CS198517B1

CS198517B1 - Zapojení eamovypínatelného tyristorového nabíječe akumulátorů e plynulou regulací nabíjecího proudu

Info

Publication number: CS198517B1
Application number: CS628177A
Authority: CS
Inventors: Jiri Cizek
Original assignee: Jiri Cizek
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1980-06-30

Description

Vynález se týká zapojení nabíječů akumulátorů, napájených střídavým napětím, obvykle přes transformátor ze sítě 220 V nebo 380 V, u nichž řeší eamovypínatelnoet nabíječe po dosažení plynule nastavitelného stupně nabití akumulátoru současně e plynulou regulací nabíjecího proudu.

U dosud známých nabíječů bývá obvykle nedostatečně vyřešena samovypínatelnost. Při nedostatečném dohledu při nabíjení nebo špatným odhadem potřebné nabíjecí doby obsluhou nastává přebíjení akumulátoru, tím taká zkracování jeho životnosti, poškozování desek, zbytečná ztráta elektrické energie přeměnou na teplo a na plynování článků. Regulace proudu bývá obvykle stupňovitá, např. přepínáním odboček transformátoru, přepínáním předřadných odporů, někdy i plynulá. Časové vypínání lze použít jen u nabíječů e nabíjecí charakteristikou typu I, to je e konstantním nabíjecím proudem (např. kondenzátorové), přičemž ruční vypínání bývá nahrazeno například spínacími hodinamu. Problematické je již časové vypínání u nabíječů e charakteristikou typu V, to je kde ee zmenšujícím ee nabíjecím proudem roste stupeň nabití akumulátoru. Zde ee však obvykle čáet elektrické energie maří na předřadných odporech v teplo. Snad nejvýhodnější Je proto charakteristika typu U, to je s konstantním výstupním napětím a s proudovým omezením nabíjecího proudu na počátku nabíjení. Jsou také vyvíjeny elektronická obvody, která podle nabíjeoího svorkového napětí akumulátoru řídí a ukončují proces nabíjení. Jedná ee však o složitá obvody, často i s integrovanými obvody.

198 517

Nejsou zatím příliš rozšířeny.

Výše uvedené nevýhody jednotlivých typů nabíječů jsou odstraněny zapojením eamovypínatelného tyristorovóho nabíječe s plynulou regulací nabíjecího proudu podle vynálezu» které obsahuje fázovaoí větev s RC členem, tranzistorový klopný obvod, větev pro tvarování napětí s omezovaoími Zenerovými diodami a řízený spínací prvek- tyristor a jehož podstatou je, že fázovaoí RC člen skládající se z kondenzátoru neměnné velikosti a potenciometru pro regulaci nabíjecího proudu je zapojen na vstupní napětí, na bod společný kondenzátoru a potenciometru pro regulaci proudu je připojen tranzistorový klopný obvod emitorem prvního tranzistoru s vodivostí typu PNP, jehož báze je připojena na běžeo potenciometru a těká na kolektor druhého trenzistoru vodivosti typu NPN, kolektor prvního tranzistoru je připojen na bázi druhého tranzistoru, emitor druhého tranzistoru je připojen přes oddělovaoí diodu na vstup tyristoru, mezi jehož elektrody katodu a gate je připojen polarizační odpor, na vstupní napětí je dále připojena větev pro tvarování napětí, vytvořená sériovým zapojením předřadného odporu, první omezovači Zenerovy diody, druhé omezovaoí Zenerovy diody a ochranné diody, přičemž první omezovači Zenerova dioda je přemostěna drahou potenoiometru a výstup celého obvodu nabíječe je připojen na akumulátor tak, že kladný pól akumulátoru je připojen na kathodu tyristoru a záporný pól akumulátoru je připojen na bod společný kondenzátoru a ochranné diodě.

Zapojením podle vynálezu je vyřešena plynulá regulaoe nahíjeoího proudu v širokém rozmezí podle úhlu otevření tyristoru, samovypínatelnost podle předem plynule (i stupňovitě) zvolítelneho stupně nabití akumulátoru v závislosti na nabíjeoím svorkovém napětí akumulátoru bez rizika přebíjení. Dále lze samočinně udržovat zvolený stupeň nabití akumulátoru zmenšeným (cyklovaoím) nabíjeoím proudem pro jakoukoliv časově omezenou dobu tak, aby byla pokryta ztráta náboje akumulátoru svodem (samočinným vybíjením), je omezeno kolísání nabíjecího proudu podle změny napájecího střídavého vstupního napětí, je omezeno kolísání hodnoty nabíjeoího svorkového napětí akumulátoru, dosahuje se vyěěí energetioké účinnosti nabíječe díky impulsnímu průběhu nabíjecího proudu a menšího opotřebení desek akumulátoru. Rovněž zůstává možnost volbou průřezu jádra transformátoru, sekundárního napětí atd. volit nabíjecí charakteristiku typu 1 až V.

Příklad zapojení samovypinatelného nabíječe s plynulou regulaoí proudu podle vynálezu je nakreslen na obr, 1, kde je nabíječ bez usměrňovaoíoh diod D5. D6. pouze o půlvlnným usměrněním nabíjeoího proudu přímo tyriatorem. Na obr. 2 je nakreslena jiná možná alternativa s dvouoestným usměrněním diodami ££, D6. Na obr. 3 je nakreslena závislost nabíjeoího svorkového napětí Ugypjjg ^na stupni nabití akumulátoru, platná pro články olověné, β elektrolytem kyselinou sírovou.

Zapojení samovypinatelného nabíječe s plynulou regulaoí proudu podle vynálezu obsahuje větev s fázovacím RC členem pro získání napětí Ul. složenou z kondenzátoru £ neměnné velikosti a potenoiometru P£, zapojenou na vstupní napětí ^·® hlopného obvodu tranzistorů TI vodivosti PNP a T2 vodivosti NPN, zapojeného tak, že emitor tranzistoru je připojen na společný hod kondenzátoru £ a potenoiometru Pl. báze tranzistoru TI js připojena na

198 517 kolektor tranzistoru T2 a běžec potenciometru P2. kolektor tranzistoru TI je připojen na bázi tranzistoru 22, emitor tranzistoru T2 je připojen přes oddělovací diodu D4 zapojenou v propustném směru na vstup-gate elektrodu tyristorů Ty. dále větev pro tvarovaoí napětí Uyg.fcQp na U2_& a U2|>, zapojenou mezi oba konce napětí Uyg^jg,· ^v sérii s předřadným odporem R1 jsou zapojeny omezovači Zenerovy diody D3 a D2 v závěrném směru a ochranná dioda PÍ v propustném směru, přičemž Zenerova dioda D3 je přemostěna drahou potenciometru P2. dále řízený spínací prvek tyristor Ty. anodou připojen na konec napětí Uys^up do společného bodu s předřadným odporem Rl a poteneiometrem Pl. katodou připoje na + svorku (kladnou) nabíjeného akumulátoru, přičemž katodata gate je přemostěna polarizačním odporem R2. a kde společný bod kondenzátoru C a ochranné diody Dl je spojen s - svorkou (zápornou) akumulátoru a na konec napětí Uvstup. V místě připojení emitoru tranzistoru TI na fázovaoí větev s poteneiometrem Pl a kondenzátorem C získáváme fázově posunutý průběh napětí Ul. kde fázové posunutí oproti U2 je úměrné velikosti odporu potenciometru Pl. Ve společném bodě báze tranzistoru TI. kolektoru tranzistoru T2 a běžce potenciometru P2 získáváme průběh napětí U2. který je vytvořen limitací-omezením kladných půlvln Uvstup Zenerovými diodami D3 a D2 a diodou Dl přes srážecí předřadný odpor Rl. Typem Zenerových diod je dána vroholová hodnota U2 takto» je-li běžeo potenciometru P2 v dolní poloze b, platíš ^²b“ ^UD2 ^{+ U}Dlsat* J®¹·'· běžec potenciometru P2 v horní poloze a, platí» U2ft*U_D2 + + + U_Dj_gat Ochranná dioda Dl slouží k odřezání záporných půlvln vstupního střídavého napětí Uvstup a ke zmenšení tepelného zatížení odporu Rl. V alternativě s dvoucestným usměrněním diodami D5. D6 takto dioda Dl odpadá. V okamžiku, kdy průběh napětí Ul převýší napětí U2, tranzistory TI a T2 vedou a přes oddělovací diodu D4 impulsem do vstupu tyristorů Ty. tyristor Ty se stává vodivý a přechody anoda-katoda propouští kladný nabíjecí impuls do akumulátoru. Při průchodu sinusovky Uvstup nulou do záporné púlvlnny se tyristor Ty uzavře a setrvává až do dalšího spouštěcího impulsu. Fázovým posunutím Ul oproti U2 je určován úhel otevření tyristorů v kladné půlvlně Uvstup. a lze tak řídit velikost energie dodané do akumulátoru, tedy nabíjecí proud. Při nabíjení roste podle stupně nabití akumulátoru také nabíjecí svorkové napětí akumulátoru (viz obr. 3). Nejvyšší Usvork je dáno odečtením součtu υ_οθβα$»ρ2 ⁺ ^D4sat ^{+ U}gspín ^vrcbolové hodnoty 22· Pokud je Usvork vyšší, tyristor Ty není spouštěn a také nepropouští nabíjecí impulsy do akumulátoru. Při praktickém návrhu je nutné volbou velikosti odporu Rl dosáhnout co největší limitace napětí na Zenerových diodách D2. D3 a tím pravoúhlosti napětí U2. Potom je činnost obvodu stabilizována a je nezávislá na změnáoh-kolísání Uvstup. Obvod je v každé kladné půlvlně Uvstup při každém poklesu Usvork ihned uveden v činnost a doplňuje svodem akumulátoru ztracenou energii několika nabíjecími impulsy. Po dobití akumulátoru na předem zvolenou hodnotu Usvork opět obvod nepracuje do dalšího poklesu Usvork. Tímto cyklováním drží akumulátor s nepatrnou hysterezí obvodu po jakoukoliv časově neomezenou dobu v nastaveném stupni nabití.

Zapojení podle vynálezu lze využít i ve větším provedení v autoopravnách. Zapojení nabíječe je vhodné také například k inovaci nabíječek pro motoristy. Princip nabíječe je lze využít i při nabíjení článků Ni-Cd, Ni-Fe a Ag-Zn.

198 817

Seznam použltýoh zkratek v popísuž

U1 je fázově posunuté napětí RG členem,

U2 je vrcholová hodnota napětí v rozmezí U_2a až Ug^

Ug_a je napětí limitovaná diodami Dl, D2, D3,

Ugb je napětí limitovaná diodami Dl, D2,

Ujjg je Zenerovo napětí diody D2, ^UD3 Zenerovo napětí diody D3, ^UDlsat *}^e aatttrační napětí diody Dl, tfgepín zapínaoí napětí tyristoru, , ^D4aat ^sa^^ura^ⁿ^ napětí diody D4,

UoesatT2 je saturační napětí kolektor emitor tranzistoru T2,

Vystup J® střídavé vstupní napětí a ^Usvork *J^e nabíjecí svorková napětí akumulátoru·*

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Zapojení aamovypínatelného tyristorováho nabíječe akumulátorů s plynulou regulaoí nabíjecího proudu obsahující fázovaoí větev a RC členem, tranzistorový klopný obvod, větev pro tvarování vstupního napětí s omezovačimi Zenerovými diodami a řízený spínaoí prvek tyristor, vyznačená tím, že fázovaoí RC člen sestává z kondenzátoru (C) neměnné velikosti a potenoiometru (Pl) pro regulaci nabijeoího proudu a ja zapojen na vstupní napětí (Uvetup), na bod apolečný kondenzátoru (C) a potenoiometru (Pl) pro regulaci nabíjecího proudu ja připojen tranzistorový klopný obvod emitorem prvního tranzistoru (TI) s vodivostí typu PNP, jehož báze je připojena na běžeo potenoiometru (P2) a taká na kolektor druhého tranzistoru (T2) vodivosti typu NPN, kolektor prvního tranzistoru (TI) Je připojen na bázi druhého tranzistoru (T2), emitor druhého tranzistoru (T2) je připojen přes oddělovací diodu (D4) na vstup tyristoru (Ty), mezi jehož elektrody, katodu a gate je připojen polarizační odpor (R2), na vstupní napětí je dále připojena větev pro tvarování napětí, vytvořena sériovým zapojením předřadnáho odporu (Rl), první omezovaoí Zenerovy diody (D3), druhá omezovaoí Zenerovy diody (D2) a ochranná diody (Dl), přičemž první omezovači Zenerova dioda (D3) ja přemostěna drahou potenoiometru (P2) a výetup celého obvodu je připojen na akumulátor tak, že kladný pól akumulátoru ja připojen na katodu tyriatoru (Ty) a záporný pól na bod společný kondensátor (C) a oohranná diodě (Dl).