Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током

 

Союз Советсиии

Социалнстичвсник

Республнн

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()902151 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 170480 {21) 2928394/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 300182.. Бтоллетень М 4

Дата опубликования описания 3601.82 (51}М. Кд.

Н 02 J 7/02

3Ьсударетесниь и комитет

СССР ав делам изобретений и атнрытнй (53) УДК 621.355.

° 163(088.8) (72) Авторы изобретения

В.К.Быстров, А.Г.Николаев, В.В.Додо и А.П.Сучалкин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для заряда аккумуляторной батареи и касается вопросов форсированного заряда аккумуляторной батареи от трехфазного

5 источника переменного тока.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, которое содержит три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два эарядно-разрядных конденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями по два диода в каждой j1).

Зарядное напряжение устройства не превосходит амплитудного значения линейного напряжения источника пе- 1 ременного тока. 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 низкими КПД и удельными энергетическими показателями.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для заряда аккумуляторнои батареи асимметричным током. Оно содержит четыре входные клеммы для подключения выводов обмоток трехфазного источника переменного тока, соединенных звездой с выведенной нейтралью, положительную и отрицательную выходные клеммы для с. единения с эаряжаемой аккумуляторной батареей, четыре зарядно †разрядн конденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильнымн ветвями — по два диода в каждой, при этом диоды в первой и второй ветвях включены последовательно-согласно и анодные выводы этих ветвей объединены и подключены к отрицательной

902151

35 выходной клемме, а катоды — к третьей входной клемме, точка соединения диодов этих ветвей через конденса-— торы подключена к выводам первой и второй фазных обмоток источника,, 5 диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодами и эта точка через конденсатор соединена с нейтралью трехфазного источника переменного тока, а их аноды подключены к первой и второй входным клеммам.

Это устройство позволяет получить зарядное напряжение до уровня 3, 73 раза превышающего амплитудное значение фазного напряжения источника и 15 обеспечивает передачу энергии источника с высоким КПД 1 2).

Однако уровень зарядного напряжения аккумуляторной батареи все же недостаточно высок, что ограничивает 20 удельные энергетические характеристики устройства,. а, кроме того, устройство не позволяет осуществлять одновременно раздельный заряд двух аккумуляторных батарей. 25

Цель изобретения — повышение зарядного напряжения и улучшение удельных энергетических характеристик, преимущественно при одновременном заряде двух аккумуляторных батарей. 3Q

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство, содержащее четыре клеммы для подключения выводов обмоток трехфазного источни— ка переменного тока, соединенных звездой с выведенной нейтралью, по— ложительную и отрицательную выходные клеммы для соединения с одной заряжаемой аккумуляторной батареей, четыре зарядно-разрядных конденсатора 40 и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями — по два диода в каждой, при этом диоды в первой и второй ветвях включены последовательно-согласно и анодные выводы этих ветвей объединены, а точка соединения диодов этих ветвей через конденсаторы подключена к выводам первой и второй фазных обмоток источника, диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодам, дополнительно снабжено положительной и отрицательной выходными клеммами для соединения со второй аккумуляторной батареей, двумя конденсаторами, которые включены параллельно первой и второй вентильным ветвям, при этом одна и другая положительные выходные клеммы образованы катоднь1ми выводами соответственно первой и второй вен. тильных ветвей, а отрицательные анодными выводами диодов третьей ветви, которые через два зарядноразрядных конденсатора соответственно соединены выводами с первой и второй фазными обмотками источника, аноды первой и второй вентильных ветвей — с выводами нейтрали звезды, а точка соединения катодов диодов третьей ветви — с третьей фазной обмоткой, причем выходные клеммы для подключения первой аккумуляторной батареи образованы положительной клеммой, образованной катодом первой вентильной ветви, и отрицательной, связанной через зарядно-разрядный конденсатор с выводом второй фазной обмотки источника, а вторая аккумуляторная батарея — к двум другим выходным клеммам.

Это позволяет увеличить зарядное напряжение до уровня в 4,46 раза превышающего амплитудное значение фазного напряжения источника, что увеличивает скорость передачи энергии источника в аккумуляторную батарею. Кроме того, позволяет осуществлять раздельный одновременный заряд не одной, а двух аккумуляторных батарей. Указанные эффекты достигаются за счет введения только двух конденсаторов, что позволяет улучшить удельные энергетические характеристики устройства.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Схема содержит четыре входные клеммы для подключения трехфазного источника с выведенной нулевой точкой — нейтралью, фазные обмотки источника подключены к клеммам 1, 2 и 3, а нейтраль к клемме 4, две положительных 5 и 6 и две отрицательных 7 и 8 выходных клемм, к которым подключены заряжаемые аккумуляторные батареи 9 и )О, четыре зарядноразрядных конденсатора 11 -14, служащих для увеличения амплитуды зарядных импульсов и два конденсатора 15 и 16, служащих для создания разрядных импульсов асимметричного тока и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными"ветвями, по два диода в каждой 17 и 18, 19 и 20, 21 и 22.

Устройство работает следующим образом.

902151

Пусть некоторый момент времени аккумуляторные батареи заряжейы до напряжения, равного 4,4 0„„ф 1где

V „ — амплитудное значение фазного напряжения источника). Процесс фор- 5 мирования асимметричного тока можно разделить на два этапа ° Первый этап — формирование зарядных импульсов, а второй — формирование разрядных импульсов.

Первый этап. Если считать началом отсчета времени t = 0 (и фазового угла сИ1 .= О эл.град) момент, в который напряжение фазы 2 равно нулю, а линейное напряжение фаз 2-3 отрица- 1 тельно, то с этого момента до момента (ю1 = 90 эл.град. происходит заряд конденсатора 12 до амплитудного напряжения Ц ф фазы 2, после чего вентиль 20 в цепи заряда запирается: 20

B этот момент линейное напряжение фаз изменяет свой знак и становится отрицательным, благодаря чему конденсатор начинает заряжаться через вентиль 22 и к моменту времени 25 а)1 = 180 эл.град. его напряжение достигает амплитудного значения линейного напряжения V<4. В момент времени 03t:.- 150 эл.град. начинается заряд конденсатора 14 под действием ЗР линейного напряжения фаз 2-3, которое с этого момента становится положительным. Заряд конденсатора 14 продолжается вплоть до момента (k)t =

I20 эл.град. который соответству@т yg достижению напряжения Б1в1на конденсаторе 14. Полярность напряжений на этих конденсаторах указана на чертеже. Начиная с момента ОЙ =

210 эл.град., когда линейное напря-4р .. жение фаз 1-2 изменяет свой знак, к выходным клеммам 6 и 8 приложено напряжение, равное сумме напряжений конденсатора 13 линейное напряжение фаз 1-2 и напряжение конденсатора 12 ° 4

Максимальная величина напряжения этой цепи равна U + U <+ Бд ф =

4,46 U . Далее с момента (66 = — 240 эл.град. и до момента Ogb— 330 эл.град. происходит заряд кон- р денсатора 11 до амплитудного значения напряжения фазы, а в интервале

360 эл.град. (tOf.«450 эл.град. аналогичным образом до напряжения U y заряжается конденсатор 12. С момента

ting. 390 эл.град. линейное напряжение фаз 1-2 суммируется с напряже кием конденсаторов 14 и 11 и прикла дывается к выходным клеммам 5 и 7.

Максимальная величина его имеет значение Б1йл + U>ë + U ô» 4,46 UI y.

Далее описанные процессы повторяются циклически с частотой напряжения, трехфазного источника, причем периодически о одной из описанных цепей к выходу устройства прикладывается пульсирующее напряжение, максимальное значение которого составляет

4,46 U,, При подключении к выходным клеммам 5, 7 и 6, 8,разряженных аккумуляторных батарей 9 и 10 конденсаторы отдают запасенную ими энергию в аккумуляторные батареи. При этом энергия в аккумуляторные батареи в зависимости от уровня их напряжения поступает по следующим каналам:

3-20-19-6-10-8-22 3-18-17-5- 9-7-21-3

Э

J)

1-11 7-5-9-7-21-3-1", 2-12-19-6-10-8-22-3-2, 1-11-17-5-9-7 — 14-2-1, 2-1 — 19-6-10-8-13-1 2.

По первым двум каналам зарядный ток поступает в аккумуляторные батареи, если их напряжение не превосходит U по третьему и четвертому каналам, если их напряжение не превосходит 2,73 U @ и пятому и шестому, если напряжение аккумуляторных батарей ниже 4,46 U .

Формиро ванне раз рядно г о имп уль са асимметричного тока рассмотрим для аккумуляторной батареи 10, а цепи протекания тока для аккумуляторной батареи 9 укажем в скобках. Разрядный импульс аккумуляторной батареи

10 (9) формируется тогда, когда напряжение аккумуляторной батареи выше напряжения в цепи 6-16-1-13-8 (5-15-2-14-7). Величина энергии разрядного импульса определяется емкостью конденсаторов 16 и 13 ! (15 и 14). Когда напряжение разрядаккумуляторной батареи, это зависит от полярности напряжения на обмотке фазы 1 (2), энергия запасенная в указанных конденсаторах возвращается в аккумуляторную батарею.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно заряжать две аккумуляторные батареи при одновременном увеличении амплитуды напряжения зарядных импульсов на

19,5Х по сравнению с устройством прототипом, что позволяет увеличить скорость передачи энергии от источника в аккумуляторную батарею и улучшить удельные энергетические характеристики устройства.

902151

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 12401/65 Тираж 669 Подписное

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

Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее четыре входные клеммы

5 для подключения выводов обмоток трехфазного источника переменного тока, соединенных звездой с выведенной нейтралью, положительную и отрицательную выходные клеммы для соединения с одной заряжаемой аккумуляторной батареей, четыре зарядно-разрядных конденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями — по два диода в каждой, при этом диоды в первой и второй ветвях включены последовательно-согласно, а анодные выводы этих ветвей объединены, а точка соединения диодов этих ветвей через конденсаторы подключена к выводам первой и второй фазных обмоток источника, диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодами, о т л и— ч а ю щ е е с я тем„ что, с целью повышения зарядного напряжения и улучшения удельных энергетических характеристик, преимущественно при одновременном заряде двух аккумуляторных батарей, оно дополнительно снабжено положительной и отрицательной выходными клеммами для соединения со второй аккумуляторной батареей, двумя конденсаторами, которые включены параллельно первой и второй вентильным ветвям, которые включены параллельно первой и второй вентильным ветвям, при этом положительные выходные клеммы образованы катодными выводами соответственно первой и второй вентильных ветвей, а отрицательные — анодными выводами диодов третьей ветви, которые через два зарядно-разрядных конденсатора соответственно соединены выводами с первой и второй фазными обмотками источника, аноды первой и второй вентильных ветвей — с выводами нейтрали звезды, а точка соединения катодов диодов третьей ветви — с третьей фазной обмоткой, причем выходные клеммы для подключения первой аккумуляторной батареи образованы положительной клеммой, образованной катодом первой вентильной ветви, и отри— цательной, связанной через зарядноразрядный конденсатор с выводом второй фазной обмотки источника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1"-483?28, кл. Н 01 И 10/44, 1975.

2. Авторское свидетельство KCCP по заявке 92751977/07, кл. Н 02 J 7/02, 1979 (прототип .