Система заряда

 

(72) Автдры изобретения

А.Г.Николаев, Г.Б.Стеганов, А.А.Марушкин и С.В.Сычев ) — (54) CHCTENA ЗАРЯДА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения для заряда аккумуляторных батарей (АБ), используемых в качестве источников энергии для автономной тяги (аккумуляторные автомобили, аккумуляторные электровозы и др.).

Известно зарядное устройство, которое содержит источник трехфазного тока, три вентиля, аноды которых подключены к клеммам источника, а катоды подключены к положительной выходной клемме для подключения за- ряжаемой АБ. При этом ее отрицательная выходная клемма соединена с выводом нулевой точки звезды (1 1.

Однако наличие вывода нулевой звезды существенно сужает область применения устройства.

Известно также устройство для. заряда АБ 2 j.

Однако в этом зарядном устройстве энергия источника переменного тока передается в АБ через однополупериодный выпрямитель, что ограничивает, КПД устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического подзаряда аккумулятора (3 ), содержащее трехфазный источник переменного тока, положительные и отрицательные выходные клеммы для подключения заряжае*мых АБ и шесть вентилей выпрямителя.

Аноды первого, второго и третьего вентилей соединены с фазовыми выводами источника и катодами четвертого, пятого и шестого вентилей соответст15 венно.

При этом вентили устройства образуют трехфазный мостовой выпрямитель, к выходным клеммам которого подключены последовательно соединенные

20 заряжаемые АБ. При подключении трехфазного источника происходит заряд

АБ выпрямленным током. Часто батареи заряжаются за неодинаковое вре3 902 мя. Заряжаемая АБ заменяется очередной 3).

Недостатком данного устройства является необходимость прерывать заряд при замене АБ. Ток заряда каждой батареи зависит при этом от состояния заряженности других AS Кроме того, ток заряда батарей протекает в любой момент времени минимум по двум вентилям, что приводит к большим потерям энергии в вентилях.

Цель изобретения — повышение КПД устройства для заряда АБ от трехфазного источника переменного тока за счет уменьшения энергии пбтерь, а также исключение зависимости заряда одной батареи от состояния за" ряженности других.

Поставленная цель достигается тем, что заряжаемые АБ разделены на три группы. Каждая из этих групп. образует вместе с соответствующим вентилем последовательную вентильнобатарейную зарядную цепочку, в которой катоды вентилей образуют положительную клемму для подключения АБ, Цепочки соединены последовательно согласно по схеме электрического треугольника, При этом каждая из вершин треугольника образует отрицательную выходную клемму для подключения заряжаемых AS и соединена с анодом четвертого, пятого и шестого вентилей соответственно, катоды которых подключены к положительной выходной клемме противолежащей стороны упомянутого треугольника.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства, на фиг. 2 то же, вариант.

Устройство для заряда АБ содержит трехфазный источник переменного тока с тремя клеммами 2, 3 и 4, положительные выходные клеммы 5, 6 и

7 и отрицательные выходные клеммы

8, 9 и 10 для подключения заряжаемых аккумуляторных батарей и шесть вентилей 11 — 16 выпрямителя. Аноды вентилей ll, 12 и 13 соединены с фазовыми выводами источника, а их катоды соединены с положительными выходными клеммами 5, 6 и 7.. При этом каждая иэ трех групп АБ образует вместе с соответствующим вентилем вентильнобатарейную цепочку. Цепочки соединены последовачельно согласно по схеме электрического треугольника, причем каждая из его вершин соединена с анодами четвертого, пятого и шестого

150 4

5 !

0 !

4Q

S0

55 вентилеи 14, 15 и 16, катоды которо го подключены к положительным выводам 7, 5 и 6 соответственно.

При рассмотрении работы устройства, осуществляющего заряд трех АБ по трехфазной симметричной схеме, электромагнитные процессы в которых одинаковы, но сдвинуты во времени на

120 эл.град., ограничиваются рассмотрением этих процессов в любой одной батарее. Предлагаемое устройство для заряда АБ принципиально работает в двух режимах: первый режим — режим одноимпульсного заряда батарей за период изменения напряжения источника, второй режим — режим двухимнульсного заряда батареи за период изменения напряжения источника.

В первом режиме у".тройство работает при условии, когда напряжение заряжаемых батарей UA6 не превышает значения 0,707 О источника, где

U 1 — амплитуда линейного напряжения на клеммах- 2,3, 2,4 и 4,2, т.е. ОдБ = 0,,707 IJ Во втором режиме устройство работает при условии

ОдБ. 7/О > 70 7 U

Длк упрощения рассмотрения процессов считают, что цикл заряда батареи начинается при нулевом значении на соответствующих клеммах, а устройство работает в первом режиме, когда

Ugg c 0,707 U.

Пусть в начальный момент времени — 0 напряжение межДу клеммами 2 и

3 U равно нулю и начинает возрастать по абсолютной величине. В это время линейное напряжение 04 (О, t а 0 7 0 ° При этом 04 3 уменьшаетс

I ся по абсолютной величине. К катодам вентилей II и 15 в это время прило>кено положительное напряжение батареи и поэтому они находятся в запертом состоянии. Когда напряжение U! по своей абсолютной величине станет равным напряжению эаряжаемой батареи вентиль 11, находившийся до этого времени в запертом состоянии, открывается и начинает проводить ток источника в батарею по цепи 1 — 2

9 - 1! — 5 — 8 — 3 — I Через

60 эл.град. напряжение между клемма— ми 4 и 3 станет равным нулю и с этого момента времени будет возрастать по абсолютной величине. Прохождение тока заряда батареи через вентиль 11 удерживает вентиль 15 в запертом состоянии. Далее процессы в рассматФормула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Богословский А.С. Силовые полупроводниковые выпрямители. М., Воениздат МО СССР, 1965, с. 13.

2. Авторское свидетельство СССР

У616686, кл. Н 02 J 7/!О, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

11 156207, кл. Н 02 J 7/02, 1962.

3 902 1 риваемой и остальных батареях повторяются циклически. Напряжение Ц >

I в это время, возрастая по величине, через 90 эл. град, достигнет своего максимального значения, после чего начнет убывать. Соответственно начнет убывать и ток заряда батарей. Через

20 эл.град. с момента t = 0 напряжение U<>, уменьшающееся по величи1 не, и напряжение Up g, возрастающее

I по величине, станут равны друг другу и одновременно с открытием вентиля

15 происходит запирание вентиля 11 °

В это время ток заряда батареи опять возрастает по абсолютной величине.

Спустя 150 эл,град. ток вторично достигнет своего максимального значения, после чего вновь будет убывать. Максимальная длительность зарядного тока этой батареи достигает 240 эл.град.

При работе устройства во втором зарядном режиме, когда UA y 00,707 U через батарею вначале через вентиль

11 протекает импульс тока по цепи

1 — 2 — 9 — ll — 5 — 8 — 3 — 1, максимальное значение которого соответствует 90 эл.град. от начала выбранного отсчета. Максимальная угловая длительность такого зарядного импульса не превышает 120 эл.град. После этого через вентиль 15 по цепи

1 — 4 — 10 — 15 — 5 — 8 — 3 — 1 проводится второй импульс зарядного тока, который достигает максимума через

150 эл.град. от того же начала отсчета.

Следовательно, максимальная длительность импульсов тока заряда трех батарей при работе устройства в пер40 вом режиме составляет 720 эл.град а при работе во втором режиме— ,380 эл.град. При необходимости регулирования среднего значения тока за:ряда в качестве вентилей используют

45 тиристоры, либо напряжение на входе устройства регулируется с помощью автотрансформатора, В случае необходимости прекращения процесса заряда любой из заряжаемых АБ она отключается от соответст50 вуюших клемм, в то время как остальные будут заряжаться, т.е. устройство позволяет осуществить. заряд треХ

50 6 групп батарей незагисимо друг от друга. В связи с тем, что ток источ" ника в каждую из батарей проводится только через один вентиль, потери мощности на выпрямление тока снижаются, а КПД увеличивается. Устройство также обеспечивает равномерную нагрузку фаз источника при двухполупериодной передаче его энергии в за-. ряжаемые АБ.

Система заряда, содержащая трехфазный источник переменного тока, аккумуляторные батареи, положительные и отрицательные выходные клеммы для подключения заряжаемых аккумуляторных батарей и шесть вентилей выпрямителя, аноды трех из которых соединены с фазовыми выводами источника, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, аккумуляторные батареи разделены на три группы, и каждая из этих групп образует вместе с соответствующим вентилем последовательную вентильно-батарейную зарядную цепочку, в которой катоды вентилей образуют положительную клемму для подключения аккумуляторной батареи и соединены последовательно согласно схеме электрического треугольника, при этом каждая из вершин треугольника образует отрицательную выходную клемму для подключения заряжаемых аккумуляторных батарей и соединена с анодом четвертого, пятого и шестого вентилей соответственно, катоды которых подключены к положительной выходной клемме противолежащей стороны упомянутого треугольника

902150

Фиг. 2

Составитель В. Оглоблев

Техред М. Гергель 1(оррек тор А. Дзятко

Редактор N.ßíîâè÷

Заказ. 12401/65 Тираж 669 Подпи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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