Устройство для питания нагрузки

Устройство для питания нагрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Соцналнстнческнк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 2505.80.Бюллетень ¹ 19

Ъ

Дата опубликования описания 2б.05.80

Н 02 Х 7/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (S3) ЮК821,355 .1(088.8) Г,И, Стрельников, A.И. Жиряков, A.È. Колыхалов и Э.A. Булахов (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

15

Изобретение относится к устройствам для бесперебойного электропитания нагрузок постоянным током, обеспечивающим длительную работу ре-, зервных батарей из гальванических элементов или- аккумуляторов, и может найти применение для электропитания различной аппаратуры, например, устройств для тревожной сигнализации.

Известно устройство для питания нагрузки и заряда аккумуляторных батарей, содержащее выпрямитель, дроссель в цепи заряда аккумуляторной батареи и фильтр в цепи питания нагрузки, осуществляющие преобразование переменного напряжения в постоянное, аккумуляторную батарею, нагрузку, вентиль и полупроводниковый переключатель, работающий в режиме пробоя (1), В устройстве при питании от основного источника переменного напряжения заряд резервной аккумуляторной батареи осуществляется через вентиль выпрямленным постоянным напряжением, одновременно этим же напряжением питается нагрузка и удерживается закрытым полупроводни1 ковым переключатель. При исчезновенки переменного напряжения пробив ае т ся полупроводни ковый переключатель, например динистор под действием напряжения батареи и это напряжение прикладывается к нагрузке.Таким образом, происходит заряд резервной аккумуляторной батарей и автоматический переход с основного на резервный источник питания и наоборот, Недостатки устройства - заряд аккумуляторной батареи постоянным гоком значительно снижает процент восстановления ту пной емкости и стабильность разрядного тока; заряд происходит в непрерывном режиме и аккумуляторная батарея не отключается и не подключается автоматически к источнику переменного напряжения при колебаниях емкости B установленных пределах, что приводит к переэаряду батареи и в итоге к снижению срока службы, надежности ее работы и надежности работы устройства в целом; отсутствие стабилизации зарядного напряжения приводит к колебаниям этого HBIIpRæåíèÿ на зажимах аккумуляторной;батареи s зависимости от колебаний переменного напряжения на входе выпрямителя и в итоге к ухудщению зарядных характеристик батареи, Известно также устройство для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее источник переменного напряжения, управляемый и неуправляемый преобразователи напряжения, батарею аккумуляторов и формирователь асимметричнсго напряжения, состоящий нз зарядной и разрядной цепей (2), Недостатки устройства — при непрерывном режиме регенерации ба,арея из марганцево-цинковых элементов находится все" äà под током,чтс приводит к Разложению и высыханию электролита, расходу активных веществ и в итоге к снижению срока службы и надежности работы," Отсутствие стабилизации зарядного нагряжения приводит к колебаниям этого напряжения на зажимах, батареи из марганцево-цинковых элементов в завчсимости от колебаний переменка-. го напряжения на выходе и=т--очникв. переменного напряжения, что ухущчает зарядные характеристики батареи, Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство для питания нагрузки, содержащее источник переменного напряжения, первый выход которого соединен через преобразователь напряжения со входом нагрузки, и резервную батарею элементов, Преобразователь напряжения состоит из трансформатора, двухполупериодного выпрямителя, сглаживающеГо фильтра, роль которого выпал— няет резервная батарея элементов, и предназначен для преобразования переменного напряжения в постоян-. ное (3). Устройство обеспечивает не— прерывное питание нагрузки, длительную работу гальванических элементов, например, марганцево-цинковых, Резервная батарея элементсв разделена на две секции.

При питании от источника переменного напряжения в положительный полупериод заряжается одна секция резервной батареи, а другая подразряжается через стабилитрон, В отрицательный полупериод заряжается другая. секция резервной батареи, а первая подразряжается через тот же стабилитрон. Таким Образом, с помощью диодов выпрямителя и стабилитрона формируется асимметричное напряжение регенерации, Нагрузка в это время питается оТ Одной иэ секций, подразряжаемой ереэ стабилитрон, и зарядного полупер <ода переменного напряжения на другой секции, Если не работает источник переменного напряжения, то напряжение резервной батареи элементов полностью прикладывается к нагрузке.

Иедос-атки устройства — при непрерывном режиме регенерации резервная бата" åÿ иэ гальванических злем=Hrîâ находится всегда под током, что приводит к разложению и высыханию электролита,, расходу ахтивных веществ, и в итоге — к снижению срока службы и надежности работы; при непрерывном режиме регенерации возмо>::: н перезаряд и выкипание электролита резервной батареи из гальванических элементов; отсутс-.âóåò стабилизация разрядного полупериода асимметричного напряжения и при увеличении разрядного полупериода увеличивается время восстановления батареи, а при уменьщенни снижается процент восстановления полной емкости; нет автоматччеcкого отключения Резервных батарей or источника заряднсгс тока при разряде ниже

50% полной емкости, пр . которой резервные батареи из гальванических злементсэ не восста-:авливаются.! (еЛью изобретения является повыщение надежности устройства путем автоматизации процессов заряда и разряда резервных батарей элементов или аккумуляторов, стабилизации полупериодов асимметричнс-О напряжения и уrlóчщения технических возможное. -ей данного устройства, Пель достигается тем, что в устройство введены ключевой элемент, селектор интервала напряжений, схема сравнения, ключевой каскад, преобразователь тока, блок коммутации и формирователь, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения, причем выход преобразователя на,":ряжения подключен к коммутируемОму вхОду/ ключе в О1 О ха с када и к первому ь ходу схемы сра вн ен ия, выход которой соединен с управляющим

=-хоцом ключевого каскада, выход ключевого каскада через преобразователь тока подключен к управляющему входу блока коммутации, а второй выход источника переменногG напря— жения:ерез формирователь, совмещен иый со стабилизатором асимметричного напряжения, соединен с комму—

rêpóeìût" =-ходом блока коммутации, выход которого подключен к резервной ба: -.ðåå элементов или аккумуляторов, резервная батарея элементов или аккумуляторов соединена через селектор интервала напряжений со вторым входом схемы сравнения и через ключевой элемент сО входом наврузз ки .

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для бесперебойчого электропитания нагрузки; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема конкретного выполнения устройства для бесперебойного злект

Роцит ания н агру э ки .

736769

Структурная схема устгойства содержит источник 1 переменного напряжения, преобразователь 2 напряжения, нагрузку 3, ключевой элемент 4, резервную батарею 5 элементов или аккумуляторов, селектор 6 интервала напряжений, схему 7 сравнения, ключевой каскад 8, преобразователь 9 тока, блох 10 коммутации и формирователь 11, совмещенный со стабилизатором а"имметричногo напряжения.

Переменное напряжение, снимаемое с выхода источника 1 переменного напряжения, преобразуется преобразователем 2 напряжения в постоянное напряжение, поступающее для питания нагрузки 3. 15

Ключевой элемент 4 отключает резервную батарею 5 элементов или аккумуляторов от нагрузки 3 на время питания ее or основного источника, то есть источника 1 пере- 20 менного напряжения.

При исчезновении напряжения от основного источника ключевой элемент 4 подключает резервную батарею 5 элементов или аккумуляторов 25 к нагрузке 3, Емкость резервной батареи 5 элементов или аккумуляторов может стать ниже установленного уровня при работе на нагрузку

3 или в результате саморазряда при длительном хранении н обесточенном состоянии.

При восстановлении питания от источника 1 переменного напряжения напряжение резервной батареи 5 элементов илй аккумуляторов попадает в интервал напряжений, выделяемых селектором 6 интервала напряжений, Схема 7 сравнения сравнивает это напряжение с опорным напряжени- 40 ем, поступающим с выхода преобразователя 2 напряжения, и открывает ключевой каскад 8, включающий преобразователь 9 тока, который преобразуеr ток н управляющий сигнал, разрешающий подключение блоком 10 коммутации формирователя 11, совмещенного со стабилизатором асимметричного напряжения, к резервной батарее 5 элементов или аккумуляторов.

Формирователь 11, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения, формирует из синусоидального напряжения асимметричное напряжение и однонременно стабилизирует оба его полупериода.

С момента срабатывания блока

10 коммутации начинается процесс восстановления емкости резервной батареи 5 элементов или аккумулято- Щ ров.

В конце процесса регенерация напряжение на резервной батарее 5 элементов или аккумуляторов достигает уровня, при котором оно не выдели- Я ется селектором 6 интервала напряжений, и схема 7 сравнения закрывает ключевой каскад 8, выключающий преобразонатель 9 тока.

Елок 10 коммутации отключает от резервной батареи 5 элементов или аккумуляторов формирователь 11, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения. Если резервная батарея из гальванических элементов разрядится ниже 50Ъ полной емкости, то напряжение батареи выйдет за нижний предел селектора 6 интервала напряжений и она также отключится 0Т источника зарядного напряжения, Таким же образом работает устройство при снижении емкости резервной батареи 5 элементов или аккумуляторов н результате саморазряда.

Электрическая принципиальная схема устройства состоит из. источника

1 переменного напряжения,, запитывающего через первичную обмотку трансформатора 12 преобразователь напряжения (фиг. 2) .

Преобразователь напряжения состоит из вторичной обмотки трансформатора 12, диодов 13-16, выпрямительного моста и конденсатора 17.

Постоянное напряжение с выхода преобразователя напряжения поступает на нагрузку 3 и одновременно запирает ключевой элемент, состоящий из диодов 18, препятствуя поступлению напряжения на нагрузку 3 с резервной батареи 19 элементов или аккумуляторон.

При исчезновении переменного напряжения напряжение от резервной батареи 19 элементов или аккумуляторон прикладываемся к нагрузке 3 через ключевой элемент 18, При восстановлении питания от источника

1 переменного напряжения напряжение резервной батареи 19 элементов или аккумуляторов попадает в интервал напряжений, выделяемых селектором интервала напряжений, который состоит из двух полевых транзисторов

20, 21 с каналами различной проводимости и имеет вольтамперную характеристику в виде формы буквы лямбда, В этом случае схема сравнения, включающая резисторы 22, 23,полевыв транзисторы 20, 21 и стабилитрон 24, выдает сигнал рассогласования, открывающий порогрвый каскад на транзисторах 25, 26, который включает преобразователь тока, состоящий из светодиода 27 оптрона.

Светодиод 27 преобразует пороговое значение тока, необходимое для его нормального включения, в световой сигнал, открывающий фототиристор 28 того же оптрона, входящий вместе р диодами 29-32 н блок коммутации, который подключает выход формирователя, совмещенного со ста736269 билитроном асимметричного напряжения, к резервной батарее 19 элементов или аккумуляторов,.

Схема формирователя, совмещенного со стабилизатором асимметричного напряжения, состоит из вторичной обмотки трансформатора. 12,. резисторов 33, 34„ диодов. 35, 36, 37, 38 стабилитронов 39, 40. формирование и стабилизация асимметричного напряжения рсуществляются стабилитронами 39, 40 с различными напряжениями стабилизации.

Резисторами 33, 34 задается ток стабилизации стабилитронов, а диодами 35, 36, 37, 38 разделяются каналы формирования и стабилизации обеих полупериодов асимметричного напряжения. В конце процесса регенерации резервная. батарея .19 элементов или аккумуляторов автоматически отключается от источника зарядкого напряжения.

Предлагаемое устройство обеспечивает бесперебойное питание нагрузки и автоматическое поддержание на определенном уровне емкости резервной батареи из марганцево-цинковых элементов и повышает срок службы данных элементов в 10 раэ. формула изобретения

Устройство для питания нагрузки, .содержащие источник переменного напряжения, первый выход которого соединен через преобразователь напряжения со входом нагрузки, и резервную батарею элементов или аккумуляторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства„ н него введены ключевой элемент„ селектор интервала напряжений, схема сравнения,ключевой каскад, преобразователь тока, блок коммутации и формирователь, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения, причем выход преобразователя напряжения подключен к коммутируемому входу ключевого каскада и к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом ключевого каскада, выход ключевого каскада через преобразователь тока подключен к управляющему входу блока коммутации, а второй выход источника переменного напряжения через формирователь, совмещенный со стабилизатором асимметричного на20 пряжения, соединен с коммутируемым входом блока коммутации, выход которого подключен к резервной батарее элементов или аккумуляторов, резервная батарея элементов или

25 аккумуляторов соединена через селектор интервала напряжений со вторым входом схемы сравнения и через ключевой элемент со входом нагрузки, 30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 261509, кл, Н 02 Л 9/00, 17 ° 04.68 °

2, Авторское свидет ель ство СССР

9 404146, кл, Н 02 Т 7/10 26.10.73.

3, Авторское свидетельство СССР

9 543090, кл, Н 02,7 7/34, 20,03,76 (прототип) .

7 36269

Составитель И. Найдина

Редактор М, Ликович Техред A. åïàíñêàÿ,Êoððåêòoð Н. СтеН

Закаэ 2283/10 Тираж 783 Подпи си ое

IIHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэрбретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4