Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичвскик

Республик (ЬТ) 577609 (61) Дополнительное к авт. сви)1-ву— (22) Заявлено 1ъ0276 (21) 232685 1/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 251077.Бюллетень ph 39 (45) Дата опубликования описания 2211.77

2 (51) М, Кл.

Н 02 Ю 7/10

ГььфйьЬьтьььькь ФьмьтЬт

ЬРЬЬТЬ МЬЬЬЬТЬРЬ 366Р

Рь ЬРР41 4406ЬьтьЬЬЬ

I ЬТЬЬМТЬЬ (5З) УДК 621 . 355. 1 (088.8) (72) Автор изобретения

А.Г. Николаев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ

Изобретение относится к электрохимическим источникам постоянного тока — аккумуляторным батареям, а именно к зарядным устройствам, используемым для формовки и заряда батарей асимметричным током, Известно устройство для заряда асимметричным током от трехфазного источника, содержащее управляемый 10 мостовой выпрямитель, подраэрядную емкость и блок контроля напряжения батареи и управления вентилями выпрямителя (1) . В укаэанном устройстве псдразрядный импульс формируется в паузах между импульсами зарядного тока, что усложняет систему формирования зарядно-разрядных импульсов, так как подраэрядный конденсатор необходимо заряжать через дсполнитель- Я9 ный выпрямитель от второго источника переменного напряжения. Отключение основного источника от батареи во время формирования подразрядного импульса, осуществляемое тиристорами 28 управляемого выпрямителя, облегчая формирование подразрядного импульса, приводит к импульсному использованию мощности зарядного источника (т.е. его мощность во время пауз не исполь- ЗО зуется), что завышает типовую мощность источника.

Известно также устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее источник переменного тока в виде трехфазного трансформатора, вторичные обмотки которого включены последовательно так, что две обмотки соединены между собой последовательно согласно и встречно с третьей обмоткой, мостовой выпрямитель, клеммы выходной диагонали которого через токоограничивающее сопротивление, например линейный дроссель, подключены к клеммам аккумуляторной батареи, электрическую разрядную емкость и блок контроля напряжения батарей и управления вентилями,выпрямителя 12), Так как формирование асимметричного тока в этом устройстве осуществляется наложением на постоянный ток трехфазного выпрямителя отрицательнык подразрядных импульсов и энергия этиМ разрядных импульсов батарей рассеивается на составляющих активного сопротивления устройства, заряд батареи в таком устройстве характеризуетс.я низким КНД.

577609

Таким образом, эти зарядные устройства имеют сравнительную сложную схему формирования асимметричного тока,.и в связи с тем, что энергия разрядных импульсов составляет примерно .15-40% от энергии зарядных импульсов, заряд аккумуляторов с использованием таких устройств характеризуется относительно низким КПД.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение КПД.

С этой целью электрическая разрядная емкость выполнена в виде двух конденсаторов, в люченных в два накрестлежащих плеча мостового выпрямителя, два другие плеча которого образуют тиристоры, а клеммы входной диагонали соединены со вторичнымк обмотками указанного трансформатора.

На фиг. 1 дана электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 — то же, варианты.

В устройстве аккумуляторная батарея 1 подключена к выходным клеммам мостового управляемого выпрямителя 2, к клеммам 3, 4 входной диагонали которого подключены обмотки трехфазного источника переменного тока 5. В два накрестлежащие плеча моста 2 включены конденсаторы б, 7, а два другие его плеча образуют тиристоры 8 и 9, сигналы на открытие которых подаются от блока 10, осуществляющего контроль напряжения батареи и источника и фазовое управле- М ние тиристорами.

При рассмотрении процессов в устройстве будем считать, что его тиристоры 8 и 9 в соответствующие полупериоды полностью открыты, т.е. про- 40 водят ток как обычные диоды.

Полагая,.что напряжение батареи по величине меньше амплитудного значения ЭДС источника, рассмотрим работу выпрямителя устройства. 45

В полупериоде изменения мгновенного значения ЭДС источника 5, (который будем считать нечетным), когда напряжение клеммы 3 положительно, клеммы 4 отрицательно, а напряжение щ источника превышает напряжение батареи, она заряжается по цепи: клемма 3, вентиль 8, батарея 1, тиристор 9, клемма 4. Конденсаторы 6 и 7, включенные параллельно рассмотренной за- ® рядной цепи, заряжаются соответственно через открытые тиристоры 8 и 9 до напряжения батареи и запасают при этом энергию источника.

Заряд батареи по рассматриваемой цепи продолжается до тех пор, пока напряжение источника, возрастая по абсолютной величине, а затем убывая, не станет равным напряжению батареи.

Тиристоры 8 и 9 при этом перестают проводить ток источника и их сопротив- 66 ление бесконечно возрастает. В зто время параллельно батарее оказывается включенной цепь из трех соединенных последовательно источников: конд.нс тора б, источника 5 и конденсатора 7, напряжения которых, равны друг другу.

Суммарное напряжение рассматриваемой цепи равно напряжению батареи, так как полярность напряжения источника обратна по отношению к полярности конденсатора.

По мере уменьшения ЭДС источника суммарное напряжение рассматриваемой цепи возрастает и поэтому конденсаторы, разряжаясь, отдают батарее энергию, запасенную ими ранее от источника. В момент времени, когда напряжение источника становится равным нулю, конденсаторы разряжаются до напряжения, вдвое меньшего напряжения батареи.

В следующем (четном) полупериоде изменения ЭДС источника, когда напряжение клеммы 4 положительно, а клеммы 3 отрицательно, полярность включения конденсаторов и источника становится согласной и конденсаторы продол. жают разряжаться на батарею до тех пор, пока мгновенное значение напряжения источника не станет равным напряжению батареи. После эioão полярность напряжения конденсаторов изменяется, так как они в это время перезаряжаются ° Заряд батареи продолжается до тех пор, пока напряжение источника не достигнет максимального значения. В это время зарядный импульс тока батареи прекращается. Напряжение цепи соединенных последовательно конденсаторов в это время равно разности амплитудного значения напряжения источника и батареи.

В момент уменьшения мгновенного значения напряжения источника начинается подраэряд батареи через источник 5 на конденсаторы б и 7, которые снова перезаряжаются. Подзарядный импульс продолжается до тех пор, пока напряжение источника не станет равным нулю. В это время напряжение каждого конденсатора равно половине напряжения батареи °

С изменением полярности напряжения источника в следующем нечетном полупериоде подразрядный импульс батареи длится до тех пор, пока напряжение источника не станет равным напряжению батареи. В это время подразрядный импульс прекращается, и если вентили 8 и 9 открыты, то источник осуществляет заряд батареи и подзаряд конденсаторов аналогично рассмотренному выше случаю.

Если тиристоры закрыты, ток источника в батарею через вентили не протекает. Изменяя время открытия тиристоров, можно регулировать среднее зна577609 чение тока заряда батареи от источника в течение нечетного полупериода.

Таким образом, через батарею протекает постоянная и переменная составляющие тока. Постоянная составляющая тока источника запасается аккумуляторами, а переменная составляющая, циркулирующая в конденсаторах и замыкаемая через источник и конденсаторы, активизирует процессы в электрохимической системе аккумуляторов °

Если напряжение батареи меньше амплитудного значения напряжений источника, то конденсаторы заряжаются, а затем разряжаются в нечетном и, перезаряжаясь в каждом четном полупериоде изменения ЭДС источника, проводят переменную составляющую асимметричного тока заряда батареи.

При необходимости ограничения постоянной составляющей асимметричного тока между источником и выпрямителем может быть включено токоограничивающее сопротивление 11 (резистор, конденсатор или дроссель), как показано на схеме фиг. 2. Это же сопротивление может быть включено и на выходе выпрямителя, как показано на схеме фиг, 3. В последней схеме для ограничения тока могут быть использованы либо резистор, либо дрос30 сель.

Если по условиям заряда регулирование постоянной составляющей асимметричного тока не требуется, то в качестве вентилей 8 и 9 могут быть использованы обычные диоды (см.фиг.3).

Таким образом, упростив схему устройства формирования асимметричного, тока, а также обеспечив рекуперацию энергии подразрядных импульсов, 40 можно повысить КПД заряда аккумуляторов асимметричным током и удешевить само устройство. При этом благодаря соответствующему включению все фазы источника нагружаются одинаково и устраняется асимметрия фаэных токов источника.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее источник переменного тока в виде трехфазного трансформатора, вторичные обмотки которого включены последовательно так, что две обмотки соединены между собой последовательно согласно и встречно с третьей обмоткой, мостовой выпрямитель, кле>жы выходной диагонали которого через токоограничивающее сопротивление, например линейный дроссель, подключены к клеммам аккумуляторной батареи, электрическую разрядную емкость и блок контроля напряжения батареи и управления вентилями выпрямителя, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, электрическая разрядная емкость выполнена в виде двух конденсаторов, включенных в два накрестлежащих плеча мостового выпрямителя, два другие плеча которого образуют тиристоры, а клеммы входной диагонали соединены со вторичными обмотками указанного трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 404146, кл. Н 02 > 7/10, 1973.

2. Зорохович А.E. Бельский В.П., Эйгель Ф.И., Устройства для заряда и разряда, аккумуляторных батарей, И., Энергия, 1975, рис 7-9а, с. 203.

ЦНИИПИ Эаказ 4194/40

Тираж 917 Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Провктная, 4