Зарядные устройства, включаемые в цепи напряжения, и блоки конденсаторов

Основными требованиями к УЗ являются поддержание необходимого уровня напряжения заряда конденсаторов и обеспечение заданного времени их заряда. Как правило, быстрый заряд необходим только для части заряжаемых конденсаторов, в то время как остальные конденсаторы могут заряжаться существенно медленнее. Для достижения этой дели быстро заряжаемая группа конденсаторов может быть подключена непосредственно в УЗ, а остальные — через резистор с сопротивлением, которое должно, с одной стороны, ограничить уменьшение зарядного тока первой группы, а с другой — обеспечить необходимый уровень напряжения заряда другой группы, что может быть проверено с помощью выражений (77), (80) и (83), где сопротивление добавочного резистора суммируется с сопротивлениями п, г2 и гпр. Следует отметить, что обычно требования скорости заряда существуют для всех групп конденсаторов, однако для первой группы время заряда ограничивается значениями 40—100 мс, а для остальных групп —значениями 1—4 с. В принципе возможна организация нескольких групп заряжаемых конденсаторов, каждая из которых включается через отдельные резисторы с сопротивлениями, выбираемыми в зависимости от требуемой скорости заряда.
Как и блоки питания, УЗ должны обеспечивать гальваническое разделение между цепями напряжения и заряжаемыми конденсаторами. Так как УЗ является централизованным источником питания оперативных цепей, то желательно предусматривать в нем схему сигнализации неисправности.
Выбор номинального напряжения заряда конденсаторов является в достаточной степени произвольным, поскольку объем заряженных до номинального напряжения конденсаторов одного типа примерно одинаков, если равны значения запасенной энергии, а параметры электромеханического аппарата во всех случаях можно выбрать оптимальными.
Наиболее предпочтительно использовать бумажные или металлобумажные конденсаторы на номинальное напряжение 400 В. Это связано с тем, что УЗ для быстрого заряда конденсаторов должно иметь достаточно мощные ПТН и выпрямительный мост. Поэтому оно в принципе может использоваться и как выпрямительный блок питания. Наиболее целесообразно выбирать номинальное напряжение блока равным 220 В. При синусоидальной форме кривой среднему напряжению 220 В соответствует амплитуда около 350 В, до которой примерно и будут заряжаться конденсаторы, так как у мощных ПТН сопротивление г^+г2 мало. При повышении входного напряжения на 10—15 %, с чем необходимо считаться, напряжение заряда возрастет до 380—400 В.
Первые серийно выпускавшиеся УЗ были рассчитаны только на медленный заряд конденсаторных батарей общей емкостью до 500—1000 мкФ. Эти устройства — типа УЗ-400 и заменившие его типа УЗ-401—выполнялись с помощью маломощного ПТН и имели однополу пер йодный выпрямитель. Эти устройства еще широко используются в эксплуатации.
В УЗ установлены два реле. Одно из них — поляризованное РП-7 с добавочным резистором, имеющим большое сопротивление, контролирует наличие напряжения заряда. В случае пробоя всех диодов (когда постоянная составляющая зарядного напряжения падает до нуля), пробоя конденсаторов или разрыва цепи заряда (когда сглаживание вторичного напряжения ПТН резко ухудшается), поляризованное реле отпадает и своим размыкающим контактом дает сигнал о неисправности. Второе реле — минимального напряжения РН-54/160 разрывает своими контактами цепь заряда при снижении входного напряжения, препятствуя разряду конденсаторов через выравнивающие резисторы.
В настоящее время выпускается блок питания и заряда БПЗ-401 (см. гл. 1), являющийся одновременно нестабилизированным БПН и УЗ. Блок обеспечивает заряд конденсатора емкостью 200 мкФ до напряжения, составляющего 0,8 от номинального, за время, не превышающее 70 мс.
Для работы в качестве УЗ блок снабжен разделительными диодами, препятствующими разряду конденсаторов на постоянную нагрузку блока, и поляризованным реле РП-7 для сигнализации отсутствия напряжения заряда. Реле РП-7 выводится на отдельные зажимы, что дает возможность подключить его к любым точкам цепи заряда конденсаторов.
Как уже упоминалось, конденсаторные батареи, заряжаемые от УЗ, должны быть разбиты на блоки, каждый из которых предназначен для разряда только на один электромеханический аппарат. Схема включения блоков должна быть такой, чтобы при разряде одного из них другие оставались бы заряженными. Возможны две основные схемы разделения заряжаемых конденсаторов на блоки: диодная и контактная. Диодная схема разделения (рис. 34, а) предотвращает разряд конденсатора С2 при замыкании цепи разряда конденсатора С1 на электромагнит Э1 за счет диода Д2. После размыкания контакта 1Р конденсатор С1 заряжается только от УЗ. В контактной схеме разделения (рис. 34,6) разряд конденсатора С2 предотвращается за счет размыкания второго контакта реле IP (1Р2). После возврата реле 1Р заряд конденсатора С1 осуществляется как от УЗ, так и за счет перераспределения заряда между заряженными конденсаторами и конденсатором С1.
Схемы с контактным разделением не получили широкого распространения, в основном, из-за наличия неконтролируемых размыкающих контактов и необходимости применения много-контактных выходных реле.
Для удобства комплектации выпускаются блоки конденсаторов по схеме, приведенной на рис. 34, в, позволяющей применить как диодное, так и контактное разделение конденсаторов. Используются два последовательно соединенных диода, каждый из которых рассчитан на наибольший ток и номинальное напряжение заряда. Действительное напряжение на диодах может быть выше номинального, за счет того, что разряд на электромагнит является периодическим (рис. 34,г). При разряде конденсатора С1 наибольшее напряжение на диодах конденсатора С2 может превышать напряжение на 20—25 %, так как диоды конденсатора С1 работают в этом случае в прямом направлении.
Для использования в типовых схемах выпускаются блоки конденсаторов типа БК-401 с емкостью конденсаторов 40 мкФ, БК-402 с емкостью 80 мкФ и БК-403 с емкостью 200 мкФ.