RU2269843C1

RU2269843C1 - Method and device for charging storage battery

Info

Publication number: RU2269843C1
Application number: RU2004115448/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Быстров (RU); Владимир Константинович Быстров; Анатолий Григорьевич Николаев (RU); Анатолий Григорьевич Николаев; Сергей Анатольевич Степанов (RU); Сергей Анатольевич Степанов; Павел Витальевич Урывков (RU); Павел Витальевич Урывков
Original assignee: Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2006-02-10
Also published as: RU2004115448A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed method and device are used for charging storage batteries with full-wave rectified current limited by inductance coil. Charging device has bridge rectifier built around thyristors, double-section storage battery, current-limiting inductance coil, and thyristor voltage checkup and control unit. Inductance coil is made in the form of two inductive units inserted between like-polarity leads of bridge output terminals and storage battery terminals, and battery midpoint lead is connected to one of diagonally opposite output terminals of bridge through two-way conducting switch to provide for power-saving boost charge and trickle charge of storage battery at minimal power loss of device.

EFFECT: improved performance characteristics of charging device due to enhanced power factor and charge capacity.

2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, касается вопросов заряда аккумуляторных батарей (АБ) от источников переменного тока, амплитудное напряжение которых превышает напряжение заряжаемой АБ, в частности улучшения технико-экономических показателей зарядных устройств с реактивными токоограничивающими сопротивлениями. Они также могут быть использованы для заряда емкостных накопителей энергии.The invention relates to electrical engineering, relates to issues of charging batteries (AC) from alternating current sources, the amplitude voltage of which exceeds the voltage of a charged battery, in particular improving the technical and economic indicators of chargers with reactive current-limiting resistances. They can also be used to charge capacitive energy storage devices.

Электрические схемы устройств для заряда (УЗ) АБ согласно предлагаемым изобретениям представлены на фиг.1 и 2.The electrical circuits of the devices for charging (US) AB according to the proposed invention are presented in figures 1 and 2.

Известные способы заряда АБ и устройства для их реализации, осуществляющие заряд батарей от источников постоянного и переменного тока с выпрямлением последнего [1, 2, 3 и др.], реализуют различные законы регулирования зарядного тока/напряжения. Эти УЗ подразделяют на зарядные, подзарядные, буферно-зарядные, буферные, зарядно-разрядные и др. [3, 3с].Known methods of charging the battery and devices for their implementation, carrying out battery charge from sources of direct and alternating current with rectification of the latter [1, 2, 3, etc.], implement various laws of regulation of the charging current / voltage. These ultrasound are divided into charging, recharging, buffer-charging, buffer, charging-discharge, etc. [3, 3c].

Так как заряд кислотных аккумуляторов от 1,7 В на аккумулятор при постоянном напряжении (2,35 В на аккумулятор) производят до тех пор, пока плотность электролита будет оставаться без изменений в течение 10 час [3, 30 с], такой процесс очень длителен и его применяют редко. Там же отмечается, что заряд постоянным током проводят в 2 ступени: током 0,2 С до достижения 2,5 В на аккумуляторе, а затем током 0,05 С - до признаков конца заряда (С - номинальная емкость АБ). Расчетная мощность зарядного источника в обоих способах в 1,5-2 раза превышает мощность заряда аккумуляторов. Время заряда существенно сокращается при комбинированном заряде: вначале производят форсированный заряд аккумуляторов повышенным током и за 2-2,5 часа сообщают им 80-95% от их емкости, а затем осуществляют так называемый "капельный" дозаряд малым током [2:186-188 с. и 3:30 с.]. Это увеличивает оборачиваемость АБ и сокращает их резервный парк, однако требует использования зарядных источников, мощность которых используется менее чем наполовину, что увеличивает потери мощности в них и соответственно снижает их КПД.Since the charge of acid batteries from 1.7 V per battery at a constant voltage (2.35 V per battery) is carried out until the electrolyte density remains unchanged for 10 hours [3, 30 s], this process is very long and it is rarely used. It is also noted there that the DC charge is carried out in 2 stages: with a current of 0.2 C to reach 2.5 V on the battery, and then with a current of 0.05 C to the end of the charge (C is the nominal capacity of the battery). The estimated power of the charging source in both methods is 1.5-2 times higher than the battery power. Charging time is significantly reduced with a combined charge: first, boosted batteries are charged with high current, and they are given 80-95% of their capacity in 2-2.5 hours, and then the so-called “drop” charge is applied with a small current [2: 186-188 from. and 3:30 p.]. This increases the AB turnover and reduces their reserve fleet, however, it requires the use of charging sources whose power is used by less than half, which increases the power losses in them and, accordingly, reduces their efficiency.

В простейшем известном УЗ АБ от источника постоянного напряжения по схеме фиг.3 между источником и заряжаемой батареей включают балластный резистор, ограничивающий ток заряда АБ [1, рис.12.5а - 179 с.].In the simplest known ultrasonic battery from a constant voltage source according to the scheme of Fig. 3, a ballast resistor is connected between the source and the rechargeable battery, which limits the battery charge current [1, Fig. 12.5a - 179 pp.].

Ряд номинальных напряжений постоянного тока: 6; 12, 28,5; 48; 62; 115; 230 и 460 В [ГОСТ 721-77]; для заряда стандартной АБ напряжением 12 В - при требуемом напряжении 15 В - характеризуется КПД не более 53% при любом способе заряда аккумуляторов.Range of rated direct current voltages: 6; 12,28.5; 48; 62; 115; 230 and 460 V [GOST 721-77]; for charging a standard AB with a voltage of 12 V - at the required voltage of 15 V - the efficiency is characterized by no more than 53% for any method of charging batteries.

Потери мощности непосредственно в цепи заряда АБ существенно уменьшаются при заряде от автономного генератора постоянного тока. В качестве генераторов используют различные электромашинные преобразователи (серии ЗП и др.), однако КПД преобразователей 60-70% и коэффициент мощности не более 0,8-0,9 приводят к увеличению мощности, потребляемой из питающей сети.Power losses directly in the battery charge circuit are significantly reduced when charging from an autonomous DC generator. Various electric machine converters (series ZP, etc.) are used as generators, however, the efficiency of converters 60-70% and a power factor of not more than 0.8-0.9 lead to an increase in the power consumed from the mains.

Известны также УЗ накопителей энергии от источников переменного напряжения с выпрямлением тока, ограничение тока в которых осуществляют в цепи переменного или выпрямленного тока (схема по фиг.4), что позволяет выбирать в качестве источника трансформатор с любым выходным напряжением [4, 58-63 с.].Also known are ultrasonic energy storage devices from AC voltage sources with rectification of current, current limitation in which is carried out in an AC or rectified current circuit (diagram of FIG. 4), which allows you to choose a transformer with any output voltage as a source [4, 58-63 s .].

Замена активного балласта реактивным сопротивлением конденсатора или индуктивности позволяет повысить КПД УЗ, однако украинские ученые отмечают [4, 250 с.]: "Коренным недостатком этих схем являются пониженный КПД при активном балласте и пониженный коэффициент мощности при индуктивном балласте".Replacing the active ballast with the reactance of a capacitor or inductance can increase the efficiency of ultrasonic testing, however, Ukrainian scientists note [4, 250 pp.]: "The fundamental disadvantage of these schemes is a reduced efficiency with active ballast and a reduced power factor with inductive ballast."

Так как в мировой практике общепринятым является производство, распределение и потребление эл. энергии на основе переменного тока (преобразование его в постоянный ток с помощью электромашинных преобразователей энергии для заряда АБ характеризуется низкой эффективностью), эффективность любого УЗ с выпрямителем оценивают его КПД η и коэффициентом мощности λ, определяющими расчетную (так называемую "габаритную", т.е. кажущуюся) мощность S_т зарядного источника (трансформатора). Произведение этих коэффициентов представляет собой обобщенный энергетический показатель К_р=ηλ - коэффициент использования мощности источника КИМИ [5, 62 с.]. Там же показано, что при заряде АБ с ограничением тока источника резистором К_р≤0,66 и достигается при относительном зарядном напряжении

где

отношение напряжения АБ U_АБ к амплитуде напряжения U_m источника.Since in world practice is generally accepted is the production, distribution and consumption of email. energy based on alternating current (converting it to direct current using electric machine energy converters for a battery charge is characterized by low efficiency), the effectiveness of any ultrasound with a rectifier is estimated by its efficiency η and power factor λ, which determine the calculated (so-called "overall", i.e. . apparent) power S _{t of the} charging source (transformer). The product of these coefficients is a generalized energy indicator K _p = ηλ - coefficient of utilization of the power of the KIMI source [5, 62 p.]. It is also shown there that when the battery is charged with a limitation of the current of the source by the resistor K _p ≤0.66 and is achieved at a relative charging voltage

Where

the ratio of the voltage AB U _AB to the amplitude of the voltage U _m source.

В случае ограничения тока заряда АБ конденсатором, включенным между источником и выпрямителем, КПД УЗ возрастает до значений, близких к единице, однако, конденсатор, дифференцируя ток, укорачивает длительность импульсов тока и, как показывают исследования авторов, К_р≤,54. При ограничении тока заряда АБ дросселем (согласно ГОСТ 18624-73 термин "дроссель" к употреблению не рекомендован и, руководствуясь ГОСТ 19880-74 его заменяет термин "индуктивная катушка") КИМИ увеличивается до значения К_р≤0,81.If the charge current of the battery is limited by a capacitor connected between the source and the rectifier, the ultrasonic efficiency increases to values close to unity, however, the capacitor, differentiating the current, shortens the duration of the current pulses and, as the authors show, K _p ≤ 54. When the charge current of the battery is limited by the inductor (according to GOST 18624-73, the term “inductor" is not recommended for use and, guided by GOST 19880-74, the term "inductive coil" replaces it) KIMI increases to a value of K _p ≤0.81.

В известных энергосберегающих двухтактных УЗ емкостных накопителей энергии с индуктивным ограничением тока источника на частоте источника в цепь мостового выпрямителя включают 4 реактора по схеме фиг.5 [5, cx.21 на 62 с.]. Эти реакторы - индуктивные катушки (ИК), попарно ограничивая ток в одних тактах соответствующего полупериода изменения тока источника, запасают энергию в поле ИК, которую в следующих тактах через источник электрической энергии передают в накопитель. Работа источника характеризуется относительно низким значением коэффициента мощности, индуктивные катушки разделяют на 2 или 4 части и включают в цепь последовательно с вентилями выпрямителя. Они ограничивают ток источника на его частоте и разделение одной катушки на 2, включенные последовательно катушки половинной индуктивности (обеспечивая ту же индуктивность при их суммировании) позволяет при том же магнитопроводе повысить добротность ИК, уменьшить потери мощности в ней, а соответственно и потери мощности в УЗ. Наряду с симметричной схемой УЗ с 4 ИК применяют УЗ "с уменьшенным числом реакторов" по схеме фиг.6 [5, cx.22 на 62 с.], в котором используют 2ИК, работающие поочередно в различных полупериодах тока источника.In the well-known energy-saving push-pull ultrasonic capacitive energy storage with inductive limitation of the source current at the source frequency, 4 reactors are included in the bridge rectifier circuit according to the scheme of Fig. 5 [5, p. 21 for 62 s.]. These reactors are inductive coils (IR), pairwise limiting the current in one clock cycle of the corresponding half-cycle of the source current, store energy in the IR field, which in the next clock cycle is transferred to the storage device through the electric energy source. The operation of the source is characterized by a relatively low value of the power factor, inductive coils are divided into 2 or 4 parts and connected in series with rectifier valves. They limit the source current at its frequency and dividing one coil into 2, the half-inductance coils connected in series (providing the same inductance when summing them) can increase the Q factor of the same magnetic circuit, reduce the power loss in it, and, accordingly, the power loss in the ultrasound . Along with a symmetrical ultrasonic circuit with 4 IRs, an ultrasound system with a reduced number of reactors is used according to the scheme of Fig. 6 [5, p. 22 for 62 seconds], in which 2IRs are used, which operate alternately in different half-periods of the source current.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению по п.1 формулы изобретения является способ заряда аккумуляторной батареи от источника переменного тока с использованием токоограничивающей индуктивной катушки и двухполупериодного выпрямления тока, заключающийся в том, что в одном такте каждого полупериода изменения тока источника в индуктивной катушке запасают избыточную энергию источника, которую в следующем такте передают в батарею, схема устройства для реализации которого представлена на фиг.7 [6, задача 2.18, cx.2.47 на 51 с.].Closest to the technical nature of this invention according to claim 1 of the invention is a method of charging a battery from an AC source using a current-limiting inductive coil and half-wave rectification of the current, which consists in the fact that in one cycle of each half-cycle changes in the source current in the inductive coil are stored the excess energy of the source, which in the next step is transferred to the battery, the circuit of the device for the implementation of which is presented in Fig. 7 [6, task 2.18, cx.2.47 for 51 s. ].

В связи с тем, что энергия источника, запасаемая полем ИК в одном такте заряда АБ, передается в эту батарею (в другом такте) через источник, последний, работая на нагрузку с индуктивной реакцией, нагружается активно-индуктивным (отстающим по фазе от напряжения) током. Это снижает коэффициент мощности источника и КИМИ, достигающий в максимуме значения 0,81 (при относительном зарядном напряжении 0,8), и он резко уменьшается до нуля при дальнейшем увеличении относительного зарядного напряжения. Поэтому заряд АБ при ее напряжении, близком к амплитудному значению напряжения источника, требует, чтобы расчетная мощность последнего в несколько раз превышала величину зарядной мощности. Это существенно ухудшает технико-экономические характеристики зарядных устройств.Due to the fact that the source energy stored by the IR field in one cycle of the AB charge is transferred to this battery (in another cycle) through the source, the latter, working on a load with an inductive reaction, is loaded with active-inductive (phase lagging voltage) electric current. This reduces the power factor of the source and CIMI, reaching a maximum value of 0.81 (at a relative charging voltage of 0.8), and it sharply decreases to zero with a further increase in the relative charging voltage. Therefore, the charge of the battery at its voltage close to the amplitude value of the voltage of the source requires that the calculated power of the latter is several times higher than the value of the charging power. This significantly impairs the technical and economic characteristics of the chargers.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству по п.2 формулы изобретения является энергосберегающее устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее двухполупериодный мостовой тиристорный выпрямитель (ДПМТВ) переменного тока, блок контроля напряжений (БКН) и фазового управления тиристорами моста, клеммы входной диагонали которого подключены к источнику переменного тока (ИПТ), а положительная выходная клемма через индуктивную катушку - к положительной клемме заряжаемой аккумуляторной батареи по схеме фиг.7.Closest to the technical nature of the claimed device according to claim 2, is an energy-saving device for charging a battery containing a half-wave bridge thyristor rectifier (DPMTV) AC, voltage control unit (BKN) and phase control thyristors of the bridge, the input diagonal of which is connected to an alternating current source (IPT), and the positive output terminal through the inductive coil to the positive terminal of the rechargeable battery according to the scheme of Fig.7.

Недостатком этого устройства, реализующего энергосберегающий способ заряда АБ, является сравнительно низкое значение коэффициента мощности при его работе с относительным значением напряжения более 0,8, обусловленное малой угловой длительностью импульсов зарядного тока и малой скоростью передачи энергии источника в батарею - зарядной мощности. Это вынуждает выбирать источник с большим напряжением и, соответственно, увеличивать его типовую (расчетную) мощность. Кроме того, при этом увеличивается опасность перезаряда АБ.The disadvantage of this device, which implements the energy-saving method of charging the battery, is the relatively low value of the power factor when it is operated with a relative voltage value of more than 0.8, due to the small angular duration of the charging current pulses and the low rate of transfer of the source energy to the battery - charging power. This forces us to choose a source with a high voltage and, accordingly, increase its typical (calculated) power. In addition, this increases the risk of recharging the battery.

Целью изобретения в способе заряда АБ с использованием ИК и двухполупериодного выпрямления тока, при котором в одном такте каждого полупериода тока источника в катушке запасают избыточную энергию источника, которую в следующем такте передают в заряжаемую батарею, является улучшение технико-экономических характеристик УЗ батареи путем увеличения скорости передачи энергии источника в батарею, определяемой произведением зарядного тока АБ на ее напряжение - без увеличения расчетной мощности источника и его напряжения, то есть без увеличения массы УЗ в целом. С этой целью АБ выполняют двухсекционной, а токоограничивающую индуктивность разделяют на две и выполняют в виде двух ИК и одновременно с ограничением тока заряда одной секции АБ от источника и запасанием энергии в одной ИК производят передачу энергии, предварительно запасенной другой ИК, в другую секцию батареи непосредственно.The aim of the invention in the method of charging the battery using IR and half-wave rectification of the current, in which in one cycle of each half-cycle of the current source in the coil store the excess energy of the source, which in the next cycle is transferred to the rechargeable battery, is to improve the technical and economic characteristics of the ultrasonic battery by increasing the speed transfer the source energy to the battery, determined by the product of the charging current of the battery by its voltage - without increasing the rated power of the source and its voltage, that is, without increasing Nia mass UZ as a whole. For this purpose, the ABs are performed in two sections, and the current-limiting inductance is divided into two and performed in the form of two IRs, and simultaneously with the limitation of the charge current of one section of the ABs from the source and energy storage in one IR, the energy transferred previously stored by the other IRs is transferred to the other battery section directly .

На фиг.1 и 2 представлены схемы УЗ АБ, реализующие способ согласно изобретению при выпрямлении тока тиристорами и диодами соответственно.Figure 1 and 2 presents a diagram of ultrasonic AB, implementing the method according to the invention when rectifying the current with thyristors and diodes, respectively.

Целью изобретения в энергосберегающем устройстве заряда АБ, содержащем ДПМТВ переменного тока, БКН и фазового управления тиристорами моста, клеммы входной диагонали которого подключены к ИПТ, а положительная выходная клемма через ИК - к положительной клемме заряжаемой АБ, является улучшение его технико-экономических характеристик путем повышения коэффициента мощности за счет разгрузки источника электрической энергии (ИЭЭ) от отстающего тока и увеличения скорости передачи энергии источника в батарею за счет увеличения угловой длительности импульсов зарядного тока. С этой целью оно снабжено дополнительной индуктивной катушкой, аккумуляторная батарея - выводом ее средней точки, и ключом двухсторонней проводимости, а блок контроля напряжений - дополнительным выходом, при этом выводы дополнительной индуктивной катушки подключены к отрицательным выходной клемме ДПМТВ и аккумуляторной батареи, а выводы ключа двухсторонней проводимости - к выводу средней точки АБ и одной клемме входной диагонали упомянутого мостового выпрямителя и дополнительному выходу блока контроля напряжений и фазового управления тиристорами.The aim of the invention in an energy-saving battery charge device containing alternating current DPMTV, BKN and phase control thyristors of the bridge, the input diagonal terminals of which are connected to the IPT, and the positive output terminal via IR to the positive terminal of the charged battery, is to improve its technical and economic characteristics by increasing power factor due to the discharge of an electric energy source (IEE) from the lagging current and an increase in the rate of energy transfer of the source to the battery due to an increase in the angular length impulses of charging current pulses. To this end, it is equipped with an additional inductive coil, the battery with an output of its midpoint, and a two-sided conductivity key, and the voltage control unit with an additional output, while the terminals of the additional inductive coil are connected to the negative output terminal of the DPMTV and the battery, and the terminals of the key are double-sided. conductivity - to the conclusion of the midpoint of AB and one terminal of the input diagonal of the said bridge rectifier and an additional output of the voltage control and phase control unit I am thyristors.

На фиг.1 и 2 представлены схемы устройств для заряда АБ с ДПМТВ и на обычных диодах соответственно, в которых аккумуляторная батарея 1 заряжается от двухполупериодного мостового выпрямителя 2, тиристоры 3-6 которого управляются блоком 7, контролирующим напряжения батареи 1 и источника 8 переменного тока, подключенного к клеммам входной диагонали моста. Положительная выходная клемма моста 2 через индуктивную катушку 9 подключена к положительной клемме заряжаемой АБ 1, отрицательная клемма которой через индуктивную катушку 10 соединена с отрицательной выходной клеммой моста 2. Батарея 1 выполнена в виде двух секций, и вывод ее средней точки через ключ двухсторонней проводимости 11 подключен к одной из клемм входной диагонали моста.Figures 1 and 2 show diagrams of devices for charging a battery with DPMTV and conventional diodes, respectively, in which the battery 1 is charged from a half-wave bridge rectifier 2, the thyristors 3-6 of which are controlled by a unit 7 that controls the voltage of the battery 1 and the source 8 of alternating current connected to the terminals of the input diagonal of the bridge. The positive output terminal of bridge 2 through the inductive coil 9 is connected to the positive terminal of the recharged AB 1, the negative terminal of which through the inductive coil 10 is connected to the negative output terminal of the bridge 2. Battery 1 is made in the form of two sections, and the output of its midpoint through the key of bilateral conductivity 11 connected to one of the terminals of the input diagonal of the bridge.

Блок контроля напряжений АБ и источника и фазового управления тиристорами (на схеме справа у блока указаны в скобках номера выходов для управления тиристорми 3, 4, 5 и 6) может быть выполнен по любой известной схеме, описанной в технической литературе [например, 2, 7 и др.], в качестве ключа двухсторонней проводимости 11 могут быть использованы, например, 2 соединенные параллельно (и пропускающие ток в обе стороны) тиристоры, либо симистор. В простейшем случае это может быть обычное реле, либо реле с "защелкой" (механической либо электромагнитной) - дистанционный переключатель, либо, наконец, обычный выключатель.The voltage and voltage control unit for the AB and the source and phase control of the thyristors (the numbers on the right of the block in the brackets of the outputs for controlling thyristors 3, 4, 5 and 6 are shown in brackets) can be performed according to any known scheme described in the technical literature [for example, 2, 7 et al.], as a key of bilateral conductivity 11, for example, 2 thyristors connected in parallel (and passing current in both directions), or a triac can be used. In the simplest case, it can be an ordinary relay, or a relay with a "latch" (mechanical or electromagnetic) - a remote switch, or, finally, a conventional switch.

Прежде чем рассматривать реализацию заявляемых способа и УЗ для его осуществления, необходимо отметить, что это устройство из-за наличия в нем вентилей относится к так называемым параметрическим, существенно нелинейным и с многократной реконфигурацией цепей, причем параметрическая реконфигурация в нем определяется соотношением напряжений ИПТ-ИК-АБ, где последнее медленно, но непрерывно увеличивается по мере ее заряда. Кроме того, следует считать, что тиристоры полностью открыты и работают как обычные диоды.Before considering the implementation of the proposed method and ultrasound for its implementation, it should be noted that this device, due to the presence of gates in it, refers to the so-called parametric, substantially non-linear and with multiple reconfiguration of the circuits, and the parametric reconfiguration in it is determined by the ratio of the IPT-IR voltages -AB, where the latter slowly but continuously increases as it charges. In addition, it should be considered that the thyristors are completely open and work like ordinary diodes.

Рассматривая работу энергоресурсосберегающего УЗ будем считать, что ключ 11 разомкнут и ДПМТВ заряжает обе секции АБ одновременно. Величина тока заряда батареи (пропорциональная разности напряжений ИПТ и АБ и обратно пропорциональная сопротивлению ИК) убывает по мере заряда батареи и увеличению ее напряжения.Considering the operation of energy-saving ultrasound, we assume that the key 11 is open and DPMTV charges both sections of the battery simultaneously. The battery charge current (proportional to the voltage difference between IPT and AB and inversely proportional to the IR resistance) decreases as the battery is charged and its voltage increases.

Если к аноду тиристора 4 приложено положительное (а к катоду тиристора 5 - отрицательное) напряжение ИПТ 8, а с выходов блока 7 подан сигнал на их открытие, они открываются, а тиристоры 3 и 6 заперты напряжением источника. Тогда по цепи: 8-4-9-1-10-5-8 протекает ток, ограниченный сопротивлением катушек 9 и 10. Этот ток, запасая энергию в поле катушек, вначале растет, достигает максимума (в момент изменения полярности напряжения ИЭЭ), а затем (начиная с момента изменения полярности напряжения ИПТ) за счет энергии, накопленной в поле катушек, продолжает проходить по той же цепи по причине изменения полярности на выводах обмоток катушек, то есть катушки в одном такте, ограничивая ток заряда АБ, запасают избыточную энергию источника, а в следующем такте - отдают часть этой энергии АБ, поддерживая зарядный ток за счет ЭДС самоиндукции катушек. По завершении разряда катушек в начале следующего полупериода изменения напряжения ИПТ тиристоры 4 и 5 закрываются (путем самопогасания) и блок 7, подав сигналы на тиристоры 3 и 6, отпирает последние. Тогда по цепи: 8-3-9-1-10-6-8 будет протекать ток заряда батареи, катушки, ограничивая его величину, запасают энергию ИПТ, которую в следующем такте канализируют эту энергию в батарею по этой же цепи.If the IPT 8 voltage is applied to the thyristor 4 anode (and the thyristor 5 cathode is negative), and a signal is opened from the outputs of block 7 to open them, they open, and thyristors 3 and 6 are locked by the source voltage. Then the current flows through the circuit: 8-4-9-1-10-5-8, limited by the resistance of the coils 9 and 10. This current, storing energy in the field of coils, initially grows, reaches a maximum (at the time of changing the polarity of the voltage of the IEE), and then (starting from the moment of changing the polarity of the IPT voltage) due to the energy accumulated in the field of coils, it continues to flow along the same circuit due to a change in polarity at the terminals of the coil windings, that is, the coils in one cycle, limiting the charge current of the batteries, store excess energy source, and in the next measure - give part of this e energy of the battery, maintaining the charging current due to the emf of self-induction coils. Upon completion of the discharge of the coils at the beginning of the next half-cycle, the IPT voltage changes the thyristors 4 and 5 are closed (by self-quenching) and block 7, by feeding signals to the thyristors 3 and 6, unlocks the latter. Then along the circuit: 8-3-9-1-10-6-8, the current of the battery charge, the coils will flow, limiting its value, store the energy of the IPT, which in the next step will channel this energy into the battery along the same circuit.

Длительность импульсов зарядного тока, равная 180 эл. град (пока относительное зарядное напряжение АБ не достигнет значения 0,637), в последующем уменьшается и АБ заряжается отдельными импульсами тока, начинающимися в момент времени, когда напряжение ИПТ, увеличиваясь по абсолютной величине, достигнет напряжения заряжаемой АБ. Обобщенный энергетический показатель - КИМИ, равный нулю при закороченном выходе УЗ

возрастает по мере роста напряжения АБ, достигает максимального значения 0,81 при относительном зарядном напряжении 0,8, а затем убывает до нуля. При

К_р=0,6 и при

К_р=0,4, а при

К_р=0,1, т.е. расчетная мощность ИПТ должна в 10 раз превышать зарядную мощность батареи.The duration of the pulses of the charging current equal to 180 e. hail (until the relative charging voltage of the battery reaches 0.637), it subsequently decreases and the battery is charged with individual current pulses starting at the point in time when the IPT voltage, increasing in absolute value, reaches the voltage of the charged battery. The generalized energy indicator - KIMI, equal to zero with a shorted output of ultrasound

increases with increasing battery voltage, reaches a maximum value of 0.81 at a relative charging voltage of 0.8, and then decreases to zero. At

K _p = 0.6 and at

K _p = 0.4, and when

K _p = 0.1, i.e. the design power of the IPT should be 10 times higher than the charging power of the battery.

В случае, когда выходная мощность ИЭЭ в несколько раз превышает требуемую зарядную мощность, ее ограничивают путем уменьшения угловой длительности импульсов зарядного тока за счет задержки в открытии тиристоров.In the case when the output power of the IEE is several times higher than the required charging power, it is limited by reducing the angular duration of the charging current pulses due to the delay in opening the thyristors.

При замыкании ключа 11 вывод средней точки двухсекционной АБ подключается к одной из клемм ИЭЭ, и если положительное напряжение ИПТ приложено к аноду открытого тиристора 3 (тиристор 5 заперт), ток проходит по цепи: 8-3-9 - секция батареи 1-11-8. Во время заряда этой (верхней по схеме) секции УЗ, имеющее мостовую схему выпрямителя, проводит ток всего одним вентилем, т.е. выпрямитель является лучевым. Катушка 9, ограничивая ток, запасает энергию, а в момент изменения полярности ИПТ, если открыть тиристор 4, энергия дросселя по цепи: 9 - секция АБ1-11-4-9 передается в АБ непосредственно, т.е. минуя источник, разгружая его от отстающего тока. При этом выпрямленный ток проводится также одним вентилем, т.к. тиристор 3 при этом заперт, а тиристор 5, открываясь, проводит ток по цепи: 8-11 - нижняя секция 1-10-5-8. Тиристор 6 при этом заперт положительным напряжением источника. Энергия, запасенная в ИК 10 в течение этого такта, в следующем такте (когда открывают тиристор 3, как рассмотрено выше) по цепи: 10-6-11 - нижняя секция 1-10 передается в секцию батареи - помимо ИПТ. Далее процессы повторяются циклически. Во время заряда одной секции АБ от ИЭЭ другая заряжается энергией ИК и при

обе секции заряжаются непрерывным током двух лучевых выпрямителей, разгружая ИЭЭ от проведения части тока заряда секций АБ. Батарея при этом может быть заряжена до удвоенного значения амплитуды напряжения источника.When the key 11 is closed, the midpoint output of the two-section AB is connected to one of the IEE terminals, and if a positive IPT voltage is applied to the anode of the open thyristor 3 (thyristor 5 is locked), the current passes through the circuit: 8-3-9 - battery section 1-11- 8. During the charging of this (upper in the circuit) section of the ultrasonic device having a bridge rectifier circuit, it conducts current with only one valve, i.e. the rectifier is radiation. Coil 9, limiting the current, stores energy, and at the moment of changing the polarity of the IPT, if you open the thyristor 4, the energy of the inductor in the circuit: 9 - section AB1-11-4-9 is transferred directly to the AB, i.e. bypassing the source, unloading it from the lagging current. In this case, the rectified current is also carried out by one valve, since thyristor 3 is locked, and thyristor 5, opening, conducts current along the circuit: 8-11 - lower section 1-10-5-8. Thyristor 6 is thus locked by the positive voltage of the source. The energy stored in IR 10 during this cycle, in the next cycle (when thyristor 3 is opened, as discussed above) along the chain: 10-6-11 - the lower section 1-10 is transferred to the battery section - in addition to IPT. Further, the processes are repeated cyclically. During the charge of one section of the battery from the IEE, the other is charged with IR energy and at

both sections are charged with a continuous current of two beam rectifiers, unloading the IEE from conducting part of the charge current of the AB sections. In this case, the battery can be charged up to double the value of the source voltage amplitude.

В случае замены тиристоров 3-6 обычными диодами (схема по фиг.2, где ключ 11 соединен с другой клеммой входной диагонали моста 2), если ключ 11 разомкнут, АБ заряжается аналогично рассмотренному выше. Если ключ 11 замкнут, ток заряда верхней секции АБ проходит вначале по цепи: 8-4-9-1-11-8, а затем ИК 9 отдает энергию по цепи 9-1-11-3-9.In the case of replacing thyristors 3-6 with conventional diodes (the circuit of FIG. 2, where the key 11 is connected to another terminal of the input diagonal of the bridge 2), if the key 11 is open, the battery is charged in the same way as described above. If the key 11 is closed, the charge current of the upper section of the battery first passes through the circuit: 8-4-9-1-11-8, and then IR 9 gives off energy through the circuit 9-1-11-3-9.

Сочетание обоих режимов заряда АБ (батареи целиком и посекционно) позволяет регулировать не только необходимое значение напряжения, но и скорость заряда батареи, т.к. при посекционном заряде лучевыми выпрямителями ток батареи (равный току заряда каждой секции) пропорционален разности амплитуды напряжения источника и полубатареи и обратно пропорционален сопротивлению половины общей индуктивности, превышает ток мостового выпрямителя, при этом каждая ИК, разряжаясь в диапазоне

в течение до 180 эл. град помимо источника, т.е. разгружая его, улучшает показатели УЗ в целом.The combination of both battery charge modes (whole and sectional batteries) allows you to adjust not only the required voltage value, but also the battery charge rate, because during sectional charge with beam rectifiers, the battery current (equal to the charge current of each section) is proportional to the difference in the amplitude of the voltage of the source and the semi-battery and inversely proportional to the resistance of half the total inductance, exceeds the current of the bridge rectifier, while each IR, discharging in the range

for up to 180 email. hail in addition to the source, i.e. By unloading it, it improves the performance of ultrasound as a whole.

Разделение ИК на два индуктивных устройства половинной индуктивности каждое, а АБ - на две секции создает следующие 2 существенные отличия заявленных способа и устройства от прототипа при соединении одной из клемм входной диагонали моста со средним выводом двухсекционной (ДС) батареи через ключ двухсторонней проводимости.The separation of IR into two half inductance inductors each, and AB into two sections creates the following 2 significant differences of the claimed method and device from the prototype when connecting one of the terminals of the input diagonal of the bridge with the middle terminal of a two-section (DC) battery through a double-sided conductivity key.

Во-первых, мостовой выпрямитель разделяется на 2 независимых лучевых.Firstly, the bridge rectifier is divided into 2 independent radial.

Разгрузка ИЭЭ от отстающего тока и передача энергии ИК в секции АБ непосредственно - помимо ИПТ - увеличивая длительность импульсов тока, повышает коэффициент мощности источника. Потери мощности в вентилях выпрямителя при этом уменьшаются вдвое.Unloading the IEE from the lagging current and transferring the IR energy to the AB section directly — in addition to the IPT — increasing the duration of the current pulses, increases the power factor of the source. The power losses in the rectifier valves are halved.

Во-вторых, ток посекционного заряда ДС АБ превышает ток заряда батареи мостовым выпрямителем при увеличении вдвое ее зарядного напряжения.Secondly, the current of the sectional charge of the DS battery exceeds the battery charge current with a bridge rectifier with a doubling of its charging voltage.

Увеличение зарядных тока и напряжения повышают скорость передачи энергии ИЭ в батарею - зарядную мощность.An increase in charging current and voltage increases the rate of transfer of IE energy to the battery — charging power.

Сочетание обоих режимов работы УЗ (заряда ДС АБ посекционно от лучевых и заряда батареи целиком от мостового выпрямителя) позволяет регулировать необходимые значения зарядных мощности и напряжения при минимальном превышении расчетной (габаритной) мощности источника над зарядной мощностью АБ.The combination of both modes of operation of the ultrasound (charge of the AB battery in sections from radiation and the battery charge entirely from the bridge rectifier) allows you to adjust the required values of the charging power and voltage with a minimum excess of the calculated (overall) power of the source over the charging power of the battery.

Новизна предложений не следует явным образом из известного уровня техники, обеспечивает изобретательский уровень данных изобретений, которые могут быть использованы, как отмечено выше, при соответствующем выборе напряжения ИПТ, как для форсированного начального заряда АБ, так и для ее "капельного" дозаряда без опасности перезаряда последней.The novelty of the proposals does not follow explicitly from the prior art, it provides an inventive step for these inventions that can be used, as noted above, with the appropriate choice of IPT voltage, both for a forced initial charge of a battery and for its “drop” charge without danger of overcharging last one.

Таким образом, в способе заряда аккумуляторной батареи от источника переменного тока с использованием токоограничивающей индуктивной катушки и двухполупериодного выпрямления тока, заключающимся в том, что в одном такте каждого полупериода изменения тока источника в индуктивной катушке запасают избыточную энергию источника, которую в следующем такте передают в батарею, если ее выполняют двухсекционной, а индуктивность - в виде двух индуктивных устройств, и одновременно с ограничением тока заряда одной секции батареи от источника и запасанием энергии в одном индуктивной устройстве производят передачу энергии, предварительно запасенной в другом индуктивном устройстве, в другую секцию непосредственно, технико-экономические характеристики УЗ улучшаются.Thus, in the method of charging a battery from an AC source using a current-limiting inductive coil and half-wave rectification of the current, which consists in the fact that in one cycle of each half-cycle, the current changes in the source in the inductive coil store the excess energy of the source, which is transferred to the battery in the next cycle if it is performed in two sections, and the inductance is in the form of two inductive devices, and at the same time as the charge current of one section of the battery is limited from the source and By applying energy in one inductive device, the energy previously stored in another inductive device is transferred directly to another section, and the technical and economic characteristics of ultrasonic testing are improved.

Следовательно, если устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее двухполупериодный мостовой тиристорный выпрямитель переменного тока, блок контроля напряжений и фазового управления тиристорами моста, клеммы входной диагонали которого подключены к источнику переменного тока, а положительная выходная клемма через индуктивную катушку - к положительной клемме заряжаемой аккумуляторной батареи, а УЗ снабжено дополнительной индуктивной катушкой, аккумуляторная батарея - выводом ее средней точки, и ключом двухсторонней проводимости, блок контроля напряжений - дополнительным выходом, при этом выводы дополнительной индуктивной катушки подключены к отрицательным выходной клемме мостового выпрямителя и аккумуляторной батареи, а выводы ключа двухсторонней проводимости - к выводу средней точки аккумуляторной батареи и одной клемме входной диагонали упомянутого мостового выпрямителя и дополнительному выходу блока контроля напряжений и фазового управления тиристорами, технико-экономические характеристики устройства улучшаются.Therefore, if the device for charging a battery containing a half-wave bridge thyristor AC rectifier, a voltage control unit and phase control of thyristors of the bridge, the input diagonal terminals of which are connected to the AC source, and the positive output terminal through the inductive coil to the positive terminal of the rechargeable battery , and the ultrasound is equipped with an additional inductive coil, the battery - with the output of its midpoint, and the key of a two-way wire the voltage monitoring unit with an additional output, while the terminals of the additional inductive coil are connected to the negative output terminal of the bridge rectifier and the battery, and the terminals of the double-sided conductivity key are connected to the terminal of the midpoint of the battery and one terminal of the input diagonal of the bridge rectifier and the additional output of the block voltage monitoring and phase control of thyristors, technical and economic characteristics of the device are improving.

Экспериментальные исследований макета устройства для заряда батарей, выполненного по схеме фиг.2, проведенные в лаборатории электроснабжения, подтвердили его хорошую работоспособность и реальность достижения целей по обоим пунктам формулы изобретения.Experimental studies of the layout of the device for charging batteries, made according to the scheme of figure 2, carried out in the laboratory of power supply, confirmed its good performance and the reality of achieving the goals for both claims.

При заряде батареи предлагаемым УЗ как в форсированном режиме, так и в режиме ее медленного дозаряда, работоспособность устройства практически не зависит от колебаний как напряжения, так и частоты в сети.When the battery is charged by the proposed ultrasound device both in forced mode and in the mode of its slow charge, the device’s performance is practically independent of fluctuations in both voltage and frequency in the network.

Примечание. При составлении описания и формулирования предметов изобретений были приняты во внимание следующие источники информации.Note. In the preparation of the description and formulation of objects of inventions, the following sources of information were taken into account.

1. А.Г.Николаев и др. Системы электроснабжения, электрические сети и освещение. Уч. пособие. Л:ВИКИ им. А.Ф.Можайского, 1978 - 332 с., ил.1. A.G. Nikolayev and others. Power supply systems, electric networks and lighting. Uch. allowance. L: VIKI them. A.F. Mozhaysky, 1978 - 332 p., Ill.

2. А.Е.Зорохович и др. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. М.: Энергия, 1975. - 208 с., ил.2. A.E. Zorokhovich and other devices for charging and discharging batteries. M .: Energy, 1975 .-- 208 p., Ill.

3. А.И.Бухаров и др. Средства заряда аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Справочник М.: Энергоатомиздат, 1988. - 288 с., ил.3. A.I. Bukharov et al. Means of charging batteries and storage batteries. Handbook M .: Energoatomizdat, 1988 .-- 288 p., Ill.

4. Пентегов И.В. Основы теории зарядных цепей емкостных накопителей энергии. Киев.: Наук. Думка, 1982 - 424., ил.4. Pentegov I.V. Fundamentals of the theory of charging circuits of capacitive energy storage. Kiev .: Science. Dumka, 1982 - 424., ill.

5. А.Г.Николаев Определение и совершенствование энергетических показателей систем заряда аккумуляторов. Электричество, 1984, №11, 61-64 с.5. A.G. Nikolayev Definition and improvement of energy indicators of battery systems. Electricity, 1984, No. 11, 61-64 s.

6. Силовая электроника: Примеры и расчеты / Ф.ЧАКИ и др. Пер с англ. - М: Энергоиздат, 1982 - 348 с., ил.6. Power electronics: Examples and calculations / F. CHAKI et al. Per. - M: Energoizdat, 1982 - 348 p., Ill.

7. A.M.Вайлов, Ф.И.Эйгель. Автоматизация контроля и обслуживания аккумуляторных батарей. М.: Связь, 1975 - 152 с., ил.7. A.M. Vailov, F.I. Eigel. Automation of control and maintenance of batteries. M .: Communication, 1975 - 152 p., Ill.

Claims

1. The method of charging the battery from an alternating current source using a current-limiting inductive coil and half-wave rectification of the current, which consists in the fact that in one cycle of each half-cycle the current changes in the inductive coil store the excess energy of the source, which in the next cycle is transferred to a battery that differs the fact that the battery is a two-section, current-limiting induction coil is divided into two inductance devices of half inductance and at the same time boundedness charge one battery section from the current source and the energy storage device to produce an inductive energy transfer, another pre-stored inductive device, to another section directly.

2. A device for charging a battery containing a half-wave bridge thyristor AC rectifier, a voltage monitoring and phase control unit for thyristors of the bridge, the input diagonal of which is connected to an AC source, and the positive output terminal through an inductive coil to the positive terminal of the rechargeable battery, characterized in that it is equipped with an additional inductive coil, the battery - with the output of its midpoint, and with a key two-way wire the voltage control unit with an additional output, while the terminals of the additional inductive coil are connected to the negative output terminal of the bridge rectifier and the battery, and the terminals of the double-sided conductivity key are connected to the midpoint of the battery and one terminal of the input diagonal of the bridge rectifier and an additional output voltage control unit and phase control thyristors.