Зарядное устройство для аккумуляторной батареи

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ(71) Заявитель Шрам Валентин Эмильянович(72) Авторы Шрам Валентин Эмильянович Пак Евгений Викторович(73) Патентообладатель Шрам Валентин Эмильянович(57) 1. Зарядное устройство для аккумуляторной батареи, содержащее трансформатор, выпрямитель, блок управления и две выходные клеммы, отличающееся тем, что оно содержит операционный усилитель, включенный в блок управления, который соединен с выводами аккумуляторной батареи. 2. Зарядное устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит не менее одного транзистора, оптопару и светодиод. 3. Зарядное устройство по п. 1, отличающееся тем, что выпрямитель содержит по меньшей мере один диод и один тринистор. 4. Зарядное устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит узел формирования импульсов. 5. Зарядное устройство по п. 4, отличающееся тем, что узел формирования импульсов состоит из двух биполярных транзисторов и фотодиода оптопары.(56) 1. Сергеев Б.С. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропитания Справочник. - М. Радио и связь, 1992. - 224 с. 2. Ромаш Э.М., Драбович Ю.И. , Юрченко Н.Н. , Шевченко П.Н. Высокочастотные транзисторные преобразователи. - М. Радио и связь, 1988. - 288 с. 3. Энергетическая электроника Справочное пособие / Под ред. В.А. Лабунцова - М. Энергоатомиздат, 1987. - С. 280. 4. Сорокин А. Зарядно-десульфатирующий автомат для автомобильных аккумуляторов // Радиолюбитель. -10/98. - С. 30-31. 36272007.06.30 Полезная модель относится к электротехнике, в частности к электрической зарядке всех видов аккумуляторных батарей, и может быть использована в зарядных устройствах(ЗУ) для заряда аккумуляторных батарей (АБ) от сети. Широко известны ЗУ, выполненные по известным схемам источников вторичного электропитания и включающие в себя входной выпрямитель, входной фильтрующий элемент, преобразователь, блок управления и токочувствительный элемент для обратной связи по току 1. Известно также ЗУ, работающее на противо-ЭДС с малым сопротивлением 2. Однако недостатком указанных конструкций является то, что необходимость обеспечить высокое напряжение изоляции между сетью и выходом в зарядном устройстве приводит, в конечном счете, либо к потерям мощности, либо к усложнению схемы самого ЗУ. Известно также ЗУ 3, содержащее силовой трансформатор, выпрямитель, ограничитель тока и клеммы для подключения заряжаемого аккумулятора. Это устройство в различных модификациях очень широко применяется для зарядки АБ различного назначения. Недостатком устройства является высокая трудоемкость зарядки, вызванная необходимостью постоянного и непрерывного контроля процесса зарядки оператором (аккумуляторщиком). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является зарядно-десульфатирующий автомат для автомобильных аккумуляторов, содержащий силовой трансформатор, выпрямитель, компаратор на отключение, разрядную цепочку для снятия сульфатации и клеммы для подключения аккумулятора 4. В процессе эксплуатации автомобильных аккумуляторов от бортовой сети отмечается постоянный недозаряд, что приводит к образованию на отрицательных пластинах сульфата свинца и, как следствие, постепенному снижению емкости и плотности электролита. При заряде без контроля напряжения на выводах отмечается недозаряд или перезаряд,который приводит к обильному газовыделению, нагреву, постепенному разрушению положительных пластин и их решеток. При заряде с контролем напряжения на выводах зарядный ток постепенно уменьшается и для заряда требуется большое время. Данное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов не имеет этих недостатков и отличается тем, что введен блок управления зарядом на операционном усилителе,подключенный непосредственно к выводам аккумуляторной батареи, который контролирует напряжение на выводах (в пределах 13,62-14,0 ), управляя подачей импульсов тока(от 0,1 до 0,2 емкости аккумуляторной батареи и выше). Импульсы тока в процессе заряда не меняются, интервалом между импульсами управляет аккумуляторная батарея. Большие импульсы тока способствуют растворению сульфата свинца. Автоматизация процесса зарядки достигается зарядным напряжением и степенью активности пластин аккумуляторной батареи. Технической задачей изобретения является увеличение срока работы аккумулятора за счет того, что нет перезаряда и разрушающих факторов. Заряд прекращается после полной реакции на ток активной массы пластин. Восстанавливается губчатый свинец отрицательных пластин. Не разрушается решетка положительных пластин за счет пониженного напряжения на клеммах АБ в процессе зарядки. Нет газовыделения в процессе зарядки. Возможна ускоренная зарядка током 1/5 емкости и более без вреда для АБ. Поставленная задача достигается 1. Зарядное устройство для аккумуляторной батареи, содержащее трансформатор, выпрямитель, блок управления и две выходные клеммы, согласно полезной модели, содержит операционный усилитель, включенный в блок управления, который соединен с выводами аккумуляторной батареи. 2. При этом блок управления содержит не менее одного транзистора, оптопару и светодиод. 3. Также выпрямитель содержит по меньшей мере один диод и один тринистор. 2 36272007.06.30 4. Блок управления содержит узел формирования импульсов. 5. Узел формирования импульсов состоит из двух биполярных транзисторов и фотодиода оптопары. Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен силовой узел (СУ). На фиг. 2 изображен узел формирования импульсов (УФИ). На фиг. 3 изображен блок управления (БУ). Силовой узел ЗУ (фиг. 1) содержит трансформатор, два маломощных диода (1, 4) и выпрямитель из двух мощных диодов (2, 5) и два тиристора (3, 6). Отрицательный выход силового узла и аккумулятора подключен к точке 38 УФИ и БУ. Положительный выход силового узла подключен к точке 37 блока БУ. Маломощный положительный выход силового узла подключен к точке 39 УФИ. УФИ (фиг. 2) содержит светодиод 10, сигнализирующий о включении ЗУ в сеть, и ограничивающее его ток сопротивление 7, сопротивление 8 и стабилитрон 17, тиристорный фотодиод оптопары 9, сопротивление 11, ограничивающее максимальный ток, переменное сопротивление 12, регулирующее ток зарядки конденсатор 16 два биполярных транзистора 13 и 15, сопротивления 14, 18, 19 и импульсный трансформатор 20 формируют импульсы, открывающие тиристоры 3 и 6 (фиг. 1). Диод 10 сигнализирует о включении устройства в сеть. БУ (фиг. 3) содержит диод 21, защищающий от неправильного подключения АБ, сопротивления 28 и стабилитрона 30, формирующих опорное напряжение для операционного усилителя ОУ 29, сопротивления 22, 27 и 31 формируют установку напряжения зарядки. Конденсатор 32 сглаживает импульсы опорного напряжения, сопротивление 23 ограничивает ток светодиода 26, конденсатор 33 увеличивает яркость светодиода 26 в импульсном режиме, сопротивление 25 ограничивает выходной ток ОУ, конденсатор 34 регулирует длительность открывания транзистора 24, который включает светодиод оптопары 36, сопротивление 35 ограничивает ток, протекающий через оптопару 36 и транзистор 24. Зарядное устройство работает следующим образом. При правильном подключении к клеммам АБ загорается светодиод 26 (фиг. 3). После этого ЗУ можно включить в сеть. Сопротивлением 12 (фиг. 2) устанавливаем зарядный ток. Через АБ начинает протекать зарядный ток. До достижения напряжения на выводах АБ 13,62 В заряд протекает как обычно. При превышении 13,62 В светодиод тиристорной оптопары 36 (фиг. 3) прекращает светоизлучение и закрывается тиристорный фотодиод 9 (фиг. 2), подача импульсов на тиристоры 3 и 6 (фиг. 1) прекращается. Как только напряжение на клеммах АБ становится менее 13,62 В светодиод 36 (фиг. 3) разрешает подачу зарядных импульсов тока прежней величины, и так далее до полного заряда АБ. К концу заряда АБ количество импульсов уменьшается от 100 до 2 импульсов в секунду при однофазной сети и двухполупериодном выпрямителе в зависимости от степени саморазряда и сульфатации АБ. Желательно силовой узел (фиг. 1) выполнять в виде двух мощных диодов и двух тринисторов, установленных попарно (диод и тринистор) на два радиатора охлаждения без прокладок, без установки конденсаторов фильтра. Желательно узел формирования импульсов (фиг. 2) собрать из двух биполярных транзисторов и фототиристора тиристорной оптопары, разрешающего формирование импульсов. Тиристорная оптопара обеспечивает сохранение амплитуды импульсов зарядного тока до конца зарядки и снятие сульфатации. Узел управления (фиг. 3) поддерживает напряжение на клеммах АБ не выше 2,27 В на один элемент кислотной АБ, 1,4 В - на один элемент щелочной АБ и 4 В - на один элемент ионно-литиевой АБ. Блок управления (фиг. 3). Блок управления поддерживает напряжение АБ не более 13,62 В. 3 36272007.06.30 Устанавливаем ток заряда 1/10-1/5 емкости АБ. Пока напряжение АБ меньше 13,62 В, операционный усилитель (ОУ) 29 (фиг. 3) выдает низкий уровень и включается тиристорная оптопара 36 (фиг. 3) и 9 (фиг. 2) импульсы открывают тринисторы. При достижении напряжения АБ 13,62 В ОУ выдает высокий уровень и отключает тиристорную оптопару - зарядка прекращается, напряжение АБ уменьшается и ОУ вновь выдает низкий уровень, и так далее до полной зарядки АБ. Импульсы тока прежней амплитуды дозаряжают АБ и способствуют снятию сульфатации (восстанавливают губчатый свинец). Частота пульсации по мере заряда уменьшается и при редких миганиях диода 26(фиг. 3) - заряд окончен. Увеличение напряжения АБ больше 13,62 В на увеличение емкости не влияет. При ускоренном заряде большим током необходимо увеличивать сечение проводников и соединение проводить мощными зажимами. Подключать АБ к ЗУ нужно при отключенной сети, имеется защита от ошибки подключения диод 21 (фиг. 3) регулятор тока выведен на О (12 фиг. 2). Предложенное ЗУ имеет простую и надежную конструкцию, экологически чистое,обеспечивает зарядку АБ до 100 , предотвращает газовыделение, частично снимает сульфатацию пластин и, наконец, в подключенном состоянии ЗУ сможет находиться бесконечно долго, при отключении сети ток потребления БУ не превышает 0,008 А. Нет перерасхода электроэнергии. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4