Система заряда Советский патент 1982 года по МПК H02J7/10 

(54): СИСТЕМА ЗАРЯДА

Изобретение относится к электротехнике, связанной с эксплуатацией аккумуляторных батарей, и может найти прюлепение в качестве двухканальных систем независимого заряда двух групп аккумуляторных батарей. Известны системы заряда для двух аккумуляторных батарей с независимой во времени работой обоих выходных каналов. В этих системах заряда по существу, объединены вместе два независшлых зарядных выпрямителя, общими у которых является только трансформатор и корпус агрегата. Даже системы автоматического управления у них две для обеспечения независимой регулировки зарядных токов Ul и 2 Известна система заряда для двух аккумуляторных батарей выполненная на основе двух трехфазных несимметр ных вентильных мостов со сглаживающими дросселями, подключенных входа ми к двум вторичным обмоткам общего трансформатора. В этих системах заряда обеспечивается независимое трехступенчатое регулирование зарядного тока с галь ванической развязкой Обоих зарядных выпрямителей с целью обеспечения их раздельной- или совместной работы (с независимым, последовательным или параллельйыг соединением двух пар выходных зажимов в последнег- случае) Недостатком таких систем заряда является повышенная установленная мощность оборудования и пониженный КПД, обусловленные наличием двух отдельных сглаживающих дросселей и удвоенного комплекта вентилей в мостовых выпрямителяз:. Наиболее близкой к изобретению является система заряда двух групп аккумуляторных батарей, выполненная по схеме трехфазного нулевого выпрямителя с общим трехобмоточным трансформатором и двумя выпрямителями и сглаживающими дросселями, подключенными соответственно к двум парам выходных- зажимов. Такая система заряда обеспечивает некоторое снижение установленной мощности вентилей и повышение КПД за счет сокращения в два раза количества вентилей 4. Недостатками предлагаемой системы заряда являются повышенный уровень пульсации зарядного тока при трехпульсном режиме работы каждого из его зарядных выпрямителей, а также относительно большая установленная мощность трансформаторно-дро сельного оборудования за счет наличия двух сглаживающих дросселей и постоянно-го подмагничивания трансфо матора . Цель изобретения - снижение уста новленной мощности оборудования и уровня пульсации зарядных токов системы заряда. Указанная цель достигается соеди нением вторичных обмоток трансформа тора в прямую и обратную звезды и размещением обмоток сглаживающих дросселей на разных стержнях общего магнитопровода, ВЕШолненного трехстержневым, с магнитнкм зазором у безобмоточного стержня, с установкой на выходах со стороны обмоток сглаживающего дросселя двухполюсного трехпозиционного переключателя, одна пара контактов которого подклю чена между концами дроссельных обмо ток и соответствующими им вйходннии зажимами системы заряда, другая пара контактов покдлючена между концами дроссельных обмоток, а третья - между началами -одной из обмоток и противоположным ей выходом системы заряда. На чертеже приведены принципиаль ные схемы (а,б,в) системы заряда. Устройство содержит трансформато 1 с обмотками 2-4; вентили 5-10, сглаживающий дроссель 11 с обмотками 12 и 13 и магнитопроводом 14, переключатель 15 и работает на акку муляторные батареи 16 и 17. Переклю чатель 15 выполнен даухполюсным, трехпозиционным, одна позиционная пара контактов подключена между кон цами дроссельных обмоток и соответствующими им выходными зажимами системы заряда, а другие две позиционные пары каждого из полюсов пер ключателя подключены между концами дроссельных обмоток и между началами одной из обмоток и выходом проти воположного зарядного выпрямителя. Рассмотрим работу системы заряда при подключении двух аккумуляторных батарей и положении а переключателя 15 в первой позиции, обеспечивающего соединение концов дроссельных обмоток 12 и 13 с выходами их собственных зарядньзх выпрямителей. При подаче на вход системы заряда питающего напряжения, на вторичных обмотках 3 и 4 трансформатора 1 формируются две идентичные трехфаз1Чрзе системы напряжений, сдвинутые между собой по фазе на 180 эл.град. Две гфуппы вентилей-тиристоров 5-7 и 8-10 обеспечивают независимое выпрямление в трехпульсных режимах на противо ЭДС аккумуляторных батарей 16 и 17. За счет трехпульсных режимов выпрямления в цепях аккумуляторных батарей 16 и 17 протекают пульсирующие токи, сглаживаемые до требуемого уровня обмотками 12 и 13 сглаживающего дросселя 11. Эти токи содержат постоянную-зарядную составляющую и переменную .составляющую, состоящую из нечетных гармоник, начиная с третьей. При протекании зарядных токов через обмотки 12 и 13 сглаживающего дросселя 11, на крайних, стержнях его магнитопровода 14 созг ются соответствующие магнитные потоки. Поскольку постоянные составляюпще магнитных потоков, а также гермаонические составляющие, некратные трем, переменной составляющей магнитного потока направлены друг другу навстречу, они заглыкаются через средний - безобмоточный стержень магнитопровода 14 сглаживающего дросселя 11, создавая пртокосцепление только с собственными обмотками 12 и 13, токами KOTOI JIX они и создаются. За счет наличия между двумя системами вторичных напряжений фазового сдвига в 180 эл.град, составляющие nepeJkieHHHX магнитных потоков с .частотой, кратной трем, HanpaBJjeНы согласно-последовательно и за «ыкаются через крайние стержни магнитопровода 14, создавая потокосцвпления как с собственной обмоткой, например 12, так и другой овмоткОй (соответственно 13) сглаживающего дросселя 11. Следовательно высяиие гармоники в зарядном токе, не кратные трем, будут сглаживатся только собсвтенными ИИдуктиввестями обмоток 12 и 13 сглаживающего дрсх:селя 11, а высшиэ гармоники, кратные трем, будут сглаживаться индуктивностью обоих обмоток, с учетом их взаимоиндуктивности. Поскольку в трехфазных нулевых Всшрямителях определяюгаей является наибольшая по амплидуте и труднее сглаживаемая самая низшая третья гармоника, выполнение сглаживающего дросселя приведет к существенному снижению индуктивностей обмоток, а соответственно, и установленной мощности и габаритов сглаживающего дросселя. Для устранения возможности насыщения магнитопровода от постоянной составляющей, магнитных потоков с сохранением высокого коэффициента магнитной связи между обмотками по переменной составляющей магнитных потоков с частотой,.кратной трем, немагнитный зазор вводится у среднего стержня магнитопровода. За счет того, что переменные доставляющие магнитных потоков с

частотой, кратной трем, сдвинуты между собой по фазе на 60 эл.град (относительно частоты 50 Гц)1 и сцеплены с противоположными о(ютками сглаживающего дросселя 11, в последних наводится соответствующая ЭДС самоиндукции такого же га1 донического состава, складывающаяся с вьшрямленным трехпульсным напряжением противоположного выпрямителя. Происхо|дит как бы выравнивание мгновенных значений переменных составляющих с частотой кратной трем потокам (токам, напряжениям) при сохранении независимого регулирования постоянных составляющих зарядных токов.

Следовательно, при загрузке обоих выходных каналов системы заряда фо5 ируются шестипульсные регyлиpye o e зарядные токи с пониженным уровнем пульсаций при пониженно установленной мовдаости трансформаторного и дроссельного оборудования При этом в трансфорьгаторе будет отсутствовать псУстояНный подмагничиваюЁЩй поток за счет соединения его )ягчшах обмоток в прямую и обратную звезды.

Для усиления коэффициента магнитной связи меж обмотками 12 и 13 по третьей гармонике, их можно размещать на близлежащих ртержнях магнитопровода 14, а безобмоточным с немагнитным зазсфом выполнять один из его крайних стержней.

Поскольку в предлагаемой системе заряда предусмотрена возможность работы каждого из соответствующих зарядных выпpя fитeлeй раздельно на акку 1уляторную батарею либо 16, либо 17 возникает задача обеспечения требуемого снижения уровня пульсации зарядного тока при заряде только одной аккумуляторной батареи. В этом случае зарядньй ток протекает только по одной обмотке сглаживающего дросселя, поэтому отсутствует потокосцепление по третьей и крайней ей гармонике с соответствующим увеличением эквивалентной сглаживающей индуктивности.

Для этих случаев и предусмотрены два других позиционных положения б и в переключателя 15.

При заряде только аккумуляторной батареи 16 позиции переключателя устанавливаются согласно положения с соединением одной парой контактов концов обмоток 12 и 13 сглаживающего дросселя 11, а другой парой контактов - начала дроссельной обмотки 13 с выходным зажимом и аккумуляторной батареей 16. Тем самым обеспечивается согласно-последовательное (по магнитному потоку) соединение дроссельных обмоток 12 и 13 с увеличением эквивалентной сглаживающей идуктивности в цепи заряда аккумуляторной батареи 16 в 3-4 раза (дополнительно еще за счет взаимоиндукции, как при одновременном заряде обеих аккумуляторных батарей). Это обеспечивает снижение уровня пульсаций зарядного тока без дополнительного увеличения индуктивности дроссельных обмоток.

Аналогично при заряде только аккумуляторной батареи 17 переключатель 15 устанавливается в позиционкое положение в с соединением одной парой контактов концов дроссельных обмоток, а другой парой - начала дроссельной обмотки 12 с выходным зажимом и аккумуляторной батареей 17. При зтом в цепи аккумуляторной батареи 17 оказываются включенными также обе обмотки 12 и 13 сглаживающего дросселя 11.

При необходимости система заряда допускает как параллельное, так и

последовательное соединение ее двух пар выходных зажимов.

Формула изобретения

выпрямителей и обмотки сглаживающих дросселей к двум парам выходных зажимов , отличаю ща.яся тем, что, с целью снижения установленной мощности оборудования и уровня пульсации зарядных токов, вторичные обмотки трансформатора соединены в прямую и обратную звезды, а ойлотки сглаживающих дросселей размещены на разных стержнях трехстержневого магнитопровода, один из которых безобмоточный и выполнен с ничагнитным зазорсмч.

дросселя установлен двухполюсный трехпозиционный переключатель, одна пара контактов которого подключена между концами дроссельных обмоток и соответствующими им выходными зажимами системы заряда, другая пара контактов подключена между концами дроссельных обмоток, а третья - между началами одной из обмоток и противоположным ей выходным зажимом

системы заряда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 105.

4.Там же, с.66, рис.4-2а (протоtHn),