Система для подзарядки стартерной аккумуляторной батареи на автономном подвижном составе Советский патент 1986 года по МПК H02J7/16 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для пo :|зapядa стартерных аккумуля- торных батарей в эксплуатации, преимущественно , щелочно-никелевых,

Устройство может быть применено для подзаряда стартерных батарей большой емкости на автономном подвижном составе (тепловозы, дизель- поезда, автоматрисы и др.) с двигателями внутреннего сгорания.

Целью изобретения является увеличение КПД подзаряда, повьшение надежности батареи..

На фиг. 1-3 представлены варианты функциональных блок-схем устройства; на фиг.4 - диаграмма, отражающая цикл работы устройства.

Система для подзаряда стартерных батарей состоит из следующих элементов.

В цепь аккумуляторной батареи 1 (фиг.1) и источника постоянного напряжения, работающего в режиме ограничения напряжения и источника 2 постоянного тока, вход которого соединен с регулятором 3 напряжения, включено запирающее устройство 4. В цепь управления запирающего устройства 4 включен размыкающий контакт 5 реле 6 времени, вход которого соединен с выходом пускового устройства 7. Двигатель 8 внутреннего сгорания приводит источник 2 постоянного тока, который находится в одной цепи с токоизмерителем 9, выход которого соединен с входом регулятора 3 напряжения. Двигатель внутреннего сгорания и источник постоянного тока связаны валопроводом 10.

Система работает следующим Образом.

После запуска двигателя 8 внутренего сгорания пусковое устройство 7 дает сигнал на подключение реле 8 времени. При достижении частоты вращения двигателя 8 близкой к частоте холостого хода напряжение источника 2 постоянного, тока превышает ЭДС ак кз уляторной батареи 1, повьшается ток заряда, который-ограничивается и поддерживается постоянным в перво фазе при помощи токоизмерителя 9 и регулятора 3 напряжения до выхода на режим ограничения напряжения.

После этого ток заряда начинает медленно снижаться до установившегося значения. По истечению задан25

46243 2

ного времени контакт 5 реле времени разрывает цепь управления запирающего устройства и батарея отключается от источника постоянного тока.

5 При последующем запуске двигателя внутреннего сгорания цикл работы зарядной системы повторяется.

Система для подзаряда стартерной батареи, изображенная на фиг.2, со 0 держит источник 2 постоянного тока с регулятором 3 напряжения. Источник 2 через тиристор 11 соединяется с аккумуляторной батареей 1. Выход пускового устройства 7, которое

5 обтекается стартерным током при запуске, соединяется с входом реле 6 времени, один контакт 5 которого включен между анодом и управляющим устройством 4 тиристора, а второй

20 контакт 12 соединен с регулятором 3 напряжения. Вход и выход рет улятора 3 напряжения имеет те же связи, что и з стройство на фиг. 1.

Система работает следующим образом.

После запуска двигателя 8 внутреннего сгорания сигнал от пускового устройства 7 включает реле 6 времени, тиристор 11 обеспечивает подклю30 чение источника 2 заряда к аккумуляторной батарее 1, поскольку цепь управляющего электрода соединяется с анодом через размыкающий контакт 5 реле времени. Ограничение и поддер35 жание тока в первой фазе после запуска происходит аналогично устройству на фиг.1. По истечении заданного времени контакт 5 реле времени разрыв.ает цепь управляющего электро40 да тиристора 11, одновременно другой контакт 12 этого же реле времени замыкается, подавая сигнал в регулятор 3 напряжения.

В результате снижается напряже45 ние источника 2 постоянного тока и тиристор 11 запирается, а батарея отключается от источника постоянного тока. При следующем запуске двигателя цикл работы повторяется.

50 Системы для подзаряда стартерной аккумуляторной батареи, изображенная на фиг„3, содержит источник 2 постоянного тока с регулятором 3 напряжения, который соединяется в аккумуля55 торной батареей 1 через диод 13 и Контакт 14. В цепь катушки 15 контакта 14 включен размыкающий контакт 5 реле 6 времени, вход которого соединен с выходом пускового устройства 7, которое обтекается стертерным током при запуске.

Система работает следзтощим образом.5

После запуска двигателя 8 пусковое устройство 7 дает сигнал на включение реле 6 времени, контактом 14 подключается аккумуляторная батарея на заряд после того, как напряжение 10 источника 2 превысит ЭДС батареи 1. Диод 13 предотвращает протекание обратного тока при снижении частоты вращения двигателя 8, Ограничение и поддержание тока в первой фазе пос-t5 ле запуска происходит аналогично устройству на фиг.1. По истечении заданного времени контакт 5 реле 6 времени разрывает цепь катушки 15 контакта 14 и батарея отключается 20 от источника 2. При последующем запуске цикл работы повторяется.

Таким образом, батарея подзаряается в,первой фазе в режиме постоянного тока, близкого к номинально - , 25 ну, во второй - в режиме постоянного напряжения, а общее время подзаря- да после каждого запуска составляет 30-60 мин, и устанавливается опытно- расчетным путем. Время подзаряда зо определяется емкостью, необходимой для компенсации разряда при запуске вигателя, саморазрядом батареи при отсутствии подзаряда и емкостью для питания вспомогательных потребителей при остановленном двигателе.

Особенность работы предлагаемой системы поясняется диаграммами на фиг.4, где: напряжение источника заряда - изг j ЭДС поляризации батареи- EJ ; ток заряда - Ig и разряда - 1р , батареи представлены в функции времени работы дизеля - Трг. и во время паузы - Tnij. (дизель остановлен), обусловленной условием эксплуатации. Как видно из фиг.4, в первой фазе подзаряда Tj, напряжение U изменяется по криволинейной зависшмости от

из, 0,9 и„ом

изг U,Const,

обусловленной глубиной разряда и характером нарастания Eg при подзарядке.

При этом ток заряда ограничивало

ется величиной 1 -эном обычной эксплуатации применительно для никель-железной батареи Т невелико и составляет 2-5 мин.

Во второй фазе Tj2 батарея подвергается подзарядке при , убывающим током от Ij 1.,цд„до Ijj (0,5-0,35) IjHoM, а общее время подзарядного цикла составляет

,, н-Тго 30-60 мин.

-Эu,

гг

Это время определяется расчетно- зкспериментальным путем в зависимости от температуры электролита и оп- тималвной степени заряженности. По окончании цикла подзарядки батарея отключается от источника заряда rto сигналу реле времени путем разрыва цепи зарядного тока или кратковременном (0,7-1,0 с) .снижении зарядного напряжения до уровня U,,2 0,87 для создания условия

Е5 и,,.

5 о

В рядовой эксплуатации соотношение времени работы дизеля и под- зарядного цикла TjM обычно составляет

Тр1,/Тзи,9-4.

Устройство позволяет резко уменьшить расходы энергии по подзарядке батареи, т.е. повысить КПД подзаряда, снизить перезаряд батареи и температуру электролита в летнее время, когда имеется опасность превьшения предельно допустимой температуры электролита (для никель-железных аккумуляторов +45 ). Одновременно оно позволяет устранить нарастающий н е- дозаряд стартерной батареи в эксшту- атации при умеренной температуре зйектролита, так как сочетание режима постоянного тока, близкого к номинальному, и режима постоянного напряжения без токоограничиваклцего резистора позволяет резко поднять КДЦ заряда.

Все перечисленные факторы положительно влияют на надежность стартерной батареи, в частности на срок службы.

Формула изобретения

Система для подзаряда стартерной аккз муляторной батареи на автономном подвижном составе, содержащая двигатель внутреннего сгорания, зарядный

источник постоянного тока, работающий в режиме ограничения напряжения, приводимый двигателем внутреннего сгорания и соединенньш с выходом регулятора напряжения, пусковое уст- ройство, связанное с двигателем внутреннего сгорания, запирающее устройство в. зарядной цепи, отличающаяся тем, что, с целью увеличения КПД процесса подзаряда и повы- шения надежности батареи, в нее . дополнительно введены токоизмеритель зарядной цепи, соединенный с входом регулятора напряжения, и реле времени, вход которого соединен с выходом пускового устройства, а размыкающий контакт этого реле вермени включен

в цепь управления запирающего устройства.

2.Система поп.1, отлича- ю ,щ а я с я тем, что запирающее устройство выполнено в виде тиристора, управляющий электрод которого соединен, с его анодом размыкающим контактом реле времени, а другой контакт этого реле времени включен в цепь регулятора напряжения источника постоянного тока,

3.Система поп.1,отлича- ю щ а я с я тем, что запирающее устройство выполнено в виде диода

и контажтора, в цепь питания катушки которого включен размыкающий контакт реле времени.

Изобретение может быть исполь- зовано для подзаряда стартерных баHh тарей большой емкости на автономном . подвижном составе с двигателями внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение КЦЦ подзаряда и увеличение срока службы батареи. После запуска двигателя внутреннего сгорания 8 пусковое устройство 7 запускает реле времени 6. Частота вращения двигателя 8 растет и при достижении напряжением источника постоянного тока 2, работающего в режиме ограничения напряжения, величины, превьшакяцей ЭДС аккут уляторной батареи 1, ток заряда начинает расти. Ток ограничивается и поддерживается постоянным в первой фазе при помощи токоизме{)И- теля 9 и регулятора напряжения 3 до выхода на режим ограничения напряжения. Ток заряда снижается до установившегося значения. По истечении заданного времени контакт 5 реле времени 6 разрывае г цепь управления запирающего устройства 4 и батарея отключается от источника постоянного тока. Описаны также две модификации предлагаемого устройства. 2 з.п.ф-лы, 4 ил. & (Л 4 О) 1чЭ 4ib СО 10/ jj/ Фuz.l

/О