Способ защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H02H7/18 

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во взрывоопасных средах предприятий горной нефтехимической и газовой про мьшшенйрсти, в частности, для срздания автономных и искробезопасных систем питания, устройств автома тики Геофизических приборов, испоЛьзуемЕлх в условиях горных вь1раб о ток, опасных по газу или пыли. Известен способ защиты аккуму ято ной батареи от переразряда,.заключаю щийся в контроле времени разряда аккумуляторов при стабильном токе разряда 1. Известно также устройство, содержащее электромеханическое реле време ни типа ВС на основе синхронного дви гателя Cl . Недостатком технического решения является невысокая надежность, кроме того, оно неприемлемо для нагрузок С изменякщимся током. Известен также способ контроля разряда аккумуляторов на основе изме рения количества электричества, полу ченного от батареи. Устройство для осуществления этого способа представ ляет собой электролитическбй счетчик ампер-часов типа Х-602. Недостатками упомянутых способа и устройства являются невысокая иа- дежность и узкая область применения Практически применить их без Roaon нительных средств взврывоз а1Ф ты невозможно, так как использование элек ролитд может привести к воспламенению «окружающей среды1 Известен также способ защиты источника постоянного тока, основанный на измерении знака и величины падения напряжения на участке кабеля, соединяющем аккумуляторную батарею и подзарядный агрегат с помощью реле обратного тока Е21. , Однако это техническое решение является неискробезопасным и поэтому вообще неприемлемо для решаемой задачи. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты искробезопасных аккумуляторных батарей от глубокого разряда, заключающийся.в том, что измеряют выходное напряжение аккумулятора, сравнивают это напряжение с заданН| м опорным и при равенстве этих напряжений отключают нагрузку СЗ. 22 Устройство для запа1ты искробезопасной аккумулятоной батареи от глубокого разряда содержит источник опорного напряжения, делитель напряжения, схему сравнения, представляющую собой компаратор, т.е. nopordвое устр.ойство, транзисторные ключи, электромагнитное реле с искрозащитным шунтом, представляющее собой полупроводниковые реле минимального напряжения с перестраиваеья м порогом срабатывания З. Недостатком известных способа и устройства является недостаточная надежность защиты искробезопасной аккумуляторной батареи. Выходное напряжение аккумуляторной батареи через делитель напряжения подается на один из входов схег-ш сравнения, собранной на операщюнном усилителе. На второй вход подается . опорное напряжение. Порог срабатывания схемы сравнения выбран так, чтобы при заряженной батарее на ее выходе поддерживался высокий потенциал, приложенный : через усилитель тока к обмотке электромагнитного реле. Контакты реле управляют ключом, включенным в силовую цепь. При.понижении, по мере разряда, напряжения батареи до миню1алы1о допустююго, схема сравнения срабатывает, ее выходное напряжение уменьшается и реле выключается, разрывая своют контактами цепь управления ключом. Ключ запирается и отключает нагрузку от батареи аккумуляторов. Целью изобретения является повышение надежноста ЗШФ1ТЫ искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда путем исключения влияния тока нагрузки. Поставленная цель достигается тем, Что согласно способу защиты искробезшасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда, основанному На измерении выходного напряжения, принятым за контролируемый параметр, сра1внении его с опорный напряжением иформиро вание сигнала отключения нагрузки 1ФИ равенстве упомянутых напряжений, дополнительно измеряют напряжение на ограничительном резисторе одного элемента батареи, суммируют его с вы}содн1)1М напряжением батареи и суммарный сигнал принимают за контролируемый параметр. Поставленная цель достигается также, тем, что в устройство для защиты о аккумуляторной батареи от глубокого .разряда, содержащее батарею аккумуляторов с ограничительными резисторами, пороговый элемент, выходом подключенный к ключу и нагрузке, дополнительно введен сумматор, первьй вход которого соединен с ограничительным резистором батареи, второй с выходом аккумулятоной батареи, а «выход сумматора подключен к входу порогового элемента. На чертеже представлена схема для реализации предлагаемого способа защиты аккумулятоной батареи от глубокого разряда. Устройство содержит искробезопасную аккумуляторную батарею 1, состоящую из нескольких аккумуляторов и ограничительных резисторов 2, сумматора, выполненного на резистоpax 3-6 и операционном усилителе 7. Выходом сумматор подключен к пороговому устройству, собранному на резисторах 8-11, стабилитроне 12 и опе рационнсм уси:лителе 13. Выход порого вого устройства соединен с входом кл ча 14, включенного последовательно с нагрузкой 15. Резисторы 8-11 служат для ::огл а ;ования и выбора режима работы операционного усилителя (порого вого устройства). Стабилитрон 12 явл ется стабилизаторсж опорного напряже ИЯ,. . : Cymfiocrb способа заключается в сяедукицем: измеряют падение напряжения иа ограничительнам резисторе; из меря1вт выгодное напряжение аккумуляторной батареи суммируют измёрейные напряжения; сравнивают суммарНЕЛЙ сигнал с заданньм опорньп напряжением; при равенстве суммарного сигнала с опсфным формируют управляющий сиг нал; отклочают нагрузку. Устройство для реализации вышеприведенного способа работает следую щим образом. При замкнутом ключе 14 ток, проте кающий через нагрузку 15, вызывает падение напряжения на ограничительяых резисторах 2. Это напряжение подается на один из входов сумматора. собранного на операционном ус.илите- , ле 7 по схеме инвертирующего усили-, теля. На второй вход сумматора подается вьЕсрдное напряжение аккумуляторной батареи 1. Суммарное напряжение, равное разности упомянутых,, сравнивается с опорным. Опорное напряжение создается с помощью стабилитрона 12, упомянутое прикладывается через резистор 9 к инвертирующему входу операционного усилителя 13. Выходное напряжение сумматора подается через резистор 8 на неинвертирующий вход операционного усилителя. При равенстве опорного и суммарного напряжения изменяется уровень выходного напряжения операционного усилителя 13, что вызывает срабатывание ключа 14 и отключение нагрузки 15. Если опорное напряжение порогового 3,стройства (компаратора), собранного на ОУ 13 и элементах 8-12, выбрать равным 0,7 В, то при разряде батарей до 3 В происходит срабатывание компаратора и отключение нагрузки от батареи. При этом выход-, ное напряжение сумматора от тока нагрузки не зависит. Следовательно, при выбранных параметрах элементов выходное напряжение С1 4матора пропорционально напряжению батареи и не зависит от тока нагрузки. Это позволяет, выбрав с помощью стабилитрона 12-соответствующее пороговое напряжение с доста,точно высокой степенью надежности, фиксировать момент достижения минимального напряжения батареи аккумуляторов. , С целью обеспечения искробезопасности и повышения точности срабатывания сопротивление резистора 3 выбирают значительно больше, чем сопротивление ограничительного резистора 2. Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет исклю 1ения влияния тока нагрузки путем учета падения напряжения на ограничительных резисторах позволяет Увеличить / надежность защиты аккумуляторов и аппаратуры в целом. :

1. Способ защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда, основанный на измерении вькодного напряжения батареи, принятого за контролируемый параметр, сравнении его с опорным напряжением и формировании сигнала отключения нагрузки при равенстве упомянутых напряжений, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности защиты путем исключения влияния тока нагрузки, дополнительно измеряют напряжение на ограничительном резисторе одного элемента бата- . реи, суммируют его с выходным напряжением батареи и суммарный сигнал принимают за контролируемый параметр. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее батарею аккумуляторов с ограничительными резисторами, пороговьш элемент, выходом подключенный к ключу и нагрузке, отличающееся тем, что дополнительно введен сумматор, первьй вход которого соединен с ограничительным резистором батареи, второй - с выходом аккумуляторной батареи, а выход сумматора подключен к входу порогового элемента.