Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах накопления электрической энергии генераторов мощных импульсов. Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей - достигается путем увеличения скорости передачи электрической энергии трехфазного переменного тока в емкостный накопитель. Устройство содержит источник переменного тока с фазными клеммами 1,2 и 3, токоограничивающие конденсаторы 4 и 5, индуктивный элемент, выполненный в виде линейного дросселя 6, две диодные цепочки, каждая из которых состоит из двух соединенных последовательносогласно диодов 7,8 и 9,10, емкостный накопитель 11. Линейный дроссель снабжен обмоткой 12 и дополнительной обмоткой 13. Емкостный накопитель 11 состоит из двух конденсаторов 14 и 15. Введение обмотки 13 дросселя 6 обеспечивает удлинение времени заряда дозирующих и наь опительных конденсаторов и передачу энергии не только электрическим, но и магнитным путями. 1 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 03 К 3 53

ЗСр"„ if 3 f;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕПЬСТВУ ЬЯ 1Я,У; «.-«, А 3

Ю 3

CQ фь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 790143 (21) 4062947/24-21 (22) 25.04.86 (46) 30.01.88. Бюл. ¹ 4 (72) В.К. Быстров, А.Г. Николаев и Е.А. Бухаров (53) 621.373.431 (088.81 (56) Авторское свидетельство СССР, № 790143, кл. Н 03 К 3/53, 02.03.78. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах накопления электрической энергии генераторов мощных импульсов. Цель изобретения — улучшение удельных энергетических показателей — достигается путем увеличения скорости передачи электрической энер„„SU„„1370734 A 2 гии трехфазного переменного тока в емкостный накопитель. Устройство содержит источник переменного тока с фазными клеммами 1,2 и 3, токоограничивающие конденсаторы 4 и 5, индуктивный элемент, выполненный в виде линейного дросселя 6, две диодные цепочки, каждая из которых состоит из двух соединенных последовательно— согласно диодов 7,8 и 9,10, емкостный накопитель 11. Линейный дроссель снабжен обмоткой 12 и дополнительной обмоткой 13. Емкостный накопитель

11 состоит из двух конденсаторов 14 и 15. Введение обмотки 13 дросселя

6 обеспечивает удлинение времени заряда дозирующих и накопительных конденсаторов и передачу энергии не только электрическим, но и магнитным путями. 1 ил.! 370734

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах накопления электрической энергии генераторов мощных импульсов и является усовершенствованием изобретения по авт.св.!! 790143.

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей путем увеличения скорости пере- lð дачи электрической энергии трехфазного переменного тока в емкостный накопитель.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии со-держит трехфазный источник переменного тока с тремя выходными фазными клеммами 1 — 3, токоограничивающие 20 зарядные элементы, два из которых выполнены в виде токоограничивающих (дозирующих) конденсаторов 4 и 5, один индуктивный зарядный элемент, выполненный в виде линейного дроссе- 25 ля б, дне диодные цепочки, каждая из которых состоит из двух соединенных последовательно-согласно диодов 7 — 10, причем точки соединения Диодов в этих цепочках под- 30 ключены через токоограничивающие конденсаторы 5 и 4 соответственно к двум выходным фазным клеммам трехфазного источника переменного тока, при этом катод диода 7 первой цепочки подключен к одной, анод диода 1О второй цепочки — к другой обкладкам емкостного накопителя 11 электричес— кой энергии, а анод другого диода 8 первой цепочки — к первому выводу 40 обмотки 12 линейного дросселя 6, линейный дроссель 6 снабжен допол— нительной обмоткой 13, магнитно связанной с обмоткой 12 и включенной между третьей фазной клеммой 3 тРех- 45 фазного источника переменного тока и первым выводом обмотки 12 линейного дросселя 6.

Емкостный накопитель 11 состоит из двух конденсаторов 14 и 15 (накопительных).

Устройство работает следующим образом.

В этом устройстве циклически осуществляется медленный заряд емкост— ного накопителя 11 электрической энергии. Поэтому емкость дозирующих конденсаторов 4 и 5 много меньше емкости конденсаторов 14 и 15 емкостного накопителя, а емкости конденсаторов 4 и 5, 14 и 15 одинаковы попарно.

Принципиально эта система может быть использована и цля так называемого быстрого заряда емкостного накопителя, в последнем случае емкости дозирующих конденсаторов должны быть значительно увеличены.

При рассмотрении работы системы будем считать, что напряжения на фазных обмотках источника сдвинуты на 120 эл. град. друг относительно друга, все конденсаторы Разряжены, а источник подключен к клеммам

1 — 3. При этом начинается перецача энергии источника в цозирующие и накопительные конденсаторы по трем каналам. По первому каналу энергия пе— редается поочередно в накопительные конденсаторы 14 и 15 от фаз источника (клеммы 1-3) через дозирующий конденсатор 4. По второму каналу энергия источника поочерецно передается в конденсаторы 14 и !5 от фаз источника (клеммы 3 и 2) через дозирующий конденсатор 5. По третьему каналу энергия перецается в накопи.тельные конденсаторы 14 и 15 одновременно от фаз источника (клеммы

2 — 1) через дозирующие конденсаторы 5 и 4.

Рассмотрим заряд накопительных конденсаторов 15 и 14 по первому каналу. Пусть в исходный момент времени потенциал клеммы 2 отрицательный и имеет максимальное значение, а потенциалы клемм I и 3 одинаковы и имеют положительное значение. В последующие моменты времени потен— циал клеммы 1 возрастает, а клеммы

3 — убывает. При этом начинается заряц дозирующего конденсатора 4 линейным напряжением (клеммы 1 — 3) по цепи: клемма 1 — конденсатор 4 диод 9 — обмотка 13, клемма 3 клемма l. В этом случае цроссель выполняет роль реактивного ограни.чителя тока источника и индуктивного накопителя, а энергия источника в дозирующий конденсатор 4 передается электрическим путем. Кроме того, наличие дросселя н цепи заряда дозирующего конденсатора исключает бросок тока в начальный момент заряда дозирующего конденсатора. Одновременно за счет электромагнитной связи

;) )3707 между обмотками !3 и 12 дросселя 6 в обмотке 12 индуктируется 3IIC (положительный потенциал на правом выводе обмотки )2) и происходит заряд конденсатора 15 по цепи: обмотка )2 конденсатор 15 — диоды 10, 9 — обмотка 12. Ток в этих цепях вначале возрастает, а затем достигает максимального значения. В момент начала убывания тока в цепи заряда дозирую— щего конденсатора 4 изменяется полярно=ть ЭДС, индуктированной на обмотках дросселя, диод 10 запирается и прекращается заряд конденсатора 15.

При смене полярности напряжения на обмотках дросселя 6 (положительный потенциал на левом выводе обмотки

I3) он из режима ограничителя-накопителя тока заряда конденсатора 4 пере- 20 ходит в режим вольтодобавочного источника ° Напряжение, индуктированное на обмотке 13 дросселя 6, суммирует-ся с линейным напряжением (клеммы

1 — 3), и энергия, накопленная в дросселе 6, передается в дозирующий конденсатор 4. В случае резонансного заряда напряжение на конденсаторе может достигать значения, равного

7i/2U,, где U — амплитуда линейного напряжения источника. Одновременно за счет ЭДС, индуктированной на обмотке 12 дросселя 6, происходит заряд накопительного конденсатора

14 по цепи: обмотка 12 — диоды 8 7— I

35 конденсатор )4 — обмотка 12, т.е. происходит передача энергии в накопитательный конденсатор 14 электромагнитным путем.

По мере убывания линейного напря- 40 жения (клеммы 1 — 3) возрастает суммарное напряжение конденсатора 4 и линии (клеммы 3 — l). Начиная с некоторого момента времени, оно станет больше, чем напряжение на конденсато- 4 ре 15, подзаряженном за счет электромагнитной передачи энергии от источ.— ника. При этом продолжится процесс заряда конденсатора !5 по цепи: клемма 3 — дроссель 6 — конденсатор 15—

50 диод IO — конденсатор 4 — клеммы 1, 3. Дроссель 6 в этом случае также сначала работает в режиме ограничителя-накопителя, а затем источника тока (энергии).

В конце зарядного такта, когда ток заряда конденсатора 15 начинает убывать, изменяется полярность ЭДС, индуктированная на обмотках дросселя 6, и он из режима ограничителянакопителя тока вновь переходит в режим вольтолобаночного источника.

Напряжение, индуктированное в его обмотках 12 и 13, складывается с линейным напряжением источника и доэирующего конденсатора 4, который при этом подразряжается, и электромагнитная энергия, накопленная в дросселе

6, передается в конденсатор 15. Все это .приводит к увеличению времени заряда дозирующих и накопительных конденсаторов в интервале каждого импульса и позволяет использовать для заданного времени заряда и величины эапасаемой энергии источник меньшей установленной мощности. Это улучшает удельные показатели системы заряда.

Далее описанный процесс передачи энергии в накопительный конденсатор повторяется. 3а большое число периодов изменения питающего напряжения источника напряжение на конденсаторе

15 достигает значения, равного 3, 4, 6 )1, где ). — амплитудное ор значение фазного напряжения источника.

При передаче энергии в накопительные конденсаторы )4 и 15 по второму каналу электромагнитные процессы заряда дозирующего конденсатора 5 по цепи: клемма 3 — обмотка 13 — диод

8 — конденсатор 5 — клеммы 2, 3; конденсатора 14 по цепи: обмотка 12— диоды 8,7, конденсатор 14 — обмотка

12 и конденсатора 14 по цепи: клемма

2 — конденсатор 5 — диод 7, конденсатор 14 — дроссель 6 — клеммы 3, 2; и конденсатора 15 по цепи: обмотка

12 — конденсатор 15 — диоды IO, 9 обмотка !2 аналогичны рассмотренным, но сдвинуты по фазе на 240 эл.град. от начала отсчета.

Передача энергии по третьему зарядному каналу в емкостный накопитель 11 происходит одновременно в накопительные конденсаторы 14 и 15 от фаз источника (клеммы 2 и 1), когда потенциал клеммы 2 становится выше потенциала клеммы 1, т.е. через

I20 эл. град. от начала отсчета, по цепи клемма 2 — конденсатор 5 диод 7 — конденсаторы )4, 15, диод

10 — конденсатор 4 — клеммы 1, 2.

Передача энергии по этому каналу в соответствующие моменты времени продолжается до тех пор, пока напряже1370734

Фор мула из обре тения

Составитель А. Горбачев

Техред М.Дидык Корректор А. Зимокосов

Редактор Е. Копча

Заказ 426/53 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно †полиграфическ предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние на последовательно соединенных конденсаторах 14 и 15 не станет равным 3 U . Величина этого напряжения мл определяется суммарным напряжением, которое может возникать в цепи заряда конденсаторов 14 и 15 от действия линейного напряжения источника (клеммы 2 — 1) и максимальной величины напряжения заряда дозирующих конденсаторов 4 и 5.

Заряженный емкостный накопитель

I1 разряжают во внешнюю цепь, после чего. начинается следующий цикл его 15 заряда. Таким образом, введение обмотки дросселя обеспечивает удлинение времени заряда дозирующих и накопительных конденсаторов, передачу энергии в дозирующие и накопительные кон- 20 денсаторы не только электрическим, но и электромагнитным путям, уменьшение установленной мощности трехфазного источника переменного тока, а также исключает броски зарядного тока дозирующих конденсаторов. Это, увеличивая скорость передачи энергии, улучшает удельные энергетические показатели системы заряда емкостного накопителя электрической энергии.

Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии по авт.св. Ф 790143, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью улучшения его удельных энергетических показателей путем увеличения скорости передачи электрической энергии трехфазного переменного тока в емкостный накопитель, линейный дроссель снабжен дополнительной обмоткой, магнитно связанной с основной и включенной между третьей фаэовой клеммой трехфазного источника переменного тока и первым выводом обмотки линейного дросселя.