Устройство для заряда аккумуляторной батареи Советский патент 1985 года по МПК H02J7/10 

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

Известны устройства для заряда аккумуляторных батарей, содержащие трехфазньй трансформатор, тиристорный блок и сглаживающий редуктор, которые образуют собственно зарядный выпрямитель с блоком его автоматического управления и регулирования. В зависимости от конкретных требований они могут быть выполнены по различньи схемам выпрямления.. Для работы на различных уставках выходного напряжения вторичные обмотки трансформаторов выполняют с отпайками и снабжают их соответствующими переключающими устройствами, а для зада.ния соответствующих режимных уставок стабилизированного тока или напряжения их снабжают датчиками выходного тока и напряжения. Возможны различные вариации сочетаний переклю чающих отводов трансформатора и зада чиков выходных токов и напряжений ПТ

и 2. ;

Недостатками таких устройств являются завьщгенная установленная мощность трансформатора и сложность переключения отводов трансформаторову что недопустимо при управлении устройством с пульта .дистанционного управления. . ; .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее трехфазный трансформатор, к концам и отводам вторичной обмотки которого через переключатель подключен тиристорный мост со сглаживающим дросселем на выходе, блок автоматического управления и регулирования тиристорным мостом с датчиком постоянного тока и релейной схемой переключения режимньк уставок. Особенностью большинства режимов работы заряднь1х устройств является обратная зависимость выходного тока от напряжения. Поэтому в начале зарядного режима переключатель отводов трансформатора устанавливают в положение, соответствующее наименьшему напряжению, а переключатель 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 трансфор.матора и режимных уставок зарядного тока ijj.

Недостатком известного устройств является завьш1енная установленная мощность трансформатора, поскольку его вторичная обмотка рассчитывается на максимальные ток и напряжение

Цель изобретения - снижение мощности и материалоемкости вторичной обмотки тра.нсформатора.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для заряда аккумуляторной батареи, содержащем трехфа ный трансформатор, к концам и промежуточным выводам вторичной обмотки которого через переключатель подключен тиристорный мост со сглаживающи дросселем на выходе, блок автоматического управления и регулирования тиристорами моста и датчик зарядного тока с релейной схмой переключения токовых уставок,

переключатель подключен подвижными контактами к началам фазных вторичных обмоток трансформатора, а неподвижными - к началам, промежуточным вьшодам и концам смежны фазных обмток.

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 коммутирующие 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., 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 кон такты 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 заряд ного тока, на выходе которого через контакты реле 12, 13 И| 1.4 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 к источнику питающего напряжения. Выход датчика 8 зарядного тока подключен к входу блока 7 автоматического управления и регулирования, выход которого подключены к управляющим электродам тиристорного моста 5 Процесс заряда начинают с положе-ния переключателя 15, соответствующего наименьщему выходному напряжению и максимальному зарядному току. При подаче на вход устройства сетево го напряжения оказываются включенными обмотки коммутирукнцего устройства (контактора) 2 и реле 12. Вторичная обмотка трансформатора соединена в треугольник (фиг. За), напряжение обмотки выпрямляется тиристорным МОртом .5. Сглаженный дросселем зарядный ток протекает по первичной обмотке датчика 8 тока и заряжает аккумуляторную батарею 16. На выходе датчика 8 тока формируется постоянное напряжение, прямо пропорционал Ное величине зарядного тока, которое подается на элемент сравнения блока 7 автоматического управления и регулирования . Благодаря наличию обратной связи ,по току обеспечивается стабилизация зарядного тока, несмотря на возраста 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 следукяцую режимную уставку, соответствующую большему выходному напряжению и меньшему зарядному току. Обмотки контактора 2и реле 12 обесточиваются, напряжение питания подается на обмот 09 4 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 выще 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 фазных обмоток, с включением вторичной обмотки трансформатора в звезду. Следовательно, полный диапазон регулирования вторичнрго напряжения на выходе трансформатора 1 находится в пределах (1-1,73) U, что достаточно для большинства случаев (фиг. Зв). За счет описанной схемы коммутации отводов вторичной обмотки трансформатора облегчается токовый режим работы вторичной обмотки трансформатора. Действительно, в режиме максимального зарядного тока и минимального напряжения вторична/ обмотка трансформатора соединена в треугольник и в ее фазных обмотках протекает ток с действующим знанением. 3 6 а в режиме минимального тока и максимального напряжения обмотка трансформатора соединена р звезду ,и рез ее фазные обмотки протекает w.r ,ток больший. Поскольку в известных зарядных устройствах через работающие секции вторичных обмоток трансформатора про текает всегда полный линейный ток, установленная мощность вторичных обмоток трансформатора в них вьппе в. 1,73 раза при наличии двух ступеней вторичного напряжения с предельно возможной кратностью напряжений, равной 1,73. В других случаях снижение требуемой мощности вторичной обмотки трансформатора меньше, например, в 1,35-1,36 раза при наличии третьей уставки выходного напряжения в устройстве согласно фиг. 1. В варианте практической реализаци 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 это для повьшения надежности работы и снижения расхода электроэнергии нормально замкнутые контактные пары реле подключают к отводам вторичной обмотки трансформатора, соответствующим режиму заряда с большей продолжительностью работы (т.е. реле остается основное время работы зарядного устройства в выключенном положении). При этом для упрощения конструкции трансформатора в качестве двух переключающих 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-бЗОк, 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).

Фиг. 2

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.

:

р

/ /

/

фиг.З