Устройство для заряда аккумуляторной батареи

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОП БАТАРЕИ, содержащее трехфазный трансформатор, к концам и промежуточным выводам вторичной обмотки которого через трехполюсный переключатель подключен тиристорный мост со сглаживающим дросселем на выходе, блок автоматического управления и регулирования тиристорами моста, датчик зарядного тока с релейной схемой переключения режимных уставок, о тличающееся тем, что, с целью снижения мощности и материалоемкости вторичной обмотки, трехполюсный переключатель подключен подвижными контактами к началам фазных вторичных обмоток трансформатора, а неподвижными - к началам, промежуточ- , ным выводам и концам смежных фазных обмоток.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) () 1) 4(5!) Н 02 J 7/10 (1;1 .,итг ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)3„, »»л»»»Фиг f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3608758/24-07 (22) 24..06.83 (46) 15.03.85; Бюл. У 10 (72) В.Н. Филатов (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (НИИ завода Электровы-. прямитель") (53) 621.355. 164(088.8) (56) 1. Зорохович А.Е. и др. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. N. "Энергия", 1975, рис. 138.

2. Полупроводниковые выпрямители.

Под ред. Ф.И. Ковалева и Г.П. Состковой. М., "Энергия", 1978, с. 348.

3. Зорохович А.Е. и др. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. М., "Энергия", 1975, с ° 144.

Э (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее трехфазный трансформатор, к концам и промежуточным выводам вторичной обмотки которого через трехполюсный переключатель подключен тиристорный мост со сглаживающим дросселем на выходе, блок автоматического управления и регулирования тиристорами моста, датчик зарядного тока с релейной схемой переключения режимных уставок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения мощности и материалоемкости вторичной обмотки, трехполюсный переключатель подключен подвижными контактами к началам разных вто Б ричных обмоток трансформатора, а неподвижными — к началам, промежуточ-, ным выводам и концам смежных фазных обмоток.

1145409

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах заряда аккумуляторных батарей с многоступенчатыми режимами заряда. 5

Известны устройства для заряда аккумуляторных батарей, содержащие трехфазный трансформатор, тиристорный блок и сглаживающий редуктор, которые образуют собственно зарядный 10 выпрямитель с блоком его автоматического управления и регулирования.

В зависимости от конкретных требований они могут быть выполнены по различным схемам выпрямления.. Для 15 работы на различных уставках выходного напряжения вторичные обмотки трансформаторов выполняют с отпайками и снабжают их соответствующими переключающими устройствами, а для 20 задания соответствующих режймных уставок стабилизированного тока или напряжения их снабжают датчиками выходного тока и напряжения. Возможны различные вариации сочетаний переклю-25 чающих отводов трансформатора и задатчиков выходных токов и напряжений (1) и (2) .

Недостатками таких устройств являются завьппенная установленная мощ- З0 ность трансформатора и сложность переключения отводов трансформаторов, что недопустимо при управлении уст-. ройством с пульта дистанционного управления, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее трехфазный трансформатор, к концам и отводам вторич- 40 ной обмотки которого через переключатель подключен тиристорный мост со сглаживающим дросселем на выходе, блок автоматического управления и регулирования тиристорным мостом с датчйком постоянного тока и релейной схемой переключения режимных уставок., Особенностью большинства режимов работы зарядных устройств является обратная зависимость выход- 50 ного тока от напряжения. Поэтому в начале зарядного режима переклю-.. чатель отводов трансформатора устанавливают в положение, соответствующее наименьшему напряженйю, а пере- 55 ключатель релейной схемы переключения токовых уставок задатчика выходного тока — в положение максимального зарядного тока. При подаче на вход устройства сетевого .напряжения на тиристоры выпрямителя подают управляющие импульсы, формируемые блоком автоматического управления, фазовое регулирование которых обеспечивает стабилизацию зарядного тока согласно выставленной токовой уставке задатчика постоянного тока. При этом благодаря работе на низшей по напряжению отпайке трансформатора обеспечиваются повышенный коэффициент мощности устройства и пониженный уровень пульсации зарядного тока. По мере заряда аккумуляторной батареи производят соответствующие переключения отводов трансформатора и режимных уставок зарядного тока (3).

Недостатком известного устройства. является завышенная установленная мощность трансформатора, поскольку его вторичная обмотка рассчитывается на максимальные ток и напряжение.

Цель изобретения — снижение мощности и материалоемкости вторичной обмотки трансформатора.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для заряда аккумуляторной батареи, содержащем трехфаз ный трансформатор, к .концам и промежуточным выводам вторичной обмотки которого через переключатель подключен тиристорный мост со сглаживающим дросселем на выходе, блок автоматического управления и регулирования тиристорами моста и датчик зарядного тока с релейной схемой переключения токовых уставок, переключатель подключен подвижными контактами к началам фазных вторичных обмоток трансформатора, а неподвижными — к началам, промежуточным выводам и концам смежных фазных обмо,ток °

На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — одна из.возможных.модификаций устройства; на фиг.3 - диаграммы напряжений, характеризующие работу устройства.

Устройство содержит трансформатор 1, электромагнитные коммутирукнцие устройства 2-4, тиристорный мост 5, сглаживающий дроссель 6, .блок 7 автоматического управления и регулирования, датчик 8 зарядного тока, резисторы 9-11, реле 12-14 и переключатель 15. Устройство работает на аккумуляторную батарею 16..

1145409

10 к источнику питающего напряжения.

Выход датчика 8 зарядного тока подключен к входу блока 7 автоматичес- . 20

30 явное напряжение, прямо пропорциональ 0

3а счет описанной схемы коммутации

45 отводов вторичной обмотки трансформатора облегчается токовый режим работы вторичной обмотки трансформатора.

Действительно, в режиме максимального зарядного тока и минимального напряжения вторичная обмотка трансформатора соединена в треугольник и в ее фаэных обмотках протекает ток с действующим значением.

Благодаря наличию обратной связи по току обеспечивается стабилизация зарядного тока, несмотря на возраста55

t а в режиме минимального тока и максимального напряжения обмотка траннапряжение питания подается на обмот3

Трансформатор 1 подключен своими . первичными обмотками к входным зажимам устройства, а концами вторичной обмотки - к зажимам переменного тока тиристорного моста 5. Начала вторичной обмотки трансформатора через контакты коммутирующих устройств 2, 3 и 4 подключены к началам, выводам и концам ее смежных фаз. На выходе тиристорного моста 5 включены сглаживающий дроссель 6 и датчик 8 зарядного тока, на выходе которого через контакты реле 12, 13 и, 14 подключены подстрочные. резисторы 9, 10 и 11.

Обмотки реле 12, 13 и 14 и коммутирующих устройств 2, 3 и 4 подключены через переключатель режимных уставок кого управления и регулирования, выходы которого подключены к управляющим электродам тиристорного моста 5.

Процесс заряда начинают с положе.ния переключателя 15, соответствующего наименьшему выходному напряжению и максимальному зарядному току.

При подаче на вход устройства сетевого напряжения оказываются включенными обмотки коммутирующего устройства (контактора) 2 и реле 12. Вторичная обмотка трансформатора соединена в треугольник (фиг. За), напряжение обмотки выпрямляется тиристорным мостом .5.. Сглаженный дросселем зарядный ток протекает по первичной обмотке датчика 8 тока и заряжает аккумуляторную батарею 16. На выходе датчика 8 тока формируется постоное величине зарядного тока, которое подается на элемент сравнения блока 7 автоматического управления и регулирования. ние по мере заряда противоЭДС аккумуляторной батареи 16 и наличие колебаний сетевого напряжения.

По достижении требуемого уровня зарядки аккумуляторной батареи 16 переключатель 15 переводят на следукнцую режимную уставку, соответству ющую большему выходному напряжению и меньшему зарядному току. Обмотки контактора 2и реле 12 обесточиваются, ки контактора 3 и реле 13. Вторичная, обмотка трансформатора с помощью контактов контактора 3 соединяется по схеме треугольника с продолженными в звезду сторонами (фиг. Зб), линейное напряжение которого выше линейного напряжения простого треугольника. Соответственно и на выходе выпрямителя присутствует большее выпрямленное напряжение. . Поскольку на выходе датчика 8 тока подключен с помощью реле 13 больший по сопротивлению резистор 10, то для достижения требуемого уровня его выходного напряжения блок 7 автоматического управления и регулирования должен задавать и стабилизировать меньший по величине зарядный ток выпрямителя.

Аналогично происходит процесс заряда аккумуляторной батареи 16 на третьей ступени заряда. При соответствующем положении переключателя

15 режимных уставок включаются контактор 4 и реле 14, обеспечивающие соответственно подачу еще большего вторичного напряжения на вход тиристорного моста 5 и подключение большего нагрузочного резистора 11 на выход датчика 8 зарядного тока.

В предельном случае отводы трансформатора, обеспечивающие высшее напряжение, могут быть, совмещены с началами соответствующих им фаэных обмоток, с включением вторичной обмотки трансформатора в звезду.

Следовательно, полный диапазон регулирования вторичного напряжения на выходе трансформатора 1 находится в пределах (1-1,73) U, что достаточно для большинства случаев (фиг. Зв).

1145409 сформатора соединена в звезду,и через ее фазные обмотки протекает ,ток Т = I<> т.е. в ГЗ раз больший. 5

Поскольку в известных зарядных устройствах через работающие секции вторичных обмоток трансформатора протекает всегда полный линейный ток, установленная мощность вторичных обмоток трансформатора в них вьпне в

i 73 раза при наличии двух ступеней вторичного напряжения с предельно возможной кратностью напряжений, равной 1,73. .15

В других случаях снижение требуемой мощности вторичной обмотки трансформатора мень|не, например, в 1,35-1,36 раза при наличии третьей уставки выходного напряжения в устройстве согласно фиг. 1.

В варианте практической реализации устройства число ступеней регулирования переменного напряжения на входе тиристорного моста может. быть сведено к двум, а в качестве электромагнитного коммутирующего устройства может быть использовано двухпозиционное сильноточное реле, При этом для повьппения надежности работы и 30 снижения расхода электроэнергии нормально замкнутые контактные пары реле подключают к отводам вторичной обмотки трансформатора, соответствующим режиму заряда с большей продол- 35 жительностью работы (т.е. реле оста-. ется основное время работы зарядного устройства в выключенном положении).

При этом для упрощения конструкции трансформатора в качестве двух пере- 40 ключающих выводов вторичной обмотки трансформатора могут быть использованы конец и начало соответствующей фазной вторичной обмотки трансформатора (фиг. 2).

Возможны и другие варианты предлагаемого устройства с использованием других типов датчиков зарядного тока, например на основе трансформаторов тока, установленных на входе тиристорного моста, а также с применением датчиков напряжения для обеспечения режимов заряда со ступенью стабилизации напряжения. При этом режимные уставки могут определяться не одним зарядным режимом, а несколькими для различных типов заряжаемых батарей, Например, в зарядно-силовых выпрямителях типа ТПС-630к, ПВКЗС-500 выходное напряжение в процессе заряда изменяется в диапазоне 190-320 В (кратность 1,7) с наличием режима. стабилизации напряжения 265 В. В них целесообразно сделать хотя бы две ступени переключения напряжения согласующего трансформатора с соотношением 320/265 = 1,2.

В разрабатываемых зарядных выпрямителях типа ТПС-25-40 и ТПС-2/25-40 выходное напряжение меняется уже в диапазоне 12-40 В (кратность 3,33) при фиксированных уставках тока

7,13 и 25 А. В этих устройствах было бы эффективно использовать два поддиапазона выходных напряжений

12-23 и 23-40 с применением простейшего варианта переключения выводов по схеме фиг. 2. Большее число ступеней экономически нецелесообразно ввиду малой мощности зарядных устройств (1 и 2 кВт).

1145409

Составитель В. Оглоблев

Редактор И. Рыбченко Техред А.Ач Корректор А. Обручар

Заказ 1182/39 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4