Резервированное устройство электропитания Советский патент 1992 года по МПК H02J9/06 H05K11/00 

1

(21)4927995/07 (22)08.01.91 (46)07.10.92. Бюл. №37 (72)В.И.Кичатов

(56)1. Авторское свидетельство СССР №355688, кл. Н 05 К 11/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 392500, кл. Н 05 К 11 /00, 1973. (54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

(57)Сущность изобретения: в устройстве электропитания, блоки электропитания соединены последовательно с датчиком тока и подключены к источнику рабочего напряжения. В каждом блоке - резервный и основной трансформаторы с первичной, вторичной и контрольной обмотками с первичной и вторичной соответственно. Выходы контрольных обмоток соединены через выпрямители и переключатели со входами селектора, выходы которого через схемы И соединены с триггерами, управляющими ключами, шунтирующими обмотки трансформаторов. Устройство обеспечивает обнаружение перегрузок в цепях электропитания блоков, автоматический переход на резервные трансформаторы и сохраняет работоспособность при множественных дефектах до полного исчерпания резерва. Работоспособность блоков определяется по напряжениям на контрольных обмотках и току, протекающему через датчик тока. Двухступенчатая система контроля обеспечивает исправление ошибок, связанных с отказами контрольных обмоток, выпрямителей, переключателей и селектора. 1 ил.

ё

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания электрорадиоаппаратуры повышенной надежности с защитой источника электроэнергии от перегрузки.

Известно резервированное устройство, содержащее основной и резервный блоки, соединенные с источником электропитания через переключатели и схему ИЛИ, входы которой подсоединены к выходам основного и резервного блоков, выход контроля основного блока соединен с первым входом схемы И, выход которой соединен с управляющим входом переключателя питания резервного блока, выход которого связан с управляющим входом переключателя питания основного блока, и схему задержки, вход которой соединен с источником питания, а выход - с вторым входом схемы И.

Недостатком данного устройства является наличие гальванической связи между источником питания и резервируемыми блоками, что при коротких замы аниях в основном блоко может привести к отказу источника питания и невозможности включения резервного блока (авт. св. № 392500, кл. G06J 11/00, 1973).

Наиболее близкой к предлагаемому многоканальное устройство электропитания, содержащее одноканальные блоки питания, источник опорного напряжения, питающие и контрольные обмотки, датчик тока, коммутатор, селектор, ключ, индикатор, источник напряжения питания, многоканальный выпрямитель и источник рабочего напряжения, в котором обмотки питания соединены последовательно с источником напряжения питания и датчиком тока, выход которого соединен с нходом

VJ ON XI Os

СП

компаратора, вход опорного напряжения которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с управляющим входом ключа, первый вывод которого соединен с первым выводом источника напряжения питания, а второй - с входом питания селектора, выходы которого соединены с соответствующими входами индикатора, а входы -с соответствующими выходами выпрямителя, входы которого соединены с первыми выводами соответствующих контрольных обмотЪк, вторые выводы соединены с общим выводом выпрямителя, вторым выводом источника и общей шиной (авт. св. № 1471242, кл. Н 02 Н 7/04, 1989).

В данном устройстве осуществляется гальваническая развязка потребителей электроэнергии с источником электропитания, идентифицируется потребитель с перегрузкой в цепи питания и одновременно защищается от перегрузки источник электропитания.

Однако данное устройство не обеспечивает ароматического замещения неисправного потребителя электроэнергии и сохраняет работоспособность только до первого отказа

Цель изобретения - повышение работоспособности устройства при появлении многократных отказов

На чертеже приведена функциональная схема устройства

Устройство содержит N блоков 1 электропитания, в каждом из которых имеется основной трансформатор с первичной 2, вторичной 3 и контрольной 4 обмотками, резервный трансформатор с первичной 5 и вторичной б обмотками и узел 7 коммутации, N-канальный выпрямитель 8, источник 9 напряжения смещения, N переключателей 10, селектор 11 минимального сигнала, N схем И 12, элемент 13 установки исходного состояния, N триггеров 14, датчик 15 тока, компаратор 16, источник 17 опорного напряжения, источник 18 рабочего напряжения. При этом блоки электропитания соединены последовательно с датчиком тока и подключены к источнику рабочего напряжения, выходы контрольных обмоток основных трансформаторов соединены с одноименными входами N-канального выпрямителя, выход датчика тока подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, причем нормальнозамкнутые и нормальноразомкнутые контакты узлов коммутации шунтируют последовательно соединенные первичные обмотки резервного и основного трансформаторов, выход компаратора подключен к объединенным первым входам схем И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами селектора, а их выходы - с единичными входами соответствующих триггеров, объединенные нулевые входы которых соединены с элементом установки ис- ходного состояния, а их выходы - с

0 объединенными входами управления одноименных УЗЛОЁ коммутации и переключателей, первые входы которых объединены и подключены к источнику напряжения смещения, вторые входы переключателей сое5 динены с соответствующими выходами N-канального выпрямителя, а их выходы подключены к соответствующим входам селектора.

Устройство работает следующим обра0 зом

После включения напряжения питания с помощью элемент 13 установки исходного состояния триггеры 14 переводятся в нулевое состояние. При этом переключатели

5 10 соединяют выходы многоканального выпрямителя 8 с соответствующими входами селектора 11, а нормальнозамкнугые контакты узла 7 коммутации шунтируют первичные обмотки 5 резервных трансформаторов

0 блоков 1 Последовательно с датчиком 15 тока к источнику 18 рабочего напряжения подключается N первичных обмоток 2 основных трансформаторов, от выходных обмоток 3 которых могут получать элект5 ропитание N основных потребителей электроэнергии. Напряжение с каждой контрольной обмотки 4 через соответствующий выпрямитель 8 и переключатель 10 поступает на один из входов селектора 11 мини0 мального сигнала. После сравнения входных напряжений на выходе селектора, соответствующем номеру входа с минимальным уровнем напряжения, формируется сигнал логической единицы 1

5 В случае появления перегрузки в цепи электропитания одного из потребителей электроэнергии или при появлении короткого замыкания в обмотках одного из основных трансформаторов на выходе соот0 ветствующей контрольной обмотки напряжение уменьшается при одновременном возрастании напряжения на выходах остальных контрольных обмоток. В результате на выходе селектора 11, соответствующем

5 номеру канала электропитания с перегрузкой появляется сигнал 1.

Наличие перегрузки в цепи источника 18 рабочего напряжения вызывает рост напряжения на выходе датчика 15 тока. При превышении его порогового уровня срабатывает компаратор 16, и на объединенные вторые входы схем И 12 поступает сигнал

И Л It

Совпадение сигналов 1 на входах одной из схем И приводит к переводу соответ- ствующего триггера 14 в единичное состояние. С выхода триггера сигнал поступает на входы управления одноименного переключателя 10 и узла 7 коммутации. Переключатель отключает вход селектора от выпрямителя и подключает его к источнику напряжения смещения, амплитуда напряжения которого превышает уровень напряжений с контрольных обмоток. Так как напряжение на данном входе селектора заведомо превышает все остальные уровни, то по данному входу селектор блокируется и подготавливается для сравнения сигналов на других входах.

, Появление сигнала на входе управления узла коммутации приводит к шунтированию первичной обмотки основного трансформатора и замещению его резервным. В этом случае потребитель электроэнергии по данному каналу может быть подключен к вторичной обмотке 6 резервного трансформатора.

Отключение источника перегрузки от цепи источника 18 рабочего напряжения приводит к нормализации тока в цепи датчика 15 и переводу устройства в нормальный режим функционирования и автоматического контроля блоков электропитания с включенными основными трансформаторами.

Таким образом, при перегрузке происходят автоматическое замещение блока электропитания с перегрузкой и запоминание его номера триггером.

При появлении перегрузки в другом блоке по напряжениям на контрольных обмотках аналогично определяется номер неисправного блока и включается резервный трансформатор с резервным потребителем электроэнергии.

Устройство сохраняет работоспособность при появлении многократных отказов до полного расхода резерва и допускает рабочее функционирование с автоматическим контролем при наличии резервных трансформаторов.

Реализация двухступенчатого алгоритма принятия решения о переходе на резерв по напряжениям на контрольных обмотках и по величине тока в цепи источника рабочего напряжения позволяет осуществить са- моконтроль автоматики и исключить ложные переключения, связанные с обрывами контрольных обмоток и отказами выпрямителей.

Формула изобретения

Резервированное устройство электропитания, содержащее источник рабочего на- пряжения, блоки электропитания с трансформаторами, имеющими первичные,

вторичные и контрольные обмотки, датчик тока, компаратор, селектор и многоканальный выпрямитель, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены элемент задержки, переключатели

по числу каналов, к первым входам которых подключены источник напряжения, схемы И и триггеры,а в ка ждый блок электропитания введен резервный трансформатор с шунтированной замыкающимся ключом первичной обмоткой и размыкающийся ключ, шунтирующий первичную обмотку основного трансформатора, при этом блоки электропитания соединены последовательно с источником рабочего напряжения и датчиком тока, выход которого соединен с входом компаратора, выход которого через элемент задержки подключен к объединенным первым входам схем И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами

селектора, а выходы - с единичными входами соответствующих триггеров, прямые выходы которых соединены с объединенными входами управления ключей соответствующих блоков электропитания и входами управления одноименных переключателей, выходы которых подключены к входам селектора, а вторые входы через многоканаль- ный выпрямитель - к контрольным обмоткам блоков электропитания, в которых первичные обмотки трансформаторов соединены последовательно, причем объединенные нулевые входы триггеров являются установочным входом устройства, а вторичные обмотки трансформаторов - его

выходами.