Устройство для питания нагрузки Советский патент 1980 года по МПК H02J7/34 

пя -и в итоге к ухуддиению зарядных характеристик батареи.

Известно также устройство для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее источник переменного напряжения, управляе ый и неуправляемый преобразователи напряжения, батарею аккум ляторов и формирователь асимметричного напряжения,, состоящий из зарядной и разрядной цепей 2

Недостатки устройства при непрерывном режиме регенерации батарея из марганцево-цинковых элементов находится всегда под током,что Приводит к разложению и высыханию электролита, расходу активных веществ и в HTCire к снижению срока службы.и надежности работы; отсутствие стабилизации зарядного напряжения приводит к колебаниям этого напряжения на зажимах.батареи из марганцево-цинковых элементов в эаЕмсимости от колебаний переменного напряжения на выходе источника переменного напряжения, что уку,Ш11а ет зарядные характеристики батареи.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство для питания нагрузки, содержащее источник переменного напряжения, первый выход которого соединен через преобразователь напряжения со входом нагрузки, я рез.ервную батарею элементов. Преобразователь напряжения состоит из трансформатора, двухполу:Периодного выпрямителя, сглаживающего фильтра, роль которого выполняет резервная батарея элементов, и предназначен для преобразования переменного напрях ёния в постоянное 3. Устройство обеспечивает непрерывное питание нагрузки, длительную работу гальванических эле:ментов, например, марганцево-цинковых. Резервная батарея элементен разделена на две секции,

При питании от источника переменного напряжения в положительный полупериод заряжается одна секция резервной батареи, а другая подразряжается через стабилитрон.

В отрицательный полупериод заряжается другая.секция резервной батареи, а первая.подразряжается через тот же стабилитрон. Таким образом, с помощью диодов выпрямителя и стабилитрона формируется аснь-е етричное напряжение регенерации. Нагрузка в это время питается от од ной из секций, подразряжаемой через стабилитрон, и зарядного полупб1рио да переменного напряжения на другой секции. Если не работает источник переменного напряжения, то напряжение резервной батареи элементов полностью прикладывается к нагрузке.

Недостатки устройства - при непрерывном режиме регенерации резервная батарея из гальванических элементов находится всегда под током, что приводит к разложению и высы -ханию электролита, расходу активных пешеств, и в итоге к снижению срока службы и надежности работы; при Непрерывном режиме регенерации возможен перезаряд и выкипание электролита резервной батареи из гальванических элементов; отсутствует стабилизация разрядного полупериода acHfvjJieTpK4Horo напряжения и при увеличении разрядного полупериода увеличивается время восстановления батареи, а при уменьшении снижается процент восстановления полной емкости; нет автоматического отключения резервных батарей от источника зарядного тока при разряде ниже 50% полной емкости, при которой резервные батареи из гальванических элементов не восстанавливаются.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем автоматизации процессов заряда и разряда резервных батарей элементов или аккуг гуляторов,, стабилизации полупериодов асимметричного напряжения и улучшения технических возможностей данного устройства.

Цель достигается тем, что в устройство введены ключевой элемент, селектор интервала напряжений, схема сравнения, в лючевой каскад, преобразователь тока, блок коммутации и формирователь,-соЕмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения, причем выход преобразователя напряжения подключен к кo 1мyтиpyeмому входу ключевого каскада и к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом ключевого каскада, выход ключевого каскада через преобразователь тока подключен к управляющему входу блока коммутации, а второй выход источника переменного напряжения через формирователь, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения, соединен с коммутируемым входом блока коммутации, выход которого подключен к резервной батарее элементов или аккумуляторов, резервная батарея элементов или аккумуляторов соединена через селектор интервала напряжений со вторым входом схемзл сравнения и через ключевой элемент со входо 5 нагрузки „

На фиг с 1 представлена структурная схема устройства для бесперебойного электропитания нагрузки; на фиг а 2 - принципиальная электрическая схема конкретного выполнения устройства для бесперебойного злект ропитания нагрузки.

Структурная схема устройства содержит источник 1 переменного напряжения, преобразователь 2 напряжения нагрузку 3, ключевой элемент 4, резервную батаре 5 элементов или аккумуляторов, селектор 6 интервала напряжений, схему 7 сравнения, ключевой каскад 8, преобразователь 9 тока, блок 10 коммутации и формирователь 11, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения.

Переменное напряжение, снимаемое с выхода источника 1 переменного напряжения, преобразуется преобразователем 2 напряжения в постоянное напряжение, поступающее для питания нагрузки 3.

Кпючевой элемент 4 отключает резервную батарею 5 элементов или аккумуляторов от нагрузки 3 на время питания ее от основного источника, то есть источника 1 переменного напряжения.

При исчезновении напряжения от основного источника ключевой элемент 4 подключает резервную батарею 5 элементов или аккумуляторов к нагрузке 3, Емкость резервной батареи 5 элементов или аккумуляторов может стать ниже установленного уровня при работе на нагрузку 3 или в результате саморазряда при длительном хранении в обесточенном состоянии.

При восстановлении питания от источника 1 переменного напряжения напряжение резервной батареи 5 элементов или аккумуляторов попадает в интервал напряжений, выделяемых селектором 6 интервала напряжений ,

Схема 7 сравнения сравнивает это напряжение с опорным напряжением, поступающим с выхода преобразователя 2 напряжения, и открывает ключевой каскад 8,включающий преобразователь 9 тока, который преобразует ток в управляющий сигнал, разрешёиощий подключение блоком 10 коммутации формирователя 11, совмещенного со стабилизатором асимметричного напряжения, к резервной батарее 5 элементов или аккумуляторов.

Формирователь 11, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения, формирует из синусоидального напряжения асимметричное напряжение и одновременно стабилизирует оба его полупериода,

С момента срабатывания блока 10 коммутации начинается процесс восстановления емкости резервной батареи 5 элементов или аккумуляторов.

В конце процесса регенерации напжение на резервной батарее 5 элементов или аккумуляторов достигает уровня, при котором оно не выделяется селектором 6 интервала напряжений, и схема 7 сравнения закрывает ключевой каскад 8, выключающий преобразователь 9 тока.

Блок 10 коммутацииотключает от резервной батареи 5 элементов или аккумуляторов формирователь 11, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения. Если резервная батарея из гальванических элементов разрядится ниже 50% полной

О емкости, то напряжение батареи выйдет за нижний предел селектора 6 интервала напряжений и она также отключится от источника зарядного напряжения. Таким же образом работа5ет устройство при снижении емкости резервной батареи 5 элементов или аккумуляторов в результате саморазряда.

Электрическая принципиальная схе0ма устройства состоит из. источника 1 переменного напряжения,, запнтывающего через первичную обмотку трансформатора 12 преобразователь напряжения (фиг. 2) .

Преобразователь напряжения состо5ит из вторичной обмотки трансформатора 12, диодов 13-16, выпрямительного моста и конденсатора 17,

Постоянное напряжение с выхода преобразователя напряжения поступа0ет на нагрузку 3 и одновременно запирает ключевой элемент, состоящий из диодов 18, препятствуя поступлению напряжения на нагрузку 3 с резервной батареи 19 элементов или

5 аккумуляторов.

При исчезновении переменного напряжения напряжение от резервной батареи 19 элементов или аккумуляторов прикладывается к нагрузке 3

0 через ключевой элемент 18, При восстановлении питания от источника 1 переменного напряжения напряжение резервной батареи 19 элементов или аккумуляторов попадает s интервал напряжений, выделяемых селектором

5 интервала напряжений, который сос1оит из двух полевых транзисторов 20, 21 с каналами различной проводимости и имеет вольтамперную характеристику в виде формы буквы лямбг

0 да , В этом случае схема сравнения, включающая резисторы 22, 23,полевые транзисторы 20, 21 и стабилитрон 24, выдает сигнаш рассогласования, открывающий пороговый, каскад на

5 транзисторах 25, 26, которялй включает преобразователь тока, состоящий из светодиода 27 оптрона,

Светодиод 27 преобразует пороговое значение тока, необходимое для

0 его нор14ального включения, в световой сигнал, открывающий фототиристор 28 того же оптрона, входящий вместе с диодами 29-32 в блок коммутации, которыйподключает выход формирователя, совмещенного со ста5

билитроном асимметричного напряжения, к резервной батарее 19 элементов или аккумуляторов,.

Схема формирователя, совмещенного со стабилизатором асимметричного напряжения, состоит из вторичной обмотки, трансформатора. 12,. резисторов 33, 34, диодов. 35, 36, 37, 38 стабилитронов 39, 40.

Формирование и стабилизация асимметричного напряжения рсуществляются стабилитронами 39, 40 с различными напряжениями стабилизации.

Резисторами 33, 34 задается ток стабилизации стабилитронов, а диодами 35, 36, 37, 38 разделяются каналы формирования и стабилизации обеих полупериодов асимметричного напряжения. В конце процесса регенерации резервная.батарея 19 элементов или аккумуляторов автоматически отключается от источника зарядного напряжения.

Предлагаемое устройство обеспечивает бесперебойное питание нагрузки и автоматическое поддержание на определенном уровне емкости резервной батареи из марганцево-цинковых элементов и повышает срок службы данных элементов в 10 раз.

Формула изобретения

Устройство для питания нагрузки, .содержащее источник переменного напряжения, первый выход которого соединен через преобразователь напряжения со входом нагрузки, и резервную батарею элементов или аккумуляторов, о. тличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства., в него введены ключевой элемент, селектор интервала напряжений, схема сравнения,ключевой каскад, преобразователь тока, блок коммутации и формирователь, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения, причем выход преобразователя напряжения подключен к коммутируемому входу ключевого каскада и к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом ключевого каскада, выход ключевого каскада через преобразователь тока подключен к управляющему входу блока коммутации, а второй выход источника переменного напряжения через формирователь, совмещенный со стабилизатором асимметричного напряжения, соединен с коммутируемым входом блока коммутации, выход которого подключен к резервной батарее элементов или аккумуляторов, резервная батарея элементов или аккумуляторов соединена через селектор интервала напряжений со вторым входом схемы сравнения и через ключевой элемент со входом нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

I 261509, кл, Н 02 J 9/00, 17.04.68,

2.Авторское свидетельство СССр

404146, кл. Н 02 J 7/10, 26.10.73.

3.Авторское свидетельство СССР W 543090, кл, Н 02 J 7/34, 20,03.76 (прототип).