Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей

 

Изобретение относится к области электротехники , в частности к устройствам формовки при производстве и заряде (подзаряде) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ), в процессе их эксплуатации и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и подвижных автономных объектов со средствами форсированного заряда АБ асимметричным током от источника переменного тока (ИПТ) 1 и источника постоянного тока, например, типа АБ. Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии его фазных токов. Устройство содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 аккумуляторные батареи и источник 3 переменного тока с тремя фазными выводами 11, 12, 13. Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой батареей 1. Разряжаемая 2 АБ связана с положительной 6 и отрицательной 7 клеммами. Диод 8 подключен к клемме 7 и выводу 5. Диод 9 соединяет положительный выходной вывод 4 с положительной клеммой 6. Зарядно-разрядный конденсатор 10 подключен к положительному выходному выводу 4 и фазному (линейному) выводу 11 источника 3. Второй фазный вывод 12 источника 3 соединен через токоограничивающий конденсатор 14 с клеммой 6. Фазный вывод 13, вывод 11 и вывод 12 подсоединены к обмоткам источника 3, которые могут быть соединены по схеме как треугольника, так и звезды, в том числе и с выводом нейтрали. 1 ил. И ю Ь 9 (Л С vi со ел чэ ON VI i 67

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (11) 1735967 А1 (5!)5 Н 02 J 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

1ъ (л) .Ql (21) 4363974! 63 (22) 18.01,88 (46) 23.05.92. Бюл. ¹ 19 (72) А.Г. Николаев и Н.А. Шумаков (53) 621.355.163(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 411552, кл. Н 02 J 7/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 387482, кл. Н 02 J 7/02, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 475976, кл. G 05 F 1/12, 1975, Авторское свидетельство СССР

¹537407,,кл,,Н 02 J 7/12, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 982148, кл. Н 02 J 7/12, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам формовки при производстве и заряде (подзаряде) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ), в процессе их эксплуатации и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и подвижных автономных объектов со средствами форсированного заряда АБ асимметричным током от источника переменного тока (ИПТ) и источника постоянного тока, например, типа АБ. Цель изобретения — улучшение удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии его фазных токов, Устройство содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 аккумуляторные батареи и источник 3 переменного тока с тремя фазными выводами 11, 12, 13. Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой батареей 1.

Разряжаемая 2 АБ связана с положительной

6 и отрицательной 7 клеммами. Диод 8 подключен к клемме 7 и выводу 5. Диод 9 соединяет положительный выходной вывод 4 с положительной клеммой 6. Зарядно-разрядный конденсатор 10 подключен к положительному выходному выводу 4 и фазному (линейному) выводу 11 источника 3. Второй фазный вывод 12 источника 3 соединен через токоограничивающий конденсатор 14 с клеммой 6. Фазный вывод 13, вывод 11 и вывод 12 подсоединены к обмоткам источника 3, которые могут быть соединены по схеме как треугольника, так и звезды, в том числе и с выводом нейтрали. 1 ил.

1735967

10

35 ао

55

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для формовки при производстве и заряде (подзаряде) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации, и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и подвижных автономных объектов по средствами форсированного заряда АБ асимметричным током (AT) от источника переменного тока (ИПТ) и источника постоянного тока, например, типа АБ.

Известно устройство заряда (УЗ) АБ AT от двух источников: от одного ИПТ вЂ” через выпрямитель, а от другого ИПТ вЂ” через зарядно-разрядный конденсатор (3PK), В качестве этих источников используют, например, две фазы трехфазного ИПТ (ТИТП), проводящие через заряжаемую АБ постоянную и переменную составляющие

AT.

Эти УЗ характеризуются низкими энергетическими показателями, поэтому их применяют крайне редко.Известно также УЗ с двумя АБ и инвертором напряжения, включенным на выходе управляемого выпрямителя однофазного

ИПТ.

Недостатком этого УЗ является необходимость использования в нем промежуточного автотрансформатора, регулирующего зарядный ток АБ путем изменения напряжения на входе управляемого выпрямителя.

Это увеличивает массу УЗ, а наличие в нем двух дросселей, включенных в цепи 3РК, дополнительно ухудшает удельные энергетические показатели устройства в целом.

Известно также устройство для заряда и разряда АБ.содержащее ИПТ, выпрямитель, два диода, рактивное токоограничивающее сопротивление, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой АБ и положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой АБ.

Недостатками такого устройства являются относительно большие потери энергии при проведении импульсов зарядного тока

АБ, обусловленные последовательным включением трех вентилей (двух в управляемом выпрямителе и третьего — диода), а также сравнительно низкой добротностью зарядной цепи с дросселем и, связанным с этим увеличением габаритов и массы УЗ, что приводит к ухудшению его удельных энергетических показателей, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода, зарядно-разрядный конденсатор, токоограничивающий конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор — к второму фазному выводу источника переменного тока, а его катод — к положительному выходному выводу и одной обкладке зарядно-разрядного конденсатора, второй диод катодом подключен к отрицательной клемме, анодом — к первому фазному выводу источника и отрицательному выходному выводу.

Источниками энергии при заряде АБ служат трехфазные источники переменного тока, использование которых в однофазном режиме вносит несимметрию в работу фаз источника и тем самым ухудшает его удельно-энергетические показатели. Это является основным его недостатком, Цель изобретения — улучшение удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии его фазных токов, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащем источник переменного тока, два диода, зарядно-разрядный конденсатор, токоограничивающий конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заря жаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батарей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор — к второму фазному выводу источника переменного тока, а его катод к положительному выходному выводу и одной обкладке зарядно-разрядного конденсатора, второй диод катодом подключен к отрицательной клемме, анодом — к первому фазному выводу источника и отрицательному выходному выводу, источник переменного тока снабжен третьим фазным выводом, который подключен к второй обкладке зарядно-разрядного конденсатора, Такое соединение выводов трехфазного источника переменного тока и второй обкладки 3РК практически устраняет несимметрию фазных (линейных) токов ТИПТ, симметрируя значения токов заряда-разряда АБ и конденсаторов, уменьшает мощность искажений и несимметрии ТИПТ, в

1735967

40

50

55 треугольником результате чего энергетические показатели устройства улучшаются удельно.

На чертеже и риведена электрическая схема устройства джля заряда и разряда АБ.

Устройство содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 АБ и источник 3 переменного тока. Положительный 4 и отрицательный

5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой АБ 1, а разряжаемая АБ2 — с положительной 6 и отрицательной 7 клеммами. Диод 8 подключен к отрицательной клемме 7 и к отрицательному выходному выводу 5. Диод 9 соединяет положительйый выходной вывод 4 с положительной клеммой 6, Зарядно-разрядный конденсатор 10 (ЗРК10) подключен к положительному выходному выводу 4 и к фазному (линейному) выводу 11 источника 3, имеющего еще два фазных вывода 12 и 13, Второй фазный (линейный) вывод 12 источника 3 соединен через токоограничивающий конденсатор 14 с положительной клеммой 6. Первый фазный вывод источника 3 подключен к отрицательному выходному выводу 5. Первый фазный (линейный) вывод 13 источника 3, его второй вывод 12 и третий 11 подключен к обмоткам

ТИПТ, которые могут быть соединены по схеме как треугольника, так и звезды, в том числе и с выводом нейтрали.

В связи с тем, что напряжение АБ2 меньше ее ЭДС на величину падения напряжения на ее внутреннем сопротивлении, а напряжение заряжаемой АБ1 превышает

ЭДС на ту же величину, для полного использования энергии разряжаемой АБ2 (например, при формовке батарей на заводе-изготовителе во время их циклических зарядов и разрядов) при канализации этой энергии в заряжаемую АБ1 асимметричным током необходимо наличие дополнительного источника электрической энергии, напряжение которого не менее чем в два раза превышает падение напряжения на внутреннем сопротивлении батарей. B случае импульсного отбора энергии из разряжаемой АБ2 потери на ее внутреннем сопротивлении имеют минимальное значение.

Поэтому асимметричный ток, необходимый для эффективного заряда АБ1, АБ2, целесообразно формировать путем наложения униполярных импульсов разряда разряжаемой АБ2 на переменный ток, Этот режим характеризуется наименьшими потерями при подключении заряжаемой АБ1 к источнику 3 переменного тока через зарядно-разрядный конденсатор 10, который, запасая энергию разрядных импульсов батареи, возвращает ее затем в эту же батарею.

При рассмотрении работы устройства считаем, что фазные (линейные) напряжения ГИПТ сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град. Считаем также, что в системе прямой порядок чередования фаз, а фазные обмотки ТИПТ соединены.,по схеме треугольника, хотя устройство. работоспособно и при соединении их звездой. Условимся считать, что ТК и 3РК, в исходном состоянии (до подачи напряжения.ТИПТ) разряжены.

В устройстве можнр выделить 4 группы а, б, в, г каналов: а) каналы передачи энергии разряжаемой Аб2 и ТИПТ и ИК, б) каналы передачи энергии от заряжаемой Аб1 и

ТИПТ и ЗРК, в) каналы передачи энергии от

3РК и ТИПТ в заряжаемую АБ1, г) каналы передачи энергии от ТК и ТИПТ в заряжаемую АБ1.

Через каналы группы а по цепям: 2 — 6—

14-12-13-8-7-2 и 2-6-14-12-11-13-8-7-2 осуществляется заряд ТК 11 от разряжаемой АБ2 и ТИПТ до напряжения (Vp+ Vmax), где Vp — напряжение разряжаемой АБ2, V,. max — амплитудное значение наряжения источника, Этот заряд прекращается в момент времени, когда напряжение ТИПТ достигнет амплитудного значения.

Одновременно через каналы группы б по цепям: 1 — 4 — 10 — 11 — 13 — 5 — 1 и 1 — 4 — 10 — 11—

12 — 13 — 5 — 1 осуществляется подразряд (импульсный) заряжаемой АБ1 на 3РК 10, 3РК

10 импульсно зарядится до напряжения (з + V max), Где Va напряжение здряжаемой АБ1. Этот зарядный импульс 3РК 10 завершится в момент достижения напряжением источника 3 своего амплитудного значения.

При уменьшении мгновенного значения напряжения источника 3 энергия, запасенная в 3РК 10, .возвращается в АБ1 через каналы группы В по цепям; 10 — 4 — 1 — 5 — 13—

11 — 10 и 10-4 — 1 — 5 — 13 — 12 — 11 — 10.

Энергия, запасенная в. ТК 11, катализируется через каналы группы r по цепям:

14-9-4-1-5-13-12-14 и 14-9-4-1-5-1311 — 12-14, АБ1 по этим цепям заряжается до напряжения (Up+ 2U max).

B процессе заряда ТК, 3РК и передачи энергии в заряжаемую АБ1 при работе всех групп каналов загружены все три фазы

ТИПТ, что практически исключает несимметрию токов фаз источника, все три линии нагружаются одинаково, поэтому мощность несимметрии фазовых токов ТИПТ и мощность искажений ТИПТ близки к нулевому значению, если обмотки ТИПТ соединены

Формула изобретения

Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода, зарядно-разрядный конденсатор, токоограничивающий

1735967

20

30

40

50

Составитель Н.Дьякова

Редактор С,Патрушева Техред М,Моргентал Корректор О,Кундрик

Заказ 1822 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор — к второму фазному выводу источника переменного тока, а его катод — к положительному выходному выводу и одной обкладке зарядно-разрядного конденсатора, второй диод катодом подключен к отрицательной клемме, анодом — к первому фазному выво ду источника и отрицательному выходному выводу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

5 целью улучшения удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии его фазных токов, источник переменного то10 ка снабжен третьим фазным выводом, который подключен к второй обкладке зарядно-разрядного конденсатора,