Устройство для заряда аккумуляторных батарей Советский патент 1982 года по МПК H02J7/10 

(54) УСТЮЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

, .-1 Изобретение относится к устройствам, при меняемым для заряда аккумуляторных бата.рей, в частности к зарядаым устройствам, применяемым в маркшейдерских гирокомпас Известно устройство с двойным регулированием, в котором с одной стороны, при помощи схемы стабилизатора тока поддерживается постоянным ток нагрузки, а с другой стороны, используется автоматически регулируемый источник постоянного напряжения, величина которого регулируется так, чтобы напряжение на регулирующем транзисторе поддерживалось постоянным 1. Однако применение двойного регулировани в устройствах для заряда аккумуляторных батарей нежелательно, так как приводит к серьезному усложнению схемы и требует дополнительно больщого числа сложных элементов. Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи содержащее выпрямитель и стабилизатор тока, позволяющее заряжать стабилизированным током аккумуляторную батарею при ее правильном подключении к выходным клеммам устройства 2. Известно зарядное устройство для аккумуляторных батарей, содержащее сетевой трансформатор с вторичной обмоткой, снабженной тремя выводами, выпрямитель, одна из входных клемм которого соединена с первым выводом вторичной обмотки трансформатора и реле с перекидным контактом, включенным между второй входной клеммой выпрямителя и вторым и третьим выводами вторичной обмотки трансформатора, причем обмотка реле подключена к выходным клеммам устройства. Указанное подключение репе позволяет автоматизировать процесс переключения вторичных обмоток трансформатора в зависимости отчисла подключаемых к выходным клеммам зарядного устройства аккумуляторов. Причем, при подключении двух батарей число витков вторичной обмотки трансформатора увеличивается 3. Недостатком данного устройства является нестабильность зарядного тока так как по мере заряда существенно изменяется ЭДС и 39 внутреннее сопротивление батареи. Изменение тока заряда затрудняет контроль емкости заряжаемой батареи, и отрицательно сказывается на долговетаости самой батареи. Подкли чение обмотки реле параллельно заряжаемой батарее усугубляет указанную нестабильность тока заряда, так как по мере изменения сопротивления батареи происходит перераспределение тока между обмоткой реле и аккумулятором. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для заряда аккумуляторной батареи, позволяющее заряжать аккумуляторную батарею при ее произвольном подключении, к выходным клеммам зарядного устройства, содержащее стабилизатор тока, устройство определения полярности подключаемой батареи и коммутирующее устройство 14. Недостатком данных устройств является уменьшение 1СПД в тех случаях когда усТ ройство используется для заряда как одной. так и нескольких батарей, шш батарей с различным числом элементов. Так, при эксплуатации маркшейдерских гирокомпасов, пер вичным истоадшком питания которых являются аккумуляторные батареи, возникает необ ходимость заряжать либо одну, либо две аккумуляторные батареи. При этом зарядные устройства, входящие в комплект приборов, проектируются с учетом изменения нагрузки в два раза, что вызывает увеличение габаритов из-за увеличения площади радиатора регулирующего транзистора и снижение КПД зарядного устройства при заряде одной батареи (на 30-40%). Цель изобретения - повышение КПД устро ства путем автоматического изменения напряжения на входе вьшрямнтеяя при изменении числа заряженных батарей и сохранение стабильности тока заряда. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для заряда аккумуляторных батарей, содержащее силовой трансформатор с вт ричной обмоткой, имеющий три вывода, выпрямитель с емкостным фильтром, одна из входных клемм которого непосредственно соединена с первым выводом вторичной обмотки трансформатора и стабилизатора зарядного тока с последовательщ м регулирующ(м транзистором и транзисторным усилителем обратной связи, дополнительно введено реле с замыкающим и перекидным контактами, причем один конец обмотки реле подсоединен. к одной из выходных клемм вьшрямите ля, а другой через параллельно соединенные резистор и замыкающий контакт реле к выходу транзисторного усилителя обратной связи, при этом через перекидной контакт ре ле свободная входная клемма выпрямителя подключена к третьему и второму выводам вторичной обмотки трансформатора. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит сетевой трансформатор 1 с вторичной обмоткой, имеющей три вывода 2-4 трансформатор., 1 выводом 2 непосредственно соединен с входом вьшрямителя 5, к выходным концам которого подсоединен емкостной фильтр 6. Клеммы емкостного фильтра 6 связаны с входами стабилизадора тока 7, в котором база, регулирующего транзистора 8 соединена с выходом транзисторного усилителя обратной связи 9, вход которого подключен к выходу схемы 10 сравнения, один вход которой связан с эталонным резистором 11, а другой с одной из выходных клемм зарядного ; устройства 12, к которым подсоединяются аккумуляторные батареи 13. Обмотка реле 14 одним концом подсоединена к одному из выходных концов выпрямителя, а другим - через параллельно соединенные резистор 15 и замыкающий контакт 16 к. выходной цепи транзисторного усилителя обратной связи 9. Перекидным контактом 17 третш вывод 4 вторичной обмотки трансформатора 1 соединен с вторым входом выпрямителя 5, Зарядное устройство работает следующим образом. При подключении двух аккумуляторных батарей 13 к выходным клеммам 12 (положение 1) через аккумуляторные батареи 12 протекает ток заряда. Схема 10 сравнения сравнивает падение напряжения на эталонном резисторе 11 с опорным напряжением, образуя сигнал рассогласования. Этот сигнал усиливается до требуемой величины транзисторным усилите)1ем обратной связи 9 л подается в соответствующей фазе на базу регулирующего транзистора 8, у которого меняется сопротивление коллекторно-змиттерного перехода так, что рассогласование устраняется. При этом падение напряжения на регулирующем транзисторе не превьщшет заранее заданной номинальной величины (на практике эта величина не превыщает 5-6 В). Режим работы по постоянному току транзисторного усилителя обратной связи 9 определяется в основном величиной омического сопротивления обмотки реле 14 и последовательно соединенным с ним резистором 15. Контакты реле 16 и 17 находятся в исходном состоянии и третий выход 4 вторичной обмотки трансформатора 1 через контакт 17 подсоединен к входной цепи выпрямителя 5, обеспечивающего через емкостной фильтр 6 максимальную величину напряжения питания на входе стабилизатора тока 7 При подключении вместо двух аккумуляторных батарей 13 одной (положение 2) к выходным клеммам 12, напряжение на клеммах 12 почти в два раза меньше по сравнению с предьвдущим случаем, остальное напряжение падает иа регулирующем транзисторе 8,вследствие этого почти в два раза увеличивается ток в выходной (коллекторной) цепи транзисторного усилителя обратной связ 9,протекаюищй и через обмотку реле 14. При таком увеличении тока срабатывает реле 14. Его контакт 17 переходит в положение, при котором второй вывод 3 вторичной обмотки трансформатора 11 подсоединяется к входу вьшрямителя S. Напряжение на входе и соответственно на выходе вьшрямителя 5уменьшается. При этом уменьшается и перепад напряжения на регулирующем транзисторе, и соответственно, ток, протекающий через обмотку реле 14, однако сила тока не достигает величины тока отпускания реле. Надежное удержание репе 14 обесп чивается еще и тем, что при его срабатывании замыкающий контакт 16 шунтирует рези тор 15, Ток через обмотку реле 14 при этом незначительно повышается и тем самым обеспечивает надежность удержания реле 14. Напряжение на клеммах емкостного фильтра 6сохраняется в тот момент, когда перекидной контакт 17 переходит от вывода 4 к выводу 3 вторичной обмотки, трансформатора 1. Поэтому ток в обмотке реле 14 не прерьшается и не возникает никаких колебательных режимов работы устройства. При отключении аккумуляторов, ток в выходной цепи транзисторного усилителя обратной связи резко падает и реле возвращается в свое исходное состояние. В тех случаях, когда напряжение переменного тока сети оказьгоается ниже нормы и заряд двух-.батарей невозможен, заряд одной батареи может быть осуществлен, так как реле 14 не срабатьтает в этом случае и на выходных клеммах 12 - максимально возможное напряжение. Таким образом, дополнительное введение в зарядное устройство реле с двумя контактами позволяет облегчить режим работы регу лирующих транзисторов в тех случаях, когда приходится заряжать различное число аккумуляторных батарей, если батареи больше двух, то всегда из любого требуемого их количества можно выделить такую группу, которая заряжается при подключении только части вторичной обмотки входного сетевого трансформатора, в то время как для заряда всех акк)Тйуляторов используется вторичная обмотка полностью. Тем самым повышается надежность работы устройства и увеличивается его КПД, когда устройство работает при пониженной ттрузкё, а за счет того, что уменьщается избь1ток тепловой энергии, рассеиваемой на регулирующем транзисторе, появляется возможность уменьшить площадь радиатора, а следовательно и габариты устройства. Формула изобретения Устройство для заряда аккумуляторных батарей, содержащее сетевой трансформатор с вторичной обмоткой, имеющей три вьгаода, вьшрямитель с емкостньш фильтром, одна из входнь1х клемм которого непосредственно соединена с первым выводом вторичной обмотки трансформатора, и стабилизатор зарядного тока с последовательньп«д регулирующим транзистором и транзисторньпй усилителем обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД устройства, в него дополнительно введено реле с замыкающим и перекидным контактами, причем один конец обмотки реле подсоединен к одной из выходных клем вьщрямителя, а другой через параллельно соеданенные резистор и замьпсающий контакт реле - к выходу транзисторного усилителя обратной связи, при этом нерез перекидной контакт реле свободная входная клемма вьщрямителя подклю чена ко второму и третьему выводам вторичной обмотки трансформатора. Источники информащш, принятые во. внимание при экспертизе 1.Источники электропитания на полупроводниковых приборах, под ред. С. Д. Додика и др. Советское радио, М., 1969, с, 198-199. 2.Патент США N 3781631, кл. 320-25, 1973. 3.Патент Франции № 2050865, кл. Н 01 J 7/0, 1971. 4.Авторское свидетельство СССР IP 562896, кл. Н 02 3 7/10, 1975.