Зарядно-пусковое устройство

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к многоцелевым источникам питания. Цель изобретения - расширение области применения и повышение эксплуатационной надежности. Устройство содержит тиристорный регулирующий элемент, датчик тока, неуправляемый выпрямитель и блок управления регулирующим элементом. Последний выполнен на основе стабилизатора напряжения, задатчика тока заряда, формирователя импульсов и усилителя их мощности, интегратора и набора логических элементов. Описаны варианты регулирующего элемента с использованием согласующего трансформатора и без него. На основе регулирующего элемента реализованы функции стабилизации зарядного тока и защиты устройства при перегрузках и ошибочных подключениях батареи неправильной полярностью. 3 ил.

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 J 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоиРетениям и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4321880/24-07 (22) 30.10.87 (46) 07.01.90. Вюл. Р 1 (7l) Производственное объединение ."Таллиннский электротехнический завод им. M.È.Êàëèíèíà" (72) А.М,Колоколкин, А.А.Легу и А.П,Мотыль (53) 621.355.1(088.8) (56) Сановский Е., Черников А..Автоматическое зарядное устройство.

Сб.: В помощь радиолюбителю. Вып. 71.

М., ДОСААФ, 1980, с. 10 рис. 1, Устройство зарядное пусковое типа

УЗП-П-6/12-6,3 УЗФ ИВЕГ 435117.022

ПЭЗ, ПО Т33 им. И.И.Калинина, r. Таллинн, 1986. (54) ЗАРЯДНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к многоцелевым

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике, в частности к устройствам для заряда аккумуляторных батарей стабилизиро,ванным постоянным импульсным током от однофазной промышленной сети и для стартерного запуска двигателей, Цель изобретения — расширение области применения и повышение эксплуа" тационной надежности.

На фиг.l показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 — возможные варианты выполнения преобразователя пе" ременного напряжения в постоянное; на фиг.4 — диаграмма работы устройства.

Л0„„1534 2 А1

2 источникам питания. Цель изобретения— расширение области применения и повышение эксплуатационной надежности.

Устройство содержит тиристорный регулирующий элемент, датчик тока, неуправляемый выпрямитель и блок управления регулирующим элементом. Последний выполнен на основе стабилизатора напряжения, задатчика тока заряда, формирователя импульсов и усилителя их мощности, интегратора и набора логических элементов. Описаны варианты регулирующего элемента с использованием согласующего трансформатора и беэ него. На основе регулирующего элемента реализованы функции стабилизации зарядного тока и защиты устройстЩ ва при перегрузках и ошибочных подключениях батареи неправильной полярностью. 4 ил.

Зарядно-пусковое устройство содержит последовательно включенные между входными 1 и 2 и выходными 3 и 4 выводами преобразователь 5 переменного напряжения в регулируемое постоянное и датчик 6 тока, неуправляемый выпрямитель 7, входом 8 подключенный к выводам 9 питания переменным напряжением, стабилизатор 10 напряжения, входом подключенный к выходу неуправляемого выпрямителя, выходом — к первому входу задатчика 11 тока заряда,.последовательно соединенные фор" мирователь 12 импульсов и усилитель

13 мощности, выходом подключенный к управляющий входам 14 и 15 преобразователя 5 переменного напряжения в

1534632 регулируемое постоянное, интегратор

16, выходом соединенный с первым вхо:дом первого компаратора 17, первым . входом — с выходом датчика 6 тока, | задатчик 18 угла управления, выходом подключенный к первому входу второго компаратора 19, ключ 20, резисторы

21-23, диод 24 и конденсаторы 25-27, В устройство введены элемент 28 совпадений и RS-триггер 29, интегратор шунтирован ключом 20, управляющий вход которого соединен с выходом 30 формирователя импульсов, второй вход ,интегратора подключен к выходу 31 за- 1>

1 датчика тока, вторым входом соединенного с выходом датчика тока. Второй вход первого компаратора 17 подключен к выходу стабилизатора 10 напряжения, второй вход второго компаратора 19 через последовательно соединенные первый и второй резисторы 21 и

22 подключен к выходу неуправляемого выпрямителя 7, общая точка резисторов 21 и 22 через первый конденсатор

25 соединена с входом датчика тока и общей шиной 32, Выход второго компаратора 19 подключен через второй конденсатор 26 к выходу элемента 28 совпадений, а через третий резистор

23 и третий конденсатор 27, образующие цепь задержки — к одному входу элемента 28 совпадений и одному входу RS-триггера 29, другой вход которого соединен с выходом элемента совпадений и через диод 24 с выходом формирователя 12 импульсов, входом подключенного к выходу 33 К$ -триггера. Вход задатчика 18 угла управления соединен с выходным выводом, другой вход элемента совпадений соеди40 нен с выходом компаратора 17.

Питание элементов отдельных устройств (интегратора и компараторов) 45 напряжением с полярностью относительно общей шины 32, противоположной напряжению на выходе неуправляемого выпрямителя 7, осуществляется при необходимости от дополнительного неуправляемого выпрямителя 34 через соответствующий стабилизатор 35 либо от аккумуляторной батареи (АБ). При необходимости работать не только на ак-, кумуляторную батарею, но и на актив55 ную нагрузку, а также в случае заряда одного элемента АБ на вход второго компаратора 19 подают смещение через дополнительный резистор 36.

Перобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное (фиг.l) выполнен на силовом трансформаторе 37, первичная обмотка 38 которого подключена к входу 39 преобраэо" вателя, и управляемом выпрямителе 40, входом подключенном к вторичной обмотке 41 силового трансформатора, выходом — к выходу 42 преобразователя, управляющие входы управляемого выпрямителя соединены с управляющими вхо- дами 14 и 15 преобразователя, причем вторичная обмотка силового трансформатора предназначена для подключения к выводам питания переменного напряжения. В стартерном режиме АБ подключается к выводу 43 и общей шине 32.

Преобразователь 5 переменного напряжения в регулируемое постоянное (фиг.2) выполнен на силовом трансформаторе 37, первичная обмотка 38 которого подключена к входу 39 преобразователя, и на неуправляемом силовом выпрямителе 44, входом подключенном к.вторичной обмотке 41 силового трансформатора, выходом через силовой управляемый ключ 45 — к выходу 42 преобразователя. Управляющие входы силового управляемого ключа соединены с управлякщими входами 14 и 15 преобразователя, причем вторичная обмотка силового трансформатора предназначена для подключения к выводам питания переменным напряжением.

Преобразователь 5 переменного напряжения в регулируемое постоянное (фиг.3) выполнен на силовом 37 и согласующем 46 трансформаторах, первичная обмотка 38 силового трансформатора через силовой управляемый ключ 45

I подключена к входу 39 преобразователя, вторичная обмотка 41 силового трансформатора через силовой неуправляемый выпрямитель 44 соединена с выходом 42 преобразователя, управляющий вход силового управляемого ключа

45 соединен с управляющими выходами

14 и !5 преобразователя, первичная обмотка 47 трансформатора 46 соединена с входом 39, выводы вторичной обI мотки 48 согласующего трансформатора предназначены для подключения к выводам питания переменным напряжением.

На фиг,4 приняты следующие обозначения: 49 — напряжение, обратное напряжению на выходе неуправляемого выпрямителя 7 (пунктиром) и напряже5 1 нию в общей точке резисторов 21 и 22;

50 — напряжение на выходных выводах;

51 - напряжение на выходе интегратоI

I ра 16; 52 — напряжение на выходе первого компаратора 17; 53 — напряжение на выходе второго компаратора 19;

54 — напряжение на выходе элемента

28 совпадений; 55 — напряжение на выходе RS-триггера 29; 56 — напряжение на выходе датчика 6 тока без дросселя в цепи постоянного тока.

Устройство работает следующим о6разом.

После включения питающего напряжения и подключения аккумуляторной батареи (АБ) к выходным выводам 3 и

4 на выходе второго компаратора 19 формируется последовательность 53 импульсов, следующих с удвоенной частотой питающей сети. При отсутствии сигнала задания по току заряда на выходе первого компаратора 17 уста" навливается нулевой потенциал (52) и переключение RS-триггера 29 осуществляется короткими импульсами через второй конденсатор 26 с выхода второго компаратора 19. Выходные импульсы триггера запускают формирователь

12 импульсов, тарируются по длительности и через усилитель 13 мощности поступают на управляющие входы, на" пример тиристоры управляемого выпрямителя 40. При этом задатчиком 18 устанавливают такую фазу переключения второго компаратора 19 относительно момента равенства напряжений на выходе неуправляемого выпрямителя (то же для управляемого) и напряжения АБ, что П„„1 IU, т.е, тиристоры заперты обратным напряжением, ток заряда не протекает. При каждом срабатывании формирователя 12 импульсов через ключ 20 происходит разряд конденсатора в интеграторе 16.

При увеличении сигнала на выходе задатчика 11 тока заряда до заданного минимального уровня напряжение на выходе интегратора 16 достигает порога переключения первого компаратора 17 (6-8 В) и на его выходе появляется единичный уровень напряжения. Если при этом и на выходе второго компаратора 19, определяющего допустимую зону работы управляемого выпрямителя, также единичный уровень напряжения, то на выходе элемента 28 совпадений появляется нулевой синхронизирующий импульс. Этот импульс переключает RS534632 6 триггер 29, который запускает формирователь 12 импульсов. На тиристоры выпрямителя 40 подаются управляющие vMпульсы, что приводит к включению со" ответствующего тиристора и протеканию через АБ зарядного тока. В момент включения тиристоров интегратор обнуляется и снова интегрирует разницу между сигналом задания и сигналом обратной связи по току заряда. В установившемся режиме эта разница постоянна и определяется только порогом переключения первого компаратора 17, который также постоянен, так как оп" ределяется напряжением на выходе стабилизатора 10. Этим обеспечивается точная стабилизация тока заряда АБ независимо от напряжения АБ и напря20 жения питающей сети, что расширяет область применения устройства. При

)UA (> )U ) происходит переключение второго компаратора 19 и через второй конденсатор 26 на вход RS-тригге25 ра поступает еще один синхронизирующий импульс (54). Однако переключение триггера не происходит, так как он переключился по импульсу на выходе первого компаратора 17. Возврат RS30 триггера 29 в исходное состояние осуществляется нулевым потенциалом на выходе второго компаратора 19 через цепь задержки на третьем резисторе

23 и третьем конденсаторе 27. Этим триггер подготавливается к очередному переключению с запуском формирователя 12 импульсов.

В переходных режимах при снижении напряжения питающей сети, черезмерном

40 увеличении сигнала задания, сбое в работе формирователя импульсов и т.п., переключение первого компаратора 17 может произойти раньше, чем появится единичный потенциал на выходе второго

4S компаратора 19. В этом случае синхронизирующий импульс на выходе элемента 28 совпадений появляется практически в момент переключения второго компаратора из нулевого в единичное со50 стояние, так как время задержки цепочки 23, 27 незначительно. Конденсатор

25 обеспечивает такой сдвиг по фазе напряжения на выходе неуправляемого выпрямителя 7, что указанное переключение второго компаратора 19 происходит всегда при 1 П,l lUA J Это гарантирует включение тиристоров и формирование очередного импульса зарядного тока.

1534632 режим работы устройства. При этом не требуется дополнительных элементов контроля полярности подключения АБ, что также упрощает устройство и повышает его эксплуатационную надежность, Преобразователи переменного напряжения в постоянное (фиг.2 и 3) 4р позволяют уменьшить количество управляемых элементов и тем самым снизить стоимость устройства. Работа элементов цепей управления в этом случае не изменяется.

При включении переключателя режима работы в положение "Пуск" устройство в буфере с АБ обеспечивает стартерный режим АБ (запуск двигателя).

Угол управления выпрямителем 40 в таком режиме задается вторым компаратором 19 (51) и близок к минимальному. Для стартерного режима АБ подключается к выводу 43 и общей шине 32, чтобы исключить датчик 6 тока (если он маломощный и рассчитан только на ток заряда АБ).

Если датчик 6 тока допускает крат- ковременную перегрузку (на время

Таким образом, цепочка из первого и второго резисторов 21 и 22 и первого конденсатора 25 совместно с одним эадатчиком 18 угла управления обеспеЪ чивают формирование допустимой зоны подачи управляющих импульсов, гарантирующей устойчивую работу устройства в широком диапазоне напряжений АБ и питающей сети без введения какихлибо переключающих элементов, что значительно упрощает наладку устройства и повышает его эксплуатационную надежность.

При коротком замыкании АБ (если не устанавливать резистор 36 смещения) переключений второго компаратора 19 не происходит (он всегда закрыт), следовательно, RS-триггер 29 не возвращается в исходное состояние. В, этом случае импульсы на выходе фор мирователя 12 импульсов отсутствуют,,тиристоры заперты, что обеспечивает защиту устройства от коротких замы каний на выходе, чем дополнительно 25

) повышается эксплуатационная надежность его работы без введения допол1 нительных узлов защиты от коротких, замыканий.

В случае подключения АБ к выход- 30 ным выводам 3 и 4 обратной полярнос ти второй компаратор 19 также всегда, закрыт, что предотвращает аварийный пуска в стартерном режиме), то можно подключить АБ и к выводам 3 и 4.

Таким образом, изобретение обеспечивает расширение области применения и повышенную эксплуатационную надежность устройства, так как позволяет без введения каких-либо переключателей и подстроечных элементов заряжать стабилизированным током АБ практически с любым выходным напряжением. При этом обеспечивается надежная защита как от коротких замыканий на выходе, так и от подключения

АБ обратной полярностью без введения каких-либо дополнительных элементов защиты. формула изобретения

Зарядно-пусковое устройство, содержащее последовательно включенные между входными и выходными выводами преобразователь переменноro напряжения в регулируемое постоянное и датчик тока, неуправляемый выпрямитель, входом подключенный к выводам питания переменным напряжением, стабилизатор напряжения, входом подключенный к выходу неуправляемого выпрямителя, а выходом — к первому входу задатчика тока заряда, последовательно соединенные формирователь импульсов и усилитель мощности, подключенный выходом к управляющим входам преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное, интегратор, выходом соединенный с первым входом первого компаратора, первым входомс выходом датчика тока, задатчик угла управления, выходом подключенный к первому входу второго компаратора, ключ, резисторы, диод, конденсаторы, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения эксплуатационной надежности, в устройство введены элемент совпадений и RS-триггер, интегратор шунтирован ключом, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход интегратора подключен к выходу задатчика тока, вторым входом соединенного с выходом датчика тока, второй вход пер" вого компаратора подключен к выходу стабилизатора напряжения, второй вход второго компаратора через последова" тельно соединенные первый и второй резисторы подключен к выходу неуправ1534632

10 ляемого выпрямителя, общая точка резисторов через первый конденсатор соединена с входом датчика тока и общей шиной, выход второго компаратора подключен через второй конденсатор к выходу элемента совпадений, а через третий резистор и третий конденсатор, образующие цепь задержки — к одному входу элемента совпадений и одному входу К триггера, другой вход которого соединен с выходом элемента совпадений и через диод с выходом формирователя импульсов, входом подклю5 ченного к выходу RS-триггера, вход задатчика угла управления соединен с выходным выводом, другой вход элемента совпадений соединен с выходом первого компаратора.

1534632

Фиг. 2

l534632 ию

Фигя

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 5l Тирах 416 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ухгород, ул. Гагари н и

Г на 101

UAS

Сос тавитель В. Огло бле в

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Палий