АВТОМАТ ДЛЯ АВАРИЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И ЗАЩИТЫ КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

;2003t 34711
Автомат для аварийного электропитания и защиты кислотных аккумуляторов.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для электропитания радиоэлектронной аппаратуры в условия пропадания сетевого напряжения и поддержания кислотных аккумуляторов в рабочем режиме.
Известное устройство (Патент США №4985819, М. кл. Н02М5/44, публ. 1992) может быть использовано в качестве устройства бесперебойного питания, так как содержит зарядный выпрямитель, преобразующий напряжение переменного тока, и выполненный в виде тиристорного моста низкочастотный инвертор, преобразующий напряжение переменного тока, подаваемое на нагрузку. Параллельно выходу напряжения постоянного тока зарядного выпрямителя включена батарея, последовательно с которой соединена катушка индуктивности, являющаяся низкочастотным фильтром, подавляющим пульсации зарядного тока, когда батарея заряжается выходным постоянным током зарядного выпрямителя, катушка индуктивности переходит в насыщение при протекании тока, величина которого больше определенной величины, когда батарея разряжена. На выходе высокочастотного выпрямителя и низкочастотного инвертора включены низкочастотные фильтры.
В устройстве имеется также блок управления, осуществляющий управление работой низкочастотного инвертора путем поочередной подачи в диагонали моста низкочастотного инвертора импульсов модулирующего напряжения в пределах от одной до другой полуволны выходного напряжения.
При этом осуществляется изменение длительности импульсов модулирующего напряжения, что обеспечивает стабилизацию выходного напряжения низкочастотного инвертора. Однако из-за наличия на его выходе низкочастотного фильтра, обладающего значительной инерционностью, быстродействие устройства достаточно низкое.
Недостатком известного устройства является его ограниченное применение, заключающееся в том, что его невозможно использовать в качестве имитатора работы кислотных аккумуляторов для поддержания его в рабочем режиме.
Известно устройство бесперебойного электропитания (А.с. СССР № 1596423, кл. H02J9/06, публ. 30.09.90), содержащее выводы для отключения источника переменного напряжения и аккумуляторной батареи, сетевой выпрямитель с фильтром, первый преобразователь, выходом через первый датчик тока, подключенный к первичной обмотке силового трансформатора, выходные обмотки которого через соответствующие выходные выпрямители с фильтрами соединены с соответствующими выходными выводами, к одному из которых подключен вход блока обратной связи, выходом соединенный с первым входом первого импульсного модулятора, второй импульсный модулятор, второй преобразователь, соединенный своими выходами со вторыми датчиками тока, два узла защиты по току, каждый из которых своими входами связан с выходами соответствующих датчиков тока, а выходами - со вторыми входами соответствующих импульсных модуляторов, третьи входы которых соединены с выводами для подключения внешней команды включения устройства, и узел заряда-разряда аккумуляторной батареи, в него введены датчик переменного напряжения, датчик заряда аккумуляторной батареи, инвертор, причем силовой трансформатор снабжен дополнительной входной обмоткой, а узел заряда-разряда выполнен на электронном ключе с двумя управляющими входами, причем первый и второй преобразователи выполнены регулируемыми, управляющие выводы которых подключены к выходам соответствующих импульсных модуляторов первый вход второго импульсного модулятора подключен к выходу блока обратной связи, четвертые входы первого импульсного модулятора непосредственно, а второго через инвертор соединены с первым входом узла заряда-разряда и с выходом датчика переменного напряжения, входы которого соединены с выводами для подключения источника переменного напряжения, второй вход узла заряда-разряда соединен с выходом датчика заряда аккумуляторной батареи, а выходы второго преобразователя через второй датчик тока соединены с введенной дополнительной первичной обмоткой силового трансформатора, выводы питания первого преобразователя соединены через фильтр и выпрямитель с выводами для подключения источника переменного напряжения, а выводы питания второго преобразователя через последовательно соединенные узел заряда-разряда датчик заряды соединены с выводами для подключения аккумуляторной батареи.
Недостатком аналога является сложность конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является агрегат бесперебойного питания (а.с. СССР №1576986 КЛ.Н0219/06, публ. 1990), который содержит источник переменного напряжения (сеть), аккумуляторную батарею, блоки контроля напряжения сети и аккумуляторной батареи, входами подключенные к клеммам соответствующих источников, силовой коммутатор, цепь постоянного тока которого связана с аккумуляторной батареей, а цепь переменного тока через согласующий трансформатор и первый датчик тока связана с нагрузкой, к которой подключен вход органа измерения напряжения, быстродействующий контактор, силовые контакты которого включены между источником переменного напряжения и нагрузкой, а цепью управления связанный с выходом блока контроля напряжения сети, блок управления с широтноимпульсной модуляцией, вход которого соединен с выходом сравнивающего усилителя, а выходы соединены с управляющими входами вентилей силового коммзо-атора, а также генератор синусоидального опорного напряжения, дополнительно введены орган измерения среднего тока аккумуляторной батареи, первый и второй переключатели, первая, вторая, третья и четвертая схемы сравнения, первая схема умножения, усилитель-фильтр, блок синхронизации и прерыватель синхросигналов, причем управляющий вход первого переключателя соединен с выходом блока контроля напряжения аккумуляторной батареи, первый и второй входы первого переключателя соединены с выходами соответственно первой и второй схем сравнения, а выход через усилитель-фильтр соединен с первым входом первой схемы умножения, второй вход которой соединен с выходом генератора синусоидального опорного напряжения и с первым входом четвертой схемы сравнения, а выход - с первым входом третьей схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого датчика тока, а выход - с первым входом второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом четвертой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом органа измерения напряжения, управляющий вход второго переключателя соединен с выходом блока контроля напряжения сети и управляющим входом прерывателя синхросигнала, выход второго переключателя соединен с входом сравнивающего усилителя, вход генератора синусоидального опорного напряжения соединен через включенные последовательно блок синхронизации и прерыватель синхросигнала с входом блока контроля напряжения сети, первый первой схемы сравнения соединен с выходом органа измерения среднего тока аккумуляторной батареи, второй вход - с источником опорного сигнала задания среднего тока аккумуляторной батареи, первый вход второй схемы сравнения соединен со входом блока контроля напряжения аккумуляторной батареи, а ее второй вход - с источником опорного сигнала задания напряжения аккумуляторной батареи.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства и упрощение его конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что в автомате для аварийного электропитания и защиты кислотных аккумуляторов, содержащим аккумуляторную батарею, зарядный выпрямитель, устройство преобразования постоянного тока в переменный, устройство контроля нагрузки и устройство сравнения, в отличие от прототипа, устройство контроля нагрузки содержит электромагнитное реле с переключателями, а зарядный выпрямитель выполнен в виде понижающего трансформатора и подключен через диодный мост к аккумулятору, который соединен с устройством сравнения, состоящим из второго электромагнитного реле, соединенного с первым стабилитроном через первый транзистор и подключенного к нему параллельно третьего электромагнитного реле, соединенного со вторым стабилитроном через второй транзистор, причем устройство сравнения подключено параллельно к устройству преобразования постоянного тока в переменный, связанному с нагрузкой через первый и второй переключатели.
Существо полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 изображена схема автомата аварийного электропитания и защиты кислотных аккумуляторов.
В заявленной полезной модели на входе находится устройство контроля нагрузки в виде электромагнитного реле 1 с переключателями 2 и 3 на нагрузку. Параллельно реле 1 подсоединен диодный мост 4 через понижающий трансформатор 5, которые и являются зарядным выпрямителем, к выходу которого подсоединен кислотный аккумулятор 6. К аккумулятору 6 подключено устройство сравнения в виде двух одинаковых блоков, первый состоит из стабилитрона 7 и электромагнитного реле 8, соединенных через транзистор 9 р-п-р типа, с ключом 10 , зарядным выпрямителем и электромагнитным реле 1 .Стабилитрон 7 соединен с делителем напряжения 11, он же соединен последовательно с резисторами 12 и 13. Аналогично электромагнитное реле 8 соединено с делителем нанряжения 14 и резисторами 15 и 16. Второй блок устройства сравнения состоит из стабилитрона 17 и электромагнитного реле 18, соединенных через транзистор 19 р-п-р тип, с ключом 20 электромагнитного реле 18 между устройством преобразования постоянного тока в переменный 21 и устройством сравнения стабилитрон 17 соединен с делителем напряжения 22 и резисторами 23 и 24. Электромагнитное реле 18 соединено с делителем напряжения 25, который соединен последовательно с резисторами 26 и 27. Параллельно устройству сравнения подключен низкочастотный фильтр в виде конденсатора 28, и высокочастотный фильтр в виде катушки индуктивности 29 соединен последовательно с устройством сравнения. Параллельно устройству сравнения подключено устройство преобразования постоянного тока в переменный 21, выход которого через переключатели 2 и 3 идет на нагрузку.
Устройство работает следующим образом. Па вход автомата для аварийного электропитания и защиты кислотных аккумуляторов подается переменный ток напряжением 220В с частотой 50Гц. Устройство контроля нагрузки, состоящее из электромагнитного реле 1 с переключателями 2 и 3, при отсутствии напряжения в сети переключает нагрузку от сети к устройству преобразования постоянного тока в переменный 21 и при появлении напряжения в сети устройство контроля нагрузки переключит нагрузку к сети. Зарядный выпрямитель, состоящий из диодного моста 4 и понижающего трансформатора 5, питает кислотный аккумулятор 6 постоянным током при напряжение 12В. Когда напряжение на клеммах аккумулятора 6 превысит 12,5В, то срабатывает устройство сравнения, состоящее из стабилитрона 7 и электромагнитного реле 8, соединенных через транзистор 9 р-п-р типа следующим образом: при данном напряжении стабилитрон 7 пропускает ток, в результате срабатывает электромагнитное реле 8 и его контакты отключают зарядный выпрямитель, состоящий из диодного моста 4 и понижающего трансформатора 5 от сети. Если аккумулятор 6 разрядится и напряжение на
его клеммах станет ниже 11,5В, то сработает другое реле 18 устройства сравнения, состоящее из стабилитрона 17 и электромагнитного реле 18, соединенных через транзистор 19 р-п-р типа, его контакты отключат устройство преобразования постоянного тока в переменный 21 от аккумулятора 6. Устройство преобразования постоянного тока в переменный 21 предназначено для преобразования постоянного тока в переменный с повышением напряжения. Выход устройства преобразования постоянного тока в переменный 21 через переключатели 2 и 3 соединен с нагрузкой в том случае, если в сети отсутствует напряжение, устройство контроля нагрузки, состояпдее из электромагнитного реле 1 с переключателями 2 и 3, переключит нагрузку от сети к устройству преобразования постоянного тока в переменный 21, и при появлении напряжения в сети устройство контроля нагрузки переключит нагрузку к сети.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает бесперебойное питание в условиях пропадания сетевого напряжения, а также поддерживает кислотный аккумулятор в рабочем режиме, продлевая срок работы аккумулятора. Причем, благодаря этим качествам расширяется область применения устройства. Автомат для аварийного электропитания и зашиты кислотных аккумуляторов состоит из простых элементов, за счет чего упрощается его конструкция и снижается себестоимость.