RU222056U1 - Устройство для разряда аккумуляторных батарей в стационарных и полевых условиях - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройству для разряда аккумуляторных батарей при проведении контрольно-тренировочных циклов в условиях передвижных ремонтных мастерских. Повышение надежности электрической схемы, не требующей настройки, устойчивой к помехам и не связанной с бортовой сетью, обеспечивает быструю разрядку батареи, при этом устройство автоматически отключает батарею от реостатов, на которые батарея разряжается, при снижении напряжения батареи до уровня, требуемого регламентом контрольно-тренировочных циклов. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к силовой преобразовательной технике и может быть использована в устройствах для разряда аккумуляторных батарей при проведении периодических контрольно-тренировочных циклов.

Уровень техники

Эксплуатация аккумуляторных батарей (АКБ) требует их технического обслуживания, в том числе проведения периодических контрольно-тренировочных циклов, состоящих из одного или нескольких контрольных зарядов и разрядов батарей до определенного минимального напряжения.

При этом оценивается состояние АКБ, возможность их дальнейшего использования, необходимость восстановительных действий (1). Известные (2) устройства для разряда АКБ делятся по способу утилизации энергии на две группы:

Устройства с рекуперацией энергии АКБ в электрическую сеть;

Устройства с тепловым разрядом батарей на балластные сопротивления или реостаты.

Разрядные устройства с рекуперацией энергии АКБ в сеть имеют два серьезных недостатка:

Не всегда есть подходящая однофазная сеть с напряжением 220 В, особенно при работе в полевых условиях и преобразование постоянного напряжения АКБ в синусоидальное напряжение требуемой фазы, амплитуды и качества синусоиды стоит очень дорого. Поэтому устройства с тепловым разрядом получили наибольшее распространение.

Близким устройством, по отношению к предложенной заявке, можно признать материалы SU 266899A1010470.

Это «Автоматическое устройство заряда-разряда АКБ, содержащее выпрямитель, узлы выдержки времени заряда-разряда АКБ на транзисторах с цепочками RC, двухобмоточное исполнительное реле, отличающееся тем, что с целью автоматического поддержания заданного уровня емкости аккумуляторов и повышения их срока службы, узел выдержки времени на заряд подключен к выпрямителю, узел выдержки времени на разряд через нелинейный элемент, например кремниевый стабилитрон - к зажимам АКБ, а каждая обмотка реле включена в коллекторную цепь каждого транзистора» (формула изобретения в редакции составителя).

Устройство раскрытое в патенте по материалу близко к предложенной заявке применением части комплектующих деталей, но абсолютно неприемлемо для проведения контроль-тренировочных циклов, где необходим пороговый элемент, одноразово отключающий батарею от нагрузки при точно заданным напряжении на ее зажимах. Устройство это типичный двухуровневый стабилизатор среднего значения контролируемого параметра (напряжения на зажимах АКБ), подобно стабилизаторам температуры в холодильниках или бытовых комнатных электронагревателях, когда к точным значениям максимальной и минимальной температуры, т.е. амплитуде колебаний требований не предъявляется.

Танковая батарея, при принятом в РФ 10-ти часовом разряде, должна отдать не менее 100% своей номинальной емкости, иначе она подвергается повторному разряду, а при повторной недостаче емкости предъявляется акт-рекламация. Оператор, контролирующий разряд, при снижении напряжения 12-ти вольтовой батареи от 12 вольт до 11,1 вольт должен производить замеры каждые 2 часа, при напряжении до 10,5 вольт - каждые 15 мин, а затем контроль должен быть непрерывным, чтобы при напряжении 10,2 вольт отключить батарею.

При разряде батареи с номинальным напряжением 24 вольт все контрольные значения напряжения умножают на 2, при напряжении 20,4 вольт батарею отключают.

Задачей, на решение которой направлена заявленная модель, является создание простого и надежного устройства, автоматически прекращающего разряд батареи при достижении напряжения на ее зажимах нижнего значения, освободив технический персонал от утомительных девятичасовых наблюдений.

Раскрытие полезной модели

Технический результат заявленной модели заключается в том, что в автоматическом прекращении разряда батареи при достижении напряжения на ее зажимах нижнего значения, освободив технический персонал от утомительных девятичасовых наблюдений.

В процессе разряда батареи наступает момент, когда ток, идущий от плюсового полюса батареи к отрицательному ее полюсу по цепи, состоящей из последовательно включенных стабилитрона и перехода база-эммитер транзистора, падает до нуля, транзистор закрывается, обмотка реле, соединяющая коллектор транзистора с плюсовым полюсом батареи, лишается питания, нормально открытый контакт реле отключает батарею от балластных сопротивлений, разряд прекращается. Точное значение напряжения батареи в момент прекращения разряда задается, при заводской наладке устройства, переменным сопротивлением, подключенным к зажимам батареи, подвижный контакт которого, «ползунок», входит в упомянутую выше цепь из стабилитрона и перехода база-эммитер транзистора.

Указанный технический результат реализуется за счет следующих конструктивных особенностей.

Устройство для разряда аккумуляторных батарей при проведении контрольно-тренировочных циклов в условиях передвижных ремонтных мастерских состоит: из порогового устройства, отключающее батарею в конце разряда от балластных сопротивлений, на которые батарея разряжалась, и состоит из переменного сопротивления, выполненного возможностью подключения к зажимам батареи по команде на начало разряда и отключается от нее при достижении напряжением батареи допустимого нижнего значения, для чего подвижный контакт - «ползунок» переменного сопротивления соединен с отрицательным полюсом батареи цепью, состоящей из последовательно включенных стабилитрона и перехода база-эмиттер, при этом транзистор имеет тип n-p-n, коллектор которого подключен к положительному полюсу батареи через обмотку реле, нормально открытым контактом, соединяющим батарею с балластным сопротивлениями.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена принципиальная схема модели.

На фиг. 2а приведены вольтамперные характеристики обычного диода, а на фиг. 2б стабилитрона - диод Зинера (кремневый стабилитрон).

Осуществление изобретения.

Устройство для разряда аккумуляторных батарей при проведении контрольно-тренировочных циклов в условиях передвижных ремонтных мастерских содержит: пороговое устройство, отключающее батарею в конце разряда от балластных сопротивлений, на которые батарея разряжалась, состоит из переменного сопротивления, выполненного возможностью подключения к зажимам батареи по команде на начало разряда и отключается от нее при достижении напряжением батареи допустимого нижнего значения, для чего подвижный контакт - «ползунок» переменного сопротивления соединен с отрицательным полюсом батареи цепью, состоящей из последовательно включенных стабилитрона и перехода база-эмиттер, при этом транзистор имеет тип n-p-n, коллектор которого подключен к положительному полюсу батареи через обмотку реле, нормально открытым контактом, соединяющим батарею с балластным сопротивлениями.

Таким образом, предлагаемая полезная модель содержит всего два электронных элемента:

Транзистор средний мощности (например, КТ817);

Кремниевый стабилитрон (например 2С147, или другой стабилитрон с напряжением стабилизации от 4 до 5 вольт).

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1. Тумблеры S1…S6 показаны во включенном состоянии, что соответствует максимальному значению разрядного тока батареи, отрицательный полюс которой подключен к зажиму (- АКБ), устройства, положительный - к зажиму (+12 В) или (+24 В).

В качестве балластных сопротивлений использованы 25-ти ваттные резисторы с номинальных сопротивлением 12 Ом. Тумблеры S1 включает один резистор нижнего ряда R1 и один резистор верхнего заряда - R1-1; тумблер S2 включает R2 и R2-1, которые содержат, два параллельно соединенных резистора с приведенными выше параметрами, S3 включает по 3 параллельно соединенных резистора.

Тумблеры S4, S5 и S6 включают по 5 параллельно соединенных резистора каждый. При номинальном напряжении АКБ Uном=12 B в каждом резисторе нижнего ряда протекает ток, равный 1 амперу.

Включение первых трех тумблеров нагружает батарею током, соответственно равным 1, 2 и 3 А.

При подключении к устройству АКБ с Uном=24 В разрядный ток через каждый тумблер не изменится: сопротивление цепи разрядного тока увеличится вдвое, но вдвое увеличится и напряжение батареи.

Необходимо только переключить тумблер S7, чтобы вольтметр PU показывал 24 В, а не 12 В.

Пороговое устройство, печатная плата размером 50×80 мм содержит переменное сопротивление R2, 510 Ом, 1 Вт, резисторы R1 и R2, сужающие диапазон настройки напряжения отключения нагрузки, стабилитрон с напряжением стабилизации 4,7 В (2С147), транзистор КТ 817 (В или Г) и малогабаритное электромагнитное реле К1, например, TR91F, 12 В DC, 30А, 30 В DC, силовой контакт которого К1-1 входит в цепь разряда батареи, а блок-контакт К1-2 включен параллельно кнопке «Пуск» S8.

При прямом включении диодов, положительный потенциал на аноде, характеристики их одинаковы.

При обратном включении обычный диод не проводит ток, и при достаточно высоком обратном напряжении происходит разрушающий структуру пробой, диод выходит из строя.

В стабилитроне при обратном напряжении также происходит пробой электронно-дырочного перехода, но пробой этот не разрушает диод, и происходит при постоянном для каждого типа стабилитрона напряжении, которое поддерживается практически постоянным, при изменении тока в диапазоне, ограниченном нагревом диода. При снижении тока до долей мА (для стабилитрона 2С147) проводимость в обратном направлении пропадает.

Пример.

Устройство работает следующим образом, оператор подключает батарею к входным зажимам (-АКБ) и, к примеру, (+12 В).

При включении любого из тумблеров S1…S6 при нажатии кнопки S8 ток стабилитрона открывает транзистор UT1, реле К1 сработает, контактом К1-1 замкнет силовую цепь установки, контактом К 1-2 блокирует кнопку S8.

Требуемый ток разряда устанавливают набором включенных тумблеров и контролируют показания амперметра РА, подключенного к шунту RS1.

Батарею на 24 В подключают плюсовому зажиму (+24 В).

Настройка порога отключения разряженной до 10,2 В или до 20,4 В батареи производится один раз, на предприятии, изготовляющим разрядное устройство. Вместо батареи подключают лабораторный источник постоянного тока и напряжения, выставляют на него выходных зажимах напряжение 10,2 В и ручкой потенциометра R2, поворачивая ее против часовой стрелки, снижают напряжение на катоде КС 1 до момента отключения реле К1. Затем на источнике напряжения выставляют 24 В и, снижая его до 20,4 В убеждаются в отключении нагрузки.

Стабилитрон 2С147 имеет разброс напряжения стабилизации при токе 5 мА от 4,2 В до 5,6 В.

При изложенной выше методике настройки это обстоятельство не имеет никакого значения, важно, что при изменении температуры окружающей среды на 20°С напряжение стабилизации изменится только на 1,4%.

Коэффициент усиления транзистора КТ817 на малых токах изменяется в пределах от 100 до 200. Ток срабатывания реле не более 100 мА.

Устройство собранно на заводе изготовителе в единую конструкцию. Источники информации:

1. «Свинцовые стартерные аккумуляторные батареи». Руководство, Воениздат, Москва 1985 г;

2. www//4akb.ru;

3. «Полупроводниковые приборы. Транзисторы.» Справочник, Москва 1985 г;

4. «Полупроводниковые приборы. Диоды.» Справочник, Москва, Энергоатомиздат, 1987 г.

Claims (1)

1. Устройство для разряда аккумуляторных батарей при проведении контрольно-тренировочных циклов в условиях передвижных ремонтных мастерских, отличающееся тем, что пороговое устройство, отключающее батарею в конце разряда от балластных сопротивлений, на которые батарея разряжалась, состоит из переменного сопротивления, выполненного с возможностью подключения к зажимам батареи по команде на начало разряда и отключается от нее при достижении напряжением батареи допустимого нижнего значения, для чего подвижный контакт - «ползунок» переменного сопротивления соединен с отрицательным полюсом батареи цепью, состоящей из последовательно включенных стабилитрона и перехода база-эмиттер, при этом транзистор имеет тип n-p-n, коллектор которого подключен к положительному полюсу батареи через обмотку реле, нормально открытым контактом, соединяющим батарею с балластными сопротивлениями.