УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ Российский патент 1995 года по МПК H02J7/10 H01M10/44 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для заряда аккумуляторов асимметричным током.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее зарядную цепь, включающую первый тиристорный прерыватель, соединенный последовательно с аккумуляторной батареей, разрядную цепь с вторым тиристорным прерывателем и регулировочным реостатом и блок управления прерывателями [1]
Недостатком этого устройства являются большие весогабаритные характеристики, обусловленные наличием двухполупериодного мостового выпрямителя, электролитического конденсатора, включенного параллельно двухполупериодному мостовому выпрямителю, и использованием второго тиристорного прерывателя в разрядной цепи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для заряда химического источника тока асимметричным током, содержащее включенный в цепь заряда переключающий элемент и зарядную ячейку на транзисторе с нагрузочным резистором в коллекторной и ограничительным в базовой цепи, эмиттер которого подключен к переключающему элементу и клемме батареи, при этом в качестве переключающего элемента использован вентиль, эмиттер-базовый переход транзистора подключен параллельно вентилю [2]
Устройство работает в однофазном однополупериодном режиме при больших действующих значениях токов (при одном и том же среднем токе по сравнению с предлагаемым устройством) и требует трансформаторов с большим сечением провода, что повышает габаритную мощность трансформатора в два раза.

Зарядный ток батареи можно регулировать только изменением амплитуды выпрямленного напряжения, что требует увеличения весогабаритных характеристик трансформатора.

К недостаткам устройства относится также низкий коэффициент использования трансформатора по мощности, что приводит к увеличению его габаритов и стоимости.

Задача предлагаемого изобретения уменьшение веса и габаритов при реализации устройства для заряда батареи асимметричным током.

Для этого в устройстве для заряда химического источника тока асимметричным током, например для регенерации свинцовых аккумуляторных батарей, содержащее включенный в цепь заряда переключающий элемент и разрядную ячейку на транзисторе с нагрузочным резистором в коллекторной и ограничительным в базовой цепи, эмиттер которого подключен к переключающему элементу и клемме батареи, согласно изобретению в качестве переключающего элемента использован тиристор, введены второй тиристор, два диода, резистор связи по постоянному току, источник напряжения переменного тока, первый и второй выходы которого подключены к совместно соединенным катодам соответствующих тиристора и диода, аноды тиристоров совместно соединены с отрицательной клеммой батареи, аноды диодов совместно подключены к точке соединения ограничительного резистора и резистора связи по постоянному току, подключенному к третьему выходу источника напряжения переменного тока, блок управления тиристорами, входы которого подключены к четвертому и пятому выходам источника напряжения переменного тока, а выходы к управляющим электродам тиристоров и третьему выходу источника напряжения переменного тока, соединенного с положительной клеммой батареи.

Использование первого и второго тиристоров в качестве переключающих элементов, катоды которых совместно с катодами соответствующих диодов подключены соответственно к первому и второму выходам источника напряжения переменного тока, аноды тиристоров совместно соединены с отрицательной клеммой батареи, аноды диодов совместно подключены к точке соединения ограничительного резистора и резистора связи по постоянному току, позволяет осуществлять заряд батареи асимметричным током за счет поочередного включения тиристоров в каждом полупериоде напряжения, формирования кратковременных импульсов тока разряда батареи в периоды между импульсами зарядного тока и реализует схему однофазного двухполупериодного выпрямления со средней точкой, что повышает коэффициент использования трансформатора по мощности по сравнению с однофазной однополупериодной схемой и ведет к уменьшению веса и габаритов устройства.

Введение диодов позволяет подключать разрядную ячейку на транзисторе в режиме запирания поочередно к соответствующему тиристору.

Введение резистора связи по постоянному току, подключенному к третьему выходу источника напряжения переменного тока, позволяет осуществлять включение разрядной ячейки на транзисторе.

Введение блока управления тиристорами, входы которого подключены к четвертому и пятому выходам источника напряжения переменного тока, а выходы к управляющим электродам тиристоров и третьему выходу источника напряжения переменного тока, соединенного с положительной клеммой батареи, позволяет осуществлять плавное регулирование тока заряда батареи, но уже не путем изменения амплитуды импульсов тока, а изменением момента времени включения тиристора в течение каждого полупериода напряжения, что также ведет к уменьшению веса и габаритов устройства.

Таким образом, введение указанных элементов и их взаимосвязь приводят к уменьшению веса и габаритов устройства.

Использование тиристора в качестве переключающего элемента в цепи заряда, позволяющее осуществлять плавное регулирование тока заряда батареи за счет изменения момента времени включения тиристора в течение каждого полупериода напряжения для уменьшения весогабаритных характеристик устройства заряда, известно из существующего уровня техники.

Введение источника напряжения переменного тока, использование первого и второго тиристоров в качестве переключающих элементов, катоды которых совместно с катодами соответствующих диодов подключены соответственно к первому и второму выходам источника напряжения переменного тока, при этом аноды тиристоров совместно соединены с отрицательной клеммой батареи, аноды диодов совместно подключены к точке соединения ограничительного резистора и резистора связи по постоянному току, для осуществления режима однофазного двухполупериодного выпрямления со средней точкой в устройствах заряда асимметричным током с уменьшенными весогабаритными характеристиками из существующего уровня техники не известно.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию изобретения "Новизна".

Введение резистора связи по постоянному току, подключенного к точке совместного соединения анодов диодов и ограничительного резистора и положительной клемме батареи, позволяющее осуществлять включение разрядной ячейки на транзисторе и дальнейшее формирование импульсов тока разряда батареи в период пауз между импульсами зарядного тока, известно из существующего уровня техники.

Блок управления тиристорами, входы которого подключены к четвертому и пятому выходам источника напряжения переменного тока, а выходы к управляющим электродам тиристоров и третьему выходу источника напряжения переменного тока, соединенного с положительной клеммой батареи, используется по своему прямому назначению и известен из существующего уровня техники.

Таким образом, уменьшение веса и габаритов зарядного устройства, которое достигается за счет использования тиристора в качестве управляющего элемента разрядной ячейки и переключающего элемента в цепи заряда однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, введения резистора связи по постоянному току и подключенных к нему диодов, источника напряжения переменного тока, блока управления тиристорами и их взаимосвязи, не вытекает из известной информации.

Следовательно, предлагаемое изобретение обладает существенными отличиями.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 напряжения переменного тока, тиристоры 2 и 3, диоды 4 и 5, резистор 6 связи по постоянному току. При этом первый выход источника 1 напряжения переменного тока подключен к катодам тиристора 2 и диода 4, второй выход к катодам тиристора 3 и диода 5. Аноды тиристора 2 и тиристора 3 совместно соединены с отрицательной клеммой батареи 7, аноды диода 4 и диода 5 подключены к точке соединения резистора 6 связи по постоянному току и ограничительного резистора 8, включенного в базовую цепь транзистора 9 разрядной ячейки с нагрузочным резистором 10 в коллекторной цепи, эмиттер-базовый переход которого подключен через диод 4 параллельно тиристору 2 и через диод 5 параллельно тиристору 3. Резистор 6 связи по постоянному току подключен к третьему выходу источника 1 напряжения переменного тока. Входы блока 11 управления тиристорами подключены к четвертому и пятому выходам источника 1 напряжения переменного тока, а выходы к управляющим электродам тиристора 2 и тиристора 3 и третьему выходу источника 1 напряжения переменного тока, соединенного с положительной клеммой батареи 7.

Устройство для заряда химического источника тока асимметричным током, например, для регенерации свинцовых аккумуляторных батарей работает следующим образом.

Заряд батареи 7 асимметричным током осуществляется за счет поочередного включения тиристора 2 или тиристора 3 и транзистора 9.

В один из полупериодов напряжения источника 1 напряжения переменного тока батарея 7 заряжается через открытый тиристор 2 (тиристор 3 заперт). В этом полупериоде падение напряжения на тиристоре 2 через диод 4 (диод 5 заперт) приложено к эмиттер-базовому переходу транзистора 9 в запирающем направлении, в результате чего разрядная ячейка отключена, через батарею 7 протекает зарядный ток.

В другой полупериод напряжения переменного тока батарея 7 заряжается через открытый тиристор 3 (тиристор 2 заперт). Падение напряжения через диод 5 (диод 4 заперт) приложено к эмиттер-базовому периоду транзистора 9 в запирающем направлении, разрядная ячейка отключается, и через батарею 7 протекает зарядный ток.

В каждом полупериоде происходит автоматическое выключение открытого тиристора (тиристора 2 или тиристора 3), когда напряжение на вторичных обмотках трансформатора источника 1 напряжения переменного тока меньше или равно напряжению на батарее 7. При этом положительный потенциал напряжения на резисторе 6 связи по постоянному току открывает транзистор 9 разрядной ячейки. Через эмиттер-базовый переход транзистора 9 протекает ток, величина которого определена ограничительным резистором 8 и резистором 6 связи по постоянному току. Осуществляется кратковременный разряд батареи 7 через транзистор 9 и нагрузочный резистор 10 в течение времени от момента закрывания тиристора (тиристора 2 или тиристора 3) до открывания второго тиристора в последующем полупериоде.

Принцип работы блока 11 управления тиристорами основан на изменении времени заряда конденсатора до опорного напряжения. Сравнение напряжения на конденсаторе с опорным происходит на пороговом элементе. В момент равенства опорного напряжения и напряжения на конденсаторе пороговый элемент открывается и формирует импульс, открывающий тиристор.

Предлагаемое устройство реализует схему однофазного двухполупериодного выпрямления со средней точкой, применение которой наиболее экономично при больших значениях мощностей.

Использование предлагаемого устройства для заряда химического источника тока, например аккумулятора, асимметричным током позволяет наряду с уменьшением веса и габаритов по сравнению с прототипом изменять время включенного состояния тиристора в течение периода и тем самым регулировать среднее значение выпрямленного тока тока заряда аккумуляторной батареи.

Кроме того, экспериментальные ис- следования показали, что по сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет обеспечить максимальную полноту заряда батареи (практически 100%); повышение срока службы батареи (на 25-30%); увеличение отдаваемой батареей емкости (15-20%).

Использование: для заряда аккумуляторов, например для регенерации свинцовых аккумуляторных батарей (АБ). Сущность изобретения: устройство содержит включенный в цепь заряда переключающий элемент и разрядную ячейку на транзисторе с нагрузочным резистором в коллекторной и ограничительным резистором в базовой цепи, эмиттер которого подключен к переключающему элементу и клемме батареи. В качестве переключающего элемента использованы два тиристора, соединенные с источником по схеме двухполупериодного однофазного выпрямления. Введены два диода, резистор связи по постоянному току и блок управления тиристорами. В каждом полупериоде напряжения переменного тока осуществляются заряд и кратковременный разряд АБ. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ, содержащее источник напряжения переменного тока, переключающий элемент, влюченный в цепь заряда, и разрядную ячейку на транзисторе с нагрузочным резистором в коллекторной и ограничительным в базовой цепях, эмиттер которого подключен к переключающему элементу и клемме батареи, отличающееся тем, что в качестве переключающего элемента использован тиристор, введены второй тиристор, два диода, резистор связи по постоянному току, причем первый и второй выходы источника напряжения переменного тока подключены к совместно соединенным катодам соответствующих тиристора и диода, аноды тиристоров совместно соединены с отрицательной клеммой батареи, аноды диодов совместно подключены к точке соединения ограничительного резистора и резистора связи по постоянному току, подключенному к третьему дополнительному выходу источника напряжения переменного тока, блок управления тиристорами, входы которого подключены к четвертому и пятому дополнительным выходам источника напряжения переменного тока, а выходы к управляющим электродам тиристоров и третьему выходу источника напряжения переменного тока, соединенного с положительной клеммой батареи.