Система заряда Советский патент 1982 года по МПК H02J7/02 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения для заряда аккумуляторных батарей (АБ), используемых в качестве источников энергии для автономной тяги (аккумуляторные автомобили, аккумуляторные электровозы и др.).

Известно зарядное устройство, которое содержит источник трехфазного тока, три вентиля, аноды которых подключены к клеммам источника, а катода подключены к положительной выходной клемме для подключения заряжаемой АБ. При этом ее отрицательная выходная клемма соединена с выводом нулевой точки звезды

Однако наличие вывода нулевой звезды существенно сужает область применения устройства.

Известно также устройство для. заряда АБ 12.

Однако в этом зарядном устройстве энергия источника переменного тока

передается в АБ через однополупериодный выпрямитель, что ограничивает. КПД устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического подзаряда аккумулятора (3, содержащее трехфазный источник переменного тока, положительные и отрицательные выходные клеммы для подключения заряжаеto

мых АБ и шесть вентилей выпрямителя. Аноды первого, второго и третьего вентилей соединены с фазовыми выводами источника и Катодами четвертого, пятого и шестого вентилей соответстISвенно.

При этом вентили устройства образуют трехфазный мостовой выпрямитель, к выходным клеммам которого подключены последовательно соединенные

20 заряжаемые АБ. При подключении трехфазного источника происходит заряд АБ выпрямленным током. Часто батареи заряжаются за неодинаковое вре39мя. Заряжаемая АБ заменяется очередной Сз. Недостатком данного устройства является необходимость прерывать заряд при замене АБ. Ток заряда каждой батареи зависит при этом от состояния заряженности других АБ, Кроме того, ток заряда батарей протекает в любой момент времени минимум по двум вентилям, что приводит к большим потерям энергии в вентилях. Цель изобретения - повышение КПД устройства для заряда АБ от трехфазного источника переменного тока за счет уменьшения энергии потерь, а также исключе1дае зависимости заряда одной батареи от состояния за- ряженноети других. Поставленная цель достигается тем, что заряжаемые АБ разделены на три группы. Каждая из этих групп образует вместе с соответствующим вентилем последовательную вентильно батарейную зарядную цепочку, в которой катоды ве 1тилей образуют поло жительную клемму для подключения АБ Цепочки соединены последовательно согласно по схеме электрического треугольника. При этом каждая из вершин треугольника образует отрицательную выходную клемму дли подключения заряжаемых АБ и соединена с анодом четвертого, пятого и шесто вентилей соответственно, катоды которых подключены к положительной вы ходной клемме противолежащей стороны упомянутого треугольника. На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства, на фиг. 2 то же, вариант. Устройство для заряда АБ содержи трехфазный источник 1 переменного тока с тремя клеммаМи 2, 3 и 4, положительные выходные клеммь 5, 6 и 7.и отрицательные выходные клеммы 8, 9 и 10 для подключения заряжаемы аккумуляторных батарей и шесть вентилей 11-16 выпрямителя. Аноды вентилей 11, 12 и 13 соединены фазовь1Ми выводами источника, а их катод соединены с положительными выходными клеммами 5, 6 и 7.. При атом каждая из трех групп АБ образует вмест с соответствующим вентилем вентильн батарейную цепочку. Цепочки соедине ны последовательно согласно по схем электрического треугольника, причем каждая из его вершин соединена с анодами четвертого, пятого и шестог 4 вентилей 14, 15 и 16, катоды которого подключены к положительным выводам 7, 5 и 6 соответственно. При рассмотрении работы устройства, осуществляющего заряд трех АБ по трехфазной симметричной схеме, электромагнитные процессы в которых одинаковы, но сдвинуты во времени на 120 эл.град., ограничиваются рассмотрением этих процессов в 1побой одной батарее. Предлагаемое устройство для заряда АБ принципиально работает в двух режимах: первый режим - режим одноимпульсного заряда батарей за период изменения напряжения источникаJ второй режим - режим двухимпульсного заряда батареи за период изменения напряжения источника. В первом режиме у-.тройство работает при условии, когда напряжение заряжаемых батарей UAI: не превышает з.начения 0,707 U источника, где и уу| - амплитуда линейного напряжения на клеммах- 2,3, 2,4 и 4,2, т.е. Уд 0,707 UVYT Во втором режиме устройство работает при условии идр7/0,707 Для упрощения рассмотрения процессов считают, что цикл заряда батареи начинается при нулевом значении на соответствующих клеммах, а устройство работает в первом режиме, когда 0,707 Цу. Пусть в начальный момент времени t О напряжение межДу клеммами 2 и 3 Ujj pasHo нулю и начинает возрастать по абсолютной величине. В это время линейное напряжение Ib О, а ил.л 7 0. При этом U а уменьшает / - г « ся по абсолютной величине. К катодам вентилей II и 15 в это время приложено положительное напряжение батареи ипоэтому они находятся в запертом состоянии. Когда напряжение U/j а f ПО своей абсолютной величине станет равным напряжению заряжаемой батареи вентиль 11, находившийся до этого времени в запертом состоянии, открывается и начинает проводить ток источника в батарею по цепи 1 - 2 9-11-5-8-3-1. Через 60 эл.град. напряжение между клеммами 4 и 3 станет равным нулю и с этого момента времени будет возрастать по абсолютной величине. Прохождение тока заряда батареи через вентиль 11 удерживает вентиль 15 в запертом состоянии. Далее процессы в рассмат. 5 риваемой и остальных батареях повто ряются циклически. Напряжение U Б это время, возрастая по величине, через 90 эл.град. достигнет своего максимального значения, после чего начнет убывать. Соответственно начн убывать и Ток заряда батарей. Через 20 эл.град. с момента t О напряжение Uj ;, уменьшающееся по величине, и напряжение 1)43 возрастающее по величине, станут равны друг друг и одновременно с открытием вентиля 15 происходит запирание вентиля П. В это время ток заряда батареи опят возрастает по абсолютной величине. Спустя 150 эл.град. ток вторично достигнет своего максимального значения, после чего вновь будет убывать. Максимальная длительность зарядного тока этой батареи достигает 240 эл.град. При работе устройства во втором зарядном режиме, когда Удр 7 0,707 U через батарею вначале через вентиль 11 протекает импульс тока по цепи 1-2-9-11-5-8-3-1, максимальное значение которого соответствует 90 эл.град. от начала выбранного отсчета. Мак симальная угловая длительность такого зарядного импуль са не превышает 120 эл.град. После этого через вентиль 15 по цепи 1-4-10-15-5-8-3-1 проводится второй импульс зарядного тока, который достигает максимума чере 150 эл.град. от того же начала отсчета. Следовательно, максимальная длительность импульсов тока заряда трех батарей при работе устройства в первом режиме составляет 720 эл.град а при работе во втором режиме - ,380 эл.град. При необходимости регулирования среднего значения тока за.ряда в качестве вентилей используют тиристоры, либо напряжение на входе устройства регулируется с помощью автотрансформатора, , В случае необходимости прекращения процесса заряда любой из заряжае мых АБ она отключается от соответствуюших клемм, в то время как остальные будут заряжаться, т.е. устройство позволяет осуществить. 3apjffl треХ 06 групп батарей незагисимо друг от друга. В связи с тем, что ток источника в каждую из батарей проводится только через один вентиль, потери мощности на выпрямление тока снижаются, а КПД увеличивается. Устройство также обеспечивает равномерную нагрузку фаз источника при двухполупериодной передаче его энергии в заряжаемые АБ. Формула изобретения Система заряда, содержащая трехфазный источник переменного тока, aKKyMyjiXTopHbie батареи, положительные и отрицательные выходные клеммы для подключения заряжаемых аккумуляторных батарей и шесть вентилей выпрямителя , аноды трех из которых соединены с фазовыми выводами источника,отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, аккумуляторные батареи разделены на три группы, и каждая из этих групп образует вместе с соответствующим йентилем последовательную вентильно-батарейную зарядную цепочку, в которой катоды вентилей образуют положительную клемму для подключения аккумуляторной батареи и соединены последовательно согласно схеме электрического треугольника, при этом каждая из вершин треугольника образует отрицательную выходную клемму для подключения заряжаемых аккумуляторных батарей и соединена с анодом четвертого, пятого и шестого вентилей соответственно, катоды которых подключены к полоительной выходной кпемме противолеащей стороны упомянутого треугольниаИсточники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Богословский А.С. Силовые поупроводниковые выпрямители. М., оениздат МО СССР, 1965, с. 13. 2.Авторское свидетельство СССР 616686, кл. Н 02 J 7/10, 1978. 3.Авторское свидетельство СССР 156207, кл. Н 02 J 7/02, 1962.