Устройство бесперебойного электропитания Советский патент 1982 года по МПК H02J7/34 H02J9/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры, для которой важна непрерывность работы.

Известны устройства резервированного электропитания потребителей, содержащие основной источник питания постоянного напряжения, например,выпрямитель, резервный источник,например, аккумуляторную батарею,а также блок заряда аккумулятора, которые обеспечивают бесперебойную подачу напряжения к нагрузке при пропадании или снижении величины напряжения основного источника ниже допустимого уровня и автоматический заряд батареи при появлении напряжения основного источника.

Известно устройство, состоящее из источника постоянного напряжения, в качестве которого используется понижающий тиристорный преобразователь напряжения постоянного-тока с широтно-импульсной модуляцией, резервного источника, в качестве которого используется аккумуляторная батарея зарядного блока, включенного в цепь заряда аккумуляторной батареи, кототорая также представляет собой широтно-импульсный преобразователь напряжения, на входе и выходе которого стоят сглаживающие дроссели, трех блок-контактов, включенных соответственно между источником постоянного напряжения и нагрузкой, источником постоянного напряжения и зарядным блоком, между аккумуляторной батареей и.нагрузкой, а также ключа,

10 обеспечивающего подключение к первичной сети источника постоянного напряжения. Зарядный блок может работать как в режиме стабилизации напряжения, так и тока {.

15

Однако в устройстве не обеспечивается безобрывное переключение нагрузки на работу от аккумуляторной батареи при размыкании ключа, не обеспечивается бесперебойность питания

20 при снижении сетевого напряжения, так как блок-контакты на это явление не реагируют, при эксплуатации акку,муляторной батареи в случае перезаряда и переразряда будет происходить

25 газовьщелениё, что снижает надежность ее работы, требует размещения ее в специальном помещении.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее из

30 источника постоянного напряжения,в качестве которого используется выпрямитель с фильтром, резервного источника, которым является аккумуляторная батарея, блока заряда аккумуляторной батареи, представляющего собой вольтодобавочный регулятор напряжения, стабилизатора напряжения, регулирующий транзистор которого включен между аккумуляторной батаре ей и нагрузкой, подключенной к выхо ду источника постоянного напряжения сигнализатора разряда, входная цепь которого подключена к стабилизатору напряжения, и блока контроля за понижением напряжения аккумуляторной батареи, входом подключенного к ней через исполнительный контакт сигнализатора разряда, авыходом включен ного параллельно регулирующему, тран зистору стабилизатора напряжения {2 Однако заряд аккумуляторной батареи при постоянном напряжении приводит к тому, что в начальный период возникают весьма значительные зарядные токи, на которые должны быть рассчитанны источник постоянного напряжения и блок заряда аккумуляторной батареи. Кроме того, при этом возникает бурное газовыделение в аккумуляторной батарее, что требует установки ее в специальном, хорошо вентилируемом помещении, и приводит к снижению надежности ее работы.Аналогичное явление происходит и при переразряде аккумуляторной батареи, который в рассматриваемом устройстве неизбежен, так как в нем не предусмотрено ее отключение от нагрузки. Цель изобретения - повышение надежности устройства бесперебойного электропитания за счет исключения газовыделения аккумуляторной батареи в процессе ее эксплуатации. Поставленная цель достигается тем, что в устройство бесперебойного электропитания, содержащее источник постоянного напряжения в виде выпрямителя, резервный источник, в качестве которого используется аккумуляторная батарея, блок заряда аккумуляторной батареи, стабилизатор напряжения, регулирующий транзистор которого включен между аккумуляторно батареей и нагрузкой, подключенной к выходу источника постоянного напряжения, и блок контроля разряда аккумуляторной батареи, дополнитель но введены блок контроля наличия напряжения источника постоянного нанапряжения, вход которого соединен с выходом последнего, блок контроля заряда аккумуляторной батареи, вход которого соединен с аккумуляторной батареей, блок коммутации, например поляризованное реле,входы которого подсоединены соответственно к выходам блока контроля наличия напряжения источника постоянного напряжения и блока контроля заряда, а также последовательно соединенные токозадающие резисторы подзаряда н заряда и развязывающий диод, другой вывод которого подсоединен к аккумуляторной батарее, причем блок заряда аккумуляторной батареи выполнен в виде зарядно-подзарядного стабилизатора тока, выход которого соединен с выводом токозадающеГо резистора подзаряда, вход обратной связис точкой соединения токозадающего резистора заряда и развязывающего диода, выходы блока коммутации - параллельно токозадающему резистору подзаряда, а блок контроля разряда аккумуляторной батареи входом подключен к аккумуляторной батарее, а выходом - к управляющему входу стабилизатора напряжения. На чертеже приведена схема прюдлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения в виде выпрямителя, резервный источник, в качестве которого используется аккумуляторная батарея 2, блок 3 заряда аккумуляторной батареи 2, стабилизатор 4 напряжения, регулирующий транзистор 5 которого включен между аккумуляторной батареей 2 и нагрузкой 6, подключенной к выходу источника постоянного напряжения 1, блок 7 контроля разряда аккумуляторной батареи 2, блок 8 контроля наличия напряжения источника постоянного- напряжения I,вход которого соединен с выходом последнего, блок 9 контроля заряда аккумуляторной батареи 2, вход которого соединен с аккумуляторной батареей 2, блок 10 коммутации, входы которого подсоединены соответственно к выходам блока 8 контроля наличия напряжения источника постоянного напряжения 1 и блока 9 контроля заряда, последовательно соединенные токозадающие резисторы подзаряда 11, заряда 12 и развязывающий диод 13, другой вывод которого подсоединен к аккумуляторной батарее 2, причем блок 3 заряда выполнен в виде зарядно - подзарядного стабилизатора тока, выход которого соединен с выводом токозадающего резистооа подзаряда II,вход обратной связи с точкой соединения токозадающего резистора заряда 12 и развязывающего диода 13, выходы блока коммутации 10 - параллельно токозадающему резистору подзаряда 11, а блок 7 контроля разряда входом подключен к аккумуляторной батарее 2, а выходом - к управляющему входу стабилизатора 4 напряжения. Устройство бесперебойного электро.питания работает следующим образом. При подаче напряжения первичной сети на выходе источника 1 постоянного напряжения появляется напряжение, минимально допустимое значение которого несколько выше выходного напряжения стабилизатора 4. В связи с эти транзистор 5 стабилизатора 4 заперт, и питание нагрузки б осуществляется от источника 1 постоянного напряжения. Появление напряжения на выходе последнего фиксируется блоком 8 крнтроля наличия напряжения, который выдает команду на блок 10 коммутации. Последний шунтирует токозадакмций резистор 11 подзаряда, в результате чего блок 3 заряда переходит в режим работы, при котором в аккумуляторную батарею 2 через разделительный диод 13 поступает ток заряда, величина которого определя ется номиналом резистора 12 и является постоянной в течение всего времени заряда, что гарантирует отсутствие газовыделения из аккумуляторной батареи и повыиает надежность ее работы. По мере заряда напряжения на аккумуляторнЪй батарее 2 возрастает и, когда оно достигает максимально допустимой для нее величины, блок 9 контроля заряда выдает на блок 10 коммутации команду, по которой он. расшунтирует токозадающий резистор 11 подзаряда. Зарядный блок 3 пере.ходит в режим работы подзаряда аккумуляторной батареи 2, величина же подзарядного тока определяется суммой резисторов 11 и 12 и выбирается,

.исходя из величины тока саморазряда аккумуляторной батареи в заданных условиях эксплуатации.

Режим подзаряда обеспечивает поддержание ак1 умуляторной батареи 2 в полностью заряженном состоянии,

При пропадании напряжения на выходе источника 1 постоянного напряжения или снижения его величины ниже допустимого уровня отпирается транзистор 5 стабилизатора 4 напряжения, ,и питание нагрузки б осуществляется от аккумуляторной батареи 2. При достижении напряжения на аккумуляторной батарее 2 минимально допустимой для нее величины, блок 7 контроля разряда выдает команду науправляк)щий вход стабилизатора 4 напряжения. В результате транзистор 5 запирается и отключает нагрузку от аккумулятор,ной батареи 2, что исключает ее пе|реразряд, а соответственно газовыде1ление и снижение надежности или да,же выход из строя, например, для герметичных никель кащмиевых батарей. Развязывающий диод 13 предотвращает разряд аккумуляторной батареи на выходные цепи блока 3 заряда при пропадании напряжения его питария. При этом, для работы устройства безразлично, питается ли зарядный блок ,от той же сети, что и источник 1 постоянного напряжения, или от другой.

Режим заряда аккумуляторной батареи предлагаемого устройства постоянным током позволяет повысить надежность ее работы за счет исключения газовыделения в процессе заряда что особенно важно для герметичных батарей, для которых режим заряда постоянным током является единственно возможным; отсутствие газовыделения позволяет отказаться от использования специальных помещений; кон0троль напряжения по минимуму и отключение батареи от нагрузки при ее переразряде также позволяет повысить надежность ее работы за счет исключения газовьвделения при переразряде;

5 режим заряда при постоянном токе позволяет избежать больших зарядных токов на начальных стадиях заряда,и, тем самым, снизить мощность зарядного устройства.

0

Обеспечение режима подзаряда аккумуляторной батареи малыми токами

.позволяет компенсировать саморазряд и поддерживает ее в полностью заряженном состоянии заданное время. Формула из-обретения

5

Устройство бесперебойного электропитания, содержащее источник постоянного напряжения в виде выпрямителя, резервный источник, в качестве кото0рого используется аккумуляторная батарея, блок заряда аккумуляторной батареи, стабилизатор напряжения, регулирующий транзистор которого включен между аккумуляторной батаре5ей и нагрузкой, подключенной к выходу источника постоянного напряжения, и блок контроля разряда аккумуляторной батареи, .отличающеес я тем, что, с целью повышения на0надежности устройства за счет исключения газовыделения аккумуляторной батареи в процессе ее эксплуатации, в него введены блок контроля наличия напряжения источника постоянного напряжения, вход которого соединен

5 с выходом последнего, олок контроля заряда аккумуляторной батареи, вход которого соединен с аккумуляторной батареей, блок коммутации, например поляризованное реле, входы которого

0 подсоединены соответственно к выходам блока контроля наличия напряжения источника постоянного напряжения и блока контроля заряда, а также последовательно включенные в цепь за5ряда токозадающие резисторы подзаряда и заряда и развязываю1дай диод,другой вывод которого подсоединен к аккумуляторной батарее, причем блок заряда аккумуляторной батареи выполнен в виде зарядно-подзарядного стабили0затора тока, выход которого соединен с выводом токозадающего резистора подраэряда, вход обратной связи - с точкой соединения токозадающего резистора заряда и развязывающего дио5

(Да, выходы блока коммутации - параллельно токозадаюцему резистору подзаряда, а блок контроля разряда аккумуляторной батареи входом ;подключен к аккумуляторной батарее, выходом - к управляющему входу стабилизатора напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 372600, кл. Н 02 J 7/10, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 445036, кл. Н 02 Т 9/00, 1972.