Источник питания постоянным током Советский патент 1992 года по МПК H02J7/02 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при питании потребителей постоянным током, а именно для заряда аккумуляторных батарей и питания стартеров при запуске двигателей внутреннего сгорания особенно в зимний период на открытых площадках, когда стартерные характеристики аккумуляторных батарей ухудшаются и пуск двигателей от них затруднен.

Известен многоцелевой источник питания (МИП) типа СПЗ-1-125/220УЗ, который применяется для зарядки аккумуляторных батарей и запуска двигателей легковых автомобилей.

При запуске двигателей выходные клеммы + и - данного источника соединяются с соответствующими клеммами аккумуляторной батареи. Затем источник включается и батарея подзаряжается. При включении

стартера его питание осуществляется параллельно от батареи и источника.

Однако конструкция данного источника питания не позволяет осуществлять пуск двигателей, для которых производится предварительное переключение соединения аккумуляторных батарей с параллельного на последовательное. Например, у тракторов К-700 и К-701 напряжение бортовой сети 12 В от двух батарей, соединенных параллельно, которые для пуска двигателя переключаются последовательно, т.е. на 24 В. Кроме того, при зарядке аккумуляторных батарей данный источник не отключается автоматически в конце заряда, т.е. необходим периодический контроль степени их за- ряженности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для заряда аккумуляторной батареи, выбранное в качестве

VI

CJ

о

прототипа, содержащее зарядный выпрямитель, подключенный к трехфазной сети питания через контакты автоматического выключателя и магнитного пускателя с замыкающим контактом промежуточного ре- ле в цепи питания его катушки, блок контроля напряжения со стабилизатором, входные клеммы - и + которого соединены с соответствующими шинами зарядного выпрямителя, пороговый элемент и первый элемент выдержки времени, входы которых соединены через размыкающий контакт промежуточного реле с положительной шиной зарядного выпрямителя, два логических элемента ИЛИ-НЕ (элемент повторения) и элемент И, при этом выход первого элемента выдержки времени соединен с первым входом элемента И, выход порогового элемента с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вто- рым входом элемента И и входом второго элемента ИЛИ-НЕ, триггер, усилитель и второй элемент выдержки времени, при этом прямой вход триггера соединен с выходом элемента И, инверсный вход - с вы- ходом второго элемента ИЛИ-НЕ, а выход триггера с выходами усилителя, нагруженного промежуточным реле, и второго элемента выдержки времени, выход которого соединен с вторым входом первого элемен- та ИЛИ-НЕ.

Данное устройство осуществляет периодический автоматический контроль напряжения на клеммах аккумуляторной батареи в процессе заряда и автоматически отклю- чает выпрямитель при окончании заряда, когда напряжение батареи достигает заданной величины.

Недостаток данного устройства в том, что оно имеет ограниченные функциональ- ные возможности и не может применяться для питания стартеров при запуске двигателей автомобилей и тракторов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем введения в источник переключателя режимов, второго триггера, второго элемента повторения, дополнительных электрических связей и использования блока контроля напряжения для автоматического включения выпрямите- ля при запуске двигателей после переключения соединения аккумуляторных батарей с параллельного на последовательное.

Указанная цель достигается тем, что в источник питания постоянным током, со- держащим мостовой выпрямитель с выходными клеммами, подключенный через контакты магнитного пускателя и автоматического выключателя к трехфазной сети питания, и блок контроля напряжения со

стабилизатором, входная клемма - которого соединена с выходной клеммой - выпрямителя, первым элементом выдержки времени и пороговым элементом, входы которых соединены с размыкающим контактом промежуточного реле, выход элемента времени соединен с первым входом элемента И, а выход порогового элемента - с первым входом первого элемента повторения, триггером, вторым элементом выдержки времени и усилителем, нагруженным промежуточным реле, входы которых соединены, введены переключатель режимов, первый вход первой платы и вход третьей платы которого соединен с выходной клеммой + 12В выпрямителя, которая подключена к нулевой точке соединения вторичных обмоток трансформатора, включенных по схеме ЗВЕЗДА, второй вход - с клеммой + 24В, а выходе входной клеммой + стабилизатора и входом второй платы переключателя, первый выход которой соединен с размыкающим контактом промежуточного реле, а второй выход - с выходом первого элемента выдержки времени, выход которого соединен с прямым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом четвертой платы переключателя, выход порогового элемента соединен с вторым входом элемента И, второй триггер и второй элемент повторения, при этом прямой вход второго триггера соединен с выходом элемента И, первый вход второго элемента повторения - с выходом второго элемента выдержки времени, второй вход-с выходом второго триггера, г выход с инверсным входом первого триггера, второй вход первого элемента повторения соединен с вторым выходом третьей платы переключателя режимов, а выход - с вторым входом четвертой платы переключателя, выход которой соединен с входом усилителя.

Данное схемное решение источника питания постоянным током позволяет использовать его как для автоматической зарядки аккумуляторных батарей, так и для питания стартеров при запуске стартеров при запуске двигателей внутреннего сгорания. При этом обеспечивается автоматическое включение источника при запуске от клемм + 24В после переключения соединения аккумуляторных батарей запускаемого двигателя с параллельного на последовательное.

На фиг,1 представлена принципиальная электрическая схема источника питания; на фиг.2 - схема подключения источника к бортовой системе питания, например, трактора К-701.

Выключатель 1 неподвижными контактами включен в сеть, а подвижными через

контакты 2 магнитного пускателя 3 соединен с мостовым выпрямителем 4. Первый вывод катушки магнитного пускателя через замыкающий контакт 5 промежуточного реле 6 соединен с выходом выключателя 1, а второй вывод- с нулевым проводом.

Вход I Заряд первой платы 7 переключателя режимов соединен с выходной клеммой + 12В выпрямителя, нулевой точкой соединения вторичных обмоток трансформатора 8, соединенных по схеме ЗВЕЗДА, и входом третьей платы 9 переключателя. Вход П Пуск платы 7 соединен с выходной клеммой +24В и катодной группой вентилей 10. Выход платы 7 соединен с клеммой + стабилизатора 11 блока 12 контроля напряжения и входом второй платы 13 переключателя, выход 1 которой соединен через размыкающий контакт 14 реле 6 с входами первого элемента 15 выдержки времени и порогового элемента 16, соединенных с входом II платы 13 переключателя. Клемма - стабилизатора 11 соединена с выходной клеммой -. Выход элемента 15 времени соединен с прямым входом первого триггера 17 и первым входом элемента И 18, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента 16 и первым входом первого элемента 19 повторения.

Выход триггера 17 соединен с входом 1 четвертой платы 20 переключателя, выход которого соединен с входами второго элемента 21 выдержки времени и усилителя 22, нагруженного промежуточным реле 6. Выход элемента 21 времени соединен с первым входом второго элемента 23 повторения, выход которого соединен с инверсным входом триггера 17, а второй вход - с выходом второго триггера 24. Прямой вход последнего соединен с выходом элемента И 18. Второй вход первого элемента 19 повторения соединен с выходом II третьей плиты 9 переключателя режимов, а выход элемента 19 - с входом II платы 20.

Источник работает следующим образом.

В режиме Заряд переключатель режимов находится в положении I. К клеммам источника - и +12В подключают соответственно клеммы - и + аккумуляторной батареи 25. Затем включают выключатель 1. Блок 12 контроля получает напряжение питания от батареи 25 через вход I панели 7 переключателя, которое поступает через выход I панели 13 и размыкающий контакт 14 реле 6 на входы первого элемента 15 выдержки времени и порогового элемента 16. Так как в начале зарядки напряжение на клеммах батареи 25 ниже заданного, то на выходе порогового элемента присутствует

сигнал О, Через заданное время паузы на выходе элемента 15 выдержки времени появляется сигнал 1. Триггер 17 переходит в другое состояние и на его выходе и, соответственно, на входе второго элемента 21 выдержки времени также появляется напряжение, которое с помощью усилителя 22 включает реле 6, контакт 5 которого замыкает цепь питания магнитного пускателя

0 3.

Пускатель включается и своими контактами 2 подает напряжение на выпрямитель 4, на выходных клеммах которого появляется напряжение зарядки. Контакт 14 реле 6

5 отключает входы элемента 15 времени и порогового элемента 16 от клеммы +. Через заданный промежуток времени зарядки на выходе элемента 21 выдержки времени и, соответственно, на выходе второго эл мен0 та 23 повторения и инверсном входе триггера 17 появляется сигнал 1. Триггер возвращается в исходное состояние, реле 6 отключается и его контакт 5 разрывает цепь питания катушки 3 пускателя, который от5 ключается и контактами 2 разрывает цепь питания выпрямителя 4,

Контакт 14 реле 6 замыкает цепь контроля напряжения и цикл повторяется. Когда напряжение на клеммах аккумуляторной ба0 тареи 25 в процессе зарядки поднимается выше заданного, то на выходе порогового элемента 16 и, соответственно, на втором входе элемента И 18 появляется сигнал 1. На его выходе и на прямом входе триггера

5 24 появляется сигнал 1. Триггер 24 переходит в другое состояние и на его выходе и, соответственно, на втором входе второго элемента 23 повторения появляется сигнал 1, который проходит на инверсный вход

0 триггера 17. Последний остается в исходном состоянии и пускатель 3 не включается. Триггер 24 возвращается в исходное состояние при отключении заряженной батареи и установке другой для зарядки.

5 В режиме Пуск переключатель режимов переводится в положение II. При пуске двигателей с питанием стартеров от одной аккумуляторной батареи напряжением 12В ее клеммы - и + соответственно подклю0 чаются к клеммам - и + источника питания (фиг.1). На блок 12 контроля Плюс напряжения от батареи 25 поступает через клемму + 12В, вторичные обмотки трансформатора 8, катодную группу вентилей 10

5 и вход II панели 7 переключателя. На вход порогового элемента 16 напряжение подается через выход II платы 13 переключателя. На выходе элемента 16 и на первом входе первого элемента 19 повторения находится сигнал О. Чтобы реле 6 включилось на второй вход элемента 19 поступает через выход II платы 9 напряжение и на выходе элемента 19 появляется сигнал 1, который через вход II платы 20 поступает на вход усилителя 22 и реле 6 включается.

При включении выключателя 1 напряжение питания подается на катушку 3 магнитного пускателя через замыкающий контакт 5 промежуточного реле 6. Пускатель срабатывает и контактами 2 включает выпрямитель. Батарея начинает подзаряжаться, Пуск двигателя осуществляется обычным путем из кабины водителем. Питание стартера осуществляется параллельно от источника и батареи.

Для запуска двигателей с питанием стартера напряжением 24В от двух аккумуляторных батарей и переключением их соединения с параллельного на последовательное подключение источника к бортовой системы пуска двигателя осуществляется по схеме, представленной на фиг.2. Клемма - источника 26 питания соединяется с массой трактора, а клемма + 24В - с входной клеммой + тягового реле 27 стартера 28. Аккумуляторные батареи 29 и 30 соединены параллельно размыкающими контактами 31 и 32, переключателя 33. Клемма - батареи 29 соединена через выключатель 34 массы с массой трактора, а клемма + батареи 30 - с входной клеммой + тягового реле 27 и через его замыкающий контакт 35 - с обмоткой возбуждения и якорем стартера 28.

Для пуска двигателя замыкается выключатель 34 массы. Напряжение 12В от аккумуляторных батарей 29 и 30 через клеммы - и + 24В источника 26 (фиг.2), вход 11 платы 7 (фиг.1) поступает на блок 12 контроля напряжения и через вход II платы 13 на вход порогового элемента 16. Напряжение - ниже заданного пороговым элементом, поэтому на его выходе и первом входе первого элемента 19 повторения и его выходе присутствует сигнал О, который через вход II платы 20 переключателя режимов поступает на вход усилителя 22. Реле 6 не включается. При включении выключателя 1 выпрямитель не включается.

При подготовке к запуску водитель производит включение переключателя 33 (фиг.2) соединения батарей 29,30. Контакты 31 и 32 размыкаются, контакт36замыкается и соединяет батареи последовательно, а контакт 37 подготавливает цепь включения тягового реле 27. На клеммах источника - и + 24В на блоке 12 контроля (рис.1) появляется напряжение 24В. На выходе порогового элемента 16 появляется сигнал 1.

На выходе первого элемента 19 повторения и входе усилителя 22 также появляется сигнал 1, реле 6 включается и своим контактом 5 замыкает цепь питания магнитного пускателя 3, который контактами 2 включает выпрямитель 4. На выходных клеммах - и + 24В источника 26 (рис.2) и, соответственно, на клеммах последовательно соединенных батарей 29 и 30 появляется

выпрямленное напряжение. При замыкании ключа 38 подается напряжение на втягивающую 39 и удерживающую 40 катушки тягового реле 27.

Реле срабатывает и контакт 35 замыкает цепь питания стартера 28, питание которого осуществляется параллельно от источника 26 и последовательно соединенных аккумуляторных батарей 29 и 30.

Таким образом, использование предлагаемого источника позволит расширить функциональные возможности устройства путем введения дополнительных элементов, связей и использования блока контроля

напряжения для автоматического включения выпрямителя во время запуска после переключения соединения аккумуляторных батарей с параллельного на последовательное.

Формула изобретения

Источник питания постоянным током, содержащий мостовой выпрямитель с выходными клеммами, подключенный через контакты магнитного пускателя и автоматического выключателя к трехфазной сети питания, и блок контроля напряжения со стабилизатором, входная клемма - которого соединена с выходной клеммой - выпрямителя, первым элементом выдержки

времени и пороговым элементом, входы которых соединены с размыкающим контактом промежуточного реле, выход элемента времени соединен с первым входом элемента И, а выход порогового элемента - с первым входом элемента повторения, триггером, вторым элементом выдержки времени и усилителем, нагруженным промежуточным реле, при этом входы усилителя и второго элемента времени соединены,

отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй триггер, второй элемент повторения и переключатель режимов, вход I первой платы и вход третьей

платы которого соединены с выходной клеммой + 12В выпрямителя, которая подключена к нулевой точке соединения вторичных обмоток трансформатора, включенных по схеме ЗВЕЗДА, вход II первой платы - с выходной клеммой + 24В, а выход первой

платы соединен с входной клеммой + стабилизатора и входом второй платы переключателя, выход I которой соединен с размыкающим контактом промежуточного реле, а выход II с входом первого элемента выдержки времени, выход которого соединен с прямым входом первого триггера, выход которого соединен с входом I четвертой платы переключателя, выход порогового элемента соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с прямым входом второго триггера, и второй элемент

0

повторения, при этом прямой вход второго триггера соединен с выходом элемента И, первый вход второго элемента повторения - с выходом второго элемента времени, второй вход - с выходом второго триггера, а выход - с инверсным входом первого триггера, второй вход первого элемента повторения соединен с выходом II третьей платы переключателя режимов, а выход первого элемента повторения - с входом II четвертой платы переключателя, выход которого соединен с входом усилителя.

Использование: электрооборудование, обеспечивающее заряд аккумуляторных батарей или питание стартера при запуске двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: использование блока контроля напряжения для автоматического включения выпрямителя на нагрузку напряжением 12 В при заряде батареи или предварительная коммутация батарей на параллельное или последовательное соединение для пускового напряжения питания стартеров 12 В или 24 В. 2 ил. со с

/

j

13

Фи2.2

ov;j