Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи

ОЮЗ СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧЕСКИСПУБЛИН ЯО 1026201 О/48 цН 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Я,; А ев й ордети тут енствования и ков нный81,СССР транзтора 57) УСТРОЙСТВО РАЗРЯДА АККУМУ ЕИ, содержащее рег итрон, выходной тран между первым полю ой батареи и нагруэк эмиттером, регулиру(54)( ЧЕНИЯ БАТАР стабил ченный ляторн общим ЛЛЯ ОГРАНИ.ЛЯТОРНОЙстры, диоды, истор, вклюом аккумуй по схеме с ющий транзисГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ,И ОТНРЫТИЙ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Исследование и совершние процессов и средств испытаэксплуатации химических источика, Государственный регистраци. 78022785, Новокузнецк, 192, Авторское свидетельствопо заявке3297089/07,кл, Н 01 М 10/48 1981,тор, подключенный эмиттером к второму полюсу батареи и нагрузке, коллектором через первый резистор - к базе выходного транзистора, а базой через второй резистор - к второму полюсу батареи, третий транзистор, база которого через код подключена к коллектору выходного транзистора, а через соответствующий резистор - к коллектору регулирующего транзистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью повышения эффективности работы, цепочка, состоящая из тре тьего резистора и стабилитрона, связана с базами регулирующего и третьегоисторов, эмиттер третьего транзисчереэ прямо включечный диод свя- д эан с первым полюсом аккумуляторной батареи и эмиттером выходного трайэистора, коллектор третьего транзистора через четвертый резистор соединен с ба- С зой регулирующего транзистора, а коплек.тор выходного транзистора через последовательную цепочку из пятого резистора Марв и обратно включенного диода связан с базой регулирующего транзистора. Ютора с коллектором выходного транзистора, второй и третий диоды, включенныевстречно, стабилитрон, конденсатор и резисторы, Если напряжение на аккумуляторной батареи высокое, то при подклюфчении нагрузки на схему триггера поступает отпирающий импульс и устройство включается, При разряде батареи иуменьшении напряжения до определенного уровня (например, до 1 В на аккумулятор) происходит частичное запираниерегулирующего и выходного транзисторови ток нагрузки уменьшается. Когда напряжение станет ниже этого уровня, товсе транзисторы лавинообразно закрываются и ток нагрузки станови тся равным нулю, В отключенном состоянии схема потребляет ток, величина которого определяется токами утечки транзисторов. Устройство отключается и в тех случаях,когда в цепи нагрузки произойдет короткое замыкание, или цепь нагрузки будетотключена 121,Недостатком устройства является отсутствие автоматического повторноговключения тока нагрузки при деполяризашенин напряжения на выводных клеммах аккумуляторной батареи, Чтобы повторно включить устройство, необходимо отключить цепь нагрузки и через определенный промежуток времени вновь включить. Это снижает эффективность работы устройства и срок службы выключателей (например, переключателя, установленного в головке шахтного головного светильника). Гжель изобретения - повышение эффективности работы устройства,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве содержащем выходнойи регулирующий транзисторы, стабилитрон, резисторы, третий транзистор и последовательно включенный стабилитрон базу третьего транзистора с базой регулирующего транзистора, эмиттер треть-.его транзистора через прямо включенныйдиод соединен с первым полюсом аккумуляторной .батареи и эмиттером выходного транзистора, коплектор третьеготранзистора через второй резистор связан с базой регулирующего транзистора,эмиттер которого подключен ко второмуполюсу аккумуляторной батареи и выводунагрузки, а коллектор через отдельныерезисторы связан с базами выходного итретьего транзисторов, коллектор выходного транзистора соединен через прямовключенный диод с базой третьего тран 1 О 26201 2Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности, в шахтных головных светильникахдля ограничения разряда герметичных ак-кумулп оров, 5Известно устройство дпя ограниченияразряда аккумуляторных батарей, схемакоторого содержит выходной транзистор,управляющие транзисторы, диоды, резисторы, конденсатор, предохранитель, аккумуляторную батарео, переключатель и нагрузку (лампа головного светильника), Спомощью транзистора осуществляется витючениеотгчючение тока накала лампы головного светильника. Транзисторы включе ны по схеме триггера и управляют работой транзистора. Диод более точно определяет псрого срабатывания схемы триггера в зависимости от напряжения аккумуляторной батареи. При разомкнутомпереключателе схема обесточена. При замыкании его на какую-либо нить накалана резисторах создается определенное напряжение. Если напряжение аккумуляторной батареи превышает уровень порогавключения, то падение напряжения на указанных резисторах дост то о длции электродов в аккумуляторах и повычения устройства в работу. Во включенном состоянии все транзисторы работаютв режиме насыщения, По мере разряда30 .батареи и уменьшения ее напряжения доопределенного уровня происходит лавинообразное закрашивание транзисторов, Лампа отключается от батареи, При деполяри.зации электродов напряжение на аккумуляторной батарей возрастает, и, когдаоно достигнет порога включения, произойдет открывание всех транзисторов и включение лампы, аналогичное описанному вы-,ше (1,К недостаткам устройства относятся фбольшой ток потребления в цепях управления транзисторами, не зависящий отдиоды, первый резистор связывает черезвеличины тока нагрузки; отсутствие защиты от коротких замыканий в цепи нагрузки; потребление тока цепями управления при отключении нагрузки (или обрыве провода в цепи нагрузки), что приводит к потере емкости аккумуляторнойбатареи,Наиболее близким к предлагаемому являетсч устройство, содержащее выходнойтранзистор, включенный в цепь нагрузкипо схеме с общим эмиттером, регулирующий транзистор, включенный в цепь управления выходным транзистором, и третий транзистор, являющиеся основнымиэлементами схемы триггера, первый диод связывающий базу третьего транзис3 10262эистора, через последовательную цепочку,содержащую резистор и обратно вкпюченный диод - с базой регулирующего транзистора и через выключатель - со вторым выводом нагрузки,На чертеже изображена схема устройства,Устройство содержит выходной транзистор 1, включенный по схеме с общимэмиттером, регулирующий транзистор 2 и 0транзистор 3, являющиеся основными эле.ментами схемы триггера, стабилитрон 4и резистор 5, связывающие базы транзисторов 2 и 3, резисторы 6 и 7, связывающие коплектор регулирующего транзистора 2 с базами транзисторов 3 и 1,диод 8, шунтируюший базу транзистораз3 с коллектором транзистора 1, резистор9 и диод 10 связывающие базу транзистора 2 с коллектором транзистора 1, резистор 11, диод 12, резисторы 13 и 14,аккумуляторную батарею 15, выключатель 16, а также нагрузку 17,Предпагаемое устройство работает сле дующим образом.При подключении нагрузки 17 с помощью выключателя 16 на коплектор транзистора 1 со второго полюса аккумулятор ной батареи поступает потенциал (отри 30 , цательный), Диод 8 под действием этого потенциала окажется запертым, Если напряжение на аккумуляторной .батарее достаточно высоко, то через делитепь, состоящий иэ резистора 13, стабилитрона 4, резисторов 5, .6, 7 и 14, на базу транзистора 3 поступает отпирающий импульс, Транзистор 3 приоткрывается и приоткрывает транзистор 2, который, в свою очередь, через резистор 7 подает отпирающий импульс на транзистор 1, а40через резистор 6 еше больше открываеттранзистор 3, При открывании транзистора 1 на его коллекторе появляется положительный потенциал, под действием кото.рого диод 10 запирается, В результате45этого снимается ограничение тока управления транзистором 2, степень его откры тия увеличивается и открывается транзистор 1, Однако полного насыщения транзисторов не происходит, так как при пол ном открывании транзистора 1 на его коллекторе появляется большой положительный потенциал, под действием которого диод 8 открывается и ограничивает ток управления транзистора 3, Поэтому все транзисторы работают в активном режиме. Этим достигается значительное снижение потерь при работе устройства,О 1 4-В данной схеме ток управления транзистором 1 зависит от коэффициента усиления по току и от величины тока нагрузкиПля того, чтобы транзистор 1 работал в режиме, близком к насыщению, диоды 8 и 12 подбираются таким обра-:зом, чтобы прямое падение напряженияна диоде 8 бьшо больше, чем на диоде12, В случае необходимости последовательно с диодом 8 можно включать либоеше один диод, либо резистор,При откпючении нагрузки (или обрыве провода в цепи нагрузки) отрицательный потенциал снимается с коллекторатранзистора 1, в результате чего диод8 полностью открывается и шунтирует ба.зу транзистора 3, Транзистор 3 закрывается, и схема отключается,В отключенном состоянии схема потребляет незначительный ток, который в основном определяется величиной сопротив.ления резисторов 13, 5, 6, 7 и 14 делителя, величиной напряжения на аккумуляторной батареи 1 5 и падением напряжения на стабилитроне 4,При нормальной работе устройства помере разряда батареи и уменьшения еенапряжения до определенного уровня начинает уменьшаться ток транзистора 3 изза уменьшения тока его базы, В результате уменьшается ток базы транзистора2, Ток нагрузки также снизится. Это приведет к закрыванию диода 8 и поддержанию транзисторов 3 и 2 во включенномсостоянии еще некоторое время,. пока напряжение на аккумуляторной батарее нестанет ниже определенного предела, Начиная с этого момента, благодаря положительной обратной связи с, коллекторатранзистора 2 на базу транзистора 3 через резистор 6 произойдет лавинообразное закрывание этих транзисторов авместе с ними и транзистора 1, Нагрузка отключается от батареи,После выключения тока нагрузки в аккумуляторах происходит процесс деполяризации электродов, сопровождающийсяповышением напряжения на батарее, Вмомент, когда оно станет выше порогавкпючения, произойдет повторное включение нагрузки, аналогично вышеописанноПроцессы включения и отключения будут повторяться до тех пор, пока не будет израсходован запас энергии батареии напряжение поспе депопяризации электродов не поднимется выше порога срабатывания транзисторов 3 и 2. Уровнинапряжения, при которых производится5 10262 отключение нагрузки и ее повторное вклю чение, задаются с помощью стабилитрона 4 и подбором величины сопротивлений резисторов 5 и 6,Защита от коротких замыканий в:ушествпяется с помощью резистора 9 и диода 10. При коротком замыкании база транзистора 2 шунтируется этой цепочкой и транзистор 2 остается в приоткрытом состоянии, оганичивая этим ток управле- О ния транзистора 1 и ток нагрузки до минимальных пределов, безопасных для транзистора 1, Величину тока короткого замыкания при достаточно заряженной аккумуляторной батареи можно изменять 15 с помощью резисторов 9 и 11для аккумуляторных батарей с низким напряжением вместо стабилитрона 4 можно использовать диоды, включенные в прямом направлении. 20Предлагаемое устройство используется в основном, для зашиты аккумуляторной ,батареи ЗНКГКД. в шахтных головных светильниках, в которых нагрузкой являются основная и резервная нити накапа д 5 01 6лампы светильника. Устройство можетбыть вмонтировано в корпус, либо в го-.ловку светильника,Устройство обеспечивает автоматическое включение и отключение нагрузки.Включение производится при повыше-,нии напряжения на зажимах батареи в реэультате деполяризации электродов, аотключение - при снижении этого напря.жения в процессе разряда до уровня,безопасного для аккумуляторов.Таким образом, данное устройство ваварийных ситуациях позволяет полнееиспольэовать энергию, запасенную аккумуляторной батареей,а также увеличитьсрок службы коммутационных средств(например,;выключателя, стоящего в головке шахтного головного светильника).Применение предлагаемого устройствадля аккумуляторных светильников повышает безопасность людей в аварийных ситуациях, когда батарея разряжена в результате увеличения времени свечения иустранения необходимости ручного переключе ния./Составитель И, НайдинаРедактор Л. Пчелинская Техред Т,фанта Корректор А. ДэяткоЗаказ 4567/43 Тираж 703 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4