устройство для заряда аккумуляторной батареи транспортного средства от сети переменного напряжения

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи транспортного средства от сети переменного напряжения, содержащее зарядную цепь, которая выполнена из последовательно соединенных реактора, первого диода, соединенного с сетью, и второй диод, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено переключателем с двумя группами контактов, выполненными с общими выводами, а обмотка реактора выполнена с n отводами, причем общий вывод контактов первой группы подключен к сети, а индивидуальные выводы контактов этой группы соединены с первым выводом и с отводами обмотки реактора, общий вывод контактов второй группы соединен через второй диод с полюсом батареи, которая вторым полюсом подключена к первому выводу реактора, а индивидуальные выводы контактов второй группы соединены с вторым выводом и с отводами обмотки реактора, при этом проводящее направление второго диода не совпадает с полярностью напряжения батареи, а каждая группа имеет n + 1 контакт.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области средств заряда аккумуляторных батарей.

В качестве аналогов приняты технические решения, которые позволяют заряжать аккумуляторные батареи от источника (сети) переменного напряжения. Устройство [1] состоит из диода, шунтированного резистором, и резистора, через которые заряжаемая батарея подключена к однофазной сети переменного напряжения. Недостатки этого устройства в том, что заряд батареи сопровождается потерями энергии в резисторах устройства.

Устройства [2, 3] выполнены на основе диодов, шунтированных конденсаторами. Замена резисторов конденсаторами позволяет уменьшить потери электроэнергии. При заряде батарей большой емкости требуется большое количество конденсаторов, которые имеют большую массу и занимают большой объем.

В качестве ближайшего прототипа принято устройство [4] которое предназначено для заряда аккумуляторных батарей от однофазной сети переменного напряжения и выполнено в виде зарядной цепи из реактора с двумя обмотками и диода. Одна обмотка реактора соединена последовательно с диодом и образует зарядную цепь, через которую заряжаемая батарея подключается к сети. Вторая обмотка шунтирована через диод резистором. Недостатки этого устройства: потери энергии в резисторе, отсутствие возможности согласования тока сети и батареи.

Сущность изобретения состоит в следующем. Тяговые и стартерные аккумуляторные батареи транспортных средств разнообразного назначения обеспечивают соответственно их движение (электропогрузчики, электротележки) и пуск двигателей внутреннего сгорания (тепловозы, дизель-поезда, автомобильный транспорт, изотермические вагоны) и имеют напряжение 6, 12, 24, 48, 75, 110 В. В процессе эксплуатации таких батарей возникает необходимость заряжать их от сети переменного напряжения, величина которого составляет 220, 380 В и превышает напряжение батарей. Тяговые батареи заряжают от сети переменного напряжения после окончания работы транспортного средства и уменьшения емкости батареи. Стартерные батареи заряжают от сети во время периодически выполняемых контрольно-тренировочных циклов. Для получения требуемой величины зарядного тока батарей, напряжение которых меньше напряжения сети, используют зарядные устройства, выполненные на основе выпрямителей и трансформаторов или токоограничивающих цепей (конденсаторов, резисторов, реакторов) с диодами.

Устройство изобретения выполнено на основе зарядной цепи, которая состоит из первого диода и реактора с обмоткой, которая имеет отводы, содержит второй диод и переключатель. Во время действия одной полуволны переменного напряжения реактора запасает энергию и отдает ее в батарею во время действия второй полуволны. Переключатель и обмотка с отводами позволяют задавать требуемое соотношение между токами сети и батареи. Это обеспечивает заряд батарей большое емкости большим током и потребление из сети небольшого тока. Появляется возможность заряжать батареи большое емкости и от маломощных сетей переменного напряжения, выполнив указанное согласование потребляемого и зарядного тока. Уменьшение потребляемого тока уменьшает потери энергии в элементах сети. В результате этого достигается оптимизация процесса заряда батарей, которая определяет технический результат изобретения.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства заряда. Это устройство имеет выводы 1 для подключения к однофазной сети переменного напряжения, зарядную цепь из первого диода 2 и реактора 3, переключатель 4, второй диод 5 и заряжает батарею 6. Обмотка реактора имеет первый 3.1, второй 3.2 выводы и n отводов 3.3. Переключатель 4 выполнен с первой группой контактов 4.1 и второй группой контактов 4.2. Общий вывод контактов 4.1 (4.2) подключен к сети (к батарее 6). Каждая группа контактов состоит из n+1 контактов. Переключатель 4 выполнен с возможностью подключения к сети и батарее 6 разного числа витков обмотки реактора 3. При замкнутых левых контактах 4.1 и 4.2 обмотка подключена к батарее 6 всеми витками и их частью к сети. Когда замкнуты правые контакты 4.1 и 4.2, то обмотка подключена к сети всеми витками и их частью к батарее 6.

Устройство работает в такой последовательности. Под действием полволны переменного напряжения, полярность которой совпадает с проводящим направлением диода 2, по обмотке реактора 3 протекает ток и в ее индуктивности запасается энергия. Диод 5 препятствует протеканию тока в цепи батареи 6. Когда переменное напряжение меняет полярность и становится больше напряжения батареи 6, то ток в цепи диода 2 прекращается и под действием эдс. самоиндукции обмотки появляется ток в цепи 5-6, батарея заряжается и в нее поступает энергия, запасенная в индуктивности обмотки. Заряд батареи продолжается до тех пор, пока ее напряжение не станет больше мгновенного значения напряжения сети. После этого ток в цепи 5-6 прекращается и появляется ток в цепи диода 2. Далее напряжение сети меняет полярность и работа устройства повторяется в описанной последовательности.

Величина токов, потребляемого из сети и используемого для заряда, зависит от положения переключателя и соответственно от количества витков в обмотке реактора 3, которые подключены к сети и к батарее. Если к сети (батарее) подключено больше (меньше) витков, то ток сети меньше (больше) тока батареи 6. Это позволяет заряжать батареи, зарядный ток которых превышает допустимый ток сети, и использовать унифицированный реактор для заряда батарей различной емкости.