Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током Советский патент 1992 года по МПК H02J7/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных или подвижных автономных объектов для заряда аккумуляторных батарей (АВ) асимметричным током (AT).

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее два вентиля, две входные клеммы для подключения источника переменного тока и две выходные клеммы, реактивное токоограничивающее сопротивление, выполненное в виде линейного дросселя и за- рядно-разрядныйконденсатор,

включенный между положительной выходной клеммой и первой входной клеммой, соединенной с анодом, при этом отрицательная входная клемма соединена с анодом второго вентиля. Катоды обоих вентилей через линейный дроссель подключены к положительной выходной клемме, а отрицательная выходная клемма соединена с другой входной клеммой непосредственно.

Поскольку источниками электрической энергии при заряде АБ служат трехфазные источники переменного тока (ТИПТ), то их использование в однофазном режиме вносит несимметрию в работу фаз источника. Кроме того, известное устройство позволяет осуществлять заряд АБ до относительно низкого напряжения, равного линейному (фазному) напряжению источника. Эти недостатки ухудшают удельные энергетиче-- ские показатели устройства.

Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей при заряде

vi

9

v| Ю О

от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения несимметрии фазовых токов источника и повышения скорости передачи энергий в заряжаемую батарею. Кроме того, все это повышает качество электроэнергии восприимчивым к нему электро- потребителям путем обеспечения трехфазной симметричной системы напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство по авт. свид. №754571 снабжено третьей входной клеммой и подзарядным конденсатором, при этом третья входная клемма соединена с третьим выводом трехфазного источника непосредственно и через подзарядный конденсатор с точкой соединения первого и второго вентилей.

Дополнительно внедренные третья входная клемма устройства и подзарядный конденсатор, подключенные согласно формулы изобретения, симметрируя значения токов заряда-разряда подзарядного конденсатора, дросселя и токов заряда АБ, уменьшают мощность искажений и несимметрии ТИПТ.

Так как максимальное зарядное напряжение в устройстве в 2 раза превышает амплитуду линейного. зарядная характеристика этого устройства проходит соответственно выше. Поэтому скорость отбора энергии от источника и передачи ее в батарею увеличивается, а масса системы заряда не только не увеличивается, но наоборот за счет более полного использования мощности ТИПТ, даже уменьшается. В результате этого энергетические показатели устройства улучшаются удельно.

Дополнительное введение третьей входной клеммы к третьему выводу трехфазного источника непосредственно; а к точке соединения первого и второго вентилей через подзарядный конденсатор увеличивает скорость передачи энергии в батарею, уменьшает массу ТИЛТ, отличает заявленное устройство от прототипа и улучшает его удельные энергетические показатели.

Отсутствие в технической и патентной литературе сведений (рекомендаций) по выполнению заявляемой схемы в целях достижения описанного в заявке эффекта (результата) показывает новизну взаимосвязи между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и положительным эффектом. Это обеспечивает существенные отличия данного изобретения от всех известных устройств аналогичного назначения.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства, на фиг,2 - то же, ее вариант.

Устройство содержит три входные клем5 мы 1,2 и 3 для подключения трехфазного источника переменного тока, две выходные клеммы 4 и 5 для подключения заряжаемой батареи б, два вентиля 7 и 8, катоды которых через линейный дроссель 9 соединены с по0 ложительной выходной клеммой 4. Кроме того, в состав устройства входят зарядно- разрядный конденсатор (ЗРК) 10, включенный между входной клеммой 1 и выходной клеммой 4, а также подзарядный конденсатор (ПК) 11, соединяющий входную клемму

5 Зс точкой соединения катодов вентилей 7 и 8. Анод первого вентиля 7 соединен с отрицательной выходной клеммой 5 и входной клеммой 2. Анод второго вентиля 8 подключен к входной клемме 1. Входные клеммы устройства 1,2 и 3 подключаются к ТИПТ

0 через коммутационные элементы, которые с целью упрощения на схеме не показаны.

Устройство работает следующим образом.

При рассмотрении работы устройства

5 будем считать, что фазные (линейные) напряжения ТИПТ сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. Считаем также, что в системе прямой порядок чередования фаз, а фазные обмотки ТИПТ соединены по схе0 метреугольника, однако устройство работоспособно и при соединении их звездой. Условимся также считать, что ЗРК 10 и ПК 11 в исходном состоянии (до подачи напряжения ТИПТ) разряжены.

5 Асимметричный ток заряда АБ в этом устройстве, как и в основном изобретении, складывается из двух составляющих: переменной и постоянной. Переменная составляющая протекает по цепи, образованной

0 ТИПТ, ЭРК 10 и АБ 6, Что касается формирования постоянной составляющей, то здесь следует выделить четыре группы каналов:

1)каналы непосредственной передачи 5 энергии от ТИПТ в заряжаемую АБ;

2)каналы передачи энергии от ТИПТ в ПК;

3)каналы передачи энергии от ПК и ТИПТ в заряжаемую АБ;

0 4) каналы передачи энергии, накопленной в дросселе, в заряжаемую АБ.

Такое выделение каналов необходимо для упрощения рассмотрения процессов в устройстве, которое характеризуется суще- 5 ственной нелинейностью из-за наличия в нем вентилей 7 и 8 - существенно нелинейных элементов коммутирующих электриче- ские цепи. В процессе заряда АБ

происходит циклическоз изменение структуры устройства.

Через каналы первой группы по цепям:

1-8-9-4-6-5-2-1 и 1-8-9-4-6-5-2-3-1

будет осуществляться передача энергии в АБ, пока напряжение на клеммах батареи АБ не достигнет амплитудного значения линейного напряжения источника.

Через каналы второй группы по цепям: 1-8-11-3-1, 1-8-11-3-2-1 и 2-7-11-3-2, а также 2-7-11-3-1-2 осуществляется передача энергии от ТИПТ в ПК 11, который заряжается до амплитудного значения линейного напряжения источника.

Энергия, запасенная в ПК 11, через каналы третьей группы по цепям: 3-11-9-4-6- 5-2-3 и 3-11-4-6-5-2-1-3 будет передаваться в АВ до тех пор, пока напряжение на клеммах АБ не достигнет удвоенного линейного напряжения источника за счет суммирования напряжения ПК 11 и линейного напряжения источника.

Через внешний (относительно источника) канал четвертой группы по цепи: 9-4-6-5- 7-9 осуществляется передача энергии, накопленной дросселем 9. Этот подзаряд АБ 6, как и в устройстве по основному изобретению осуществляется помимо источника.

Процессы переключения каналов передачи энергии периодически повторяются (на интервалах их работы) до полного заряда АБ в соответствии с циклограммой изменения напряжений ТИПТ.

В процессе заряда ПК и передачи энергии в заряжаемую АБ (при работе первых 3-х групп каналов) загружены все 3 фазы ТИПТ, что практически исключает несимметрию токов фаз источника, все три линии нагружаются примерно одинаково, поэтому мощность несимметрии фазных токов ТИПТ и мощность искажений ТИПТ близки к нулевому значению, если обмотки ТИРТ соединены треугольником.

Отличительная особенность работы устройства по фиг.2 состоит в том, что на том временном интервале, на котором дроссель 9 отдает накопленную энергию в АБ 6, уменьшается постоянная времени цепи его разряда. Дроссель 9 будет разряжаться быстрее. Это приводит к тому, что длительность интервалов времени отбора энергии от ТИПТ увеличивается, а это позволяет еще более повысить коэффициент использования мощности источника - по сравнению с устройством по фиг.2, и, таким образом, дополнительно улучшить его удельные энергетические показатели.

При заряде АБ AT снижается тепловыделение в батарее и сказывается благоприятное влияние на процесс заряда, т.к. под действием AT нарастание статической поля5 ризации затягивается, т.е. имеет место активная деполяризация, следовательно, среднее значение потерь на внутреннем сопротивлении АБ при данной форме тока снижается, что повышает коэффициент ис0 пользования АБ по току.

Дополнительное введение в устройство третьей входной клеммы и подзарядного конденсатора практически устраняет несимметрию фазных (линейных) токов и по5 вышает скорость передачи энергии в заряжаемую батарею, в результате чего энергетические показатели устройства улучшаются удельно. Все это обуславливает тех- нико-энергетические преимущества

0 предлагаемого устройства перед базовым объектом - основным изобретением.

Формула изобретения

5 1. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее два вентиля, две входные клеммы для подключения источника переменного тока и две выходные клеммы, реактивное

0 токоограничивающее сопротивление, выполненное в виде линейного дросселя, и зарядно-разрядный конденсатор, включенный между положительной выходной клеммой и первой входной клеммой,

5 соединенной с анодом первого вентиля, при этом отрицательная выходная клемма соединена с анодом второго вентиля, катоды обоих вентилей через линейный дроссель подключены к положительной выходной

0 клемме, а отрицательная выходная клемма соединена с второй входной клеммой непосредственно, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей устройства при заряде

5 от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения несимметрим фазовых токов и повышения скорости передачи энергии в заряжаемую батарею, оно дополнительно снабжено третьей входной клеммой

0 и подзарядным конденсатором, при этом третья входная клемма соединена с третьим выводом трехфазного источника непосредственно и через подза рядный конденсатор - с точкой соединения первого и второго

5 вентилей.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что обмотка дросселя выполнена с отводом, к которому подключен катод второго вентиля.

Использование: устройство относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных или подвижных автономных объектов для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током. Сущность изобретения: устройство содержит три входные клеммы, две выходные клеммы, зарядно-разрядный и подзарядный конденсаторы, линейный дроссель и два вентиля. Устройство позволяет устранить несимметрию фазных токов при использовании в качестве зарядного трехфазного источника тока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

Шиг.1

10

ff

9

Ъ4