Система заряда аккумуляторной батареи асимметричным током

 

Изобретение используется в электрооборудовании , обеспечивающем поддержание состояния заряжен ности аккумуляторных батарей в процессе их производства и эксплуатации . Сущность изобретения: выпрямитель-умножитель системы выполнен вентильно-конденсаторным. При этом первый каскад умножения образован подключенной к нейтрали анодной группой диодов и конденсаторами в цепях фазных обмоток зарядного источника. Выходной каскад образован катодной группой фазовых тиристоров и конденсаторами в накрест лежащих плечах мостового выпрямителя и в дополнительной тиристорно-конденсаторной цепи, подключенной к нейтрали зарядного источника. Конденсаторы выходного каскада совместно с фазовыми обмотками зарядного источника образуют цепь формирования разрядных импульсов батареи. 1 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 J 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821258/07 (22) 11.03.90 (46) 30,03.92, Бюл, ¹ 12 (72) А.Г.Николаев и B.Ê.Áûñòðoâ (53) 621.355.164(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 570151, кл. Н 02 J 7/10, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 577609, кл. Н 02 J 7/10, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 886139, кл. Н 02 J 7/02, 1980. (54) СИСТЕМА ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ (57) Изобретение используется в электрооборудовании, обеспечивающем поддержание состояния заряжен ности аккумуляторных баИзобретение относится к устройствам для формовки при производстве и заряда (подзаряда) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации (как в стационарных условиях, так и на подвижных автономных объектах, например на автомобилях) асимметричным током.

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей системы заряда АБ путем увеличения скорости передачи энергии источника в заряжаемую батарею.

На чертеже представлена электрическая схема заряда АБ AT.

Система заряда содержит фазовые обмотки 1-3 ТИПТ и выпрямитель-формирователь А. Обмотки источника соединены по схеме трехлучевой звезды с выведенной,,. Ы,, 1723626 Al тарей в процессе их производства и эксплуатации. Сущность изобретения: выпрямитель-умножитель системы выполнен вентильно-конденсаторным. При этом первый каскад умножения образован подключенной к нейтрали анодной группой диодов и конденсаторами в цепях фазных обмоток зарядного источника. Выходной каскад образован катодной группой фазовых тиристоров и конденсаторами в накрест лежащих плечах мостового выпрямителя и в дополнительной тиристорно-конденсаторной цепи, подключенной к нейтрали зарядного источника. Конденсаторы выходного каскада совместно с фазовыми обмотками зарядного источника образуют цепь формирования разрядных импульсов батареи, 1 ил. нейтралью, один луч-обмотка 1 которого через токоограничивающий конденсатор 4 подключен к клеммам выходной диагностики моста, образованного зарядно-разрядными конденсаторами 5 и 6 и вентилями 7 и

8, В качестве вентиля 8 может быть использован как тиристор, так и обычный диод.

Вентили 7 и 8 соединены между собой диодом 9 с выходными клеммами для подключения АБ 10, Контроль напряжения и управление вентилями осуществляется блоком 11.

Вторая фазовая обмотка ТИПТ через токоограничивающий конденсатор 12 подключена в точке соединения зарядно-разрядного конденсатора 13, тиристора 14 и диода 15. Зарядно-разрядный конденсатор 13 и тиристор 14 образуют цепочку, 1723626 включенную параллельно выходным ши- величине, тиристоры 7 и 8 закрываются (в нам, а диод 15 соединяет вентили 8 и 14 режиме естественного самопогасания), напоследовательно согласно, аналогично как пряжение зарядно-разрядных конденсатов цепи с фазовой обмоткой 1. Аналогично ров 5 и 6 равно напряжению обмотка 3 через токоограничивающий кон- 5 аккумуляторной батареи 10. В этот момент денсатор 16 подключена к общей точке за- происходит скачкообразное изменение рядно-разрядного конденсатора 17, структуры системы, зарядно-разрядный тиристора 18 и диода 19, который соединяет конденсатор 5. аккумуляторная батарея 10 последовательно согласно вентили 8 и 18. и зарядно-разрядный конденсатор 6 оказыЕмкость токоограничивающих конден- 10 ваются включенными через входную диагосаторов 4,12,16 на порядок превышает ем- наль моста последовательно друг с другом. кость разрядно-зарядных конденсаторов В момент изменения структуры, когда

5,6,13 и 17. тиристоры погасают, а напряжение источПри рассмотрении процессов считаем, ника начинает уменьшаться по абсолютной что тиристоры в соответствующие полупе- 15 величине, батарея 10 подзаря>кается до цериоды открыты, т.е. проводят ток как обыч- пи: 10 — 5 — 1 — 4 — 6. Токоограничивающий конденсатор 4 при этом продолжает

Работа системы происходит следую- перезаряжаться, однако так как его емкость щим образом. превышает емкость зарядно-разрядных

Пусть в исходный момент времени на- 20 конденсаторов, напряжение на обкладках пряжение фазы 1 и 2 имеет положительное, токоограничивающего конденсатора измеа фазы 3 отрицательные. значения. Тогда в няется медленнее, чем на обкладках зарядпоследующий момент времени потенциал но-разрядных конденсаторов. вывода обмотки 1, соединенный с общей Диод 9 находится в закрытом состоянии точкой трехлучевой звезды становится по- 25 до тех пор, пока убывающее напряжение ложительным. Под действием этого напря- фазовой обмотки источника не становится начинается за ряд равным напряжению токоограничивающего токоограничивающего конденсатора 4 по конденсатора. Начиная с этого момента цепи: 1-9 — 4 — 1. Этот заряд завершается че- времени, структура систем заряда изменярез 90 электрических градусов и токоогра- 30 ется, так как открывается диод 9 и токоограничивающий конденсатор 4 будет заряжен ничивающий конденсатор 4 через него до напряжения, равного Офт — амплитуд- повторно начинает заряжаться. Так как наное значение фазного напряжения обмоток пряжение фазы вновь увеличивается, при источника. После этого напряжение фазной 35 этом зарядно-разрядные конденсаторы 5 и обмотки 1 будет убывать по абсолютной ве- 6 начинают возвращать свою энергию в акличине, а диод 9 будет находиться в запер- кумуляторную батарею, а токоограничиваютом состоянии, так как к его катоду щий конденсатор 4 повторно заряжается s приложен положительный (относительно исходной полярности. Далее процессы в анода) потенциал, 40 рассмотренной цепи повторяются цикличеПри уменьшении напряжения обмотки ски, 1 суммарное напряжение обмотки 1 и токо- Таким образом, во второй половине ограничивающего конденсатора 4 начинает каждого четного полупериода напряжение возрастать, открываются вентили (тиристо- фазы 1 убывает по абсолютной величине и ры) 7 и 8 и заряжаются разрядно-зарядные 45 под действием этого убывающего напряжеконденсаторы 5 и 6 по цепям: 1 — 4 — 7-5 — 1 и ния батарея 10 подзаряжается через источ1 — 4 — 6 — 8 — 1. Когда суммарное напряжение ник на зарядно-разрядные конденсаторы 5 обмотки 1 и токоограничивающего конден- и 6, которые запасают энергию подзаряда сатора 4 превысит ЭДС батареи начнется ее аккумуляторной батареи. Конденсатор 4 чезаряд по цепи: 1 — 4-7-10 — 8 — 1, Конденсатор 50 рез диод 9 заряжается (этот заряд заверша4 при этом сначала разряжается, а затем ется в конце первой половины каждого перезаряжается (т.е. заряжается обратной нечетного полупериода), запасая энергию полярностью), отдавая энергию в аккумуля- источника. В моменты открытия и закрытия торную батарею и зарядно-разрядный кон- диода 9 структура системы также изменяетденсатор. 55 ся при открытии и закрытии тиристоров 7 и

Процесс перезарядки завершается че- 8, пропускающих в аккумуляторную батарез 270 электрических градусов от начала рею постоянную составляющую асимметотсчета, когда напряжение фазовой обмот- ричного тока заряда, батарей, т.е, за период ки 1 вновь достигает своего амплитудного изменения тока в фазе структура изменяетзначения, После этого напряжение фазной ся четыре раза. Если тиристоры не открыобмотки 1 начинает убывать по абсолютной вать, то по цепи: 10 — 6 — 4 — 1 — 5 — 10 протекает

1723626

10 только переменная составляющая асимметричного тока, осуществляя активную деполяризацию аккумуляторов, так как конденсаторы 5 и 6, запасая энергию подзарядных импульсов аккумуляторной батарей, в последующем возвращают ее в батарею.

Заряд батарей при закрытых тиристорах не производится, а напряжение на клеммах входной диагонали этого моста изменяется практически от нуля до удвоенной амплитуды фазного напряжения трехфазного источника переменного тока. Именно до этого напряжения и заряжается аккумуляторная батарея 10 в зарядно-разрядных конденсаторах 5 и 6, если тиристоры открыты в соответствующие моменты времени.

Если напряжение заряжаемой батареи равно или превышает амплитуду напряжения фазной обмотки, то конденсатор 4 не перезаряжается (он подзаряжается в нечетном полупериоде через диод 19 и подзаряжается в четном полупериоде через тиристоры 7 и 8.

В электрических цепях, связанных с фазой 2 (токоограничивающий конденсатор

12, диод 15, тиристоры 14 и 8 и зарядно-разрядные конденсаторы 5 и 13) и фазой 3 (токоограничивающий конденсатор 16, диод

19, тиристоры 18 и 8) протекают процессы, аналогичные рассмотренным, но со сдвигом по фазе (для фазы 2 на 120 электрических градусов, а для фазы 3 на 240 эл. градусов).

Система при этом генерирует три зарядных импульса тока в каждом периоде изменения питающего напряжения, Так как заряд аккумуляторной батареи ограничен емкостным сопротивлением токоограничивающих конденсаторов 4,12 и

16, то внешняя характеристика системы линейная, потеря в системе незначительна, а

КПД имеет высокое значение. Ведение в систему трех диодов (9,15,19), двух токоограничивающих конденсаторов (12 и 16) и двух тиристорно-конденсаторных цепочек (14,13 и 18,17), каждая из которых образована конденсатором и тиристором, обеспечивает получение трех зарядных и трех подзарядных импульсов в батарею, В данной системе заряда зарядное напряжение аналогично прототипу, только вдвое превышает амплитуду фазного напряжения источника, однако за счет трех зарядных импульсов втрое увеличивается зарядная мощность — скорость передачи энергии в аккумуляторную батарею при незначительном увеличении массы этой системы (так как масса диодов и конденсаторов не превышает 2 — 5О от массы источника). Это значительно улучшает ее удельные энергетические показатели. Источник при

5 этом эксплуатируется в трехфазном режиме, что дополнительно улучшает его показатели.

Таким образом, согласно изобретению при заряде батареи увеличивается втрое за период число зарядных импульсов тока. Это соответственно утраивает скорость передачи энергии трехфазного источника переменного тока в аккумуляторную батарею, а также приводит к более полному использованию мощности источника при его работе в трехфазном режиме в результате улучшаются удельные энергетические показатели системы заряда.

Формула изобретения

Система заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащая трехфазный источник переменного тока, обмотки которого соединены по схеме электрической звезды, мостовой выпрямитель, два накрест лежащие плеча которого образованы вентилями, а два другие — конденсаторами, вентильную и диодно-конденсаторную цепочки, причем вентильная цепочка состоит из двух последовательно включенных вентилей и своим катодным выводом подключена к положительному выводу выпрямительного моста, одна из обкладок конденсатора диодно-конденсаторной цепочки подключена к катоду диода, а другая — к первой фазовой обмотке трехфазного источника переменного тока, блок контроля напряжения и управления снабжен четырьмя выходами для управления тиристорами, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью улучшения ее удельных энергетических показателей при заряде аккумуляторной батареи преимущественно до напряжения, не превышающего амплитудного значения линейного напряжения источника переменного тока, она дополнительно снабжена двумя конденсаторными цепочками, состоящими из двух последовательно включенных конденсаторов, второй вентильной цепочкой, образованной последовательно соединенными тиристором и диодом,при этом катодный вывод тиристора подключен к положительным выводам мостового выпрямителя и аккумуляторной батареи, одни свободные выводы конденсаторных цепочек подключены к второй и третьей фазовым обмоткам источника соответственно, а другие — к отрицательному выводу выпрямительного моста, точки соединения конденсаторов подключены к точкам соединения вентилей первой и второй вентильных цепочек, а анодные выводы диодно-конденсаторной и вентильной цепочек подключены к нейтрали трехфазного источника переменного тока, одна клемма

1723626

40

50

Составитель В.Оглоблев

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор С.Лисина

Заказ 1067 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбин;. т "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 входной диагонали мостового выпрямителя подключен к точке соединения конденсатора и катода вентиля диодно-конденсаторной цепочки, а вторая к нейтрали источника, а в качестве вентилей в мостовом выпрямителе используются тиристоры.