×
10.04.2019
219.017.0a21

ЭНЕРГОУСТАНОВКА НА ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002460179
Дата охранного документа
27.08.2012
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к энергоустановкам на топливных элементах, обеспечивающих резервное электропитание, и может использоваться в самых различных областях науки и техники. Согласно изобретению в энергоустановку введены клеммы для подключения внешней электрической сети, датчик напряжения сети, выпрямительный мост с электролитическим конденсатором, контактор и коммутационный элемент. При небольшом количестве дополнительных элементов обеспечивается преобразование автономной энергоустановки в источник бесперебойного питания с генератором на топливных элементах в качестве резервного источника питания. Техническим результатом изобретения является резкое увеличение длительности работы источника бесперебойной работы по сравнению с известными, использующими в качестве резервного источника только аккумуляторные батареи. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предложение относится к энергоустановкам на топливных элементах.

Известна энергоустановка на топливных элементах (патент США №2006/0280977, МПК H01M 8/04, 2006), содержащая генератор на топливных элементах, инвертор, датчик напряжения генератора, подключенный к системе автоматического управления и контроля, аккумуляторную батарею, зарядное устройство и коммутационные элементы. Недостатком энергоустановки является ее полная автономность и неспособность к совместной работе с внешней электрической сетью в режиме источника бесперебойного питания.

Известно большое количество источников бесперебойного питания ИБП/UPS (журнал "Современные технологии автоматизации" №3, 2005 г., с.66-72), где в качестве резервного источника питания используются аккумуляторные батареи. Недостатком известных ИБП является весьма ограниченное время работы от аккумуляторов при пропадании внешней сети.

За прототип взята энергоустановка на топливных элементах (патент RU 2382445, МПК H01M 8/04, 2009), содержащая генератор на топливных элементах, инвертор, датчик напряжения генератора, систему автоматического управления и контроля, блок аккумуляторных батарей, зарядное устройство, развязывающие диоды, три контактора, кнопку включения и коммутационные элементы.

Недостаток энергоустановки заключается в отсутствии цепей, позволяющих обеспечить совместную работу энергоустановки с внешней электрической сетью в режиме источника бесперебойного питания с длительным временем работы при пропадании внешней сети.

Предлагаемая энергоустановка позволяет получить универсальный резервный источник электроэнергии, способный работать как в режиме источника бесперебойного питания при наличии внешней электрической сети, так и в режиме автономного источника без внешней сети, и обладающий большим временным ресурсом.

Энергоустановка, схема которой представлена на рисунке 1, содержит генератор на топливных элементах 1, инвертор 2, датчик выходного напряжения генератора 3, подключенный к входу системы автоматического управления и контроля 4, блок аккумуляторных батарей 5, зарядное устройство 6, два развязывающих диода 7, 8, объединенный катод которых подключен к входу инвертора 2, три контактора 9, 10, 11. Обмотки контакторов 9, 11 через коммутационные элементы на замыкание 12, 13 подключены к выходу инвертора 2. Обмотка контактора 10 через параллельно-последовательно соединенные кнопку 14, вспомогательный контакт 15 контактора 10, коммутационный элемент на замыкание 16 и коммутационный элемент на размыкание 17 подсоединена к блоку 5. Контакты на замыкание 18 контактора 9 включены между генератором 1 и анодом диода 7.

Контакты на замыкание 19 контактора 11 включены между выходом инвертора 2 и нагрузкой 20. Основные контакты на замыкание 21 и контакты на размыкание 22 контактора 10 подключены между блоком 5 и соответственно анодом диода 8 и выходом зарядного устройства 6, вход которого связан с выходом инвертора 2. Управляющие входы коммутационных элементов 12, 13, 16, 17 и потребителей соответственных нужд энергоустановки (электромагнитные клапаны, нагреватели, насосы, вентиляторы, датчики и т.д.) 23 связаны с выходами системы 4.

Энергоустановка снабжена клеммами 24 для подключения внешней электрической сети, связанными через тумблер 25 с датчиком напряжения сети 26 и входом выпрямительного моста 27 с электролитическим конденсатором 28 на выходе, и четвертым контактором 29. Обмотка контактора 29 через коммутационный элемент на замыкание 30 подключена к выходу инвертора 2, а контакты на размыкание 31 контактора 29 подсоединены между выходом выпрямительного моста 27 и входом инвертора 2. Управляющий вход элемента 30 подключен к системе 4.

Энергоустановка работает следующим образом.

При наличии внешней электрической сети, подключенной к клеммам 24, и замыкании тумблера 25 на выходе моста 27 появляется постоянное напряжение, запускающее инвертор 2. На выходе инвертора 2 появляется стабильное переменное напряжение 220 В, запитывающее систему 4 и зарядное устройство 6, осуществляющее подзаряд блока 5. По команде от системы 4 замыкается элемент 13 и срабатывает контактор 11, подключающий контактами 19 выход инвертора 2 к нагрузке 20.

При пропадании или снижении ниже допустимого уровня напряжения внешней сети датчик 26 информирует о произошедшем систему 4.

Система 4 замыкает элементы 16 и 30, вызывая срабатывание контакторов 10 и 29. При этом блок 5 через контакты 22 и диод 8 подключается к входу инвертора 2, а мост 27 контактами 31 отключается от него. Одновременно с этим блок 5 контактами 21 отключается от устройства 6. В свою очередь, система 4 по заданному алгоритму осуществляет перевод генератора 1 из холодного состояния в рабочее.

При появлении на выходе генератора 1 напряжения заданной величины датчик 3 информирует систему 4 о готовности генератора 1 к работе. Система 4 замыкает элемент 12, вызывая срабатывание контактора 9. При этом генератор 1 через контакты 18 и диод 7 подключается к входу инвертора 2. После этого от системы 4 посредством кратковременного размыкания элемента 17 формируется сигнал на отключение контактора 10. В результате выход блока 5 отключается от входа инвертора 2 и подключается к выходу зарядного устройства 6. Дальнейшая работа энергоустановки осуществляется от генератора 1. Переход к данному режиму происходит без прерываний и скачков напряжения на нагрузке 20.

При появлении напряжения внешней электрической сети на выходе датчика 26 появляется соответствующий информационный сигнал, по которому система 4 замыкает элемент 16, включает контактор 10, подключая блок 5 через контакты 22 и диод 8 к входу инвертора 2, а контактами 21 отключает его от зарядного устройства 6. С небольшой задержкой система 4 размыкает элемент 12, выключает контактор 9 и отключает контактами 18 выход генератора 1 от входа инвертора 2. После чего по заданному алгоритму начинается перевод генератора 1 из рабочего состояния в холодное. По завершении перевода система 4 замыкает элемент 30 и включает контактор 29, подключающий своими контактами 31 выход моста 27 к входу инвертора 2. С небольшой задержкой система 4 посредством кратковременного размыкания элемента 17 выключает контактор 10, отключая тем самым блок 5 от входа инвертора 2 и подключая его к выходу зарядного устройства 6. Таким образом работа энергоустановки от внешней электрической сети полностью восстанавливается без перебоев питания нагрузки 20.

Помимо работы в режиме источника бесперебойного питания энергоустановка может функционировать и как автономный независимый от внешней сети источник переменного напряжения. При этом первоначальный запуск установки осуществляется нажатием кнопки 14, вызывающей срабатывание контактора 10 и подключение блока 5 к инвертору 2, запитывающего систему 4. Система 4 обеспечивает перевод генератора 1 в рабочее состояние, после чего подключает его к инвертору 2 с одновременным отключением блока 5 и переводом его в режим подзаряда от устройства 6. Отключение энергоустановки происходит в обратной последовательности.

Рассмотренная схема построения энергоустановки возможна при достаточно близких значениях выпрямленного напряжения сети и напряжений генератора 1 и блока аккумуляторов 5, укладывающихся в допустимый диапазон входных напряжений инвертора 2.

Примененное в энергоустановке двойное преобразование (AC-DC, DC-AC) внешней электрической сети обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения установки во всех режимах ее работы.

Емкость блока аккумуляторов 5 определяется временем перевода генератора 1 из холодного состояния в рабочее и величиной мощности, потребляемой нагрузкой и потребителями собственных нужд.

Для повышения быстродействия переключения силовых контактов 18, 19, 21, 22, 31 энергоустановки возможна замена соответствующих контакторов на твердотельные реле. В качестве зарядного устройства 6 может быть использован также преобразователь DC-DC, при этом его вход подключается параллельно входу инвертора. В результате несколько повышается КПД энергоустановки.

Таким образом предлагаемая энергоустановка обеспечивает большой временной ресурс работы при жестком соблюдении экологическим норм. Ее характеризует широкая универсальность, необходимая для применения в самых различных областях техники, требующих надежного и длительного резервного электропитания.

Энергоустановка на топливных элементах, содержащая генератор на топливных элементах, инвертор, датчик выходного напряжения генератора, подключенный к входу системы автоматического управления и контроля, блок аккумуляторных батарей, зарядное устройство, два развязывающих диода, объединенный катод которых подключен к входу инвертора, три контактора, обмотки первого и третьего из которых через соответствующие коммутационные элементы на замыкание подключены к выходу инвертора, а обмотка второго через параллельно-последовательно соединенные кнопку включения энергоустановки, вспомогательный контакт второго контактора, третий коммутационный элемент на замыкание и коммутационный элемент на размыкание подсоединена к блоку аккумуляторных батарей, причем контакты на замыкание первого контактора включены между генератором на топливных элементах и анодом первого развязывающего диода, контакты на замыкание третьего контактора - между выходом инвертора и нагрузкой, основные контакты на замыкание и контакты на размыкание второго контактора - между блоком аккумуляторных батарей и соответственно анодом второго развязывающего диода и выходом зарядного устройства, вход которого связан с выходом инвертора, а управляющие входы всех коммутационных элементов и потребителей собственных нужд связаны с выходами системы автоматического управления и контроля, отличающаяся тем, что энергоустановка снабжена клеммами для подключения внешней электрической сети, связанными через тумблер с датчиком напряжения сети и входом выпрямительного моста с электролитическим конденсатором на выходе, и четвертым контактором, обмотка которого через четвертый коммутационный элемент на замыкание подключена к выходу инвертора, а контакты на размыкание подсоединены между выходом выпрямительного моста и входом инвертора, причем управляющий вход четвертого коммутационного элемента и выход датчика напряжения сети подключены к системе автоматического управления и контроля.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-6 из 6.
20.01.2014
№216.012.986a

Теплообменник

Теплообменник для энергетических установок содержит винтообразные элементы из труб с двумя прямыми и двумя скругленными участками на каждом витке. При этом центры труб у прямых участков в поперечном сечении теплообменника располагаются на контуре многоугольника. Винтообразные элементы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504717
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.04.2019
№219.017.078d

Маркировочный ярлык

Настоящее изобретение относится к устройству маркировочного ярлыка и может быть использовано для осуществления маркировки электрических проводов, кабелей, шлангов и других удлиненных объектов разного сечения. Целью изобретения является уменьшение материалоемкости, повышение технологичности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002459301
Дата охранного документа: 20.08.2012
10.04.2019
№219.017.09b5

Энергоустановка на топливных элементах

Изобретение относится к энергоустановкам на топливных элементах, предназначенных для использования как в качестве источника бесперебойного питания, так и полностью автономного источника. Техническим результатом является универсальность установки, возможность ее длительной и надежной работы как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002462798
Дата охранного документа: 27.09.2012
10.04.2019
№219.017.09b8

Устройство испытаний частотно-управляемого гребного электропривода системы электродвижения в условиях стенда

Предложение относится к судовым системам электродвижения с частотно-управляемым гребным асинхронным электродвигателем и может быть использовано при проведении приемо-сдаточных испытаний гребного электродвигателя (ГЭД) и системы электродвижения (СЭД) в условиях стенда. Целью предложения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002462728
Дата охранного документа: 27.09.2012
09.06.2019
№219.017.76be

Способ хранения и получения водорода гидролизом алюминия для автономных энергетических установок с электрохимическими генераторами

Изобретение относится к области автономной энергетики, преимущественно к энергоустановкам с электрохимическими генераторами. Согласно изобретению способ хранения и получения водорода в автономных энергетических установках с циклом функционирования от нескольких часов до нескольких тысяч часов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002260880
Дата охранного документа: 20.09.2005
29.06.2019
№219.017.9f9b

Разностно-дальномерное гидроакустическое устройство определения местоположения надводного или подводного судна относительно заданного фарватера

Изобретение относится к гидроакустическим разностно-дальномерным навигационным системам. Согласно изобретению на судне установлен гидроакустический импульсный излучатель, вдоль и поперек заданного фарватера размещены две пары донных гидрофонов, соединенных с двумя парами триггеров. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002470317
Дата охранного документа: 20.12.2012
Показаны записи 1-10 из 27.
20.01.2013
№216.012.1df0

Устройство селективного контроля и защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение безопасности и надежности эксплуатации сети. Устройство снабжено дополнительными транзисторными ключами, контакторами с размыкающими и замыкающим контактами, светодиодом индикации номера отключенной линии сети и кнопкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473158
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.11.2013
№216.012.801f

Устройство тепловой защиты электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах тепловой защиты преимущественно асинхронных электродвигателей, используемых в гребных электроприводах. Техническим результатом является обеспечение автоматического определения наиболее нагруженной обмотки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498472
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.8380

Устройство тепловой защиты двигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах тепловой защиты двигателей. Техническим результатом является повышение точности, надежности, уменьшение габаритов, веса и стоимости, упрощение настройки и регулировки устройства в целом. Устройство тепловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499340
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.03.2014
№216.012.aa4f

Устройство контроля сопротивления изоляции электрической сети переменного тока

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к устройствам контроля сопротивления изоляции электрической сети переменного тока. Устройство контроля сопротивления изоляции электрической сети переменного тока содержит фильтр низкой частоты, вход которого подключен к контролируемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509314
Дата охранного документа: 10.03.2014
27.03.2014
№216.012.ae63

Судовая электроэнергетическая установка

Изобретение относится к судовой электротехнике и может быть использовано в качестве электроэнергетической установки как на надводных, так и на подводных судах. Установка содержит: дизель-генератор, блок аккумуляторных батарей, генератор на топливных элементах, инвертор, преобразователь DC/DC, к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510358
Дата охранного документа: 27.03.2014
10.08.2014
№216.012.e6fd

Устройство контроля работы и защиты трехфазного электродвигателя

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах контроля работы и защиты, преимущественно, асинхронных электродвигателей, применяемых в гребных электроприводах. Технический результат заключается в реализации простого и универсального устройства контроля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524926
Дата охранного документа: 10.08.2014
27.11.2014
№216.013.0a86

Электроимпульсное противообледенительное устройство

Электроимпульсное противообледенительное устройство может использоваться для удаления льда с листовых металлических поверхностей, например с обшивок крыльев самолетов. Заявленное устройство содержит ряд индукторов, расположенных вблизи от очищаемой ото льда металлической поверхности. Индукторы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534102
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.12.2014
№216.013.10f4

Электроимпульсное противообледенительное устройство

Электроимпульсное противообледенительное устройство относится к импульсным устройствам и может быть использовано для механического удаления льда с металлических обшивок транспортных средств, таких как самолеты, вертолеты, экранопланы, суда. Содержит электромагнитные индукторы, распределитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535763
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.02.2015
№216.013.2a89

Устройство защиты инвертора от перегрузки по мощности

Изобретение относится к электротехнике и реализует простой и универсальный способ контроля и защиты инвертора от перегрузок как по активной, так и по полной мощности, что обеспечивает безопасность его эксплуатации без ограничения мощностных возможностей инвертора. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542346
Дата охранного документа: 20.02.2015
27.02.2015
№216.013.2bf1

Устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, содержащих однофазные асинхронные электродвигатели. Устройство, включающее в себя входной выпрямительный мост, конденсатор, транзисторный и обратный диодный мосты, однофазный асинхронный электродвигатель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542717
Дата охранного документа: 27.02.2015
+ добавить свой РИД