УСТРОЙСТВО ГАРАНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ АППАРАТУРЫ СВЯЗИ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к технике электропитания средств связи, и может быть использована в корабельных комплексах связи.
Поскольку перерывы в электропитании аппаратуры связи являются недопустимыми для большинства типов аппаратуры, необходимо иметь устройства, которые обеспечивали бы электропитание аппаратуры связи в переходном режиме, т.е. в период от момента нарушения действия основного источника элктропитания до момента вступления в действие резервного источника электропитания и устраняли бы полностью или сокращали до минимума перерывы в электропитании аппаратуры связи.
Известны различные устройства для питания аппаратуры связи в момент отключения основного источника питания. Так например, патент РФ №2013876 от 30.05.94 г. Устройство позволяет применять для аварийного телефонного аппарата усилитель, получающий напряжение постоянного тока от блока питания, преобразующего акустическую энергию шумов помещения, в котором установлен телефонный аппарат, в электроэнергию.
Известно устройство для питания аппаратуры аварийной телефонной связи, патент РФ №2087997 от 20.08.97 г.. В этом устройстве аварийное электропитание осуществляется за счет батареи, работающей на морской воде.
Также известен и генератор высоковольтных импульсов, АС СССР №1567075 от 20.01.88 г. Генератор содержит источник питания, накопитель энергии, а также управляемый коммутатор и нагрузку.
Недостатками как аналогов, так и прототипа является низкая надежность работы устройства, так как при пропадании электроэнергии, т.е. в аварийных условиях, устройства необходимо приводить в рабочее состояние вручную, на что потребуется дополнительное время.
Целью полезной модели является повышение надежности работы устройства в аварийных условиях, за счет автоматической перекоммутации с основного источника электроэнергии на резервный и обратно.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, состоящее из источника питания, накопителя энергии, а также управляемого коммутатора и нагрузки, дополнительно введены входные и выходные фильтры, зарядное устройство, преобразователь напряжения и система контроля, при этом входной фильтр соединен первым входом с источником дежурного напряжения, а вторым входом с выходной обмоткой трансформатора статического преобразователя ключом (КЛ2), который в свою очередь соединен с транзистором ключом (КЛ1) и с системой управления преобразователем, которая соединена первым входом с КЛ1, вторым входом с узлом контроля сетевого напряжения, третьим входом с узлом контроля выходного тока, четвертым входом с преобразователем напряжения, а пятым входом с зарядным устройством, причем аккумуляторная батарея первым входом соединена с преобразователем напряжения, который соединен с выходным фильтром, вторым входом с зарядным устройством, который соединен с источником дежурного напряжения, третьим входом с устройством контроля аккумуляторов, который соединен с узлом контроля сетевого напряжения, при этом КЛ1 и КЛ2 соединены между собой, а также с системой управления преобразователем, узлом контроля напряжения и узлом контроля выходного тока.
Структурная схема устройства изображена на фиг. В соответствии с ней устройство состоит из следующих функциональных узлов:
1 - зарядное устройство (ЗУ), обеспечивает заряд аккумуляторов переменным током 1А при наличии сетевого напряжения и снижении напряжения на аккумуляторах ниже 12 В;
2 - источник дежурного напряжения (ИДН), обеспечивает питающим напряжением 12 В все узлы устройства;
3, 4 - быстродействующие транзисторные ключи, коммутирующие первичную сеть (КЛ1) и выходную обмотку трансформатора статического преобразователя (КЛ2);
5 - преобразователь напряжения (ПрН), предназначен для преобразования постоянного напряжения аккумуляторов (Ак) 12 В в переменное напряжение 220 В, частотой 50 Гц;
6 - система управления преобразователем (СУПр), обеспечивает формирование широтно-модулированных импульсов управления ПрН, управляет ключами КЛ1 и КЛ2, выдает сигналы на панель управления;
7 - устройство контроля аккумуляторов (УКАк), контролирует напряжение Ак и выдает в СУПр сигналы, соответствующие включению ЗУ, разряду 90%, разряду 100%;
8 - узел контроля выходного тока (УКВТ), выдает в СУПр сигнал, пропорциональный нагрузке, для контроля выходной мощности и защиты устройства от перегрузки;
9 - узел контроля сетевого напряжения (УКСН), выдает в СУПр информацию о состоянии сети, осуществляя дополнительный контроль;
10 - фильтр входной (Фвх.);
11 - фильтр выходной (Фвых.) - помехоподавляющие П-образные L-C фильтры, подавляющие помехи в диапазоне 10к Гц-100 МГц и высоковольтные выбросы и уменьшающие амплитуду пускового тока;
12 - аккумуляторная батарея.
Работа устройства происходит следующим образом. Напряжение первичной сети Uc через Фвх. (10) поступает на ИДН (2),, который обеспечивает питанием все узлы устройства. Если сетевое напряжение в пределах «гостированной» нормы, то по сигналу от СУПр (6) будет открыт КЛ1 (3) и закрыт КЛ2 (4) и сетевое напряжение через Фвых. (11) поступает на выход устройства.
Если сетевое напряжение выходит за пределы нормы или полностью отключается, то СУПр (6) закрывает КЛ1 (3) и через (1±0,2) мс открывает КЛ2
(4) и запускает ПрН (5), выходное напряжение которого через Фвых. (11) поступает на выход устройства.
Выходное напряжение стабилизируется с помощью широтно-импульсной модуляции выходных импульсов. Питание ПрН (5) осуществляется от встроенной Ак (12). При переключении устройства на Ак (12) на лицевой панели устройства появляется индикация «Работа на Ак» и включается прерывистый звуковой сигнал.
Напряжение на аккумуляторе контролируется УКАк (7). При разряде Ак (12) ниже установленных норм на лицевой панели появляется индикация «Разряд 90%» и звуковой сигнал становится непрерывным, что свидетельствует о скором выключении устройства из-за глубокого разряда Ак (12). При дальнешем разряде Ак (12) появляется индикация «Разряд 100%» и ПрН (5) отключается.
При восстановлении сетевого напряжения происходит перекоммутация КЛ1 (3) и КЛ2 (4), сетевое напряжение поступает на выход устройства, появляется индикация «Заряд» и начинается цикл заряда Ак (12) (если напряжение на Ак (12) ниже нормы). После полного заряда Ак (12) выключается ЗУ (1) и индикация «Заряд» пропадает.
Величина выходного тока устройства контролируется УКВТ (8). При величине выходного тока более 50% от номинального появляется индикация «Нагрузка 50%», при максимальном выходном токе появляется индикация «Нагрузка 100%». При дальнейшем увеличении выходного тока устройство выключается и на лицевой панели появляется индикация «Перегрузка».
Предлагаемая схема позволяет обеспечить следующие характеристики:
- время подготовки к работе - не более 1 мин;
- выходное напряжение 220 В, частотой 50 Гц;
- мощность, отдаваемая в нагрузку - не менее 500 ВА;
- обеспечение электропитанием при полном пропадании первичного электропитания - не менее 3 мин (при полностью заряженной Ак);
- собственная потребляемая мощность - не более 20 ВА.
В настоящее время в автоматизированных комплексах связи надводных кораблей и подводных лодок, все больше и больше используются программно-аппаратные средства. Однако, их работа зависит от стабильности параметров электропитания. Особенно неприятным является внезапное пропадание электропитания, которое в корабельных условиях наблюдается достаточно часто. Поэтому при разработке новых комплексов связи для надводных кораблей, где система управления средствами комплекса базируется на программных методах управления, предлагаемая схема гарантированного электропитания, которая позволяет обеспечивать качественное электропитание программно-аппаратных технических средств, когда первичная сеть не соответствует по своим параметрам требованиям ГОСТ В23 394-77 (вплоть до кратковременного полного пропадания первичного электропитания).