Устройство для автоматического разряда и заряда группы аккумуляторов

 

Назначение: изобретение относится к горной электротехнике, в частности для разряда и заряда герметичных аккумуляторов переносной шахтной аппаратуры и устройств. Устройство содержит последовательно соединенные трансформатор, узел коммутации, выпрямитель и стабилизатор тока, выход которого связан через последовательно соединенные электронное реле времени и логический элемент с аккумуляторными клеммами и пультом управления. Выход пульта управления связан с узлом коммутации. Дополнительно устройство снабжено элементом защиты, кнопкой запуска, блоком контроля и управления, группой нагрузок, дополнительным выпрямителем, резервным источником питания, автоматическим переключателем и выключателем. При этом, все узлы и элементы электрически взаимосвязаны между собой новыми связями, образующими зарядные, разрядные, питающие и управляющие цепи. Устройство позволяет повысить срок службы аккумуляторов за счет исключения возможности их переплюсовки при разряде и ненормированного их заряда. 1 ил.

Изобретение относится к горной электротехнике и автоматике, в частности для разряда и заряда герметичных аккумуляторов переносной шахтной аппаратуры и устройств.

Известны в отечественной и зарубежной практике ряд устройств для разряда и заряда аккумуляторных батарей.

Аналогичным техническим решением является способ по авт.св. N 1450041, содержащее трансформатор, два выпрямителя, стабилизатор, цепь запуска, датчик времени и блок логических элементов.

К недостаткам данного устройства относится возможность глубокого разряда и переплюсовки отдельных аккумуляторов, что приводит к преждевременному выходу их из строя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство по авт.св. N 465683, содержащее трансформатор, выпрямитель, коммутационный узел, стабилизатор тока и логический элемент входами связанными с аккумуляторными клеммами и пультом управления а выходом с узлом коммутации.

Недостатками указанного устройства, является ненормированный заряд какого-либо аккумулятора, так как контроль за зарядом осуществляется только по достигаемому на нем напряжению, что также приводит к преждевременному выходу из строя аккумуляторов, особенно герметичных.

Цель изобретения - повышение срока службы аккумуляторов за счет исключения возможности их переплюсовки при разряде и ненормированного их заряда.

Поставленная цель достигается тем, что электрическая схема устройства для автоматического разряда и заряда группы аккумулятор снабжена электронным реле времени, элементом защиты, кнопкой запуска, блоком контроля и управления, группой нагрузок, дополнительным выпрямителем, резервным источником питания, автоматическим переключателем и выключателем, а логический элемент выполнен с дополнительным узлом коммутации, при этом первый и второй выходы резервного источника питания соединены соответственно со вторым и третьим входами выключателя, а два первых выхода выключателя, один через трансформатор, узел коммутации, выпрямитель и стабилизатор тока, а другой через автоматический переключатель соединены с первым входом электронного реле времени, первый выход которого через логический элемент подключен к входу группы последовательно соединенных клемм, при этом первые входы блока контроля и управления связаны с каждой из них и через логический элемент с ними же связаны входы каждой из нагрузок, второй вход реле времени соединен с выходом кнопки запуска через элемент защиты, блок контроля и управления и логический элемент, два других выхода реле времени связаны один со вторым входом элемента защиты, другой с первым входом пульта управления, второй вход которого связан с выходом логического элемента, причем ко второму входу первого узла коммутации подключены второй выход блока контроля и выход пульта управления, вход дополнительного выпрямителя связан со вторым выходом трансформатора, третий выход которого связан с третьим входом переключателя, где выход дополнительного выпрямителя и второй выход переключателя соединен с входами пульта управления, блока контроля, кнопки запуска и реле времени, а второй вход переключателя соединен с третьим выходом выключателя.

Устройство для автоматического разряда и заряда группы аккумуляторов структурная схема которого изображения на чертеже, состоит из резервного источника питания 1, выключателя 2, автоматического переключателя 3, дополнительного выпрямителя 4, трансформатора 5 с несколькими выходами вторичных обмоток, узла 6 коммутации, выпрямителя 7, стабилизатора тока 8, электронного реле времени 9, логического элемента 10, выполняющего также функцию дополнительного узла коммутации, группы клемм 11 с аккумуляторами, кнопки 12 запуска (всего цикла разряд-заряд), элемента 13 защиты, блока 14 контроля и управления, группы нагрузок 15, соответственно количеству аккумуляторов и пульта 16 управления, имеющего также звуковой и световые сигнализаторы. При этом первый выход выключателя 2, первая группа выходов трансформатора 5, узел 6 коммутации, выпрямитель 7, стабилизатор тока 8 и первый выход резервного источника питания 1, второй выход выключателя 2, первый выход автоматического переключателя 3 представляют собой соединительные связи в виде двух параллельно расположенных зарядных цепочек, выходы которых подключены к первому входу электронного реле времени 9, первый выход которого через логический элемент 10 соединяется с входом группы последовательно соединенных клемм 11 с аккумуляторами, причем один выход каждой из них связан с блоком 14 контроля и управления, а другой через логический элемент 10 с соответствующей ему нагрузкой 15, выход кнопки 12 запуска, элемента 13 защиты, блока 14 контроля и управления, логического элемента 10 представляют собой соединительные связи в виде цепочки управления, который подключен ко второму входу электронного реле времени 9, два других выхода которого связаны: один со входом элемента 13 защиты, а другой - с первым входом пульта 16 управления, второй вход которого связан с третьим выходом логического элемента 10, причем на второй вход первого блока 6 коммутации подключен второй выход блока 14 контроля и выход пульта 16 управления, вход дополнительного выпрямителя 4 связан со вторым выходом трансформатора 5, третий выход которого связан с третьим входом автоматического переключателя 3, где выход дополнительного выпрямителя 4 и второй выход автоматического переключателя 3 соединены с входами пульта 16, блока 14 контроля и управления, кнопки 12 запуска и электронного реле времени 9, а второй вход автоматического переключателя 3 соединен через третий выход выключателя 2 со вторым выходом резервного источника питания 1.

Устройство работает следующим образом. При включении выключателя 2 питающее напряжение сети поступает на трансформатор 5, к двум вторичным обмоткам которого постоянно подключены автоматический переключатель 3 и дополнительный выпрямитель 4. Первый автоматический отключает электрическую схему устройства от цепи резервного источника питания 1, а второй выпрямленное напряжение подает в цепи питания электронных схем: пульта 16 управления, блока 14 контроля и управления, реле времени 9 и вход кнопки запуска 12. В случае отсутствия питающего напряжения переключатель 3 отключается и автоматически подсоединяет цепи указанных схем к резервному источнику питания 1 через замкнутый выключатель 2.

Далее первоначально все клеммные пары 11 ("+" и "-") постоянно перемкнуты, а отсутствие на них минимального разрядного напряжения, что контролируется блоком 14, вынуждает логический элемент 10 подключить их между собой последовательно, отключив одновременно каждую от своей нагрузки 15. Таким образом, логический элемент 10 выполняет также функцию дополнительного узла коммутации.

При подсоединении к клеммной паре 11 аккумулятора с напряжением на нем ниже минимального и установки его в соответствующую ему ячейку происходит размыкание перемычки блока 14, "+" и "-" клеммной пары 11 и одновременно подключение с помощью узла 6 коммутации той или иной вторичной обмотки трансформатора 5, а следовательно, напряжения, в зависимости от зарядной нагрузки (один или несколько заряжаемых аккумуляторов). Таким образом, все разряженные до необходимого уровня аккумулятора оказываются соединенными между собой последовательно, а клеммы в ячейках, где они не установлены, перемкнуты, образуя тем самым через элемент 10 непрерывную замкнутую цепь заряда. Одновременно оказывается замкнутой через логический элемент 10 и управляющая цепочка реле времени 9, подготовив таким образом устройство к циклу заряд аккумуляторов, что также отражается с помощью световых сигнализаторов в виде индивидуальных светодиодов и общего табло на пульте 16 управления. В случае необходимости подключение вторичных обмоток трансформатора 5 можно производить вручную с пульта 16. Реле времени 9 срабатывает и начинает отсчет времени заряда, подключив аккумуляторы к постоянному зарядному току, требуемых параметров, полученных с помощью выпрямителя 7 и стабилизатора 8 тока. Одновременно подключается через замкнутую кнопку 12 запуска к питающему напряжению и самоблокируется элемент защиты 13, который на время заряда отключает в блоке 14 схемы контролирующие разрядное напряжение на аккумуляторах, исключив тем самым их самостоятельный разряд в случае аварийного отключения основной сети питания в цикле заряд и также исключив возможность отключения реле времени 9. Режим заряда прекращается и группа аккумуляторов отключается при достижении времени заряда, равного фиксированному, при этом на пульте 16 включается звуковой сигнал. Самопроизвольный разряд аккумуляторов исключен, так как элемент 13 защиты продолжает быть включенным за счет самоблокировки.

Причем каждый раз перед началом очередного цикла разряд-заряд необходимо нажать кнопку 12 запуска, отключая от цепи питания элемент 13 защиты и подключая к клеммам 11 схемы контроля напряжения в блоке 14. При этом, если хоть один аккумулятор не разряжен до напряжения ниже минимального значения, в его схеме контроля срабатывает пороговый элемент управления (реле), который дает команду логическому элементу 10 подключить данный аккумулятор к соответствующей ему нагрузки 15, включив его из общей цепи заряда. Одновременно логический элемент 10 разрывает управляющую цепочку, подключенную к одному из входов реле времени 9, что исключает его включение и подачу зарядного тока к аккумуляторам. Это длится до тех пор, пока все подключенные аккумуляторы не разрядятся, а затем автоматически не включатся в зарядную цепь вышеописанного режима заряда.

Таким образом, преимуществом предложенного технического решения является повышение срока службы аккумуляторов за счет исключения возможности их переплюсовки при разряде и ненормированного их заряда, что достигается введением в устройство вышеуказанных дополнительных узлов и элементов с их новыми взаимосвязями, а это позволяет получить значительный экономический эффект.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА И ЗАРЯДА ГРУППЫ АККУМУЛЯТОРОВ, содержащее трансформатор, который через последовательно соединенные узел коммутации и выпрямитель связан со стабилизатором тока, логический элемент, группу клемм под аккумуляторы и пульт управления, отличающееся тем, что оно снабжено электронным реле времени, элементом защиты, кнопкой запуска, блоком контроля и управления, группой нагрузок, дополнительным выпрямителем, резервным источником питания, автоматическим переключателем и выключателем, при этом первый и второй выходы резервного источника питания соединены соответственно с первым и вторым входами выключателя, а первый выход выключателя связан с входом трансформатора, второй выход выключателя через автоматический переключатель соединен с выходом стабилизатора тока и с первым входом электронного реле времени, первый выход которого через логический элемент подключен к входу группы последовательно соединенных клемм, каждая из которых связана с первыми входами блока контроля и управления непосредственно, а через логический элемент - с входами каждой из нагрузок, второй выход электронного реле времени связан со входом элемента защиты, а третий - с первым входом пульта управления, второй вход которого связан с выходом блока контроля и управления, а третий - с выходом логического элемента, второй выход блока контроля и управления и выход пульта управления подключены к второму входу узла коммутации, причем вход дополнительного выпрямителя связан с вторым выходом трансформатора, третий выход которого, связан с третьим входом автоматического переключателя, выход дополнительного выпрямителя и второй выход автоматического переключателя соединены с входами пульта управления, блока контроля и управления электронного реле времени и через кнопку запуска - с входом элемента защиты, а второй вход автоматического переключателя соединен с третьим выходом выключателя, третий вход электронного реле времени соединен через логический элемент с выходом блока контроля и управления, третий вход которого связан с выходом элемента защиты.

РИСУНКИ

Рисунок 1