Система электропитания Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

(5if) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам автоматики источников питания-, и может быть использовано в системах электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры, требующей для своей работы несколько стабилизированных напряжений, включающихся и выключающихся в заданной последовательности.

Известно устройство для управления д процессами включения и отключения блоков питания, в котором включение потребителей электроэнергии (в том числе блоков питания) осуществляется в две очереди. Время задержки между is выдачей и снятием напряжений первой и второй очередей составляет 200 300 с. После нажатия кнопки включения первый коммутатор, подающий напряжение сети на блоки питания пер- 20 вой очереди и запускающий схему задержки, которая, выдержав свое время включает коммутатор второй очереди. При выключении, наоборот, сначала

выключается коммутатор второй очереди и запускается другая схема задержки, выходной сигнал которой отключает коммутатор первой ступени fl.

Питаются схемы задержки от вспомогательного стабилизированного источника, что исключает возможность построения систем питания с произвольным количеством источников (блоков) питания с различными выходными непряжениями, каждый из которых мог быть использован как автономно,так и в системе, причем включение блоков питания в систему могло быть обеспечено только определенным их созданием, и не требовалось какого-либо отдельного узла, общего для системы.

Наиболее близкой к предлагаемой является система электропитания, содержащая; по меньшей мере, два последовательно включающихся и выключающихся блока питания, каждый из которых состоит из стабилизатора напряжения, исполнительного реле с 39 переключающимися контактами и устройства коммутации, включающего в себя реле и диоды и связанного с командными входами на включение и выключение и со стабилизатором предыдущего блока питания. Последовательное включение стабилизаторов (ступеней) осуществляется за счет того, что напряжение на обмотку любого контактора подается .только после срабатывания исполнительного реле, связанного с предыдущим стабилизатором (или нескольких таких реле при наличии у стабилизаторов несколько ёыходов), т. е. посл появления выходного напряжения после него стабилиЗатора (или появления всех стабилизированных напряжений последней ступени), Последнее из этих реле, срабатывая, подает напряжение на переключающее реле, которое при срабатывании переключает питание своей обмотки на постоянное напряжение цепи сигнализации, блокировки и управления. В то же время указанное реле при переключении начинает питать обмотки всех контактов током проходящим через контакты исполнительных реле стабилизаторов и реле. выключения. Если одно из этих реле выключается, то разрывается цепь питания всех контакторов. Но выключаются они не сразу, а по мере разряда конденсаторов, подключенных к их обмоткам. Так как емкости конденсаторов не одинаковы - у первого (т. е. включающегося первым) она наибольшая у второго меньше, а у третьего еще меньше, то все стабилизаторы (ступени) выключаются в порядке, обратном порядку включения 2. Однако отработка заданной последовательности выключения в нем основана только-на различии постоянных времени цепей разряда конденсаторов на обмотки контакторов. Во избежание нарушения заданной последовательност выключения вследствие разбросов номи налов конденсаторов, сопротивлений обмоток реле, напряжений их отпуска ния, а также некоторой разницы измен ний всех этих величин с изменениями условий внешней среды и со временемразницу между номиналами конденсаторов соседних блоков (ступеней) увели чивают относительно рассчитанных для номинальных значений перечисленных времязадающих параметров, добиваясь соблюдения требуемой последовательности выключения при любом, самом неблагоприятном сочетании времязадающих параметров. Но если эти сочетания иные, то задержка выключения каждого последующего стабилизатора (ступени) относительно окончания работы каждого предшествующего ста билизатора (ступени) оказывается избыточной, что приводит к увеличению промежутка времени между выключениями соседних блоков питания (ступеней), причем промежутки между выключением различных блоков питания (ступеней) различны, и, кроме того, не постоянны. Увеличивается и общее время выключения системы. Недостатком этой системы является и уменьшение гибкости системы питания и ограничение количества источников (блоков) питания, которые можно включить в систему, и, таким образом, снижение ее функциональных возможностей. Кроме того, при возникновении аварийной ситуации и самовыключении одного из стабилизаторов вследствие неисправности последовательность выключения всех остальных стабилизаторов сохраняется (в любом случае выключится последний из включившихся), между тем как в аппаратуре, питающейся от системы последовательно включающихся и в обратной последовательности выключающихся источников (блоков) питания, при пропадании одного из питающих напряжений и длительном наличии напряжений предыдущих источников в цепи включения (последующих в цепи выключения) могут .произойти необратимые изменения. Целью изобретения является уменьшение промежутка времени между выключениями соседних блоков питания, и расширение функциональных возможностей, а также уменьшение времени выключения системы в аварийной ситуации. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор каждого блока питания введены вспомогательный выход, имеющий однополярную общую точку с первой шиной сети постоянного напряжения и запрещающий вход,устройство коммутации выполнено на введенном дистанционном переключателе и реле, имеющих по одной группе замыкающих и размыкающих контактов, последние из которых последовательно соединены между второй шиной сети и запрещающим входом стабилизатора, соединенным с указанной шиной сети также через последовательно включенные замыкающие контакты дистанционного переключателя и размыкающие контакты исполнительного реле предыдущего блока питания, к одним обмоткам дистанционных переключателей устройств коммутации всех блоков питания подключен командный вход на включение системы электропитания, а другая обмотка дистанционного переключателя каждого устройства коммутации через первый диод подключена к командному входу на выключение системы, соедине ному в устройстве коммутации каждого блока питания через замыкающие конта ты реле с первой шиной сети, с поляр ностью которой совпадает полярность команд на включение и выключение, причем обмотка реле через второй диод включена между командным входом на выключение и вспомогательным выходом стабилизатора последующего бло ка питания. Одним из удобных вариантов включения обмоток исполнительных реле является подключение обмотки в каждо блоке питания к вспомогательному выходу его стабилизатора. Кроме того, для уменьшения времен выключения системы в аварийной ситуации замыкающий контакт переключающейся группы исполнительного реле каждого блока питания через введенны резистор подключен к первой шине сети , подвижный контакт этой группы подключен к введенному конденсатору, другой вывод которого соединен с вто рой шиной сети, а размыкающий контак подключен к командному входу на выключение системы. На чертеже изображена схема систе мы электропитания. Система состоит из блоков питания l , 1,:.. 1 (индексы соответствуют номеру блока питания в системе) со стабилизаторами напряжения 2, 2,., ,2, каждый из которых имеет силовой и запрещающий входы, причем первый из них подключен к сети постоянного напряжения, а также основной (в последнем стабилизаторе два) и вспомогательный выход, имеющий общую точку с первой шиной сети (вывод положительной полярности вспомогательного выхода соединен с положитель- ной шиной сети), с исполнительными 9 06 реле З, 3 ,..., З и с устроиствами коммутации Ц , V , ,. . , , содержащими дистанционные переключатели 5, 5,..., 5 - на чертеже их контакты 5d, 5tf; , , 5а 5 d показаны в левом положении и контакты дистанционного переключателя и реле обозначены теми же цифрами, что и обмотки, и еще буквами, при этом буквой а обозначаются размыкающие крнтакты-диоды 7, ,..., 7 и диоды 8, в,... , 8«. Размы-. кающие контакты 5и , , и 6 о , ( о , ..., в каждом блоке питания включены последовательно между второй (отрицательной) шиной сети и запрещающим входом стабилизатора, соединенным с этой же (второй) шиной сети через последовательно включенные контакты 5(Г дистанционного переключателя 5 и За исполнительного реле 3 предыдущего блока питания (к стабилизатору 2, например, подключены контактные группы 5 б и 3С| ). К командному входу системы на включение подключены правые обмотки всех дистанционных переключателей, а к командному входу системы на включение через диоды 7, 7,..., 7 подключены левые обмотки дистанционных переключателей 5 , 5 ...., 5 и через диоды 8, 8 ,... 8и одни из выводов обмоток реле 6, 6 , ..., 6 вторые выводы которых соединены со вспомогательными выходами стабилизаторов последующих блоков 6, питания: к реле например, подключен вспомогательный выход стабилизатора 2, а данный вывод обмотки реле 6 ни к чему не подключен. Кроме того, командный вход на выключение системы через контакты 6d , 6 (Г ,... , б сГсоединен с первой . ной сети. Основные выходы стабилизаторов подключены к потребителю. Обмотки исполнительных реле 3 3...., 3 подключены к вспомогательным выходам стабилизаторов 2, 2 ..., 2 . , Замыкающие контакты контактных групп 3d , , .... через резисторы 9 Э ,.. , подключены к первой (положительной) шине сети, подвижные - к конденсаторам 10, 10,... 10 , соединенным вторыми выводами со второй шиной сети и, наконец, размыкающие контакты подключены к командному входу на выключение системы. Полярность команд на включение и выключение в данном конкретно приме ре выполнения положительная. Команды могут формироваться двумя кнопками 11 и 12, включенными между первой ши ной сети и командными входами. Система работает следующим образом., До тех пор, пока не подана команда на включение и запрещающим входам стабилизаторов 2 , 2..., 2 через контакты 5а . 6 С , 5 о -, 6 а, 5 (3 соответственно приложен потенциал второй (отрицательной) шины сети, запрещающий работу стабилизаторов (исходное положение всех дис танционных переключателей предполагается левым). Отсутствуют напряжения на основных и вспомогательных выходах, стабилизаторов. . При поступлении команды на включение (например, с нажатием кнопки 1 переключаются дистанционные переключатели всех блоков питания, и це пи контактов 5а , 6а , 5а , 6af. разрываются. Но одновоеменно появляются цепи контактов: 3 O I . It г t-о VI г Ит5(5 ;3d,5dr;...,3oi,5d, каждая из которых запрещает работу последующему блоку (больше номером, на единицу). А для первого блока 1 запрета нет и он включается. С выходом его на режим срабатывает исполнительное реле 3 и снимается запрет работы со второго блока питания. Включившись, он разрешает работу третьему блоку питания и т.д Последовательное выключение системы блоков питания происходит в обратном порядке: при.подаче команды на выключение (нажимается кнопка 12) все дистанционные переключатели принимают левое положение. Одновременно срабатывает и реле 6 , 6,. . . , 6 от той же команды и от .вспомогательных выходов стабилизато ров 2 , , ..., 2. Включившиеся реле заблокируется своими контактам 6а , 6с) ,..., 6 а, не включает ся только реле 6 в последнем блоке питания l, и поэтому этот блок питания выключается по цепи , После этого создаются условия для выключения блока 1 , так как выключается реле 6 . Это, в свою очередь, приводит к выключению блок питания и т. д. Последним выключается блок l , после того, как отпустит его реле 6 , и через конта ТЫ 5а , возникает цепь от второй шины сети на запрещающий вход стабилизатора 2. Реле 6, выключившись последним среди реле 6 , б ,.., , разблокирует цепь команды на выключение, и она прекратится. Система происходит в первоначальное состояние и готова к новому циклу работы . В случае незапланированного выключения, т. е. не по команде на выключение, а вследствие отказа одного из блоков питания (например, третьего 11М ч ), через переключающие контакты его исполнительного реле ) его конденсатор (10), ранее -заряжавшийся через резистор О ), переключается на командный вход системы на выключение, и сработавшие от емкостного разрядного тока реле 6, 6 ,... 6 (конденсатор 10 разряжается через их обмотки и левые обмотки дистанционных переключателей 5 , 5, ..., 5), заблокировавшись, как и ранее (в случае запланированного выключения) проводят автоматически (без нажатия кнопки 12) действие полученной оманды выключения до полного выключения системы. Выключение, как обычно, начинается с последнего блока питания (в направлении к первому) и, одновременно - с отказавшего (и тоже в направлении первого). Последнее объясняется тем, что из-за пропадания напряжения на вспомогательном выходе отказавшегося блока питания выключается реле устройства коммутации предшествующего блока (6 ) и через размыкающие контакты дистанционного переключателя (они все, как и при запланированном выключении, принимают левые положения) и размыкающие контакты реле ( и соответственно) образуется цепь выключения предшествующего блока 2 Затем выключается блок с индексом, на единицу меньшим (в данном случае 1 ) и т. д. Процесс выключения с конца системы обрывается на отказавшемся блоке, потому что продвижение от него к первому блоку начинается одновременно с началом процесса выключения с конца. В случае внезапного пропадания напряжения сети блоки питания выключаются, конечно одновременно (а не по временной диаграмме), но все конденсаторы 10 , ю,..., Ю, разряжаясь о9 через левые обмотки дистанционных переключателей, устанавливают их в левое (исходное) положение и поэтому новое включение системы (с появлением напряжения сети) уже не может быт нерегламентированным, а начинается только по команде на включение систе мы с соблюдением установленной после довательности включения. Предлагаемая система электропитания отличается от известной тем, что в ней значительно сокращены промежут ки времени между выключениями отдель ных блоков питания, которые определя ются лишь временем, спадания напряжения на вспомогательных выходах ста билизаторов и временем выключения реле устройств коммутации. В результате сокращается и общее время выклю чения системы, приблизившись к време ни ее включения. Рассмотренная структура построения системы питания пригодна для про извольного количества блоков питания так как она не требует внешнего по отношению к блокам питания логического устройства. Последнее образуется при включении блоков питания в систему за счет элементов устройств коммутации каждого из блоков питания Блоки питания такой системы взаимозаменяемы, при необходимости.их можно менять местами (в цепи последовательного включения-выключения)и, наконец, параметры элементов от логического устройства не зависят от номиналов выходных напряжений блоков питания или количества их выходов. В результате расширяются функциональные возможности системы. В системе блоков питания, в исполнительные реле которых введена Труппа переключающихся контактов, связанных с конденсатором и резистором, легко достигается уменьшение времени выключения системы в аварийной ситуации, так ..как здесь оно осуществляется сразу с двух точек (с последнего блока питания и с отказав шегося) . Если учесть, что и скорость пробега процесса выключения в предлагаемой системе больше, чем у известной, то очевидно преимущество предлагаемой системы. Формула изобретения 1. Система электропитания, содержащая по меньшей мере два последоваОтельно включающихся и выключающихся блока питания, каждый из которых состоит из стабилизатора напряжения, исполнительного реле с переключающимися контактами и устройства коммутации, включающего в себя реле и диоды и связанного с командными входами включения и выключения и со стабилизатором предыдущего блока питания, о т.л и ч а ющаяся тем, что, с целью уменьшения промежутка времени между выключениями соседних блоков питания и расширения функциональных возможностей, в стабилизатор каждого блока питания введены вспомогательный выход, имеющий однополярную общую точку с первой Шиной сети постоянного напряжения и запрещающий вход, устройство коммутации выполнено на введенном дистанционном переключателе и реле, имеющих по одной группе замыкающих и размыкающих контактов, последние из которььх последовательно соединены между второй шиной сети и запрещающим входом стабилизатора, соединенным с указанной шиной сети также через последовательно включенные замыкающие контакты дистанционного переключателя и размыкающие контакты исполнительного реле предыдущего блока питания, к одним обмоткам дистанционных переключателей устройств коммутации всех блоков питания подключен командный вход на включение системы электропитания, а другая обмотка дистанционного переключателя каждого устройства коммутации через первый диод подключена к командному входу на выключение Системы, соединенному в устройстве коммутации каждого блока питания через замыкающие контакты реле с первой шиной сети, с полярностью которой совпадает полярность команд на включение и выключение, причем обмотка реле через второй диод включена между командным входом на выключение и вспомогательным выходом, стабилизатора последующего блока питания. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что обмотка исполнительного реле в каждом блоке питания системы подключена к вспомогательному выходу его стабилизатора напряжения. ,3. Система по пп. 1 и 2, о т личающаяся тем, что с целью уменьшения времени выключения системы в аварийной С1 туации, замыкающий контакт переключающейся группы исполнительного реле каждого блока питания через введенный резистор подключен к первой шине сети, подвижный контакт этой группы подключен к введенному конденсатору, другой вывод которого соединен с второй шиной сети, а размыкающий контакт подключен к командному входу на выключение системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ГОСИНТИ, 1968, УДК 62,Зи.722:62, .32:621.311., с. 6, фиг. Ц.