Устройство для заряда аккумуляторной батареи тепловоза Советский патент 1990 года по МПК B60L1/00 

сп

оэ со к ел

о

Изобретение относится к области передачи электроэнергии к вспомогательному оборудованию тепловозов, в частности от вспомогательного электромашинного генератора постоянного напряжения к аккуму- ляторной батарее.

Цель изобретения - повышение надежности.

На чертеже представлена блок-схема устройства для заряда аккумуляторной батареи тепловоза.

Устройство содержит генератор 1 постоянного тока с якорной обмоткой 2 и обмоткой 3 независимого возбуждения, регулятор 4 тока обмотки 3, содержащий блок 5 контроля напряжения якорной обмот- ки 2, блок 6 аналогового преобразования и блок 7 импульсного регулирования, аккумуляторную батарею 8, регулятор 9 напряжения заряда батареи 8, включающий блок 10 контроля напряжения батареи 8, блок 11 аналогового преобразования и блок 12 импульсного регулирования, реактор 13, контакты 14 контактора и разделительные диоды 15 и 16, соединенные катодами и плюсовым выводом аккумуляторной батареи 8, и обратный диод 17, шунтирующий обмотку 3 возбуждения.

Устройство работает следующим образом.

Когда вал дизеля и соответственно якорь генератора 1 не вращается, то напряжение на выводах якорной обмотки 2 отсутствует и батарея 8 не заряжается. При этом разделительные диоды 15 и 16 исключают разряд батарей 8 через якорную обмотку 2 генератора 1. Контакты 14 контактора разомкнуты и напряжение батареи 8 не подается на функциональные блоки 6, 7 и 10, 11 регуляторов 4 и 9.

После запуска дизеля его вал и якорь генератора 1 начинают вращаться, замыкаются контакты 14 контактора и напряжение бата- реи 8 поступает на функциональные блоки 6, 7 и 10, 11 регуляторов 4 и 9. Далее в зависимости от частоты вращения вала и соответственно якоря генератора 1 устройство может работать в двух режимах. В режиме, соответствующем режиму тяги тепловоза, якорь генератора 1 вращается с частотой, при которой напряжение якорной обмотки 2 имеет величину, достаточную для зарядки батареи 8. Такой режим характеризуется следующей последовательностью работы устройства.

После замыкания контактов 14 контактора начинает работать регулятор 4. После этого по обмотке 3 генератора 1 протекает ток и на выводах якорной обмотки 2 появляется постепенное напряжение. Это напря- жение прикладывается к батарее 8 и по цепи якорная обмотка 2, диод 15, батарея 8 протекает постоянный ток, заряжающий батарею 8. По цепи, которая образована реактором 13

0

0

5 5

0 5

0 5 (

5

и разделительным диодом 16, ток не протекает.

В рассматриваемом режиме регулятор 9 не работает, регулятор 4 стабилизирует напряжение якорной обмотки 2 при изменении частоты вращения якоря генератора 1 путем регулирования тока в его обмотке 3. В блоке 5 контроля напряжения генератора 1 сравниваются стабилизируемое напряжение и его эталонная (требуемая) величина, в качестве которой обычной используется пороговое напряжение стабилитронов. Сравниваемое напряжение поступает на вход блока 5.

На его выходе получают усиленную разность сравниваемых напряжений, которая поступает на вход блока 6 аналогового преобразования. Этот блок преобразует постоянное напряжение переменной величины во временной интервал между двумя периодическими последовательностями импульсов тока. Сформированные блоком 6 импульсы тока поступают с его выхода на вход блока 7 импульсного регулирования, который представляет собой тиристорный ключ с широтно- импульсным управлением.

На обмотку 3 подается периодическая последовательность импульсов напряжения, среднее значение которой пропорционально временному интервалу, который формируется блоком 6. Чем больше (меньше) разность между сравниваемыми напряжениями в блоке 5, тем меньше (больше) формируемый блоком 6 интервал времени и соответственно меньше (больше) среднее значение напряжения и тока обмотки 3 генератора 1. Это позволяет получить эффект отрицательной обратной связи, которая обеспечивает стабилизацию напряжения генератора 1. Благодаря способности блока 5 усиливать напряжение разность сравниваемых в нем напряжений имеет небольшую величину, обеспечивающую достаточную для заряда батареи 8 точность стабилизации напряжения генератора 1.

При переходе тепловоза в режим холостого хода с пониженными оборотами частота вращения якоря генератора 1 уменьшается до значения, при котором регулятор 4 не обеспечивает стабилизацию напряжения генератора 1 на уровне, необходимом для заряда батареи 8. Напряжение генератора 1 снижается и становится меньше напряжения батареи 8. Ее напряжение тоже уменьшается, но на меньшую величину. Это приводит к тому, что регулятор 9 начинает работать. Напряжение батареи 8, при котором начинает работать регулятор 9, незначительно меньше уровня стабилизации, обеспечиваемой регулятором 4, и поэтому является достаточным для заряда батареи 8.

При работе регулятора 9 напряжение батареи 8 поддерживается на уровне, что обеспечивает ее заряд. Регулятор 9 работает аналогично регулятору 4. Блоки 10-12 регу

лятора 9 выполняют такие же функции, как блоки 5-7 соответственно регулятора 4.

В рассматриваемом режиме устройство работает следующим образом. При замкнутой цепи блока 12 регулятора 9 напряжение генератора 1 прикладывается к реактору 13. Напряжение этого реактора имеет полярность, которая показана на чертеже, и в ее цепи протекает нарастающий ток. При этом разделительный диод 16 препятствует замыканию накоротко батареи 8 через цепь блока 12 регулятора 9.

После размыкания цепи блока 12 ток из его цепи переходит в цепь, образованную диодом 16 и батарей 8, и начинает убывать. При этом напряжение реактора 13 име- ет полярность, противоположную показанной на чертеже, и складывается с напряжением генератора 1. В результате этого к батарее 8 прикладывается напряжение, большее напряжения генератора 1 и обеспечивающее протекание тока, заряжающего батарею 8.

При следующем замыкании цепи блока 12 ток из цепи, образованной диодом 16 и батареей 8, переходит снова в цепь блока 12 и начинает расти. При этом напряжение реактора 13 имеет полярность, которая показана на чертеже, напряжение батареи 8 имеет величину, большую напряжения генератора 1. После очередного размыкания цепи блока 12 регулятора 9 работа устройства повторяется в описанной последовательности.

Таким образом, в рассматриваемом режиме обеспечивается заряд батареи 8 периодическими импульсами тока, величина которого автоматически регулируется, на основании результатов сравнения в блоке 10 регулятора 9 истинного напряжения заряжаемой батареи с его эталонной величиной, которая незначительно меньше аналогичной величины блока 5. Чем больше (меньше) заря- женность батареи 8 и соответственно блока 10 напряжениями, тем меньше (больше) формируемый блоком 11 интервал времени, соответственно на меньшее (большее) время блок 12 замыкает свою цепь и меньшее (большее) напряжение реактора 13суммиру

0

Q

5

5

0

5

0

ется с напряжением генератора 1. Это позволяет с учетом заряженности батареи регулировать режим ее заряда.

При уменьшении или увеличении напряжения генератора 1 блоки 10 и 11 регулятора изменяют определенным образом время замыкания блоком 12 своей цепи и соответственно величину напряжения реактора 13, которое суммируется с напряжением генератора 1. Это позволяет стабилизировать напряжение на полюсах заряжаемой батареи 8, как это имеет место в ранее описанном режиме.

При переходе тепловоза из режима холостого хода с пониженными оборотами в режим тяги увеличиваются частота вращения якоря генератора 1 и его напряжение. В результате этого напряжение батареи 8 увеличивается на небольшую, но достаточную величину для отключения из работы регулятора 9. После этого устройство работает в первом режиме.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи тепловоза, содержащее сочлененный с валом дизеля генератор постоянного тока, обмотка возбуждения которого подключена к одному из импульсных регуляторов, связанному с аккумуляторной батареей, к которой через один из разделительных диодов подключена обмотка якоря генератора, причем управляющий вход одного из импульсных регуляторов соединен с одним из выво- до обмотки якоря генератора, и другой разделительный диод, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено соединенными последовательно реактором и дополнительным импульсным регулятором, одни из выводов которых соединены с выводами обмотки якоря генератора, а другие - с анодом другого разделительного диода, подключенного катодом к одному из выводов аккумуляторной батареи, с которым связан управляющий вход другого импульсного регулятора.

Изобретение относится к транспорту, в частности к передаче электроэнергии к вспомогательному электрооборудованию тепловозов. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит контактор 14, разделительные диоды 15 и 16, электромашинный генератор постоянного тока с обмоткой 3 независимого возбуждения, регулятор 4 тока этой обмотки, соединенные последовательно реактор 13 и регулятор 9 напряжения заряда аккумуляторной батареи, точка соединения которых через разделительный диод 16 связана с плюсовым выводом аккумуляторной батареи 8. 1 ил.