative 3-2 outputs, an isolation diode

4, шины постоянного тока 5 с минусовой 5-1 и плюсовой 5-2 шинами, бесконтактный двигатель постоянного тока 6, объединенный общим валом 7 с синхронным генератором 8 и шины для подключения нагрузки 9, при этом минусовой вывод 1-1 батареи 1 соединен с минусовой шиной 5-2 шин постоянного тока 5, плюсовой вывод 1-2 указанной батареи 1 подключен к плюсовой шине 5-1 шин постоянного тока 5 через разделительный диод 4, анод диода 4 соединен с плюсовым выводом 1-2 аккумуляторной батареи 1, а катод с плюсовой шиной 5-1 постоянного тока. Зажимы сети переменного тока 2 соединены с выходом выпрямительного устройства 3, плюсовой выход 3-1 и минусовой выход 3-2 которого соединены с плюсовой 5-1 и минусовой 5-2 шинами постоянного тока 5, причем бесконтактный двигатель постоянного тока 6 подключен к шинам постоянного тока 5. Синхронный генератор 8 соединен с указанным двигателем 6 общим валом 7, а зажимы для подключения нагрузки 9 соединены с упомянутым генератором 8. Все элементы структурной схемы системы электропитания серийно выпускаются отечественной промышленностью. Система может работать в режимах при наличии напряжения сети на зажимах 2 и в режиме разряд аккумуляторной батареи 1.4, DC buses 5 with negative 5-1 and positive 5-2 buses, a non-contact DC motor 6, connected by a common shaft 7 with a synchronous generator 8 and buses for connecting load 9, while the negative terminal 1-1 of battery 1 is connected to negative bus 5-2 DC bus 5, the positive terminal 1-2 of the specified battery 1 is connected to the positive bus 5-1 DC bus 5 through the diode 4, the anode of the diode 4 is connected to the positive terminal 1-2 of the battery 1, and the cathode with a positive bus 5-1 DC. The terminals of the AC network 2 are connected to the output of the rectifier device 3, the positive output 3-1 and the negative output 3-2 of which are connected to the positive 5-1 and negative 5-2 DC buses 5, and the non-contact DC motor 6 is connected to the DC buses current 5. The synchronous generator 8 is connected to the specified motor 6 by a common shaft 7, and the terminals for connecting the load 9 are connected to the said generator 8. All elements of the structural diagram of the power supply system are serially produced by the domestic industry. The system can operate in modes in the presence of mains voltage at terminals 2 and in discharge mode of the battery 1.

Система электропитания работает следующим образом. В статистическом режиме при наличии напряжения на зажимах сети переменного тока 2, оно поступает на выпрямительное устройство 3, где выпрямляется. Постоянное напряжение с выхода устройства 3 поступает на шины 5. При превышении напряжения на шинах 5 напряжения аккумуляторной батареи 1 диод 4 заперт и аккумуляторная батарея 1 не разряжается. От шин постоянного тока 5 получает электроэнергию бесконтактный двигатель постоянного тока 6, начинающий вращение. Вращение двигателя 6 передается с помощью общего вала 7 на ротор (не показан) с синхронного генератора 8, который генерирует напряжение, поступающее на шины 9 для подключения нагрузки. В динамическом режиме, когда напряжение на зажимах сети переменного тока 2 по каким либо причинам отсутствует, выпрямительное устройство 3 обесточено и напряжение на его выхода 3-1 и 3-2 отсутствует, поэтому открывается разделительный диод 4 и аккумуляторная The power supply system operates as follows. In the statistical mode, if there is voltage at the terminals of the AC 2, it goes to the rectifier 3, where it is rectified. Constant voltage from the output of the device 3 is supplied to the bus 5. When the voltage on the bus 5 exceeds the voltage of the battery 1, the diode 4 is locked and the battery 1 is not discharged. From the DC bus 5 receives electric power contactless DC motor 6, which starts the rotation. The rotation of the engine 6 is transmitted using a common shaft 7 to the rotor (not shown) from the synchronous generator 8, which generates the voltage supplied to the bus 9 to connect the load. In dynamic mode, when the voltage at the terminals of the AC 2 is absent for some reason, the rectifier 3 is de-energized and the voltage at its outputs 3-1 and 3-2 is absent, so the isolation diode 4 and the battery

батарея 1, разряжаясь, подает напряжение на шины постоянного тока 5. Бесконтактный двигатель постоянного тока 6 вращает общий вал 7, при этом синхронный генератор 8 генерирует напряжение заданной величины, которое подается на шины для подключения нагрузки 9.the battery 1, when discharged, supplies voltage to the DC bus 5. The non-contact DC motor 6 rotates the common shaft 7, while the synchronous generator 8 generates a voltage of a predetermined value, which is supplied to the bus to connect the load 9.

При появлении напряжения на зажимах сети 2 разделительный диод снова будет закрыт, так как напряжение выпрямительного устройства 3 несколько больше по величине напряжения аккумуляторной батареи 1 и последнее перестает разряжаться.When voltage appears on the terminals of the network 2, the isolation diode will be closed again, since the voltage of the rectifier 3 is slightly higher than the voltage of the battery 1 and the latter ceases to discharge.

Таким образом, предложенная система имеет только две электрические машины, поэтому надежность ее выше. Бесконтактный двигатель постоянного тока имеет повышенный КПД и больший срок службы по сравнению с трехфазным асинхронным двигателем. Кроме того, у него зависимость между напряжением питания и моментом на валу носит линейный характер и нестабильность напряжения питания не будет сказываться на колебаниях частоты вращения ротора синхронного генератора, поэтому выходное напряженнее генератора отличается повышенной стабильностью указанные обстоятельства подтверждают достижение требуемого технического результата.Thus, the proposed system has only two electric machines, so its reliability is higher. A non-contact DC motor has an increased efficiency and a longer service life compared to a three-phase asynchronous motor. In addition, the relationship between the supply voltage and the torque on the shaft is linear and the instability of the supply voltage will not affect fluctuations in the rotor speed of the synchronous generator, therefore, the output voltage is more stable than the generator; these circumstances confirm the achievement of the required technical result.

Литература:Literature:

1. Шейкина Т.С., Ханин Ц.И., Шалашова М.Л. Эксплуатация электропитающих установок систем передачи. М., Радио и связь, 1982, стр.102, рис.2.8.1. Sheikina T.S., Khanin Ts.I., Shalashova M.L. Operation of power supply systems of transmission systems. M., Radio and communications, 1982, p. 102, fig. 2.8.

2. Электротехнический справочник. Т4. Под ред. В.Г.Герасимова, М., МЭИ, 2002, стр.32, рис.55.33.а.2. Electrical reference book. T4 Ed. V.G. Gerasimova, M., MPEI, 2002, p. 32, Fig. 55.33.a.

Claims

A power supply system for automation and communication equipment, comprising a battery, AC clamps, a DC motor connected by a common shaft with a synchronous generator, and buses for connecting the load, and buses for connecting the load connected to the output of the synchronous generator, characterized in that a rectifier a device, an isolation diode and DC bus, the DC motor is made non-contact, while the rectifier device is connected by an input to the terminals of the mains alternating current, and the output - with DC buses, to which a rechargeable battery is connected through a separation diode, and the input of a contactless DC motor is connected to DC buses.