АВТОНОМНОЕ САМОЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для автономного питания электроприемников электрической энергией.
Известен автономный источник электропитания с функцией подзарядки с переменной схемой включения источников постоянного тока, содержащий источники постоянного тока к которым через диод параллельно подключена активная нагрузка, отличающийся тем, что он снабжен мостовым выпрямителем, согласующим трансформатором, двумя электронными транзисторными ключами с системой управления, диодами и конденсатором, причем вход мостового выпрямителя включен параллельно вторичной обмотке согласующего трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно источникам постоянного тока и нагрузке, вторичная обмотка согласующего трансформатора соединена параллельно входу мостового выпрямителя, выход которого соединен параллельно с конденсатором и через диодную группу и второй электронный транзисторный ключ параллельно источникам постоянного тока, первый электронный транзисторный ключ соединен с плюсом первого и минусом второго источников постоянного тока, диодная группа состоит из четырех диодов, аноды двух из них соединены между собой и плюсом конденсатора, а катоды соединены независимо с плюсами источников постоянного тока, два других диода соединены катодами между собой и через второй электронный ключ с минусом конденсатора, а аноды независимо соединены с минусами источниками постоянного тока, управляющие электроды транзисторных ключей соединены со схемой управления (Автономный источник электропитания с функцией подзарядки с переменной схемой включения источников постоянного тока, патент на полезную модель №103252 от 27.03.2011 г.).
Известный автономный источник электропитания является наиболее близким к данной полезной модели. Недостатком этого автономного источника электропитания является недостаточный режим заряда источников постоянного тока.
Техническим результатом полезной модели является многократное увеличение непрерывного времени работы, равного сроку службы аккумуляторов.
Указанный технический результат достигается тем, что в автономном самозарядном устройстве электропитания, содержащем аккумуляторную батарею, нагрузку, согласно полезной модели, автономное самозарядное устройство электропитания снабжено аккумуляторными батареями, диодами, катушками индуктивности, конденсаторами, инвертором и переключателями, причем каждые четыре аккумуляторные батареи из восьми соединены последовательно между собой и с одним из двух диодов, образующих общий узел и включенных в разных направлениях, образуя две симметричные ветви, соединенные параллельно между собой и через соединенные последовательно, катушку индуктивности и конденсатор, подключены параллельно выходу переменного напряжения инвертора, к которому также параллельно подключены другие катушка индуктивности и конденсатор, соединенные параллельно между собой, ко второму выходу переменного напряжения инвертора подключена нагрузка, один канал постоянного напряжения инвертора соединен с многоканальным переключателем, с которым также соединены все восемь аккумуляторных батарей, второй канал постоянного напряжения инвертора, соединен с девятой аккумуляторной батареей, два дополнительных переключателя соединены параллельно катушке индуктивности и конденсатору, соединенным последовательно между собой, два других дополнительных переключателя соединены последовательно катушке индуктивности и конденсатору, соединенным параллельно между собой.
На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема автономного самозарядного устройства электропитания.
На фиг.2 представлены временные диаграммы напряжения и токов.
Автономное самозарядное устройство электропитания содержит аккумуляторные батареи 1 - 9, (фиг. 1), диоды 10, 11, катушки индуктивности 12, 13, конденсаторы 14, 15, инвертор 16, многоканальный переключатель 17, дополнительные переключатели 18-21 и нагрузку 22, причем каждые четыре аккумуляторные батареи из восьми 1-8, соединены последовательно между собой и с одним из двух диодов 10, 11, образующих общий узел и включенных в разных направлениях, образуя две симметричные ветви, соединенные параллельно между собой и через соединенные последовательно, катушку индуктивности 12 и конденсатор 14, подключены параллельно выходу переменного напряжения инвертора 16, к которому также параллельно подключены другие катушка индуктивности 13 и конденсатор 15, соединенные параллельно между собой, ко второму выходу переменного напряжения инвертора 16 подключена нагрузка 22, один канал постоянного напряжения инвертора 16 соединен с многоканальным переключателем 17, с которым также соединены все восемь аккумуляторных батарей 1-8, второй канал постоянного напряжения инвертора 16, соединен с девятой аккумуляторной батареей 9, два дополнительных переключателя 21, 20 соединены параллельно катушке индуктивности 12 и конденсатору 14, соединенным последовательно между собой, два других дополнительных переключателя 19, 18 соединены последовательно катушке индуктивности 13 и конденсатору 15, соединенным параллельно между собой.
Автономное самозарядное устройство электропитания работает следующим образом. Многоканальный переключатель 17 поочередно подключает один из двух каналов постоянного напряжения инвертора к каждой из восьми аккумуляторных батарей 1-8 с равным интервалом времени. В результате чего, появляется постоянное напряжение на втором канале постоянного напряжения и переменное напряжение на одном из выходов переменного напряжения инвертора 16, тем самым питая нагрузку 22 и заряжая аккумуляторную батарею 9. После работы всех восьми аккумуляторных батарей 1-8, канал постоянного напряжения инвертора 16, подключенный к переключателю 17 отключается. Включается канал постоянного напряжения инвертора 16, подключенный к аккумуляторной батарее 9, и канал переменного напряжения подключенный через катушку индуктивности 12, конденсатор 14 и диоды 10, 11 к аккумуляторным батареям 1-8. Дополнительными переключателями 20, 21 выводится из схемы один из реактивных элементов, с помощью дополнительных переключателей 18, 19 вводится в схему один из реактивных элементов, противоположный по характеру предыдущему реактивному элементу. Если последовательно соединенный элемент - конденсатор 14, то параллельно соединенный элемент - катушка индуктивности 13. В результате чего, в цепи, состоящей из конденсатора 14, диодов 10, 11 и аккумуляторных батарей 1-8 протекает переменный электрический ток, имеющий малую активную составляющую и большую реактивную составляющую емкостного характера за счет конденсатора 14. Малая активная составляющая достигается тем, что каждые четыре из восьми аккумуляторных батарей включены последовательно в одну из ветвей, в которой протекает выпрямленный диодом однополупериодный ток, причем в одной ветви - ток из положительных, а в другой - из отрицательных полупериодов. В результате такой схемы включения, действующее значение тока каждой ветви равно эквиваленту постоянного тока заряда аккумуляторов при значительном снижении потребления активной мощности. Катушка индуктивности 13 компенсирует реактивную мощность емкостного характера. В этом режиме аккумуляторные батареи 1-8 - заряжаются током, равным току их разряда, поэтому время заряда равно времени работы одного из восьми аккумуляторов. После заряда аккумуляторных батарей, рабочий цикл повторяется.
Временные диаграммы, изображенные на фиг. 2, показывают напряжение и токи в общей цепи и ветвях схемы.