Автоматическое подзарядное устройство

,.8017059 ц)З Н 02. 7 ГОСУДАРСТВЕКНЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У Изо етение относитс и предназначено качестве подэар ртерных свинцов торных батарей, льном хранении и. эле тро- ользостройтехникевания в ства ст ля ис дног -кис х от иаккуму на дли состоя аход енно- кажторон ней заряженно етения является расши ью е экс атационных своиств. е приведена схема автомадзарядного устройства,еское подзарядное устройт входные выводы 1 и 2 ния к сети переменногоовательно мсжру которыми ь выпо черте ого и входы клюой сое го вывторойобщей тичес Авмати держ ство дключ после ока,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве подзарядного устройства стартерных свинцово-кислотныхаккумуляторных батарей, находящихсяна длительном хранении в заряженномсостоянии, Цель изобретения - расширение эксплуатационных свойств. Устройство обеспечивает одновременный заряд нескольких групп аккумуляторныхбатарей с их последовательным соединением в каждой группе пульсирующимтоком двух- или однополупериодноговыпрямления или асимметричным током.Устройство питается от однофазной сети через нагрузку переменного токаи полууправляемый мостовой выпрями"тель. Блок программного управленияобеспечивает ступенчатое регулирование зарядного тока на основе данныхконтроля заряженности аккумуляторныхбатарей, Последний реализован посредством цепей контроля напряжения назажимах аккумуляторных батарей, вы"полненных из последовательно сое-диненных стабилитрона, резистора исветодиода, который оптически связанс оптоприемником блока программногоуправления.ил,через два последовательно-встр включенных диода 3 и 4, соедин между собой анодами и обаэующи рицательный выходной вФ,од 5 ус ства, включена нагрузка 6 перем го тока, и две группы по три в дой ключей 7-9 и 10-12 с однос ней проворимостью и односторон блокировкой (которые могут быт нены на тринисторах) Первые ( ные) выводы 13-15 первой групп чей 7-9 соеринены с общей точк динения катода диода 3 и волн вора 1, а вхорные выводы 6-8 группы ключей 10-12 согди ищ17059точкой соединения катода диода 4 инагрузки 6 переменного тока, Выходныевыводы 19-21 каждого иэ ключей 7-9первой группы соединены соответс-,вен 5но каждый с одним иэ выходных выводов22-24 ключей 10-12 второй группы, иэти точки соединения, являющиеся тремя положительными выводами 25-27 устройства, служат для подключения соответствующих трех групп аккумуляторныхбатарей (ЛБ) 28-30, каждая из которых ф также содержит в своем составе несколько АБ. Параллельно каждой иэ АБ28 - 28 я, 291"29 н, 301"30 л подсоединен один иэ ограничителей 31-31 пна стабилитронах, каждый из которыхсостоит иэ лампы накаливания и съабилитронов, открывающихся при достижении соответствующей АБ уровня 100 ьзаряженности, и одна из несколькихоптронно-стабилитронных схем 32-32 пконтроля, каждая из которых состоитиз ограничительного резистора, светодиода и стабилитрона, открывающегосяпри достижении соответствующей АБуровня 85-953 заряженности номинальной емкости, Оптодатцик (светодиод)каждой оптронно-стабилитронной схемыконтроля каждой группы АБ установленс возможностью одновременного взаимодействия с одним соответствующим оптоприемником одной иэ трех логическихсхем И-НЕ 33-35 на оптоприемниках ис одним оптоприемником одной из трехлогических схем ИЛИ-НЕ 36-38 на огто 35приемниках, Выход первой схемы ИЛИ-НЕ36 на оптоприемниках соединен с управляющим входом 39 первого ключа 7первой группы, через последователь 40но соединенные схему НЕ 40 и первыйвход 41 схемы И 42 - с управляющимвходом 43 второго ключа 8 первойгруппы, а через последовательно соединенные первый вход 44 первой схемы 45И-НЕ 45, вторую схему И 47, ее первыйвход 46 - с управляющим входом 48третьего ключа 9 первой группы, Выходвторой схемы ИЛИ-НЕ 37 на оптоприемниках связан через второй вход 49первой схемы И 42 с управляющим вхо 50дом 43 второго ключа 8 первой группы,а через последовательно соединенныевторой вход 50 первой схемы И-НЕ 45первый вход 46 второй схемы и И 4755с управляющим входом 48 третьего ключа 9 первой группы. Выход третьейсхемы ИЛИ-НЕ 38 на оптоприемникахсвязан через второй вход 51 второй 544схемы И 47 с управляющим входом 48 третьего ключа 9 первой группы.Выход первой схемы И-НЕ 33 на опто- приемниках связан через первое реле 52 времени с одним входом 53, а напрямую с другим входом 54 первой схемы ИЛИ 55, выход 56 которой соединен с управляющим входом первого ключа 10 второй группы, через последовательно соединенные вторую схему НЕ 57, третью схему И 59 (ее первый вход 58) - с управляющим входом 60 второго клюца 11 второй группы, а через по" следовательно соединенные первый вход 61 второй схемы И-НЕ 62, первый вход 63 четвертой схемы И 64 - с управляющим входом 65 третьего ключа 12 второй группы, Выход второй схемы И-НЕ 34 на оптоприемниках связан через второе реле 66 времени с одним входом 67, а на прямую с другим входом 68 схемы ИЛИ 69, выход 70 которой через третью схему 59 (ее второй вход 71) связан с управляющим входом 60 вторэго ключа 11 второй группы, а церез последовательно соединенные вторую схему И-НЕ 62 (ее второй вход 72) и четвертую схему И 64 (ее первый вход 63) с управляющим входом 65 третьего ключа 12 второй группы, Выход третьей схемы И-.НЕ 35 на оптоприемниках связан через третье реле 73 времени с одним входом 74, а напрямую с другим входом 75 третьей схемы ИЛИ 76, выход 77 которой через четвертую схему И 64 (ее второй вход 78) связан с управляющим входом 65 третьего ключа 12 второй группы.Принцип работы устройства основан на том, цто если АБ сгруппировать по отдельным группам так, чтобы в каждой группе находилось по несколько последовательно соединенных АБ, то тогда при использовании трех разновидностей зарядного тока (асимметричного, при котором используется один полупериод за каждый период сети, обычного - двухполупериодного зарядного тока и однополупериодного - без разрядных импульсов тока) и возможности получения этого заряда от генератора тока с использованием однофаз,ной сети переменного тока (т,е, сетьподключается к зарядным цепям в простейшем случае через лампу 6 накали-,вания) можно создать подзарядное устройство, в котором несколько группАБ с различными суммарными ЭЛС и но 1705954минальными емкостями, соединенных параллельно между собой и совершеннонезависимых друг от друга, будут заряжаться различными видами зарядноготока как в каждой группе, так и вкаждой из групп в отдельности. Подзаряд АБ осуществляется малыми токами(не более 1 Л), поэтому цепи, управляющие программным блоком устройства(оптронно-стабилитронные схемы 32-32контроля заряженности АБ и ограничители 31,-31 (на стабилитронах,создающие режим асимметричного токас большей степенью асимметрии, прикоторой энергия, полученная АБ призаряде в один полупериод, равна энергии, отданной последней в другойполупериод, могут быть выполнены напростейших схемах стабилизации,20Устройство обеспечивает несколькорежимов работы в зависимости от состояния АБ в каждой группе ЛБ (устройство рассматривается на три группыАБ, но принципиально оно может быть 25выполнено на большее число групп АБ)Первый режим возможен в том случае, когда все АБ трех групп 28, 29и 30 заряжены ниже уровня 85-954 ихноминальных емкостей, В этом режиме 30оптодатчики (светодиоды) всех оптронно-стабилитронных схем 32- 32 контроля не горят, На выходах как трехсхем ИЛИ-НЕ 36-38, так и трех(схем И-НЕ 33-35 на оптоприемниках5наблюдаются высокие потенциалы ("1"),вследствие чего открыт первый ключпервой группы и первый ключ 10 второйгруппы через схему ИЛИ 55. Все остальные ключи 8, 9 и 11, 12 обеих групп 40закрыты, так как с помощью остальныхлогических схем 57, 59, 40, 42, 62,64, 45 и 47 на их управляющих входах60, 43, 65 и 48 обеспечиваются нулевые потенциалы ("0"). В этом режиме 45через первую группу АБ 28-28 течетзарядный ток обоих полупериодов сети,величина которого, я основном, определяется сопротивлением нагрузки 6переменного тока (предпочтительно вкачестве этой нагрузки использоватьлампы накаливания, обладающие токостабилизирующим действием),Второй режим работы возникает тогда, когда в первой группе ЛБ 28-28эарядится до уровня 83-95" номинальной емкости хотя бы одна из батарей,Вследствие этого посредс.твом однойоптронно-стабилитронной схемь 32 и контроля первои грчппы 28 ЛБ на выходесхемы ИЛИ-НЕ 36 на оптпприемникахобеспечивается низкий потенциал, закрывающий первый ключ 7 первои группыи создающий условия посредством логических схем 40 и 45 для протеканиязарядного тока одного полупериода через второй 8 или третий 9 ключ этойпервой группы, запитываемый от одного и того же полупериода сети, Логикасхемы устроена так, что в этот полупериод зарядный ток при незаряженныхвсех АБ второй 29 и третьей 30 группбудет протекать в первую очередь черезвторую группу АБ 29, так как посредством схемы ИЛИ-НЕ 37 и схемы И 42 науправляющем входе 43 второго ключа 8первой группы обеспечивается высокийоткрывающий потенциал. Ключ 9 этойгруппы будет закрыт высоким потенциалом, снимаемым со схемы ИЛИ-НЕ 37,который подается на второй вход 50схемы И-НЕ 45. В этом режиме в одинполупериод ток будет по-прежнему про"текать через ключ 10 второй группы,обеспечивая дозаряд остальных батарейпервой группы до уровня 1001 заряженности, а в другой полупериод сетичерез ключ 8 ток будет заряжать группу 29 АБ до тех пор, пока хотя быодна из батарей этой группы не зарядится до уровня 85-95 заряженности.АБ этих групп могут иметь разную суммарную ЭПГ и номинальные емкости,.так как они заряжаются в разные полупериоды сети с полностью исключеннымвзаимным влиянием,Третий режим работы реализуетсятогда, когда АБ первой группы 28 достигают как 85-951, так и 1001 уровнязаряженности. Это обеспечивается тем,чтокогда отдельные батареи этойгруппы достигают уровня 85-951 заря"женности, через них во втором режимепо-прежнему протекает зарллный ток,обеспечивающий их дозаряд до 100уровня, При этом, если на отдельныхбатареях этой группы уровень 100заряженности обеспечивается раньше,чем зарядится последняя РГ этой группы до уровня 85-954, при достиженииими уровня 1004 заряженности открываются соответствующие им схемы 31 -31ограничителей на стабилитронах, исключающие перезаряд этих батарей иобеспечивающие протекание через нихразрядных импульсов асимметричноготока, способствующего лоссанпллс ниюначинается третий режим реботц устройгруппы 29 до уровня 85-953 эаряженнос40 55 АБ Лля доэаряда последней батареиэтой группы 28 (как и во всех другихгруппах) от уровня 85-951 до уровня1001 заряженности предусмотрено первое (соответственно в других группахАБ второе и третье) реле 52 времени,которое обеспечивает необходимую регулируемую по времеНи задержку открытого состояния первого ключа 1 О второй группы с момента, когда выход схемы И-НЕ 33 на оптоприемниках перейдет с высокого на низкий потенциал,т.е. на выходе 56 схемы ИЛИ 55 низкийпотенциал, свидетельствующий о 100уровне 1 заряженности всех АБ первойгруппы 28, появляется через некоторое регулируемое время, необходимое длядозаряда последней батареи этой группы от уровня 85-953 до 100 уровнязаряженности. После того, как на выходе 53 первого реле 52 времени (соответственно и на выходе первой схемыИЛИ 55) появится низкий потенциал,ства. Если в этом режиме, ток, протекающий через второй ключ 8 первойгруппы, к этому времени не обеспечилдозаряд хотя бы одной батареи второй ти, через эту группу 29 АБ также вначале протекает зарядный ток обоихполупериодов сети до момента (как ив первой группе 28 ИБ), пЬка не зарядится до уровня 85-951 заряженностихотя бы одна батарея этой группы.Ключи 9 и 12 третьей группы 30 такжезакрыты, так как на входах схем, определяющих их режим (на входе 72 схемы И-НЕ 62 и на входе 50 схемы И-НЕ45), высокий потенциал. В этом режи, ме первая группа 28 ЛБ отключена отисточника сети по причине своей заряженности, а третья группа 30 АБотключена по причине того, что зарядный ток в этом режиме от обоих полупериодов использует полностью вторая группа 29 АБ,Промежуточные режимы работы устройства видны иэ логики изображеннойна чертеже схемы, т.е. если зарядитсяхотя бы одна ЛБ второй группы 29 доуровня 85-953 заряженности, то черезнее будет протекать ток одного полупериода через второй ключ 11 второйгруппы, а ток другого лолупериодасможет протекать через третью группу30 ИБ (через третий ключ 9 первойгруппы, если не будет закрыта вторая 35 45 50 схема И ч 7 по своему второму вхогу 51,потенциал на котором определяется состоянием третьей группы 30 АБ). Послетого, как зарядятся все АБ второйгруппы 29 до уровня 1001 заряженности,появится возможность протекания токаобоих полупериодов источника сетичерез третью группу 30 АБ, в которойпроцессы дозаряда будут протекать также как и в группах 28 и 29. В концецикла заряда всех групп батарей, когда полностью зарядятся до уровня 100заряженности их номинальных емкостейвсе ИБ всех групп (и не снизится хотябы на одной батарее любой группыАБ уровень заряженности ниже 85-953),источник сети отключится от последнихпосредством закрытия всех ключей первой (7-9) и второй (10-12) групп.Описанные режимы реализуются в любойпоследовательности (в зависимости отсостояния всех АБ), но в программномблоке устройства заложен жесткий алгоритм работы,обеспечивающий преобладание в последовательности заряда независимо от состояния других группАБ первой группы 28 перед второй 29и третьей 30 группами, второй 29 группы перед третьей 30, которая в циклезаряда подзаряжается последней,Использование предлагаемого устройства позволяет поддерживать в режимедлительного хранения при непрерывномпроцессе подэаряда большое число АБс различными ЭДС и номинальными емкостями от одного подэарядного устройства,Формула изобретенияЛвтоматическое подэарядное устройство, содержащее входные выводы для подключения источника переменного тока, последовательно между которыми через два последовательно-встречно включенных диода, соединенных между собой анодами, к которым подключен отрицательный выходной вывод устройства, включена нагрузка переменного тока, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных свойств, в него введены две группы клюцей, в каждой иэ которых по три ключа, входные выводы первой группы ключей подключены к точке соединения катода первого диода и входного вывода для подключения источника переменного тока, я входными яыядьвторой группы ключей соединены с общей точкой соединения катода второгодиода и нагрузки переменного тока,выходные выводы каждого иэ ключейпервой группы соединены соответственно каждый с одним иэ выходных выводовключей второй группы, и эти точкисоединения выходных выводов ключейпервой и второй групп связаны каждаячерез одну из трех групп аккумуляторных батарей с отрицательным выводомвыхода устройства, к клеммам для подключения каждой аккумуляторной батареи, соединенных последовательно вгруппах, подключены стабилитронныеограничители и оптронно-стабилитронная схема контроля заряженности батарей, причем оптодатчик последней выполнен с воэможностью взаимодействияодновременно с одним оптоприемникомодной из трех схем И-НЕ и с орнимоптоприемником одной из трех схемИЛИ-НЕ, выход первой схемы ИЛИ-НЕсоединен с управляющим входом первогоключа первой группы, через последовательно соединенные первую схему НЕи первую схему И, ее первый входсвязан с управляющим входом второгоключа первой группы, а через последователЬно соединенные первую схемуИ"НЕ, ее первый вход, вторую схему И,ее первый вход, - с управляющим входом третьего ключа первой группы,выход второй схемы ИЛИ-НЕ на оптоприемниках связан через первую схемуИ и ее второй вход, - с управляющимвходом второго ключа первой группы, ачерез последовательно соединенныепервую схему И-НЕ, ее второй вход,вторую схему И, ее первый вход - с 5 10 15 20 25 30 35 40 управляющим входом третьего клюцапервой группы, выход третьей схемыИЛИ-НЕ на оптоприемниках связан церезвторую схему И, ее второй вход, - суправляющим входом третьего ключа пер"вой группы, выход первой схемы И-НЕна оптоприемниках связан через релевремени с одним входом, а непосредственно - с другим входом первой схемыИЛИ, выход которой непосредственносоединен с управляющим входом первого ключа второй группы, через последовательно соединенные вторую схемуНЕ и третью схему И, ее первый входс управляющим входом второго ключавторой группы, а через последователь"но соединенные вторую схему И-НЕ, еепервый вход, четвертую схему И, еепервый вход - с управляющим входомтретьего ключа второй группы, выходвторой схемы И-НЕ на оптоприемникахсвязан через второе реле времени содним входом, а непосредственно - сдругим входом второй схемы ИЛИ, выходкоторой через третью схему И и ее второй вход связан с управляющим входомвторого ключа второй группы, а черезпоследовательно соединенные вторуюсхему 1-НЕ, ее второй вход и четвертую схему И, ее первый вход - с управляющим входом третьего ключа второйгруппы, выход третьей схемы И-НЕ наоптоприемниках связан через третьереле времени с одним входом, а непосредственно - с другим входом третьейсхемы ИЛИ, выход которой через чет"вертую схему И и ее второй вход связан с управляющим входом третьегоключа второй группы.170595 ч Составитель В, ОглоблевТекред П. Опнймьюк Корректор И, Саю юго рс на я Реда ктор А. ЛежнинаПроююзволственно-излатедьский комбинат Патент, г. Ужгоро;ю,ю, ю;юю,юю 1 юююю.ю,Заказ 200 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государстве.июого коююитета по ююэобретенняи и открытиям гюри ГКП Г;(;Р13035, Москва, Ж, Раушская наб., л. 4/5