專利名稱：蓄電池短路保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池短路保護裝置，適合使用于含有爆炸性混合物環(huán)境中各類礦燈和儀器的安全型直流電源。
蓄電池的內(nèi)阻極小，短路電流可達到幾十安培，一般不允許直接在礦井等含有爆炸性混合物環(huán)境中使用，以免發(fā)生瓦斯及可燃氣體爆炸等危險。
傳統(tǒng)采用的限流電阻法存在效率低、負(fù)載特性惡劣化等缺點。本人的實用新型授權(quán)專利(90217599.8)采用了電子開關(guān)控制短路電流，但由于在蓄電池供電線路上存在電子開關(guān)的壓降，因而不算十分理想。
本發(fā)明的目的是使各類蓄電池在負(fù)載短路瞬間或過載情況下的能量輸出得到限制，并降低開關(guān)壓降和靜態(tài)耗流，提高充電性能，使之符合GB3836.4-83所規(guī)定的本質(zhì)安全型電路能量輸出的技術(shù)要求，不致產(chǎn)生足以引燃爆炸性混合物氣體的電火花。
本發(fā)明設(shè)計的蓄電池短路保護裝置由儲能繼電器電路和限流電子開關(guān)構(gòu)成。
儲能繼電器電路由兩只三極管T1、T2，一只電容C1，三只電阻R1、R2、R5和一只繼電器J構(gòu)成。電路的連接關(guān)系是繼電器J通過電阻R1接電源正極，通過三極管T1的集電極和發(fā)射極接電源負(fù)極;電解電容C1的正端接繼電器J和電阻R1，C1的負(fù)端接電源負(fù)極;T1的基極與T2的集電極相連，并通過電阻R2與繼電器J、R1和C1相連;T2的發(fā)射極與電源負(fù)極相連;T2的基極與電阻R5相連，電阻R5的另一端為儲能繼電器電路的控制輸入端;繼電器J的常閉接點j串聯(lián)連接在電源與負(fù)載的回路中。
限流電子開關(guān)由一只三極管T3，一只二極管D，一只電容C2和三只電阻R3、R4、R7構(gòu)成。電路的連接關(guān)系是三極管T3的發(fā)射極與繼電器常閉接點j、電阻R3和輸出負(fù)載端相連;T3的集電極通過電阻R7接電源負(fù)極，T3的集電極為限流電子開關(guān)的輸出端，與儲能繼電器電路的控制輸入端相連;T3的發(fā)射極與基極之間并聯(lián)電解電容C2，T3的基極通過電阻R4接固定偏壓電路，固定偏壓電路由二極管D和電阻R6串聯(lián)構(gòu)成;二極管D的正極與電源正極相連，電阻R6與電源負(fù)極相連，繼電器常閉接點j的兩端并聯(lián)電阻R3。
保護裝置與蓄電池并聯(lián)連接，蓄電池電源經(jīng)過儲能繼電器的常閉接點j對負(fù)載供電。保護裝置電路可以是單重電路，也可以是雙重電路串聯(lián)使用。前者可獲得本質(zhì)安全型能量輸出的性能，后者增加了安全系數(shù)，完全符合GB3836.4-83關(guān)于本質(zhì)安全型電路的要求。
本發(fā)明采用的三極管的極性，T1、T2是NPN型，T3是PNP型。如把電源極性反置，相應(yīng)T1、T2可改用為PNP型，T3改用為NPN型。本發(fā)明采用的三極管的材質(zhì)可以是硅管，也可以是鍺管。
本發(fā)明提出的由儲能繼電器和限流電子開關(guān)構(gòu)成的蓄電池短路保護裝置，從根本上解決了蓄電池供電回路中控制壓降問題，本發(fā)明的靜態(tài)耗流小于10mA，開關(guān)壓降小于20mV，充電性能及最大輸出電流等方面均得到顯著的改進，使蓄電池最大輸出能量符合GB3836.4-83所規(guī)定的本質(zhì)安全型電路輸出的技術(shù)要求并滿足實用要求。本發(fā)明適合于礦井、石油、化工等易燃、易爆環(huán)境中使用的各種類型蓄電池，尤其適合于煤礦礦燈電源。


圖1.蓄電池短路保護裝置的原理圖。
下面結(jié)合附圖用實施例對本發(fā)明作進一步的描述本發(fā)明設(shè)計的蓄電池短路保護裝置由儲能繼電器電路和限流電子開關(guān)構(gòu)成，如圖1所示。三極管T1和T2選用9013型PNP型塑封硅管，T3選用9012型塑封硅管，繼電器J采用小型低壓密封繼電器，C1和C2為低耐壓電解電容器，D為普通二極管，R1～R7均為1/4瓦碳膜電阻。
儲能繼電器電路由兩只三極管T1、T2，一只電容C1，三只電阻R1、R2、R5和一只繼電器J構(gòu)成。電路的連接關(guān)系是繼電器J通過電阻R1接電源正極，通過三極管T1的集電極和發(fā)射極接電源負(fù)極;電解電容C1的正端接繼電器J和電阻R1，C1的負(fù)端接電源負(fù)極;T1的基極與T2的集電極相連，并通過電阻R2與繼電器J、R1和C1相連;T2的發(fā)射極與電源負(fù)極相連;T2的基極與電阻R5相連，電阻R5的另一端為儲能繼電器電路的控制輸入端;繼電器J的常閉接點j串聯(lián)連接在電源與負(fù)載的回路中。
限流電子開關(guān)由一只三極管T3，一只二極管D，一只電容C2和三只電阻R3、R4、R7構(gòu)成。電路的連接關(guān)系是三極管T3的發(fā)射極與繼電器常閉接點j、電阻R3和輸出負(fù)載端相連;T3的集電極通過電阻R7接電源負(fù)極，T3的集電極為限流電子開關(guān)的輸出端，與儲能繼電器電路的控制輸入端相連;T3的發(fā)射極與基極之間并聯(lián)電解電容C2，T3的基極通過電阻R4接固定偏壓電路，固定偏壓電路由二極管D和電阻R6串聯(lián)構(gòu)成;二極管D的正極與電源正極相連，電阻R6與電源負(fù)極相連，繼電器常閉接點j的兩端并聯(lián)電阻R3。
保護裝置與蓄電池并聯(lián)連接，蓄電池電源經(jīng)過儲能繼電器的常閉接點j對負(fù)載供電。保護裝置電路可以是單重電路，也可以是雙重電路串聯(lián)而成。前者可獲得本質(zhì)安全型能量輸出的性能，后者增加了安全系數(shù)，完全符合GB3836.4-83關(guān)于本質(zhì)安全型電路的要求。
本發(fā)明采用的三極管的極性，T1、T2是NPN型，T3是PNP型。如把電源極性反置，相應(yīng)T1、T2可改用為PNP型，T3改用為NPN型。本發(fā)明采用的三極管的材質(zhì)可以是硅管，也可以是鍺管。
本蓄電池短路保護裝置的工作原理按工作狀態(tài)分述于下(1)空載T3在導(dǎo)通狀態(tài)，T3集電極輸出為高電位，通過電阻R5控制儲能繼電器電路，使三極管T2飽和導(dǎo)通，三極管T1截止，繼電器J保持在不工作狀態(tài)，電容C1在充電狀態(tài)。繼電器J的常閉接點j保持閉合，蓄電池電源經(jīng)過常閉接點j向負(fù)載供電。
(2)正常點燈燈泡起動時其冷態(tài)電阻很小接近短路，燈泡起動瞬間電容器C2兩端電壓不能突變，使三極管T3在很短時間內(nèi)延續(xù)導(dǎo)通，同時電源輸出的點燈電流迅速增長并對燈泡冷絲加熱，在燈絲兩端建立起電壓，此電壓使T3維持導(dǎo)通并使電路中各三極管工作狀態(tài)維持在狀態(tài)(1)不變。
(3)負(fù)載短路電路輸出電壓瞬間為O，三極管T3截止，T3集電極輸出為低電位，通過電阻R5控制儲能繼電器電路，使三極管T2截止，三極管T1飽和導(dǎo)通，電容器C1放電，使繼電器J瞬間導(dǎo)通，繼電器常閉接點j瞬間斷開，電源通過電阻R1對繼電器J補充供電，使J維持吸合，其常閉接點j維持?jǐn)嚅_狀態(tài)，由電阻R3限制電源輸出能量，使該能量不足引燃爆炸性氣體，儲能電容器C1恢復(fù)充電狀態(tài)。
(4)負(fù)載短路消失，恢復(fù)為空載電源通過電阻R3使T3集電極輸出為高電位，通過電阻R5控制儲能繼電器電路，使J釋放，接點j閉合，電路狀態(tài)恢復(fù)到狀態(tài)(1)。
(5)負(fù)載過載隨著負(fù)載電流增大，在繼電器接點j兩端的接點電壓降增大，使T3的基極偏置電流減小，T3集電極輸出由高電位向低電位跌落，當(dāng)出現(xiàn)過載電流大于最大允許輸出電流時，T3集電極輸出低電位，通過電阻R5控制儲能繼電器電路，使三極管T2截止，三極管T1飽和導(dǎo)通，繼電器J通過電阻R1得到足夠的吸合電流，常閉接點j斷開，由電阻R3限制電流輸出能量，使該能量不足引燃爆炸性氣體。負(fù)載過載狀態(tài)未解除前，由于負(fù)載阻值很小，電阻R3和負(fù)載的分壓比不足以使T3導(dǎo)通，所以電路狀態(tài)維持不變。
(6)負(fù)載過載消失，恢復(fù)為空載電路狀態(tài)同狀態(tài)(4)。
(7)蓄電池充電，電路狀態(tài)同狀態(tài)(1)。
本裝置的測試性能指標(biāo)如下表
權(quán)利要求
1.一種電池短路保護裝置，其特征在于由儲能繼電器電路和限流電子開關(guān)構(gòu)成；儲能繼電器電路由兩只三極管T1、T2，一只電容C1，三只電阻R1、R2、R5和一只繼電器J構(gòu)成；電路的連接關(guān)系是繼電器J通過電阻R1接電源正極，通過三極管T1的集電極和發(fā)射極接電源負(fù)極；電解電容C1的正端接繼電器J和電阻R1，C1的負(fù)端接電源負(fù)極；T1的基極與T2的集電極相連，并通過電阻R2與繼電器J、R1和C1相連；T2的發(fā)射極與電源負(fù)極相連；T2的基極與電阻R5相連，電阻R5的另一端為儲能繼電器電路的控制輸入端；繼電器J的常閉接點j串聯(lián)連接在電源與負(fù)載的回路中；限流電子開關(guān)由一只三極管T3，一只二極管D，一只電容C2和三只電阻R3、R4、R7構(gòu)成；電路的連接關(guān)系是三極管T3的發(fā)射極與繼電器常閉接點j、電阻R3和輸出負(fù)載端相連；T3的集電極通過電阻R7接電源負(fù)極，T3的集電極為限流電子開關(guān)的輸出端，與儲能繼電器電路的控制輸入端相連；T3的發(fā)射極與基極之間并聯(lián)電解電容C2，T3的基極通過電阻R4接固定偏壓電路，固定偏壓電路由二極管D和電阻R6串聯(lián)構(gòu)成；二極管D的正極與電源正極相連，電阻R6與電源負(fù)極相連，繼電器常閉接點j的兩端并聯(lián)電阻R3；保護裝置與蓄電池并聯(lián)連接，蓄電池電源經(jīng)過儲能繼電器的常閉接點j對負(fù)載供電。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄電池短路保護裝置，其特征在于由雙重保護裝置電路串聯(lián)而成。
3.如權(quán)利要求1和2所述的蓄電池短路保護裝置，其特征在于電源極性反置后，三極管可以是硅管或鍺管，也可以是NPN型或PNP型。
全文摘要
本發(fā)明提出的由儲能繼電器和限流電子開關(guān)構(gòu)成的蓄電池短路保護裝置，從根本上解決了蓄電池供電回路中控制壓降問題，其靜態(tài)耗流小于10mA，開關(guān)壓降小于20mV，充電性能及最大輸出電流等方面均得到顯著的改進，使蓄電池最大輸出能量符合GB3836.4-83所規(guī)定的本質(zhì)安全型電路輸出的技術(shù)要求并滿足實用要求。本發(fā)明適合于礦井、石油、化工等易燃、易爆環(huán)境中使用的各種類型蓄電池，尤其適合于煤礦礦燈電源。
文檔編號H02H7/18GK1075834SQ93103938
公開日1993年9月1日 申請日期1993年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月2日
發(fā)明者肖公亮 申請人:肖公亮