Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током

 

Использование: устройство относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных или подвижных автономных объектов для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током. Сущность изобретения: устройство содержит три входные клеммы, две выходные клеммы, зарядно-разрядный и подзарядный конденсаторы, линейный дроссель и два вентиля. Устройство позволяет устранить несимметрию фазных токов при использовании в качестве зарядного трехфазного источника тока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 02 J 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4908319/07 (22) 06.02.91 (46) 15.11.92. Бюл. ЬЬ 42 (72) А,Г.Николаев, H.À.Øóìàêîâ и В.К.Быстров (56) Авторское свидетельство СССР

М 1201958, кл. H 02 J 7/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

O 1718333, кл. Н 02 J 7/02, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1713016, кл. Н 02 J 7/02, 1988.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 754571, кл. Н 02 J 7/02, 1978.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных или подвижных автономных объектов для заряда аккумуляторных батарей (AB) асимметричным током (AT), Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее два вентиля, две входные клеммы для подключения источника переменного тока и две выходные клеммы, реактивное токоограничивающее сопротивление, выполненное в виде линейного дросселя и зарядно-разрядный конденсатор, включенный между положительной выходной клеммой и первой входной клеммой. соединенной с анодом, при этом отрицательная входная клемма соединена с ано. Ж 1775796 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ

ТОКОМ (57) Использование: устройство относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных или подвижных автономных объектов для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током. Сущность изобретения: устройство содержит три входные клеммы, две выходные клеммы, зарядно-разряднъ1й и подзарядный конденсаторы, линейный дроссель и два вентиля. Устройство позволяет устранить несимметрию фазных токов при использовании в качестве зарядного трехфазного источника тока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 4 дом второго вентиля. Катоды обоих вентилей через линейный дроссель подключены к положительной выходной клемме, а отрицательная выходная клемма соединена с другой входной клеммой непосредственно. О

Поскольку источниками электрической энергии при параде АБ служат трехфазние ) ь источники переменного тока (ТИПТ), то их д использование в однофазном режиме вносит несимметрию в работу фаз источник.

Кроме того, известное устройство позволяет осуществлять заряд АБ до относительно низкого напряжения, равного линейному (фазному) напряжению источника. Эти недостатки ухудшают удельные энергетиче-. ские показатели устройства.

Цель изобретения — улучшение удельных энергетических показателей при заряде

1775796 точке соединения первого и второго венти- 40 лей через подзарядный конденсатор увели45

55 от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения несимметрии фазовых токов источника и повышения скорости передачи энергий в заряжаемую батарею.

Кроме того, все это повышает качество электроэнергии восприимчивым к нему электропотребителям путем обеспечения трехфазной симметричной системы напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство по авт, свид. hh 754571 снабжено третьей входной клеммой и подзарядным конденсатором, при этом третья входная

- клемма соединена с третьим выводом трехфазного источника непосредственно и через подзарядный конденсатор с точкой соединения первого и второго вентилей.

Дополнительно внедренные третья входная клемма устройства и подзарядный конденсатор, подключенные согласно формулы изобретения, симметрируя значения токов заряда-разряда подзарядного конденсатора, дросселя и токов заряда АБ, уменьшают мощность искажений и несимметрии ТИПТ.

: Так как максимальное зарядное напряжение в устройстве в 2 раза превышает амплитуду линейного, зарядная характеристика этого устройства проходит соответственно выше, Поэтому скорость отбора. энергии от. источника и передачи ее в батарею увеличивается, а масса системы заряда не только не увеличивается, но наоборот за счет более полного использования мощности ТИПТ, даже уменьшается. В результате этого энергетические показатели устройства улучшаются удельно.

Дополнительное введение третьей входной клеммы к третьему выводу трехфазного источника непосредственно; а к чивает скорость передачи энергии в батарею, уменьшает массу ТИПТ, отличает заявленное устройство от прототипа и улучшает его удельные энергетические показатели.

Отсутствие в технической и патентной литературе сведений (рекомендаций) по выполнению заявляемой схемы в целях достижения описанного в заявке эффекта (результата) показывает новизну взаимосвязи между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и положительным эффектом. Это обеспечивает существенные отличия данного изобрете. ния от всех известных устройств аналогичного назначения. г

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 трехфазного источника переменного тока, две выходные клеммы 4 и 5 для подключения заряжаемой батареи 6, два вентиля 7 и 8, катоды которых через линейный дроссель 9 соединены с положительной выходной клеммой 4. Кроме того, в состав устройства входят зарядноразрядный конденсатор (3PK) 10, включенный между входной клеммой 1 и выходной клеммой 4, а также подзарядный конденсатор (ПК) 11, соединяющий входную клемму

3 с точкой соединения катодов вентилей 7 и

8. Анод первого вентиля 7 соединен с отрицательной выходной клеммой 5 и входной клеммой 2. Анод второ о вентиля 8 подключен к входной клемме 1. 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 фаз, а фазные обмотки ТИПТ соединены по схеме треугольника, однако устройство работоспособно и при соединении их звездой.

Условимся также считать, что 3PK 10 и ПК 11 в исходном состоянии (до подачи напряжения ТИПТ) разряжены.

Асимметричный ток заряда АБ в этом устройстве, как и в основном изобретении, складывается из двух составляющих: переменной и постоянной. Переменная составляющая протекает по цепи, образованной

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

1) каналы непосредственной 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 АБ;

4) каналы передачи энергии, накоплен-. ной в дросселе, в заряжаемую АБ.

Такое выделение каналов необходимо для упрощения рассмотрения процессов в устройстве, которое характеризуется существенной нелинейностью из-за наличия в нем вентилей 7 и 8 — существенно нелинейных элементов коммутирующих электрические цепи. В процессе заряда АБ

1775796

20 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 s АБ, пока напряжение на клеммах батареи АБ не достигнет амплитудного значения линейного напряжения источника, Через каналы второй группы по цепям:

1-8-11-3-1, 1-8-11-3-2-1 и 2-7-11-3-2, а также

2-7-11-3-1-2 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: 3 — 11-9-4-65-2-3 и 3-11 4;6-5-2-1-3 будет передаваться в АВ до тех пор, пока напряжение на клеммах 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: 9-4-6-57-9 осуществляется передача энергии, накопленной дросселем 9. Этот подзаряд АБ 6, как и в устройстве по основному изобретению осуществляется помимо источника.

Процессы переключения каналов передачи энергии периодически повторяются (на интервалах их работы) до полного. заряда АБ s соответствии с циклограммой изменения напряжений ТИПТ.

В процессе заряда ПК и передачи энергии в заряжаемую АБ (при работе первых 3-х групп каналов) загружены все 3 фазы ТИПТ, что практически исключает несимметрию токов фаз источника, все три линии нагружаются примерно одинаково, поэтому мощность несимметрии фазных токов ТИПТ и мощность искажений ТИПТ близки к нулевому значению, если обмотки ТИРТ соединены треугольником, Отличительная особенность работы устройства по фиг.2 состоит в том, что на том временном интервале, на котором дроссель

9 отдает накопленную энергию в АБ 6, уменьшается постоянная времени цепи его разряда. 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.

При заряде АБ AT снижается тепловыделение в батарее и сказывается 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 cbпротивлении АБ при данной форме тока снижается, что повышает коэффициент использования АБ по току.

Дополнительное введение в устройство третьей входной клеммы и подзарядного конденсатора практически устраняет несимметрию фазных (линейных) токов и повышает скорость передачи энергии в заряжаемую батарею, в результате чего энергетические показатели устройства улучшаются удельно. Все это обуславливает технико-энергетические преимущества предлагаемого устройства перед базовым объектом — основным изобретением.

Формула изобретения

1. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее два вентиля, две входные клеммы для подключения источника переменного тока и две выходные клеммы, реактивное, 1 токоограничивающее сопротивление, выполненное в виде линейного дросселя, и зарядно-разрядный конденсатор, включенный между положительной выходной клеммой и первой входной клеммой, соединенной с анодом первого вентиля, при этом отрицательная выходная клемма соединена с анодом второго вентиля, катоды обоих вентилей через линейный дроссель подключены к положительной выходной клемме,.а отрицательная выходная клемма соединена с второй входной клеммой непосредственно, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей устройства при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения несимметрии фазовых токов и повышения скорости передачи энергии s заряжаемую батарею, оно дополнительно снабжено третьей входной клеммой и подзарядным конденсатором, при этом третья входная клемма соединена с третьим выводом трехфазного источника непосредственно и через подзарядный конденсатор — с точкой соединения первого и второго вентилей.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что обмотка дросселя выполнена с отводом, к которому подключен катод второго вентиля.

1775796

Составитель И.Найдина

Техред М.Моргентал . Корректор Е.Папп

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4038 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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