Устройство для зарядки и разрядки аккумуляторной батареи Советский патент 1976 года по МПК H02J7/12 

I Изобретение относится к электротехнической промышленности и может использоваться для проведения формировки, тренировки и испытаний химичес-. iKHX источников тока на емкость.

I Известные устройства для зарядки и разрядки, 5 :содержащие блок питания, блок сравнения, блок от- ; ;ключеш1я и сигнализации иконтрольно-обегающую i систему, обеспечиваютотключениеаккумуляторов без I разрьша последовательной зарядно-разрядной иг- ..0днако процесс коммутации осуществляется баз ю уменьшения тока зарядно-разрядной цепи.

Известны также устройства для зарядки и разрядкя аккумуляторных батарей, содержащие источник |питания, регулируемый преобразователь напряжения, J5 вьшолненный на базе магнитного усилителя с элемен- i тами внутренней положительной обратной связи, уси-, литель постоянного тока, полупроводниковый стабилизатор напряжения, блок сравнения, блок коммутируемых высокостабильных резисторов обратной свя- 20 зи, контрольно-обегающую систему, узлы поэлементного отключения и узел задержки 2 3ти устройства Также не предусматривают уменьшения тока заряда- разряда в моменты отключения аккумуляторов из .силовой 1,ег1И. Это снижает срок службы элементов 25

отключающего узла н вызывает необходимость иснользованмя элементов зтого узла больиюй мощности. Предлагаемое устройство с целью повышенчя надежности и уменьшения габаритов путем уменьшение; постоянной времени магнитного усилителя снабжено элементами, работающими в ключевом режиме, причем узел задержки своим входом подключен к выхо1ду блока сравнения, а выходом - ко входу узла поIэлементного отключения, в обмотку управления магнитного усилителя введен резистор, включенный одним концом на выход усилителя постоянного тока, а другим к началу этой обмотки, указанные ключевые ; элементы подсоединены параллельно резисторам внутренней положительной обратной связи магнитного усилителя, резисторам в цепи обмотки управления и сме,щения, а также параллельно части этих обмогок. i На чертеже представлена схема устройства. ; Устройстве регулирования тока заряда-- разряда аккумуляторных батарей представляет собой эпмкну|тую систему регулирования, которая состоит из поиИ |жающего трансформатора 1, магнитного усилителя 2 с элементами положительной обратной связи, вы 1олненными на диодах 3-8 и переменных резисторах 9- 1-11, выпpямитeJJHOгo моста 12, выполненного по схеме Ларионова, блока 1.1 коммутируемых высокостабильных резисторов обратной связи,блока 14 коммутируемых разрядных резисторов, аккумуляторной батареи 15, коммутируемых уставок опорного напряжения 16, усилителя постоянного тока 17, полупроводникового стабилизатора н пряжения 18, который питает усилитель постоянного|гока 17, создает опорное напряжеьше 16, создает уставки напряжения устройства сра&ненкя 19 и питает обмотки смещения 1НIKj 2Н-2К,,, резистора 20, включенного в цепь начала обмотки управления ЗН и конца обмотки смещешя 2К магнитного усилителя 2; резистора 21 в цепи смещения Ш-1К, 2Н-2К, контрольно-обегающей системы 22, блока cpaBHeiiHH 19, узла задержки 23, поэлементно-отключающего узла 24, резистора 25 в цепи управления ЗН-ЗК, 4Н-4К, магнитного усилителя 2 ключа 26, который шунтирует резистор 25, ключа Я, включенного параллельно обмогке управления ЗН-ЗК ключа, включенного параллельно обмотке смеще1ШЯ 2Н-2К,1ключей 29, 30, 31 включенных соответственно параллельно резисторам 9,10, 11 ключа 32, торый включен параллельно резистору 21 в цепн смещенкя магнитного усилителя 2. При отключении аккумуляторов, например, в режиме разряда, необходимо уменьшить ток разряда и отключить аккумулятор, досгшгшаий нужного напряжения разряда,и потом.Увеличить ток до прежней величин и продолжать разряд остальных аккумуляторов батареи. Это время определяется постоянной времени магнитного усилителя Т, которая высока по сравнению с частотой опроса аккумуляторов. Частота опроса аккумуляторов в батарее определяется кру тизной характеристики спада напряжения аккумулятора в конце его разряда. От величины постоянной времени Т магнитного усилителя зависит надежность и габариты поэлементно-отключающего узла. Задача систоит в том, чтобы уменьшить постоянную времени f перед отключением аккумуляторов из цепи заряда-разряда, а следовательно, в ускоренном уменьшении зарядно-разрядного тока и после отключения аккумуляторов из цепи заряда-разряда, а следовательно, в ускоренном увеличении зарядно-разрядног тока. Указанная цель-достигается подачей сигнала с блока сравнения, в котором сравнивается напряжение заряда-разряда аккумуляторов .с уставкой не- обходимого напряжения заряда-разряда на узел задержки и на элементы, работающие в режиме ключа, KOTOpbiC шунтируют одну из обмоток управления и вводят активное сопротивление в цепь управления магнитного усилителя, шунтируют резистор в цепи смещения магнитного усилителя и подключают вторую обмотку в цепь смещения, шунтируют внутреннюю положительную обратную связь, выполненную на диодах и переменных резисторах в цепи рабочих . обмоток магнитного усилителя. С узла задержки сиг нал поступает на поэлементно-отключающий узел. С исчезновением сигнала с блока ср 1внения элементы, работающие в режиме ключа, переходят в исходнее состоянкс. Устройство работает ашдующим образом. При Ьамыкании цеди заряда-разряда аккумуляторной батареи из цепи трехфазного переменного тока протекает ток через понижающий трансформатор 1, рабо,чие обмотки магнитного усилителя 2, в котором дио- ды 3-8 и переменные резисторы 9-11 определяют глубину внутренней положительной обратной связи : магнитного усилителя, полупроводаиковый вьшрями-j телы1ый мост, вьшолненный по схеме Ларионова 12, I блок комм)пгируемых высокостабильных резисторов | ; обратной связи 13, бпшс разрядных сопротив юинй 14, которые коммутируются для расширения даапаэоыа разрядных токов (в режиме заряда блок разрядных сопротивлений шунтируется) а)вккумуяат киую|5атарею 15. Регулирование велтнны тока заряда-разряда осуществляется с помощью коммутируемых уставок опорного напряжения 16, которое подается на вход усилителя постоянного тока 17. Коллекторной нагрузкой выходного каскада усилителя постоянного тока (ЯВЛЯЮТСЯ .обмотки управления ЗН-ЗК, 4Н-4К, одна лз которых ЗН-ЗК шунтируется ключом 27 перед отключением аккумуляторов в режиме разряда, а ключ 26 вводит рез; лор 25 в цепь управления после довательно. При изменешга тока вьрсодного каскада усилителя постоянного тока изменяется ток управления магнитного усилителя в обмотках ЗН-ЗК, 4Н- I -4К, изменяется намагниченность сердечника магнитного усилителя, что ведет к изменению магнитного сопротивления рабочих обмоток магнитного усилителя 2 и изменению тока в цепи заряда-разряда аккумуляторной батареи. Выбор зоны регулирования магнитного усилителя 2 осуществляется с помощью переменного резистора 21 в цепи смещения 1Н-1К магнитного yJИлитeля и элементов внутренней положительной обратной связи, выполненной на полупроводниковых диодах 3-8 и переменных резисторах 9-11, которая шунтируется перед отключением аккумуля|торов из цепи заряда-разряда в режиме разряда ключами 29-31. ; Стабилизация установленных велич1Ш тока заряда-разряда осуществляется с помощью полупроводникового усилителя постоянного тока 17с непосредственными связямивысокого коэффициента усиления, который выполняет роль отрицательной обратной связи в замкнутой системе регулирования токов заряда- i 1разряда. Контроль напряжения аккумуляторов в режиме заряда-разряда осуществляется с помощью контроль.но-обегающей системы 22, которая производит опрос аккумуляторов.. Отключение аккумуляторов в режиме заряда iHO достижении ими зарядного напряжения осуществляется по окончании переменного цикла заряда, так как крутизна характеристики напряжения заряженного аккумулятора практически не изменится во времени. Отключение аккумуляторов в режиме разряда необходимо производить с большей скоростью, так как крутизна характеристики напряжения во времени IB конце разряда аккумулятора достаточно велика. В предлагаемом изобретенш отключите аккумуляторов в режиме разряда осудцествляется в следую щем порядке: сигнал с контрольно-обегающей снстемы 22 поступает на блок сравнения 19,--где сравннвается с напряжением уставки разряда аккумулятора. С блока сравнения 19 сигнал а поступает через узел задержки 23 на поэлемептно-отклю .ающий узел 24, который отключает аккумулятор из цепи разряда в |батареи15. ij Одновременно сигнал а с блока сравнения посjtynaei на ключ 26, который ввйД1« резистор 25 в цепь {Правления магнитного усилителя, уменыдая ток уи,|равленяя, на ключ 27, который шунтирует одну из (обмоток управлешш ЗН-ЗК, ключ 28 вводит вторую юбмотку 2Н-2К в цепь смещения; ключи 29-31 шунтируют резисторы 9-11, определяющие глубину внутренней полр сительной связи магнитного ус1шителя, ш ключ 32, который шунтирует резистор 21 в цепи смещения магнктного усияшеля. I Происходит следующий процесс. Известно, что инерционность магнитного усилителя характеризует ;постоянная времени Х величина которой пропоршюнальна шздуктивности в цепи управлеюм и обратно пропорциональна активному сопротивлению в цепи ;удравлеш1Я магнитного усилителя. Внутренная положительная обратная связь магйитного усилителя на диодах 3-8 и резисторах 9-11 1уменьпиет постоянную времени Г магнитного усили геля, хотя индуктивность магнитного усилителя увеян(швается,но в меньшей степени, чем рост козффициента усиления. При снятии сигнала управления и (смещения ток холостого хода магнитного усилителя остается большим: XX .ос. - . .-.-.-. где 3. ,(. - ток холостого хода с обратной связь - ток холостого хода без обратной свяаи; К. коэффициент обратной связи. Следовательно необходимы большие ампер-вит JKH смещения при снятии игцала управлетшя для заггар 1ния магнитного усилителя, и, соответственно, вел1жа .будет постоянная времени магнитного усилителя Т. I В предлагаемом устройстве закрытие и открыти магнитного усилителя в момент отключения аскуму шторов происходит с малой постоянной времени Т магнитного усилителя в широком диапазоне изменезния рабочего тока, а именно: ключ 26 вводит резис:тор 25 в цепь управления, уменьшая ток управления, ;ключ 27 шунтцрует обмотку ЗН-ЗК в цепи управления, уменьшая индуктивность цепи управлетшя, об:мотка 4Н-4К остается в цепи управления, что ускоря |ет обратный переход магнитного усилителя в открыjToe состояние после отключения аккумулятора. Клю «ш 29, 30, 31, шунтируя резисторы 9, 10, 11, убирают иоложительную обратную связь, т.е. коэффициент внутренней положительной обратной связи К t стремится кЭ иовится равным нулю, а ток Ключ 28 вводит еще .-дау обмотку 2Н-2К в цеп 1сме1цения,аключ32ш нтируе1 резистор 21, благодар этому увеличиваются ампер-витки цепи смещения,и ток {смещешш стремится к величине тока управления, но С обрат1 ым зш,ком и запирает мапштный усилтель. Вегшчина врамени узла задеражи 23 равна р.ремеш перехода маггоиного усилителя из открытого |Ьостаяш1Я в закрытое. l| Опнал с узла задержки 23 поступает на поэле- . weHTHO-отключающий зел 24, который отключает иужный аккумулятор, и одновреме1шо постртает на ; |блок сравне1шя 19 и снимает |сигнал а . ледовате ьно, ключи переходят в исходноесостояние, т.е. ключ.26 шунтирует резистор 25, а ключ 27 вводит обмотку J3H-3K, т.е. увелшшвает ампер-витки цепи управления; клюш 29, 30, 31 вводят положительную внут- 1 реннюю обратную связь магнитного усилителя; ключ 28 шунтирует обмотку смешения, т.е. уменьшает ампер-витки цепи смещения, ключ 32 вводит резистор 21 Б цепь смещения. Магнитный усилитель переходит в исходное состояние с малой постоянной време Использование предлагаемого устройства регу лирования тока заряда-разряда аккумуляторных ; батарей позволяет увеличить надежность работы элементов поэлементно-отключающего устройства, уменьш иь их вес, габариты, стоимость в сравнеинн с cyшecтцyющи ш. Формула изобретения Устройство для зарядки п разрядки аккумуляторной батареи, содержащее источнупс питания, рс|гулируемый преобразователь папряжепия, вьшолнен ный на базе магнитного усилителя с элементами пиутренней поло чИтелыюй обратной связи, усилнтепь ;постоянпого тока, полупроводниковый стабилизатор напряжения, блок сравнеш я, блок коммутируемых высокостабильных резисторов обратной связи , кои(Трольно-обегаю1цую систему,узел поэлементного отключегшя и узел задержки, отличающееся ;тем, что, с целью повышения надежности и умеиьшешш габаритов, оно снабжено элементами, работаюш 1ми в ключевом режиме, причем узел задержки своим входом подключен к выходу блока сравнения, а выходом - ко входу узла поэлементного отключегагя, в обмотку управления мапттного усилителя введен резистор, включенный одлнм концом на выход усилителя постоянного тока, а другим к 1 началу этой обмотки, указанные ключевые элсмен:ты подсоещшены паралл- пьно резисторам внутрен ней положительной обратной связи магнитного усилителя, резисторам в цепи обмоток управления и смешения, а также параллельно части этих обмоток. Источшжи информации, принятые во внимание при экспертизе; 1. Новые втоматичсскис эарядно-разряшнис и контрольные устройства для аккумуляторов W. Москва 1962 г., стр. 63-72. 2.Журнал Технология электротехнического ; |п оизводства, 1970 г., вьш. 20., стр. 33-34.

.26