Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии Советский патент 1988 года по МПК H03K3/53 

/ ;

15

11

оо о

О5

11

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах накопления электрической энергии генераторов мощных импульсов и является усовершенствованием изобретения по авт.ев.№ 790 143

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей путем увеличения скорости пере дачи электрической энергии трехфазного переменного тока в емкостный накопитель.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии содержит трехфазный источник переменного тока с тремя выходными фазными клеммами 1 - 3, токоограничивающие зарядные элементы, два из которых выполнены в виде токоограничивающих (дозирующих) конденсаторов 4 и 5, один индуктивный зарядный элемент, выполненный в линейного дроссе- ля 6, две диодные цепочки, каждая из которых состоит из двух соединенных последовательно-согласно диодов 7 - 10, причем точки соединения Диодов в этих цепочках под- ключены через токоограничивающие конденсаторы 5 и 4 соответственно к двум выходным фазным клеммам трехфазного источника переменного тока, при этом катод диода 7 первой цепоч- ки подключен к одной, анод диода 10 второй цепочки - к другой обкладкам емкостного накопителя 11 электрической энергии, а анод другого диода 8 первой цепочки - к первому выводу обмотки 12 линейного дросселя 6, линейный дроссель 6 снабжен дополнительной обмоткой 13, магнитно связанной с обмоткой 12 и включенной между третьей фазной клеммой 3 трех- фазного источника переменного тока и первым выводом обмотки 12 линейного дросселя 6.

Емкостный накопитель I1 состоит из двух конденсаторов 14 и 15 (на- копительных).

Устройство работает следующим образом.

В этом устройстве циклически осуществляется медленный заряд емкост- кого накопителя I1 электрической энергии. Поэтому емкость дозирующих конденсаторов 4 и 5 много меньше емкости конденсаторов 14 и 15 емкос42

кого накопителя, а емкости конденсаторов 4 и 5, 14 и 15 одинаковы попарно .

Принципиально эта система может быть использована и для так называемого быстрого заряда емкостного накопителя, в последнем случае емкости дозирующих конденсаторов должны быть значительно увеличены.

При рассмотреть работы системы будем считать, что напряжения на фазнь х обмотках источника сдвинуты на 120 эл. град, друг относительно друга, все конденсаторы разряжены, а источник подключен к клеммам 1-3. При этом начинается передача энерг ии источника в дозирующие и накопительные конденсаторы по трем каналам. По первому каналу энергия передается поочередно в накопительные конденсаторы 14 и 15 от фаз источника (клеммы 1-3) через дозирующий конденсатор 4. По второму каналу энергия источника поочередно передается в конденсаторы 14 и 15 от фаз источника (клеммы 3 и 2) через дозирующий конденсатор 5. По третьему KaaajTy энергия передается в накопительные конденсаторы 14 и 15 одновременно от фаз источника (клеммы 2-1) через дозирующие конденсаторы 5 и 4.

Рассмотрим заряд накопительных конденсаторов 15 и 14 по первому каналу. Пусть в исходный момент времени потенциал клемьш 2 отрицательный и имеет максимальное значение, а потенциалы клемм 1 и 3 одинаковы и имеют положительное значение. В послед тощие моменты времени потенциал клеммы 1 возрастает, а клеммы 3 - убывает. При этом начинается заряд дозирующего конденсатора 4 линейным напряжением (клеммы 1-3) по цепи: клемма 1 - конденсатор 4 - диод 9 - обмотка 13, клемма 3 - клемма 1. В этом случае дроссель выполняет роль реактивного ограничителя тока источника и индуктивного накопителя, а энергия источника в дозирующий конденсатор 4 передается электрическим путем. Кроме того, наличие дросселя в цепи заряда дозирующего конденсатора исключает бросок тока в начальны момент заряда дозирующего конденсатора. Одновременно за счет электромагнитной связи

10

между обмотками 13 и 12 дросселя 6 в обмотке 12 индуктируется ЭДС (положительный потенциал на правом выводе обмотки 12) и происходит заряд конденсатора 15 по цепи: обмотка 12 - конденсатор 15 - диоды 10, 9 - обмотка 12. Ток в этих цепях вначале возрастает, а затем достигает максимального значения. В момент начала убывания тока в цепи заряда дозирующего конденсатора 4 изменяется полярность ЭДС, индуктированной на обмотках дросселя, диод 10 запирается и прекращается заряд конденсатора 15, При смене полярности напряжения на обмотках дросселя 6 (положительный потенциал на левом выводе обмотки 13) он из режима ограничителя-накопителя тока заряда конденсатора 4 пере- 20 ходит в режим вольтодобавочного источника. Напряжение, индуктированное на обмотке 13 дросселя 6, суммируется с линейным напряжением (клеммы 1 - 3), и энергия, накопленная в 5 дросселе 6, передается в дозирующий конденсатор 4. В случае резонансного заряда напряжение на конденсаторе может достигать значения, равного

15

ля 6, и он из режима ограничителя- накопителя тока вновь переходит в режим вольтодобаночного источника. Напряжение, индуктированное в его обмотках 12 и 13, складывается с линейным напряжением источника и дозирующего конденсатора 4, который при этом подразряжается, и электромагнитная энергия, накопленная в дросселе 6, передается в конденсатор 15, Все это .приводит к увеличению времени заряда дозирующих и накопительных конденсаторов в интервале каждого импульса и позволяет использовать для заданного времени заряда и величины запасаемой энергии источник меньшей установленной мощности. Это улучшает удельные показатели системы заряда.

Далее описанный процесс передачи энергии в накопительный конденсатор повторяется. За большое число периодов изменения питающего напряжения источника напряжение на конденсаторе 15 достигает значения, равного 3, 4, 6 и.рр , где ,р- амплитудное значение фазного напряжения источника .

При передаче энергии в накопительные конденсаторы 14 и 15 по второму каналу электромагнитные процессы заряда дозирующего конденсатора 5 по цепи: клемма 3 - обмотка 13 - диод 8 - конденсатор 5 - клеммы 2, 3; конденсатора 14 по цепи: обмотка 12 - диоды 8,7, конденсатор 14 - обмотка 12 и конденсатора 14 по цепи: клемма 2 - конденсатор 5 - диод 7, конденсатор 14 - дроссель 6 - клеммы 3, 2; и конденсатора 15 по цепи: обмотка 12 - конденсатор 15 - диоды 10, 9 - обмотка 12 аналогичны рассмотренным, но сдвинуты по фазе на 240 эл.град, чем напряжение на конденсато- 45 начала отсчета.

Передача энергии по третьему зарядному каналу в емкостный накопитель 11 происходит одновременно в накопительные конденсаторы 14 и 15 от фаз источника (клеммы 2 и 1), когда потенциал клеммы 2 становится выше потенциала клеммы 1, т,е, через 120 эл, град, от начала отсчета, по цепи клемма 2 - конденсатор 5 - g диод 7 - конденсаторы 14, 15, диод 10 - конденсатор 4 - 1 , 2. Передача энергии по этому каналу в соответствующие моменты времени продолжается до тех пор, пока напряжеTi /2U, где и - амплитуда линейно30

го напряжения источника. Одновременно за счет ЭДС, индуктированной на обмотке 12 дросселя 6, происходит заряд накопительного конденсатора 14 по цепи: обмотка 12 - диоды 8, 7- конденсатор 14 - обмотка 12, т.е. происходит передача энергии в нако- питательный конденсатор 14 электромагнитным путем.

По мере убывания линейного напряжения (клеммы 1 - 3) возрастает суммарное напряжение конденсатора 4 и линии (клеммы 3 - 1), Начиная с некоторого момента времени, оно станет больше

ре 15, подзаряженном за счет электромагнитной передачи энергии от источ-- ника. При этом продолжится процесс заряда конденсатора 15 по цепи: клемма 3 - дроссель 6 - конденсатор 15- диод 10 - конденсатор 4 - клеммы 1, 3. Дроссель 6 в этом случае также сначала работает в режиме ограничителя-накопителя, а затем источника тока (энергии).

В конце зарядного такта, когда ток заряда конденсатора 15 начинает убывать, изменяется полярность ЭДС, индуктированная на обмотках дроссе35

40

50

10

20 5

0 5

15

45

30

45

35

45

40

g

50

ние на последовательно соединенных конденсаторах 14 и 15 не станет равным 3 и . Величина этого напряжения

mrt

определяется суммарным напряжением, которое может возникать в цепи заряда конденсаторов 14 и 15 от действия линейного напряжения источника (клем- 2 - 1) и максимальной величины напряжения заряда дозирующих конденсаторов 4 и 5,

Заряженный емкостный накопитель 11 разряжают во внешнюю цепь, после чего - начинается следующий цикл его заряда. Таким образом, введение обмотки дросселя обеспечивает удлинение времени заряда дозирующих и накопительных конденсаторов, передачу энерже исключает броски зарядного тока дозирующих конденсаторов. Это, увеличивая скорость передачи энергии, улучшает удельные энергетические показатели системы заряда емкостного накопителя электрической энергии.

Формула изобретения

Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии по авт.св. № 790143, отличающее с я тем, что, с целью улучшения его удельных энергетических показателей Путем увеличения скорости передачи электрической энергии трехфазного переменного тока в емкостный накопитель, линейный дроссель снабжен допол

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах накопления электрической энергии генераторов мощных импульсов. Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей - достигается путем увеличения скорости передачи электрической энергии трехфазного переменного тока в емкостный накопитель. Устройство содержит источник переменного тока с фазными клеммами 1,2 и 3, токоогра- ничивающие конденсаторы 4 и 5, индуктивный элемент, выполненный в виде линейного дросселя 6, две диодные цепочки, каждая из которых состоит из двух соединенных последовательно- согласно диодов 7,8 и 9,10, емкостный накопитель 11. Линейный дроссель снабжен обмоткой 12 и дополнительной обмоткой 13. Емкостный накопитель 11 состоит из двух конденсаторов 14 и 15. Введение обмотки 13 дросселя 6 обеспечивает удлинение времени заряда дозирующих и наь опительных конденсаторов и передачу энергии не только электрическим, но и магнитным путями. 1 ил. с (Л

гии в дозирующие и накопительные кон- 20нительной обмоткой, магнитно свяденсаторы не только электрическим,занной с основной и включенной между

но и электромагнитным путям, уменьше-третьей фазовой клеммой трехфазного

ние установленной мощности трехфазно-источника переменного тока и первым

го источника переменного тока, а так-выводом обмотки линейного дросселя.