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

 

1. Способ защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда, основанный на измерении вькодного напряжения батареи, принятого за контролируемый параметр, сравнении его с опорным напряжением и формировании сигнала отключения нагрузки при равенстве упомянутых напряжений, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности защиты путем исключения влияния тока нагрузки, дополнительно измеряют напряжение на ограничительном резисторе одного элемента бата- . реи, суммируют его с выходным напряжением батареи и суммарный сигнал принимают за контролируемый параметр . 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее батарею аккумуляторов с ограничительными резисторами, пороговьш элемент, выходом подключенный к ключу и нагрузке , отличающееся тем, что дополнительно введен сумматор, первьй вход которого соединен с ограничительным резистором батареи, второй - с выходом аккумуляторной батареи, а выход сумматора подключен к входу порогового элемента.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае «и у д Н 02 Н 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3524221/24-07 (22) 23. 12. 82 (46) 23.05.84. Бюл. В 19 (72) Г.Н.Алехин и П.В.Лаппо (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Зорохович А.Е. и др. Устрой- ства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. N., "Энергия", 1975, с. 161-163.

2. Авторское свидетельство СССР

У 383156, кл.. Н 02 Н 7/18, 1973.

3. Апехин Г.Н., Ванж Н.П. и др.

Искробезопасные устройства защиты аккумуляторных батарей. — В сб.: Гео. физическая аппаратура, вып. 73.

Л., "Недра", 1981, с. 162-165 (прототип). (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ИСКРОБЕЗОПАСНОЙ

АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ОТ ГЛУБОКОГО

РАЗРЯИА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда, основанный на измерении вьиодного напряжения батареи, принятого за контролируемый параметр, сравнении его с опорным напряжением и формировании сигнала отключения нагрузки при равенстве упомянутых напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты путем исключения влияния тока нагрузки, дополнительно измеряют напряжение на ограничительном резисторе одного элемента бата-. . реи, суммируют его с выходным напряжением батареи и суммарный сигнал принимают за контролируемый параметр.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее батарею аккумуляторов с ограничительными резисторами, пороговый элемент, выходом подключенный к ключу и нагрузке, отличающееся тем, что дополнительно введен сумматор, первый вход которого соединен с ограничительным резистором батареи, второй — с выходом аккумуляторной батареи, а выход сумматора подключен к входу порогового элемента.

1094102

Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано во взрывоопасных средах предприятий горной нефтехимической и газовой промышленйусти, в частности, для созда- 5 ния автономных и искробезопасных систем питания, устройств автоматики, геофизических приборов, используемых в условиях горных выработок, опасных по газу или пыли. 10

Известен способ защиты аккумуляторной батареи от переразряда,.заключающийся в контроле времени разряда аккумуляторов при стабильном токе разряда f13. 15

Известно также устройство, содержащее электромеханическое реле времени типа ВС на основе синхронного двигателя t: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 изме-25 рения количества электричества, полученного от батареи. Устройство для осуществления этого способа представляет собой электролитической счетчик ампер-часов типа Х-602. 30

Недостатками 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 ролита может привести к воспламенению окружающей среды.

Известен также способ защиты источника постоянного тока, основанный 40 на измерении знака и величины падения напряжЕния на участке кабеля, соединяющем аккумуляторную батарею и подзарядный агрегат с помощью реле обратного тока C2).

Однако 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 напряжение с заданным опорным и при равенстве этих напряжений отключают нагрузку С33, Устройство для защиты искробезопасной аккумулятоной батареи от глубокого разряда содержит источник опорного напряжения, делитель напряжения, схему сравнения, представляющую собой компаратор, т.е. пороговое устройство, транзисторные ключи, электромагнитное реле с искрозащитным шунтом, представляющее собой полупроводниковые реле минимального напряжения с перестраиваемим 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.поникении, 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 вмсодиого напряжения, принятым за контролируемый параметр, сравнении его с опорным напряжением и формирование сигнала отключения нагрузки при равенстве упомянутых напряжений, дополнительно измеряют напряжение на ограничительном резисторе одного элемента батареи, суммируют его с выходным напряжением батареи и сухарный сигнал принимают эа контролируемый параметр.

Поставленная цель достигается также. тем, что в устройство для защиты о

Э 1 094 аккумуляторной батареи от глубокого ,разряда, содержащее батарею аккумуляторов с ограничительными резисторами, пороговый элемент, выходом подключенный к ключу и нагрузке, дополнительно введен сумматор, первый вход которого соединен с ограничи" тельным резистором батареи, второй— с выходом аккумулятоной батареи, а. ,выход сумматора подключен к входу 10 порогового элемента.

На чертеже представлена схема для реализации предлагаемого способа защиты аккумулятоной батареи от глубокого разряда. 15

Устройство содержит искробезопасную аккумуляторную батарею 1, состоящую из нескольких аккумуляторов и ограничительных резисторов 2, сумматора, выполненного на резисторах 3-6 и операционном усилителе 7., Выходом сумматор подключен к пороговому устройству, собранному.на ре- зисторах 8-11, стабилитроне 12 и операционном усилителе 13. Выход порого- 25 вого устройства соединен с входом ключа 14, включенного последовательно с . нагрузкой 15. Резисторы 8-1 1 служат для согласования и выбора режима ра" боты операционного усилителя (порого- ЗО вого устройства) . Стабилитрон 12 является стабилизатором опорного напряже- . ния.

Сущность способа заключается в ., след1яощем: измеряют падение напряже35 ния на ограничительном резисторе; измеряют выходное напряжение аккуму. ляторной батареи суммируют измеренные напряжения; сравнивают суммарный сигнал с заданньм опорным напряжени.ем;. при равенстве суммарного сигнала с опорным формируют управляющий сигнал; отключают нагрузку.

Устройство для реализации вышеприведенного способа работает следующим образом.

При замкнутом ключе 14 ток, проте. кающий через нагрузку 15, вызывает падение напряжения на ограничитель-, ных резисторах 2. Это напряжение подается на один иэ входов сумматора, 102 собранного 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 инвертирующему входу операционного усилителя 13.

Выходное напряжение сумматора подается через резистор 8 на неинвертирующий вход операционного усилителя.

При равенстве опорного и суммарного напряжения изменяется уровень выходного напряжения операционного усилителя 13, что вызывает срабатывание ключа 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 тока нагрузки не зависит.

Следовательно, при выбранных параметрах элементов схемы выходное напряжение сумматора пропорционально напряжению батареи и не зависит от тока нагрузки. Это позволяет, выбрав с помощью стабилитрона 12.ñîîòâåòñòвующее 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 исключения влияния тока нагрузки путем учета падения напряжения на ограничительных резисторах позволяет увеличить> надежность защиты аккумуляторов и аппаратуры в целом.

1094102

ВНИИПИ Заказ 3451/42 Тираж 6 1 4 ПОМИВсаое

Фкпиал HGO "ПютФит р Г ° УВГОфбд уйе ПРОФй7й&йр 4