RU2098907C1

RU2098907C1 - Storage battery charger

Info

Publication number: RU2098907C1
Authority: RU
Inventors: Адольф Иванович Генин
Original assignee: Адольф Иванович Генин
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: battery charging from single-phase mains. SUBSTANCE: device has transformer with center tap in secondary winding, controlled valves, current limiters, adjustable resistors, storage battery, its discharge circuit, batter terminals. EFFECT: improved design. 9 cl

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах заряда аккумуляторных батарей от сети переменного тока (напряжения), постоянным или асимметричным током. The invention relates to electrical engineering and can be used in devices for charging batteries from an alternating current (voltage) network, constant or asymmetric current.

Известно "Устройство для заряда аккумуляторной батареи" [1] содержащее входные и выходные выводы, согласующий трансформатор, подключенный к выходным клеммам, ключевой элемент с параллельно включенным резистором, выпрямительный диод и пороговую схему контроля напряжения заряжаемой аккумуляторной батареи на основе резисторного делителя напряжения и тиристора, ключевой элемент выполнен на основе термобиметаллической пластины с выключателем, при этом проволочный резистор намотан на термобиметаллическую пластину и включен последовательно с тиристором пороговой схемы, термобиметаллическая пластина включена последовательно с выпрямительным диодом и размыкающим контактом выключателя. It is known "Device for charging the battery" [1] containing input and output terminals, a matching transformer connected to the output terminals, a key element with a parallel resistor, a rectifier diode and a threshold voltage control circuit of a rechargeable battery based on a resistor voltage divider and thyristor, the key element is made on the basis of a thermobimetallic plate with a switch, while a wire resistor is wound on a thermobimetal plate and the sequence is turned on but with the threshold thyristor circuit termobimetallicheskaya plate is connected in series with a rectifier diode and break contact switch.

Недостатком устройства является относительно большое время заряда аккумуляторной батареи, вызванной невозможностью регулирования тока заряда, и относительно малая надежность устройства, вызванная наличием в цепи заряда аккумуляторной батареи контактного элемента. The disadvantage of this device is the relatively large charge time of the battery due to the inability to control the charge current, and the relatively low reliability of the device due to the presence in the charge circuit of the battery of the contact element.

Известно также "Устройство для заряда аккумуляторной батареи" [2] содержащее входные и выходные выводы, согласующий трансформатор, ключевой элемент на основе термобиметаллического элемента с выключателем, выпрямительный диод в зарядной цепи и сигнальную лампу, термоизолированную камеру, в которую помещен ключевой элемент и переменный резистор, при этом переменный резистор включен последовательно с выпрямительным диодом и зарядной цепи, размыкающий контакт термобиметаллического элемента включен последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора, а сигнальная лампа включена параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора. Also known is a "Device for charging a battery" [2] containing input and output terminals, a matching transformer, a key element based on a thermobimetal element with a switch, a rectifying diode in the charging circuit and a signal lamp, a thermally insulated chamber, in which the key element and a variable resistor are placed wherein the variable resistor is connected in series with the rectifier diode and the charging circuit, the breaking contact of the thermobimetallic element is connected in series with the primary winding with of the matching transformer, and the signal lamp is connected in parallel with the primary winding of the matching transformer.

Недостатком известного устройства является сложность эксплуатации устройства, вызванная необходимостью регулирования вручную тока заряда, с помощью переменного резистора и малая надежность устройства, вызванная наличием контактных элементов в цепи относительно большого зарядного тока аккумуляторной батареи. A disadvantage of the known device is the complexity of the operation of the device, caused by the need to manually control the charge current using a variable resistor and the low reliability of the device caused by the presence of contact elements in the circuit of a relatively large charging current of the battery.

Известно также наиболее близкое к предлагаемому "Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током" [3] содержащее силовой трансформатор, управляемые вентили, вентили, включенные в цепи управляющего входов управляемых вентилей, блок программного управления указанными управляемыми вентилями и токоограничивающие сопротивления, плюсовой вывод аккумуляторной батареи подключен к средней точке вторичной обмотки трансформатора, а минусовой к общим точкам попарно и встречно включенных управляемых вентилей через ограничительные сопротивления, связанных с выводами вторичной обмотки упомянутого трансформатора. Also known is the closest to the proposed "Device for charging an asymmetric current battery" [3] containing a power transformer, controlled valves, valves included in the control input circuits of controlled valves, a program control unit for said controlled valves and current limiting resistances, the positive terminal of the battery is connected to the midpoint of the secondary winding of the transformer, and the minus to the common points of the paired and counter-activated controllable valves through the limiter resistance associated with the terminals of the secondary winding of the said transformer.

Недостатком этого устройства является относительно большие массо- и весогабаритные параметры устройства, вызванные относительно малым коэффициентом использования силового трансформатора (однополупериодное протекание тока по полуобмотке (вторичной) трансформатора, особенно при относительно большом зарядном токе аккумуляторной батареи), и относительно большая потребляемая мощность цепи управления, невозможность регулирования угла включения управляемых вентилей в широком диапазоне, не исключается возможность кратковременных коротких замыканий; относительно малая надежность устройства, вызванная кратковременными короткими замыканиями пластин аккумуляторной батареи (особенно длительных), приводящими к перегреву и выходу из строя (пробою) управляемых вентилей, использование же плавких предохранителей требует присутствия человека. The disadvantage of this device is the relatively large mass and weight parameters of the device, caused by the relatively low coefficient of use of the power transformer (half-wave current flow through the half-winding of the (secondary) transformer, especially with a relatively large charging current of the battery), and the relatively large power consumption of the control circuit, the impossibility control angle of controlled valves in a wide range, the possibility of short-term short FIR circuits; Relatively low reliability of the device caused by short-term short circuits of the battery plates (especially long ones), leading to overheating and breakdown (breakdown) of the controlled valves, the use of fuses requires the presence of a person.

Целью изобретения является уменьшение массо- и весогабаритных показателей устройства, уменьшение потребляемой мощности, увеличение надежности (защищенности), и упрощение устройства. The aim of the invention is to reduce the mass and weight parameters of the device, reducing power consumption, increasing reliability (security), and simplifying the device.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда аккумуляторной батареи, содержащем силовой трансформатор, вентиль и управляемые вентили, управляющие выводы которых подключены к первым выводам для подключения соответствующих управляющих источников соответствующих управляемых вентилей, ограничители тока, вторичная обмотка силового трансформатора содержит выводы, симметричные среднему выводу вторичной обмотки трансформатора, введены управляемые сопротивления по числу управляемых вентилей, причем соответствующие управляемые вентили и ограничители тока включены последовательно, точки соединений первых выводов соответствующих управляемых вентилей и ограничителей тока подключены к соответствующим вторым выводам для подключения соответствующих управляющих источников соответствующих управляемых вентилей, управляющие выводы которых подключены к вторым выводам соответствующих ограничителей тока своих последовательных цепей, первые свободные выводы последовательных цепей подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки силового трансформатора, а вторые свободные выводы последовательных цепей объединены и подключены к первому выводу для подключения аккумуляторной батареи или непосредственно, или через ограничитель тока и к первому выводу первого вентиля или непосредственно, или через ограничитель тока, второй вывод первого вентиля подключен к среднему выводу вторичной обмотки трансформатора или непосредственно, или через ограничитель тока, одноименные первые выводы второго и третьего вентилей объединены и подключены к второму выводу для подключения аккумуляторной батареи, а вторые выводы второго и третьего вентилей подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки силового трансформатора, симметричным относительно среднего вывода вторичной обмотки силового трансформатора. This goal is achieved by the fact that in the device for charging a battery containing a power transformer, a valve and controlled valves, the control terminals of which are connected to the first terminals for connecting the corresponding control sources of the respective controlled valves, the current limiters, the secondary winding of the power transformer contains terminals symmetrical to the average the output of the secondary winding of the transformer, controlled resistances are introduced according to the number of controlled valves, and the corresponding control plug-in valves and current limiters are connected in series, the connection points of the first terminals of the corresponding controlled valves and current limiters are connected to the corresponding second terminals for connecting the corresponding control sources of the corresponding controlled valves, the control terminals of which are connected to the second terminals of the corresponding current limiters of their serial circuits, the first free conclusions of the serial circuits connected to the corresponding terminals of the secondary winding of the power transformer ator, and the second free terminals of the serial circuits are combined and connected to the first terminal for connecting the battery either directly or through the current limiter and to the first terminal of the first valve either directly or through the current limiter, the second terminal of the first valve is connected to the middle terminal of the transformer secondary winding either directly or through a current limiter, the first terminals of the second and third valves of the same name are combined and connected to the second terminal to connect the battery The batteries and the second terminals of the second and third gates are connected to respective terminals of the power transformer secondary winding, symmetrical with respect to the intermediate tap of the secondary winding of the power transformer.

Цель достигается также тем, что первый вентиль выполнен в виде последовательно включенных управляемого вентиля и ограничителя тока, точка соединения первых выводов управляемого вентиля ограничителя тока подключена к второму выводу для подключения управляющего источника для данного управляемого вентиля через управляемое сопротивление, управляющий вывод которого подключен к второму выводу данного ограничителя тока. The goal is also achieved by the fact that the first valve is made in the form of a series-connected controlled valve and current limiter, the connection point of the first terminals of the controlled current limiter valve is connected to the second terminal for connecting a control source for this controlled valve through a controlled resistance, the control terminal of which is connected to the second terminal current limiter.

Также тем, что с целью упрощения первые выводы управляемых вентилей объединены или соответственно объединены, вторые выводы для подключения соответствующих управляющих источников объединены или соответственно объединены. Also, in order to simplify the first outputs of the controlled valves are combined or respectively combined, the second conclusions for connecting the corresponding control sources are combined or respectively combined.

Цель достигается тем, что соответствующее управляемое устройство содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному, или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику, или выполнен или соответственно выполнен в виде соответствующего или датчика, или индикатора, или их различной совокупности. The goal is achieved in that the corresponding controlled device contains an additional or corresponding additional control input connected or respectively connected to the additional, or the corresponding additional or sensor, or indicator, or control source, or is made or, respectively, made in the form of a corresponding sensor or indicator, or their various combination.

Достигается тем, что соответствующее управляемое устройство содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу управляемого вентиля соответствующей (своей) цепи, или цепи разряда, или их совокупности. This is achieved by the fact that the corresponding controlled device contains an additional or corresponding additional output connected to the control or the corresponding control input of the controlled valve of the corresponding (own) circuit, or the discharge circuit, or a combination thereof.

Достигается тем, что соответствующее управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного соответствующего управляемого ключа (сопротивления), причем управляющий вывод соответствующего управляемого вентиля дополнительно подключен или ко второму выводу соответсвующего ограничителя тока, или первому выводу для подключения аккумуляторной батареи через или дополнительный введенный соответствующий управляемый (соответствующее управляемое) ключ (сопротивление), или через последовательно включенную цепь из соответствующего управляемого ключа (сопротивления) и или дополнительного источника питания, например предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления (своей цепи), или дополнительного или датчика, или индикатора, или управляющего входа, или выхода, или различной их совокупности. This is achieved by the fact that the corresponding controlled resistance contains an additional or corresponding additional output connected or respectively connected to the control or the corresponding control input of the additionally entered corresponding controlled key (resistance), and the control terminal of the corresponding controlled valve is additionally connected either to the second terminal of the corresponding current limiter, or the first output for connecting the battery through or entered the corresponding controlled (corresponding controlled) key (resistance), or through a series-connected circuit from the corresponding controlled key (resistance) and or an additional power source, for example, a pre-charged capacitor, or an additional output of the controlled resistance (its circuit), or an additional or sensor , or indicator, or control input, or output, or their various combination.

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительного введенного соответствующего управляемого ключа (сопротивления), причем соответствующая точка соединения первых выводов соответствующих управляемых вентилей и соответствующих или общего ограничителей или ограничителя тока дополнительно подключена ко второму выводу соответствующего управляемого вентиля через или дополнительно введенное соответствующее (соответствующий) управляемое сопротивление (управляемый ключ) или через соответствующую последовательную цепь из введенных соответствующих управляемых ключей (сопротивлений) и или дополнительного источника питания, например предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления, или дополнительного или датчика, или индикатора, или управляющего входа, или управляющего выхода, или различной их совокупности. This is achieved by the fact that the controlled resistance contains an additional or corresponding additional output connected or respectively connected to the control or the corresponding control input of the additional input of the corresponding controlled key (resistance), moreover, the corresponding connection point of the first terminals of the corresponding controlled valves and the corresponding or common current limiters or limiter connected to the second terminal of the corresponding controlled valve For, through or additionally entered the corresponding (corresponding) controlled resistance (controlled key) or through the corresponding serial circuit from the entered corresponding controlled keys (resistance) and or an additional power source, for example, a pre-charged capacitor, or an additional output of the controlled resistance, or an additional or sensor, or indicator, or control input, or control output, or their various combination.

Достигается тем, что соответствующий или общий ограничитель тока содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу (дополнительному), или управляемого сопротивления, или управляемого ключа (сопротивления), или управляющего входа управляемого элемента цепи разряда, или различной их совокупности. This is achieved by the fact that the corresponding or common current limiter contains an additional or corresponding additional output connected or respectively connected to the control or the corresponding control input (additional), or a controlled resistance, or a controlled key (resistance), or a control input of a controlled element of the discharge circuit, or their various combination.

Достигается тем, что соответствующий или общий ограничитель тока выполнен дополнительно или соответственно дополнительно в виде управляемого, управляющий или соответствующий управляющий вход которого подключен или соответственно подключен к дополнительному или датчику, или индикатору, или выходу, или управляющему входу, или выходу, или их совокупности. This is achieved by the fact that the corresponding or common current limiter is made additionally or respectively additionally in the form of a controlled, control or corresponding control input of which is connected or respectively connected to an additional sensor, or indicator, or output, or control input, or output, or a combination thereof.

Сущность изобретения заключается в введении управляемого сопротивления и изменении способа управления, позволяющих обеспечить двухполупериодное протекание зарядного тока по всей или большей части вторичной обмотки трансформатора при заряде аккумуляторной батареи относительно большим зарядным или разрядным и дозарядным токами, а в режиме дозаряда аккумуляторной батареи или режиме исключения саморазряда относительно маломощном режиме устройства используется однополупериодное протекание тока по вторичной полуобмотке силового трансформатора, что позволяет уменьшить массу, габариты и вес используемого устройства. Обеспечение же самоформирования управляющих включающих сигналов для отключения управляющих источников в период протекания зарядного тока по управляемому вентилю, а также возможность отключения его в различные моменты времени, аварийные для устройства, или обеспечение запирания управляемых вентилей при кратковременных или длительных перегрузках устройства, или пробое электродов аккумуляторной батареи позволяет обеспечить автоматическое выключение заряда аккумулятора и ограничить величину тока дозаряда изменением проводимости ограничителя тока как дополнительно управляемого. Использование комбинированного включения или выключения, или включения и выключения соответствующих управляемых вентилей цепи заряда, или разряда, или и заряда, и разряда позволяет существенно уменьшить коммутационные потери управляемых вентилей и, следовательно, расширить их предельно допустимый диапазон коммутируемых токов устройства и др. Использование различных (всевозможных) или датчиков, или индикаторов в устройстве позволяет автоматизировать процесс управления зарядом аккумуляторной батареи, в том числе и его аварийное отключение, обеспечение защищенности аккумуляторной батареи от выхода и всего устройства в целом, например, при коротких замыканиях, перенапряжении, перезаряде и др. The essence of the invention lies in the introduction of controlled resistance and a change in the control method, allowing to ensure a two-half-cycle flow of the charging current along all or most of the secondary winding of the transformer when the battery is charged with a relatively large charging or discharge and recharge currents, and in the mode of recharging the battery or the mode of eliminating self-discharge with respect to low-power mode of the device uses a half-wave current flow through the secondary half-winding of the power supply nsformatora that reduces the weight, dimensions and weight of the device used. Providing the self-formation of control switching signals to turn off control sources during the charging current flow through the controlled valve, as well as the ability to turn it off at various times, emergency for the device, or to lock the controlled valves during short or long overloads of the device, or breakdown of the battery electrodes allows you to automatically turn off the battery charge and limit the amount of charge current by changing the conductivity of current restrictor as further managed. Using combined turning on or off, or turning on and off the corresponding controlled valves of the charge circuit, or discharge, or both charge and discharge, can significantly reduce the switching losses of the controlled valves and, therefore, expand their maximum permissible range of switched currents of the device, etc. Using various ( various) or sensors, or indicators in the device allows you to automate the process of controlling the charge of the battery, including its emergency off chenie, providing protection from the battery and the output of the entire device as a whole, for example, short circuit, overvoltage, etc. overcharge.

Claims

1. A device for charging a battery containing a power transformer, valves and controlled valves, the control terminals of which are connected to the corresponding first conclusions for connecting the corresponding control sources of the respective controlled valves, current limiters, characterized in that, in order to reduce overall dimensions and reduce power consumption power of the control circuit, controlled resistances are introduced according to the number of controlled gates, and the corresponding controlled gates and The current limiters are connected in series, the connection points of the first terminals of the corresponding controlled valves and current limiters (serial circuits) are connected to the corresponding second terminals for connecting the corresponding second terminals for connecting the corresponding control sources of the corresponding controlled valves through the corresponding inputted controlled resistances, the control terminals of which are connected to the second the conclusions of the corresponding current limiters (their series she), the first free terminals of the serial circuits are connected to the corresponding terminals of the secondary winding of the power transformer (symmetrical with respect to the common terminal of the secondary winding of the transformer), the second free terminals of the serial circuits are combined and connected to the first terminal to connect the battery either directly or through a current limiter and to the first output of the first valve, either directly or through a current limiter, the second output of the first valve is connected to the middle output again the windings of the power transformer, either directly or through a current limiter, the first terminals of the second and third valves of the same name are combined and connected to the second terminal for connecting the battery, the second terminals of the second and third valves are connected to the corresponding terminals of the secondary winding of the power transformer (symmetrical with respect to the middle terminal of the secondary winding power transformer).

2. The device according to claim 1, characterized in that the first valve is made in the form of series-connected controlled valve and current limiter, and the connection point of the first terminals of the controlled valve and current limiter is connected to the second terminal for connecting a control source for this controlled valve through a controlled resistance whose control terminal is connected to the second terminal of the current limiter of this serial circuit.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that, for the sake of simplification, the first conclusions of the controlled valves are combined or respectively combined, the second conclusions for connecting the corresponding control sources are combined or respectively combined.

4. The device according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the corresponding controlled resistance contains an additional or corresponding additional control input connected or respectively connected to an additional sensor or indicator or control source or output or their aggregate, or made or respectively made in the form of either a sensor or an indicator, or their combination, or the corresponding or general, or general.

5. The device according to claim 1, or 2, or 3, or 4, characterized in that the corresponding controlled resistance contains an additional or corresponding additional output connected or respectively connected to the control or the corresponding control input of the controlled valve of the corresponding (own) circuit, or discharge circuit, or their combination.

6. The device according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, characterized in that the corresponding controlled resistance contains an additional or corresponding additional output connected or respectively connected to the control or corresponding control input of the additionally entered corresponding controlled key ( resistance), and the control terminal of the corresponding controlled valve is additionally connected to either the second terminal of the corresponding current limiter, or the first terminal for connecting ac a battery through either an additionally introduced (entered) controlled key (controlled resistance), or via a series-connected corresponding circuit from the corresponding controlled key (resistance) and / or an additional control source, for example, made in the form of a pre-charged capacitor, or an additional output of the corresponding controlled resistance, or additional or sensor, or indicator, or control input, or output, or their various combination.

7. The device according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, characterized in that the corresponding controlled resistance contains an additional or corresponding additional output connected or respectively connected to the control or the corresponding control input of the additional input of the corresponding controlled key (resistance), and the corresponding connection point of the first terminals of the corresponding controlled valve and current limiter (or the corresponding, or common) is additionally connected to the WTO To the output of the corresponding controlled valve through either an additionally entered (entered) controlled key (controlled resistance), or a series-connected corresponding circuit from the corresponding or controlled key (resistance), and / or an additional control source, for example, a pre-charged capacitor, or an additional output of controlled resistance , or additional or sensor, or indicator, or control input, or output, or their various combination.

8. The device according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, characterized in that the corresponding or common current limiter contains an additional or corresponding additional output connected or connected to the control or the corresponding control or additional control input of either a controlled resistance, or a controlled key (resistance) or a discharge circuit, or a combination thereof, or is made in the form of either a sensor or an indicator.

9. The device according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that the corresponding or common current limiter is additionally or respectively additionally in the form of controlled, controlling or corresponding the control input of which is connected or respectively connected to an additional sensor, or an indicator, or an output, or a control input, or an output, or a combination thereof.