Устройство для заряда аккумуляторнойбатареи асимметричным tokom

 

и 11 828313

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.05.79 (21) 2770024/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (51) М Кл з

Н 02J 7/10

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 621.355.163 (088.8) ло делам изобретений и открытий (54) YCTPOACTBO gJ15(ЗАРЯДА АККУМУ 1 ТОРНОр1

БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам заряда аккумуляторов.

Известны устройства для ускоренного заряда аккумуляторных батарей асимметрич- 5 ным током, содержащие управляемый выпрямитель со сглаживающим дросселем на выходе, разрядную тиристорно-дроссельноконденсаторную цепь и цепь перезаряда конденсатора (1, 2). 0

Управляемый выпрямитель со сглаживающим дросселем обеспечивает заряд аккумуляторной батареи постоянным током повышенной плотности, на который накладываются разрядные деполяризующие импуль- 15 сы тока, формируемые кратковременным разрядом аккумуляторной батареи через разрядные тиристор и дроссель на конденсатор (в колебательном режиме).

Параметры разрядных деполяризирующих 20 импульсов тока определяются параметрами разрядного контура и аккумуляторной батареи. Регулируя величину напряжения на конденсаторе, можно регулировать или стабилизировать амплитуду разрядных импуль- 25 сов тока.

В известных устройствах для ускоренного заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, обеспечивающих регулирование напряжения на разряднрм конден- 30 саторе, перезарядная цепь выполнена в виде дополнительного управляемого выпрямителя, подключенного в обратном направлении к конденсатору (3).

Недостатком известных устройств являются ограниченные регулировочные возможности, повышенные сложность исполнения и установленная мощность оборудования, а также пониженная надежность работы.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для ускоренного заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее полууправляемый мостовой выпрямитель со сглаживающим дросселем со стороны тиристорной группы вентилей, разрядную тиристорнодроссельно-конденсаторную цепь и цепь перезаряда конденсатора на основе диода, шунтирующего разрядный конденсатор через дополнительный дроссель и отпайки секций аккумуляторной батареи (4).

Полууправляемый мостовой выпрямитель обеспечивает заряд аккумуляторной батареи постоянным током повышенной плотности, сглаженным до требуемого уровня дросселем и регулируемым за счет фазового управления тиристорной группы вентилей выпрямителя. Формирование разрядных импульсов тока обеспечивается кратковременным разрядом аккумуляторной ба828313

ЗО

4О

55 оо

65 тареи на тиристорно-дроссельно-конденсаторную цепь. Перезаряд конденсатора обеспечивается колебательным разрядом его через диодно-дроссельную перезарядную цепь на противо-ЭДС аккумуляторной батареи. Регулирование величины противоЭДС путем переключения отпаек обеспечивает регулирование предразрядного напряжения на конденсаторе, а соответственно, и амплитуды разрядных импульсов тока.

Недостатком такого устройства являются повышенная установленная мощность оборудования разрядно-перезарядных цепей, сложность использования за счет необходимости третьего вывода устройства и отпаек аккумуляторной батареи, ограниченные регулировочные возможности и пониженная надежность работы за счет возможных коротких замыканий аккумуляторной батареи через перезарядную цепь и разрядный тир истор.

Цель изобретения — упрощение и улучшение регулировочных возможностей устройства, а также повышение его надежности в работе.

Это достигается тем, что дроссель снабжен отпайками, а перезарядная цепь выполнена на основе трех диодов, подключенных объединенными выводами через переключатель к отпайкам разрядного дросселя, а свободными выводами — к входным зажимам выпрямителя.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит тиристор 1 — 4, диоды 5 — 10, дроссели 11, 12, конденсатор 13, переключатель 14 и работает на аккумуляторную батарею 15.

Тирпсторы 1 — 3 и диоды 5 — 7 образуют трехфазный мостовой полууправляемый выпрямитель со сглаживающим дросселем 11, установленным со стороны тнристорной 1—

3 группы вентилей. Параллельно выходным зажимам устройства и аккумуляторной батареи 15 подключена тиристорно-дроссельно-конденсаторная последовательная цепь разряда: тиристор 4, дроссель 12, конденсатор 13. Перезарядная цепь выполнена на диодах 8, 9, 10, подключенных объединенными выводами через переключатель 14 к отпайкам разрядного дросселя 12, а разомкнутыми выводами — к входным зажимам выпрямителя на тиристорах 1 — 3 и диодах

5 — 7 в прямом направлении по отношению к разрядному тиристору 4, шунтируя разрядный конденсатор 13 через часть дросселя 12 и диодную группу диодов 5 — 7 выпрямителя.

В установившемся режиме работы полууправляемый мостовой выпрямитель на тиристорах 1 — 3 и диодах 5 — 7 с дросселем 11 обеспечивает заряд аккумуляторной батареи 15 сглаженным по тоянным током повышенной плотности.

По достижении требуемого уровня зарядки и необходимости периодической подачи разрядных деполяризирующих импульсов тока начинают формировать разрядные импульсы тока требуемых частоты и параметров, накладываемые на зарядный ток.

Предположим, что герсключатель 14 находится в крайнем нижнем положении, исключая разрядный дроссель 12 полностью из перезарядного контура (см. чертеж).

Пр подаче управляющих-отпирающих импульсов на тпристор 4 происходит кратковременный разряд аккумуляторной батареи 15 на разрядный конденсатор 13 через дроссель 12 в колебательном режиме, oGeспечивая заряд конденсатора от напряжения, близкого к нулевому, до напряжения, несколько меньшего двойного напряжения аккумуляторной батареи 15, за счет потерь в разрядном контуре.

После прекращения протекания разрядного импульса тока и запирания разрядного тиристора 4 под обратной разностью напряжений конденсатора 13 и акку: уляторной батареи 15 происходит обратный перезаряд-разряд конденсатора 13 разрядным выпрямителя На Tпристорах 1 — 3 v диодах 8 — 10 по цепи: дроссель 11, аккумуляторная батарея 15, конденсатор 13 и переключатель 14.

Поскольку полярность напряжения заряжаемого конденсатора (после формирования разрядного импульса тока) является прямой для диодов 8 — 10 и обратной для диодов 5 — 7, последние в течение всего процесса перезаряда конденсатора 13 находятся в закрытом состоянии. Как только напряжение на конденсаторе 13 снизится до нулевого значения (и даже превзойдет его на величину падения напряжения в диодах

5 — 7 и 8 — 10), последние запираются и зарядный ток переключается на основной контур, образованный диодами 5 — 7, тиристорами 1 — 3, дросселем 11, аккумуляторной батареей 15, и на этом цикл работы устройства заканчивается.

Следовательно, при расположении переключателя в крайнем нижнем положении напряжение на конденсаторе 13 в предразрядном состоянии всегда практически равно нулю и суммарная ЭДС, действующая в разрядном контуре, определяется только напряжением аккумуляторной батареи 15.

При недостаточности напряжения аккумуляторной батареи для формирования требуемых разрядных импульсов тока, необходимо переключать отпайки дросселя 12 с помощью переключателя 14 из крайнего нижнего положения в вышестоящие положения, ооеспечивающие вкл.очение части разрядного дросселя 12 в перезарядный контур.

В этом случае после окончания процесса формирования очередного разрядного импульса, происходящего аналогично описан828313

25 зо

50

ГО

СССР

СССР

r>ox

12 не может меняться скачком, а нарастает постепенно до установившегося значения с постоянной времени, определяемой пндуктивностью перезарядной секции дросселя

12, происходит некоторое затягивание процесса перезаряда конденсатора 13 на величину переходного процесса нарастания зарядного тока через дроссель 12. Но поскольку в устройстве имеется еще и другой дроссель 11, не позволяющий кратковременно снизиться зарядному току, разностная часть зарядного тока, протекающего через дроссель 11, и нарастающего тока дросселя 12 протекает по цепи основного выпрямителя через диоды 5 — 7, минуя конденсатор 13, до тех пор, пока ток в дросселе

12 не нарастет до установившегося значечия, равного полному зарядному току.

При перезарядке конденсатора 13 напряжение на НеМ снижается до нулевого (как и в описанном случае), но не фиксируется, а продолжает переходить в область отрицательных значении за счет налпчия запаса электромагнитной энергии в перезарядной секции дросселя 12. Только после полного израсходования накопленного запаса электромагнитной энергии дросселя 12 произойдет и полное выключение перезарядной цепи и переключение зарядного тока в цепь основного выпрямителя на диодах 5—

7 с запиранием перезарядных диодов 8 — 10.

Следовательно, переключение отпаек разрядного дросселя 12 приводит к изменению индуктивности в перезарядной цепи и накапливаемой в ней электромагнитной энергии, отдаваемой затем дополнительно конденсатору при его перезаряде.

Получение конденсатором дополнительной энергии перезаряда приводит к возможности регулирования уровня его перезаряда в области отрицательных значений напряжений, а соответственно, и к возможности регулирования суммарного напряжения разрядного контура и амплитуды разрядных импульсов тока.

Возможный диапазон регулирования амплитуды разрядных импульсов тока будет определяться конкретным соотношением постоянных времени дросселей 11, 12 и длительностью требуемой амплитуды разрядIhIY импульсов тока.

В общем случае этот диапазон будет определяться изменснием суммарного напряжения в разрядном контуре от U,,,; до

2U„;, (полностью исключенный и полностью включенный в перезарядный контур дроссель 12). Соответствс.гно в таком же диапазоне можно будет регулировать амплитуду разрядных импульсов тока (или стабилизировать их в случае изменения параметров аккумуляторной батареи). В частных случаях, при соизмеримости постоянных времени перезарядной цепи и длительности процесса перезаряда, этот диапазон может существенно расшириться за счет зависимости в этом случае накапливаемой в перезарядной части разрядного дросселя энергии и от максимального значения перезарядного тока и происходящего затем накопления напряжения на конденсаторе.

Благодаря возможности выполнения отпаек у разрядного дросселя в любом требуемом количестве и на любом уровне существенно улучшаются регулировочные возможности устройства.

Поскольку перезарядные диоды включены встречно-последовательно по отношению к диодам выпрямителя, устранена и возможность короткого замыкания через них аккумуляторной батареи при срыве работы разрядного тпристора 4, что соответственно повышает надежность устройства.

При малой длительности разрядных и персзарядных импульсов в качестве разрядного тиристора 4 можно использовать высокочастотные, импульсные или полностью управляемые тиристоры.

Вместо переключателя 14 можно использовать обычные перемычки.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее полууправляемый мостовой выпрямитель со сглаживающим дросселем со стороны тиристоров, разрядную тиристорно-дроссельно-конденсаторную цепь и цепь перезаряда конденсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, улучшения регулировочных возможностей и повышения надежности работы, дроссель снабжен отпайкамн, а перезарядная цепь выполнена на основе трех диодов, подключенных объединенчыми выводами через переключатель к отпайкам разрядного дросселя, а свободными выводами — к входным зажимам выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Филатов В. Н. Устройства заряда аккумуляторных батарей асимметричным током. — НТС «Электротехническая промышленность». Серия «Преобразовательная техника». — М.: Информэлектро, 1975, вып. 8 (109), с. 12 — 15.

2. Зороховнч А. Е., Бельский В, П., Эйгель Ф. Н. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. — М.: Энергия, 1975, с. 196.

3. Авторское свидетельство

¹ 404146, кл. h 021 7/10, 1972.

4. Авторское свидетельство № 457976, кл. G 05F 1/12, 1976.

828313

Редактор T. Загребельная

Заказ 918/15 Изд. № 364 Тираж 694 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель И. Найдина

Техред И. Пенчко

Корректоры: Н. Федорова и 3. Тарасова