Пристрій для заряду акумуляторної батареї

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть предназначено для заряда и подзаряда аккумуляторных батарей. Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи (А.с. СССР №1128333, H02J7/02, Б.И. №45, 1984), содержащее входной трансформатор с выведенной средней точкой вторичной обмотки, два тиристора, образующие двухполупериодный выпрямитель, два диода, источник эталонного напряжения на основе параметрического стабилизатора, орган сравнения, выход которого через диоды подключен к управляющим электродам тиристоров. Недостатком известной схемы является низкая эксплуатационная надежность из-за отсутствия защиты от неправильного подключения к выводам аккумуляторной батареи и короткого замыкания, а также отсутствие отключения схемы по окончании заряда аккумуляторной батареи. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому те хническому решению является устройство для заряда аккумулятора (А.с. СССР №1365244, H02J7/10, Б.И. №1, 1988), содержащее управляемый выпрямитель на двух тиристорах, аноды которых соединены с отрицательным выводом для подключения аккумуляторной батареи, а катоды - с крайними выводами вторичной обмотки входного трансформатора, средний вывод которой соединен с положительным выводом для подключения аккумуляторной батареи, управляющие электроды тиристоров подключены к выходу релаксационного генератора, включающего время задающую RC-цепь, вход которой соединен с узлом управления и защиты, содержащим первый транзисторный ключ и светодиод. Недостатком известного устройства является невысокая эксплуатационная надежность, обусловленная использованным схемным решением с одновременной подачей напряжения на управляющие электроды тиристоров, т.е. на управляющий электрод тиристора подается напряжение при отрицательном потенциале его анода, а также отсутствием защиты устройства при коротком замыкании на выходе. Это может привести к быстрому выходу из строя тиристоров и, следовательно, устройства в целом. Кроме того, в схеме не предусмотрено автоматическое отключение устройства по окончании заряда аккумуляторной батареи, что может привести к перезарядке или неполному ее заряду. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для заряда аккумуляторной батареи путем достижения технического результата, заключающегося о создании возможности синхронизации напряжений на электродах тиристоров и защиты устройства от короткого замыкания на выходе, з также создание возможности работы устройства с пассивной нагрузкой на выходе, что позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства. Поставленная задача достигается тем, что в устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее управляемый выпрямитель на двух тиристорах, аноды которых соединены с отрицательным выводом для подключения аккумуляторной батареи, а катоды - с крайними выводами вторичной обмотки входного трансформатора, средний вывод которой соединен с положительным, выводом для подключения аккумуляторной батареи, управляющий электрод одного из тиристоров подключен к выходу релаксационного генератора, включающего времязадающую RC- цепь, вход которого соединен с узлом управления и защиты, содержащим первый транзисторный ключ и светодиод, согласно изобретению в него дополнительно введены второй релаксационный генератор, вход которого соединен со входом первого генератора и выходом узла управления и защиты, а выход - с управляющим электродом второго тиристора, пороговое устройство, содержащее делитель напряжения, подключенный через переключатель к выводам для подключения аккумуляторной батареи, снабженный регулятором, выход которого через стабилитрон и резистор подключен ко входу второго транзисторного ключа, образующего схему триггера Шмитта с первым транзисторным ключом узла управления и защиты, содержащим первый и второй диоды, катоды которых подключены соответственно к первой и второй полуобмотке вторичной обмотки входного трансформатора, а соединенные аноды, через ограничительный резистор подключены ко входу первого транзисторного ключа и последовательно соединенным коллекторному регистру и третьему диоду, которые через переключатель подключены к отрицательному выводу для подключения аккумуляторной батареи, регулятор тока заряда конденсаторов времязадающих RC-цепей, подключенный одним выводом к коллектору транзистора первого транзисторного ключа и отсекающему диоду, а вторым ко входам релаксационных генераторов. Введение второго релаксационного генератора, вход которого соединен со входом первого релаксационного генератора и выходом узла управления и защиты с общим для обоих генераторов регулятором тока заряда конденсаторов времязадающих RC-цепей, подключенного одним выводом к коллектору первого транзисторного ключа и отсекающему диаду, а вторым - ко входам релаксационных генераторов, позволяет обеспечить подачу напряжения на управляющие электроды тиристоров синхронно с их анодным напряжением, и за счет этого повысить надежность устройства. Включение в схему устройства порогового устройства, содержащего делитель напряжения, подключенный через переключатель к выводам для подключения аккумуляторной батареи и снабженный регулятором, выход которого через стабилитрон и резистор подключен к базе второго транзисторного ключа, образующим совместно с первым транзисторным ключом узла управления и защиты схему триггера Шмитта, позволяет осуществить управление устройством для заряда аккумуляторной батареи в ключевом режиме, просто и эффективно осуществлять регулировку порога срабатывания и автоматического отключения устройства с индикацией, по окончании заряда аккумуляторной батареи, что также повышает. эксплуатационную надежность устройства. Введение в узел управления и защиты устройства первого и второго диодов, катоды которых подключены к отводам каждой из полуобмоток вторичной обмотки входного трансформатора, а соединенные аноды через ограничительный резистор подключены ко входу первого транзисторного ключа и последовательно соединенным резистору и третьему диоду, которые через переключатель подключены к отрицательному выводу для подключения аккумуляторной батареи, позволяет обеспечить защиту устройства от короткого замыкания на выходе не только при подключении аккумуляторной батареи, а при работе на пассивную нагрузку. Таким образом, все отличительные признаки являются общими необходимыми и достаточными для осуществления указанного технического результата и решения поставленной задачи. На чертеже (фиг.) представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для заряда аккумуляторной батареи. Устройство для заряда аккумуляторной батареи содержит управляемый выпрямитель на тиристорах 1 и 2, аноды которых соединены с отрицательным выводом для подключения аккумуляторной батареи, катоды подключены к крайним выводом вторичной обмотки входного трансформатора 3, средний вывод которой соединен с положительным выводом для подключения аккумуляторной батареи, при этом управляющие электроды тиристоров 1 и 2 через ограничительные резисторы 4, 5 подключены к выходам первого и второго релаксационных генераторов 6 и 7, входы которых соединены с выходом узла управления и защиты 8. Каждый релаксационный генератор содержит транзисторный аналог тиристора 9 и 10, вход которого соединен с соответствующими конденсаторами 11 и 12 времязадающих цепей, а через разделительные диоды 13 и 14 с общим регулируемым резистором 15, управляющие входы транзисторных аналогов тиристоров 9 и 10 подключены к делителям напряжения, состоящим из резисторов 16, 17 и 18, 19, подключенным через диоды 20 и 21 к катодам тиристоров 1 и 2 и эмиттеру транзистора 22 первого транзисторного ключа, коллектор которого соединен с резистором 15 и через отсекающий диод 23 с цепью индикации окончания заряда, содержащей светодиод 24 и резистор 25. Первый транзисторный ключ на транзисторе 22 подключен ко второму транзисторному ключу на транзисторе 26 порогового устройства 27 измерения ЭДС по схеме триггера Шмитта, включающего эмиттерный 28, базовый 29, коллекторный 30 резисторы и резистор 31 обратной связи. Пороговое устройство также содержит делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора 32, регулятора на потенциометре 33, резистора 34, который подключен с одной стороны к положительному выводу для подключения аккумуляторной батареи, а с другой - к переключателю 35. При этом вход триггера Шмитта через резистор 36 и стабилитрон 37 подключен к потенциометру 33. Коллекторный резистор 30 также через третий диод 38 подключен к переключателю 35, и при активной нагрузке (положение I) соединяется с отрицательным выводом для подключения аккумуляторной батареи. Узел управления и защиты 8 содержит первый 39 и. второй 40 диоды, катоды которых подключены к отводам каждой из полуобмоток вторичной обмотки входного трансформатора 3, аноды соединены и через резистор 41 подключены к базе транзистора 22, к которой через обратно смещенный диод 42 переключатель 35 подключает отрицательный вывод при пассивной нагрузке (положение II). Устройство работает следующим образом. При подключении аккумуляторной батареи (на фиг. не показана) к выходу устройства (переключатель 35 должен находиться в положении I) и трансформатора 3 к питающей сети переменного тока напряжение на коллекторе закрытого транзистора 26 открывает первый транзисторный ключ на транзисторе 22. При этом начинается заряд конденсатора того релаксационного генератора, который подключен к тиристору, катод которого в данный момент времени находится под отрицательным потенциалом, например, конденсатора 11 первого релаксационного генератора 6. Заряд конденсатора 11 происходит от полуобмотки входного трансформатора 3, через открытый первый транзисторный ключ на транзисторе 22. регулируемый резистор 15 и диод 13. Когда напряжение на конденсаторе 11 достигает напряжения включения транзисторного аналога тиристора 9, он открывается и напряжение подается на управляющий электрод тиристора 1. Тиристор 1 открывается и по его анодной цепи начинает идти ток к аккумулятору, а через цепь: управляющий электрод, катод тиристора 1, открытый транзисторный аналог тиристора 9 происходит быстрый разряд конденсатора 11. Тиристор 1 закрывается в момент перехода амплитуды анодного тока через нуль. С началом следующего полупериодла аналогично работает ворой релаксационный генератор 7, открывается тиристор 2 и ток идет через аккумулятор. Изменением постоянной времени заряда конденсаторов 11 и 12 с помощью общего регулируемого резистора 15 можно изменять скорость нарастания напряжения иа конденсаторах, а значит, и моменты появлении открывающих тиристоров і и 2 импульсов (т.е. устанавливать необходимый ток заряда аккумулятора). При такой работе исключается подача на управляющие электроды тиристоров напряжения при отрицательном потенциале на их анодах. Это увеличивает надежность работы тиристоров 1, 2 и исключает сбои в схеме. В процессе зарядки аккумуляторной батареи ее ЭДС возрастает и после достижения напряжения на потенциометре 33 регулятора делителя величины, соответствующей полному заряду аккумулятора происходит пробой стабилитрона 37, который начинает проводить ток. Этот ток протекает через резисторы 36, стабилитрон 37 резисторы 33 и 32, и база эмиттерный переход транзистора 26, который при этом открывается. Так как транзисторы 22 и 26 образуют схему триггера Шмитта, то транзистор 22 закрывается и отключает релаксационные генераторы 9 и 10, т.к. не заряжаются конденсаторы 11 и 12, т. е. импульсы на управляющие электроды тиристоров 1 и 2 не подаются и они не открываются. Одновременно по цепи резисторов 28, светодиод 24, резистор 25 протекает ток. Светодиод 24 загорается, сигнализируя об окончании заряда аккумулятора. Если выход устройства по какой-либо причине соединен накоротко, то базовый ток через транзистор 22 не протекает, он закрыт, а, следовательно, закрыты тиристоры 1 и 2, т. е. исключается аварийный режим отпирания тиристоров 1 и 2. Аналогично, диод 38 защищает схему в случае неправильного подключения аккумуляторной батареи (переплюсовка). В этом случае ток через диод 38 и базу транзистора 22 не протекает, и транзистор 22 закрыт. Устройство имеет дополнительное преимущество - возможность работы и на пассивную нагрузку. В этом случав переключатель 35 переводят в положение II. При этом отключается пороговое устройство 27 и последовательно соединенные третий диод 38 и резистор 30, а цепь нагрузки (на фиг. не показана) не подключается непосредственно к базе транзистора 22 из-за обратно включенного диода 42. На базу транзистора 22 через ограничительный резистор 41 подается отрицательное напряжение, образованное источником, включающим диоды 39 и 40 и части полуобмоток входного трансформатора 3. Это напряжение открывает первый транзисторный ключ и устройство работает как регулируемый источник постоянного напряжения. В случае короткого замыкания в данном режиме работы базовый ток транзистора 22 прекращается, он закрывается из-за короткозамкнутой через диод 42 базовой цепи, и не открываются силовые тиристоры 1 и 2. Использование предлагаемого устройства при простоте схемного решения позволяет повысить его эксплуатационную надежность за счет исключения неблагоприятных режимов работы тиристоров и предотвращения аварийных ситуаций при коротком замыкании на выходе и автоматического отключения устройства по окончании заряда аккумуляторной батареи.