Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током Советский патент 1982 года по МПК H02J7/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ

I

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для заряда аккумуляторной батареи и касается вопросов форсированного заряда аккумуляторной батареи от трехфазного источника переменного тока.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, которое содержит три входные клеммы для подключения трехфазного источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два зарядно-разрядных конденсатора и вьшрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями по два диода в каждой 1.

Зарядное напряжение устройства не превосходит амплитудного значения линейного напряжения источника переменного тока. Постоянная составляющая асимметричного тока ограничена лишь внутренним сопротивлением источника, что приводит к значительному

изменению зарядного тока по Аере заряда aккy tyляторной батареи. Такое устройство характеризуется сравнительно низкими КПД и удельными энергетическими показателями.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током. Оно содержит четыре входные клеммы для

10 подключения выводов обмоток трехфазного источника переменного тока, соединенных звездой с выведенной нейтралью, положительную и отрицательную выходные клеммы для с. эдинеtsния с заряжаемой аккумуляторной батареей, четыре зарядно-разрядньпс конденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями - по два диода в каждой, при

ю этом диоды в первой и второй ветвях включены последовательно-согласно и анодные выводы этих ветвей объединены и подключены к отрицательной

выхойной клемме, а катоды - к третье входной клемме, точка соединения диодов этих ветвей через конденса-торы подключена к выводам первой и второй фазных обмоток источника, . диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодами и эта точка через конденсатор соединена с нейтралью трехфазного источника переменного тока, а их аноды подключены к первой и второй входным клеммам.

Это устройство позволяет получить зарядное напряжение до уровня 3, 73 раза превышающего амплитудное значение фазного напряжения источника и обеспечивает передачу энергии источника с высоким КПД .

Однако уровень зарядного напряжения аккумуляторной батареи все же недостаточно высок, что ограничивает удельные энергетические характеристики устройства,, а, кроме того, устройство не позволяет осуществлять одновременно раздельный заряд двух аккумуляторных батарей.

Цель изобретения - повышение зарядного напряжения и улзгчшение удельных энергетических характеристик , преимущественно при одновременном заряде двух аккумуляторных атарей.

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство, содержащее четыре клеммы для подключения выводов обмоток трехфазного источника переменного тока, соединенных звездой с выведенной нейтралью, положительную и отрицательную выходные клеммы для-соединения с одной заряжаемой аккумуляторной батареей, четыре зарядно-разрядных конденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями - по два диода в каждой, при этом диоды в первой и второй ветвях в1 люченьг последовательно-согласно и анодные выводы этих ветвей объединены, а точка соединения диодов этих ветвей через конденсаторы подключена к ыводам первой и второй фазных обмоток источника, диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодам, дополнительно снабжено положительной и отрицательной выходными клеммами для соединения со второй аккумуляторной батареей, двумя конденсаторами, которые включены параллельно первой и второй вентильным ветвям, при этом одна и другая положительные выходные клеммы образованы катоднь}ми выводами

соответственно первой и второй вентильных ветвей, а отрицательные анодными выводами диодов третьей ветви, которые через два зарядноразрядных конденсатора соответственно соединены выводами с первой и второй фазными обмотками источника, аноды первой и второй вентильных ветвей - с выводами нейтрали звезды,

а точка соединения катодов диодов третьей ветви - с третьей фазной обмоткой, причем выходные клеммы для подключения первой аккумуляторной батареи образованы положительной клеммой, образованной катодом первой вентильной ветви, и отрицательной, связанной через заряднд-разрядный конденсатор с выводом второй фазной обмотки источника, а вторая аккумуляторная батарея , - к двум другим выходным клеммам.

Это позволяет увеличить зарядное напряжение до уровня в 4,46 раза превышающего амплитудное значение

фазного напряжения источника, что увеличивает скорость передачи энергии источника в аккумуляторную батарею. Кроме того, позволяет осуществлять раздельный одновременный заряд

не одной, а двух аккумуляторных батарей. Указанные эффекты достигаются за счет введения только двух конденсаторов, что позволяет улучшить удельные энергетические характеристики устройства.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Схема содержит четыре входные клеммы для подключения трехфазного источника с выведенной нулевой точкой - нейтралью, фазные обмотки источника подключены к клеммам 1, 2 и 3, а нейтраль к клемме 4, две положительных 5 и 6 и две отрицательных 7 и 8 выходных клемм, к которым подключены заряжаемые аккумуляторные батареи 9 и 10, четыре зарядноразрядных конденсатора 11-14, слу«а.щих для увеличения амплитуды зарядных импульсов и два конденсатора 15 и 16, служащих для создания разрядных импульсов асимметричного тока и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями, по два диода в каждой 17 и 18, 19 и 20, 21 и 22.

Устройство работает следующим образом . 5 Пусть некоторый момент времени аккумуляторные /батареи заряжены до напряжения, равного 4,4 , (где - амплитудное значение фазного напряжения источника). Процесс формирования асимметричного тока можно разделить.на два этапа. Первый этап - формирование зарядных импуль сов, а второй - формирование разрядных импульсов. Первый этап. Если считать начало отсчета времени t О (и фазового yrna(jyt. О эл.град) момент, в кото рый напряжение фазы 2 равно нулю, а линейное напряжение фаз 2-3 отрицательно, то с этого момента до момента cut 90 эл.град. происходит з ряд конденсатора 12 до амплитудного напряжения Uj фазы 2, после чего ентиль 20 в цепи заряда запирается В этот момент линейное напряжение фаз изменяет свой знак и становится отрицательным, благодаря чему конде сатор начинает заряжаться через вентиль 22 и к моменту времени UUt 180 эл.град. его напряжение достигает амплитудного значения линейного напряжения Uj/y,. В момент времени Ct)t 15,0 эл.град. начинается заряд конденсатора 14 под действием линейного напряжения фаз 2-3, которое с этого момента становится положительным. Заряд конденсатора 14 продолжается вплоть до момента OOt 120 эл.град. который соответствует достижению напряжения Uj,Ha конденсаторе 14. Полярность напряжений на этих К9нденсаторах указана на чертеже. Начиная с момента UU-fe 210 эл.град., когда линейное напря г жение фаз 1-2 изменяет свой знак, к выходным клеммам 6 и 8 приложено напряжение, равное сумме напряжений конденсатора 13, линейное напряжение фаз 1-2 и напряжение конденсатора 12 Максимальная величина напряжения этой цепи равна U + U + ,(j) 4,46 U. Далее с момента Ijyfe 240 эл.град, и до момента шЬ 330 эл.град. происходит заряд конденсатора 11 до амплитудного значени напряжения фазы, а в интервале 360 эл.град. эл.град. аналогичным образом до напряжения заряжается конденсатор 12. С момента tt)-fc 390 эл.град. линейное напряжение фаз 1 -2 суммируется с напряжением конденсаторов 14 и 11 и прикладывается к выходным клеммам 5 и 7. 1516 Максимальная величина его имеет значение -ь + 4,46 . Далее описанные процессы повторяются циклически с частотой напряжения трехфазного источника, причем периодически по одной из описанных цепей к выходу устройства прикладывается пульсирующее напряжение, максимальное значение которого составляет 4,46 Цт1ф. При подключении к выходным клеммам 5, 7 и 6, 8 разряженных аккумуляторных батарей 9 и 10 конденсаторы отдают запасенную ими энергию в аккумуляторные батареи. При этом энергия в аккумуляторные батареи в зависимости от уровня их напр яжения поступает по следующим каналам: 3-20-19-6-10-8-22,- 3-18-17-5-9-7-21-3 1-11-17-5-9-7-21-3-1; 2-12-19-6-10-8-22-3-2; 1-11-17-5-9-7-14-2-1, 2-1-19-6-10-8-13-1-2. По первым двум каналам зарядный ток поступает в аккумуляторные батареи, если их напряжение не превосходит Цу,лу по третьему и четвертому канала:м, если их напряжение не превосходит 2,73 ,ф и пятому и шестому, если напряжение аккумупяторных батарей ниже 4,46 Uf. Формирование разрядного импульса асимметричного тока рассмотрим для аккумуляторной батареи 10, а цепи протекания тока для аккумуляторной батареи 9 укажем в скобках. Разрядный импульс аккумуляторной батареи 10 (9) формируется тогда, коТда напряжение аккумуляторной батареи выше напряжения в цепи 6-16-1-13-8 (5-15-2-14-7). Величина энергии разрядного импульса определяется емкостью конденсаторов 16 и 13 (15 и 14). Когда напряжение разряд- ной .це пи стал овил: ся- зьш1е,-иатгряжё1шя аккумуляторной батареи, это зависит от полярности напряжения иа обмотке фазы 1 (2), энергия запасенная в указанных конденсаторах возвращается в аккумуляторную батарею. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно заряжать две аккумуляторные батареи при одновременном увеличении амплитуды напряжения зарядных импульсов на 19,5% по сравнению с устройством прототипом, что позволяет увеличить скорость передачи энергии от источника в аккумуляторную батарею и улучшить удельные энергетические характеристики устройства. Формула изобретения Устройство для заряда аккумулят ной батареи асимметричным током, содержащее четыре входные клеммы для подключения выводов обмоток тр фазного источника переменного тока соединенных звездой с выведенной нейтралью, положительную и отрицательную выходные клеммы для соедине ния с одной заряжаемой аккумулятор ной батареей, четыре зарядно-разряд ных конденсатора и выпрямительный блок, образованный тремя вентильными ветвями - по два диода в каждой при этом диоды в первой и второй ветвях включены последовательно-согласно, а анодные выводы этих ветвей объединены, а точка соединения диодов этик ветвей через конденсато ры подключена к выводам первой и второй фазных обмоток источника, диоды третьей вентильной ветви соединены своими катодами, отличающееся тем, что, с целью повышения зарядного напряжения и улучшения удельных энергетических х рактеристик, преимущественно при одновременном заряде двух аккумуляторных батарей,, оно дополниу ельно снабжено положительной и отрицатель ной выходными клеммами для соединения со второй аккумуляторной батаре 51 ей, двумя конденсаторами, которые включены параллельно первой и второй вентильным ветвям, которые включены параллельно первой и второй вентильным ветвям, при зтом положительные выходные клеммы образованы катодными выводами соответственно первой и второй вентильных ветвей, а отрицательные - анодными выводами диодов третьей ветви, которые через два зарядно-разрядных конденсатора соответственно соединены выводами с первой и второй фазными обмотками источника, аноды первой и второй вентильных ветвей - с вьгоодами нейтрали звезды, а точка соединения катодов диодов третьей ветви - с третьей фазной обмоткой, причем выходные клеммы для подключения первой аккумуляторной батареи образованы положительной клеммой, образованной катодом первой вентильной ветви, и отрицательной, связанной через зарядноразрядный конденсатор с выводом второй фазной обмотки источника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свиде5(ельство СССР М83728, кл. Н 01 М 10/44, 1975. 2. Авторское свидетельство еССР по заявке №2751977/07, кл. Н 02 J 7/02, 1979 (прототип).