Автоматическое зарядно-тренировочное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

:ф,г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву{22) Заявлено 24.02.81 (21) 3281932/24-07 ($$) М. Кл,з

Н 01 М 10/42 с присоединением заявки №

{23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 151182. Бюллетень ¹ 42 (33) УДКб21 ° 355 ° . 1(088.8) Дата опубликования описания 15.11.82

И ъ .

I с Ф (В.П.Кошев 1

1,; с7

Служба космических исследований Отдела рскйс- -- экспедиционных работ AH СССР 72) Автор изобретения

{71) Заявитель, (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 преимущественно 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 нахождении AB

,в состоянии с залитым электролитом в их элементах постоянно происходит

I самозаряд, который у батарей, эксплуатирующихся длительное время, дости гает 0,3-1 ОЪ от начальной емкости .в сутки Е1

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

Поэтому при подготовке к хранению, ежеквартально при хранении, при подготовке к использованию по назна чению, а также при длительной эксплу1 атации в режиме без периодических глубоких разрядов с AB требуется проводить контрольно-тренировочные циклы. Контрольно-тренировочный цик4 заключается в том, что АБ заряжается до полной емкости, затем разряжа» ется током, величина кототорого ука» зывается в инструкциях по обслужива нию данного типа аккумуляторов, и вновь заряжается до полной емкости 21, Обслуживант е AB обычными средст2О вами зарядки и разрядки требует непрерывного контроля за состоянием устройств и батарей. Нарушение правкл эксплуатации и обслуживания AB приводит к преждевременному выходу их из строя.

Известно зарядное усзройствоавтомат, обеспечивающее заряд аккумуляторной батареи в режиме, близком к оптимальному, содержащее силовой трансформатор, тринистор, балластный

974466 резистор и схему формирования опорно го напряжения (3).

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, вклю- 10 чающий силовой трансформатор, тринистор, балластный резистор, схему формирования опорного напряжения узла заряда, а также схему разряда AB до заданного уровня напряжения, включаю 15 щую в себя транзисторно-релейный ключ и схему формирования опорного напряжения разряда p4) .

Недостатками указанного устройства являются отсутствие возможности автоматического переключения последнего из режима разряда АБ (по его окончании! в режим заряда, критичность к параметрам тринистора, нерациональные потери энергии на балласт-25 ном 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,35 что в автоматическое зарядно-тренировочное устройство, содержащее узел заряда, включающий в себя понижающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным клеммам 4Q устройства, .а вторичная обмотка с одной стороны связана через минусовую шину с соответствующей выходной клеммой, а с другой стороны - co схемой формирования опорного напряжения схемы 4 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 второй диод соединен с ползунком настроечнОго потенциометра, а катод ринистора через балластный резистор . плюсовую шину устройства подключен другой выходной клемме, и узел разряда, состоящий из транзисторного ключа с реле в коллекторной цепи, схемы формирования опорного напряжения разряда и разрядный реостат,под- 60 ключенный одним концом к положительной шине, а другим через замыкающие контакты упомянутого реле - к минусовой шине устройства, введены управляемый вентиль и конденсатор, а бал- 65 ластный 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 — 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 й1,К2, КЗ 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 К1.1, К1 2, .К1.3, резистор ограничения тока базы транзистора — R7, двухплатный коммутатор с группами контактов

Л1.1 и П1.2, переключатель выводов первичной обмотки трансформатора

В1; разрядная нагрузка — мощный проволочный реостат RH, кнопка включения устройства в режим разряда Кн1; амперметр A u BOJIbTMeTp

V,à также выходные зажимы устройства "+" и "-" для подключения аккумуляторной батареи, тумблер В2 и конденсатор С1.

Перед подачей напряжения питающей сети на устройство, все элемен-, ты коммутации устанавливаются в положение, указанное на чертеже. Подключается АБ к соответствующим зажимам (клеммам). По показанию вольтметра определяется правильность подключения AS и ее ЭДС. Затем при помощи контактов коммутатора Ï1.1 и

П1,2,замыкается цепь питания первич974466 ной обмотки трансформатора и цепь достаточной для его открытия. Это самоблокировки транзисторно-релейного достигается при настройке устройства ключа. путем перемещения ползунка подстроеч.

Устройство работает следующим об- ного резистора R2. Цикл заряда AB разом. на этом ггрекращается, а устройство

Напряжение положительной полувол- 5 автоматически переходит в режим комw с верхней части (по схеме) вторич- пенсации саморазряда аккумуляторов, ной обмотки трансформатора через вы- т.е. при снижении ЭДС батареи начипрямительный диод Д1, ограничитель- нает открываться тринистор Д4 и венный Резистор R1 поступает на стабили- тиль Д5, а затем вновь заряд пректрон Д2 и параллельную ему цепочку 10,ращается. резисторов К2, RÇ, R4. Пока потен- При подготовке AS к длительному циал, поступающий с положительной хранению без подзарядки рекомендуетклеммы АБ через амперметр и резистор ся сообщить полный заряд или "переК5 на катод тринистора Д4, вьиае на- заряд", заключающийся в том, что чепряжения, снимаемого с ползунка под- 15 рез два-три часа после окончания строечного резистора R2 — диод ДЗ цикла заряда батарея вновь становит-. и тринистор Д4 закрыты. Закрыт и вен- ся на заряд на определенный интервал тиль Д5, ток заряда AS не проходит. времени. В данном устройстве для этой

Но как только напряжение, снимаемое цели используется электромеханичесс ползунка резистора R2, стает боль- 2О кий таймер, контакты которого 81 ше потенциала, поступающего с клемм размыкаются при установке того или

AS на величину, достаточную для от- иного интервала времени. При этом крытия диода ДЗ и тринистора Д4, он напряжение, снимаемое с ползуна реоткрывается и через резистор R5, ам- зистора R2 скачком возрастает, а это перметр А течет зарядный ток, величи- приводит к открытию тринистора Д4 и на которого ограничена сопротивлением вентиля Д5 независимо от степени за-. резистора R5. Падение напРяжение, сни- ряженности АБ на интервал времени, маемое с правой части (по cxeMe) pe- установленный таймером. При замыкании зистора R5, подается на период управ- контактов 81 устройство автоматичесляемый электрод-катод вентиля Д5 так О ки возвращается в режим компенсации что в момент времени, когда положи- саморазряда AS. тельная полуволна напряжения, посту- для проведения контрольно-тренипающая с отвода вторичной обмотки Ровочного цикла нажимается кнопка .трансформатора на анод силового вен- Кн1. При этом, если напряжение протиля, становится выше ЭДС батареи боя стабилитрона д6 ниже ЭДС батареи, аккумуляторов, вентиль Д5 открывает- он открывается. Ток, протекающий по

35 ся, пропуская импульс зарядного тока. резистору R6 создает разность потенАмплитуда импульса тока заряда, а циалов, приложенную к базе транзисследовательно, и среднее значение эа тора Т1 так, что он открывается. Если период сетевого напряжения зависит при этом контакты коммутатора П1.2. от степени разряженности АБ, положе- 40 замкнуты, срабатывает реле К1, замыния коммутатора П1.1 и переключате- кая свои контакты К1.2 и К1.3 и раэля 81. мыкая К1 ° 1, исключая тем самым одноПроизводя соответствующие комму- временную работу схемы разряда и вытации можно установить требуемое прямителя ° значение токà заряда. Замкнувшиеся контакты реле К1.3

Для проведения профилактического блокируют кнопку Кн1 и ее можно отэаряда ассимметричным"лечебным" то- пустить, а К1.2 подключает разрядный ком следует замкнуть тумблер 82. 8 реостат к минусовой шине устроййтва. этом случае пока вентиль Д5 закрыт, Начинается цикл разряда AR. Ток разт.е. пРи отРицательной полуволне 50 ряда устанавливается перемещением напРяжения, чеРез АБ протекает Раз- движка реог гата RH и дальнейшей подрядный ток, величина которого опре- стройки не требует, так как „меньшеделяется величиной емкости С1 и акние его к концу разряда не превышает тивного сопротивления RH. Конденса- . 2,0% и это можно всегда учесть при т р С1 при этом заряжается, а в сле- 55 определении емкости АБ. дующий полупериод он возвращает на- rIo мере разряда AS напряжение копленную энергию батарее, на ее-клеммах уменьшается. Напряже1 ние запирания стабилитрона Л6 подбиПо мере заряда АБ напряжение на рается таким образом, чтобы при умень. ее элементах, а следовательно, и

@» шении его на элементах кислотных на выходных клеммах возрастает. РИ акку ляторов до 1,7-1,73 8 (в щело увеличении напряжения на элементах ных — до 0,8-0,95), указанный стабикислотных АБ до 2,4 В (в щелочных до 1,8- 1,9 8) разность потенциалов между управляющим электродом и ка- Это приводит к закрытию транзис. тодом тринистора -Л4 становится не- . 6$ тора Т1 и. возвращению контактов реле

974466

Kl в исходное состояние. Контакты

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 AS 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 клеммах. AS при помощи вольтметра 7. 35

При правильной настройке устройства для обслуживания конкретного типа АН, т.е. при установке заданной программы процессы заряда, проведения контрольно-тренировочного 2О цикла, "перезаряд" и непрерывный подзаряд в течение длительного времени исключают случаи вывода батарей из строя даже в случае отсутствия непрерывного контроля со стороны обслужи- 75 вающего персонала. Требуется .лишь периодический контроль с целью определения характеристик обслуживаемой АБ.

Использование профилактического асимметричного тока заряда, проведе ние контрольно-тренировочных циклов в режимах, близких к оптимальным, способствует повышению качества обслуживания АВ, продлевая тем самым срок службы аккумуляторных батарей, экономя расход значительных средств на изготовление и ввод в рабочее . состояние новых аккумуляторов.

Формула изобретения

3,Автоматическое з арядно-тренировочное устройство, содержащее узел заряда, включающий в себя понижающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным клеммам устройства, а вторичная обмотка с одной стороны связана через минусовую шину с соответствующей выходной клеммой, а с другой стороны — со схемой 5О формирования опорного напряжения схемы заряда, содержащей диод, к катоду которого через резистор подключены катод стабилитрона и настроечный поенциометр, второй конец которого Я анод стабилитрона соединены с минусовой шиной и с анодом тринистора, управляющий электрод которого через второй диод соединен с ползуном настроечного потенциометра, а катод тринистора через балластный резистор и плюсовую шину устройства подключен к другой выходной клемме, и узел разряда, состоящий из транзисторного ключа с реле в коллекторной цепи, схему формирования опорного напряжения разряда и разрядный реостат, под-. ключенный одним концом к положительной шине, а другим через замыкающие контакты упомянутого реле — к минусовой шине устройства, о т л и— ч а ю щ е е с я 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 — к полюсовой 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.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с sf 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 A.A. Судовые аккумуляторные батареи. M. "Транспорт", 1966, с. 131.

3. "Радио", М., 1976, Ф 3, с.44 °

4. "В помощь радиолюбителю", Вып. 62, с. 50.

974466

Д2

gl.1 Т.1

Составитель И. Найдина

Редактор M. Келемеш Техред Т.Маточка Корректор О. Огар

Заказ 8726/72 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4