當按下開關n1瞬間,由於有上述的過程,最好不要馬上供電。在n2被按下,該開關處於斷開狀態,電容c5的充電能延緩振盪器的起振,只有當c5上電壓上;公升到一定值時,振盪器才開始工作。
(2)振盪電路
q1、r4、r5和c2、t2,q2、r9、r10 、c3和t3組成了兩套單結電晶體振盪器。之所以採用單結電晶體方案,是因為它電路簡單而且能瞬時給出大的觸發功率,可直接驅動可控矽。
在需要給蓄電池組充電的情況下,單結電晶體振盪器呈連續振盪,其波形圖如下圖
所示:圖2.7 單結電晶體振盪器波形
ue為發射極波形,eb1為第一基極b1的輸出波形,其振盪週期可用下式表示:
(2-2-10)
式中,t為振盪週期(s),re為接在單結管發射極的電阻(ω),這裡是r5和r9,ce為單結管射極的電容(f),這裡是c2和c3,η為單結管的分壓比。
由基極變壓器將控制脈衝加到主迴路可控矽的控制極上。
單結管振盪器的發射極各與兩個併聯運算放大器的輸出相連,因而它們的工作狀況受相應運算放大器的控制,振盪脈衝的有無與疏密隨著相應運算放大器的工作狀態而改變。
(3)測量與控制電路
1)限流與恆流控制電路
蓄電池經過一定時間的放電進行再充電時,初始充電電流很大,所以要進行限流,即在充電電流超過其規定值以前,將其恆定在規定的限流值上。
由圖中可以看出,運放u1的4端和6端均接基準電壓,即u1-4=u1-6,而u1-5=u1-7的電壓為兩個電壓之差,即
u1-5=u1-7=u1-5b=u1-5a-u1-ab
在上面的式子中,u1-5a為u1引腳5至a點電壓,u5b為u1引腳5至b點的電壓,u1-ab為充電期間,充電電流在導線ba上形成的壓降,其方向和原來不充電時風上的電壓極性相反。
u1-5 > u1-4
運放u1(lm339)輸出開路,不影響振盪器工作。一旦充電電流很大時,則
u1-5=u1-5a-u1-ab=u1-5a-i充rab
接近了u1-4=u1-6值,運放進入放大狀態,其輸出就對兩單結管發射極產生了旁路作用,從而降低了c2及c3的充電速度,降低了脈衝頻率,延遲了對可控矽的觸發時間,調整了導通角,達到了限流恆壓充電的目的。
2)電壓測量與控制電路
由圖中可以看出,和運放ul的兩輸出端1、2併聯的還有u2的兩個運放輸出端1、2,這就是電壓的測控環節。在高壓充電電路的電路設計中是這樣規定的:當充電電壓在預設值以下時,運放的輸入端電壓
u2-4=u2-6 所以比較器u;的這兩個輸出端是開路狀態,兩個振盪器都正常工作。當充電電壓ub達到第一限值時,u2的6端電平大於7端電平,則1端輸出低電子,振盪管q2的發射極被嵌位,於是由q2構成的單給管振盪器停振,對應的可控矽vt2截止,快充結束,只剩下浮充(實際上這時仍是快充,不過其平均充電電流減半)。當充電電平達到第二限值時,比較器u2的u2-4≥u2-5,使該元件為放大或開關狀態,開始對第二隻可控矽vt1進行相控,同時電壓ub就穩定在這個電平上,電壓變化小於0.
1v。4)冷卻控制電路
這裡採取的是強迫風冷。我們考慮到很多要求長備用時間的ups電源是晝夜24小時開機的,但充電電路在大部分時間內都處於浮充狀態,平時並不需要讓風機始終工作在強風冷卻狀態。為了延長風機的壽命,加入了冷卻控制電路,由比較器u1的輸入端8、9腳將訊號引入,在電路進行全充電時,u1的輸出端14腳為低電平,所以比較器u2的輸入電平u2-8<u2-9,14腳輸出高電平,經vd14去驅動q4,從而繼電器j4被激勵,其中心觸點將風機fan接入 220v全電壓電路,進行強風冷卻。
當蓄電池電平達到第一限值時,u1的14腳輸出高電平,則比較器u2的u2-8>u2-9,其輸出端 14腳輸出低電平,使 q4截止,其中心觸點與降壓輸出相連線,於是風機fan作降壓執行,風力減弱,從而減輕了風機的磨損,節省了電力,降低了雜訊。
5)主迴路
主充電迴路主要包括兩隻可控矽和兩隻二極體整流器。為了提高觸發效率和進行隔離,採用了脈衝變壓器隔離觸發,在可控矽控制極的二極體是用來對控制脈衝進行整形的。
6)用繼電器輸出,實現了充電時與逆變器的隔離。
充電電路中各主要多數的計算
(1)交流指示
圖中採用的10ma/1.5v正向壓降的發光二極體指示狀態
2-2-11)
2-2-12)
(2)rx
根據不同變壓器容量取不同值,在這裡我們的引數是10kva,16塊電池(12×16=192v),浮充電壓(設電池每單元浮充電壓為2.25v,乙個12v電池由六個單元構成)u浮=(2.25 x 6)x 16=216v,熔斷絲 rd取 6a,則:
2-2-13
功率px=iu=6 * 2 20=1320w (2-2-14)
實際上,rx的使用只是一瞬間的事情,甚至來不及發熱,j3已將其旁路了。為了保險起見,取10w足夠了。
(3)j1,j2和j3均取繞組電壓為220v,觸點電流為相應容量的繼電器就可以了。
(4)穩壓管
dw8、 dw9的選取:使 uds+ ud≈ 24v,電流取10ma。其餘各穩壓管均取2cw54(2cw13)型 6v/10ma即可。
(5)單結管振盪器
圖中單結管選用了500mw的bt33f,由表查得η在0.65~0·85之間,取0·75,其振盪週期為
2-2-15)
振盪週期較短可提高穩壓精度,但不太顯著;而較長其影響卻非常顯著,取振盪頻率為ikhz左右就可以了。
若取t=1ms,則
(2-2-16)
根據觸發脈衝的寬度,取ce=0.1μf就夠了,故
2-2-17)
取8.2kω。由於功率很小,取l/4w就可以了。以下的計算,如無特殊說明,均取1/4w。
(6)限流環節
因為基準電壓為6v,即運放u1的4腳與6腳電壓為6v,只要電位器w1可以將其5腳、7腳電壓調到6.5v即可,為此取通過r7、w1的電流為lma,則
2-2-18)
那麼2-2-19)
於是2-2-20)
取標稱值6.8kω,則r7=24-6.8=17.2k0,取18kω。取18kω驗算是否up>6v。因為
2-2-21)
所以滿足要求。
(7)電壓測控環節
此電路電壓分兩擋控制,第一檔為電池開始冒泡電壓,第二擋為每單元電池達到2.25v電壓。不同型號和不同廠家的電池其冒泡電壓有所區別。
對於開放式半密封膠體電池來說,通過加電過程的觀察,按實際情況定;而對密封電池,每單元電壓按2v計算。
設膠體電池在充電電壓使每個單元電壓達到 2.25v時為第一限,這時的充電電壓為
ub=(2.25 * 6) * 16= 216v2-2-22)
仍設電阻臂電流為lma,並設m點電壓在216v充電電壓時,um≈6v,於是
2-2-23)
(2-2-24)
取標稱值 6.8kω,則r14=216-6=210kω,為使取值和第二限值統一,考慮給 w2以較大的調節範圍,故取r14=210kω。只要保證在第一限值 216v以前 um < 6v,在216v以後um>6v,在第二限值(2.3 * 6)*16=220.8v以前un<6v,在220.
8v以後un> 6v就可以了。為此,對上述兩條分別作乙個計算,即只要保證將w2=w3=6.8kω全值投入後,在216v充電電壓時,m點分壓大於6v就可以了。
第二種計算就不需要了,因為 216v時,um>6v,220.8v時當然更大於 6v了。該計算是:
2-2-25)
計算結果滿足要求。因此,只需根據要求把電位器值適當調小就可以了。
(8)低壓準備停機測量環節
當電池放電時,原來充入的電荷會慢慢消耗,當電池組端電壓降到一定值時,就應停止再放電,否則將會損害電池。這裡設每個單元電壓低到1.75v(這對多種電池都留有餘量)時, r18上的電壓 ur18≤ 6v,使比較器 u2的輸出端 13給出低電位,低壓警告指示燈亮。
同樣設在每個單元電壓為1.75v時,電阻臂r17、r18流過1ma電流,則:
2-2-26)
取6.2kω (2-2-27)
取168kω (2-2-28)
那麼2-2-29)
充電裝置的工作原理
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