Преобразователь тока для заряда электрохимических источников питания

Авторы патента:

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в качестве преобразователя тока для сокращения продолжительности полного заряда электрохимических источников питания, например аккумуляторных батарей, а также для питания гальванических ванн периодическим током с обратным регулируемым импульсом.

Задачей полезной модели является повышение КПД, обеспечение ускоренного заряда, ресурса работы электрохимических источников питания, например аккумуляторных батарей, за счет использования периодического тока с обратной составляющей.

Технический результат достигается тем, что в преобразователь тока для заряда электрохимических источников питания, например аккумуляторной батареи, содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду, три переключателя, четыре диода, первый и второй измерительные приборы, четыре тиристора и вольтметр, причем концы вторичных обмоток трансформатора через переключатели соединены с диодами, выход первого переключателя соединен с катодом первого диода, выход второго переключателя - с катодом второго диода и анодом третьего диода, выход третьего переключателя - с анодом четвертого диода, а аноды первого и второго диодов соединены с катодами второго и третьего тиристоров, катоды третьего и четвертого диодов через второй измерительный прибор подключены к аноду четвертого тиристора, анод третьего и катод четвертого тиристоров, соединены с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи, один из выводов вторичной обмотки трансформатора через первый измерительный прибор подключен к аноду первого тиристора, катод первого и анод второго тиристоров соединены с минусовой клеммой аккумуляторной батареи, согласно заявляемой полезной модели, дополнительно введены пятый диод, первый и второй переменные резисторы, причем выход третьего переключателя соединен с катодом пятого диода, анод которого соединен с катодами второго и третьего тиристоров, катод первого и анод второго тиристоров, через первый переменный резистор, соединены с минусовой клеммой аккумуляторной батареи и вольтметром, а анод третьего и катод четвертого тиристоров, через второй переменный резистор, соединены с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи и вольтметром, причем минусовая клемма аккумуляторной батареи через первый переменный резистор, вольтметр и второй переменный резистор соединена с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи. 2 ил.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является преобразователь тока для питания гальванических ванн по патенту РФ 1831759, МПК Н02М 9/06, 30.07.1993, которое также может быть использовано для проведения заряда аккумуляторных батарей периодическим током. Преобразователь тока, при использовании его для заряда аккумуляторных батарей, содержит трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду, три переключателя, четыре диода, измерительные приборы, четыре тиристора и осциллограф, причем концы вторичных обмоток трансформатора через переключатели соединены с диодами, выход первого переключателя соединен с катодом первого диода, выход второго переключателя - с катодом второго диода и анодом третьего диода, выход третьего переключателя - с анодом четвертого диода, а аноды первых двух диодов соединены с катодами второго и третьего тиристоров, катоды третьего и четвертого диодов через первый измерительный прибор подключены к аноду четвертого тиристора, анод третьего и катод четвертого тиристоров, соединены с положительной клеммой аккумуляторной батареи, один из выводов вторичной обмотки трансформатора через второй измерительный прибор подключен к аноду первого тиристора, катод первого и анод второго тиристоров соединены с минусовой клеммой аккумуляторной батареи, а последняя - через осциллограф с положительной клеммой аккумуляторной батареи.

Недостатком известного преобразователя тока является низкий коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора и невозможность ускоренного заряда аккумуляторных батарей из-за отсутствия периодического тока с обратной составляющей.

Задачей полезной модели является повышение КПД трансформатора, обеспечение ускоренного заряда, ресурса работы электрохимических источников питания, например аккумуляторных батарей, за счет использования периодического тока с обратной составляющей.

На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя тока для заряда электрохимических источников питания; на фиг.2 - показаны формы напряжений на выходных клеммах предлагаемого устройства.

Цифрами на фиг.1 обозначены:

1, 2, 3 - первичные обмотки трехфазного трансформатора,

4, 5, 6 - вторичные обмотки трехфазного трансформатора,

7 - первый переключатель,

8 - второй переключатель,

9 - третий переключатель,

10 - первый диод,

11 - второй диод,

12 - третий диод,

13 - четвертый диод,

14 - пятый диод,

15 - первый измерительный прибор,

16 - второй измерительный прибор,

17 - первый тиристор,

18 - второй тиристор,

19 - третий тиристор,

20 - четвертый тиристор,

21 - первый переменный резистор,

22 - второй переменный резистор,

23 - вольтметр,

24 - минусовая клемма аккумуляторной батареи,

25 - плюсовая клемма аккумуляторной батареи.

Преобразователь тока для заряда электрохимических источников питания, например аккумуляторной батареи (Акб), состоит из трехфазного трансформатора, в котором первичные обмотки 1, 2, 3 соединены в звезду и подключены к трехфазной питающей сети, а вторичные обмотки 4, 5, 6 соединены в звезду и через переключатели 7, 8, 9 соединены с диодами 10, 11, 12, 13, 14.

Выход переключателя 7 соединен с катодом диода 10, выход переключателя 8 соединен с катодом диода 11 и анодом диода 12, выход переключателя 9 - с анодом диода 13 и катодом диода 14. Конец вторичной обмотки 4 соединен с входом измерительного прибора 15. Общая точка диодов 12, 13 подключена к входу измерительного прибора 16. Выход измерительного прибора 15 соединен с анодом тиристора 17. Общая точка соединения анодов диодов 10, 11, 14 подключена к катоду тиристора 18, соединенного с катодом тиристора 19. Выход измерительного прибора 16 соединен с анодом тиристора 20. Общая точка соединения катода тиристора 17 и анода тиристора 18 подключена к одному выводу переменного резистора 21 и вольтметру 23, а второй вывод резистора 21 подключен к минусовой клемме аккумуляторной батареи 24. Другой вывод вольтметра 23 соединен с анодом тиристора 19, катодом тиристора 20 и одним выводом резистора 22, другой вывод которого соединен с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи 25.

На фиг.2 даны следующие обозначения: U_д - действующее значение реверсивного напряжения, Т - период;

⁺ - длительность пульсирующего напряжения одной полярности;

^- - длительность пульсирующего напряжения другой полярности.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим случай, когда переключатели 7-9 занимают положение, как показано на фиг.1.

Напряжение трехфазного переменного тока подается на первичные обмотки 1-3 понижающего трансформатора. В момент t₁ включаются тиристоры 19, 17 подачей на их управляющие электроды запускающих импульсов, синхронных с напряжением вторичных обмоток 4-6 трансформатора и с этого момента выпрямленный ток протекает по контуру: вторичная обмотка 6 - переключатель 9 - диод 13 - измерительный прибор 16 - тиристор 20 - резистор 22 - плюсовая клемма 25, минусовая клемма 24 - резистор 21 - тиристор 17 - диод И - переключатель 8 - вторичная обмотка 5. Этот процесс по схеме продолжается до момента t₂, т.е. в течение времени, соответствующего , когда потенциал фазы обмотки 5 станет более положительным, чем потенциал фазы вторичной обмотки 4. Начиная с этого времени, напряжение между фазами обмоток 5 и 4 становится положительным, т.е. прямым для диода 10, а диод 11 выключается. В результате в проводящем состоянии оказывается цепь: вторичная обмотка 6 - переключатель 9 - диод 13 - измерительный прибор 16 - тиристор 20 - резистор 22 - через аккумуляторной батареи - клеммы 25, 24 резистор 21 тиристор 17 - диод 10 - переключатель 7 - вторичная обмотка 4. В момент t₃ включается диод 12, а диод 13 выключается, т.к. потенциал фазы обмотки 5 становится выше потенциала фазы обмотки 6. При этом ток протекает по цепи: вторичная обмотка 5 - переключатель 8 - диод 12 - измерительный прибор 16 - тиристор 20 - резистор 22 - плюсовая клемма 25, минусовая клемма 24 - резистор 21 - тиристор 18 - диод 14 - переключатель 9 - вторичная обмотка 6. Таким образом, в результате поочередной работы трех вышеперечисленных цепей через интервалы времени, равные , с диодов 10-14 получают выпрямленное пульсирующее напряжение трех фаз одной полярности длительностью

В момент t₅,когда потенциал фазы обмотки 4 станет более положительным, чем потенциал фазы обмотки 5 напряжение между ними становится прямым для тиристоров 17, 19 и диода 11. В этот момент времени происходит подача запускающих импульсов на управляющие электроды тиристоров 17, 19 и через них течет спадающий до нулевого значения ток по цепи: вторичная обмотка 4 - измерительный прибор 15 - тиристор 17 - резистор 21 - минусовая клемма 24, плюсовая клемма 25 - резистор 22 - тиристор 19 - диод 11 - переключатель 8 - вторичная обмотка 5, формируя на клеммах устройства импульсы напряжения обратной полярности длительностью

Наличие в фазе обмотки диодов, включенных по схеме двухполупериодного выпрямления, уменьшает мощность потерь в сердечнике на гистерезис и вихревые токи, повышает коэффициент полезного действия трансформатора.

Изменяя положение переключателей и подачу запускающих импульсов на тиристоры, регулируют амплитудные значения, длительность и частоту пульсирующих токов.

Использование заявляемой полезной модели позволит повысить КПД трансформатора, обеспечить ускоренный заряд, ресурс работы электрохимических источников питания, например аккумуляторных батарей, за счет использования периодического тока с обратной составляющей.

Преобразователь тока для заряда электрохимических источников питания, например, аккумуляторной батареи, содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду, три переключателя, четыре диода, первый и второй измерительные приборы, четыре тиристора и вольтметр, причем концы вторичных обмоток трансформатора через переключатели соединены с диодами, выход первого переключателя соединен с катодом первого диода, выход второго переключателя - с катодом второго диода и анодом третьего диода, выход третьего переключателя - с анодом четвертого диода, а аноды первого и второго диодов соединены с катодами второго и третьего тиристоров, катоды третьего и четвертого диодов через второй измерительный прибор подключены к аноду четвертого тиристора, анод третьего и катод четвертого тиристоров соединены с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи, один из выводов вторичной обмотки трансформатора через первый измерительный прибор подключен к аноду первого тиристора, катод первого и анод второго тиристоров соединены с минусовой клеммой аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что в него дополнительно введены пятый диод, первый и второй переменные резисторы, причем выход третьего переключателя соединен с катодом пятого диода, анод которого соединен с катодами второго и третьего тиристоров, катод первого и анод второго тиристоров через первый переменный резистор соединены с минусовой клеммой аккумуляторной батареи и вольтметром, а анод третьего и катод четвертого тиристоров через второй переменный резистор соединены с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи и вольтметром, причем минусовая клемма аккумуляторной батареи через первый переменный резистор, вольтметр и второй переменный резистор соединена с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи.