Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей Советский патент 1992 года по МПК H02J7/10 H02J7/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для формовки при производстве и заряде (подзаряде) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации, и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и подвижных ав- тономных объектов со средствами форсированного заряда АБ асимметричным током (AT) от источника переменного тока (ИПТ) и источника постоянного тока, например, типа АБ.

Известно устройство для заряда (УЗ) АБ AT от двух источников: от одного ИПТ - через выпрямитель, а от другого ИПТ - через зарядно-разрядный конденсатор (ЗРК).

В качестве этих источников используют, например, две фазы трехфазного ИПТ (ТИПТ), проводящие через заряжаемую АБ постоянную и переменную составляющие AT.

Однако эти устройства характеризуются низкими энергетическими показателями, поэтому их применяют крайне редко.

Известно также устройство заряда с двумя АБ и инвертором напряжения, включенным на выходе управляемого выпрямителя однофазного ИПТ.

Недостатком этого устройства является необходимость использования в нем промежуточного автотрансформатора, регулирующего зарядный ток АБ путем изменения напряжения на входе управляемого выпрямителя. Это увеличивает массу, а наличие двух дросселей, включенных в цепи заряд- но-разрядного конденсатора дополнительно, ухудшает удельные энергетические показатели устройства в целом.

Кроме того, известно устройство для заряда и разряда АБ, содержащее источник питания, выпрямитель, два диода, реактивное токоограничивающее сопротивление, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой АБ и положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой АБ.

Недостатками этого устройства являются относительно большие потери энергии при проведении импульсов зарядного тока АБ, обусловленные последовательным включением трех вентилей (двух в управляемом выпрямителе и третьего - диода), а также сравнительно низкой добротностью зарядной цепи с дросселем и связанным с этим увеличением габаритов и массы УЗ, что приводит к ухудшению его удельных энергетических показателей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода, зарядно-разрядный конденсатор, токоограничивающий конденсатор (ТК), положительный и отрицательный выходные

выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей, причем анод первого диода подключен к

0 положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор - к первому фазному выводу источника переменного тока, а его катод - к положительному выходному выводу и через зарядно-разрядный конден5 сатор также к первому фазному выводу источника переменного тока, катод второго диода подключен к отрицательной клемме, второй фазный вывод источника переменного тока соединен с отрицательным выход0 ным выводом.

Источниками энергии при заряде АБ служат трехфазные источники переменного тока, использование которых в однофазном режиме вносит несимметрию в работу фаз

5 источника и тем самым ухудшает его удельно-энергетические показатели. Это является основным недостатком этого устройства. Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей при заряде

0 от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии и уменьшения несимметрии его фазных токов.

Поставленная цель достигается тем, что

5 в устройстве для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащем источник переменного тока, два диода, зарядно-разрядный конденсатор, токоограничивающий конденсатор, положительный и отрицатель0 ный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей, причем анод первого дио5 да подключен к положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор - к первому фазному выводу источника переменного тока, а его катод - к положительному выходному выводу и через

0 зарядно-разрядный конденсатор также с первому фазному выводу источника переменного тока, катод второго диода подключен к отрицательной клемме, второй фазный вывод источника переменного тока

5 соединен с отрицательным выходным выводом, источник переменного тока снабжен третьим фазным выводом, который подключен к аноду второго дмода.

Устройство содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 аккумуляторные батареи и

источник 3 переменного тока. Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой батареей 1, АБ1, а разряжаемая батарея 2 (АБ2) - с положительной 6 и отрицательной 7 клеммами соответственно. Диод 8 подключен к отрицательной клемме 7. Диод 9 соединяет положительный выходной вывод 4 с положительной клеммой 6. Зарядно-разрядный конденсатор 10 подключен к положительному выходному выводу 4, а положительная клемма 6 через токоограничивающий конденсатор 11 соединена с первым фазным выводом 12 источника 3 и конденсатором 10. Второй фазный вывод 13 источника 3 подключен к отрицательному выходному выводу 5. Фазные выводы 12-14 подключены к обмоткам ТИПТ, которые могут быть соединены треугольником, звездой, в том числе и с выводом нейтрали.

При рассмотрении работы устройства считаем, что фазные (линейные) напряжения ТИПТ сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град, а также, что в системе прямой порядок чередования фаз, фазные обмотки источника 3 соединены по схеме треугольника, а в исходном состоянии конденсаторы 10 и 11 разряжены, линейное напряжение на выводах 12 и 14 равно нулю (в последующие моменты времени потенциал вывода 14 превышает потенциал вывода 12), а линейные напряжения 12 - 13 и 13-14 - одинаковы по величине.

В устройстве можно выделить пять групп а, б, в, г, д каналов: а) каналы передачи энергии разряжаемой АБ 2 и ТИПТ в ТК; б) каналы передачи энергии от заряжаемой АБ1 и ТИПТ в ЗРК; в) каналы передачи энергии от ЗРК и ТИПТ в заряжаемую АБ1; г) каналы передачи энергии от ТК и ТИПТ в заряжаемую АБ1; д) каналы непосредственной передачи энергии от разряжаемой АБ2 и ТИПТ в заряжаемую АБ1.

Через каналы группы а) по цепям: 2-6- 11-12-14-8-7-2 и 2-6-11-12-13-14-8-7-2 осуществляется заряд ТК 11 от разряжаемой АБ2 и ТИПТ до напряжения (Vp + V max), где Vp - напряжение разряжаемой АБ2 V. тах - амплитудное значение напряжения источника 3. Этот заряд прекращается в момент времени, когда напряжение ТИПТ достигнет амплитудного значения.

Одновременно через каналы группы б) по цепям:1-4-10-12-13-5-1 и 1-4-10-12- 14-13-5-1 осуществляется подразряд (импульсный) заряжаемой АБ1 на конденсатор 10 (ЗРК 10). Он импульсно зарядится до напряжения (V3 - V max), где V3 - напряжение заряжаемой АБ. Этот зарядный импульс ЗРК 10 завершится в момент достижения

напряжением источника своего амплитудного значения.

При уменьшении мгновенного значения напряжения источника энергия, запасенная в ЗРК 10, возвращается в АБ1 через каналы группы в) по цепям: 10-4-1-5-13- 12-10 и 10-4-1-5-13-14-12-10. Энергия, запасенная в ТК 11, канализируется через каналы группы г) по цепям: 11-9-4-1-50 13-12-11 и 11-9-4-1-5-13-14-12-11. АБ по этим цепям заряжается до напряжения (Vp + 2V.max).

Кроме того, через каналы группы д) по цепям:2-6-9-4-1-5-13-14-8-7-2 и 2-6-95 4-1-5-13-12-14-8-7-2 осуществляется импульсная передача энергии в АБ1 на интервале времени, когда (Vp + Л.) V3, где V - мгновенное значение напряжения ТИПТ.

0В процессе заряда ТК, ЗРК и передачи

энергии в заряжаемую АБ1 (при работе всех групп а-д каналов) загружены все фазы источника 3, что практически исключает несимметрию токов его фаз, все три линии

5 нагружаются одинаково, поэтому мощность несимметрии фазовых токов ТИПТ и мощность искажений ТИПТ близки к нулевому значению, если обмотки ТИПТ соединены треугольником.

0

Формула изобретения Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода, зарядно-раз5 рядный конденсатор, токоограничивающий конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы

0 для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор - к первому фазному выводу источника пере5 менного тока, а его катод - к положительному выводу и через зарядно-разрядный конденсатор также к первому фазному выводу источника переменного тока, катод второго диода подключен к отрицательной

0 клемме, второй фазный вывод источника переменного тока соединен с отрицательным выходным выводом, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей при заряде от трех5 фазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии и уменьшения несимметрии его фазных токов, источник переменного тока снабжен третьим фазным выводом, который подключен к аноду второго диода.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для формовки при производстве и заряде (подзаряде) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации, и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и подвижных автономных объектов со средствами форсированного заряда АБ асимметричным током (AT) от источника переменного тока (ИПТ) и источника постоянного тока, например, типа АБ. Цель изобретения-улучшение удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии и уменьшения несимметрии его фазных токов. Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 аккумуляторные батареи и источник 3 переменного тока. Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой батареей АБ 1, а разряжаемая батарея АБ 2-е положительной 6 и отрицательной 7 клеммами. Диод 8 подключен к отрицательной клемме7 и к фазному(линей- ному) выводу 14 источника 3. Диод 9 соединяет положительный выходной вывод 4 с положительной клеммой 6. Зарядно-раз- рядный конденсатор 10 подключен к положительному выводу 4 и к выводу 12 источника 3. Вывод 12 соединен через токо- ограничивающий конденсатор 11 с клеммой 6. Фазный вывод 13 источника 3 подключен к отрицательному выходному выводу 5. Все выводы источника 3 подключены к обмоткам ИПТ, которые MO. ут быть соединены по схеме треугольника, звезды, а также - с выводом нейтрали 1 ил (Л С И ел о о 00