Устройство для зарядки аккумуляторной батареи Советский патент 1986 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к тиристорным преобразователям постоянного тока со стабилизацией выходного параметра и может быть использовано для зарядки стабилизированным током аккумуляторных батарей с контролем степени заряженности по величине ЭДС аккумулятора.

Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет введения защиты от случайного изменения полярности и схемы контроля степени заряженности аккумуляторных батарей.

На фиг.1 представлена электрическая схема устройства; на фиг.2 - диаграммы формирования управляющих импульсов.

Устройство содержит двухфазный полууправляемый выпрямитель на тириситорах 1, трансформатор 2, однопереходный транзистор релаксационного генератора 3, конденсатор 4, стабилизированный источник 5 напряжения, резистор 6, регулятор 7 тока, транзисторный ключ 8, нуль-орган 9, потенциометр 10 управления, резистор 11, транзистор 12 типа п-р-п, Т-образный RC-фильтр 13, щунт 14, резистор 15, пороговое устройство 16 измерения ЭДС аккумулятора, транзистор 17 р-п-р, резистор 18, резистор 19, диод 20 и стабилитрон 21 и диоды 22 и 23.

Аноды тиристоров 1 двухфазного полууправляемого выпрямителя подключены к фазам двухфазного входного нулевого источника питания. Катоды тиристоров 1 соединены вместе и образуют положительный выходной вывод устройства. Управляющие электроды и катоды тиристоров 1 подключены к первичной обмотке трансформатора 2, вторичная обмотка которого подключена между базой однопереходного транзистора и нулем источника. Конденсатор 4 заряжается от стабилизированного источника 5 напряжения через резистор 6 и транзистор типа р-п-р регулятора 7 тока. Конденсатор 4 защунтирован транзисторным ключом 8, база которого связана с коллектором транзистора нуль-органа 9. База транзистора нуль-органа 9 через один резистор подключена к нулю источника питания, а через другой резистор и диодную пару 22 и 23 к фазам источника питания. Регулятор 7 тока подключен между резистором 6 и конденсатором 4 релаксационного генератора. База первого транзистора типа п-р-п источника 7 тока связана с движком потенциометра 10 управления, один вывод которого подключен к минусу стабилизированного источника напряжения, а другой через резистор 11 к плюсу этого источника.

К точке соединения потенциометра 10 и резистора 11 подключен коллектор транзистора 12 типа п-р-п, эмиттер которого вместе с конденсатором фильтра 13 и одним выводом шунта 14 соединен с минусом стабилизированного источника 5 напряжения. Вход фильтра 13 и второй вывод шунта 14 соединены с отрицательным выходным выво0

0

5

0

5

0

5

ДОМ устройства. База транзистора 12 подключена к выходу фильтра 13 и через резистор 15 к коллектору транзистора порогового устройства 16 измерения ЭДС аккумулятора и к коллектору транзистора 17 типа р-п-р. База последнего связана через соединенные последовательно резистор 18, диод 20 и стабилитрон 21 с положительным выходным выводом устройства, а через соединенные последовательно резисторы 18 и 19 с его эмиттером и положительным выводом источника стабилизированного напряжения. транзистора порогового устройства 16 измерения ЭДС аккумулятора через стабилитронно-диодную цепь соединена с ре- зисторным делителем напряжения аккумулятора, а его эмиттер - с положительным выходным выводом устройства.

На фиг . 2 представлены входные переменные напряжения ИФ| и ЭДС аккумуляторной батареи ЕА (диаграмма а); импульсы на выходе нуль-органа (диаграмма б); напряжение на конденсаторе релаксационного генератора (диаграмма в); управляющие импульсы тиристоров (диаграмма г) и ток заряда (диаграмма д).

Устройство работает следующим образом.

При подаче двухфазного напряжения на вход устройства на коллекторе транзистора нуль-органа 9 вырабатываются короткие импульсы положительной полярности, которые включают электронный ключ 8, синхронизирующий работу релаксационного генератора в моменты перехода переменного напряжения ИФ1 и ИФ2 через нуль (фиг.2а и б).

На конденсаторе 4 формируется линейное пилообразное напряжение (фиг.2в). Наклон пилообразного напряжения определяется тем, насколько открыт транзистор типа р-п-р регулятора 7 тока, и резистор 6. При увеличении напряжения на входе регулятора 7 тока происходит увеличение тока заряда конденсатора релаксационного генератора 4 и крутизна пилообразного напряжения, как и ток зарядки, возрастают (фиг.2 г, д). Сигнал отрицательной обратной связи по току снимается с шунта 14, сглаживается фильтром 13 и усиливается транзистором 12. При увеличении тока последний открывается, что приводит к уменьшению напряжения на входе регулятора 7 тока, уменьшению крутизны пилообразного напряжения на конденсаторе 4 и подзапи- ранию тиристоров 1. При уменьшении тока картина обратная. Несмотря на разряд конденсатора 4 информация о величине зарядного тока постоянно присутствует в виде напряжения на входе регулятора 7 тока, что обеспечивает высокую точность поддержания заданного параметра. В предлагаемом устройстве за счет введения элементов 7-9 и 2 в течение каждого такта формируется не один отрицательный импу.тьс, а пачка импульсов, что гарантирует надежное отпирание силовых тиристоров при любых уелоВИЯХ. Поэтому нет необходимости в формировании длительных управляющих импульсов и в устройстве ограничения диапазона управления.

В процессе работы в течение каждого такта до подачи отпирающих импульсов на силовые тиристоры 1 пороговое устройство 16 измеряет ЭДС аккумулятора. В конце зарядки при достижении ЭДС аккумулятора заданной величины на выходе устройства 16 появляется напряжение, которое открывает транзистор 12. В результате этого тиристоры 1 подзапираются и зарядное устройство переходит в дежурный режим подпитки аккумуляторной батареи для компенсации токов саморазряда. Благодаря этому исключается кипение в конце заряда, сокращается время зарядки, так как заряд ведется от начала до конца оптимальным, стабильным током и исключается саморазряд. Кроме того, наличие контроля ЭДС аккумулятора и регулятора тока делает устройство независимым от напряжения сети. При неправильном подключении аккумулятора к зарядному устройству напряжение аккумулятора суммируется с напряжением стабилизированного источника 5 на стабилитроне 21. Напряжение пробоя стабилитрона 21 выбрано большим, чем напряжение источника 5. Суммарное напряжение аккумулятора и источника 5 открывает стабилитрон и по цепочке; плюс источника 5, резистор 19, диод 20, стабилитрон 21, протекает ток. Падение напряжения на резисторе 19 открывает транзистор 17, в результате чего полностью закрывается транзистор 12 и запирается регулятор 7 тока. Релаксационный генератор 4 не выдает отпирающие импульсы. Этим исключается аварийный режим отпирания тиристоров 1 при неправильном подключении аккумулятора.

Таким образом, надежность предлагаемого устройства повышается за счет предотвращения аварийных ситуаций при неправильном подключении аккумуляторной батареи, а также за счет контроля зарядки аккумулятора по величине его ЭДС.

Формула изобретения 5

Устройство для зарядки аккумуляторной батареи, содержащее клеммы для подключения к двухфазной питающей сети, релаксационный генератор на однопереходном транзисторе с резистором в цепи заряда конденсатора, источник стабилизированного напряжения, двухфазный полууправляемый выпрямитель, отличающееся тем, что, с целью по- выщения надежности, в него введены транзисторный нуль-орган, двухтранзисторный

5 регулятор тока с С-фильтром и потенциометром управления на входе, транзисторный ключ, транзистор, резистивный шунт в качестве датчика тока заряда, Т-образный RC-фильтр, транзисторно-стабилитронный по роговый блок измерения ЭДС аккумулятора

0 и транзисторно-стабилитронный блок защиты, причем вход транзисторного нуль-органа через один его резистор подключен к отрицательному выводу источника стабилизированного напряжения и через другой его

5 резистор и диодную пару - к фазам питающей сети, выход регулятора тока подключен между резистром и конденсатором релаксационного генератора, база транзисторного ключа соединена с выходом транзисторного нуль-органа, а его коллектор с кон0 денсатором релаксационного генератора, управляющая цепь тиристоров подключена к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к выходу релаксационного генератора, резистивный шунт включен на входе Т-образного RC-филь5 тра, выход которого связан с эмиттерно- базовой цепью введенного транзистора п-р-п типа, коллектор которого подключен к потенциометру управления, и с коллекторами транзисторов р-п-р типа порогового блока измерения ЭДС акку.мулятора и блока защи ты, к эмиттерно-базовым цепям которых подключены диодно-стабилитронные цепочки.

а

ифг

I LL1

Фиг. г

изобретение относится к тиристорным преобразователям тока со стабилизацией выходного параметра и может быть использовано для зарядки аккумуляторных батарей (АБ) стабилизированным током. Целью изобретения является повышение надежности устройства. При подаче двухфазного питающего напряжения на вход устройства нуль-орган 9 вырабатывает короткие импульсы положительной полярности, включающие ключ 8, который синхронизирует работу релаксационного генератора, состоящего из элементов 2-6. На конденсаторе 4 формируется линейное пилообразное напряжение, наклон которого определяется резистором 6 и состоянием регулятора 7 тока (РТ). При увеличении напряжения на входе РТ 7 ток заряда АБ возрастает. С щунта 14 снимается сигнал обратной связи по току заряда. При увеличении тока заряда уменьшается напряжение на входе РТ 7 и тиристоры (Т) I подзапираются. При уменьшении тока процесс обратный. За счет введения в устройство элементов 7-9 и 2 в течение каждого такта формируется пачка импульсов, что обеспечивает надежное отпирание Т I. Пороговое устройство (ПУ) 16 измеряет ЭДС батареи. При достижении ЭДС заданной величины на выходе ПУ 16 появляется напряжение, открывающее транзистор 12. Т 1 подзапираются и устройство переходит в дежурный режим. При неправильном подключении АБ ее напряжение суммируется с напряжением стаблизированного источника 5 на стабилитроне 21. В этом случае транзистор 17 открывается, транзистор 12 а- крывается и запирает РТ 7. Т I закрыты. Надежность устройства повышается за счет предотвращения аварийных ситуаций при неправильном подключении АБ и в результате контроля заряда по величине ЭДС АБ. 2 ил. tc (О ю со 05 СП