УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ УЗЛА СВЯЗИ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве устройства питания узла связи, низковольтное электрооборудование которого предъявляет повышенные требования к качеству электрической энергии и к длительности автономного функционирования, когда напряжение сети по каким-либо причинам отсутствует.
Известно устройство питания узла связи, содержащее выпрямитель, аккумуляторную батарею и шины питания, при этом выпрямитель и батарея включены параллельно [1]. Данное устройство обеспечивает потребителям гарантированное электропитание и имеет простую схему, однако ему свойственны и недостатки, среди которых основными являются широкие пределы изменения напряжения и сравнительно низкий КПД.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является устройство питания узла связи, содержащее стабилизирующий выпрямитель, зарядный выпрямитель, аккумуляторную батарею и диодную сборку [2]. В данном устройстве улучшено качество электрической энергии за счет стабилизирующего выпрямителя, повышен КПД за счет разделения силовых и подзарядных цепей, однако устройство имеет малую длительность питания
потребителей, определяемую только временем разряда аккумуляторной батареи.
Требуемый технический результат заключается в увеличении длительности автономного питания электрооборудования узла связи при пропадании напряжения сети.
Указанный результат достигается тем, что устройство питания узла связи, содержащее входные шины, основной выпрямитель, зарядный выпрямитель, аккумуляторную батарею, диодную сборку и выходные шины с плюсовой и минусовой клеммами, причем вход основного выпрямителя подключен к входным шинам, первый выход основного выпрямителя соединен с плюсовой клеммой выходных шин, а второй выход его соединен с минусовой клеммой указанных шин, вход зарядного выпрямителя соединен с входными шинами, а выход - с входом аккумуляторной батареи, первый выход которой соединен с минусовой клеммой выходных шин непосредственно, а второй выход ее подключен через первый диод диодной сборки к плюсовой клемме выходных шин, снабжено накопителем энергии, вход которого подключен к выходу зарядного выпрямителя, первый выход накопителя соединен через второй диод диодной сборки с плюсовой клеммой выходных шин, а второй выход подключен непосредственно к минусовой клемме упомянутых шин.
На фиг.1 показана структурная схема устройства питания узла связи. На фиг.2 изображен фрагмент временной диаграммы образования напряжения на выходных шинах.
Устройство содержит (фиг.1) входные шины 1, основной выпрямитель 2, зарядный выпрямитель 3, аккумуляторную батарею 4, диодную сборку 5, выходные шины 6 и накопитель энергии 7, при этом вход 2-1, 2-1′ основного выпрямителя 2 соединен с входными шинами 1, первый выход 2-2 выпрямителя 2 соединен с плюсовой клеммой 6-1 выходных шин 6, а второй выход 2-3 - с минусовой клеммой 6-2 указанных шин; вход 3-1, 3-1′ зарядного выпрямителя 3 подключен к входным шинам 1, выход его 3-2, 3-2′ соединен с входом 4-1, 4-1′ аккумуляторной батареи 4, первый выход 4-2 которой соединен с минусовой клеммой 6-2 выходных шин 6, а второй выход 4-3 батареи 4 соединен с плюсовой клеммой 6-1 выходных шин 6 через первый диод 5-1 диодной сборки 5; вход 7-1 накопителя энергии 7 соединен с выходом 3-2 зарядного выпрямителя 3, первый выход 7-2 накопителя 7 соединен с плюсовой клеммой 6-1 выходных шин 6 через второй диод 5-2 диодной сборки 5, а второй выход 7-3 накопителя 7 - с минусовой клеммой 6-2 выходных шин 6 непосредственно. В качестве входных шин 1 могут быть использованы распределительные шины одно- и трехфазного переменного тока, серийно выпускаемые Чебоксарским аппаратным заводом. Основной выпрямитель 2 является одно- или трехфазным выпрямителем со стабилизированным напряжением, серийно выпускаемым Московским прожекторным заводом. Зарядный выпрямитель 3 выполнен по схемам зарядных выпрямителей, серийно выпускаемых НПО «Электрощит». Аккумуляторная батарея 4 может быть кислотной или щелочной, подобной батареям, производимым Курским аккумуляторным заводом, как и накопитель энергии 7. Диоды 5-1 и 5-2
диодной сборки 5 обычно являются кремниевыми, выбираемыми по величине прямого тока и амплитуде обратного приложенного напряжения. Устройство питания узла связи может работать в двух режимах, при этом в первом режиме напряжение сети на входных шинах 1 соответствует номинальному расчетному значению, а во втором режиме оно может отсутствовать по разным причинам.
Устройство питания работает следующим образом.
1
При наличии напряжения на входных шинах 1 включаются основной выпрямитель 2 и зарядный выпрямитель 3. Выходы 2-2 и 2-3 выпрямителя 2 обеспечивают образование напряжения на клеммах 6-1 и 6-2 выходных шин 6 в соответствии с фрагментом временной диаграммы, изображенной на фиг.2 (участок 0...t). Зарядный выпрямитель 3 подзаряжает батарею 4, но поскольку напряжение на шинах 6 выше напряжения батареи, то диод 5-1 диодной сборки 5 будет заперт и напряжение от батареи 4 не поступает на шины 6. Накопитель энергии 7 будет подзаряжаться от зарядного выпрямителя 3, диод 5-2 диодной сборки 5 заперт при напряжении на его выходе выше напряжения на шинах 6. Потребители электрической энергии (не показаны) узла связи подключенные к шинам 6 обеспечиваются электрической энергией высокого качества.
Напряжение на выходных шинах 6 (фиг.2) в этом режиме определяется по формуле
ном
где U - номинальное напряжение;
у
δU - установившееся отклонение напряжения.
p
При пропадании напряжения на входных шинах 1 открывается диод 5-2 диодной сборки 5 и в работу вступает накопитель энергии 7, при этом за промежуток времени t напряжение на его выходе снижается до величины напряжения аккумуляторной батареи 4, после чего в момент
pАБ
3
4
открывается диод 5-1 диодной сборки 5 и начинает разряжаться аккумуляторная батарея 4, с выходов 4-2 и 4-3 которой напряжение поступает на шины 6. Время работы батареи 4 равно промежутку t3...t4, показанному на фиг.2 при этом возможна и совместная работа батареи 4 и накопителя 7, что позволяет увеличить время разряда батареи 4 на величину, равную τ (промежуток t...t на фиг.2).
Таким образом, введение накопителя энергии 7 в устройство питания позволяет увеличить время автономной работы на величину
чем и достигается требуемый технический результат.
Источники принятые во внимание:
[1] Крошко А.Н. Автономные источники и системы электропитания аппаратуры связи. М., Связь, 1976, рис.36, стр.39
[2] Китаев В.Е., Бокуняев А.А., Колканов М.Ф. Расчет источников электропитания устройств связи. М., Радио и связь, 1993, рис.6.5, стр.161.