Автоматическое подзарядное устройство Советский патент 1993 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится электротехнике и предназначено для4 использования в качестве подзарядного устройства свинцово- кислотных аккумуляторных батарей, находящихся на длительном хранении в заряженном состоянии.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей,

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит входные выводы 1, 2 для подключения к сети переменного тока, последовательно между которыми через два последовательно встречно включенные диода 3, 4, соединенных между собой анодами и образующих отрицательный выходной вывод 5 устройства, включена нагрузка 6 переменного тока, две группы по три в каждой ключей 7-9 и 10-12 с односторонней проводимостью и односторонней блокировкой (которые могут быть выполнены на тринисторах). Первые (входные) выводы 13-15 первой группы (7-9) ключей соединены с общей точкой соединения катода диода 3 и нагрузки 6 переменного тока,

а входные выводы 16-18 второй группы (19- 22) ключей соединены с общей точкой катода диода 4 и входного вывода 2. Выходные выводы 19-21 каждого из ключей 7-9 первой группы соединены соответственно каждый с одним из входных выводов 22-24 ключей 10-12 второй группы и соответственно эти точки соединения, являющиеся тремя положительными выводами 25-27 устройства служат для подключения соответствующих трех групп аккумуляторных батарей 28-30, каждая из которых также содержит в своем -составе несколько АБ. Параллельно каждой АБ -28i-28n, 29i-29H, 30i-30n подсоединен один из ограничителей (31i-31M) на стабилитронах, каждый из которых состоит из лампы накаливания и стабилитрона, открывающихся при достижении eootBeTCTsyio- щей АБ уровня 100% заряженное™ и одна из нескольких (32i-32M) оптронно-стабилит- ронных схем контроля (каждая из которых состоит из ограничительного резистора, светодиода и стабилитрона, открывающегося при достижении соответствующей АБ уровня 85-95% заряженности номинальной

00

N СЛ Ю

4

емкости). Оптодатчик (светодиод) каждой оптронно-стабилитронной схемы контроля . каждой группы АБ установлен с возможностью одновременного взаимодействия с одним оптоприемником соответствующей одной из трех (33-35) логических схем И-НЕ на оптоприемниках и с одним оптоприемни- ком соответственно одной из трех (36-38) логических схем ИЛИ-НЕ на оптоприемниках. Выход первой схемы 36 ИЛИ-НЕ на оптоприемниках соединен через однополюсный выключатель 80 с управляющим входом 39 первого ключа 7 первой группы, а через последовательно соединенные выключатель 80, схему 40, схему 42 И, ее первый вход 41, с управляющим входом 43 второго ключа 8 первой группы, а через последовательно соединенные выключатель 80, первый вход 44 первой схемы 45 И-НЕ, первый вход4б второй схемы 47 И с управляющим входом 48 третьего ключа 9 первой группы. Выход второй 37 схемы ИЛИЧЧЕ на оптоприемниках связан через последовательно соединенные выключатель 82, вто- р.ой. вход 49 первой схемы 42 И с управляющим входом 43 второго ключа 8 первой группы, а через последовательно соединенные выключатель 82, второй вход 50 первой схемы 45 И-НЕ и первый вход 46 второй схемы 47 И с управляющим входом 48 третьего ключа 9 первой группы. Выход третьей 38 схемы ЙЛИ-НЕ на оптоприемниках связан через однополюсный выкльоча- тель 84, второй вход 51 второй схемы 47 1/1 с управляющим входом 48 третьего ключа 9 первой группы, . ; .. ; . ; . Выход первой схемы 33 на оптоприемниках связан через однополюсный выключатель 79, первое реле 52 времени с одним 53, а через выключатель 79 на прямую с другим входом 54 первой схемы 55 ИЛИ, выход 56 которой соединен с управляющим входом первого 10 ключа второй группы, а через последовательно соединенные вторую схему НЕ 57, третью схему VI 59 (ее первый вход 58) с управляющим сходом 60 второго ключа 11 второй группы, а через последовательно соединенные первый вход 61 второй схемы И-НЕ 62, первый вход 63 четвертой схемы И 64 с управляющим входом 65 третьего ключа 1.2 второй группы. Выход второй 34 схемы И-НЕ на оптоприемниках связан через однополюсный выключатель 81, второе реле 66 времени с одним 67, а через выключатель 81 на прямую с другим 68 входом схемы 69 ИЛИ, выход 70 которой через третью схему 59 И (ее второй вход 71) связан с управляющим входом 60 второго ключа 11 второй группы, а через последовательно соединенные вторую 62

схему И-НЕ (её второй вход 72) и четвертую 64 схему И (ее первый вход 63) с управляющим входом 65 третьего ключа 12 второй группы. Выход третьей 35 схемы И-НЕ на

оптоприемниках связан через однополюсный выключатель 83, третье реле 73 времени с одним 74, а через этот же выключатель 83 на прямую с другим входом 75 третьей схемы 76 ИЛИ, выход 77 которой через четвертую 64 схему И (ее второй вход78)связан с управляющим входом 65 третьего ключа 12 второй группы.

Принцип работы устройства основан на том, что если АБ сгруппировать по отдельным группам, в каждой группе по несколько последовательно соединенных АБ, то тогда при использовании трех разновидностей зарядного тока (асимметричного - при котором используется один полупериод за каждый период сети, обычного, двухполупериодного зарядного тока и одно: полупериодного без разрядных импульсов тока) и возможности получения этого заряда

от генератора тока с использованием однофазной сети переменного тока (т.е. сеть подключается к зарядным цепям, в простейшем случае, через лампу 6 накаливания) можно создать подзарядное устройство, в котором несколько групп АБ с различными суммар.ными ЭДС и номинальными емкостями соединенные параллельно между собой совершенно независимые друг от друга бу- дут заряжаться различными видами зарядного тока как в каждой группе, так и в

каждой из группы в отдельности, .,... Отличие предложенного устройства в работе заключается в том, что введенные однополюсные выключатели 79-84 позволяют расширить его функциональные возможности. К примеру, рассмотрим рабочую

ситуацию когда по тем или иным причинам группы АБ (28,29) не подключены к соответствующим выходным выводам устройства (25 и 5,26 и 5), В этой рабочей ситуации для

обеспечения нормальной работы устройства в целом необходимо разомкнуть соответствующие пары однополюсных выключателей (79 и 80 для АБ 28, 81 и 82 для АБ 29) и оставить замкнутыми контакты однополюсных выключателей 83 и 84, так как ко всем выходным выводам третьей группы ,30 АБ подключены соответствующие АБ (ЗОгЗОм) этой группы, В этой ситуации устройство будет работать на одну третью группу 30 АБ со сменой известных видов заряда, т.е. будет функционировать следующим об- разом. Разомкнутые выключатели 79-82 обеспечат закрытое состояние соответствующих ключей (7,10 и 8,11) посредством которых производится заряд первой 28 и

второй 29 группы АБ (ключи 7 и 10 закрыты вследствие того, что отсутствует возможность подачи.высокого потенциала со схемы ИЛИ-НЕ наоптоприемникахЗб непосредственно на ключ 7, а на ключ Юсо схемы И-НЕ 33 на оптоприемниках,через схему ИЛИ 55). Соответственно закрыт ключ 8, т.е. на втором входе схемы И 42 отсутствует высокий потенциал и закрыт ключ 1.1, т.к. на втором 71 входе схемы И 59 также отсутствует высокий потенциал появление которого было бы возможно при замкнутом выключателе 81. Разомкнутое положение выключателей 79-82 обеспечивает наличие низких потенциалов на входах 61, 72 схемы 62 И-НЕ и на входах 44, 55 схемы 45 И-НЕ, что соответствует наличию высоких потенциалов на соответствующих входах 63 и 46 схем 64, 47 И. В этой ситуации работа устройства в автоматическом режиме будет осуществляться только для третьей 30 группы АБ и определяется состоянием АБ входящих только в эту группу. Работа устройства в этом одном из частных случаев будет происходить следующим образом. На первом этапе когда все АБ третьей 30 группы заряжены ниже контролируемого уровня 85-95% заряженности их номинальных емкостей, зарядный ток через соответствующие ключи 9, 12 поступает от питающей сети, ограниченный нагрузкой 6 переменного тока в течении обоих полупериодов. При достижении отдельными АБ этой группы заряженное™ 85- 95% посредством схемы ИЛИ-НЕ 38 на оптоприемниках и схемы 47 И закрывается ключ 9; В последующем по мере заряда всех АБ этой группы и достижения ими уровня 85-95% заряженности и в дальнейшем посредством третьего реле 73 времени, обеспечивающего достижение всех АБ этой группы уровня 100% заряженности, закрывается и второй 12 ключ этой группы. На этом первый цикл заряда для этой группы заканчивается. Устройство неопределенное время находится в режиме контроля, а зарядный токобоих полупериодовсети полностью отсутствует до тех пор пока напряжение хотя бы на одной или нескольких АБ этой группы не снизится ниже контролируемого уровня 85-95% заряженности. Затем цикл заряда повторится с использованием только одного полупериода. Работа устройства при всех замкнутых выключателях 79-84 и всех подключенных 28-30 группах АБ ничем не отличается от работы известного устройства.

Использование устройства согласно изобретению в народном хозяйстве (особенно в Вооруженных Силах) позволит поддерживать в режиме длительного хранения

при непрерывном процессе подзаряда большое число АБ с различными ЭДС и номинальными емкостями от одного подза- рядного устройства. При этом в устройстве можно использовать для подзаряда как все выходы, так и отдельные из них, не нарушая режимов работы последнего

Формула изобретения Автоматическое подзарядное устройст0 во, содержащее входные выводы для подключения источника переменного тока, последовательно между которыми через два последовательно встречно включенные диода, соединенных между собой анодами, к

5 которым подключен отрицательный, выходной вывод устройства, включена нагрузка переменого тока, две группы ключей, в каждой из которых по три ключа, входные выводы первой группы ключей подключены к

0 точке соединения катода первого диода и входного вывода для подключения- источника переменного тока, а входные выводы второй группы ключей соединены с общей точной катода второго диода и нагрузки пе-.

5 ременного тока, выходные выводы каждого из ключей первой группы соединены соответственно с одним из выходных выводов ключей второй группы и эти точки соедине-. ния выходных выводов ключей первой и вто0 рой групп связаны каждая через одну из трех групп аккумуляторных батарей с отрицательным выходным выводом устройства, к клеммам для подключения каждой аккумуляторной батареи, соединенных последова5 тельно в группах, подключены . стабилитронные ограничители и оптронно- стабилитронная схема контроля заряженности батареи, причем оптодатчик последней выполнен с возможностью взаи0 модействия одновременно с одним оптоп- . риемником одной из трех схем И-НЕ и с общим оптоп риемником одной из трех схем. ИЛИ-НЕ, выход первой схемы ИЛИ-НЕ соединен с управляющим входом первого клю5 ча первой группы, а через последовательно соединенные первую схему НЕ и первую схему И ее первый вход связан с управляющим входом второго ключа первой группы, а через последовательно соединенные пер0 вую схему И-НЕ, ее первый вход , и вторую схему И, ее первый вход, - с управляющим входом третьего ключа первой группы, выход второй схемы ИЛИ-НЕ на оптоприемниках связан через первую схему И, ее второй

5 вход, с управляющим входом второго ключа первой группы, а через последовательно соединенные первую схему И-НЕ, ее второй вход, и вторую схему И, ее первый вход, - с управляющим входом третьего ключа первой группы, выход третьей схемы ИЛИ-НЕ

на оптопрйемниках связан через вторую схему И, ее второй вход, с управляющим входом третьего ключа первой группы, выход первой схемы И-НЕ-на оптоприемниках связан через реле времени с одним-, а непосредственно с другим входами первой схемы ИЛИ, выход которой непосредственно соединен с управляющим входом первого ключа второй группы, а через последовательно соединенные вторую схему НЕ и третью схему И, ее первый вход, - с управляющим входом второго ключа второй группы, а через последовательно соединенные вторую схему И-НЕ, ее первый вход, и четвертую схему И, ее первый вход, - с управляющим входом третьего ключа второй группы, выход второй схемы И-НЕ на оптоприемниках связан через второе реле времени с одним, а непосредственно с другим входами второй схемы ИЛИ, выход которой через третью схему И, ее второй вход, связан с управляющим входом второго ключа второй группы, а через последовательно соединен-.

ные вторую схему И-НЕ, ее второй вход, и четвертую схему И, ее первый вход, - с управляющим входом третьего ключа второй группы, выход третьей схемы И-НЕ на оптоприемниках связан через третье реле времени с одним, а непосредственно с другим входами третьей схемы ИЛИ, выход которой через четвертую схему И, ее второй вход, связан с управляющим входом третьего ключа второй группы, о т л и ч а ю щ е е с я

тем, что; с целью расширения эксплуатационных возможностей, в выходные цепи логических схем ИЛИ-НЕ и И-НЕ /на оптоприемниках введены однополюсные выключатели.

Использование: электрооборудование, обеспечивающее непрерывное поддержание состояния заряженное™ множества аккумуляторных батарей различных типоразмеров, находящихся на длительном хранении. Сущность изобретения: в выход- ные цепи логических схем ИЛИ-НЕ и И-НЕ на оптоприемниках введены однополюсные выключатели. В разомкнутом их положении прерывается управление ключами в выходных цепях устройства, ненагруженных аккумуляторными батареями. 1 ил.