Устройство для заряда аккумуляторнойбАТАРЕи АСиММЕТРичНыМ TOKOM Советский патент 1981 года по МПК H02J7/02 

(54) УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ

1

Изобретение относится к электротехнике и касается вопросов форсиро ванного заряда аккумуляторной батат реи от трехфазного источника переMeiftioro тока.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи от трехфазного источника переменного тока, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, трехфазный мостовой выпрямитель на диодах, между лучами звезды источника и входными клеммами выпрямителя включены конденсаторы, осуществляющие ограничение тока заряда. Выходные клеммы выпрямителя соединены с клеммами аккумуляторной батареи непосредственно. Это устройство обеспечивает высокий КПД заряда 1 .

Однако величина его зарядного напряжения не превосходит амплитуды линейного напряжения, что ограничивает передачу энергии из источника в аккумуляторную батарею. Кроме того, из-за поляризации аккумуляторов во- время их заряда среднее значение зарядного тока не превышает обычно величины тока семи-десятичасового режима. Указанные недостатки обус- /

лавливают низкие удельные энергетические показатели устройства;

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является .устройство, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заря; саемой аккумуляторной батареи, два зарядно-разрядных конденсатора и выпрямительный блок, обра.зованный тремя вентильными ветвями, по два диода в каяддой. При этом первая и вторая вентильные ветви соединены параллельно, а диоды в ветвях - последовательно-согласно, точка соединения диодов первой вентильной ветви подключена к одной обкладке одного заряд0но-разрядного конденсатора, а точка соединения аноцов диодов первой и второй ветвей образуют отрицательную выходную клемму, диод второй вентильной ветви, соединенный анодом с отри5цательной клеммой, зашунтирован другим зарядно-разрядным конденсатором, положительная выходная клемма образована катодом диода третьей вентильной ветви. Вторая обкладка другого конденсатора соединена с минусобой

0

клеммой, а третья -вентильная ветвь включена параллельно первой и второй ветвям 2.

Однако зарядное напряжение этого устройства также не превосходит амплитудного значения линейного напряжения источника питания. Постоянная составляющая асимметричного тока ограничена лишь внутренним сопротивлением источника, что приводит к значительному изменению зарядного тока по мере заряда аккумуляторной батареи. Такое устройство характеризуется сравнительно низким КПД заряда и плохими удельными энергетическими показателями.

Цель изобретения - улучшение удельных энергетических характеристик.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство снабжено двумя дополнительными конденсаторами, а трехфазный источник переменного тока выводом нейтрали, диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодами, и эта точка через один дополнительный конденсатор - с нейтралью трехфазного источника переменного тока, а аноды этих вентилей подключены к первой и второй входным клеммам соответственно, другая обкладка одного зарядно-разрядного конденсатора подключена к первой входной клемме, а точка соединения диодов второй ветви через другой дополнительный конденсатор - ко второй входной клемме/ причем третья входная клемма соединена с катодами диодов первой и второй вентильных ветвей.

Это позволяет ограничить ток заряда и увеличить зарядное напряжение до уровня, в 3,73 раза превышающего амплитудное значение фазного напряжения источника, т.е. на 215%. Указанный эффект достигается за счет того, что один конденсатор в течение одного полупериода заряжается до амплитудного значения фазного напряжения, а два других - до линейного значения напряжения источника. В последующие моменты времени напряжение этих конденсате ров суммируется с напряжением фаз источника, что обеспечивает на выходе устройства максимальное значение напряжения. Это обеспечивает передачу энергии источника в аккумуляторную ба тарею при улучшенных удельных энергетических показателях.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит четыре входные клеммы для подключения трехфазного источника с выведенной нулевой точкой - нейтралью. Фазные обмотки источника подключаются к клеммам 1-3, а нейтраль - к клемме 4. Выпрямительное устройство содержит три ,ветви, а каждая ветвь содержит по два диода -5и6, 7и8, 9и10.

Диоды 5,6 и 7, 8 в первой и второй ветвях соединены последовательно-согласно, а ветви между собой - параллельно. Точки соединения разноименных выводов диодов этих ветвей через конденсаторы 11 и 12 соедин.ены с первой и второй входными клеммами устройства Точка соединения анодов диодов 6 и 8 первой и второй ветвей соединена с отрицательной выходной клеммой 13. Диоды 9 и 10 третьей ветви включены последовательно-встречно, а точка соединения их катодов связана с положительной выходной клеммой 14, которая через конденсатор 15 подключена к входной клемме 4. Точка соединения катодов диодов 5 и 7 подключена к входной клемме 3 источника, аноды диодов 9 и 10 подключены к входным клеммам 1 и2 соответственно, а конденсатор 16 шунтирует диод 8.

Устройство работает следующим образом.

Будем полагать, что напряжение аккумуляторной батареи несколько ниже, чем (где - амплитудные значения фазного и линейного напряжений источника), т.е. U тогда зарядные импульсы тока формируются по двум цепям элементов 11-1-4-15-14-17-13-6-11 и 12-2-4-15-. -14-17-13-8-12, а разрядные - по цепи элементов 17-14-15-4-2-12-16-13-17. Работа первой зарядной цепи обеспечивается за счет действия напряжения фазы А и линейного напряжения фаз АВ, а второй цепи - за счет действия напряжений фазы В и линейного напряжения фаз ВС. Будем полагать, что вектор линейного напряжения фаз АС отстает от вектора напряжения фазы А на 30 электрических градусов, а вектор линейного напряжения фаз ВС отстает от вектора напряжения фазы в на 150 Рассмотрим процесс формирования зарядного импульса тока первой цепью.

Пусть в исходный момент времени значение напряжения фазы А имеет масимальное значение, а клемма 1 при этом находится под положительным потенциалом. Под действием этого напряжения конденсатор 15 заряжен до амплитудного значения напряжения фазы А по цепи элементов 1-9-15-4-1, а через 30 электрических градусов - до линейного напряжения фаз АС по цепи элементов 1-11-5-3-4-1 заряжен конденсатор 11. Через 180 электрических градусов от начсша отсчета напряжение фазы А, изменившись по знаку, суммируется с напряжением конденсаторов 15 и 11 и формируется зарядный импульс, максимальное значение амплитуды которого 3,73 U-гф

. Зарядный импульс второй цепи формируется напряжением фаз В и С. Напряжением фазы В, когда под положитель:ным потенциалом находится клемма 2.,

осуществляется заряд конденсатора 15 по цепи элементов 2-10-15-4-2, а со сдвигом в 150 электрических градусов относительно напряжения фазы В.до линейного напряжения по цепи элементов 2-12-7-3-4-2 заряжается конденсатор 12. Через 180 электрических градусов после окончания заряда конденсатора 15 от фазы В, напряжение этой фазы суммируется с напряжением конденсаторов 15 и 12, и формируется вто рой зарядный ИМПУЛЬС тока. Разрядный импульс может -пройти только в тот момент времени, когда напряжение на выходе зарядного устройства ниже напряжения аккумуляторной батареи. Этот процесс начнется после прохождения зарядного импульса по цепи элементов 12-2-4-15-14-17-13-8-12, когда напряжение фазы В начинает убывать, а суммарное напряжение указанной цепи становится меньше напряжения аккумуляторной батареи. Величина энергии разрядного импульса определяется емкостью конденсатора 16, При этом за счет прохождения разрядного импульса тока по цепи элементов 14-15-4-12-12-16-13-17-14 происходит подзаряд конденсатора 15 и 12-и заряд конденсатора 16. Энергия, отданная аккумуляторной батареей в процессе прохождения разрядного импульса, возвращается в аккумуляторную батарею в процессе прохождения зарядного импуль са. Зарядный импульс в цепи формируется уже за счет суммирования напряжений конденсаторов -15,12, фазы В и напряжения конденсатора 16, которые в момент формирования зарядного импульса действуют согласно. При этом перезаряда конденсатора 16 происходить не будет, так как после его разряда напряжения на нем ограничено палением напряжения на диоде 8 в прямом направлении. В случае, если напряжение аккумуляторной батареи значительно меньше максимальной величины зарядного напряжения устройства, передача энергии в батарею может осуществляться не только по рассмотренным цепям, но и непосредственно импульсами линейного напря жения фаз ВС и АС по цепям элементов 2-10-14-17-13-8-7-3-4-2 и 1-9-14-17-13-6-5-3-4-2, а также импульсами удвоенного фазного напряжения по цепи элементов 15-14-17-13-8-7-3-4-15.Такая передача энергии позволяет повысить скорость заряда аккумуляторной батареи, улучшить массо-габаритные показатели устройства и, как следствие, его удельные энергетические характеристики.

Формула изобретения Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два зарядно-разрядных кон0денсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями, по два диода в каждой, при этом первая и вторая вентильные ветви соединены параллельно, а

5 диоды в ветвях - последовательно-согласно, точка соединения диодов первой вентильной ветви подключена к одной обкладке одного зарядно-разрядного конденсатора, а точка соединения анодов диодов первой и второй ветвей образует отрицательную выходную клемму, диод второй вентильной ветви, соединенный анодом с отрицательной клеммой, зашунтирован другим зарядно-разрядным конденсатором, при

5 этом положительная выходная клемма образована катодом диода третьей вентильной ветви, отличающеес я тем, что, с целью улучшения удельных энергетических характеристик,

0 оно снабжено двумя дополнительными конденсаторами, а трехфазный источник переменного тока - выводом нейтрали, диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодами, а точка

5 их соединения через один дополнительный конденсатор - с нейтралью трехфазного источника переменного тока, аноды этих вентилей подключены к первой и второй входным клеммам соответ0ственно. Другая обклсщка одного зарядно-разрядного конденсатора подключена к первой входной клемме, а точка соединения диодов второй ветви через другой дополнительный конденсатор ко второй входной клемме, причем

5 третья входная клемма соединена с катодами диодов первой и второй вентильных ветвей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

tf 12, с. 38.

5

799076