武 慧

(山西焦煤集團公司技工學校，山西 太原 030053)

可控硅井下電機車蓄電池充電裝置

武 慧

(山西焦煤集團公司技工學校，山西 太原 030053)

煤礦井下電動車用的蓄電池容量較大，給它充電應(yīng)采用三相可控硅充電機。三相可控硅充電機線路主要由主電路和觸發(fā)電路組成。文章主要介紹了這兩種電路的組成和工作原理。

可控硅；井下電機車蓄電池；充電裝置

煤礦井下電機車用的蓄電池容量較大，給它充電應(yīng)采用三相可控硅充電機，則三相可控硅充電機線路見圖1。

圖1 三相可控硅充電機電氣原理圖

1 主電路

根據(jù)技術(shù)條件，充電機對370安小時電瓶充電，額定電流為60 A，電瓶的額定電壓為110 V，而在充電過程中，電瓶反電勢不斷增高，到充電后期，電瓶的端電壓可達154 V，因此，充電機是按60 A、154V來設(shè)計的。

主電路采用三相橋式半控線路，整流變壓器B1的容量為35 kVA，變壓器的二次相電壓為80 V，相電流為147 A。在交流側(cè)和硅元件側(cè)分別加有阻容保護裝置，以防過電壓。在各硅元件串入快速熔斷器作短路保護。

在整流輸出端串聯(lián)一電抗器DK可減小電流波形的脈動幅度，延長可控硅的導電時間，但電感量應(yīng)小些，不至于輸出電流波形變成連續(xù)，因而不存在像大電感負載時需要考慮的“續(xù)流”問題。

2 觸發(fā)電路

觸發(fā)電路采用正弦波同步的晶體管觸發(fā)電路，克服了用單晶管觸發(fā)電路引起的三相整流波形不對稱及導通角不協(xié)調(diào)而使各硅元件負載電流不均的情況。見圖2，它是由移相控制、單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖及同步波形成等環(huán)節(jié)組成。

圖2 同步電壓為正弦波的晶體管觸發(fā)電路

2.1 移相控制環(huán)節(jié)

將與主電路同步的正弦波電壓u~經(jīng)限流電阻R1加在BG1的基極上，同時將控制信號電壓UK經(jīng)限流電阻R2也加在BG1的基極上，u~與UK相迭后，若u~>UK時，即BG1的基極電位高于發(fā)射極電位，BG1截止，若u~

圖3為電路各環(huán)節(jié)的波形圖，當控制電壓UK的大小變化而上下移動時，它與同步電壓u~的交點也前后移動，即改變了觸發(fā)脈沖發(fā)出的時間，達到移相的目的。

圖3 電路各環(huán)節(jié)的波形圖

2.2 單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖環(huán)節(jié)

BG2和BG3組成了單穩(wěn)態(tài)電路。BG2的基極經(jīng) R4接電源的負端，在正常情況下，BG1截止、BG2導通、BG3截止，在 BG1、BG3截止時刻 ，C2通 過 Z1，Z2，R7，MB原繞組至電源充電，充至電源電壓。當BG1由截止轉(zhuǎn)為導通時，BG2截止、BG3導通，則 C4便通過 R4，電源、BG3、R7放電，到 C2放電完畢，BG2又恢復導通，BG3又截止，在BG3導通時脈沖變壓器輸出的脈沖寬度取決于C2的放電時間，可見，只要調(diào)整C2的放電時間便可控制輸出脈沖的寬度。

2.3 正弦波同步電壓的形成

由圖3的A和F可以看出，對于單相可控電路，正弦波同步電壓u~是超前于可控硅主電壓90°的，因為單相可控電梯電路的移相范圍，一般是0~180°，如果同步電壓u~不超前于主電路電壓90°，而是同相位的話，那么UK只能在u~的正半周范圍內(nèi)調(diào)節(jié)起作用。如果u~起前于主電路電壓90°，那么Uk便可在u~的正、負半周內(nèi)調(diào)節(jié)了，即移相范圍便是以u~的正半周最大值到負半周最大值，擴大了180°。

圖1所示的三相觸發(fā)電路，因移相范圍是由自然換相點算起，為保證移相范圍，同步電壓應(yīng)起前于電路電壓60°，為此，可由三相同步變壓器的不同接線方式來獲得超前60°的同步關(guān)系。

由于正弦波的電壓頂部較平緩，為了防止控制電壓Uk大于同步電壓u~的最大值而沒有交點，失去脈沖，造成“塌波”現(xiàn)象，對控制電壓Uk的幅值應(yīng)有一定限制，并留出適當?shù)挠嗔?，這樣實際移相范圍便只能到160°左右了。

2.4 恒流裝置

該電路采用了對負載進行恒流充電的裝置，恒流裝置是將主電路電流信號引出作為電流負反饋，提高電流的穩(wěn)定性，這里電流負反饋的信號是通過交流電流互感器LH引出的，因為電流互感器初級電流i1與次極電流i2間的關(guān)系為：I1/I2=W2/W1，則i2便反應(yīng)了主電路中電流的變化。i2在電阻R1，產(chǎn)生交流壓降，并通過Z1-Z4組成的單相橋式整流后變?yōu)橹绷麟妷?，?jīng)R2、C2濾波后在R3兩端輸出一反饋電壓U反。給定信號U給是由同步變壓器B2的BW2經(jīng)Z5-Z8單相橋式整流，濾波后由R w取出。觸出電路的直流電源由BW3經(jīng)Z9-Z14組成的三相橋式整流后供給。電路的自動恒流作用，U反與U給相迭加(兩電壓極性相反進行比較)后得到一偏差信號，即控制信號Uk與同步電壓相比較，即BG1處于開關(guān)狀態(tài)，而控制BG2、BG3組成的單穩(wěn)態(tài)環(huán)節(jié)，改變Uk的大小，即可進行移相控制，以改變可控硅導通角的大小。

電路在正常工作電流下，控制電壓Uk中給定信號U給起主導作用，Uk與同步信號相送加后作用于BG1輸入端，通過BG2、BG3、MB輸出脈沖觸發(fā)可控硅，輸出直流電壓，維持恒定的電流向蓄電池充電。

當主電路電流增大時，U反增大，U反與U給相比較后，使輸入到BG1的控制電壓Uk減少，則Uk與U2的交點后移，延長了觸發(fā)脈沖發(fā)出的時刻，可控硅導通角減少，使主電路輸出電壓下降，維持了電流的恒定值。當主電路電流減少時，則U反減小，與U給比較后，Uk增大。使觸發(fā)脈沖前移，可控硅導通角增大，維持了電流的恒定值。

SCR DownholeM otor Vehicle Battery Charging Device

Wu Hui

Three-phase SCR charger linemainly by themain circuitand trigger circuit.This paper describes the composition of these two circuits andworks.

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TD642

A

1000-8136(2011)23-0041-02

武慧，女，1972年出生，河北省井陘縣人，1995年畢業(yè)于太原理工大學應(yīng)用電子專業(yè)，講師。