Пуско-зарядний пристрій

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может быть использовано для заряда аккумуляторных батарей от однофазной промышленной сети и для стартерного запуска двигателей. Известно зарядно-пусковое устройство (А.с. №534632, кл. H02J7/10, опубл. 1990), содержащее последовательно включенные между входными и выходными выводами преобразователь переменного напряжения в регулир уемое постоянное и датчик тока, последовательно соединенные через разделительный диод, выпрямитель и стабилизатор напряжения, компаратор, RS-триггер, усилитель мощности, выходом соединенные с управляющим входом преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное, регулятор тока, входами подключенный к выходам задатчика и датчика тока, соединенного с первым входом элемента совпадения, выход которого соединен со входом RS-триггера, прямой выход которого через дифференцирующую RC-цепочку подключен ко входу логического элемента НЕ, второй вход элемента совпадений и S-вход триггера объединены, первый вход компаратора соединен через установочный резистор с выходным выводом, второй вход с одним выходом стабилизатора, усилитель мощности включен между выпрямителем и выходом логического элемента НЕ. Вышеописанное устройство имеет следующие недостатки: один из них - сложность, вызванная значительным количеством электронных блоков (триггеров, компараторов, усилителей мощности, RC-цепочек, логических элементов), требующи х наладки и согласования характеристик; второй недостаток проявляется только о режиме "Пуск". Он связан с тем, что "Пуско-зарядное устройство" дает пульсирующее напряжение и его амплитуда больше ЭДС аккумулятора и при подключении устройства к аккумулятору через последний будет протекать значительный ток, что разрушает аккумуляторную батарею и сокращает срок ее службы. При пуске двигателя зарядное устройство работает не эффективно, так как часть тока зарядного устройства проходит через аккумулятор, что увеличивает его установленную мощность. Известен простой регулятор мощности (Радио. - 1978. - №6. - Аннотация статьи из журнала (НРБ) "Радио, телевизия, электроника", 1977, №9). Этот регулятор наиболее близок к предлагаемому изобретению и поэтому он выбран в качестве прототипа. Устройство состоит из встречно параллельно включенных двух тиристоров и двух блоков управления этими тиристорами. Блок управления состоит из конденсатора, регулировочного резистора и динистора. Изменение угла открытия тиристоров позволяет осуществить регулирование напряжения и отдаваемую в нагрузку мощность. Включение на выходе выпрямительного моста позволяет осуществить регулирование мощности на постоянном токе. Устройство имеет минимальное количество деталей, что позволяет относительно просто его изготовить и наладить. В то же время оно не лишено недостатков: во-первых, это устройство общего назначения и поэтому в режиме "Пуск" ему присущи те же недостатки, что и аналогу (а.с. 1.5346732), т.е. в момент подготовки к запуску через аккумулятор идет большой ток, а при подключении стартера часть мощности от пуско-зарядного устройства теряется на аккумуляторе. во-вторых, это устройство имеет избыточное количество силовых элементов, что увеличивает его стоимость и уменьшает КПД за счет падения на диодах и тиристорах (внутренних элементах схемы). в-третьих, цепи управления и силовые цепи получают питание от одного напряжения, что уменьшает напряжение на выходе устройства, так как часть напряжения падает на тиристоре за счет его не полного открытия. Действительно, отпирание тиристора может произойти только после пробоя динистора, а так как пробой последнего происходит при напряжении (30 - 70)В (в зависимости от типа динистора), то напряжение на аноде тиристора при его открытии составляет ту же величину, что уменьшает выходное напряжение выпрямителя и приводит к увеличению установленной мощности трансформатора. Кроме того, фазосдвигающие устройства в прототипе включены последовательно, что уменьшает подводимое к динистору напряжение и, как следствие этого, увеличивает падение напряжения на тиристорах за счет их неполного открытия. Таким образом, устройство, принятое в качестве прототипа, имеет увеличенные аппаратурные затраты, пониженный КПД и завышенные массогабаритные показатели и кроме того, в режиме "Пуск" создает через аккумулятор повышенный ток, что сокращает срок его службы. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования "Пуско-зарядного устройства" за счет сокращения аппаратурных затрат, увеличения КПД, уменьшения массогабаритных показателей и исключения тока в режиме "Пуска" через аккумулятор. Поставленная задача решается тем, что в "Пуско-зарядное устройство", содержащие два тиристора, два диода, два блока управления этими тиристорами на два входа и вы ход, причем первые входы блока управления соединены с анодами динисторов и с одной из обкладок конденсаторов, вторые обкладки которых соединены с катодом тиристоров и с одним концом первых резисторов, а катоды динисторов соединены со вторыми концами первых резисторов и через вторые резисторы с управляющими электродами тиристоров, а первый вход второго блока управления соединен с одним концом регулировочного резистора, и аккумуляторную батарею, согласно изобретению введены силовой ключ, силовой диод, два диода, вторичная обмотка трансформатора, конденсатор и батарея конденсаторов, причем два диода и два тиристора соединены в мостовую схему, в диагональ которой подается переменное напряжение, и в которой тиристоры образуют катодную группу и соединены с положительным полюсом аккумуляторной батареи и с одной обкладкой батареи конденсаторов, а диоды образуют анодную гр уппу и соединены со второй обкладкой батареей конденсаторов и с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи через параллельно соединенные силовой ключ и силовой диод, анод которого соединен с анодами диодов анодной группы, а выход одного конца второй вторичной обмотки трансформатора соединен с первым входом первого блока управления и с катодом первого диода, анод которого соединен с катодами силовых тиристоров, а второй конец вторичной обмотки трансформатора через конденсатор соединен со вторым концом регулировочного резистора, а первый вход второго блока управления соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с катодами силовых тиристоров. Пуско-зарядное устройство (см. фиг.) состоит из двух соединенных анодами диодов 1 и 2, двух соединенных катодами тиристоров 3 и 4, и двух блоков управления этими тиристорами 5 и 6, имеющих по два входа и по одному выходу. Выход блока управления 5 соединен с управляющим электродом тиристора 3, а выход блока управления 6 соединен с управляющим входом тиристора 4, а первый вход второго блока управления 6 соединен с регулировочным резистором 7, а вторые входы блоков управления тиристоров 5 и 6 объединены между собой и соединены с катодами тиристоров 3 и 4 и с положительным полюсом аккумуляторной батареи 8. В пуско-зарядное устройство введены силовой ключ 9, силовой диод 10, вторичная обмотка трансформатора 11, конденсатор 12, батарея конденсаторов 13 и два диода 15. Причем два силовых диода 1 и 2 и два тиристора З и 4 соединены в мостовую схему, в диагональ которой подается переменное напряжение, и в которой тиристоры 3 и 4 образуют катодную группу и соединены с положительным полюсом аккумуляторной батареи 8 и с одной из обкладок батареи конденсаторов 13, а диоды 1 и 2 образуют анодную группу и соединены со второй обкладкой батареи конденсаторов 13 и с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи 8 через параллельно соединенные силовой ключ 9 и диод 10, анод которого соединен с анодами диодов 1 и 2 диодной группы, а выход одного конца вторичной обмотки трансформатора 11 соединен с вторым концом регулировочного резистора 7 через конденсатор 12, а вторые входы первого 5 и второго 6 блоков управления объединены с катодами тиристоров 3 и 4. Блок управления тиристорами 5 и 6 аналогичны и поэтому рассмотрим один из них, который состоит из конденсатора 14, один конец которого соединен с первым входом блока управления и с катодом диода 15 и с анодом динистора 16, выход которого через резистора 17 соединен с выходом блока управления и с резистором 18, второй конец которого соединен со второй обкладкой конденсатора 14, анодом диода 15 и со вторым входом блока управления. Пуско-зарядное устройство может работать в двух режимах. В режиме "Заряд" ключ 9 замкнут и величина зарядного тока регулируется резистором 7. При уменьшении величины сопротивления резистора 7 напряжение на конденсаторах 14 нарастают быстрее и пробой динисторов 16 происходит при меньшем угле управления, что приводит к росту напряжения на выходе пускозарядного устройства. Регулируя напряжение на выходе пуско-зарядного устройства можно установить требуемый ток заряда аккумуляторной батареи. Следует отметить, что за счет введения конденсатора 12 напряжение в цепи управления опережает напряжение на аноде тиристоров. Это позволяет сформировать управляющие импульсы на тиристорах при малых величинах анодного напряжения, что резко уменьшает падение напряжения на тиристорах (угол управления тиристорами изменяется от нуля). Благодаря диодам 15 все напряжение второй вторичной обмотки трансформатора 11 в управляющий полупериод прикладывается к соответствующему динистору, что также увеличивает диапазон регулирования и уменьшает требуемое напряжение на обмотке 11. В режиме "Пуск" ключ 9 разомкнут, а резистором 7 выставлено напряжение, которое на 5 - 15% превышает напряжение аккумулятора. В этом режиме ток через аккумуляторную батарею 8 не проходит, а осуществляется заряд конденсаторной батареи 13. В первый момент при запуске двигателя ток на стартер поступает от батареи конденсаторов 13 и "Пуско-зарядного устройства". Если мощность этих двух источников для запуска двигателя будет недостаточна, то произойдет посадка напряжения и в работу, создавая цепь через диод 10, вступит аккумуляторная батарея 8, поддерживая ток. Таким образом, даже при тяжелых пусках (холодное масло, повышенный момент сопротивления) аккумуляторная батарея 8 будет всегда работать в режиме, исключающем большие токи, что приведет к увеличению ее срока службы. Таким образом, изобретение, во-первых, позволяет создать простое "Пуско-зарядное устройство" с улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями, а во-вторых, увеличить срок службы аккумуляторных батарей.