Устройство для измерения тока короткого замыкания химического источника тока

Устройство для измерения тока короткого замыкания химического источника тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП С ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

111) 688939

Союз Соеетсхих

Социалистических

Республик

r Й (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.05.77 (21) 2482721/24-07 (51) М. Кл.

Н 01М 10/48

G 01R 19/04 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.09.79. Бюллетень № 36 (451 Дата опубликования описания 30.09.79 (53) УДК 621.355.1 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В, Шиенок и С. П. Изюмцев (71) Заявитель

Московский гидромелиоративный институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА

ТОКА

Изобретение относится к химическим источникам тока (ХИТ) и может быть использовано для определения работоспособности этих источников.

Известны устройства, с помощью кото- 5 рых можно измерять ток короткого замыкания ХИТ, например устройство для измерения тока короткого замыкания петли «фаза — нуль», в котором измеряемую петлю с помощью ключа подключают к нагрузочно- IO му дросселю, напряжение на котором запоминается и считывается вольтметром (1).

Известно также устройство для измерения силы тока при контактной сварке, которое содержит датчик тока в виде катушки ин- 15 дуктивности, сдвоенный потенциометр, индуктивно-емкостный фильтр, диод, запоминающий конденсатор и катодный вольтметр. Датчик устанавливается на консоли вторичного витка сварочной машины (2). 20

Однако эти устройства применительно к

ХИТ показывают неудовлетворительную точность, так как время измерения должно быть как можно меньшим, потому что величина тока короткого замыкания всех 25

ХИТ резко снижается после включения источника. Быстродействие же большинства устройств для измерения токов короткого замыкания не обеспечивает необходимую точность измерений. Для включения большинства ХИТ в режим короткого замыкания требуются мощные н громоздкие электрические ключи, соединительные шины и токосъемники, сопротивление которых изменяется при различных измерениях; кроме того, большинство устройств сложно п ненадежно и во время измерения отнимает существенную часть емкости ХИТ.

Известно также устройство для снятия внешних характеристик источника постоянного тока, содержащее амперметр, вольтметр, шунт, добавочное сопротивление, регистрирующий прибор, программный блок и переменный нагрузочный элемент — батарею конденсаторов (3). Для измерения тока короткого замыкания источника тока, в указанном устройстве применен амперметр, а измерительная цепь, в состав которой входит амперметр, состоит из шунта и ключа, и подключена к источнику тока. Недостатками этого устройства являются неудовлетворительная точность в измерении величины тока короткого замыкания, так как величина тока короткого замыкания измеряется непосредственно амперметром, что резко снижает достоверность результатов из-за уменьшения тока короткого замыкания ХИТ за время срабатывания амперметра, а также занижение результатов измерений из-за наличия в цепи разряда ХИТ

688939 сопротивлений шунта и собственного сопротивления амперметра.

Известно устройство .(4), содер>кащее измерительный прибор и нагрузочный конденсатор, подключенный к ХИТ через переключающий элемент, с помощью которого можно расчетным путем определить сопротивление и ток короткого замыкания

ХИТ. Однако определение искомой величины в данном случае осуществляется косвенным путем, что не обеспечивает необходимой точности измерения.

Целью изобретения является создание устройства для измерения тока короткого замыкания ХИТ, обладающего повышенной точностью.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено трансформатором, диодом, батареей дополнительных конденсаторов, двумя дополнительными переключающими элементами и блоком управления переключающими элементами, причем первичная обмотка трансформатора включена в цепь между нагрузочным конденсатором и химическим источником тока, а его вторичная обмотка через диод и другой переключающий элемент соединена с упомянутой батареей конденсаторов, подсоединенной через третий переключающий элемент к измерительному прибору. При этом число конденсаторов в батарее выбирают в пределе от двух до двадцати.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит химический источник тока 1, нагрузочный конденсатор 2, блок управления 3 переключающими элементами 4, 5 и 6, трансформатор 7, полупроводниковый диод 8, конденсаторы, последовательно соединенные в батарею 9, вольтметр 10.

В исходном состоянии подвижный контакт ключа 4 подключен к неподвижному контадту б. Подвижные контакты переключателя 5 находятся в нижнем (по чертежу) положении, т. е. вторичная обмотка трансформатора 7 через диод 8 подсоединена к нижнему (по чертежу) конденсатору батареи 9, подвижный контакт. ключа 6 подключен к неподвижному контакту а. При подключении исследуемого ХИТ 1 устройство находится в состоянии готовности к измерению тока короткого замыкания исследуемого источника 1.

Устройство работает следующим образом.

С блока управления 3 поступает на ключ

6 сигнал, переключающий подвижный контакт этого ключа 6 к неподвижному контакту в, затем с блока управления поступает сигнал на ключ 4, переключающий подвижный контакт этого ключа в положение а— исследуемый источник 1 подключается к разряженному конденсатору 2, который начинает разряжаться от ХИТ, до величины

l0

1:>

65 папря>кения равной ЭДС ХИТ, прп этом через первичную обмотку трансформатора 7 протекает ток заряда конденсатора 2, амплитуда которого равна току короткого замыкания ХИТ 1, параметры диода 8, вторичной обмотки трансформатора 7 и конденсаторов батареи 9 выбраны таким ооразом, что нижний конденсатор от ЭДС, наводимой во вторичной обмотке трансформатора, заряжается до амплитудного значения напряжения, пропорционального величине тока короткого замыкания, после заряда конденсатора 2 от ХИТ 1 из блока управления поступает на кл оч 4 сигнал, переводящий подвижный контакт этого ключа в положение б, при котором конденсатор 2 разряжается, и сигнал на переключатель 5, отключающий нижний конденсатор батареи 9 от вторичной обмотки трансформатора 7 и подключающий к ней следующий конденсатор батареи 9, устройство приходит в готовность к следующему циклу, далее циклы повторяются до тех пор, пока последний конденсатор батареи (верхний на черте>ке) не окажется заря>кенным, после чего с блока управления 3 поступает сигнал на ключ 6, переключающий его подвижный контакт из положения в в положение б. При этом батарея заряженных конденсаторов 9 оказывается подключенной к высокоомному вольтметру 10, шкала которого отградуирована в амперах, и вольтметр 10 показывает значение тока короткого замыкания исследуемого ХИТ 1.

В качестве нагрузки в устройстве используется конденсатор, так как при включении на него ХИТ, только в момент включения через него течет ток короткого замыкания

ХИТ, который, по мере заряда конденсатора, снижается по закону, близкому к экспоненциальному, до нуля, что дает незначительные потери емкости ХИТ во время измерения, величина емкости конденсатора

2 выбирается из такого расчета, чтобы потери емкости ХИТ за время измерения составляли сотые доли процента.

Ключ 4 предназначен для подключения

ХИТ к нагрузочному конденсатору 2 и для разряда конденсатора 2 после его зарядки от ХИТ. его сопротивление должно быть пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением короткого замыкания ХИТ, а быстродействие достаточно высоким для обеспечения надежного контакта между ХИТ и конденсатором 2 в момент включения.

Переключатель 5 может быть выполнен в виде шагового искателя. Ключ 6 предназначен для подключения батареи запоминающих конденсаторов к вольтметру 10, а также для разряда батареи конденсаторов после фиксации показаний вольтметра.

Трансформатор 7 необходим для согласования силовой цепи заряда конденсатора 2 с измерительной цепью. Параметры трансформатора 7 выбираются из условия сов688939 местимости наименьших потерь тока короткого замыкания ХИТ на первичной обмотке этого трансформатора и наибольшего напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Батарея конденсаторов служит для усреднения результатов серии опытов с одним и тем же ХИТ, а также для увеличения напряжения, снимаемого высокоомным вольтметром 10, что в значительной степени повышает точность измерений. Опытами было установлено, что точность измерения с увеличением числа конденсаторов в батарее более двадцати растет незначительно, а себестоимость устройства повышается. Диод 8 необходим для выпрямления напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора 7.

Вольтметр 10 должен иметь достаточно высокое сопротивление для достоверного снятия информации с батареи 9. Шкала вольтметра может быть отградуирована в амперах.

Результаты испытания макета. В батарее конденсаторов 9 использовались конденсаторы по 20 мкф каждый, емкость нагрузочного конденсатора 2 равнялась

0,04 ф, диод 2 Д510А, число конденсаторов

10, вольтметр Щ-1412 с входным сопротивлением 1000 мОм, исследования проводились на щелочных аккумуляторах емкостью до 36 кК сухих элементах. Измерение тока короткого замыкания ХИТ проводилось также с помощью амперметра, быстродействие которого составляло 1 с. Потери емкости ХИТ за время измерения с помощью амперметра составили в среднем

6 от номинальной, в то время, как при измерении тока короткого замыкания предлагаемым устройством потери емкости ХИТ составили 0,08О/о от номинальной емкости.

Уменьшение потерь емкости ХИТ прп использовании заявляемого устройства обусловлено использованием в качестве нагрузки аккумулятора нагрузочного конденсатора.

Погрешность измерений тока короткого замыкания с помощью амперметра составила 20 /О из-за снижения величины тока короткого замыкания за время измерения.

3а 1 с величина тока короткого замыкания

ХИТ уменьшилась в среднем на 15 /о, как показали результаты записи тока запоминающим осциллографом; тогда как время заряда нагрузочного конденсатора описываемого устройства равнялось (0,0002—

I0

-10

:0

0,005) с. Кроме того, повышение точности измерений тока короткого замыкания ХИТ описываемым устройством, по сравнению с прототипом, обусловлено применением батареи конденсаторов, что позволило усреднить результаты серии опытов.

Погрешность измерений, производимых предлагаемым устройством, составила 3 /О.

Предлагаемое устройство может найти применение во всех отраслях промышленности, где используются ХИТ для определения таких важных параметров ХИТ, как остаточная емкость, так как связь между током короткого замыкания и остаточной емкостью однозначная. Устройство позволит следить за состоянием ХИТ и своевременно их подзаряжать, что значительно повысит надежность работы устройств, содержащих ХИТ, а также продлить срок службы ХИТ.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения тока короткого замыкания химического источника тока, содержащее нагрузочный конденсатор, подключенный через переключающий элемент к одному из зажимов для подключения испытуемого источника, и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено трансформатором, диодом, батареей дополнительных конденсаторов, двумя дополнительными переключающими элементами и блоком управления перекалючающими элементами, причем первичная обмотка трансформатора включена в цепь между нагрузочным конденсатором и другой клеммой для подключения источника, а его вторичная обмотка через диод и другой переключающий элемент соединена с батареей конденсаторов, подсоединенной через третий переключающий элемент к измерительному прибору.

2. Устройство по п. 1, о тл и ч а ю щее с я тем, что число конденсаторов в батарее выбирают в пределе от двух до двадцати.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 299804, кл. G 01R 19/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 393059, кл. G 01R 19/00, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 382022, кл. Н 01М 10/48, 1973.

4, Авторское свидетельство СССР

Xо Н 01М 10/48, 1976, 688939

Редактор В. Левятов

Заказ 2208/14 Изд. № 576 Тираж 923 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель И. Найдина

Техред H. Строганова

1 ! а

Корректоры: Л. Орлова и P. Беркович