Автоматическое зарядно-тренировочное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 1974466(61 Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24. 02, 81 (21) 32819 32/24-07с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -Р 1 М К з Н 01 М 10/42 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,1(088.8) Опубликовано 151182. Бюллетень Мо 42 Дата опубликования описания 15.11.82иУ сВ.П.Кошев(р, т:- Служба космических исследований Отдела рскйс-" - экспЕдиционных работ АН СССР 72) АвторизобретенияфИзобретение относится к транс-порту, 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 АБ ,в состоянии с залитым электролитом в их элементах постоянно происходит 1самозаряд, который у батарей, эксплуатирующихся длительное время, достигает 0,3-1 0 от начальной емкости в сутки Г 1. Известно также, что при постоянной подзарядке, но без периодическойтренировки разряд-заряд) АБ такжетеряют свою номинальную емкость,Поэтому при подготовке к хранению, ежеквартально при хранении, приподготовке к использованию по назначению, а также при длительной эксплу 1атации в режиме без периодическихглубоких разрядов с АБ требуетсяпроводить контрольно-тренировочныециклы. Контрольно-тренировочный цикю 1заключается в том, что АБ заряжается до полной емкости, затем разряжается током, величина кототорого указывается в инструкциях по обслуживанию данного типа аккумуляторов, ивновь заряжается до полной емкостиГ 21,Обслуживантте АБ обычными средст О вами зарядки и разрядки требует непрерывного контроля за состояниемустройств и батарей. Нарушение правклэксплуатации и обслуживания АБ приводит к преждевременному выходу их 25 из строя.Известно зарядное усзройствоавтомат, обеспечивающее заряд аккумуляторной батареи в режиме, близкомк оптимальному, содержащее силовойтрансформатор, тринистор, балластныйрезистор и схему формирования опорного напряжения 1.3,Недостатком данного устройства является весьма существенная критичность к параметрам тринистора, атакже отсутствие схемы, позволяющей 5осуществлять разряд АБ до заданногоуровня напряжения.Известно также зарядно-разрядноеустройство для аккумуляторных батарей, содержащее узел заряда, включающий силовой трансформатор, тринистор, балластный резистор, схему формирования опорного напряжения узлазаряда, а также схему разряда АБ дозаданного уровня напряжения, включаю 15щую в себя транзисторно-релейныйключ и схему формирования опорногонапряжения разряда 1.4,1,Недостатками указанного устройства являются отсутствие возможностиавтоматического переключения последнего из режима разряда АБ (по егоокончании в режим заряда, критичность к параметрам тринистора, нерациональные потери энергии на балласт 25ном резисторе и невозможность формирования асимметричного тока заряда,Цель изобретения - повышение стабильности и эффективности устройства,повышение точности установки напуяжения эталонного источника узла заряда, а также обеспечение режима зарядабатареи в течение заданного интервала времени.Поставленная цель достигается тем,35что в автоматическое зарядно-тренировочное устройство, содержащее узелзаряда, включающий в себя понижающийтрансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным клеммам 49устройства, .а вторичная обмотка содной стороны связана через минусовуюшину с соответствующей выходной клеммой, а с другой стороны - со схемойформирования опорного напряжения схемы 4заряда, содержащей диод, к катодукоторого через резистор подключеныкатод стабилитрона и настроечный потенциометр, второй конец которого ианод стабилитрона соединены с минусовой шиной и с анодом тринистора,управляющий электрод которого черезвторой диод соединен с ползунком настроечного потенциометра, а катодринистора через балластный резистор .плюсовую шину устройства подключендругой выходной клемме, и узел разряда, состоящий из транзисторногоключа с реле в коллекторной цепи,схемы формирования опорного напряжения разряда и разрядный реостат,подключенный одним концом к положительной шине, а другим через замыкающиеконтакты упомянутого реле - к минусовой шине устройства, введены управляемый вентиль и конденсатор, а бал 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 управляемоговентиля 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 заряд- но-тренировочного устройства.Устройство содержит понижающий силовой трансформатор Тр 1, источник опорного напряжения - диод Д 1, стабилитрон Д 2, резисторы й 1,К 2, КЗ и й 4 и размыкающие контакты электро- механического таймера В 1, выпрями- тельный диод-компаратор ДЗ, тринистор Д 4, ограничительный резистор К 5, силовой управляемый вентиль Д 5, источник формирователя опорного напряжения при разряде АБ-резистор К 6, стабилитрон Д 6, транзисторно-релейный ключ - транзистор Т 1, реле К 1 со своими контактами К 1,1, К 1,2, .К 1.3, резистор ограничения тока базы транзистора - К 7, двухплатный коммутатор с группами контактов Л 1.1 и П 1,2, переключатель выводов первичной обмотки трансформатора В 1; разрядная нагрузка - мощный проволочный реостат ВН, кнопка включения устройства в режим разряда Кн 1; амперметр А и вольтметр Ч,а также выходные зажимы устройства "+" и "-" для подключения аккумуляторной батареи, тумблер В 2 и конденсатор С 1.1Перед 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 АБ и ее ЭДС, Затем при помощи контактов коммутатора П 1,1 и П 1,2,замыкается цепь питания первичной обмотки трансформатора и цепь достаточной для его открытия. Этосамоблокировки транзисторно-релейного достигается при настройке устройстваключа. путем перемещения ползунка подстроечУстройство работает следующим об- ного резистора К 2. Цикл заряда АБразом. на этом ггрекращается, а устройствоНапряжение положительной полувол автоматически переходит в режим комны с верхней части (по схеме) вторич- пенсации саморазряда аккумуляторов,ной обмотки трансформатора через вы- т.е. при снижении ЭДС батареи начипрямительный диод Д 1, ограничитель- нает открываться тринистор Д 4 и венный резистор Й 1 поступает на стабили- тиль Д 5, а затем вновь заряд пректрон Д 2 и параллельную ему цепочку 10,ращается.резисторов К 2, КЗ, В.4, Пока потен- При подготовке АБ к длительномуциал, поступающий с положительной хранению без подзарядки рекомендуетклеммы АБ через амперметр и резистор ся сообщить полный заряд или "переК 5 на катод тринистора Д 4, вьиае на- заряд", заключающийся в том, что чепряжения, снимаемого с ползунка под рез два-три часа после окончаниястроечного резистора Й 2 - диод ДЗ цикла заряда батарея вновь становит-.и тринистор Д 4 закрыты. Закрыт и вен- ся на заряд на определенный интервал тиль Д 5, ток заряда АБ не проходит. времени. В данном устройстве для этой Но как только напряжение, снимаемое цели используется электромеханичесс ползунка резистора Й 2, стает боль О кий таймер, контакты которого В 1 ше потенциала, поступающего с клемм Размыкаются при установке того или АБ на величину, достаточную для от- иного интервала времени. При этомкрытия диода ДЗ и тринистора Д 4, он напряжение, снимаемое с ползуна реоткрывается и через резистор К 5, ам- зистора й 2, скачком возрастает, а этоперметр А течет зарядный ток, величи приводит к открытию тринистора Д 4 ина которого ограничена сопротивлением вентиля Д 5 независимо от степени за".резистора К 5. Падение напряжение, сни- ряженности АБ на интервал времени,маемое с правой части по схеме) ре- установленный таймером. При замыканиизистора К 5, подается на период управ- контактов В 1 устройство автоматичесляемый электрод-катод вентиля Д 5 так О ки возвращается в режим компенсациичто в момент времени, когда положи- саморазряда АБ.тельная полуволна напряжения, посту- для проведения контрольно-тренипающая с отвода вторичной обмотки Ровочного цикла нажимается кнопка .трансформатора на анод силового вен- Кн 1, При этом, если напряжение протиля, становится выше ЭдС батареи боя стабилитрона д 6 ниже ЭДС батаРеи,аккуиуляторов, вентиль Д 5 открывает- он открывается, Ток, протекающий по35ся, пропуская импульс зарядного тока. резистору К 6, создает разность потенАмплитуда импульса тока заряда, а циалов, приложенную к базе транзисследовательно, и среднее значение эа тора Т 1 так, что он открывается. Еслипериод сетевого напряжения зависит при этом контакты коммутатора П 1.2,от степени разряженности АБ, положе- фО замкнуты, срабатывает реле К 1, замыния коммутатора П 1.1 и переключате- кая свои контакты К 1,2 и К 1.3 и раэля В 1, мыкаяК 11, исключая тем самым одноПроизводя соответствующие коммУ" временную работу схемы разряда и вытации можно установить требуемое прямителязначение тока заряда. 45, Замкнувшиеся контакты реле К 1.3Для проведения профилактического блокируют кнопку Кн 1 и ее можно отэаряда ассимметричным"лечебным" то- пустить, а К 1.2 подключает разрядный ком следует замкнуть тумблер В 2. В реостат к минусовой шине устроййтва. этом случае пока вентиль Д 5 закрыт, Начинается цикл разряда АБ. Ток разт.е. при отрицательной полуволне 50 ряда устанавливается перемещениемнапряжения, через АБ протекает раз- движка реог гата КН и дальнейшей поЮ- рядный ток, величина которого опре- стройки не требует, так как Уменьшеделяется величиной емкости С 1 и акние его к концу разряда не превышаеттивного сопротивления ЙН, Конденса,0 и это можно всегда учесть притлр С 1 при этом заряжается, а в сле определении емкости АБ.дующий полупериод он возвращает на- По мере Разряда АБ напряжение копленную энергию батарее, на ее.клеммах уменьшается. Напряжение запирания стабилитрона Д 6 подбиПо мере заряда АБ напряжение нарается таким образом, чтобы при умень ее элементах, а следовательно, ишении его на элементах кислотныхна выходных клеммах возРастает ПРИ аккумуляторов до 1,7-1,73 В (в щелоЧ- увеличении напряжения на элементахных - до 0,8-0,95), указанный стабикислотных АБ до 2,4 В (в щелочныхдо 1,8-1,9 В) разность потенциаловмежду управляющим электродом и ка- Это приводит к закрытию транзис.,тодом тринистора -Д 4 становится не-65 тора Т 1 и. возвращению контактов релеК 1 в исходное состояние. Контакты К 1.2 разрывают цепь разрядной нагрузки К 1.3 - разблокируют кнопку Кн 1, а К 1.1 подают питание сети на первичную обмотку трансформатора Тр 1. Цикл разряда закончился и начинается цикл разряда. По окончании заряда АБ устройство автоматически переходит в режим подзарядки, т.е. компенсации саморазряда.В процессе проведения контрольно тренировочного цикла величина токов заряда и разрядка контролируется при помощи амперметра А, а напряжение на клеммах АБ при помощи вольтметра У, 15При правильной настройке устройства для обслуживания конкретного типа АБ, т.е. при установке заданной программы процессы заряда, проведения контрольно-тренировочного щ 0 цикла, "перезаряд" и непрерывный подзаряд в течение длительного времени исключают случаи вывода батарей из строя даже в случае отсутствия непрерывного контроля со стороны обслужи вающего персонала. Требуется .лишь периодический контроль с целью определения характеристик обслуживаемой АБ.Использование профилактического асимметричного тока заряда, проведение контрольно-тренировочных циклов в режимах, близких к оптимальным, способствует повышению качества обслуживания АБ, продлевая тем самым срок службы аккумуляторных батарей, экономя расход значительных средств на изготовление и ввод в рабочее . состояние новых аккумуляторов.Формула изобретения1,Автоматическое з арядно-тренировочное устройство, содержащее узел заряда, включающий в себя понижающий трансформатор, первичная обмотка ко торого 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 50 формирования опорного напряжения схемы заряда, содержащей диод, к катоду которого через резистор подключены катод стабилитрона и настроечный поенциометр, второй конец которого 55анод стабилитрона соединены с минусовой шиной и с анодом тринистора, управляющий электрод которого через второй диод соединен с ползуном настроечного потенциометра, а катодтринистора через балластный резистори плюсовую шину устройства подключенк другой выходной клемме, и узел разряда, состоящий из транзисторногоключа с реле в коллекторной цепи,схему Формирования опорного напряжения разряда и разрядный реостат, подключенный одним концом к положительной шине, а другим через замыкающие контакты упомянутого реле - кминусовой шине устройства, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения стабильности и эффективности работы, в устройство введеныуправляемый вентиль и конденсатор,а балластный резистор тринистора выполнен в виде потенциометра, ползуноккоторого соединен с управляющимэлектродом вновь введенного управляемого вентиля, анод которого подключен к отводу вторичной обмотки трансформатора, а катод - кполюсовой шинеустройства, при этом к аноду управляемого вентиля через выключатель подсоединена одна обкладка конденсатора,вторая его обкладка через разрядныйреостат связана с его катодом, а вцепь питания первичной обмотки трансформатора включен размыкающий контактреле схемы разряда,2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности установки напряжения эталонного источника узла заряда,а также для обеспечения режима зарядабатареи в течение заданного интервала времени, настроечный потенциометрвыполнен в виде трех элементов - двухпотенциометров и постоянного резистора, включенного между ними, приэтом ползунок одного потенциометрачерез упомянутый диод связан с управляющим электродом тринистора, а ползунок второго потенциометрачерез размыкающие контакты электромеханического таймерного механизма подключенк минусовой шине устройства.Источники информации,принятые во .внимание при экспертизе1. Конофеев,Н.Т, Автомобильныеаккумуляторные батареиМ., ДОСААФ,1979, с. 76.2. Дубовой А.А. Судовые аккумуляторные батареи. М., "Транспорт",1966, с. 131.3. "Радио", М., 1976, Ф 3, с,444. "В помощь радиолюбителю",Вып. 62, с. 50.Тираж 761И Государственногоделам изобретений иМосква, Ж, Рауш оми отк кая Пета Сытийнаб,