Устройство для заряда аккумулятор-НОй бАТАРЕи АСиММЕТРичНыМ TOKOM Советский патент 1981 года по МПК H02J7/02 

1

Изобретение относится к электротехнике и касается вопросов заряда аккумуляторных батарей (АБ) асимметричмым током при питании устройства от источников переменйого тока (ИЙТ).

Известно зарядное устройство, в котором токоограничивакяцие конденса торы (ТК) включают между ИПТ,и мостовым выпрямителем, а для повьаиения коэффициента мощности устройство снабжено токоограничиваюадим линейшлм дросселем (ТЛД), компенсирующим ёмкостную составляющую тока, Этр зарядное Устройство (ЗУ) обеспечивает высокий КПД заряда АБ СИ ,

Однако устройство характеризуется низким значением коэффициента использования мощности источника (КИМИ), обусловленным тем, что АБ может быть заряжена лишь до напряжения, не превосходящего амплитудного значения напряжения источника.

Известно ЗУ, имеющее более высокие энергетические показатели 021,

Однако это устройствосравнительно сложно по своей технической реалй 3 ации,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и реализации является ЗУ, которое содержит две

входные клеммы для соединения с источником переменного тока, две выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, одна из которых (отрицательная) соединена с одной входной клеммой непосредственно, зарядно-разрядный конденсатор, одна обкладка которого соединена с положительной выходной клекмой, а

10 другая - с другой входной «леммой, две обмотки токоограничивакщего линейного дросселя, одна из которых имеет большее количество витков, чем другая, и два вентиля, .один из которых подключен своим анодом к одной входной клемме, а катоде - к одному выводу меньшей обмотки линейного дросселя, при ЭТОМ1. другой вывод меньшей обмотки линейного дросселя

20 подсоединен к аноду другого вентиля, ЗУ обеспечивает заряд АБ с высоким КПД до амплитудного значения напряжения источника переменного тока. Недостаток известного ЗУ - заниженное значение КИМИ, обусловленное тем, что линейный дроссель, ограничивая ток заряда АБ, значительную часть энергии, запасенной в своем поле, возвращает в последующем в источник.

Цель изобретения - увеличение коэффициента использования мощности источника.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее две входные клеммы для соединения с источником переменного тока, две выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, одна из которых (отрицательная) соединена с одной входной клеммой непосредственно, зарядно-разрядный конденсатор, одна обкладка которого соединена с положительной выходной клшлмой, а другая - с другой входной клеммой, две обмотки токоограничиваквдего линейного дросселя, одна из которых имеет большее количество витков, чем другая, и два вентиля, один из которых подключен своим анодсял к одной входной клемме, а катодом - к одному выводу меньшей обмотки линейного дросселя, при этом другой вывод меньшей обмотки линейного дросселя подсоединен к аноду другого вентиля, снабжено дополнительным вентилем и конденсатором, .причем дополнительный вентиль своим катодом соединен с катодом другого вентиля и одним выводом обмотки линейного дросселя, имеющей большее количество витков, друго вывод которой подключен к положительной выходной клемме, а своим анодом с другой входной клеммой и одной обкладкой дополнительного конденсатора, другая обкладка которого подключена к аноду другого вентиля.

В случае, когда число витков большей обмотки линейного дросселя в три раза больше числа витков меньшей обмотки, предлагаемое Устройство, -позволяет заряжать АБ до удвоенного амплитудного значения напряжения источника привысоком значении КИМИ. Соотношение между меньшей и большей обмотками ТЛД характеризует степень передачи электрической мощности и выбирается в диапазоне до 1:2 или 1:3.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема ЗУ,

Устройство содержит входные клемг мы 1 и 2 для соединения с источником 3, две выходные клеммы - отрицательную 4 и положительную 5 для подключния заряжаемой АБ б, три вентиля-выпрямителя, первый 7 из которых своим катодом соединен с катодом второго вентиля 8 и одним выводом большей обмотки 9 ТЛД, а своим анодом - с входной клеммой и одной обкладкой ТК 10, другая обкладка которого подключена к аноду второго вентиля и одному выводу другой обмотки ЛД 11, другой вывод которой через третий вентиль 12 соединён с первой входной клеммой и отрицательной выходной клеммой, при этом полбЖительная выхоная клемма подключена ко второй входной клемме через конденсатор 13. Устройство работает следующим образом.

Допустим, что в нечетные полупериоды изменения тока источника 3 на (ВХОДНОЙ клемме 1 положительное, а на входной клемме 2 - отрицательное напряжение,

В нечетный, например, первый полупериод изменения напряжения источника 3 осуществл1 ется заряд ТК по цепи 3-1-12-11-10-2-3 при нулевых начальных условиях. Начальный заряд ТК от источника через ТЛД завершается в конце первой четверти периода при

5 его заряде до величины, равной максимальному (амплитудному), значению напряжения источника. Одновременно с начальным зарядом конденсатора линейный дроссель запасает электро-:0 магнитную энергию,-пропорциональную его индуктивности и квадрату протекающего через обмотку 11 тока. На нижнем по схеме выводе обмотки 11 ТЛД соединенном с вентилем 12, во время

5 протекания тока источника положительное, а на верхнем выводе обмотки, соединение с вентилем 8 и конденсатором 10, отрицательное напряжение и при согласном включении обмоток ТЛД

Q на правом по схеме выводе обмотки 9 ТЛД, соединенном с АБ, положительное, а на левом выводе обмотки, соединенном с вентилями 7 и 8, отрицательное напряжение. Если обмотки 11

, и 9 ТЛД, соединенные через вентиль

8, подключены встречно (,т,е. на обмотке 11 полярность образовавшегося напряжения идентична описанной выше, а на обмотке 9 противоположна по знаку) , то за счет их электромагнитной

0 связи во время заряда ТК заряжается АБ 6 по цепи 9-5-6-4-12-11-8-9 до напряжения, равного разности напряжений на обмотке ТЛД,

При встречнс соединении обмоток

5 9 и 11 линейный дроссель, поменяв скачком полярность напряжения на выводах своих обмоток при достижении током источника максимального з начения, продолжает заряд, конденсатора,

Q т.е. подзаряжает ТК по цепи 11-10 -2-3-1-12-11, а при согласном соединении также подз аряжает и АБ по цепи li -8-9 5-6-4-12-ll, отдавая накопленную в первой четверти периода

. знергшо. После этого токоограничи ваюций- конденсатор разряжается по цепи 10-8-9-5-6-4-1-3-2-10, подзаряжая АБ и отдавая часть накопленной им энергии в ТЛД. Линейный дроссель, ограничивая ток заряда АБ, запасает

0 электромагнитную энергию, пропорциональную его индуктивности и квадрату тока, .протекающего через обмотку 9. При этом полярность напряжения на выводах обмотки 9 ТЛД остается незави5 СИМОЙ от соединения обмоток линейного дросселя: положительная на левом по схеме выводе обмотки, соединенном с вентилями 7 и 8, и отрицательная на правом выводе, соединенном с АБ, а на обмотке 11 полярность меняется при встречном соединении обмоток; на нижнем по схеме выводе обмотки, соединенном с вентили 12,отрицательное, а на верхнем выводе, подключенном к вентилю 8, положительное напряжение. После разряда конденсатора 13 подзаряд АБ производится изменившим полярность напряжения на своих обмотках линейным дросселем (электрсмла нитное поле которого стремится воспрепятствовать уменьшению протекающего через обмотку 9 тока) по целям 9-5-6-4-12-11-8-9 и 9-5-6-4-1-3-2-7 В четном, например во втором, полупериоде изменения напряжения источника осуществляется заряд АБ по цепи 3-2-7-9-5-6-4-1-3, при этом линейный дроссель вновь запасает энергию источника пропорциональную его индуктивности и квадрату тока, протекающего, через обмотку 9 ТЛД, котор ло во второй половине четного полупериода (т.е. в IV четверти периода), когда напряжение источника начинает уменьшаться, вновь изменив полярность напряжения на своих обмотках, отдает в АБ по цепи 9-5-6-4-12-11-8-9. Дале процессы повторяются циклически: с частотой тока ИЛТ.

Зарядног-разрядный конденсатор 13, заряжаясь от батареи по цепи 6-5-13-2 3-1-4-6 в интервалах времени между импульсами заряда батареи в нечетном полупериоде, в четном полупериод возвращает энергию обратно в АБ, т.е проводит через АБ переменный ток ИПТ. Наложение переменного тока на импульсы знакопостоянного тока заряда АБ, формирует асимметричный ток е заряда. Следовательно, энергия из источника передается в АБ по двум каналам: от источника непосредственно (в четных полуп риодах) через основную обмотку ТЛД через цепь ТК-ИПТ (в нечетных полупериодах) также че.рез основную обмотку ТЛД.

Кроме того, в интервалах времени, когда энергия источника по указанным каналам не поступает, ТЛД осуществляет заряд ТК за счет энергии, запасенной во время ее передачи по двум перечисленным каналам. Составляющая тока заряда АН от источника через ТЛД в четном полупериоде уменьшается по мере роста напряжения иа накопителе. Мощность, передаваемая по этому первому каналу, сначала увеличивается, затем достигает максимума, а потом убывает, и при ; остижении напряжением АБ амплитудного значения источника питания становится равной нулю. Мощность, передаваемая по второму каналу, т.е. каналу с ТК, имеет практически неизменное значение в диапазоне изменения напряжения АБ от нуля до двойного амплитудного значения напряжения источника. Так как ТЛД запасающий в своем поле энергию источника, во время заряда АБ по обоим каналам передает эту энергию в АБ непосредственно, т.е. помимо ИПТ, мощность искажений на выходе последнего уменьшается, а коэффициент мощности соответственно ; увеличивается. Это позволяет увеличить КИМИ.

5

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее две входные клеммы для со- .

0 единения с источником переменного тока,две выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, oJiHa из которих (отрицательная) соединена с одной входной клеммой не5посредственно, зарядно-разрядный конденсатор, одна обкладка которого соединена с положительной выходной клеммой, а другая - с другой входной клеммой, две обмотки токоограничи0вающего линейного дросселя, одна из которых имеет большее количество витков, чем другая, и два вентиля, один из которых пЬдключен своим анодом к одной входной клемме, а катодом - к

5 одному выводу меньшей обмотки линейного дросселя, при этом другой вывод меньшей обмотки линейного дросселя подсоединен к аноду другого .вентиля, отличающееся тем, что, с целью увеличения коэффициента исполь0зования мощности источника, оно снабжено дополнительным вентилем и конденсатором, причем дополнительный вентиль своим катодом соединен с катодом другого вентиля и одним выводом

5 обмотки линейного дросселя, имеющей . большее количество витков, другой вывод которой подключен к положительной выходной клемме, а своим анодом к другой входной клемме и одной об0кладкой дополнительного конденсатора, другая обкладка которого подключена к аноду другого вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

5

546995, кл. Н 02 J 7/34, 1976. ;

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2699438/24-07, . кл. Н 02 J 7/02,4978.

3.Авторское свидетельство СССР

0 по заявке 2685186/24-07,

кл. Н 02 J 7/02, 1978.