Способ выявления нарушения состояния аккумуляторной батареи

01 10/42 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ НАРУШЕНИЯ СОСТОЯНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ(71) Заявитель Берхин Владимир Ильич(72) Автор Берхин Владимир Ильич(73) Патентообладатель Берхин Владимир Ильич(57) Способ выявления нарушения состояния аккумуляторной батареи, заключающийся в измерении уровня напряжения, соответствующего состоянию аккумуляторной батареи,отличающийся тем, что аккумуляторную батарею разделяют на две части, одна из которых является контрольной, уровень напряжения измеряют на контрольной части батареи,а нарушение состояния аккумуляторной батареи выявляют по отклонению измеренного уровня напряжения от предварительно установленного значения на заданные величины ВЫШЕ или НИЖЕ, которое фиксируют с задержкой. 5223 1 Изобретение относится к источникам постоянного тока с аккумуляторной батареей, используемым в различных отраслях народного хозяйства энергетика, транспорт, нефтегазовая и др. Известен способ определения состояния аккумуляторной батареи оперативным персоналом по уровню напряжения на каждом элементе батареи (Инструкция по эксплуатации стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Служба передового опыта ПО Союз-техэнерго г. Москва 1980 г. (стр. 20). Однако такой способ связан с большой трудоемкостью и вредными условиями труда. Известен также способ и устройство контроля состояния батареи по уровню напряжения на всей батарее (там же, стр. 21). Этот способ, взятый в качестве прототипа, также обладает существенными недостатками, а именно при обрыве цепи батареи, например, в результате вытекания электролита из поврежденной банки аккумулятора, нарушения контактного соединения или отключения батареи, орган контроля уровня напряжения батареи, включенный на шины, будет показывать напряжение зарядного устройства, т.е. напряжение нормального режима работы батареи. Цель предлагаемого изобретения состоит в устранении отмеченных недостатков, а именно повышение надежности и четкости выявления нарушения состояния аккумуляторной батареи, вызванного разными причинами, в том числе неисправностью зарядного устройства. Поставленная цель достигается тем, что в системе постоянного тока, включающей аккумуляторную батарею, коммутационный аппарат, подключающий батарею к шинам системы постоянного тока, нагрузку, зарядное устройство, подключенные к шинам, и орган контроля уровня напряжения, батарею условно разделяют на две части, упомянутый орган контроля уровня напряжения подключают к одной, контрольной, части батареи, а измеряют и с задержкой фиксируют отклонение уровня напряжения на заданные величины вверх и вниз от предварительно установленного значения напряжения контрольной части батареи. А в устройстве, реализующем предлагаемый способ, содержащем аккумуляторную батарею, условно разделенную на две части, шины постоянного тока,подключенные к ним зарядное устройство, нагрузку, реле минимального напряжения,упомянутое реле минимального напряжения подключается к одной контрольной части батареи, дополнительно, к той же части батареи подключается реле максимального напряжения, последовательно с каждым реле включается пороговый орган-стабилитрон, первые выводы размыкающего контакта первого реле и замыкающего контакта второго реле подключены к положительному полюсу, вторые выводы упомянутых контактов объединены и подключены к первым выводам реле времени и его замыкающего контакта, второй вывод которого подключен к первому выводу реле фиксации нарушения состояния аккумуляторной батареи, а вторые выводы реле времени и реле фиксации неисправности подключены к отрицательному полюсу независимого источника. На фиг. 1 представлена структурная схема системы постоянного тока, реализующая предлагаемый способ. Система содержит аккумуляторную батарею 1, условно разделенную на две части 2 и 3, коммутационный аппарат 4, шины системы постоянного тока 5, к которым подключены нагрузка 6 и зарядное устройство 7. К одной части, например 2,батареи 1 подключен орган контроля уровня напряжения 8 с уставками Ниже 9 и Выше 10. На фиг. 1, кроме того, показаны элементы ИЛИ 11, задержки 12 и фиксации 13. Работает система, реализующая предлагаемый способ, следующим образом. В нормальном режиме аккумуляторная батарея 1, условно разделенная на части 2 и 3, с помощью коммутационного аппарата 4, подключена к шинам 5 системы постоянного тока. К шинам 5 подключены нагрузка 6 и зарядное устройство 7. К правой части 2, например,подключен орган контроля уровня напряжения 8. Зарядное устройство 7 питает нагрузку 6 и обеспечивает подзаряд аккумуляторной батареи 1 до напряжения 2,25 Вольт на элемент. Орган контроля уровня напряжения 8 находится в нейтральном положении вне зон срабатывания уставок Ниже 9 и Выше 10. При этом на вход элемента ИЛИ 11 сигналы не 2 5223 1 приходят и элемент 13 фиксации нарушения состояния аккумуляторной батареи отключен. Цепь измерения не шунтирует участок 2 батареи 1. При возникновении разрыва цепи аккумуляторной батареи 1, например, на участке 3,что может быть в случае разрыва батареи, обрыва проводов, контактных соединений и пр.,орган 8 зафиксирует снижение уровня напряжения части 2 из-за саморазряда. Когда напряжение части 2 снизится до 2,1 В на элемент, сработает установка Ниже 9 органа 8. В результате сигнал через элемент ИЛИ 11 поступает на элемент задержки 12, и далее с задержкой срабатывает сигнальный элемент 13. При возникновении разрыва цепи батареи 1, например, на участке части 2 к органу 8 контроля уровня напряжения прикладывается напряжение зарядного устройства 7 минус напряжение участка 3 батареи 1. Поскольку напряжение на участке 3 из-за саморазряда снижается, то величина разности, приложенная к органу 8, возрастает. Когда отклонение напряжения, контролируемое органом 8, возрастает до значения уставки 10 Выше, например 2,4 В на элемент, сигнал, через элемент ИЛИ 11 и элемент задержки 12 зафиксируется сигнальным элементом 13. Сопротивление цепи контроля уровня напряжения значительно больше участка 2 батареи 1. В случае нарушения в работе зарядного устройства 7 аварийном снижении или повышении напряжения постоянного тока, или аварийном отключении автомата 4, срабатывают соответствующие уставки Ниже 9 или Выше 10 органа 8 и, как описано выше,срабатывает сигнальный орган 13. На фиг. 2, 3 представлена поясняющая схема устройства выявления и сигнализации нарушения состояния аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея 1 условно разделена на две части 2 и 3. К одной части, например 2, подключены реле 14 минимального напряжения и реле 15 максимального напряжения. Последовательно с реле 14 и 15 установлены стабилитроны 16 и 17. Аккумуляторная батарея 1 подключена через автомат 4 к шинам 5 постоянного тока, к которым также подключены нагрузка 6 и зарядное устройство 7. Первые выводы размыкающего контакта 18 реле 14 и замыкающего контакта 19 реле 15 подключены к положительному полюсу независимого источника. Вторые выводы указанных контактов объеденены и подключены к первым выводам реле времени 20 и его замыкающего контакта 21. Второй вывод контакта 21 подключен к первому выводу реле 22 фиксации нарушения состояния батареи. Сопротивление цепи измерения уровня напряжения реле 14, 15 и стабилитроны 16, 17 намного выше сопротивления участка 2 батареи 1. Работает устройство следующим образом. В нормальном режиме зарядное устройство 7 поддерживает напряжение на нагрузке 6 и обеспечивает подзаряд батареи 1 до напряжения 2,25 Вольт на элемент. Реле 15 максимального напряжения отключено, а реле 14 минимального напряжения включено. При этом реле времени 20 и фиксации нарушения 22 отключены. При разрыве цепи батареи 1, например, на участке 3, что может иметь место по указанным выше причинам, реле напряжения 14 зафиксирует снижение уровня напряжения на контролируемой части 2 из-за саморазряда элементов батареи. Когда напряжение части снизится до 2,1 Вольта, например, на элемент, отключается реле 14, замыкается его контакт 18. В результате на реле времени 20 поступит сигнал, реле 20 включится и с задержкой замкнет свой контакт 21 в цепи реле 22 фиксации нарушения состояния батареи. При разрыве цепи батареи на участке 2 к реле 14 и 15 прикладывается напряжение подзарядного устройства 7 за вычетом напряжения участка 3 батареи. Поскольку напряжение на участке 3 из-за саморазряда снижается, то величина разности, контролируемая реле 14 и 15, возрастает. Когда контролируемое напряжение возрастет до уставки срабатывания реле 15, например 2,4 Вольта на элемент, реле 15 включится, замкнется контакт 19, включится реле времени 20 и, с задержкой, реле 22 фиксации нарушения состояния батареи. 5223 1 При возникновении нарушений в работе зарядного устройства 7 аварийное снижение или повышение напряжения, включается соответствующее реле 14 или 15 и, как описано выше, включается реле фиксации 22. Пороговые элементы 16 и 17 в цепях реле 14 и 15 установлены с целью повышения коэффициента возврата реле напряжения и одновременно для упрощения аппаратуры измерения напряжения. При наличии пороговых элементов напряжение срабатывания реле выбирается из условия ИрелеИср. - Истаб. Например, для реле минимального напряжения для 51 элемента (таблица) напряжение срабатывания реле равно 8 Вольт. Напряжение отпадания этого реле, предположим,1 Вольт. При этом, коэффициент возврата Ивозвр. Истаб.1 1071 Кв 0,94 . Исраб. Истаб.8 1078 При отсутствии пороговых элементов, для достижения такого высокого коэффициента возврата, потребовалось бы реле напряжения сложной конструкции. Предположим, что аккумуляторная батарея содержит 102 элемента (банки) и разделена на 12 и 90 элементов, например. В соответствии с Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей (энергоатомиздат. М. 1989 г.5) для нормальной работы батареи рекомендуются следующие режимы и параметры (на один элемент) 1. Режим подзаряда 2,25 Вольта 2. Режим дозаряда 2,31 Вольта соответственно на батарее 230 и 236 Вольт. Саморазряд батареи и нагрузка приводят к снижению напряжения до 2,1 Вольт на элемент и ниже. При этом на батарее 214 В. При забросе напряжения зарядного устройства до 2,4 В напряжение на батарее 248 В. Параметры батареи при делении ее на 12 и 90 и на 51 приведены в таблице.- Напряжение, В Часть АБ на 1 элем. АБ 102 эл. 12 эл. 51 эл. 90 эл. 2,25 230 27 115 203 2,31 236 28 118 208 Параметр Подзаряд Дозаряд Разряд Перезаряд Разрыв цепи на уч. 2 Разрыв цепи на уч. 3 Уставка реле 14 (миним.) Уставка реле 15 (максим.) Напряжение стабилитрона 16 Напряжение стабилитрона 17 Из таблицы видно, что 90 элементов контрольной частью быть не могут. Предлагаемое устройство позволяет надежно контролировать состояние аккумуляторной батареи, выявлять и фиксировать нарушения в ее работе и в системе постоянного тока вцелом при различных видах неисправностей, что, в свою очередь, позволит поддерживать систему постоянного тока в работоспособном состоянии с минимальными издержками. Разделение аккумуляторной батареи на две части и осуществление контроля напряжения на одной из них (контрольной), измерение и фиксация с задержкой отклонения уровня напряжения на заданные величины вверх и вниз от предварительно установленного значения напряжения контрольной части батареи повышает надежность выявления новым способом нарушения состояния аккумуляторной батареи, а установка последовательно с реле минимального и максимального напряжения пороговых органов-стабилитронов повышает четкость выявления нарушения состояния аккумуляторной батареи. 4 5223 1 Сравнение предлагаемого способа выявления нарушения состояния аккумуляторной батареи показывает, что совокупность отличительных признаков заявляемого способа отсутствует у известных решений, что соответствует критерию Новизна, а поскольку эта совокупность придает заявляемому техническому решению новые, более высокие свойства, а именно повышение надежности и четкости выявления нарушения состояния аккумуляторной батареи, то следует сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию Существенные отличия. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.