Устройство для автоматического контроля напряжения гальванических элементов и батарей Советский патент 1946 года по МПК G01R19/00 G01R17/02 G05B13/02 

Обычным способом проверки на заводах э. д. с. элементов после сборки и спайки батареи (до заливки смолкой) является применение вольтм1гтров или простейших приспособлений (например, вольтметров с компенсацией), несколько ускоряющих процесс проверки.

Вследствие чрезвычайной трудоеМКости этого способа контроля, для его ускорения обычно ограничиваются посекционным контролем, т. е. проверяется не э. д. с. каждого элемента, входящего в батарею, а суммарная э. д. с. группы элементов. При этом, очевидно, легко остаться необнаруженным дефектный элемент, так как даже пр« его 1наличИ1И суммарная э. д. с. секции 1может иметь нормальную величину за счет повышенной э. д. с. остальных входящих в нее элементов.

Испытание элементов и батарей на емкость производится в .основном путем разряда на постоянное сопротивление с (производством периодичесюих замеров и с иОСледующи|М определением емкости путем соответствующих расчетов или планиметрирования разрядных кривых.

Способ этот трудоемок и требует наличия значительного числа обслуживающего персонала на испытательных станциях.

Разряд элементов с учетом емкости счетчиками амперчасов (обычно электролитическими) применяется крайне редко, так как при этом также прихадит1ся про изводить периодические замеры напряжения разряжаемых элементов (или батарей), чтобы зафиксировать конец разряда и правильно определ1ггь емкость.

Значительно более эффективным является способ испытания элементов и батарей путам противовключения источника тока стандартного напряжения и регулировкой силы разрядного тока.

. Предлагаемое устройство базируется на этом спосо-бе контроля и в нем контролируемые гальванические элементы батареи поочередно подключаются коммутатором, приводимым во вращение электродвигателем, к компенсирующему источнику тока эталонного напряжения.

Основной особенностью предла-. гаемого автоматического устройства для контроля напряжения гальванических элементов и батарей является применение приспособления, автоматически выключающего счетчик, учитывающий продолжительность разряда, при разряде соответствующего испытуемого элемента ниже установленного .предела.

На чертеже фиг. 1; и 2 изображают предлагаемое устройство в двух вариантах, фиг. 3 и 4 показывают отдельные узлы устройства (автоматический регулятор силы разрядного тока № компенсирующее устройство) в случае использования его для контрол;я батарей.

В предлагаемом устройстве все испытуемые элементы № 1, N° 2... включаются последовательно (подключаются к -постоянной, смонтированной на испытательном стенде, схеме (Посредством щтепсельных соединений, что обеспечивает удобство обслуживания и быстроту замены разрядившихся до предела элементов). При достаточно больщом числе элементов ( ;дтук) группа элементов непосредственно подключается к автоматическому регулятору, (В изображенном же на чертеже случае, ввиду малого числа иопытуемых элементов, - последовательно с ними включается вспомогательный источник энергии (стабилизированный выпрямитель), имеющий напряжение 200 вольт.

Для автоматического регулирования силы разрядного тока служит устройство, состоящее из щести параллельно включенных ламп (триодов) /, на сетки которых лодается смещение с постоянного сопротивления 2 и батареи малой емкости 5. Через сопротивление 2 протекает анодный ток «управляющего триода 4, включенного параллельно «агрузочно|му сопротивлению 5. На сетку этого триода шодается отрицательное смещение, равное разности между напряжением батареи 6 и падением напряжения иа сопротивлени1И 7, включенном последовательно с батареей 8 и параллельно триоду 4 и нагрузочному со(прот|ивлекию 5. Элементы схемы подобраны так, что прп нормальной величине разрядного тока и мииимальном напряжении разряжаемой группы элементов смещение на сетках регулирующих ламчч / -близко к нулю и падение напряжения в них невелико.

Весьма малому изменению (увеличению) тока через нагрузочное сопротивление 5 соответ1ствует, вследствие наличия компенсирующей батареи 8 и сеточной батареи 6, резкое изменение величины смещения «а сетке управляющего триода 4. При этом резко возрястают его анодный ток, величина падения напряжения на сопротивлении 2 и отрицательное смещение на сетках регулирующих ламп / и, следовательно, увеличивается сопротивление последних. Таким образам даже для небольшого изменения разрядного тока, так как он определяется именно током через нагрузочное сопротивление {токи через управляющий триод 4 и компенсационную батарею 5 весьма малы), необходимо значительное изменение подводимого к- схе-ме напряжения и, наоборот, большим колебаниям подводимого напряжения соответствуют малые колебания тока. Предварительные расчеты показали, что при прим-енении ламп ТО-143 (регулирующее звено) и 6-Ф-5 (управляющее звено) может быть получена стабильность тока (с точностью 37 2%) в течение всего времени разряща и при возможных колебаниях напряжения дополнительного источника энергии.

Для контроля за -работой установки предусмотрены из|мерительные приборы - вольтметр и миллиамперметр. Приборы могут быть постоянно включены в схему или для их включения могут быть предусмотрены соответствующие гнезда.

Для автоматической сигнализации, в случае уменьшения разрядного тока более, чем на 3% от но:минальной величины, предусмотрено реле Я, включенное параллельно компенсирующей батарее 5 через специальный триод JO. При нормальной величине разрядного тока триод 10 заперт, так как на его сетку подается значительное отрицательное напряжение с солротивления 7. При yiMeHbmeHHH тока более чем на 3%, лампа отпирается, так как при этом резко снижается напряжение на сопротивлении 7. и реле включает световой и акустический сигналы 11, питаемые от сети переменного тока или аккумуляторной батареи. При этом вполне достаточно ограничиться сигнализацией, действующей при уменьшении тока, так как подавляющее большинство неисправностей схемы (нарущение контактов, потеря эмиссии ламиами и т. д.), равно как и «глубокий, разряд испытуемых элементов, и исчезновение или резкое снижение сетевого напряжения вызывают именно снижение разрядного тока. Автоматическое отключение разрядивщихся элементов осуществляется посредством исполнительных реле 13 с отключающими контактами 12 последних, соединенными с переключателем /4. Переключатель этот имеет ряд контактов, к которым подключены все испытуемые элементы - Ло 1, № 2,... № 6; контактные кольца переключателя соединены с потенциометром 15 компенсирующего устройства через первичную обмотку входного трансфо1рматора 16 усилителя.

Ком1пенсирующее устройство питается от элемента 17 больщой емкости с пологой разрядной кривой. Контро-ль величины компенсирующего напряжения может осуществлятся посредством вольтметра, подключаемого к гнездам 18.

Переключатель 14 жестко связан с переключателем 19 (возможно также их объединение в один переключатель). Последний имеет ряд контактов, осуществляющих включение в анодную цепь выходной ламиы 20 усилителя исполнительных реле /5, имеющих несколь-, ко контактных групп. Одна группа контактов 12 этих реле служит для отключения разрядивщихся элементов. Нормально открытые контакты 21 служат для включения сигнальных неоновых ламп 22, указывающих, какой из иопытуемых элементов разрядился до предела и отключен. Третья контактная группа 23

при притяжении якоря реле 13 производит выключение из цепи питания счетчика импульсов 24 и включение эквивалентов сопротивления. Четвертая контактная группа 25 включает обмотку реле 13 на питание от независимого источника, соединенного ло следовательно с источнико м питания усилителя.

Оба переключателя 14 и 19 приводятся во вращение электродвигателем 26, через редуктор (на схеме не показан) (возможно ;вместо приводимых переключателей применение телефонных искателей). На оси переключателей жестко закреплен контактный барабан 27 с двумя парами контактных щеток 28 и 29. Включение двигателя осуществляется с помощью реле 30, которое включается через определенные промежутки времени (0,5 - 1 час) первичными контактными часами 5/. При включении реле 30 одновременно происходит замыкание цепи питания счетчиков импульсов; поэтому число включений, показываемое ими, г01ворит о продолжительности разряда соответствующих элементов.

Процесс испытания , протекает следующим образом.

Каждые полчаса (или час) происходит включение реле 50 первичными часами 5/. Реле это имеет три нормально открытых -контакта, которые производят включение электродвигателя 26, замыкают цепь питания счетчиков импульсов и блокируют контакты .часов. Электродвигатель 26 приходит во вращение и вращает контактный барабан 27. контакты 29 которого- щунтируют контакты реле 30, включившие двигатель. Вследствие . этого последний остается включенным даже после выключения реле 30 до тех пор, пока барабан 27 , и ползуны переключателей 19 и 14 не сделают полного оборота и контакты 29 не попадут вновь на изолированный сектор барабана 27 (заштрихован).

Цепь питания реле 50 размыкается в контактах 28. вследствие чего оно выключается (первичные часы дают мгновенное замыкание . контакта).

Одновременно все испытывающиеся на стенде элементы по очереди подключаются переключателем J4 к кОМпенсирующему устpoiicTBy, а переключатель 19 включает Б анодную цепь выходной лампы 20 усилителя реле J3, причем порядковый номер включенного реле совпадает с порядковым номерам элемента, который в данный момент подключен к компенсационному устройству.

Напряжение на компенсаторе установлено равным нижнему пределу напряжения, допустимому для данного типа элементов (обычно 0,7 вольта). В случае, если ии один из элементов не разрядился еще до этого предела, ток в цепи компенсатор - элемент протекает IB направлении от элемента к компенсатору, и поэтому «апряжение на вторичной обмотке трансформатора 16 складывается с напряжение элем&нта 32, задающего отрицательное смещение на сетку входной лампы 55 усил1ителя. Эта лампа обладает В этом случае весьма большим сопротивлением, и ток через нее весьма мал. Вследствие этого падение напряжения на сопротивлении 34 .незначительно и выходная лампа 20 усилителя, работающая при большом отрицательном смещении, задаваемом батареей 55, имеет незначительный анодный ток, недостаточный для притяжения якоря реле.

Таким образом пока «и один из испытуемых элементов не разрядился, 1каждый час, при .включении реле 5 первичными часами 5/, происходит только отсчет времени разряда счетчиками импульсов.

Если какой-либо из испытуемых элементов разрядится ииже установленного предела, то при очередном контроле будет иметь место импульс тока от компенсатора к элементу. Этот импульс, трансформируясь трансформатором 16, резко снижает величину отрицательного смещения на входной лампе 55, вследствие чего во 3растают проходящий через нее ток « падение напряжения на сопротивлении 34. А это в свою очередь снижает отрицательное смещение на сетке выходной лампы 20 и, благодаря возрастанию анодного тока, срабатывает реле /5, ;включенное в этот мо мент в анодную цепь.

При этом пройсходит:

а) отключение в контактах 12 дефектного элемента,

0) включение -в контактах 25 обмотки реле 13, noM«iMio усилителя, в цепь куяроксного выпржмителя,

в)ак„почение в ко.нтактах 21 сигнальной лампы 22, имеющей номер, соответствующий номеру разрядившегося элемента,

г)отключение в контактах 24 имеющего тот же HOMiep счетчика, который уже не будет фиксировать последующих «контрольных включений и показание которого будет соответствовать продолжительносш разряда отключенного элемента.

После зааюны. ра 3ряди1вщегося элемента новым необходимо отключить его реле, для чего служит кнопка 36. Отсчет времени следует вести от последнего показания счетчика.

Следует отметить, что отдельные узлы описанного устройства могут 1фетерпеть из.менения. Так например, возможно применение вместо самоблокирующихся реле - двухобмютачных реле, одна из катушек которых, создающая усилие, достаточное только для удержания якоря реле в притянутом состоянии, 1включена постоянно, а вторая, осущеставляющая притяжение, включается в анодную цепь выходной лампы усилителя; счетчики импульсов могут включаться не ПocлeдoвaтeJ ьио, а параллельно, и т. д.

Устройство может быть значительно упрощено, как это -показано на фиг. 2 чертежа, за счет отказа от выключения разрядившихся элементов. Действительно, отключение это соверщенно необязательно для проведения испытания, так как время, когда элемент разрядился до нижнего предела, фиксируется, и поэтому емкость ©го может быть определена.

В этом случае значительно упрощается конструкция переключателя 14 и исключаются конта.ктьг 12,

служившие для отключателя элементов. В связи с исключением этой (контактной группы становится возможным применение, вместо реле 13, бленкеров 37 с двумя блокконтактами 23 и 25, и исключение из схемы сигнальных ламп 22 и включающих их контактов 21. Счетчики импульсов в этом случае предположено применять в параллельком соединении с разобщенным включением катушек. В остальном стройство аналогично устройству по первому варианту и пояснений не требует.

Аналогично с вышеописанной может быть построена установка ля испытания батарей. В этом слуае автоматические регуляторы олжны выполняться независимыми для каждой группы из 4-б батарей, а автоматический отключатель может обслуживать «есколько групп батарей (50 - 100 и более штук).

Электрическая cxeMia автоматического регулятора в установке для испытания батарей приведена на фиг. 3.

Также несколько видоизменяется, в случае испытания батарей, схема компенсационного устройства, так как при этом батарея элементов, работающая на потенциометр, получилась бы чрезмерно громоздко .

В этом случае (фиг. 4) компенсация осуществляется «енагруженной батарей, а для точной установки величины компенсирующего напряж.ення применен добавочный компенсатор, состоящий из небольщого числа элементов и потенциометра.

В остальном схема установки вполне идентична схеме для испытания элементов.

Предмет изобретения

1.Устройство для автоматического контроля напряжения гальванических элементов и батарей, поочередно подключаемых коммутаторам, приводимым во вращение электродвигателем, к компенсирующему источнику тока эталонного напряжения. отличающееся тем, что в цепь, соединяющую испытуемые элементы с компенсирующим источником тока, включена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого присоединена к входу усилителя, в выходную цепь которого включены реле 13, осуществляющие выключение учитывающего продолжительность разряда счетчика при разря-. де соответствующего агспытуемого элемента ниже установленного предела.

2.Фор.ма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что цепь питания последовательно соединенных счетчиков проведена через контакт реле, периодически возбуждаемого через выключатель, управляемый часовым механизмом.

3.Форма выполнения устройства по п. п. 1 и 2, отличающаяся тем, что испытуемые элементы включены на общее нагрузочное сопротивление последовательно с приспособлением для автоматического регулирования силы разрядного тока.

4.Форма выполнения устройства по п. п. 1-3, отличающаяся тем, что цепь последовательно соединенных элементов проведена через контакты покоя реле 13, рабочие контакты которого служат для отключения разрядившегося элемента путем его замыкания накоротко.

Ло 66347

- 6 - Фиг. 1

Р

W

J I Т JЧ -t

|/з|/з1 1/31 Р13 iai

4 fl 8 f1J6l l CF

, 23 23

5

Цf228 и и в2

I Ио;/

liitUaLI-1Ж /V/ л/с л5 fjif /v.f fjS Jh НЬ И: НЬ - -i -.-Л ,-

r ji r |ScpPrj- K-p;i irj |i p i.i.

-f

Ло 66347

-iirUlR |i| i|i|i r полям I

U|,|,H

j5

Фиг. 4

От испытуемой damapei/