Способ защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано во взрывоопасных средах предприятий горной нефтехимической и газовой промышленйусти, в частности, для созда ния автономных и искробезопасньас систем питания, устройств автоматики, геофизических приборов, используемых в условиях горных выработок, опасных по газу или пыли, 1 ОИзвестен способ защиты аккумуляторной батареи от переразряда,.заключающийся в контроле времени разряда аккумуляторов при стабильном токе разряда 11, 5Известно также устройство, содержащее электромеханическое реле времени типа ВС на основе синхронного двигателя 13 .Недостатком технического решения 20 является невысокая надежность, кроме того, оно неприемлемо для нагрузок с изменяющимся током.Известен также способ контроля разряда аккумуляторов на основе измерения количества электричества, полученного от батареи. Устройство для осуществления этого способа представ" ляет собой электролитической счетчик ампер-часов типа Х. 36Недостатками упомянутых способа и устройства являются невысокая на-. дежность и узкая область применения. Практически применить их беэ допол-. нительных средств взврывоэащиты невозможно, так как использование элект ролитц может привести к воспламенению оокружающей среды.Известен также способ защиты источника постоянного тока, основанный 4 а на измерении знака и величины падения напряжЕния на участке кабеля, соединяющем аккумуляторную батарею и подзарядный агрегат с помощью реле обратного тока 123. , 45Однако это техническое решение является неискробезопасным и поэтому вообще неприемлемо для решаемой за-. дачи.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты искробеэопасных аккумулятор ных батарей от глубокого разряда, заключающийся.в том, что измеряют выходное напряжение аккумулятора, сравнивают это напрякение с заданным опорным и при равенстве этих напряжений отключают нагрузку 133,Устройство для защиты искробезопасной аккумулятоной батареи от глубокого разряда содержит источник опорного напряжения, делитель напряжения, схему сравнения, представляющую собой компаратор, т.е. порогбвое устройство, транзисторные ключи, электромагнитное реле с искрозащитным шунтом, представляющее собой полупроводниковые реле минимального напряжения с перестраиваемам порогом срабатывания 3) .Недостатком известных способа и устройства является недостаточная надежность защиты искробезопасной аккумуляторной батареи.Выходное напряжение аккумуляторной батареи через делитель напряжения подается на один из входов схемы сравнения, собранной на операционном усилителе, На второй вход подается . опорное напряжение, Порог срабатывания схемы сравнения выбран так, чтобы при заряженной батарее на ее выходе поддерживался высокий потенциал, приложенный: через усилитель тока к обмотке электромагнитного реле. Контакты реле управляют ключом, включенным в силовую цепь, При.пони- кении, по мере разряда, напряжения батареи до минимально допустимого, схема сравнения срабатывает, ее выходное напряжение уменьшается. и реле выключается, разрывая своими контактами цепь управления ключом. Ключ запирается и отключает нагрузку от батареи аккумуляторов.Целью изобретения является повышение надежности защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда путем исключения влияния тока нагрузки.Поставленная цель достигается тем, Что согласно способу защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда, основанному на измерении вькодиого напряжения, принятым за контролируемый параметр, сравнении его с опорным напряжением и 4 юрмироваиие сигнала отключения нагрузки при равенстве упомянутых напряжений, дополнительно измеряют напряжение на ограничительном резисторе одного элемента батареи, суммируют его с выходным напряжением батареи и суьщарный сигнал принимают эа контролируемый параметр. фПоставленная цель достигается так. же, тем, что в устройство для защитыоЭ 1094аккумуляторной батареи от глубокого,разряда, содержащее батарею аккумуляторов с ограничительными резисторами, пороговый элемент, выходомподключенный к ключу и нагрузке, дополнительно введен сумматор, первыйвход которого соединен с ограничи"тельным резистором батареи, второй "с выходом аккумулятоной батареи, а,выход сумматора подключен к входу 10порогового элемента.На чертеже представлена схема дляреализации предлагаемого способазащиты аккумулятоной батареи от глубокого разряда. 15Устройство содержит искробезопасную аккумуляторную батарею 1, состоящую из нескольких аккумуляторови ограничительных резисторов 2, сумматора, выполненного на резисторах 3-6 и операционном усилителе 1.,Выходом сумматор подключен к пороговому устройству, собранному.на ре-зисторах 8-11, стабилитроне 12 и операционном усилителе 13. Выход порогового устройства соединен с входом ключа 14, включенного последовательно с .нагрузкой 15. Резисторы 8-1 1 служатдля согласования и выбора режима ра"боты операционного усилителя (порого- З 0вого устройства) . Стабилитрон 12 является стабилизатором опорного напряже- .ния.Сущность способа заключается в., след 1 яощем; измеряют падение напряже 35ния на ограничительном резисторе; измеряют выходное напряжение аккуму. ляторной батареи суммируют измеренные напряжения; сравнивают суммарныйсигнал с заданньз опорным напряжени.ем; при равенстве суммарного сигнапас опорным формируют управляющий сиг"нал; отключают нагрузку.Устройство для реализации вышеприведенного способа работает следующим образом,При замкнутом ключе 14 ток, протекающий через нагрузку 15, вызываетпадение напряжения на ограничитель- ,ных резисторах 2, Это напряжение подается на один иэ входов сумматора,102собранного на операционном усилите-,ле 7 по схеме инвертирующего усили-,теля. На второй вход сумматора подается выходное напряжение акхумуляторной батареи 1. Суммарное напряжение, равное разности упомянутых,сравнивается с опорным. Опорное напряжейие создается с помощью стабилитрона 12, упомянутое прикладывается через резистор 9 к инвертирующемувходу операционного усилителя 13.Выходное напряжение сумматора подается через резистор 8 на неинвертирующий вход операционного усилителя,При равенстве опорного и суммарногонапряжения изменяется уровень выходного напряжения операционного усилителя 13, что вызывает срабатываниеключа 14 и отключение нагрузки 15.Если опорное напряжение порогового устройства (компаратора), собранного на ОУ 13 и элементах 8-12,выбрать равным 0,7 В, то при разряде батарей до 3 В происходит срабатывание компаратора и отключение нагрузки от батареи. При этом выход-,ное напряжение сумматора от токанагрузки не зависит.Следовательно, при выбранных параметрах элементов схемы выходноенапряжение сумматора пропорциональнонапряжению батареи и не зависит оттока нагрузки. Это позволяет, выбравс помощью стабилитрона 12 соответствующее пороговое напряжение с доста,точно высокой степенью надежности,,фиксировать момент достижения минимального напряжения батареи аккумуляторов,С целью обеспечения искробезопасйости и повышения точности срабатывания сопротивление резистора 3 выбирают значительно больше, чем сопротивление ограничительного резистора 2.Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет исключениявлияния тока нагрузки путем учетападения напряжения на ограничительных резисторах позволяет увеличитьнадежность защиты аккумуляторов иаппаратуры в целом.