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，陳遠江，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，陳遠江，楊杰敏，向濤波

（武漢軍械士官學校，武漢 430075）

介紹了履帶式車輛主電源系統工作原理，分析了主電源系統不能發電的情況，設計利用轉速表傳感器為主電源系統提供勵磁建立電壓，實現非蓄電池啟動后的無源供電。

非蓄電池啟動 主電源系統 剩磁勵磁 無源供電

0 引言

履帶式車輛都設計有高壓空氣啟動系統，可在無蓄電池時實施啟動，在無蓄電池和高壓空氣時也可實施牽引啟動。多種履帶式車輛使用硅整流發電機和可控硅調壓器作為主電源系統，該電源系統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，主電源系統不發電。履帶式車輛在進行高壓空氣或牽引等非蓄電池啟動后，由于主電源系統不供電，無法進行戰斗。履帶式車輛的發動機轉速表傳感器為三相同步永磁發電機，可以利用其為主電源系統提供勵磁建立電壓，實現非蓄電池啟動后的無源供電，使裝備能發揮應有的戰斗力。

1 基本原理

硅整流發電機和可控硅調壓器電路原理如圖1所示。必須有蓄電池且發電機剩磁電壓高于可控硅導通閾值時，電源系統才能建立電壓。若沒有蓄電池或發電機剩磁電壓低于可控硅導通閾值時，電源系統不能建立電壓。

1.1 正常發電

接通蓄電池開關，啟動車輛，發動機帶動發電機運轉。蓄電池電壓通過電阻R7，穩壓管W1，二極管D1、D2、D3加在可控硅S1、S2、S3的控制極上，可控硅導通。發電機發出的電動勢經三相橋式整流加在勵磁繞組上，勵磁電流增大，發電機電動勢也相應增大，從而建立起電壓。電壓建立后控制電壓可從發電機取得，這時再切斷蓄電池開關，發電機仍可照常發電。

當發電機轉速低時，發電機發出的電壓低，穩壓管W2不通，三極管T沒有基極電流處于截止狀態，通過R7的電流全部通過可控硅控制極。在發電機交流電壓的作用下，可控硅輪流導通。例如，當發電機A相電壓最高，C相次之，B相最低時，可控硅S1承受正向電壓而導通，勵磁電流的通路是：發電機A組→可控硅S1→勵磁繞組→整流二極管Z3→發電機B相。由于可控硅導通，勵磁電路接通，發電機電壓按自勵條件上升，當電壓上升到工作電壓U時，分壓器上的電壓達到穩壓管W2的工作電壓，穩壓管W2導通，三極管T得到基極電流而飽和導通，使穩定管W1截止，可控硅控制極沒有電流，可控硅關斷，勵磁電路被切斷，發電機電壓下降。當電壓下降到恢復電壓U時，分壓器上的電壓又低于穩壓管W2的工作電壓，W2截止，T截止，W1導通，可控硅導通，勵磁電流增大，發電機電壓又上升。如此重復，發電機電壓則在U和U之間脈動。

圖1　電路原理

1.2 不能發電

當有蓄電池但發電機無剩磁或剩磁電壓低于可控硅導通閾值時，接通蓄電池開關，啟動車輛，發動機帶動發電機運轉。蓄電池電壓通過電阻R7，穩壓管W1，二極管D1、D2、D3加在可控硅S1、S2、S3的控制極上，由于發電機無剩磁電壓或剩磁電壓低于可控硅導通閾值，發電機勵磁繞組無勵磁電流，發電機不能建立起電壓。

當沒有蓄電池但有剩磁時，啟動車輛，發動機帶動發電機運轉。發電機剩磁電壓低于穩壓管W1的導通電壓，二極管D1、D2、D3和可控硅S1、S2、S3截止，發電機勵磁繞組無勵磁電流，發電機不能建立起電壓。

當沒有蓄電池且沒有剩磁時，啟動車輛，發動機帶動發電機運轉。發電機無剩磁電壓，穩壓管W1、二極管D1、D2、D3和可控硅S1、S2、S3截止，發電機勵磁繞組無勵磁電流，發電機不能建立起電壓。

2 工作流程

由于發動機轉速表傳感器為三相同步永磁發電機，在發電機無法建立電壓時，可以利用轉速表傳感器為發電機提供勵磁建立電壓，實現無源供電。

設計控制模塊對轉速表傳感器和發電機進行控制，啟動發動機后，發動機帶動轉速表傳感器和發電機轉動。轉速表傳感器發出交流電經整流穩壓后送至控制模塊，控制模塊控制轉速表傳感器向發電機提供勵磁。發電機開始發電，當輸出電壓大于6 V，控制模塊控制發電機自勵，同時切斷轉速表傳感器供電電路。當發電機輸出電壓大于24 V時，控制模塊控制調壓器工作，同時切斷自勵電路，如果發電機工作正常，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，無論發電機有無剩磁，只要能啟動發動機，主電源系統均能正常供電。履帶式車輛在換季保養和平時訓練時，無需安裝充好電的蓄電池，節省大量的物力和人力。特別是戰時，當蓄電池被擊毀或故障時，無源供電裝置能保證發電機正常工作，保持裝備戰斗力。

[1] 劉重發. 自行火炮電氣設備. 武漢軍械士官學校, 2004.

[2] 劉重發. 自行火炮電氣設備維修. 武漢軍械士官學校, 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（1973-）男，副教授。研究方向：自行火炮電氣設備。