SU1534632A1 - Зар дно-пусковое устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к многоцелевым источникам питани . Цель изобретени  - расширение области применени  и повышение эксплуатационной надежности. Устройство содержит тиристорный регулирующий элемент, датчик тока, неуправл емый выпр митель и блок управлени  регулирующим элементом. Последний выполнен на основе стабилизатора напр жени , задатчика тока зар да, формировател  импульсов и усилител  их мощности, интегратора и набора логических элементов. Описаны варианты регулирующего элемента с использованием согласующего трансформатора и без него. На основе регулирующего элемента реализованы функции стабилизации зар дного тока и защиты устройства при перегрузках и ошибочных подключени х батареи неправильной пол рностью. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и преобразовательной технике, в частности к устройствам дл  зар да аккумул торных батарей стабилизированным посто нным импульсным током от однофазной промышленной сети и дл  стартерного запуска двигателей.

Цель изобретени  - расширение области применени  и повышение эксплуатационной надежности.

На фиг.1 показана принципиальна  электрическа  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - возможные варианты выполнени  преобразовател  переменного напр жени  в посто нное; на фиг.4 - диаграмма работы устройства .

Зар дно-пусковое устройство содержит последовательно включенные между входными 1 и 2 и выходными 3 и 4 выводами преобразователь 5 переменного напр жени  в регулируемое посто нное и датчик 6 тока, неуправл емый выпр митель 7, входом 8 подключенный к выводам 9 питани  переменным напр жением , стабилизатор 10 напр жени , входом подключенный к выходу неуправл емого выпр мител , выходом - к первому входу задатчика 11 тока зар да , последовательно соединенные формирователь 12 импульсов и усилитель 13 мощности, выходом подключенный к управл ющий входам 14 и 15 преобразовател  5 переменного напр жени  в

ЈЛ ОЭ 4Ь Од

ОЭ

ьэ

регулируемое посто нное, интегратор 16, выходом соединенный с первым входом первого компаратора 17, первым входом - с выходом датчика 6 тока, задатчик 18 угла управлени , выходом подключенный к первому входу второго компаратора 19, ключ 20, резисторы 21-23, диод 24 и конденсаторы 25-27. В устройство введены элемент 28 совпадений и RS-триггер 29, интегратор шунтирован ключом 20, управл ющий вход которого соединен с выходом 30 формировател  импульсов, второй вход интегратора подключен к выходу 31 за- датчика тока, вторым входом соединенного с выходом датчика тока. Второй вход первого компаратора 17 подключен к выходу стабилизатора 10 напр жени , второй вход второго компаратора 19 через последовательно соединенные первый и второй резисторы 21 и

22подключен к выходу неуправл емого выпр мител  7, обща  точка резисторов 21 и 22 через первый конденсатор 25 соединена с входом датчика тока

и общей шиной 32. Выход второго компаратора 19 подключен через второй конденсатор 26 к выходу элемента 28 совпадений, а через третий резистор

23и третий конденсатор 27, образующие цепь задержки - к одному входу элемента 28 совпадений и одному входу RS-триггера 29, другой вход которого соединен с выходом элемента совпадений и через диод 24 с выходом формировател  12 импульсов, входом подключенного к выходу 33 RS-триггера . Вход задатчика 18 угла управлени  соединен с выходным выводом, другой вход элемента совпадений соединен с выходом компаратора 17.

Питание элементов отдельных устройств (интегратора и компараторов) напр жением с пол рностью относительно общей шины 32, противоположной напр жению на выходе неуправл емого выпр мител  7, осуществл етс  при необходимости от дополнительного неуправл емого выпр мител  34 через соответствующий стабилизатор 35 либо от аккумул торной батареи (АБ). При необходимости работать не только на аккумул торную батарею, но и на активную нагрузку, а также в случае зар да одного элемента АБ на вход второго компаратора 19 подают смещение через дополнительный резистор 36.

Перобразователь переменного напр жени  в регулируемое посто нное (фиг.1) выполнен на силовом трансфор- маторе 37, первична  обмотка 38 которого подключена к входу 39 преобразовател , и управл емом выпр мителе 40, входом подключенном к вторичной обмотке 41 силового трансформатора, выQ ходом - к выходу 42 преобразовател , управл ющие входы управл емого выпр мител  соединены с управл ющими вхо- дами 14 и 15 преобразовател , причем вторична  обмотка силового трансфор5 матора предназначена дл  подключени  к выводам питани  переменного напр жени . В стартерном режиме АБ подключаетс  к выводу 43 и общей шине 32. Преобразователь 5 переменного наQ пр жени  в регулируемое посто нное (фиг.2) выполнен на силовом трансформаторе 37, первична  обмотка 38 которого подключена к входу 39 преобразовател , и на неуправл емом силовом

5 выпр мителе 44, входом подключенном

к вторичной обмотке 41 силового трансформатора , выходом через силовой управл емый ключ 45 -. к выходу 42 преобразовател . Управл ющие входы силового управл емого ключа соединены с управл ющими входами 14 и 15 преобразовател , причем вторична  обмотка силового трансформатора предназначена дл  подключени  к выводам питани  переменным напр жением.

Преобразователь 5 переменного напр жени  в регулируемое посто нное (фиг.З) выполнен на силовом 37 и со/ч гласующем 46 трансформаторах, первична  обмотка 38 силового трансформатора через силовой управл емый ключ 45 подключена к входу 39 преобразовател , вторична  обмотка 41 силового

5 трансформатора через силовой неуправл емый выпр митель 44 соединена с выходом 42 преобразовател  управл ющий вход силового управл емого ключа 45 соединен с управл ющими выходами 14 и 15 преобразовател , первична  обмотка 47 трансформатора 46 соединена с входом 39, выводы вторичной обмотки 48 согласующего трансформатора предназначены дл  подключени  к выводам питани  переменным напр жением.

На фиг.4 прин ты следующие обозначени : 49 - напр жение, обратное напр жению на выходе неуправл емого выпр мител  7 (пунктиром) и напр же0

5

нию в общей точке резисторов 21 и 22

50- напр жение на выходных выводах;

51 напр жение на выходе интеграто

ра 16; 52 - напр жение на выходе первого компаратора 17; 53 - напр жение на выходе второго компаратора 19; 54 - напр жение на выходе элемента 28 совпадений; 55 - напр жение на выходе RS-триггера 29; 56 - напр жение на выходе датчика 6 тока без дроссел  в цепи посто нного тока.

Устройство работает следующим образом .

После включени  питающего напр жени  и подключени  аккумул торной батареи (АБ) к выходным выводам 3 и 4 на выходе второго компаратора 19 формируетс  последовательность 53 импульсов , следующих с удвоенной частотой питающей сети. При отсутствии сигнала задани  по току зар да на выходе первого компаратора 17 устанавливаетс  нулевой потенциал (52) и переключение RS-триггера 29 осуществл етс  короткими импульсами через второй конденсатор 26 с выхода второго компаратора 19. Выходные импульсы триггера запускают формирователь 12 импульсов, тарируютс  по длительности и через усилитель 13 мощности поступают на управл ющие входы, например тиристоры управл емого выпр мител  40. При этом задатчиком 18 устанавливают такую фазу переключени  второго компаратора 19 относительно момента равенства напр жений на выходе неуправл емого выпр мител  (то же дл  управл емого) и напр жени  АБ, что Uft6j iUc|, т.е. тиристоры заперты обратным напр жением, ток зар да не протекает. При каждом срабатывании формировател  12 импульсов через ключ 20 происходит разр д конденсатора в интеграторе 16.

При увеличении сигнала на выходе задатчика 11 тока зар да до заданного минимального уровн  напр жение на выходе интегратора 16 достигает порога переключени  первого компаратора 17 (6-8 В) и на его выходе по вл етс  единичный уровень напр жени . Если при этом и на выходе второго компаратора 19, определ ющего допустимую зону работы управл емого выпр мител , также единичный уровень напр жени , то на выходе элемента 28 совпадений по вл етс  нулевой синхронизирующий импульс. Этот импульс переключает RS10

5

20

5

0

5

0

5

0

5

триггер 29, который запускает формирователь 12 импульсов. На тиристоры выпр мител  40 подаютс  управл ющие импульсы , что приводит к включению соответствующего тиристора и протеканию через АБ зар дного тока. В момент включени  тиристоров интегратор обнул етс  и снова интегрирует разницу между сигналом задани  и сигналом обратной св зи по току зар да. В установившемс  режиме эта разница посто нна и определ етс  только порогом переключени  первого компаратора 17, который также посто нен, так как определ етс  напр жением на выходе стабилизатора 10. Этим обеспечиваетс  точна  стабилизаци  тока зар да АБ независимо от напр жени  АБ и напр жени  питающей сети, что расшир ет область применени  устройства. При |UA6| lUt происходит переключение второго компаратора 19 и через второй конденсатор 26 на вход RS-триггера поступает еще один синхронизирующий импульс (54). Однако переключение триггера не происходит, так как он переключилс  по импульсу на выходе первого компаратора 17. Возврат RS- триггера 29 в исходное состо ние осуществл етс  нулевым потенциалом на выходе второго компаратора 19 через цепь задержки на третьем резисторе 23 и третьем конденсаторе 27. Этим триггер подготавливаетс  к очередному переключению с запуском формировател  12 импульсов.

В переходных режимах при снижении напр жени  питающей сети, чрезмерном увеличении сигнала задани , сбое в работе формировател  импульсов и т.п., переключение первого компаратора 17 может произойти раньше, чем по витс  единичный потенциал на выходе второго компаратора 19. В этом случае синхронизирующий импульс на выходе элемента 28 совпадений по вл етс  практически в момент переключени  второго компаратора из нулевого в единичное состо ние , так как врем  задержки цепочки 23, 27 незначительно. Конденсатор 25 обеспечивает такой сдвиг по фазе напр жени  на выходе неуправл емого выпр мител  7, что указанное переключение второго компаратора 19 происходит всегда при |Uc| luAbj. Это гарантирует включение тиристоров и формирование очередного импульса зар дного тока.

Таким образом, цепочка из первого и второго резисторов 21 и 22 и первого конденсатора 25 совместно с одним эадатчиком 18 угла управлени  обеспечивают формирование допустимой зоны подачи управл ющих импульсов, гарантирующей устойчивую работу устройства в широком диапазоне напр жений АБ и питающей сети без введени  каких- JQ либо переключающих элементов, что значительно упрощает наладку устройства и повышает его эксплуатационную надежность.

При коротком замыкании АБ (если 15 не устанавливать резистор 36 смещени ) переключений второго компаратора 19 не происходит (он всегда закрыт), следовательно, RS-триггер 29 не возвращаетс  в исходное состо ние. В 20 этом случае импульсы на выходе фор- мировател  12 импульсов отсутствуют, тиристоры заперты, что обеспечивает защиту устройства от коротких замыканий на выходе, чем дополнительно 25 повышаетс  эксплуатационна  надежность его работы без введени  дополнительных узлов защиты от коротких замыканий.

В случае подключени  АБ к выход- 30 ным выводам 3 и 4 обратной пол рности второй компаратор 19 также всегда закрыт, что предотвращает аварийный режим работы устройства. При этом не требуетс  дополнительных элементов контрол  пол рности подключени  АБ, что также упрощает устройство и повышает его эксплуатационную надежность.

Преобразователи переменного напр жени  В ПОСТОЯННОе (фИГ.2 И 3) дд позвол ют уменьшить количество управл емых элементов и тем самым снизить стоимость устройства. Работа элементов цепей управлени  в этом случае не измен етс .45

При включении переключател  режима работы в положение Пуск устройство в буфере с АБ обеспечивает стар- терный режим АБ (запуск двигател ). Угол управлени  выпр мителем 40 в

35

50

таком режиме задаетс  вторым компаратором 9 (51) и близок к минимальному . Дл  стартерного режима АБ подключаетс  к выводу 43 и общей шине 32, чтобы исключить датчик 6 тока (если он маломощный и рассчитан только на ток зар да АБ).

Если датчик 6 тока допускает кратковременную перегрузку (на врем 

5

0

д 5

5

0

5

пуска в стартерном режиме), то можно подключить АБ и к выводам 3 и 4.

Таким образом, изобретение обеспечивает расширение области применени  и повышенную эксплуатационную надежность устройства, так как позвол ет без введени  каких-либо переключателей и подстроечных элементов зар жать стабилизированным током АБ практически с любым выходным напр жением . При этом обеспечиваетс  надежна  защита как от коротких замыканий на выходе, так и от подключени  АБ обратной пол рностью без введени  каких-либо дополнительных элементов защиты.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Зар дно-пусковое устройство, содержащее последовательно включенные между входными и выходными выводами преобразователь переменного напр жени  в регулируемое посто нное и датчик тока, неуправл емый выпр митель, входом подключенный к выводам питани  переменным напр жением, стабилизатор напр жени , входом подключенный к выходу неуправл емого выпр мител , а выходом - к первому входу за- датчика тока зар да, последовательно соединенные формирователь импульсов и усилитель мощности, подключенный выходом к управл ющим входам преобразовател  переменного напр жени  в регулируемое посто нное, интегратор, выходом соединенный с первым входом первого компаратора, первым входом - с выходом датчика тока, задатчик угла управлени , выходом подключенный к первому входу второго компаратора, ключ, резисторы, диод, конденсаторы, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  и повышени  эксплуатационной надежности , в устройство введены элемент совпадений и RS-триггер, интегратор шунтирован ключом, управл ющий вход которого соединен с выходом формировател  импульсов, второй вход интегратора подключен к выходу задатчика тока , вторым входом соединенного с выходом датчика тока, второй вход первого компаратора подключен к выходу стабилизатора напр жени , второй вход второго компаратора через последовательно соединенные первый и второй резисторы подключен к выходу неуправ9153463210

   л емого выпр мител , обща  точка perвходу RS-триггера, другой вход кото- зисторов через первый конденсатор со-рого соединен с выходом элемента сов- единена с входом датчика тока и об-падений и через диод с выходом фор- щей шиной, выход второго компаратора ,.мировател  импульсов, входом подклю- подключен через второй конденсатор кченного к выходу RS-триггера, вход выходу элемента совпадений, а череззадатчика угла управлени  соединен с третий резистор и третий конденсатор,выходным выводом, другой вход эле- образующие цепь задержки - к одномумента совпадений соединен с выходом входу элемента совпадений и одному JQпервого компаратора.

   ICC . | 

   1«

   Зар д луск

   f-r I L 1

   фиг.1

   Г

   I 57 ,

   W

   в- w

   -йФиг . 2

   вкл

   Г

   ,

   гоiJ9

   €

   |ij.

   Фиг. 5

   45

   VZ

   I

   л

   лЦ

   J

   г

   I3 Ч

   «ЦЮ-«

   С

   Л

   W

   I

   ОАб.,. .Ui& .

   /г t/ / //

   v

   П

   1 I

   П

   А Л

   П

   A