Система заряда аккумуляторной батареи асимметричным током

(5)5 Н 02 ) 7 ЕТЕН НИЕ ИЗО О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРР). 404146, кл, Н 027/10, 1972.Зорохович А.Е., Бельский В.П. и ЭйгельФ.И. Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, - М.; Энергия 1975,рис.7-9 а, с.203,Авторское свидетельство СССРМ 577609, кл, Н 02,3 7/10, 1976.(54) СИСТЕМА ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙБАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ(57) Использование: в системах заряда аккумуляторных батарей (АБ) асимметричным током от трехфазного источника переменноготока. Сущность изобретения: система соИзобретение относится к электрохимическим источникам постоянного тока - аккумуляторным батареям (АБ), а именно к.зарядным устройствам, используемым дляформовки и заряда батареи асимметричнымтоком,Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателейсистемы заряда АБ АТ путем увеличенияскорости передачи энергии источника в зэряжаемую батарею - зарядной мощности,оцениваемой численно средним значениемзарядной мощности, равной произведениюзарядного напряжения батареи на среднееэа период значение постоянной составляющей АТ,держит мостовой выпрямитель-формирователь асимметричного тока, два плеча которого образованы диодами, а два другие - зарядно-подразрядными конденсаторами, параллельно конденсатору меньшей емкости" включается блокирующий диод, соединенный последовательно-согласно с диодом смежного плеча мостового выпрямителя, К клеммам выходной диагонали подключена цепочка иэ пэры включенных последовательно-согласно диодов. точка соединения которых подключена к линейному выводу источника переменного тока непосредственно и через конденсатор - к отрицательной выходной клемме мостового выпрямителя. Напряжение на выходе системы в 2 раза больше амплитудного значения линейного напряжения источника. 1 ил,Поставленная цель достигается тем, что система заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащая трехфазный источник переменного тока в виде- трехфаэного трансформатора, мостовой выпрямитель, клеммы выходной диагонали которого подключены к клеммам АБ, электрическую разрядную емкость и блок контроля напряжения батареи иуправления вентилем выпрямителя, причем электрическая разрядная емкость выполнена в виде двух конденсаторов, включенных в два накрестлежащих плеча мостового выпрямите-ля, два другие плеча образуют вентили, а клемма входной диагонали соединена с линейным выводом источника переменного тока при заряде оттрехпроводного источника, она дополнительно снабжена блокирующим диодом, при этом один из конденсаторов имеет емкость, по меньшей мере в 20 раз отличную от емкости другого конденсатора, и параллельно конденсатору меньшей емкости включен блокирующий диод, соединенный последовательно-согласно с диодом смежного плеча упомянутого мостового выпрямителя, а к клеммам выходной диагонали дополнительно подключена цепочка из пары включенных последовательно-согласно диодов, точка соединения которых подключена к свободному линейному выводу упомянутого источника переменного тока непосредственно и через дополнительный конденсатор - к отрицательной клемме мостового выпрямителя, при этом емкость дополнительного конденсатора равна емкости конденсатора, зашунтированного блокирующим диодом,Выполнение системы с блокирующим диодом, включенным параллельно конденсатору меньшей емкости и соединенным последовательно-согласно с диодом смежного плеча мостового выпрямителя, и подключениек клеммам выходной диагонали дополнительной цепочки из пары включенных последовательно-согласно диодов, точка соединения которых подключена к свободному линейному выводу источника переменного тока непосредственно и через дополнительный конденсатор - к отрицательйой выходной клемме мостового выпрямителя, при этом емкость дополнительного конденсатора равна емкости конденсатора, зашунтированного блокирующим диодом, отличая ее от прототипа, обеспечивает улучшение-удельных энергетических показателей системы. заряда при заряде АБ от , неавтономного ТИПТ.Отсутствие в технической и патентной литературе сведений по подобному выполнению систем заряда БАБ АТ от ТИПТ показывает новизну взаимодействия между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и положительным эффектом, Это обеспечивает существенные отличия изобретения от известных систем аналогичного назначения,На чертеже приведена электрическая схема системы заряда,В данной системе аккумуляторная батарея 1 подключена к выходным клеммам мостового вйпрямителя 2, к клеммам 3 - 5 входной диагонали которого подключены выводы обмотки трехфазного источника переменного тока 6(фазы А, 8 и С), соединенные в звезду или треугольник. В два накрестлежащие плеча моста 2 включены конденсаторы 7 и 8 различной емкости, а10 20 два другие его плеча образуют диоды 9 и 10, Емкости конденсаторов 7 и 8 отличны друг от друга по меньшей мере в 20 раз. Параллельно конденсатору с меньшей емкостью 8 включен блокирующий диод 11, соединенный последовательно согласно с диодом О.. Цепочка, состоящая из пары включенных последовательносогласно диодов 12 и 13, подсоединена к клеммам выходной диагонали моста. Общая точка соединения диодов этой цепочки непосредственно подключена к свободному линейному выводу 5 ТИПТ 6 и через дополнительный конденсатора 14 - к отрицательной клеммемостового выпрямителя. Емкость конденсатора 14 равна емкости конденсатора меньшей емкости 8,Формирование асимметричного тока (АТ) в данной системе заряда осуществляется путем наложения 8 (за один период) одновременных (так называемых.униполярных) зарядных импульсов тока источника на переменный ток, протекающийпоочередно через каждую фазу источника 625 и конденсаторы эарядно-подзарядной емкости, Конденсатор 7 вместе с конденсаторами 8 и 14 образует два делителяпеременного и два умножителя постоянного напряжения. Эти умножители повышают30 в два раза зарядное напряжение АБ.Униполярные зарядные импульсы, создающие постоянную составляющую АТ (запериод изменения напряжения ТИПТ), формируются по восьми следующим цепям; ис 35 точник 6-3-9-1-10-4 - источник 6; втораяцепь: источник 6 - 5. - 13-1 - 10 - 4 - источник 6;третья цепь; 7 - 1 - 10-7; четвертая цепь: 8 - 9 -1-8; пятая цепь; 14-5 - 13 - 1-14; шестаяцепь. 8-3 - источник 6-4-7-1-8; седьмая40 цепь; 7-1 - 14-5 - источник 6 - 4 - 7; восьмаяцепь; 14 - 5 - источник 6-3 - 9 - 1 - 14 (когданапряжение АБ меньше амплитудного линейного значения напряжения источника,т.е. ОабОт.лин,ист., а также по двумя цепям4 7-1-8(11) - 3 - источник 6-4-7 и втораяцепь:7-1-14(12) - 5 - источник 6 - 4 - 7, - когда напряжение батареи больше линейногоамплитудного значения, но меньше удвоенного линейного амплитудного значения на 50 пряжения От.лен, источника,Переменная составляющая АТ проводится по 2 цепям: 1 - 7 - 4 - источник 6 - 3-8-1и 1 - 7 - 4 - источник б - 5-14 - 1, при подразряде АБ и эапасании энергии в конденсаторах 7, 8 и 14, а также по цепям: источник 6-4 - 7-8 - 3 - источник 6 и источник 6-4 - 7 - 1 - 1-14-5 - источник б, при возврате в АБ энергии подразрядного импульса.Так как емкости конденсаторов 8 и 14примерно в 20 раз меньше емкости конденсатора 7, при подразряде АБ на емкостныеделители напряжения 7-8 и 7 - 14 конденсаторы 8 и 14 заряжаются от АБ 1 до напряжения,равного примерно 95 , а конденсатор 7-5 от напряжения цепи; источник 6 - АБ 1,Рассмотрим работу системы заряда запериод изменения напряжения ТИПТ и принапряжении АБ, меньшем амплитудного линейного напряжения источника 6; Считаем,что в системе прямой порядок следрвания(чередования) фаз, т,е. А, В и С.За начальный отсчет, времени примемвремя, когда напряжения фаз А и С положительны и равны, напряжение фазы В отрицательно и по абсолютной величине имеетнаибольшее значение, далее напряжениефазы А растет, фазы С уменьшается в соответствии с временным графиком работытрехфазной системы).Когда напряжение фазы А источника бпревысит напряжение АБ 1, она заряжаетсяпо цепи: клемма 3 - вентиль 9 - АБ 1 - вентиль 10 - зажим 4. Конденсаторы 7 и 8,включенные параллельно рассмотреннойвыше цепи, заряжаются соответственно через вентили 9 и 10 до напряжения батареи(имея положительный потенциал на верхней по схеме фиг,1 обкладке и отрицательный - на нижней) и запасают при этомэнергию источника, Диод 11 находится взапертом состоянии, так как к его катодуприложен положительный потенциал относительно анода за счет шунтирования егоконденсатором 7,Заряд батареи по рассмотренной цепипродолжается до тех пор, пока напряжениефазы ТИПТ, возрастая по абсолютной величине, а затем убывая, вновь станет равнымнапряжению батареи. Вентили 9 и 10 запираются и перестают проводить ток источника 6 и их сопротивление бесконечновозрастает. В это время параллельно батарее оказывается включенной цепь из трехпоследовательно соединенных источников:конденсатора 8, источника б и конденсатора7, напряжения которых равны друг другу,однако суммарное напряжение рассматриваемой цепи в это время равно напряжениюбатареи, тэк как полярность фазы А ТИПТобратна по отношению к полярности напряжений конденсаторов,По мере уменьшения напряжения фазыА источника 6 суммарное напряжение рассматриваемой цепи возрастает и поэтомуконденсаторы, разряжаясь, отдают батарее1 энергию, запасаемую ими от источника 6,Так как энергия, запасенная конденсатором 8, примерно в 20 раз меньше энергии,запасенной конденсатором 7, этот конденсатор 8 отдает свою энергию быстрее, чем конденсатор 7, который продолжает отдавать энергию в АБ через открывшийся диод 11 по цепи; 7 - 1-11-3 - источник б - 4-7, В момент времени, когда напряжение фазы А 5 ТИПТ становится равным напряжению фазы В, конденсатор 7 разряжается до нэпря-; жения, равного напряжению батареи 1.В дальнейшем напряжение фазы А становится меньше напряжения фэзы В источ ника, т,е, нэ клемме 4 потенциал выше, чемна клемме 3 фазы А источника 6, В этом случае полярность включения конденсатора 7 и полярность линейного напряжения Одв источника б становится согласной и конден сатор 7 продолжает разряжаться на АБ 1 потой же цепи: 7 - 1 - 11 - 3 - источник б - 4 - 7, до тех пор, пока мгновенное значение линейного напряжения Одв источника б не станет равным напряжению АБ, Конденсатор 7 в 20 это время разряжен полностью, После этогополярность напряжения конденсатора 7 изменяется, так как он, ограничивая ток заряда батареи 1, в это время начинает перезаряжаться. Заряд АБ 1 продолжается 25 до тех пор, пока линейное напряжение источника б не достигнет максимального значения и положительный потенциал будет на клемме 4, В это время зарядный импульс тока АБ прекращается, Напряжение нэ конденса торе 7 в это время равно разности амплитудного значения линейного напряжения Одв источника и батареи и положительный потенциал на нижней по схеме обкладке,В дальнейшем, с уменьшением мгно венного значения линейного напряженияОдв источника 6 (понижается потенциал на клемме 4), начинается подразряд батареи через источник б на конденсаторы 7 и 8, первый из которых, вновь разрядившись, 40 снова перезаряжается, Подразрядный импульс продолжается до тех пор, пока потенциалы на зажимах 4 и 5 источника 6 не будут равны, т,е, линейное напряжеййе Овс будет равно нулю, В это время напряжение кон денсатора 8 примерно равно напряжениюбатареи, а напряжение на конденсаторе 7 и римерно равно нулюпо крайней мере в 20 раз меньше напряжения нэ конденсаторе 8), Диод 11 в это время-вновь заперт.50 Подразрядный имНульс АБ будет продолжаться и после того, кэк потенциал на зажиме 5 источника 6 станет выше потенци-ала на клемме 4 (произошла смена полярности линейного напряжения Одв) до тех пор, 55 пока линейное напрякение Овс вновь станет равным напряжению АБ, В это время подрэзрядный импульс прекращается, вентили 10 и 13 открыты, источник 6 осуществ-: ляет заряд АБ и заряд конденсаторов 7 и 14 от линейного напряжения Овс, имея поло10 15 счет уменьшения массы ТИПТ более чем на 20 30 35 40 45 50 жительный потенциал на клемме 5, Далее работа устройства заряда АБ производится аналогично рассмотренному выше, только вместо конденсатора 8 в данном случае ра- . ботает конденсатор 14. 5Если напряжение АБ больше амплитудного линейного значения напряжения источника 6, но меньше ее удвоенного зйачения От,лен,Одь20 т,дин), зарядная цепь батареи от линейного напряжения Овс источника 6 (при положительном потенциале на клемме 3) непосредственно (источник 6 - 3 - 9 - 1 - 10-4 - источник 6) энергию в АБ не передает, а батарея заряжается от источника только через вольтодобавочный конден.сатор 7, который, проводя переменную составляющую АТ, заряжается от источника.6 в полупериоды, когда на клемме 3 положительный потенциал, и разряжается на АБ через источник 6 в моменты времени, когда на клемме 3 отрицательный потенциал, Так , как максимальное зарядное напряжение на конденсаторе 7 почти равно амплитудному линейному значению напряжения источника 6, АБ может быть заряжена до напряже ния, практически вдвое. превышающего амплитудное значение линейного напряжения источника 6.Таким образом, в данной системе заряда АБ за каждый период изменения напряжения (тока) ТИПТ число зарядных и подраэрядных импульсов равно, соответственно 8 и 2 при ОдьОтлин и при ОдБ2 Отлин число зарядных:и подразрядных импульсов равно 2. Вследствие этого среднее значение постоянной составляющей АТ и зарядноймощности(по сравнению с прототипом) соответственно увеличиваются. Кроме того, так как ТИПТ формирует зарядные импульсы тока со сдвигом 120 эл. градусов, уменьшается.неравномерность отбора мощности источника, который работает в динамически .уравновешенном режиме, Зто приводит к .дополнительному улучшению удельных энергетических показателей системы заряда.В данной системе заряда бестрансфор, маторным путем практически вдвое увеличивается зарядное напряжение, в результате чего повышается значение постоянной составляющей АТ и соответственно скорость передачи энергии источника в эаряжаемую АБ, что исключает необходимость применения повышающего трансформатора, неизбежно увеличивающего массу системы и тем ухудшающего удельные энергопокаэатели,В связи с тем, что самым тяжелым элементом (звеном) системы заряда является источник переменного тока (на долю которого приходится примерно 85-90% массы системы), введение одного конденсатора и трех диодов, практически не увеличивая массы формирователя АТ, приводя к полному использованию мощности и массы ТИПТ (трансформатора), позволяет улучшить практически в 1,5 раза использование его массы, Поэтому система заряда в целом за 30 характеризуется улучшенными удельными энергетическими показателями.Формула изобретения Система заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащая трехфазный источник переменного тока,мостовой выпрямитель, клеммы выходной диагонали которого подключены к клеммам для подключения аккумуляторной батареи,электрическую разрядную емкость выполненную в виде двух конденсаторов и включенных в два накрест лежащих плеча мостового выпрямителя, два других плеча которого образуют диоды, а клеммы входной диагонали соединены с линейными выводами источника переменноготока,отл ич а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей при заряде от трехпроводного трехфазного источника; оно дополнительно снабжено блокирующим диодом, при этом один из конденсаторов имеет емкость, по меньшей мере в 20 раз отличную от емкости другого конденсатора, и параллельно конденсатору меньшей емкости включен блокирующий диод, соединенный последовательно согласно с диодом смешанного плеча мостового выпрямителя, а к клеммам выходной диагонали дополнительно подключена цепочка из пары включенных последовательно согласно диодов, точка соединения которых подключена к свободному линейному выводу источника переменного тока непосредственно и через дополнительный конденсатор - к отрицательной клемме мостового выпрямителя, при этом емкость дополнительного конденсатора равна емкости конденсатора, зашунтированного блокирующим диодом..Козлова Реда л изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Уаказ 1728 Тираж : ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5