ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве автономного источника питания переменного тока или стабилизатора переменного тока для питания различного вида нагрузок, например компьютеров, бытовой аппаратуры.
Известен источник переменного тока, содержащий трансформатор, несколько блоков преобразователей напряжения со своими источниками питания и узлами управления (1). На выходе устройства формируется стабильное напряжение, которое можно использовать для питания нескольких нагрузок. Однако качество выходного напряжения относительно низкое.
Наиболее близким к данной полезной модели устройством является источник переменного тока, содержащий автономный источник переменного тока, состоящий из вспомогательного источника постоянного тока с зарядным блоком и инвертором, и стабилизатор, включающий в себя трансформатор, входные и выходные цепи которого через входные и выходные фильтры присоединены к входным и выходным выводам, служащим для подключения сети и нагрузки соответственно. Устройство содержит также микроконтроллер, формирующий на управляющих выводах сигналы, обеспечивающие стабилизацию выходного напряжения при изменении входного, адаптер, коммутатор, усилитель, формирователь шинных импульсов (2). В данном техническом решении не решены задачи, направленные на обеспечение надежной работы устройства в реальных условиях функционирования, при которых необходимо охлаждение наиболее греющихся узлов, обеспечена технологичность конструкции и простота эксплуатации.
Положительным результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели является повышение надежности устройства в реальных условиях функционирования за
счет организации оптимального охлаждения узлов, обеспечения технологичности конструкции и простоты эксплуатации.
Положительный результат достигается тем, что в источнике бесперебойного питания переменного тока, содержащем автономный источник переменного тока, состоящий из вспомогательного источника постоянного тока с зарядным блоком и инвертором, и стабилизатор, включающий в себя трансформатор, входные и выходные цепи которого через входные и выходные фильтры присоединены к входным и выходным выводам, служащим для подключения сети и нагрузки соответственно, микроконтроллер, формирующий на управляющих выводах сигналы, обеспечивающие стабилизацию выходного напряжения при изменении входного, а также сигнал переключения на питание от автономного источника переменного тока при аварийных режимах, адаптер и коммутатор (2), трансформатор выполнен тороидальным с секционированием обмоток с помощью отпаек, соединенных с выходными выводами через управляемые микроконтроллером ключи коммутатора, при этом трансформатор помещен в стяжной каркас, представляющий собой торцевые крестообразные опоры, центры и концы которых соединены между собой с помощью продольных стяжек, при этом концы крестообразных опор жестко соединены в свою очередь с соответствующими обечайками, выполненными в виде незамкнутых ленточных колец, концы обечаек прикреплены к основанию с помощью кронштейнов, на которых закреплены выводы обмоток трансформатора, между кронштейнами на основании установлен прямоугольный радиатор зарядного блока, в одной из обечаек установлен кольцевой радиатор с платой инвертора, охлаждаемого с помощью вентилятора, во второй обечайке установлена плата коммутатора с ключами, при этом на поверхностях радиаторов закреплены силовые элементы инвертора и зарядного блока, а трансформатор со стяжным каркасом, обечайками и вентилятором заключен в тонкостенный незамкнутый цилиндрический экран, причем все элементы стабилизатора, зарядного узла и инвертора расположены внутри верхней части корпуса устройства, ограниченной основанием, а вспомогательный источник постоянного тока - в нижней.
На Фиг.1 представлена конструкция устройства в поперечном осевом сечении.
На Фиг.2 представлена конструкция устройства в продольном осевом сечении.
Устройство содержит стабилизатор (Фиг.1, 2) и автономный источник переменного тока, состоящий из выполненного в виде блока аккумуляторов вспомогательного источника постоянного тока 1 с зарядным блоком (с прямоугольным радиатором 2, например, пластинчатым, и силовыми элементами) и инвертором. Стабилизатор включает в себя тороидальный трансформатор 3, с секционированием обмоток с помощью отпаек. Входные и выходные цепи трансформатора 3 через входные 4 и выходные фильтры 5 присоединены к входным и выходным выводам, служащим для подключения сети и нагрузки соответственно. В состав стабилизатора входит также микроконтроллер 6, формирующий на управляющих выводах сигналы, обеспечивающие стабилизацию выходного напряжения при изменении входного, а также сигнал переключения на питание от автономного источника переменного тока при аварийных режимах, адаптер 7 и коммутатор 8 с ключами, управляемыми микроконтроллером 6. Трансформатор 3 выполнен с дискретно-изменяемым коэффициентом трансформации за счет секционирования его обмоток с помощью отпаек, соединенных с выходными выводами через ключи коммутатора 8. Трансформатор 3 помещен в стяжной каркас, представляющий собой торцевые крестообразные опоры 9, центры и концы которых соединены между собой с помощью продольных стяжек. Центры каждой из крестообразных опор 9 соединены друг с другом при помощи пластины, выполненной из диэлектрика. Концы крестообразных опор 9, жестко соединены в свою очередь с соответствующими обечайками 10, выполненными в виде незамкнутых ленточных колец, концы которых прикреплены к основанию 11 с помощью кронштейнов 12, на которых закреплены выводы обмоток трансформатора 3. Между кронштейнами 12 на основании 11 установлен прямоугольный радиатор 2 зарядного блока. В одной из обечаек 10 установлен кольцевой радиатор 13, например, лепестковый, с платой инвертора, охлаждаемый с помощью вентилятора 14. Во второй из обечаек установлена плата коммутатора 8 с ключами. На поверхностях радиаторов 2, 13 закреплены силовые элементы инвертора и зарядного блока. Трансформатор 3 со стяжным каркасом, обечайками 10 и вентилятором 14 заключен в тонкостенный незамкнутый цилиндрический экран 15, необходимый для защиты от электромагнитного излучения. Все элементы стабилизатора, зарядного узла и инвертора расположены внутри верхней части корпуса 16 устройства, ограниченной основанием 11, а вспомогательный источник постоянного тока - в
нижней. Такое размещение улов диктуется необходимостью простоты доступа к аккумуляторным блокам в процессе эксплуатации устройства. В корпусе устройства предусмотрены перфорации для забора воздуха снаружи.
Устройство работает следующим образом.
Источник питания представляет собой сочетание статического однофазного стабилизатора напряжения переменного тока с дискретно-изменяемым коэффициентом трансформации, а, следовательно, действующего значения выходного напряжения, и источника переменного тока, выполненного на базе инвертора, преобразующего энергию постоянного тока вспомогательного источника постоянного тока 1 (блока аккумуляторов) в переменный ток. Трансформатор 3 работает в двух режимах: автотрансформаторном (с дискретно-изменяемым коэффициентом трансформации) и генераторном (при включении автономного источника питания и соответственно инвертора).
Поддержание выходного напряжения на выходных выводах на заданном уровне при значительных колебаниях входного напряжения и переходе питания на резервные аккумуляторные батареи в случае отключения или выходе входного (сетевого) напряжения за установленные нормы, осуществляется с помощью микроконтроллера 6, обеспечивающего формирование на своих управляющих выводах соответствующих сигналов. Регулирование (стабилизация) напряжения в широких пределах при определенной мощности нагрузки обеспечивается изменением коэффициента трансформации трансформатора 3 за счет секционирования его обмоток с помощью отпаек, соединенных с выходными выводами через ключи коммутатора 8, управляемыми микроконтроллером 6.
Выполнение трансформатора 3 тороидальным со стяжным каркасом и обечайками 10, используемыми для установки радиатора с платой инвертора и платы коммутатора 8 с ключами, с последующим помещением трансформаторного блока в корпус-экран в виде незамкнутого тонкостенного цилиндра 15, позволило создать для узлов стабилизатора наиболее оптимальные условия для охлаждения, т.к. экран, помимо функций защиты от электромагнитных помех, выполняет роль воздуховода, направляя поток охлаждающего воздуха вдоль оси тороидального трансформатора 3. Кроме того, конструктивное отделение стабилизирующего блока от аккумуляторных блоков автономного источника питания позволило упростить условия эксплуатации прибора и повысить технологичность всей сборки.
Специфика технологичной компоновки блоков и элементов изделия с организацией их наиболее оптимального охлаждения и простоте доступа к узлам позволило создать технологичную, простую в эксплуатации конструкцию, обеспечивающую высокую надежность работы, что делает данный источник электроэнергии наиболее предпочтительным для использования в системах электропитания.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
WO 99/59238, Н 02 М 7/48 RU 2191459 C1, H 02 J 7/34, 2001 г.