ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

Заявленное техническое решение относится к электротехнике, а именно к устройствам заряда аккумуляторных батарей постоянным током.
Из предшествующего уровня техники известно устройство для заряда аккумуляторной батареи импульсным током, содержащее две входные клеммы для подключения источника постоянного тока и две выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два тиристора, соединенные согласно в последовательную цепь между входными клеммами. Последовательно соединенные первая обмотка линейного дросселя и конденсатор включены между точкой соединения тиристоров и отрицательной клеммой источника постоянного тока, а вторая обмотка дросселя и вентиль-диод, соединенные последовательно, включены между положительными клеммами источника постоянного тока и заряжаемой аккумуляторной батареи. Работой тиристоров управляет блок контроля напряжения и управления вентилями. АС СССР №2526398/08, H02J 7/00, 27.09.77.
Недостатком этого устройства является то, что необходимость выполнения дросселя двухобмоточным усложняет устройство и приводит к увеличению его массы и габаритов. Тиристоры, блок контроля напряжения и управления вентилями представляют собой электронные устройства, критичные к перегрузкам, что снижает надежность устройства и даже может привести к выходу аккумулятора из строя. Кроме этого, при неправильной полярности подключения к аккумуляторной батарее, может возникнуть аварийный режим, приводящий к выходу схемы из строя.
Известны устройства для заряда аккумуляторной батареи с автотрансформаторным или реостатным регулированием зарядного тока, недостатками которых является необходимость постоянного контроля и большое тепловыделение на балластном реостате.
Известны устройства для заряда аккумуляторной батареи, содержащие трансформатор, ко вторичной обмотке которого присоединен выпрямитель, а последовательно с первичной обмоткой включен балластный конденсатор. Недостатком таких зарядных устройств является переход в аварийный режим (перегрузка балластного конденсатора, вплоть до пробоя, перегрузка трансформатора, его перегрев и выход из строя) при отключении заряжаемого аккумулятора. Кроме этого, при неправильной полярности подключения устройства к аккумуляторной батарее, происходит не заряд, а разряд батареи и при определенных условиях может возникать аварийный режим, приводящий к выходу выпрямителя из строя. «Радио», №5, 1978.
Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее входные клеммы, последовательно с которыми соединены контакты реле тока, конденсатор и первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с выпрямителем, к одному из выходов которого через реле тока присоединена одна из выходных клемм, а к другому выходу присоединена вторая выходная клемма. Патент РФ на полезную модель №130154 H02J 7/00, 2013. Однако, при неправильной полярности подключения устройства к аккумуляторной батарее происходит не заряд, а разряд батареи и при определенных условиях может возникать аварийный режим, приводящий к выходу выпрямителя из строя.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в увеличении надежности работы, а также повышении удобства использования устройства для заряда аккумуляторной батареи.
Данная задача достигается за счет того, что устройство для заряда аккумуляторной батареи содержит трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с выпрямителем, а последовательно с первичной обмоткой включен конденсатор. Клеммы заряжаемого аккумулятора присоединяются с зарядным устройством с помощью конвертора полярности, соединенного с клеммами выпрямителя через обмотку реле тока, контакты которого соединены с конденсатором и первичной обмоткой трансформатора.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является увеличение надежности работы за счет отсутствия аварийных режимов работы при неправильной полярности подключенного аккумулятора и повышение удобства использования устройством за счет автоматического определения полярности.
Устройство поясняется фиг. 1, на которой изображена принципиальная схема устройства для заряда аккумуляторной батареи.
Устройство для заряда аккумуляторной батареи содержит входные клеммы 1 и 2, конденсатор 3, трансформатор 4, выпрямитель 5, реле тока 6 с контактами 7, конвертор полярности 8, выходные клеммы 9 и 10, причем конденсатор 3 соединен последовательно с нормально разомкнутыми контактами 7 и первичной обмоткой трансформатора 4, вторичная обмотка которого соединена с выпрямителем 5, к одному из выходов которого присоединяется один конец обмотки реле тока 6, к другому выходу выпрямителя присоединяется один из входов конвертора полярности 8, а другой вход конвертора полярности присоединен ко второму концу обмотки реле тока. На входные клеммы 1 и 2 подается сетевое напряжение, а к выходным клеммам 9 и 10 присоединяется заряжаемый аккумулятор.
Конвертор полярности (фиг. 2) может содержать последовательно соединенные диод 11 и обмотку реле 12 с контактами 13, 14.
Конвертор полярности (фиг. 3) может содержать две оптронных пары 21 и 22, светодиоды которых соединены последовательно встречно, причем параллельно каждому из них присоединены резисторы 23 и 24 соответственно. Фотодиоды оптронных пар соединены последовательно с обмотками реле 15 (контакты реле 19, 20) и реле 16 (контакты реле 17, 18).
Устройство для заряда аккумуляторной батареи (фиг. 1) работает следующим образом. При подаче сетевого напряжения на клеммы 1, 2 и подключении к клеммам 9 клеммы «плюс» а к 10 клеммы «минус» заряжаемого аккумулятора через обмотку реле тока 6 протекает ток, его контакты 7 переключаются в нижнее положение, подключая конденсатор 3 последовательно с первичной обмоткой трансформатора 4. Конденсатор 3, подключенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора 4 образуют цепь стабилизации тока вторичной обмотки, а значит и тока зарядки аккумуляторной батареи. Конвертор полярности 8 при такой полярности подключения аккумулятора положительный вывод выпрямителя 5 через обмотку реле тока 6 соединяет с выходной клеммой 9, а отрицательный вывод выпрямителя соединен с выходной клеммой 10. Напряжение на вторичной обмотке равно напряжению аккумулятора (за вычетом падения напряжения на диодах выпрямителя и на обмотке реле тока). По мере зарядки аккумуляторной батареи напряжение на выходных клеммах 9, 10 возрастает, а ток заряда уменьшается, приведенное сопротивление первичной обмотки увеличивается, падение напряжения на первичной обмотке возрастает, что в свою очередь приводит к увеличению напряжения на вторичной обмотке и соответственно тока заряда. Вследствие этого зарядный ток поддерживается на требуемом уровне.
При подключении к клеммам 9 клеммы «минус» а к 10 клеммы «плюс» заряжаемого аккумулятора конвертор полярности 8 соединяет положительный вывод выпрямителя 5 через обмотку реле тока 6 с выходной клеммой 10, а отрицательный вывод выпрямителя соединяет с выходной клеммой 9. Таким образом, что при произвольной полярности подключения аккумулятора он будет подключен к выходу зарядного устройства правильно.
При отключении аккумуляторной батареи от клемм 9, 10 реле тока 6 обесточивается и его контакты 7 возвращаются в верхнее положение, подключая сетевое напряжение на первичную обмотку трансформатора 4 непосредственно в обход конденсатора. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора выбирается вдвое (или больше) номинального напряжения аккумулятора в заряженном состоянии, что позволяет выбором емкости конденсатора 3 обеспечить необходимую величину тока заряда.
Выпрямитель 5 может быть выполнен на двух диодах (с использованием среднего вывода трансформатора 4) или на четырех диодах.
Конвертор полярности может содержать (фиг. 2) последовательно соединенные диод 11 и обмотку реле напряжения 12 с контактами 13, 14. При подключении к клемме 9 «плюс», а к клемме 10 «минус» аккумуляторной батареи диод 11 закрыт, через обмотку реле напряжения 12 ток не протекает, поэтому контакты 13 и 14 находятся в изображенном на рисунке состоянии. При подключении к клемме 10 «плюс», а к клемме 9 «минус» аккумуляторной батареи диод 11 открывается, через обмотку реле напряжения 12 протекает ток, поэтому контакты 13 и 14 переходят в нижнее положение, отчего на аккумулятор подается зарядное напряжение правильной полярности.
Конвертор полярности может содержать (фиг. 3) две оптронных пары 21 и 22 резисторы 23 и 24 реле 15 (с контактами 19, 20) и реле 16 (с контактами 17, 18). Поскольку светодиоды оптронных пар включены встречно, то при любой полярности напряжения на клеммах ток через них протекать не будет, поскольку один из светодиодов будет закрыт. Резисторы 23 и 24 обеспечивают протекание тока через тот светодиод, для которого полярность напряжения на клеммах 9 и 10 является отпирающей. При подключении к клемме 9 «плюс», а к клемме 10 «минус» аккумуляторной батареи через светодиод оптрона 21 и резистор 24 протекает ток, светодиод оптрона 21 начинает светиться, фотодиод этого оптрона открывается и через обмотку реле 16 протекает ток, отчего замыкаются его контакты 17 и 18. При подключении к клемме 10 «плюс», а к клемме 9 «минус» аккумуляторной батареи через светодиод оптрона 22 и резистор 23 протекает ток, светодиод оптрона 22 начинает светиться, фотодиод этого оптрона открывается и через обмотку реле 15 протекает ток, отчего замыкаются его контакты 19, 20 и на аккумулятор подается зарядное напряжение правильной полярности.