Устройство для контроля изоляции аккумуляторной батареи электрического транспорта

 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для контроля сопротивления и поиска дефектных элементов аккумуляторной батареи электрического транспорта. Цель изобретения состоит в повышении надежности за счет введения более совершенных элементов для регистрации результатов контроля Устройство содержит калиброванный переменный резистор два конденсатора памяти, i ipcib гран зисторнь л ключей, триггер и шесть индикатгрных сье тодиодов Упра тенир работой устроиства осуществляется с помощы позиционное переключателя, гсгорый имеет десять контактов При контроле сопротивления изоляции батареи сравнивается напряжение на конденсаторах с, ровнем напряжения 0 5 Б 01 которого питае ся один из ключей При поиске д фектного -тементэ определяется на переменном регистре точка с потенциалом , соитветгтвукмдим потенциалу дефектного элемента в Darapee . ил Ё

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ю д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759068/07 (22) 16,10,89 (46) 30.12,91. Бюл. N 48 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта и Мытищинский ма шиностроител ьн ый завод Производственного объединения "Метровагонмаш" (72) Г. Г. Рябцев, А, И. Хоменко, А. М. Кадомцев и Г. Е, Киксман (53) 621,355. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 178402, кл. Н 01 M 10/48, 1964.

Авторское свидетельство СССР

N 435,575,,кл. Н 01 М 10/48, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 765916, кл, Н 01 М 10/48, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N . 1621102, кл, Н 01 М 10/48, 1989. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

Изобретение относится к технике контроля электрооборудования транспортных средств, в частности к устройствам для контроля сопротивления изоляции и поиска мест повреждения

I изоляции многоэлементных аккумуляторных батарей электрического транспорта.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 — таблица положения контактов переключателя.

Аккумуляторная батарея 1 состоит из элементо8 1,1,...,1.X„...1.N, Сопротивление изоляции элемента 1.Х в батарее, имеющего утечку тока на "землю", условно Ы 1702460 А1

Isi)s Н 01 M 10/48, G 01 R 27/18 (57) Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для контроля сопротивления и поиска дефектных элементов аккумуляторной батареи электрического транспорта.

Цель изобретения состоит в повышении надежности за счет введения более совершенных элементов для регистрации результатов контроля. Устройства содержит калиброванный переменный резистор. два конденсатора памяти, шесть транзисторнь:.х ключей, триггер и шесть индикаторных светодиодов. Управление работой устройства осуществляется с помощью позиционнага переключателя, который имеет десять контактов. При контроле сопротивления изоляции батареи сравнивается напряжение на конденсаторах с уровнем напряжения 0,5 Е, от которого питается один из ключей. При поиске дефектнога элемента определяется на переменном резисторе точка с потенциалом, соответствующим потенциалу дефектного элемента в батарее. " ил. обозначено резистором 2, Устройство содержит пятипозиционнои пеоеключатель 3 режимов работы: "Сброс", "Заряд Ci". "3aряд С2", "Контроль", "IПоиск . Переключатель 3 имеет десять контактов 4-13, положение которых в различных режимах работы устройства показано в таблице. На фиг, 1 положение контактов переключателя

3 соответствует позиции "Сброс". Переменный резистор 14 имеет калиброванные позиции 14,1...„14,N движка 15, число которых равно числу N элементов в аккумуляторной батарее 1, Движок 15 соединен с высокоомным резистором 16, Параллельно батарее 1 включены ограничительные ста":702460 билитроны 1 7 и 18 и добавочный резистор

1с}. К стабидлитронам 17 и 18 пос!ключень. через светодиоды 20 и 21 транзисторные ключи 22 п — р-и-проводимости и 23 р — и — р" проводимости, Светодиод 20 имеет надпись

"Заряд С1" (заряд !.Iepeoro конденсатора 24 памяти, светодиод 21 — "Заряд С," (т. е, заряд второго конденсатора 25 памяти), Транзисторный ключ 26 и — р-и-рпроводимости подкл!Очен через светодиод 27 к положительному полюсу аккумуляторной батареи 1, Транзисторны!4 ключ 28 р-и-рпроводимости через светодиод 29 подключен к отрицательному пслюсу батареи 1, Светодиоды 27 и 29 име!От надпись Поиск".

Равные по сопротивлению добавочные резисторы 30 и 31 образу!От делитель напряжения для питания транзисторного кл!Оча

32 р — n — р-проводимости. Ключ 32 содержит базовые резисторы 32.1 и 32,2, имеющие равные сопротивления, и каллекторный резистор 32,3, Дополнител ьн ы =- стабилитрон ьl

ЗЗ и 34 и резистор 35 обеспечивагот питание транзистора 36 и триггера 37. К коллектору транзистора 36 подкл!аченс реле 38 фиксации результата кснтроля и диод 39, а K базе — конденсатор 40 вь!держки времени и токоограничивакиций резистор 41. К в=lходам триггера 37 подключены светодиода!

42 и 43, которые имеют надписи "Норма" и

"Нижние нормы", Вход 1риггера 37 через контакт 44 реле 38 подключен к коллектору транзисторного ключа 32

Устройство peh0TeeT следующим образом.

Для контроля устройство подключено к клеммам батареи 1, Перед измерениями переключатель 3 стааип:я в положение

"Сброс" и движок 15 резистора l4 устаназливается в среднее положение, т. е. íà г! iзицию N/2, Б этом исходном состоянии замкнуты только контакты 4, 5, 7 и 9 переключателя 3, При этом транзисторные ключи 22, 23, 26, 28 и 36 закрыты, с:ветодиос!ы

20, 21, 27, 29, 42 и 43 не вкл!Очены, транзисторный ключ 32 открыт, конденсаторы 24 и

25 замкнуть! на резистор 3 2.1 в ключе 32 и полностью разряжены.

Для контроля изоляции батареи 1 позиционный переключатель поочередно ставится в положения "Заряд С1", "Заряц С2" и "Контроль".

На позиции "Заряд С1" замкнуты кснтакты 4, 6, 10 и 11 переключателя 3. П зи этом к элементам 1.1...„1.Х батареи 1 псдключаются по цепи утечки тока (т, е. через резистор 2) левая половика резистора l4, резистор 16, конденсатаз 24 и базовая цепь транзисторного ключа 22. Конденсатор 24 заряжается до уровня напряжения

Е! с0,5 Я14 1 R16

R2 + (0,5 R,4 + R16)

5 где E1 — напряжение на элементах 1.1„„,1,X батареи 1;

Rz, 014 и йы — сопротивление резисторов 2, 14 и 16, 10 При заряде конденсатора 24 по базовой цепи транзисторного ключа 22 протекает ток и открывает этот ключ, в результате чего включается светодиод 20 с надписью "3apap С1". По окончании заряда конденсатора

15 24 ток в базовой цепи кл!ача 22 уменьшается до нуля, ключ 22 закрывается и светодиод 20 выключается, фиксируя момент окончания заряда, После этого переключатель 3 ставится в положение "Заряд С2 .

20 На позиции "Заряд С2" замкнуты контакты 5, 8, "IO и 11 переключателя 3, При этом к элементам 1,Х,...,1.М батареи 1 подключаются по цепи утечки -ока (т, е, через резистор 2) первая половина резистора 14, 25 резистор 16, конденсатор 25 и базовая цепь транзисторного ключа 23.

Конденсатор 25 заряжается до уровня напряжения

Ег (0,5 R14+ К1г,1

К2 + (0,5 R14 + R1Q где Ez — напряжение на элементах 1,Х,.„.1.N батареи 1, При зарядке конденсатора 25 по базовой цепи ключа 23 протекает ток. Ключ 23 открывается и включает светодиод 21 "Заряд С2". По окончании заряда конденсатора

25, ключ 23 и светодиод 21 выключаются, 40 После этого переключат ль 3 ставится в положение "Контроль".

На позиции "Контроль" замкнуты контакты 7, 9 и 13 переключателя 3. При этом последовательно соединенные конденсаторы 24 и 25 подключаются к переходу эмиттер — база транзисторного ключа 32, Сумма напряжений на конденсаторах 24 и 25 равна

g1 + Е2Д0.5 R14 + Р16)

50 2 + (0 5 R14 + г!15)

Сумма сопротивлений 0,5 R14+R1g выбирается равной допустимому сопротивлению одоп изоляции батареи 1, У !итывая, что

Е=-Е1+Е2, получают

+ !- одоп

Р2 + Рл п

1702460

Сумма напряжений U1 и U2 на конденсаторах 24 и 25 действует на ключ 32 в запирающем направлении, а напряжение питания этого ключа равно 0,5 Е, Базовые резисторы 32,1 и 32.2 ключа 32 имеют равные сопротивления. Поэтому если сумма напряжений U1 и Uz меньше уровня 0,5 Е, то ключ 32 открыт, если выше — закрыт. Сумма напряжений U1 и Uz меньше уровня, .5 Е в том случае, если сопротивление Rz иэоляци.п батареи больше допустимого значения

Rqo>, а если Rp (R д,, то U>+Uz )0,5 Е.

Таким образом, по состоянию ключа 32 можно судить об уровне сопротивления изоляции батареи 1.

Выход ключа 32 подключен к входутриггера 37. Когда ключ 32 открыт, на вход триггера 37 подается через контакт 44 напря>кение 0,5 Е, он переключается в положение, при котором включается светодиод

42 с надписью "Норма". Когда ключ 32 закрыт, вход триггера 37 соединяется с нулевой шиной питания через коллекторный резистор 32.3 ключа 32 и триггер 37 переключается в положение, при котором включается светодиод 43 с надписью "Ниже нормь" (светодиоды 42 и 43 на позициях

"Заряд С1" и "Заряд С2" не включались, тяк как их катоды были отсоединены контактом

13 от нулевой шины питания).

При подключении конденсат ров 24 и

25 к транзисторному ключу 31 они начинают разряжаться на Газовые резисторы ключа.

Если начальный уровен напряжений Б и

02 выше значения 0,5 Е, то в конечном счете сумма этих напряжений уменьшается, и ключ 32 открывается. Чтобы искл;очить влияние такого разряда конденсаторов 24 и

25 на состояние триггера 37, используется транзисгорный ключ 36 и реле 38. Транзисторный ключ 36 на позици .< "Сброс", "Заряд С1" и "Заряд С2" з-êðûò,,так как его базовый резистор 41 отключен контактом 13 переключателя 3 от нулевой шины питания.

По позиции "Контроль" контакт 13 замыкают. Ключ 36 открывается с выдержкой времени, определяемой постоянной времени разряда конденсатора 40 через резистор 41.

При открытии ключа Зб получае ",итание реле 38 и размыкает свой контакт 44 на входе триггера 37. В результате этого состояние триггера в дальнейшем уже не зависит от состояния ключа 32 и триггер сохраняет положение, соответствуюшее начальному соотношению напряжений U>, Uz и 0,5 Е.

Выдержка времени на включенле транзистора 36 необходима для правильной фиксации состояния триггера 37 в случае, если контакт 13 замыкается раньше контактов 7

15 о0

30 з.

4А

55 и 9. Диод 39 у обмотки реле 38 предохраняет транзистор 36 от пробоя импульсом напряжения, возникающим на обмотке 38 при выключении транзистора 36.

Если сопротивление изоляции батареи

1 ниже нормы, то проводится поиск элемента батареи, на котором возникла утечка. Такая утечка возникает, как правило, из-за трещины в корпусе элемента батареи, через которую вытекает электролит, или из-за пролива электролита на корпус элемента при его заправке, Таким образом, место утечки, как правило. четко ограничено. Для поиска дефектного элемента батареи 1 переключатель 3 становится в позицию "Поиск", В этом положении замкнуты его контакты 4,5 и 12. в результате чего потенциал эмиттеров транзисторных ключей 26 и

28 on редел яется потенциалом движка 15 регулятора 14, а базы этих ключей подсоединяются к шине "Земля" транспортного средства и через нее по цепи утечки (т. е. по резистору 2) к дефектному элементу I.Х батареи l. Если потенциал движка 15 выше потенциала Е> на элементе 1..Х, то включается транзисторный ключ 28 р-и — р-проводимости и светодиод 29, а если ниже— включаются трачз..горный кл оч 26 г-р — ппроводимости и светодиод 27. Д. я поиска элемента 1.Х движок 15 резистора 14 должен быть передвин т (вг;раво или вле:.о) таким образом, ° тобы оба светод ода 27 и 29 были выключены (T е. не свеп:лись). Рто состсяние наблюдается в тсм случае, если потенциалы э ." "1,l p o i C: 3 л ю ч е и 2 6 и 8 равны между соб:.;й, т. c...oãäà потенциал двг.жкя 15 ря ен -отенциял,. F. на элементе

1.Х батаре .

Полное падени;-. напряжения на резисторе 14 оавно напряженпю Е батареи 1.

Зная общее число N элементов в батарее 1, можно ка>кдо. пояэж"-.чие движка 15, соответствующее падению напряжения

uк=-КЕ/М (где К=1. 2,...,М) обозначит,. как номер К-го элемента батареи. В этом случае

B момент эык. ю;ения светодиодов 27 L1 29 движок 15 указы вяет номер дефектного элемента в батарее.

Таким образом устройстве огеспечивяет четкую фиксацию состояния изоляции батареи и устойчиво к тряске и ударам за счет искл:очения эл э. тро .еханического измерительногс механиз па, что существенно повышает наде>к: ость.

Формула изобретения

Устройство для контроля:изоляции ак;:<умуляторной батареи электрического транспорта, содержащее позиционный пе1702460

8 реключатель режимов работы с десятью контактами, переменный резистор с калиброванными позициями движка, подключенный через первый и второй контакты позиционного переключателя параллельно 5 аккумуляторной батарее, два Ограничительных стабилитрона, два конденсатора памяти, coeällнен и ые между собой последовательно и подкл1оченные с одной стороны к третьему и четвертому контактам 10 позиционного переключателя, с другой стороны — к пятому и шестому контактам этого переключателя, а тОчкОЙ соединения между собой — к шине "Земля" транспортного средства через седьмой контакт перекгпо. 15 чателя и Käâèæêó укаэапного переменного калиброванного резистора через восьмой контакт позиционного переключателя и высокоомный резистор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежно- 20 сти, оно снабжено двумя трэнзисторными ключами и — р-п-проводимости, четырыи:, транзисторными ключами р- и-р-проводимости, двумя дополнительными стабилитронами„шестью светодиодами, 25 добавочными резисторами, конденсатором выдержки времени, триггером, реле фиксации, при этом укаэанные Ограни ительные . стабилитронь1 соединены в последователе,— ную цег1ь с первым добавочньпл резисторов, 30 между ними и подключены параллельно аккумуляторной батарее, параллельно первому в у.казанной цепи стабилитрону включены последовательно соединенные первый транзисторный ключ и — р-и-прове- 35 димости и первый светодиод, база этого ключа соединена через третий контакт позиционного переключателя с первым конденсатором памяти, параллельно второму ограничительному стабилитрону включепь, 40 последовательно соединенные первы:, транэисторнь.й ключ р — и — р-проводимости . второй светодиод, база этого ключа соединена lepe3 пятый контакт позиционного переключателя с вторым конденсатором 45 памяти, второй транзисторный клеоч и — р — г проводимости включен через третий светодиод между положительным полюсом аккумуляторной батареи и движком переменного калиброванного резистора, второй транзисторный ключ р — n — р-проводимости включен через четвертый светодиод между отрицательным полюсом аккумуляторной батареи и движком переменного калиброванного резистора, базы вторых транзисторных ключей соединены через девятый контакт позиционного переключателя с шиной "Земля" транспортного средства, второй и третий добавочные резисторы соединены между собой последовательно и подключены параллельно аккумуляторной быстрее. между общей точкой этих резисторов и отрицательным полюсом аккумуляторной батареи включен третий транзисторный ключ р — л — р-проводимости, эмиттер и база которого еще подключены через четвертый и шестой контакты позиционного переключателя с последовательно соединенными конденсаторами памяти, дополнительные стабилитраны соединены в последовательну.о цепь с четвертым добавочным резистором и подключены параллельно аккумуляторной батарее, параллельно дополнительному стабилитрону, соединенному анодом с Отрицательным полюсом батареи, включен через реле фиксации четвертый транзисторный ключ р-и— р-проводимости, база которого соединена через конденсатор выдержки времени с его змиттером и через токоог..аничивающий резистор и десятый контакт позиционного переключателя — с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи, между катодом второго дополнительного стабилитрона и отрицательным полюсом аккумуляторной батареи включен:» шины питания триггера, выходы которого соединены через пятый и шестой светодиоды с десятым контактом позиционного переключателя, а вход триггера подключен через размыкающий контакт реле фиксации к коллектору третьего транзисторного ключа.

17024бО

Фиг. 2

Составитель И .Найдина

Редактор Л.Пчолинская Техред М,Моргентал Корректор Н,Ревская

Ъ

Заказ 4548 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101