Устройство для заряда аккумуляторной батареи

 

О П И С А Н И Е (ii) 9()()365

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Сеевтскнк

Соцмалистмчвскнк

Рвслублмн (61 ) Допол н и тельное к а вт. с вид- ву (22) Заявлено 26.03. 80 (2! ) 28995! 8/24-07 (5 3 ) М. Кл.

Н 02 1 7/12 с при сое ли нем нем зал вки,рв

3Ъаударстилкьй комитет

СССР аа делам изобретении

N аткрмти11 (23) Приоритет—

Опубликовано 23.0).82. бюллетень М 3

Дата опубликования описании 23. р1. 82

{53) УД1(621. 355. .7(088.8) (72) Авторы изобретения

А.И.Пенязь, В.С.Антоненков, А.А.Се и Б.Н.Михайлов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУИУЛЯТОРНОЙ

БАТАРЕИ

Изобретение относится к источни- кам постоянного тока и может быть использовано для заряда аккумуляторных батарей, получающих питание от первичного источника тока с переменным напряжением.

Известно устройство для заряда аккумуляторных батарей,в котором в качестве выпрямителя используется схема Латура с управляемыми вентилями. В этом устройстве стабилизация среднего значения зарядного тока осуществляется за счет изменения угла отсечки управляемых вентилей выпрямителя (1).

Недостатком этого устройства является то, что схема Латура приемлема для работы при малых нагрузочных токах (до 100 мА). При больших токах

Меньших величинах нагрузочного сопро. тивления для эффективной оаботы схемы необходимы большие электролитичес;ие конденсаторы. Кроме того, регулирование зарядного тока за счет изменения угла отсечки управляемых вентилей создает (в нагрузке и питающей сети) высокий уровень пульсаций, .устранение которых требует дополнительных затрат на дорогостоящие фильтры.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для заряда аккумуляторной батареи, которое допускает большие зарядные токи. В этом

10. устройстве используется индуктивноемкостный токоограничитель $ 2 ).

Однако, обладая хорошими удельными энергетическими показателями, извест.ное устройство имеет невысокий козф15 фициент мощности вследствие того,что в момент, когда абсолютная величина переменного напряжения питающей сети будет меньше напряжения на батарее, энергия, запасенная ранее в индуктив20 но-емкостном токоограничителе, частично отдается обратно в питающую сеть. Кроме того, известное устройство допускает избыточный заряд аккумуля3 900 торной батареи, что приводит к перерасходу электрической энергии и бурному газовыделению батареи, которое может привести к быстрому выходу батареи иэ строя. Таким образом, известное устройство не обеспечивает оптимального заряда батареи, например, при буферном режиме заряда, когда батарея должна автоматически заряжаться до верхнего установленного уровня с последующей разрядкой ее до нижнего номинального уровня (импульсно-буферная работа батареи)

Цель изобретения — оптимизация буферного режима работы батареи.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее блок контроля напряжения батареи, индуктивно-емкостный токоограничитель, выгрямительный мост, две входные клеммы для подключения источника переменного тока, одна из которых подключена к средней точке токоограничителя, оконечные точки которого подключены к входной диагонали моста, выходная диагональ которого соединена с выходными клеммами для подключения батареи, включены два элемента установки верхнего и нижнего уровней напряжений, цепочка последовательно и согласно включенных тиристоров, оконечные точки которой подключены к выходным клеммам, а средняя точка — к другой входной клемме, дополнительный источник опорного напряжения, элемент памяти и ждущий генератор импульсов, который своими парными выходами подключен к управляемым электродам тиристорной цепочки, а входом подключен к выходу элемента памяти, вход установки "1" элемента памяти подключен к первому выходу, а вход установки "0" — ко второму выходу блока контроля напряжений, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам элементов установки напряжения верхнего и нижнего уровней, а третий вход связан с выходом источника опорного напряжения, одноименные входы элементов установки напряжений объединены попарно и подключены к клеммам батареи.

Кроме того, блок контроля напряжений состоит из нуль-органа верхнего и нуль-органа нижнего уровней напряжения, первые входы которых

366

1О

45 являются соответственно первым и вторым входом блок контроля напряжений, а вторые входы объединены параллельно и являются третьим входом блока контроля напряжений.

На чертеже представлена электрическая схема устройства для заряда аккумуляторной батареи.

Устройство содержит индуктивно-емкостный токоограничитель 1, состоящий из последовательно соединенных конденсатора и линейной индуктивности, средняя точка котороro подклю чена к однои клемме источника пер -менного тока, выпрямительный мост 2, входная диагональ которого подключена к оконечным точкам индуктивноемкостного токоограничителя 1, тиристорную цепочку 3, составленную из двух последовательно и согласно вклю ченных тиристоров, оконечные точк.л которой связаны с одноименными клеммами выпрямительного моста 2 и заряжаемой батареи 4, средняя точка цепочки 3 подключена к другой клемме источника переменного тока, элемент 5 установки верхнего уровня напряжения и элемент 6 установки нижнего уровня напряжения батареи, два одноименных входа которых соединены параллельно и подключены к соответствующим клеммам батареи 4, источник 7 опорного напряжения и и блок 8 контроля напряжений, состоящий из двух нуль-органов 9 и IO верхнего и нижнего уровней напряжения, первые входы которых соответственно подключены к. выходам элементов 5 и 6 установки уровней напряжения, а вторые входы объединены параллельно и подключены к выходу источника опорного напряжения 7, элемент

ll памяти, например триггер, вход установки "1" которого связан с выходом нуль †орга 9 верхнего уровня напряжения, а вход установки 0 связан с выходом нуль-органа 10 нижнего уровня напряжения, нулевой вы— ход элемента 11 памяти связан с управляемым входом ждущего генератора 12 импульсов, выходы которого подключены к управляющим электродам тиристорной цепочки 3.

Устройство работает следующим образом.

В момент подключения к сети устройства для заряда аккумуляторной батареи и при разряженной батарее

4 на входах элементов 5 и Ь уста900366 новки уровней напряжения будет фиксироваться пониженное напряжение батареи.

Напряжение с выходов этих элементов поступает на первые входы нульорганов 9 и 10, а на вторые их входы поступает опорное напряжение от источника 7. В связи с тем, что при разряженной батарее уровень напряжения с выхода элемента 6 установки нижнего уровня будет ниже, чем уровень опорного напряжения от источника 7, на выходе нуль †орга 10 сформируется выходной сигнал, который, воздействуя на вход установки IS !! !!

0 элемента ll памяти, переведет его в состояние, при котором на его нулевом выходе появится сигнал, воздействующий на управляемый вход ждущего генератора 12 импульсов, в ре- 20 зультате чего он включится в работу и с его парного выхода будут генерироваться последовательности импульсов. Эти последовательности импульо сов воздействуют на управляющие вхо- 25 ды тиристоров цепочки 3 и поддерживают их в открытом состоянии. Открытые тиристоры перейдут в режим диодной работы и обеспечат подзаряд аккумуляторной батареи. 30

Подзаряд батареи происходит следующим образом.

При подаче полуволны переменного напряжения на вход устройства в ток цепи некоторое время будет отсут3S ствовать, так как тиристоры, несмотря на наличие открывающих импульсов на их управляющих входах, будут закрыты обратнонаправленным напряжением батареи 4. 40

По мере нарастания величины напряжения полуволны, в момент, когда абсолютная величина мгновенного значения напряжения сети превысит напряжение на батарее 4, в зависимости от полярности этой полуволны откроется один из тиристоров цепочки 3, и протекающий через него ток будет проходить через аккумуляторную батарею 4, выпрямительный мост 2 и индуктивно-емкостиый токоограничитель 1.

При этом в иидуктивности и емкости токоограничителя запасается энергия.

При спаде волны и соответствующем

S5 снижении мгновенного значения напряжения сети до напряжений батареи 4 ранее проводящий тиристор цепочки 3 закрывается.

В этот момент между конденсатором и индуктивностью токоограничителя l возникает колебательный процесс, который вызывает протекание дополнительного зарядного тока через выпрямительный мост 2 и батарею 4.

При воздействии другой полуволны напряжения сети противоположной полярности процесс заряда батареи происходит аналогично, но в работу вступает уже другой тиристор.

По мере восстановления батареей ее энергоемкости и возрастания напряжения на ее клеммах будет возрастать напряжение и на входах элементов

5 и 6 установки уровней верхнего и нижнего напряжений батареи. При достижении верхнего допустимого уровня напряжения батареи на выходе элемента 5 также появится уровень напряжения, превышающий уровень напряжения источника 7. В этом случае на выходе нуль-органа 9 сформируется выходной сигнал, который, воздействуя на вход установки "1" элемента 11 памяти, переведет его в состояние, при котором на его выходе исчезает сигнал, воздействующий на управляемый вход ждущего генератора

12 импульсов,в результате чего последний выключается и с его парного вьжода прекращается генерация последовательностей импульсов. Отсутствие этих импульсов на управляющих элект" родах открытого в этот момент тиристора цепочки 3 в момент прихода отрицательной полуволны сетевого напряжения вызовет запирание тиристора, а вместе с ним — полное отключение заряда батареи.

При спаде с течением времени напряжения на батарее до нижнего уровня при ее разряде на нагрузку процесс подзаряда повторится.

Таким образом, введение в устрой,ство для заряда аккумуляторной бата реи связанных между собой через нульорганы элементов установки уровней и источника опорного напряжения, а также элемента памяти и управляемого генератора, управляющего в свою очередь коммутационно-развязывающей тиристорной цепочкой, позволяет оптимиэировать режим работы батареи за счет обеспечения воэможности своевременного отключения и подключения заряда по параметру "напряжение" на батарее, а также сохранить при этом неизменность зарядного тока за счет

90036Е наличия индуктинно-емкостного токоограничителя, и повысить уровень фильтрации радиопомех. Кроме того, использование предлагаемого изобретения приводит к повьпцению коэффициен- % та мощности и, как следствие этого, к повышению КПД устройства, а также к экономии электроэнергии.

Предлагаемое устройство может быть использовано и в других объектах, например, в судовых аварийных средствах связи и судовых навигационных комплексах, преимущественно использующих буферный режим аккумуляторных батарей. 15

Формула изобретения

1. Устройство для заряда аккуму- 20 ляторной батареи, работающей преимущественно в буферном режиме, содержащее блок контроля напряжения батареи, индуктивно-емкостный токоограничитель, выпрямительный мост, две 2$ входные клеммы для подключения источника переменного тока, одна из которых подключена к средней точке токоограничителя, оконечные точки которого подключены к входной диаго- 36 нали моста, выходная диагональ которого соединена с выходными клеммами для подключения аккумуляторной батареи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью оптимизации буферного режима работы батареи, в него введены цепочка последовательно и согласно включенных тиристоров, око— нечные точки которой подключены к выходным клеммам, а средняя точка к другой входной клемме, элементы установки верхнего и нижнего уровней напряжений, источник опорного напряжения, элемент памяти и ждущий генератор импульсов, своими парными выходами подключенный к управляемым электродам тиристорной цепочки, а входом — к выходу элемента памяти, вход установки "I" которого подключен к первому выходу, вход установки

"0" — ко второму выходу блока контроля напряжений, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам элементов установки напряжения верхнего и нижнего. уровней,а третий вход связан с выходом источника опороного напряжения, одноименные входы элементов установки напряжений объединены попарно . и подключены к клеммам батареи.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля напряжений содержит нуль-орган верхнего и нуль-орган нижнего уровня напряжения, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входом блока контроля напряжений, а вторые входы объединены параллельно и являются третьим входом блока контроля напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М - 705601, кл. Н 02 J 7/34, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

11 - 400938, кл.Н 02 J 7/12, 1973.