Автоматическое зарядно-тренировочное устройство Советский патент 1982 года по МПК H01M10/42 

(54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНО-ТРЕНИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к транспорту, а именно к устройствам, использующимся для приведения в рабочее состояние, а также для проведения профилактического обслуживания преимухиественно стартерных как кислотных, так и щелочных аккумуляторных батерей (АБ), применяемых как на наземных,воздушных, так и на водных транспортных средствах, не исключая и стационарных установок.

Для АБ транспортных средств сезонного использования, речного и морского флота характерен режим их длительного нахождения в дежурном состоянии, т.е. в постоянной готовности к обеспечению электроэнергией таких ответственных потребителей, как аварийное освещение, сигнализация,связь, автоматический запуск аварийных дизель-генераторов либо запуск двигателей спасательных мотоботов.

Известно, что при нгосождении АБ :в состоянии с залитым электролитом |В их элементах постоянно происходит 1самозаряд, который у батарей, эксплуатирующихся длительное время, дости|гает 0,3-1,0% от-начальной емкости в сутки СIj.

Известно также, что при постоянной подзарядке, но без периодической тренировки (разряд-заряд) АБ также теряют свою номинсшьную емкость.

Поэтому при подготовке к хранению, ежеквартально при хранении, при подготовке к использованию по назначению, а также при длительной эксплу атации в режиме без периодических

10 глубоких разрядов с АБ требуется проводить контрольно-тренировочные циклы. Контрольно-тренировочный цикл заключается в том, что АБ заряжается до полной емкости, затем разряжа15ется током, величина котрторого указывается в инструкциях по обслужива- нию данного типа аккумуляторов, и . вновь заряжается до полной eMKOCTHpJ ,

Обслуживание АБ обычными средст20вами зарядки и разрядки требует непрерывного контроля за состоянием устройств и батарей. Hapymesme правил эксплуатации и обслуживания АБ приводит к преждевременному выходу их

25 из строя.

Известно зарядное устройство автомат, обеспечивакяцее заряд аккумуляторной батареи в режиме, близком к оптимальному, содержащее силовой

Ч трансформатор, тринистор, балластный

резистор и схему формирования опорно го напряжения .

Недостатком данного устройства является весьма существенная критичность к параметрам тринистора, а также отсутствие схемы, позволяющей осуществлять разряд АБ до заданного уровня напряжения.

Известно также зарядно-разрядное устройство для аккумуляторных батарей, содержащее узел заряда, включающий силовой трансформатор, тринистор, балластный резистор, схему формирования опорного напряжения узла заряда, а также схему разряда АБ до заданного уровня напряжения, включаю щую в себя транзисторно-релейный .ключ и схему формирования опорного напряжения разряда СЗ .

Недостатками указанного устройства являются отсутствие возможности автоматического переключения последнего из режима разряда АБ (по его oкoнчaнииJ в режим заряда, критичность к параметрам тринистора, нерациональные потери энергии на балластном резисторе и невозможность формирования асимметричного тока заряда. Цель изобретения - повышение стабильности и эффективности устройства повышение точности установки напряжения эталонного источника узла заряда, а также обеспечение режима заряда батареи в течение заданного интервала времени.. Поставленная цель достигается тем что в автоматическое зарядно-трениро вочное устройство, содержащее узел заряда, включающий в себя понижающий трансформатор, первичн.ая обмотка которого подключена к входным клеммам устройства, а вторичная обмотка с одной стороны связана через минусову шину с соответствующей выходной клем мой, ас другой стороны - со схемой формирования опорного напрях ения схемы заряда, содержащей диод, к катоду которого через резистор подключены катод стабилитрона и настроечный потенциометр, второй конец которого и анод стабилитрона соединены с минусовой шиной и с анодом тринистора, управляющий электрод которого через вт.орой диод соединен с ползунком настроечного потенциометраj а катод ррйнистора через балластный резистор и плюсовую шину устройства подключен Тсдругой выходной клемме, и узел раз ряда, состоящий из транзисторного ключа с реле в коллекторной цепи, схемы формирования опорного напряжения разряда и разрядный реостат,подключенный одним концом к положительной шине, а другим через замыкающие контакты упомянутого реле к минусо вой шине устройства, введены управляемый вентиль и конденсатор, а балластный резистор тринистора выполнен в виде потенциометра, ползунок которого соединен с управлякяцим электродом вновь введенного управляемого вентиля, анод которого подключен к отводу вторичной обмотки трансформатора, а катод - к плюсовой шине устройства, при этом к аноду управляемого вентиля через выключатель подсоединена одна обкладка конденсатора, - вторая его обкладка через разрядный реостат связана с его катодом, а в цепь питания первичной обмотки трансформатора включен размыкающий контакт реле схемы разряда.

Кроме того, настроечный потенциометр выполнен в виде трех элементов - двух потенциометров и постоянного резистора, включенного между ними, при этом ползунок одного потенциометра через упомянутый диод связан с управляющим электродом тринистора, а ползунок второго потенциометра через размыкающие контакты электромеханического таймерного механизма подключен к минусовой шине устройства, На чертеже представлена принципиальная схема автоматического зарядно-тренировочного устройства. Устройство содержит понижающий силовой трансформатор Тр1, источник опорного напряжения - диод Д1, стабилитрон Д2, резисторы R1,R2, R3 и R4 и размыкающие контакты электромеханического таймера В1, выпрямительный диод-компаратор ДЗ, тринистор Д4, ограничительный резистор R5, силовой управляемый вентиль Д5, источник формирователя опорного напряжения при разряде АБ-резистор R6, стабилитрон Д6, транзисторно-релейный ключ - транзистор Т1, реле К1 со своими контактами.Kl.i, К1.2, .К1.3, резистор ограничения тока базы транзистора - R7, двухплатный коммутатор с группами контактов П1.1 и П1.2, переключатель выводов первичной обмотки трансформатора В1 -f разрядная нагрузка - мощный проволочный.реостат RH, кнопка включения устройства в режим разряда К.н1 амперметр А и вольтметр V,a также выходные зажимы устройства + и - для подключения аккумуляторной батареи, тумблер В2 и конденсатор С1. Перед подачей напряжения питающей сети на устройство, все .элементы коммутации устанавливаются в положение, указанное на чертеже. Подключается АБ к соответствующим зажимам (клеммам). По показанию вольтметра определяется правильность подключения АБ и ее ЭДС. Затем при помощи контактов коммутатора П1.1 и П1.2,замыкается цепь питания первичной обмотки трансформатора и цепь самоблокировки транзисторно-релейно ключа. Устройство работает следующим об разом. Напряжение положительной полувол вы с верхней части (по схеме) втори ной обмотки трансформатора через вы прямительный диод Д1, ограничительный резистор R1 поступает на стабил трон ,42 и параллельную ему цепочку резисторов R2, R3, R4. Пока потенциал, поступающий с положительной клеммы АБ чарез амперметр и резисто R5 на катод тринистора Д4, выле напряжения, снимаемого с ползунка под строечного резистора R2 - диод ДЗ и тринистор Д4 закрыты. Закрыт и ве тиль Д5, ток заряда АВ не проходит. Но как только напряжение, снимаемое с ползунка резистора R2, стает больше потенциала, поступающего с клемм АВ на величину, достаточную для открытия диода ДЗ и тринистора Д4, он открывается и через резистор R5, ам перметр А течёт зарядный ток, величи на которого ограничена сопротивление резистора R5. Падение напряжение, сн маемое t правой части (по схеме) ре зистора R5, подается на период управ электрод-катод вентиля Д5 так что в момент времени, когда положительная полуволна напряжения, поступающая с отвода вторичной обмотки трансформатора на анод силового вентиля, становится выше ЭДС батареи аккумуляторов, вентиль Д5 открывается, пропуская импульс зарядного тока Амплитуде, импульса тока заряда, а следовательно, и среднее значение за период сетевого напряжения зависит от степени разряженности АБ, положения коммутатора П1.1 и переключателя В1 . Производя соответбтвукщие коммутации можно установить требуемое значение тока заряда. Для проведения профилактического заряда ассимметричньам лечебныГ1 током следует замкнуть тумблер В2. В этом случае пока вентиль Д5 закрыт, т.е. при отрицательной полуволне напряжения, через АБ протекает разрядный ток, величина которого определяется величиной емкости С1 и активного сопротивления RH. Конденсат- р С1 при этом заряжается, а в следующий полупериод он возвращает накопленную энергию батарее. По мере заряда АБ напряжение на ее элементах, а следовательно, и на выходных клеммах возрастает.При увеличении напряжения на элементах кислотных АБ до 2,4 В (в щелочных до 1,8-1,9 В) разность потенциалов между управляющим электродом и ка(Тодом тринистора -Д4 становится, недостаточной для его открытия. Это достигается при настройке устройства путем перемещения ползунка подстроечного резистора R2. Цикл заряда АБ на этом прекращается, а уст юйство автоматически переходит в режим компенсации саморазряда аккумуляторов, т.е. при снижении ЗДС батареи начинает открываться тринистор Д4 и вентиль Д5, а затем вновь заряд прек1ращается. При подготовке АВ к длительному хранению без подзарядки рекомендуется сообщить полный заряд или перезаряд, заключаквдийся в том, что через два-три часа после окончания ци1сла заряда батарея вновь становится на заряд на определенный интервал времени. В данном устройстве для этой цели используется электромеханический таймер, контакты которого В1 paэ /Iыкaютcя при установке того или иного интервала времени. При этом напряжение, снимаемое с ползуна резистора R2, скачком возрастает, а это приводит к открытию тринистора Д4 и вентиля Д5 независимо от степени заг ряженности АБ на интервал времени, установленный таймером. При замыкании контактов В1 устройство автоматически возвращается в режим компенсации саморазряда АБ, Для проведения контрольно-тренировочного цикла нажимается кнопка KHl. При этом если напряжение пробоя стабилитрона Д6 ниже ЭДС батареи, он открывается. Ток, протекающий по резистору R6, создает разность потенциалов, приложенную к базе транзистора Т1 так, что он открывается.Если при этом контакты коммутатора П1.2. замкнуты, срабатывает реле К1, замыкая свои -контакты К1.2 и К1.3 и размыкаяК1.1, исключая тем самым одновременную работу схемы разряда и выпрямителя . Замкнувшиеся контакты реле К1.3 блокируют кнопку Кн1 и ее можно отпустить, а К1.2 подключает разрядный реостат к минусовой шине устройства. Начинается цикл разрйда АВ. Ток разряда устанавливается перемещением движка реоггата RH и дальнейтаей подстройки не требует, так как уменьшение его к концу разряда не превыгаает 2,0% и это можно всегда учесть при определении емкости АБ. По мере разряда АВ напряжение на ее-клеммах уменьшается. Напряжение запирания стабилитрона Д6 подбирается таким образом, чтобы при уменьении его на элементах кислотных ккумуляторов до 1,7-1,73 В (в - до 0,8-0,95), указанный стабиитрон запирался. Это приводит к закрытию транзисора Т1 и. возвращению контактов реле Kl в исходное состояние. Контактгл К1.2 разрывают цепь разрядной нагрузки, К1.3 - разблокируют кнопку Кн1, а К1.1 подают питание сети на первичную обмотку трансформатора Тр1, Цикл разряда закончился и начинается цикл разряда. По окончании заряда АБ устройство автоматически переходит в режим подзарядки, т.е. компенсации саморазряда. В процессе проведения контрольнотренировочного цикла величина токов заряда и разрядка контролируется при помощи амперметра А, а напряжение на клеммам -АБ при помощи вольтметра V. При правильной настройке устройства для обслуживания конкретного типа An, т.е. при установке заданной программы процессы заряда, проведения контрольно-тренировочного цикла, перезаряд и непрерывный под заряд в течение длительного времени исключают случаи вывода батарей из строя даже в случае отсутствия непр ртлвного контроля со стороны обслулои вающего персонала. Требуется .лишь периодический контроль с целью опре деления характеристик обслуживаемой АБ. Использование профилактического асимметричноготока заряда, проведе «ние контрольно-тренировочных циклов .в режимах, близких к оптимальным, способствует повышению качества обслуживания АБ, продлевая тем самым срок службы аккумуляторных батарей, экономя расход значительных средств на изготовление и ввод в рабочее - состояние новых аккумуляторов. Формула изобретения .Автоматическое зарядно-тренировочное устройство, содержащее узел заряда, включающий в себя понижающи трансформатор, первична.я обмотка ко торого подключена к входным клеммам устройства, а вторичная обмотка с одной стороны связана через минусов шину с соответствующей выходной кле мой, а с другой стороны - со схемой формирования опорного напряжения сх мы заряда, содержащей диод, к катод которого через.резистор подключены катод стабилитрона и настроечный по : енциометр, второй конец которого анод стабилитрона соединены с мин совой шиной и с анодом тринистора, управляклдий электрод которого через второй диод соединен с ползуном на-строечного потенциометра, а катод тринистора через балластный резистор и плюсовую шину, устройства подключен к другой выходной клемме, и узел разряда, состоящий из транзисторного ключи с реле в коллекторной цепи, схему формирования опорного напряжения разряда и разрядный реостат, подключенный одним концом к -положительной шине, а другим через заг/ыкающие контакты упомянутого реле - к минусовой шине устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности и эффективности работы, в устройство введены управляемый вентиль и конденсатор, а балластный резистор тринистора выполнен в виде потенциометра, ползунок которого соединен с управляющим электродом вновь введенного управляемого вентиля, анод которого подключен к отводу вторичной обмотки трансформатора, а катод - кполюсовой шине устройства, при этом к аноду управляемого вентиля через выключатель -подсоединена одна обкладка конденсатора, вторая его обкладка через разрядный реостат связана с его катодом, а в цепь питания Цервичной обмотки трансформатора включен размыкающий контакт реле схемы разряда. 2. Устройство ПОП.1, о тли чающееся тем, что, с целью повышения точности установки напряжения эталонного источника узла заряда, а также для обеспечения режима заряда батареи в течение заданного интервала времени, настроечный потенциометр выполнен в виде трех элементов - двух потенциометров и постоянного резистора, включенного между ними, при этом ползунок одного потенциометра через упомянутый диод связан с управляющим электродом тринистора, а ползунок второго потенциометра., через размыкающие контакты электромеханического таймерного механизма подключен к минусовой шине устройства. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Конофеев ,Н.Т. Автомобильные аккумуляторные батареи. М., ДОСААФ, 1979, с. 76. 2.Дубовой А.А. Судовые аккумуляторные батареи. М., Транспорт, 1966, с. 131. 3. Радио, М., 1976, № 3, с.44. .4. В помощь радиолюбителю, Вып. 62, с. 50,

Ki.i nil