Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током Советский патент 1984 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике и может найти практическое применение в устройствах для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током.°

Известны устройства для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, которые содержат зарядный выпрямитель на основе согласующего трансформатора, вентильного блока и сглаживающего реактора и тиристорнодроссельно-Конденсаторный узел разряда с цепью перезаряда конденсатора. Различные их модификации отличаются структурой выпрямителя, узла разряда, цепи перезаряда и их внешними связями СП и С23.

Наиболее простыми являются устройства, содержащие собственно-зарядный вьшрямитель, на выходе которого подключен узел разряда, состоящий из последовательно соединенных тиристоров, дросселя и. конденсатора, с вентильно дроссельной цепью перезаряда. В зависимости от конкретных требований по параметрам разрядных деполяризующих импульсов тока вентильно-дроссельная перезарядная цепочка может быть подключена к разрядному конденсатору параллельно либо непосредственно, либо через какую-нибудь цепь всего устройства. Выпрямитель со сглаживающимL реактором обеспечивает заряд аккумуляторной батареи постоянным током, на который периодически накладываются разрядные деполяризующие импульсы длительности и большой амплитуды, формируемые путем разряда аккумуляторной батареи через разрядные тиристор и дроссель да конденсатор, обратный перезаряд которого обеспечивается вентильно-дроссельной цепью перезаряда. Изменяя глубийу перезаряда конденсатора, можно обеспечить требуемую амплитуду деполярйзз))щих импульсов тока.

Недостатком 3tHx устройств является отсутствие возможиости плавного регулирования параметров разрядных деполяризующих и1А1ульеов в процессе заряда, что соответственно, ведет к снижению эффективности процесса за ряда.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство дли заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее выпрямитель со сглаживающим дросселем на выходе.

узел разряда из последовательно соединенных между собой тиристора, дросселя и конденсатора, с цепью его перезаряда, состоящей из последовательно соединенных тиристора и дросселя, подключенной между обкладкой конденсатора со стороны разрядного тиристора и выходным зажимом устройства З.

Выпрямитель со сглаживающим дросселем обеспечивает заряд аккумуляторной батареи сглаженным постоянным током повьшенной плотности. По достижении аккумуляторной батареей требуемого уровня заряда, включают узел разряда, который начинает формировать разрядные деполяризующие импульсы путем разряда аккумуляторной батареи Через тиристор и дроссель на конденсатор: Обратный перезаряд конденсатора осуществляется через тиристорно-дроссельную цепь перезаряда.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможностей регулирования параметров разрядных деполяризуювщх импульсов в процессе заряда, что ограничивает эффектив-. ность заряда батареи.

Цель изобретения - повьшение эффективности процесса заряда и расширение регулировочных возможностей устройства.

Указанная цепь достигается тем, что в устройстве, содержащем вьтрямитель со сглаживающим дросселем на выходе и тиристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда с тиристорнодроссельной цепью перезаряда конденсатора, подключенный меяду его обкладкой и выходным зажимом устройства, последовательно с конденсатором BKJOo4eH дополнительный источник переменного напряжения.

При этом в качестве дополнительного источника переменного напряжения может быть использована вторичная обмотка трансформатора выпрямителя.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2- - диаграмма напряжений элементов схемы, на фиг. 3 - вариант схемы.

Устройство содержит трансформатор 1, тиристоры 2-9, дроссели 10-12, конденсатор 13, источник 14 и работает на аккумуляторную батарею 15.

Трехфазный трансформатор 1 с тиристорами 2-7 образуют собственно3

зарядный выпрямитель со сглаживающим дросселем 10 на выходе. Параллельно выходным зажимам устройства- подключен узел разряда, образованный последовательно между собой соединенными тиристором 8, дросселем 11, конденсатором 13 и вспомогательным источником 14 переменного напряжения. Перезарядная цепочка образована последовательно соединенными тиристором 9 и дросселем 12 и подключена между одним из выходных зажимов устройства и обкладкой конденсатора 13 со стороны разрядного тиристора 8.

Устройство работает след5тощим образом.

При подаче на вход устройства (фиг. 1) сетевого напряжения его система автоматического управления (не показана) начинает формировать управляющие импульсы для тиристоров выпрямителя 2-7. По зарядной цепи и через аккумуляторную батарею 15 начинает протекать постоянный ток повышенной плотности, сглаженный до требуемого уровня дросселем 10. По достижении аккумуляторной батареей 15 требуемого уровня заряда, устройство начинает формировать периодически с требуемой частотой разряднодеполяризукнцие импульсы тока малой длительности и регулируемой амплитуды путем разряда аккумуляторной батареи 15 на конденсатор 13. Поскольку разрядньй конденсатор в начальный момент разряжен до нулевого значения напряжения, система автоматического управления устройством йьщает первый управляющий импульс для разрядного тиристора в момент амплитудного отрицательного значения напряжения вспомогательного источника 14 переменного напряжения. Подсуммой амплитудного значения напряжения источника 14 и напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 15 в разрядной цепи, образованной последовательно соединеннье и тиристором 8, дросселем 11, конденсатором 13, источником 14 и батарей 15, протекает разрядно-деполяризующий импульс тока малой длительности по форме близкий к синусоидальной Параметры его определяются суммарной ЭДС контура и параметрами R, L, С всего разрядного контура.

После окончания процесса заряда конденсатора 14 и перехода полуволны разрядного импульса тока через нуле5624

вое значение, тиристор 8 запирается под разностью напряжения заряда конденсатора 13 и суммарного напряжения источника 14 и батареи 15. Обратный перезаряд конденсатора 13 осуществляется следующей подачей управляющего импульса на перезарядный тиристор 9, которьй формируется в момент положительного значения

напряжения вспомогательного источника 14 переменного напряжения. При отпирании перезарядного тиристора 9 происходит разряд конденсатора 13 на аккумуляторную батарею 15 (а не

наоборот, как при формировании деполяризующего импульса тока) под разностью напряжений суммарного конденсатора 13 с источником 14 и батареи 15. По контуру, образованному

последовательно соединенными: источником 14, конденсатором 13, дроссе лем 12, тиристором 9 и батареей 15, протекает перезарядный импульс тока конденсатора 13, являющийся зарядным для аккумуляторной батареи 15. За счет того, что индуктивность перезарядного дросселя 12 берется примерно на порядок больше индуктивности разрядного дросселя 12, перезарядный импульс тока имеет в 3-5 раз больщую длительность и, соответственно, меньшую амплитуду относительно разрядного импульса тока.

После перезаряда конденсатора 13

до напряжения отрицательной полярности и перехода перезарядного импульса тока через нулевое значение, перезарядный тиристор 9 запирается и к нему прикладывается обратновосстанавливающее напряжение, обусловленное разностью суммарного напряжения конденсатора 13, батареи 15 и вспомогательного источника 14. При этом цикл формирования разрядно-перезарядных

импульсов заканчивается, и устройство готово к формированию очередного разрядно-деполяризующего импульса тока.

Вследствие того, что в цепи конденсатора 13 включен вспомогательный источник 14 переменного напряжения, обеспечена возможность плавного фазоимпульсного регулирования моментов включения разрядного и перезарядного тиристоров 8 и 9 относительно переменного напряжения вспомогательного источника 14, что позволяет регулировать суммарную ЭДС, действующую как в разрядном, так и перезарядном контурах, а также регулировать амплитуд разрядного и перезарядного импульсов тока в широком диапазоне. При этом максимально возможная частота формирования разрядно-деполяризующих импульсов тока определяется частотой напряжения вспомогательного источника и может регулировать - изменяться дискретно в сторону уменьшения, крат но этой частоте.. Дополнительным преимуществом пред лагаемого устройства является возмож ность возвращения эбергии разряда батареи 15 на конденсатор 13 обратно в батарею в виде энергии перезарядного импульса. Без вспомогательного источника зто устройство являет ся неработоспособнь1м, тик как нечем компенсировать потери энергии в разрядном и перезарядном контурах. На фиг. 2 Показаны диаграммы напр жений батареи 15, источника 14 и конденсатора 15. Варьируя моментами фазового включения разрядного и перезарядного тиристоров, можно регулировать суммарные ЭДС, действунндие в цепях разрядного и перезарядного контуров. На фиг. 2d показана форма результирующего асимметричного зарядно го тока в цепи аккумуляторной батарея 15. Видно, что положительные зарядные импульсы тока представляют со бой сумму основного тока вьшрямителя и перезарядных импульсов тока, а of рицательно деполяризуюяше импульсы разность разрядных импульсов тока и основного зарядного тока. Возможны различные модификации предлагаемого устройства, включакзщие в себя различ ные схемы собственно зарядных выпрямителей, совмещение функций (полное или частичное) сглаживание разрядног и перезарядного дросселей, использование в качестве индуктивностей разрядного и перезарядного дросселей индуктивности токопроводящего к батарее кабеля, применение переключающих тиристоров для обеспечения бестоковой паузы в момент формирования разрядных импульсов тока и т.д. В любом из этих случаев применение вспомогательного источника переменного напряжения в тиристорно-дроссельно-конденсаторном узле разряда позволяет существенно расширить регулировочные и функциональные возможности устройства и реализовать с их помощью более эффективные режимы заряда аккумуляторной батареи. В качестве вспомогательного источника переменного напряжения может быть использована вторичная или добавочная обмотка согласующего трансформатора вьтрямителя. На фиг. 3 приведен один из возможных вариантов устройства, где трансформатор 1 с тиристорами 2-7 собраны по кольцевой схеме выпрямления, что позволяет использовать одну из его вторичных фазных обмоток в качестве вспомогательного источника 14. Сглажи- ванадий дроссель 10 используется одновременно и в качестве перезарядного дросселя 12, для чего перезарядный тиристор 9 подключен к его отпайке, а в качестве разрядного дросселя 11 использована индуктивность токоподводящих проводов аккумуляторной батареи 15 (длина которых может достигать 100 и более метров). Применение предлагаемого устройства предпочтительно для заряда низковольтных аккумуляторных батарей. Его можно применять в процессах гальваники и электролиза с использованием асимметричного тока, где применение известных зарядных устройств было практически невозможно из-за низкой собственной ЭДС электролизных и гальванических ванн.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗлРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ, содержащее вьшрямитель со сглаживающим дросселем на выходе и тиристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда с тиристорно-дроссельной цепью перезаряда конденсатора, подключенный между его обкладкой и выходным зажимом устройства, о тличающееся тем, что, с целью расширения регулировочных возможностей и повьппения эффективности процесса заряда, последовательно с конденсатором включен дополнительный источник переменного напряжения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве дополнительного источника переменного напряжения использована вторичная обмотка трансформатора выпрямителя. 2y&2S /w ИЗ