劉重發(fā)，陳遠(yuǎn)江，楊杰敏，向濤波

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基于非蓄電池啟動的履帶式車輛無源供電裝置研究

劉重發(fā)，陳遠(yuǎn)江，楊杰敏，向濤波

（武漢軍械士官學(xué)校，武漢 430075）

介紹了履帶式車輛主電源系統(tǒng)工作原理，分析了主電源系統(tǒng)不能發(fā)電的情況，設(shè)計(jì)利用轉(zhuǎn)速表傳感器為主電源系統(tǒng)提供勵磁建立電壓，實(shí)現(xiàn)非蓄電池啟動后的無源供電。

非蓄電池啟動 主電源系統(tǒng) 剩磁勵磁 無源供電

0 引言

履帶式車輛都設(shè)計(jì)有高壓空氣啟動系統(tǒng)，可在無蓄電池時(shí)實(shí)施啟動，在無蓄電池和高壓空氣時(shí)也可實(shí)施牽引啟動。多種履帶式車輛使用硅整流發(fā)電機(jī)和可控硅調(diào)壓器作為主電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)依靠外部電源供電控制剩磁勵磁建立電壓，在沒有蓄電池或無剩磁等情況下，主電源系統(tǒng)不發(fā)電。履帶式車輛在進(jìn)行高壓空氣或牽引等非蓄電池啟動后，由于主電源系統(tǒng)不供電，無法進(jìn)行戰(zhàn)斗。履帶式車輛的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表傳感器為三相同步永磁發(fā)電機(jī)，可以利用其為主電源系統(tǒng)提供勵磁建立電壓，實(shí)現(xiàn)非蓄電池啟動后的無源供電，使裝備能發(fā)揮應(yīng)有的戰(zhàn)斗力。

1 基本原理

硅整流發(fā)電機(jī)和可控硅調(diào)壓器電路原理如圖1所示。必須有蓄電池且發(fā)電機(jī)剩磁電壓高于可控硅導(dǎo)通閾值時(shí)，電源系統(tǒng)才能建立電壓。若沒有蓄電池或發(fā)電機(jī)剩磁電壓低于可控硅導(dǎo)通閾值時(shí)，電源系統(tǒng)不能建立電壓。

1.1 正常發(fā)電

接通蓄電池開關(guān)，啟動車輛，發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。蓄電池電壓通過電阻R7，穩(wěn)壓管W1，二極管D1、D2、D3加在可控硅S1、S2、S3的控制極上，可控硅導(dǎo)通。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電動勢經(jīng)三相橋式整流加在勵磁繞組上，勵磁電流增大，發(fā)電機(jī)電動勢也相應(yīng)增大，從而建立起電壓。電壓建立后控制電壓可從發(fā)電機(jī)取得，這時(shí)再切斷蓄電池開關(guān)，發(fā)電機(jī)仍可照常發(fā)電。

當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓低，穩(wěn)壓管W2不通，三極管T沒有基極電流處于截止?fàn)顟B(tài)，通過R7的電流全部通過可控硅控制極。在發(fā)電機(jī)交流電壓的作用下，可控硅輪流導(dǎo)通。例如，當(dāng)發(fā)電機(jī)A相電壓最高，C相次之，B相最低時(shí)，可控硅S1承受正向電壓而導(dǎo)通，勵磁電流的通路是：發(fā)電機(jī)A組→可控硅S1→勵磁繞組→整流二極管Z3→發(fā)電機(jī)B相。由于可控硅導(dǎo)通，勵磁電路接通，發(fā)電機(jī)電壓按自勵條件上升，當(dāng)電壓上升到工作電壓U時(shí)，分壓器上的電壓達(dá)到穩(wěn)壓管W2的工作電壓，穩(wěn)壓管W2導(dǎo)通，三極管T得到基極電流而飽和導(dǎo)通，使穩(wěn)定管W1截止，可控硅控制極沒有電流，可控硅關(guān)斷，勵磁電路被切斷，發(fā)電機(jī)電壓下降。當(dāng)電壓下降到恢復(fù)電壓U時(shí)，分壓器上的電壓又低于穩(wěn)壓管W2的工作電壓，W2截止，T截止，W1導(dǎo)通，可控硅導(dǎo)通，勵磁電流增大，發(fā)電機(jī)電壓又上升。如此重復(fù)，發(fā)電機(jī)電壓則在U和U之間脈動。

圖1　電路原理

1.2 不能發(fā)電

當(dāng)有蓄電池但發(fā)電機(jī)無剩磁或剩磁電壓低于可控硅導(dǎo)通閾值時(shí)，接通蓄電池開關(guān)，啟動車輛，發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。蓄電池電壓通過電阻R7，穩(wěn)壓管W1，二極管D1、D2、D3加在可控硅S1、S2、S3的控制極上，由于發(fā)電機(jī)無剩磁電壓或剩磁電壓低于可控硅導(dǎo)通閾值，發(fā)電機(jī)勵磁繞組無勵磁電流，發(fā)電機(jī)不能建立起電壓。

當(dāng)沒有蓄電池但有剩磁時(shí)，啟動車輛，發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)剩磁電壓低于穩(wěn)壓管W1的導(dǎo)通電壓，二極管D1、D2、D3和可控硅S1、S2、S3截止，發(fā)電機(jī)勵磁繞組無勵磁電流，發(fā)電機(jī)不能建立起電壓。

當(dāng)沒有蓄電池且沒有剩磁時(shí)，啟動車輛，發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)無剩磁電壓，穩(wěn)壓管W1、二極管D1、D2、D3和可控硅S1、S2、S3截止，發(fā)電機(jī)勵磁繞組無勵磁電流，發(fā)電機(jī)不能建立起電壓。

2 工作流程

由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表傳感器為三相同步永磁發(fā)電機(jī)，在發(fā)電機(jī)無法建立電壓時(shí)，可以利用轉(zhuǎn)速表傳感器為發(fā)電機(jī)提供勵磁建立電壓，實(shí)現(xiàn)無源供電。

設(shè)計(jì)控制模塊對轉(zhuǎn)速表傳感器和發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制，啟動發(fā)動機(jī)后，發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)速表傳感器和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)速表傳感器發(fā)出交流電經(jīng)整流穩(wěn)壓后送至控制模塊，控制模塊控制轉(zhuǎn)速表傳感器向發(fā)電機(jī)提供勵磁。發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，當(dāng)輸出電壓大于6 V，控制模塊控制發(fā)電機(jī)自勵，同時(shí)切斷轉(zhuǎn)速表傳感器供電電路。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓大于24 V時(shí)，控制模塊控制調(diào)壓器工作，同時(shí)切斷自勵電路，如果發(fā)電機(jī)工作正常，控制模塊控制輸出，不正常重新開始。其控制流程圖如圖2所示。

3 結(jié)論

履帶式車輛使用無源供電裝置后，無論是否有蓄電池或外接電源，無論發(fā)電機(jī)有無剩磁，只要能啟動發(fā)動機(jī)，主電源系統(tǒng)均能正常供電。履帶式車輛在換季保養(yǎng)和平時(shí)訓(xùn)練時(shí)，無需安裝充好電的蓄電池，節(jié)省大量的物力和人力。特別是戰(zhàn)時(shí)，當(dāng)蓄電池被擊毀或故障時(shí)，無源供電裝置能保證發(fā)電機(jī)正常工作，保持裝備戰(zhàn)斗力。

[1] 劉重發(fā). 自行火炮電氣設(shè)備. 武漢軍械士官學(xué)校, 2004.

[2] 劉重發(fā). 自行火炮電氣設(shè)備維修. 武漢軍械士官學(xué)校, 2007.

Research on Passive Power Supply for Tracked Vehicle Based on Non-Battery Starting

Liu Zhongfa, Chen Yuanjiang, Yang Jiemin, Xiang Taobo

(Ordnance N.C.O. Academy of P.L.A., Wuhan 430075, China)

2014-07-01

TM910

A

1003-4862（2014）11-0019-02

劉重發(fā)（1973-）男，副教授。研究方向：自行火炮電氣設(shè)備。