Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током

 

Использование: устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током может быть использовано в системах электроснабжения стационарных или подвижных автономных объектов для заряда батареи. Сущность изобретения: устройство содержит три входные клеммы 1,2.3 для подключения трехфазного источника переменного тока, две выходные клеммы 4,5 для подключения аккумуляторной батареи 6, зарядно-разрядный10 и подзарядный 11 конденсаторы , линейный дроссель 9 и вентиля 7,8,12.1 э.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)з Н 02 J 7/02

ГОСУДАРСТВЕ1+ЮЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М (д Д

О (Л ига

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4907945/07 (22) 06.01.91 (46) 15.11.92. Бюл. М 42 (72) А.Г.Николаев, H,А.Шумаков и В.К.Быстров (56) Авторское свидетельство СССР

М 754571, кл. Н 02 J 7/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ бАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ

ТОКОМ (57) Использование: устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током может быть использовано в системах электреснабжения стационарных или подвижных автономных объектов для заряда батареи. Сущность изобретения: устройство содержит три входные клеммы 1,2,3 для подключения трехфазного источника переменного тока, две выходные клеммы 4,5 для подключения аккумуляторной батареи 6, зарядно-разрядный10 и подзарядный 11 конденсаторы, линейный дроссель 9 и три вентиля 7,8,12. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1775795

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах электроснабжения стационарных или подвижных автономных объектов для заряда аккумуляторных батарей (АБ) асимметричным током (Ar).

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее три вентиля, две входные клеммы для подключения источника переменного тока и две выходные клеммы, реактивное токоограничивающее сопротивление, выполненное в виде линейного дросселя, за- рядно-разрядный конденсатор, включенный между положительной выходной клеммой и первой входной клеммой и подзарядный конденсатор, который включен между первой входной клеммой и точкой соединения второго и третьего вентилей . Катоды первого и второго вентилей через линейный дроссель подключены к положительной выходной клемме, а отрицательная выходная клемма соединена с другой входной клеммой непосредственно.

Анод первого вентиля подключен к первой входной клемме, а анод третьего вентиля соединен с отрицательной выходной клеммой.

Поскольку источниками электрической энергии при заряде АБ служат трехфазные источники переменного тока (ТИПТ), то их использование в однофазном режиме вносит несимметрию в работу фаз источника и тем самым ухудшаются его удельные энергетические показатели. Кроме того, это повышает качество электроэнергии восприимчивым к нему электропотребителем путем обеспечения трехфазной симметричной системы напряжений.

Цель изобретения — улучшение удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения несимметрии фазовых токов источника.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено третьей входной клеммой, которая соединена с третьим выводом упомянутого источника и второй обкладкой подзарядного конденсатора.

Дополнительно введенная третья входная клемма, подключенная согласно формулы изобретения, симметрируя значения токов заряда-разряда подзарядного конденсатора, дросселя и токов заряда АБ, уменьшает мощность искажений и несимметрии ТИПТ. В результате этого энергетические показатели устройства улучшаются удельно, Дополнительное введение третьей входной клеммы и ее подключение к треть10

20

25 катоды которых через токоограничивающий

55 ему выводу ТИПТ и второй обкладке подзарядного конденсатора, улучшая использование типовой мощности источника, уменьшает массу ТИПТ. тем самым отличает заявляемое устройство от прототипа и улучшает его удельные энергетические показатели.

Отсутствие в технической и патентной литературе сведений (рекомендаций) по выполнению заявленной схемы в целях достижения описанного в заявке эффекта (результата) показывает новизну взаимосвязей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и положительным эффектом. Это обеспечивает существенные отличия данного изобретения от всех известных устройств аналогичного назначения, в том числе и от основного изобретения.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 — то же, ее вариант.

Устройство содержит три входные клеммы 1, 2 и 3 для подключения ТИПТ, две выходные клеммы 4 и 5 для подключения к заряжаемой батарее 6, два вентиля 7 и 8, линейный дроссель 9, соединены с положительной выходной клеммой. Кроме того, в состав устройства входят зарядно-разрядный конденсатор 10 (3РК), подзарядный конденсатор 11 (ПК) и вентиль 12. ЗРК 10 включен между входной клеммой 1 и выходной клеммой 4. ПК 11 соединяет входную клемму 3 с точкой соединения анода вентиля 7 и катода вентиля 12. Анод вентиля 8 соединен с входной клеммой 1. Анод вентиля 12 подключен к отрицательной выходной клемме 5 и входной клемме 2. Входные клеммы устройства 1,2 и 3 подключаются к

ТИПТ через коммутационные элементы, которые с целью упрощения на схеме не показаны.

Устройство работает следующим образом.

При рассмотрении работы устройства будем считать, что фазные (линейные) напряжения ТИПТ сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. Считаем также, что в системе прямой порядок чередования (следования) фаз, а фазные обмотки ТИПТ соединены llo схеме треугольника, однако устройство работоспособно и при соединении их звездой. Условимся также считать, что ЗРК 10 и ПК 11 в исходном состоянии (до подачи напряжения ТИРТ) разряжены.

Асимметричный ток заряда АБ, как и в устройстве по основному изобретению. складывается иэ двух составляющих: переменной и постоянной. Переменная состав1775795

10

20

50

55 ляющая протекает по епи. образованной

ТИПТ, 3РК 10 и АБ 6, Что касается формирования постоянной составляющей, то здесь следует выделить четыре группы каналов:

1) канал ы не посредстве н ной передачи энергии от ТИПТ в заряжаемую АБ;

2) каналы передачи энергии от ТИПТ в

ПК;

3) каналы передачи энергии от ПК и

ТИПТ, в заряжаемую АВ;

4) канал передачи энергии, накопленной в дросселе, в заряжаемую АБ.

Такое выделение каналов необходимо для упрощения рассмотрения процессов в устройстве, которое характеризуется существенной нелинейностью из — за наличия в нем нелинейных элементов — вентилей. В процессе заряда АБ происходит циклическое изменение структуры устройства.

Через каналы первой группы по цепям:

1-8-9-4-6-5-2-1 и 1-8-9-4-6-5-2-3-1 будет осуществляться передача энергии в АБ, пока напряжение на АБ недостигнет амплитудного значения линейного напряжения источника.

Через каналы второй группы по цепям:

2-12-11-3-2 и 2-12-11-3-1-2 осуществляется передача энергии от ТИПТ в ПК 11, который заряжается до амплитудного значения линейного напряжения источника.

Энергия, запасенная в ПК 11 через каналы третьей группы по цепям

1-8-9-4-6-5-12-11-3- I 1-8-9-4-6-5-12-113-2-1 будет передаваться в АБ до тех пор, пока напряжение на АБ не достигнет примерно линейного напряжения источника, а по цепям: 3-11-7-9-4-6-5-2-3 и 3-11-7-9-4-6-52-1-3 будет передаваться в АБ до тех пор, пока напряжение на АБ не достигнет удвоенного линейного напряжения источника— за счет суммирования напряжения ПК 11 и линейного напряжения источника.

Через внешний (относительно источника) канал четвертой группы по цепи 9-4-6-57-12-9 осуществляется передача энергии, накопленной дросселем 9. Этот подзаряд

АБ 6 осуществляется помимо источника, т.е. источник при этом разгружается от части зарядного тока, Процессы переключения каналов передачи энергии периодическим повторяются (на интервалах их работы) до полного заряда АБ в соответствии с циклограммой изменения напряжений ТИПТ.

В процессе заряда ПК и передачи энергии в заряжаемую АВ (при работе первых 3-х групп каналов загружены все 3 фазы ТИПТ, что практически исключает несимметрию токов фаэ источника, все три линии нагружаются примерно одинаково, поэтому мощность несимметрии фазовых токов ТИПТ и мощность искажений ТИ ПТ близка к нулевому значению, если обмотки ТИПТ соединены треугольником.

Отличительная особенность работы устройства по фиг,2 состоит в том, что дополнительно введенный вентиль 13 обеспечивает цепь разряда дросселя 9 на временных интервалах, когда заперты или вентиль 7, или вентиль 12, или вентили 7 и

12 одновременно. Поэтому дроссель 9 будет разряжаться быстрее. Это приводит к тому, что длительность интервалов времени отбора энергии от ТИПТ увеличивается, а это позволяет еще более повысить коэффициент использования мощности источника по сравнению с устройством по фиг.2 и, таким образом, дополнительно улучшить его удельные энергетические показатели.

В связи с тем, что действующее в лаборатории устройство для заряда АБ AT, спроектированное и изготовленное по АС

754571, характеризуется лучшими удельными энергетическими показателями среди известных устройств аналогичного назначения, это действующее устройство — прототип принимается и за базовый объект данного изобретения.

При заряде АБ AT снижается тепловыделение в батарее и наличие тока деполяризации оказывает благоприятное влияние на процесс заряда, т.к. под действием AT нарастание статической поляризации затягивается, т.е. имеет место активная деполяризация, следовательно, среднее значение потерь на внутреннем сопротивлении АБ при данной форме тока снижается. Это повышает коэффициент использования АБ по току.

В связи с тем, что несимметрия фазных токов ТИП7 оказывает значительное влияние на работу остальных элементов сети и приемников электроэнергия (по ГОСТ

13109-67 "Нормы качества электрической энергии" коэффициент несимметрии напряжений не должен превышать 2%), необходимо применение специальных симметрирующих установок. Симметрирующие установки (по схеме Штейметца и др.) увеличивают габариты и массу системы в целом, однако они эффективны только при постоянстве нагрузки. Изменение сопротивления нагрузки в рассматриваемом устройстве существенно усложняет симметрирование в нем напряжений и токов. При этом необходимо учитывать, что введение симметрирующих установок (стоимость которых составляет 70-80% от стоимости источника электроэнергии - см.

1775795

Составитель А.Николаев

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор

Заказ 4038 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 например, Федоров А.А., Каменева В.В.

"Основы электроснабжения промышленных предприятий". Учебник для ВУЗов. М.:

Энергия, 1979, 167 стр.) практически удваивается стоимость системы. 5

Дополнительное введение в устройство третьей входной клеммы, соединенной с третьим вывоДом ТИПТ и — второй обкладкой подзарядного конденсатора практиче-. ски устраняет несимметрию фазных 10 (линейных) токов, в результате чего энергетические показатели улучшаются удельно.

Все это обуславливает технико-энергетиче. ские преимущества предлагаемого устройства перед базовым обьектом — основным 15 изобретением, Формула изобретения

1 ° Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее три вентиля, две входные клеммы 20 для подключения источника переменного тока, две выходные клеммы. подзарядный конденсатор, реактивноетокоограничивающее сопротивление, выполненное в виделинейного дросселя, и зарядно-разрядный 25 конденсатор, включенный между положительной входной клеммой и первой входной клеммой, соединенной с анодом первого вентиля, при этом отрицательная выходная клемма соединена с анодом третьего вентиля и с второй входной клеммой непосредственно, катоды первого и второго вентилей через линейный дроссель подсоединены к положительной выходной клемме, анод второго вентиля соединен с катодом третьего вентиля и с одной обкладкой подзарядного конденсатора,.отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей при заряде батареи от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения несимметрии фазовых токов источника, устройство дополнительно снабжено третьей входной клеммой, которая соединена с третьим выводом трехфазного источника и второй обкладкой подзарядного конденсатора.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а. ю щ е ес я тем, что оно дополнительно снабжено четвертым вентилем, анод которого подключен к отрицательной, выходной клемме, а катод — к точке соединения катодов первого и второго вентилей.