Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током Советский патент 1981 года по МПК H02J7/02 

1

Изобретение относится к электротехнике и касается вопросов формированного заряда аккумуляторной батареи от трехфазного источника переменного тока.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи от трехфазного источника- переменного тока, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока и трехфазный мостовой выпрямитель Via диодах. Между лучами звезды источника и входными клеммами выпрямителя включены конденсаторы, осуществляющие ограничейие тока заряда. Выходные клеммы вьшрямителя соединены непосредственно с клеммами аккумуляторч(й батареи 1.

Рассмотренная схема, устройства обеспечивает высокий КПД за{жда, но величина зарядного напряжения зтого вьшрЯАгателя не превосходит амплитуды линейного напряжения, что приводит к незначительной скорости передачи энергии из источника в аккумуляторную батарею. Кроме того, из-за поляризации аккумуляторов во время их заряда среднее значещсе зарядного тока не превышает обычно величины тока семи-десятичасового режима. В результате указанных недостатков это устройство имеет низкие удель ные энергетические показатели.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два конденсатора и вьшрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями по два диода в каждой, при этом первая и вторая вентильные ветви соединены параллельно, а диоды в ветвях - последовательно н согласно, точка соединения диодов первой вентольной ветви подключена к одной обкладке первого конденсатора, точка соединения анодов даодов первой и второй вентильных ветвей - к одной обкладке второго кондалсатора, положительная выходная клемма образована точкой соединения катодов диодов первой и второй веигильных ветвей 2.

Зарядное напряжение этого устройства также «е превосходит амплитудного значения линей(юго напряжения источника питания. Постоянная составляющая асимметричного тока ограни чена лишь.внутренним сопротивлением источни ка, что приводит к значительному изменению зарядного тока по мере заряща аккумуляторно батареи. Кроме того, устройство характеризуется сравнительно низким КПД заряда и относительно плохими удельными энергетическими по казателями. Цель изобретения - улучшение удельных знергетических характеристик устройства для заряда аккумуляторной батареи. Пос авленная цель достигается тем, что устройство, содержащее три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменно го тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два конденсатора и выпрямительньш блок, образованньш тремя ве тильными ветвями по два диода в каждой, при этом первая и вторая вентильные ветви соединены параллельно, а диоды в ветвях - последовательно и согласно, точка соединения диодов первой вентильной ветви подключена к одной обкладке первого конденсатора, точка соединения анодов диодов первой и второй ве тильной ветвей - к одной обкладке второго конденсатора, положительная выходная клемма образована точкой соединения катодов диодов первой и вторш вентильных ветвей, дополнительно снабжено третьим и четвертым й1онденсаторами, а трехфазный источник переменного торая подключетока - вьтодом нейтрали, к диодов первой на к точке соединения аноде и второй вентильнь1Х ветвей, другая обкладка первого конденсатора подключена к первой входной клемме, а другая о()кладка второго конденсатора - к положител НОИ выходной ения диодов втоклемме, причем точка соеди рой вентильной ветви через :ретий конденсатор подключена ко второй входной клемме, диоды третьей вентильной ветви соеЕщнены своими одной клеммой, анодами с отрицательной вы подключенной через четверты конденсатор к третьей входной клемме, а i атодами соединен с первой и второй входными клеммами соответственно. Предлагаемое зарядное ус 1ОИСТВО позволяет е до уровня, в увеличить зарядное напряжен 4,46 раз превышающего амп/ итудное значение фазного напряжения источник На чертеже приведена при ципиальная елект устройства. рическая схема предлагаемог Устройство содержит четы е входные клеммы для подключения трехфа ного источника с нейтралью. Фазные обмотки сточника подклю чены к клеммам 1-3, а нейтраль - к клемме Вьшрямите.ш.ное устройство одержит три ветдиода 5 и 6, ви, а каждая ветвь - по два 04 7 и 8, 9 и 10 соответственно. Между лучами звезды источника и входными клеммам1| выпрямителя включены конденсаторы 11-13. Точка соединения анодов диодов 6 и 8 первой н зторой ветвей соединена с нейтралью, а точка соединения катодов диодов 5 и 7 этих же ветвей - с положительной выходной клеммой 14. Диоды 9 н 10 третьей ветви соединены анодами с отрицательной выходной клеммой 15, а катодами - с входными клеммами 1 и 2 соответственно. Параллельно первой и второй ветвям подключен конденсатор 16. Аккумуляторная батарея 17 подключена к выходным клеммам 14 и 15 устройства. При рассмотрении работы устройства проследим раздельно цепи формирования постоянной и переменной составляюищх асимметричного тока. Положим, что напряжение аккумуляторной батареи несколько ниже, чем 2U + U ф, где и и - амплитудные значения фазного и линейного напряжений источника соответственно, т.е. Удц 4,4 (иде - напряжение заряжаемой аккумуляторной батареи). Если принять, что в некоторый момент времени линейное напряжение фаз 2 (В) и 3(С) равно нулю, а напряжение фазы 2 (В) отрицательно (при обратном порядке чередования фаз), тогда за время, соответствующее 60 эл. град, от выбранного начала отсчета, через диод 8 до амплитудного значения напряжения Ктф фазы В зарядится конденсатор 12, а спустя 90 эл.град до линейного напряжения U фаз В и С зарядится конденсатор 13 через диод 10. Через 270 эл. град, линейное нанряжение фаз В и С изменится на противоположное по знаку и будет суммироваться с напряжением кшвденсаторОв 12 и 13, т.е. суммарная максимальная величина наяряження этой цепи будет составлять 2итл + и тф 4,46 итф. Спустя 150 эл.град. через диод 9 вновь до линейного напряжения фаз А и С зарядится конденсатор 13, и спустя 180 зл. град, до алшлитудного значения напряжения фазы А через диод 6 зарядится конденсатор 11. Через 330 эл.град. знак линейного Напряжения фаз А и С изменяется на противоположный и оно будет суммировапвся с напряжением конденсаторов И и 13. Максимальная величина напряжения згой цепи также будет иметь значение 2итп + и1ф 4.46 Ытф. Таким образом, зарядные импульсы тока формируются по двум цепям; 13-3-2-12-7-14- 17- 15-13 и 13-3-1-11-5-14-17-15-13. Асимметричный ток заряда аккум)шяторной батареи формируется путем наложения зарядных ям- . пульсов тока (протекающих по указанным вентильно-конденсаторным цепям) и подразрядных импульсов тока, проходящих по цепи 3-13-15- 17-14-16-4-3. Этот подзарядный импульс формируется в моменты времени, когда напряжение на выходе зарядного устройства меньше напряжения заряжаемой аккуглуляторной батареи/

При протекании импульсов тока, осуществляющихпо дзаряд аккумуляторной батареи, происходит подзаряд конденсатора 13 и заряд конденсатора 16. При формировании зарядных импульсов энерггш подзаряда аккумуляторной батареи вновь возвращается в батарею.

В этом случае, если напряжение аккумуляторнфй батареи зна«штельно меньше максимальной величины зарядного напряжения устройства, то передача энергии в батарею может осуществляться не только по рассмотренным, но и по следующим цепям: 12-7-14-17-15-1012 и 11-5-14-17-15-9-11 при UAg U и 13-3-8-7-1.4-17-15-13 и 13-3-6-5-1417-15-13 при Уд 2,73 . Это позволяет повысить скорость передачи энергии в аккумуляторную батарею и упучщить удельные энергетические характеристики устройства.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее три входные кле.ммы для подключения трехфазного источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два ковденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями по два диода в каждой, щп этом первая и вторая веишяыше ветви соединены параллельно, а диоды в ветвях - последовательно и согласно.

точка соедине1шя диодов первой вентильной ветви подключена к одной обкладке первого конденсатора, точка соединения анодов диодов первой и второй вентильньрс ветвей - к одзюй

обкладке второго конденсатора, положительняи выходная клемма образована точкой соединения катодов диодов первой и второй вентильных ветвей, отличающееся тем, что, с целью улучщения удельных энергетических характеристик, оно дополнительно снабжено третьим и четвертым конденсаторами, а трехфазный источник переменного ток - выводом нейтрали, которая подключена к точке соединения анодов диодов первой и второй

вентильных ветвей, другая обкладка первого конденсатора подключена к первой входной клемме, а другая обкладка второго конденсатора - к положительной выходной клемме, причем точка соединения диодов второй вентильной ветви через третий конденсатор подключена ко второй входной клемме, диоды третьей вентильной ветви соединены своими анодами с отрицательной выходной клеммой, подключенной через четвертый конденсатор

к третьей входной клемме, а катодамш соединены с первой и второй входными клеммами соотвественно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Полящов Л.Н. Методы анализа процесса, заряда. емкостного накопителя энергии от генератсфа тока. Электричество, 1973, N 12, с. 38..

2.Авторское свидетельство СССР № 483728, 1кл. Н 01 М 10/44, 1975 (прототип). .