Устройство для заряда аккумуляторнойбатареи асимметричным tokom

 

Союз Советсннк

Соцнаанстн икмнк

Раснубанк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

<1>7990?6 (61) Дополнительное к «вт, саид-ву— (53)М, Кл.з

Н 02 Ю 7/02 (22) Заявлено 120479 (21) 2751977/24-07 с присоединением заявки HP— Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет —

Опубликовано 238181, бюллетень ЙЯ 3

Дата опубликования описания 23Ю 181 (53) УДК 621 355.163 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

В. К. Быстров, A.Ã.. Николаев и Б.М. Сухарев (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОР НОЙ БАТАРЕИ

АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ t0

Изобретение относится к электротехнике и касается вопросов форсиро ванного заряда аккумуляторной бата-. реи от трехфазного источника перемеФЙого тока.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи от трехфазного источника переменного тока, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, трехфазный мостовой выпря-. митель на диодах, между лучами звезды источника и входными клеммами выпрямителя включены конденсаторы, осущестзлякщие ограничение тока заряда.

Выходные клеммы выпрямителя соединены с клеммами аккумуляторной батареи непосредственно. Это устройство обеспечивает высокий КПД заряда (11 .

Однако величина его зарядного напряжения не превосходит амплитуды . линейного напряжения, что ограничивает передачу энергии из источника в аккумуляторную батарею. Кроме то го, иэ-за поляризации аккумуляторов во время их заряда среднее значение зарядного тока не превышает обычно величины тока семи-десятичасового режима. Указанные недостатки обуславливают низкие удельные энергетические показатели устройства;

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является .Устройство, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два зарядно-разрядных конденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями, по два диода в каждой. При этом первая и вторая вентильные ветви соединены параллель-. но, а диоды в ветвях — последовательно-согласно, точка соединения диодов первой вентильной ветви подключена к одной обкладке одного зарядно-разрядного конденсатора, а точка соединения анодов диодов первой и второй ветвей образуют отрицательную выходную клемму, диод второй вентильной ветви, соединенный анодом с отрицательной клеммой, зашунтирован другим зарядно-разрядным конденсатором, положительная выходная клемма образована катодом диода третьей вентиль- ной ветви. Вторая обкладка другого конденсатора соединена с минусовой

799076 клеммой, а третья вентильная ветвь включена параллельно первой и второй ветвям 121 .

Однако зарядное напряжение этого устройства также не превосходит амплитудного значения линейного напряжения источника питания. Постоянная составляющая асимметричного тока ограничена лишь внутренним сопротивлением источника, что приводит к значительному изменению зарядного тока по мере заряда аккумуляторной батареи.

Такое устройство характеризуется сравнительно низким КПД заряда и плохими удельными энергетическими показателями.

Пель изобретения — улучшение удельных энергетических характеристик.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство снабжено двумя дополнительными конденсаторами, а трехфазный источник переменного тока выводом нейтрали, диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодами, и эта точка через один допол нительный конденсатор — с нейтралью трехфазного источника переменного тока, а аноды этих вентилей подключены к первой и второй входным клеммам соответственно, другая обкладка одного зарядно-разрядного конденсатора подключена к первой входной клемме, а точка соединения диодов второй ветви через другой дополнительный конденсатор — ко второй входной клемме, причем третья входная клемма соединена с катодами диодов первой и второй вентильных ветвей.

Это позволяет ограничить ток заряда и увеличить зарядное напряжение до уровня, в 3,73 раза превышающего амплитудное значение фазного напряжения источника, т.е. на 215%. Указанный эффект достигается за счет того, что один конденсатор в течение одного полупериода заряжается до амплитудного значения фазного напряжения, а два других — до линейного значения напряжения источника. В последующие моменты времени напряжение этих конденсато ров суммируется с напряжением фаз источника, что обеспечивает на выходе устройства максимальное значение напряжения. Это обеспечивает передачу энергии источника в аккумуляторную ба тарею при улучшенных удельных энергетических показателях.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит четыре входные клеммы для подключения трехфазного источника с выведенной нулевой точкой - нейтралью. Фазные обмотки источника подключаются к клеммам

1-3, а нейтраль — к клемме 4 ° Выпрямительное устройство содержит три ,ветви, а каждая ветвь содержит по

|два диода — 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10.

Диоды 5,6 и 7, 8 в первой и второй ветвях соединены последовательно-согласно, а ветви между собой — параллельно. Точки соединения разноименных выводов диодов этих ветвей через конденсаторы 11 и 12 соединены с первой и второй входными клеммами устройства.

Точка соединения анодов диодов 6 и 8 первой и второй ветвей соединена с отрицательной выходной клеммой 13.

Диоды 9 и 10 третьей ветви включены последовательно-встречно, а точка соединения их катодов связана с положительной выходной клеммой 14, которая через конденсатор 15 подключена к входнои клемме 4. Точка соединения катодов диодов 5 и 7 подключена к входной клемме 3 источника, аноды диодов 9 и 10 подключены к входным клеммам 1 и 2 соответственно, а конденсатор 16 шунтирует диод 8.

Щ Устроиство работает следующим образом.

Будем полагать, что напряжение аккумуляторнои батареи несколько ни å, чем U 2U + (где U >,U „- амплитудные значения Фазного и линейного напряжений источника), т. е. U BC3, 73 Urg, тогда зарядные импульсы тока формируются по двум цепям элементов

11-1-4 — 15-14 — 17-13-6-11 и 12-2-4-15-.

-14-17-13-8-12, а разрядные — по цепи элементов 17-14-15-4-2-12-16-13-17. Работа первой зарядной цепи обеспечивается за счет действия напряжения фазы A и линейного напряжения фаз АВ, а второй цепи — за счет действия напряжений фазы В и линеиного напряжения фаз BC. Будем полагать, что вектор линейного напряжения фаз

AC отстает от вектора напряжения фазы A на 30 электрических гра40 дусов, а вектор линейного напряжения фаз BC отстает от вектора напряжения фазы B на 150 Рассмотрим процесс формирования зарядного импульса тока первой цепью.

Пусть в исходный момент времени значение напряжения фазы А имеет масимальное значение, а клемма 1 при этом находится под положительным потенциалом. Под действием этого напряжения конденсатор 15 заряжен дб ампли50 тудного значения напряжения Фазы А по цепи элементов 1-9-15-4-1, а через

30 электрических градусов — до линейного напряжения фаз АС по цепи элементов 1-11-5-3-4-1 заряжен конденсатор 11. Через 180 электрических градусов от начала отсчета напряжение фазы А, изменившись по знаку, суммируется с напряжением конденсаторов 15 и 11 и формируется зарядный щ иМпульс, максимальное значение амплитуды которого 3,73 О.

Зарядный импульс второй цепи формируется напряжением фаз В и С. Напря. жением фазы В, когда под положительд ным потенциалом находится клемма 2, 799076 осуществляется заряд конденсатора 15 по цепи элементов 2-10-15-4-2, а со сдвигом в 150 электрических градусов относительно напряжения фазы В.до линейного напряжения по цепи элементов 2-12-7-3-4-2 заряж ется конденсатор 12. Через 180 электрических rpa5 дусов после окончания заряда конден-, сатора 15 от фазы В, напряжение этой фазы суммируется с напряжением конденсаторов 15 и 12, и формируется второй зарядный импульс тока, Разрядный импульс может .пройти только в тот момент времени, когда напряжение на выходе зарядного устройства ниже напряжения аккумуляторной батареи. Этот процесс начнется после прохождения зарядного импульса по цепи элементов

12-2-4-15-14-17-13-8-12, когда напряжение фазы В начинает убывать, а сум-, марное напряжение указанной цепи становится меньше напряжения аккумулятор- Щ ной батареи. Величина энергии разрядного импульса определяется емкостью конденсатора 16. При этом за счет прохождения разрядного импульса тока по цепи элементов 14-15-4-12-12-16-13-17-14 происходит подзаряд конденсатора 15 и 12 и заряд конденсатора 16. Энергия, отданная аккумуляторной батареей н процессе прохождения разрядного импульса, возвращается н аккумуляторную батарею в процессе прохождения зарядного импульса. Зарядный импульс и цепи формируется уже за счет суммирования напряжений конденсаторов 15,12, фазы В и напряжения конденсатора 16, которые в момент формирования зарядного импульса действуют согласно. При этом перезаряда конденсатора 16 происходить не будет, так как после его разряда напряжения на нем go ограничено падением напряжения на диоде 8 в прямом направлении, В случае, если напряжение аккумуляторной батареи значительно меньше максимальной величины зарядного напряжения устрой- 4 ства, передача энергии и батарею может осуществляться не только по рассмотренным цепям, но и непосредственно импульсами линейного напряжения фаз ВС и АС по цепям элементов

2-10-14-17-13-8-7-3-4-2 и 1-9-14-17-13-6-5-3-4-2, а также импульсами удвоенного фазного напряжения по цепи элементов 15-14- 7-13-8-7-3-4-15.Такая передача энергии позволяет повысить скорость заряда аккумуляторной батареи, улучшить массо-габаритные показатели устройства и, как след стние, его удельные энергетические характеристики.

Формула Изобретения

Устройство для заряда аккумулятор. ной батареи асимметричным током, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, дна зарядно-разрядных конденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями, по дна диода в каждой, при этом первая и вторая вентнльные ветви соединены параллельно, а диоды в ветвях — последовательно-согласно, точка соединения диодов перВоА нентильной ветви подключена к одной обкладке одного зарядно-разряд- ного конденсатора, а точка соединения анодов диодов первой и второй ветвей образует отрицательную выходную клемму, диод второй нентильной ветви, соединенный анодом с отрицательной клеммой, зашунтнрован другим зарядно-разрядным конденсатором, при этом положительная выходная клемма образована катодом диода третьей вентильной ветви, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения удельных энергетических характеристик, оно снабжено двумя дополнительными конденсаторами, а трехфазный источник переменного тока — выводом нейтрали, диоды третьей нентильной ветви соединены своими катодами, а точка их соединения через один дополнительныи конденсатор — с нейтралью трехфазного источника переменного тока, аноды этих вентилей подключены к первой и второй входным клеммам соответственно, другая обкладка одного зарядно-разрядного конденсатора подключена к первой входной клемме, а точка соединения диодов второй ветви через другой дополнительный конденсатор— ко второй входной клемме, причем третья входная клемма соединена с катодами диодов первой и нторой вентильных ветвей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Поляшов Л.H. Методы анализа процессов заряда емкостного накопителя энергии от генератора переменного тока. - "Электричество", 1973, М 12, с. 38.

2. Авторское снидетельство СССР

9 483728, кл. Н 02 М 7/00, 1975 (прототип). на

; «Д в) ю

799076

17

Составитель В. Оглоблев

Редактор Г.Кацалап Техред С.Мигунова КорректорС.Шекмар

Заказ 10086/80 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4