Устройство для заряда аккумуляторной батареи

(11 Ритт юОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ)3 фиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (НИИ завода Электровы-. прямитель")(56) 1. Зорохович А.Е. и др. устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей, М., "Энергия", 1975, рис. 1382. Полупроводниковые выпрямители. Под ред. Ф.И. Ковалева и Г,П. Состковой. М., "Энергия", 1978, с. 348,3. Зорохович А.Е. и др. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. М., "Энергия", 1975,с144.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ 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 тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения мощности и материало- емкости вторичной обмотки, трехполюсный переключатель подключен подвижными контактами к началам разных вто ф ричных обмоток трансформатора, а неподвижными - к началам, промежуточ-, ным выводам и концам смежных фазных обмоток.Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах заряда аккумуляторных батарей с многоступенчатыми режимами заряда. 5Известны устройства для заряда аккумуляторных батарей, содержащие трехфазный трансформатор, тиристорный блок и сглаживающий редуктор, ко. торые образуют собственно зарядный 10 выпрямитель с блоком его автоматического управления и регулирования. В зависимости от конкретных требований они могут быть выполнены по различным схемам выпрямления Для 15 работы на различных уставках выходного напряжения вторичные обмотки трансформаторов выполняют с отпайками и снабжают их соответствующими переключающими устройствами, а для 20 задания соответствующих режймных уставок стабилизированного тока или напряжения их снабжают датчиками выходного тока и напряжения. Возможны различные вариации сочетаний переключающих отводов трансформатора и задатчиков выходных токов и напряжений 1 и 21 .Недостатками таких устройств являются завьппенная установленная мощ- ЗО ность трансформатора и сложность переключения отводов трансформаторов, что недопустимо при управлении уст-. ройством с пульта дистанционного управления.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее трехфазный трансформатор, к концам и отводам вторич- ф ной обмотки которого через переключатель подключен тиристорный мост со сглаживающим дросселем на выходе, блок автоматического управления и регулирования тиристорным мостом с ф 5 датчйком постоянного тока и релейной схемой переключения режимных уставок. Особенностью большинства режимов работы зарядных устройств является обратная зависимость выход ного тока от напряжения, Поэтому в начале зарядного режима переклю чатель отводов трансформатора устанавливают в положение, соответствующее наименьшему напряженйю, а пере ключатель 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 токовойуставке задатчика постоянного тока. При этом благодаря работе нанизшей по напряжению отпайке трансформатора обеспечиваются повышенный коэффициент мощности устройства и пониженный уровень пульсациизарядного тока. По мере заряда аккумуляторной батареи производят соответствующие переключения отводовтрансформатора и режимных уставокзарядного тока 3,Недостатком известного устройства.является завышенная установленнаямощность трансформатора, посколькуего вторичная обмотка рассчитывается на максимальные ток и напряжение.Цель изобретения - снижение мощности и материалоемкости вторичнойобмотки трансформатора.Указанная цель достигается тем,что в устройстве для заряда аккумуляторной батареи, содержащем трехфазный трансформатор, к .концам и промежуточным выводам вторичной обмоткикоторого через переключатель подключен тиристорный мост со сглаживающимдросселем на выходе, блок автоматического управления и регулирования тиристорами моста и датчик зарядного тока с релейной схемой переключения токовых уставок,переключатель подключен подвижнымиконтактами к началам фазных вторичных обмоток трансформатора, а неподвижными - к началам, промежуточнымвыводам и концам смежных фазных обмо,токНа фиг. 1 дана принципиальная схемаустройства; на Фиг.2 - одна из.возможных.модификаций устройства; на фиг. Э -диаграммы напряжений, характеризующие работу устройства.Устройство содержит трансформатор 1, электромагнитные коммутирукнцие устройства 2-4, тиристорныймост 5, сглаживающий дроссель 6,блок 7 автоматического управленияи регулирования, датчик 8 зарядноготока, резисторы 9-11, реле 12-14 ипереключатель 15, Устройство работаетна аккумуляторную батарею 161145409 5 10 15 к источнику питающего напряжения.Выход датчика 8 зарядного тока подключен к входу блока 7 автоматичес- . 20 25 30 35 явное напряжение, прямо пропорциональ 0 За счет описанной схемы коммутации 45 отводов вторичной обмотки трансформатора облегчается токовый режим работы вторичной обмотки трансформатора.Действительно, в режиме максимального зарядного тока и минимального Ю напряжения вторичная обмотка трансформатора соединена в треугольники в ее фаэных обмотках протекает токс действующим значением. Благодаря наличию обратной связипо току обеспечивается стабилизациязарядного тока, несмотря на возраста 55 . Т =- = - 1Т( Л -Ла в режиме минимального тока и максимального напряжения обмотка траннапряжение питания подается на обмот 3Трансформатор 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 контакты 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 зарядного тока, на выходе которого через контакты реле 12, 13 и, 14 подключеныподстрочные. резисторы 9, 10 и 11.Обмотки реле 12, 13 и 14 и коммутирующих устройств 2, 3 и 4 подключены через переключатель режимных уставок кого управления и регулирования, выходы которого подключены к управляющим электродам тиристорного моста 5. Процесс заряда начинают с положе.ния переключателя 15, соответствующего наименьшему выходному напряжению и максимальному зарядному току. При подаче на вход устройства сетевого напряжения оказываются включенными обмотки коммутирующего устройства(контактора) 2 и реле 12. Вторичнаяобмотка трансформатора соединена втреугольник (фиг. За), напряжениеобмотки выпрямляется тиристорным мостом .5,. Сглаженный дросселем зарядный ток протекает по первичной обмотке датчика 8 тока и заряжаетаккумуляторную батарею 16. На выходе датчика 8 тока формируется постоное величине зарядного тока, котороеподается на элемент сравнения блока7 автоматического управления и регулирования. ние по мере заряда противоЭДС аккумуляторной батареи 16 и наличие колебаний сетевого напряжения.По достижении требуемого уровнязарядки аккумуляторной батареи 16 переключатель 15 переводят на следукнцую режимную уставку, соответствующую большему выходному напряжению и меньшему зарядному току. Обмотки контактора 2 и реле 12 обесточиваются,ки контактора 3 и реле 13. Вторичная,обмотка трансформатора с помощьюконтактов контактора 3 соединяетсяпо схеме треугольника с продолженными в звезду сторонами (фиг. Зб),линейное напряжение которого вышелинейного 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 7автоматического 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 фаэных обмоток, с включением вторичной обмотки трансформатора в звезду, Следовательно, полный диапазон регулирования вторичного напряжения на выходе трансформатора 1 находится в пределах (1-1,73) Н , что достаточно для большинства случаев (фиг. Зв).сформатора соединена в звезду,и через еефаэнце обмотки протекает,ток Т =1 т.е, в 43 разбольший. 5Поскольку в известных зарядныхустройствах через работающие секциивторичных обмоток трансформатора протекает всегда полный линейный ток,установленная мощность вторичных обмоток трансформатора в них вьпне в1,73 раза при наличии двух ступенейвторичного напряжения с предельновозможной кратностью напряжений,равной 1,73,.15В других случаях снижение требуемой мощности вторичной обмоткитрансформатора меньйе, например,в 1,35-1,36 раза при наличии третьей уставки выходного напряжения в гОустройстве согласно фиг. 1.В варианте практической реализацииустройства число ступеней регулирования переменного напряжения на входе тиристорного моста может. бытьсведено к двум, а в качестве электромагнитного коммутирующего устройства может быть использовано двухпозиционное сильноточное реле, При этомдля повьппения надежности работы и ЗОснижения расхода электроэнергии нормально замкнутые контактные пары реле подключают к отводам вторичнойобмотки трансформатора, соответствующим режиму заряда с большей продол- З 5жительностью работы (т.е, реле остается основное время работы зарядногоустройства в выключенном положении).При этом для упрощения конструкциитрансформатора в качестве двух пере Оключающих выводов вторичной обмоткиа трансформатора могут быть использованы конец и начало соответствующейфазной вторичной обмотки трансформатора (фиг. 2),Возможны и другие варианты предлагаемого устройства с использованием других типов датчиков зарядноготока, например на основе трансформаторов тока, установленных на входетиристорного моста, а также с применением датчиков напряжения для обеспечения режимов заряда со ступеньюстабилизации напряжения. При этом режимные уставки могут определятьсяне одним зарядным режимом, а несколькими для различных типов заряжаемыхбатарей,Например, в зарядно-силовых выпрямителях типа ТПСк, ПВКЗС выходное напряжение в процессе зарядаизменяется в диапазоне 190-320 В(кратность 1,7) с наличием режима.стабилизации напряжения 265 В. В нихцелесообразно сделать хотя бы двеступени переключения напряжения согласующего трансформатора с соотношением 320/265 = 1,2.В разрабатываемых зарядных выпрямителях типа ТПС-40 и ТПС/25-40выходное напряжение меняется уже вдиапазоне 12-40 В (кратность 3,33)при фиксированных уставках тока7,13 и 25 А. В этих устройствах было бы эффективно использовать дваподдиапазона выходных напряжений12-23 и 23-40 с применением простейшего варианта переключения выводовпо схеме фиг. 2. Большее число ступеней экономически нецелесообразноввиду малой мощности зарядныхустройств (1 и 2 кВт).1145409 Составитель В. ОглоблевРыбченко Техред А.Ач Корректор А. Обру кт 0 ПодписноеСССР ака ытии наб. 5 илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектн 182(39 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Жнного ком ений и от , Раушска