Система питания потребителя постоянного тока

 

Изобретение относится к системе для обеспечения потребителей постоянным напряжением. Целью изобретения является повышение КПД системы. При включенной сети переменного напряжения трансформатор 3 и полууправляемый выпрямитель 5 обеспечивают потребитель 12 постоянным напряжением. Зарядка аккумулятора 16 осуществляется от трансформатора 18 независимо от питания потребителя, вторичная обмотка трансформатора 18 включена последовательно с вторичной обмоткой трансформатора 3 и через управляемый однополупериодный выпрямитель 19 заряжает аккумулятор повьшенным по сравнению с потребителем напряжением. При отключении сети вспомогательный тиристор 26 открывается, и аккумулятор 16 подключается к потребителю через отводку дроссельной катушки 23. При включении сети тиристор 26 закрывается с помощью цепи, состоящей из дроссельной катушки 9 и конденсатора 11. Рассмотрен трехфазньй вариант, а также вариант системы, содержащий регулятор зарядки, выполненный с контролирующими напряжение и ток аккумулятора входами. Датчик тока выполнен в виде первичной обмотки трансформатора, включенной в токовый контур первичной обмотки 21 трансформатора 18. В следующем варианте системы трансформатор -3 обьединен с трансформатором 18. 6 ил. I СО ГчЭ со оо сн

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 J 7/10

l3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТ У фиг 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3653056/24-07 (22) 04.10.83 (31) 3176/82 (32) 04.10.82 (33) HU (46) 30.06.87. Бюл. № 24 (71) Вилламошипари Кутато Интезет (HU) (72) Эндре Фюзеши, Карой Генаски и Ласло Тиханьи (НН) (53) 621.355.1(088.8) (56) Зорохович А.Е. и др. Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей. М.: Энергия, 1975, с. 139 †1, рис. 5.18, сс. 142-148, рис. 5.19 и 5.20.

Авторское свидетельство СССР

¹ 363156, кл. H 02 J 9/00, 1972.

Заубер К. Обзор электропитания телефонных коммутаторных установок.—

Журнал фирмы Сименс. (54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к системе для обеспечения потребителей постоянным напряжением. Целью изобретения является повьппение КПД системы. При включенной сети переменного напряжения трансформатор 3 и полууправляе,Я0 „„1321380 А 5 мый выпрямитель 5 обеспечивают потребитель 12 постоянным напряжением.

Зарядка аккумулятора 16 осуществляется от трансформатора 18 независимо от питания потребителя, вторичная обмотка трансформатора 18 включена пос— ледовательно с вторичной обмоткой трансформатора 3 и через управляемый однополупериодный выпрямитель 19 заряжает аккумулятор повьппенным по сравнению с потребителем напряжением.

При отключении сети вспомогательный тиристор 26 открывается, и аккумуля— тор 16 подключается к потребителю через отводку дроссельной катушки 23.

При включении сети тиристор 26 закрывается с помощью цепи, состоящей из дроссельной катушки 9 и конденсатора

11. Рассмотрен трехфазный вариант, а также вариант системы, содержащий регулятор зарядки, выполненный с контролирующими напряжение и ток аккумулятора входами. Датчик тока выполнен в виде первичной обмотки трансформатора, включенной в токовый контур первичной обмотки 21 трансформатора 18. В следующем варианте системы трансформатор 3 объединен с трансформатором 18. 6 ил.

1 :32

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам тока для беспрерывного обеспечения постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение КЩ системы питания.

На фиг.l изображена предлагаемая система, принципиальная схема; на фиг.2 — система при Оцнофазном и трехфазном исполнении", на фиг.3 график напряжений на соответствующих элементах системы; на фиг.4 — система с элементами для регулирования зарядки; на фиг.5 — вариант схемы системы питания; на фиг.б — пример исполнения регулировки зарядки.

Схема (фиг.l) содержи ". сеть 1 с переменным напряжением, которая питает первичную обмотку 2 трансформатора 3. Вторичная обмотка 4 трансформатора 3 присоединена к выпрямителю

5, содержащему мостовую схему, состоящую из регулируемого полумоста 6 и нерегулируемого полумоста 7 и являющуюся полуавтоматической. Выходной зажим 8 регулируемого полумоста

6 через катушку 9 сглаживающего дрссселя присоединен к первому общему концу 10 конденсатора 11 фильтра г потребителя 12, Выходной зажим 13 нерегулируемого полумоста. 7 присоединен к другому общему концу 14 г. с ребителя 12 и конденсатора 11 фиг ьтра,.а также к одному полюсу 15 аккумулятора 16. Регулятор 17 напряже:-ия поддерживает чапряжение потребителя

12 постояHHbM с помОщью выпрямителя

5 в качестве исполнительного звен.i, Выпрямитель, заряжающий аккумулятор

16, объединен с выпрямителем 5, а именно через вспомогательгый трансформатор 18 и регулируемый выпрямитель 19, служащий для зарядки. B"ãî-ричная обмотка 4 трансформатора 3 через вторичную обмотку 20 вспомогательного трансформатора 18, который запитывается через первич."- ую обмотку

21 переменным напряжением и через включенный последовательно, управляемый однополупериодный выпрямитель 19, служащий для зарядки, присоединена также к зарядному зажиму 22, Зарядный зажим 22 через дроссельггую катушку 23, снабженную отводом 24 и уме льшающую пульсапию зарядного тока, соединен с другим полюсом 25 аккумулятора 16. Между отводом 24 дроссепьной катушки 23 и первым общим концом

"5

55 включен вспомогательный тиристор ?6, управляющий электрод которого 27 присоединен к реле 28 напряжения.

Когда сеть с переменным напряжением включена, трансформатор 3 и выпрямитель 5 под действием регулятора

17 напряжения обеспечивают потребитель 12 постоянныгл напряжением, с коэффициентом нелинейных искажений, обеспечиваемым фильтрующим контуром, состоящим из катушки 9 сглаживающего дросселя и конденсатора ll фильтра.

Зарядка аккумулятора 16 обеспечивается независимо от питания потребителя вторичной обмоткой 20 трансформатора

18, присоединенной последовательно к вторичной обмотке 4 трансформатора 3, управляемым однополупериодным выпрямителем 19, служащим для зарядки, и токовым контуром, состоящим из полумоста 7. Вторичная обмотка 20 вспомогательного трансформатора 18 повышает напряжение выпрямителя, состоящего из вторичной обмотки трансформатора 3, регулируемого однополупериодного выпрямителя 19, служащего для зарядки, и из нерегулируемого полумоста 7, настолько, чтобы напряжение форсированной зарядки аккумулятора 16 превысило напряжение потребителя 12.

Схемное решение системы по фиг. l белее подробно показано на фиг.2, котаран одновременно является примером схемы однофазного (показано <плошными линиями) и трехфазного вариантов системы (сплошные и штрихпунктирные линии). Далее поясняется только трехфазное устройство, так как ано содержит в себе также и однофазное. Сеть

1 с переменным напряжением питает трехфазным напряжением первичную обмотку 2 трансформатора 3, обмотка 2 состоит из первичных обмоток 2а, 2Ь, 2с. Регулируемый полумост 6 полуавтоматического выпрямителя 5 с мостовой схемой, который соединен с фазовыми обмотками 4а, 4Ь, 4с вторичной обмотки 4, содержит регулируемые элементы ба, 6Ь, бс, в то время как нерегулируемый полумост 7 содержит в себе диоды 7а, 7b, 7с, фазовые обмотки 4а, 4Ь, 4с трансформатора 3 через вторичную обмотку 20, состоящую из вторичных обмоток 20а, 20b, 20с вспомогательного трансформатора 18, который запитывается на первичных обмотках переменным напряжением — и через

132138 включенный последовательно, управляемый, состоящий из элементов 19а, 19Ь, 19с, однополупериодный выпрямитель

19, служащий для зарядки, присоединен к зарядному зажиму 22.

Если теперь отключается цепь с переменным напряжением, то реле нап-!! а1 ряжения дает приказ на зажигание управляющему электроду 27 вспомогательного тиристора 26, благодаря че- fO му аккумулятор 16 моментально подключается к потребителю 12 через отводку 24 дроссельной катушки 23. В свя— зи с тем, что наличие или отключение сети 1 с переменным напряжением мо- 15 жет контролироваться в нескольких точках, так, например, на вторичной обмотке трансформатора 3, то реле 28 напряжения может контролировать наличие на ней напряжения. Если теперь снова имеется в распоряжении сеть 1 с переменным напряжением, то мгновенно имеет место "гашение" вспомогательного тиристора 26 и благодаря этому отделение аккумулятора 16 от 25 потребителя 12 с помощью цепи фильтра, состоящей из сглаживающей дроссельной катушки 9 и конденсатора 11 фильтра, также и тогда, когда напряжение аккумулятора 16 превышает нап- 30 ряжение потребителя 12. Объяснение представлено на фиг.3, На фиг.3, служащей для разъяснения этого и представляющей для лучшей наглядности процесс при однофазном решении в зависимости от времени, напряжение П. аккумулятора 16 превышает напряжение U потребителя 12, которое под действием конденсатора 40 фильтра приблизительно постоянно во времени. От момента t хорошо видно, что на дроссельную катушку 23 и аккумулятор 16 подается напряжение U-, +

+ U s присутствующее между зарядным 45 зажимом 22 и выходным зажимом 13 нерегулируемого полумоста 7 выпрямителя 5 и равное сумме вторичных напряжений вспомогательного трансформатора 18 и трансформатора 3. Так как вспомогательный тиристор 26 присоединен к отводу 24 дроссельной катушки

23, на вспомогательный тиристор 26 подается только более низкое напряжение U2, которое снова в момент времени t сравнивается с напряжением потребителя 12, благодаря чему вспомогательный тиристор прерывает прохождение тока. Таким образом, 0 4 дроссельная катушка 23 выполняет двойную роль, так как она наряду с уменьшением зарядного тока аккумулятора 16 за счет высших гармоник создает комбинированным образом условия зажигания для вспомогательного тиристора 26 отдельно, без токового контура для принудительной коммутации.

Следующий вариант исполнения схемы системы показан на фиг.4, в которой регулятор 29 зарядки, выполненный с контролирующим напряжение входом 30, с контролирующим ток входом

31 и управляющим выходом 32, проводит регулируемый заряд аккумулятора при применении однополупериодного зарядного выпрямителя 19 в качестве исполнительного органа. С этой целью вход 30 сигнала регулятора 29 зарядки соединен с первым и вторым полюсами

15 и 25 аккумулятора 16. Вход 31, слу— жащий для контроля тока, присоединен к вторичной обмотке 33 трансформатора 34 тока, в то время как измерительная катушка 35 трансформатора 34 тока последовательно включена в токовый контур первичной обмотки 21 вспомогательного трансформатора 18. При трехфазном устройстве (фиг.2) трансформатор 34 выполнен трехфазным, но также возможно и однофазное решение.

В последнем случае регулятор 29 зарядки получает только контрольныи сигнал фазного тока. Преимущество устройства для регулирования зарядки, служащего в качестве примера, состоит в том, что непрерывная подзарядка и форсированная зарядка аккумулятора

16 происходит независимо от потребителя 12, так как ток первичной обмотки 21 вспомогательного трансформатора 18 — независимо от тока потребителя 12 — пропорционален только за— рядному току аккумулятора 16. Это преимущество может быть особенно экономично использовано тогда, когда напряжение сети 1 с переменным напряжением сравнительно велико. В этом случае по обозначенному штрихпунктиром соединению по фиг.4, которое одновременно представляет дальнейшую возможность развития системы питания, вторичная обмотка 4 трансформатора 3 запитывает первичную обмотку 21 вспомогательного трансформатора 18 переменным напряжением через измерительную катушку 35 трансформатора 34 тока. Поэтому при этом решении как

5 13213 вспомогательный трансформатор, так и трансформатор тока 34 выполнены в виде низковольтных блоков, уровень изоляции которых существенно ниже, чем уровень изоляции трансформато5 ра 3.

Следующий вариант исполнения, в котором объединен трансформатор 3 и вспомогательный трансформатор 18, виден по фиг.5. В показанном в ка- 10 честве примера исполнении также пре— дусмотрен трансформатор 3 с третичной обмоткой 36, включенной последовательно с вторичной обмоткой 4 и заменяющей вторичную обмотку 20 15 вспомогательного трансформатора 18.

Для независимого от тока потребителя

12 измерения и контроля зарядного тока аккумулятора 16 измерительная катушка 35 трансформатора 34 тока вы- 20 полнена в виде полукатушек 35а, 35b, в то время как регулируемый элемент

19а, 19b регулируемого, однополупериодного зарядного выпрямителя 19, соединенный последовательно с полуоб- 25 мотками 35а, 35b, присоединен к зарядному зажиму 22.

В однофазном устройстве, представленном на фиг.5 сплошной линией, ток вторичной обмотки 33 трансформатора

34 тока копирует ток измерительной катушки, выполненной в виде полукатушек 35а, 35b. В трехфазном устрой— стве, схема которого дополнена штрих35 .пунктирными линиями, по вторичной обмотке 33 течет прерывистый ток, который копирует зарядный ток только по участкам. Чтобы иметь возможность избежать ошибки целесообразно присое- динить вторичную обмотку 33 известным образом через двухполупериодный выпрямитель 37 и последовательно включенную индуктивность 38 к контролирующему ток входу 31.. 5

Этот вариант исполнения представ— ляет дальнейшее упрощение однофазного схемного (коммутационного) устройства с двумя выпрямителями, причем преимущество получается благодаря тому, что уровень изоляции, соответствующий напряжению сети 1 с переменным напряжением, нужно обеспечить только для первичной обмотки 2 трансформатора 3.

Для исполнения источника тока, для беспрерывного обеспечения потребителей постоянным напряжением, для решения задачи регулирования зарядки

80 6 аккумулятора 16 фиг.6 дает следующий пример в щелочных аккумуляторах 16 с целью устранения так называемого

"кипения щелочи". Это явление возникает при эксплуатации главным образом щелочных аккумуляторов, подвергающихся частому форсированному заряду, когда для быстрого восстановления емкости аккумулятора формированная зарядка проводится в ускоренном темпе. Если теперь сеть l с переменным напряжением отключается на более длинный временной интервал, то часто случается, что аккумулятор разогревается и электролит вскипает. Чтобы иметь возможность устранить это влияние, которое вызывает потери энергии и также сокращает срок службы аккумулятора, в представленном исполнении регулятор 29 зарядки выполнен в виде регулятора, который в зависимости от величины тока зарядки I дает два уРовня напряжения V, V

Под действием заданного регулятором 29 зарядки форсированного тока (формированного)заряда напряжение

U аккумулятора 16 достигает уровня напряжения V, которое регулятор 29 зарядки сохраняет на постоянном значении. Когда зарядный ток Е снизится до значения зарядного тока I„, регулятор 29 зарядки возвращает назад зарядное напряжение с U< аккумулятора 16 с помощью регулируемого однополупериодного зарядного выпрямителя

19 до уровня напряжения U„, который выше, чем напряжение U потребителя

12, но при котором зарядный ток I в зависимости от времени снижается на величину, которая не вызывает ни повреждений, ни потерь.

Наряду с обеспечением дополнительного преимущества система питания и в этих случаях гарантирует ранее описанное функционирование, так как вспомогательный тиристор описанным образом переключается и прерывает прохождение тока.

Формула изобретения

Система питания потребителя постоянного тока, содержащая два выходных вывода для подключения потребителя, трансформатор, подключенный к сети переменного тока и состоящий из первичной и вторичной обмоток, полууправляемый мостовой выпрямитель, 7 соединенный с вторичнои обмоткои первичная о " а . р . . ч пе вичная обмогка которого подключетрансформатора и состоящии из управ- на к се и г р на к сети пе еменного тока, и через ляемого и неуправляемого полумостов, включенный последовательно управляеэлектрическую цепь, соединяющую че- мый однополупериодныи зарядный выпрярез сглаживающую обмотку дросселя митель подключена к клемме для подвыходную клемму упра равляемого полумос- ключения другого полюса аккумулятора, та с одним выходным выводом и с об- отличающаяся тем, что, с кладкой конденсатора фильтра, а так- целью повышения ЕПД, упомянутая клем же выходную клемму неуправляемого ма подключена к другому полюсу аккуполумоста с другим выходным выводом щ мулятора через катушку дополнительнос другой обкладкой конденсатора занным с одним выходным выводом четора, и регулятор напряжения потре- рез вспомогательный тиристор, управбителя, управляющий выпрямителем, ляющий электрод которого соединен с причем вторичная обмотка упомянутого 1 устройством контроля напряжения сети, трансформатора через вторичную обмот- возбуждающим тиристор при исчезновеку вспомогательного трансформатора, нии напряжения сети.

16

f5

th.

1321380

Составителв И.Найдина

Редактор Н.Киштулинец Техреду В.Кадар Корректор А. Зимокосов

Заказ 2672/59

Тираж 618 Годписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4