Устройство резервирования электропитания

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оюз Советских оцивлистических Республик(22) Заявлено 11,0674 (21) 2048258/24-07с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 0505.79, Бюллетень Йо 17 л 2 Э 9 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийК 621.316. 25(088.8) блик ания описания 05057 та) УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ орматор о 5 ани ной 3 Изобретение относится к электрон ной автоматике и может быть, примене но, например для резервирования эле ропитания постояннодействующих ради устройств, радиостанций, усилителей телевизионной аппаратуры и т.п.Известны устройства. резервирования электропитания электронной и иной аппаратуры, основное электроснабжение которой осуществляется от сети переменного тока и при его прекращении, в аварийных случаях. эти устройства, с помощью электромагнитных переключателей, производя автоматический перевод аппаратуры на питание от аккумуляторных батарей (1".Известно также устройство резервирования йлектропитания, содержащее силовой трансформатор в цепи основного источника, статический преобразователь тока с выходным трансформатором, соединенный с резервным источником постоянного тока и реле напряжения (2.В состав основного оборудования известной системы входят электро переключатель (контактор), преобразователь тока, селеновый выпрямитель и переходной трансф напряжения (110-220 В).Переключение. при прекращении подачи электроэнергий от сети производится электропереключателем, при замыкании которого питание устройства радиосвязи осуществляется в дальнейшем от аккумулятор ной батареи через преобразователь тока. При возобновлении подачи электроэнергии от сети тот же переключатель вновь переводит пит е радиоустройства с аккумулятор батареи на питание от сети,Селеновый;выпрямитель служит для непрерывного подзарядааккумуляторной батареи слабым током от сети.Недостаток известных устройств состоит в том, что наличие электромагнитных переключателей понижает надежность их действия иэ-эа обгорания контактов и износа движущих-. ся частей, что они имеют относительно большие размеры .и вес и при срабатывании создают известный шум, и для переключения их затрачивается относительно большая мощност на преодоление пружинящего действия пластин.4 4На выход этого моста подключен конденсатор 20, фильтрующий выпрямленное напряжение (0,), поступающеедалее с данного конденсатора наполезную нагрузку потребителя электрбэнергии. На чертеже приведено устройство резервирования электропитания, принципиальная схема.:Устройство состоит из силового трансформатора 1 напряжения электросети с тремя обмотками: первичной 2 и двух вторичных - основной 3 и обмоткой управления 4, нагруэочного резистора 5, резистора 6 связи, выпрямителя напряжения основного источ- ника 7, составного транзистора, состоящего из транзистора 8 предварительного усилителя йостоянного тока и 45 транзистора 9 электронного ключа, диода 10 выпрямителя напряжения цепей управления, конденсатора 11, вспо могательного фильтра, разрядного реэисто 1 а 12, ограничителя напряжения, 80 содержащего балластный резистор 13 и стабилитрон 14, статического преобразователя 15 тока, выходного трансформатора 16 нреобраэователя 15 тока с двумя обмотками: первич ной 17 и вторичной 18, выпрямителя напряжения резервного источника 19 и конденсатора 20 основного фильтра.Устройство резервированйя электропитания работает следующим образом, 80Переменное напряжение ( 0 ) электросети подводится к обмотке 3 трансформатора 1 и, трансформированное до необходимой величины, с обмоткй 3 данйого трансформатора поступает на диодный мост 7 для выпрямления. 65.3 66168Кроме того, в контактах переключателей возможно искрение, создающее радиопомехи.Целью изобретения"является повышениенадежности и быстродействия,Для этого в устройство резервирования электропитания, содержащеесиловой трансформатор в цепи основного источника, статический преобраэоватеЛь тбка с выходным транс-"форматьрОм, соединенный с"реэерв- ным источником постоянного тока, 1 О - реле-напряжения, дополнительно вве-дены выпрямители напряжения основного и резервного источников, выпрямйтель напряженйя цепей управления и конденсатор, силовой трансформатор.дополнительно снабжен обмоткой управления, а реле напряжения содержит составной транзистори ограничитель напряжения, причемуправляющая обмотка силового трав- р 0сформатора соединена через выпрямитель цепей управления и ограничитель напряжения с входом составного транзистора, выход которого включен в первичную цепь преобразователя резервного источника постоянноготока, вход выпрямителя основногоисточника подключен к вторичной.обмотке силового трансформатора, выходы выпрямителей напряжения основ- .,ного и резервного источников соединены"параллельно и зашунтированыконденсатором. С обмотки 4 трансформатора 1 переменное напряжение подводится к диоду 10, включенному по схеме однополупериодного выпрямителя, выпрямляется данным диодом и сглаживается конденсатором 11, параллельно которому включен резистор 12, служащий для разряда указанного конденсатора (при аварийном исчезновении или значительном понижении напряжения сети).С конденсатора 11 через резистор 13 и стабилитрон 14 (находящийся в состоянии пробоя) выпрямленное напряжение подводится к базе - коллектору транзистора 8. При этом на базу поступит положительный знак, а на коллектор - отрицательный знак выпрямленного напряжения, в результате чего транзистор 8 будет заперт. Одновременно окажется запертым второй;транзистор 9, соединенный с транзистором 8 по схеме составного транзистора.Резистор 5, включенный на выходе ограничителя напряжения (между базой и коллектором транзистора 8), необходим для создания замкнутой цепи, в которую Включен стабилитроН 14, для поддержания в ней необходимого тока после пробоя стабилитрона. Другой путь для этого тока через переход база-коллектор запертого транзистора 8 будет прегражден напряжением обратногосмещения на данном переходе. Следовательно, при наличии переменного напряженияв сети и подве".денном к устройству резервированияэлектропитания, постоянном напряжении .( 0 6 ) от аккумуляторной батареи,ток в цени: аккумуляторная батарея - вход преобразователя 15переход - змиттер-коллектор транзистора - 9 - аккумуляторная батарея, проходить не будет, так какэтот транзистор будет заперт - данный преобразователь работать небудет,То же произойдет и тогда, когдапеременное напряжение сети полностьюне исчезнет, а только понизитсядо минимально допустимого его значения, при котором стабилитрон 14 .еще не выйдет иэ состояния пробоя,и в этом случае тока пробоя в цепистабилитрона 14 будет достаточно,чтобы создать на резисторе 5, аследовательно, и на составном транзисторе (8-9) необходимое запирающее напряжение.При полном исчезновении переменного напряжения сети или понижении его до величины ниже минимально допустимой исчезнет или понизится постоянное напряжение на конденсаторе 11 и резисторе 12. Стабилитрон 14 выйдет из состояния пробоя и обратйое сопротивление его намного возрастет. 5В результате ток в цепи данного стабилитрона резко снизится до величины, недостаточной для создания на резисторе 5 и составном транзисторе (8-9) запирающего 10 напряжения. При этом откроется транзистор 8, на коллектор которого непосредственно подан отрицательный знак, на эмиттер через резистор 6 - положительный знак и на базу через резистор 5 - отпирающий отри- цательный знак напряжения аккумуляторной батареи. Одновременно откроется и транзистор 9, на коллектор которого подан отрицательный знак, на эмиттер - через входное сопротивление преобразователя 15 - положительный знак и на базу в основном через сопротивление перехода эмиттер-коллектор открытого транзистора 8 - отпирающий отрицательный знак 25 батареи.Транзисторы 8 и 9 будут находиться в режиме насыщения при минимальных мощностях, рассеиваемых на их рабочих переходах. 30Преобразователь 15 начнет работать, получая питание от аккумуляторной батареи.Отпирающее напряжение от аккумуляторной батареи в базовых цепях 35 транзисторов 8 -9 по абсолютной величине должно быть меньшим запирающего напряжения в тех же цепях, подводимого к ним отоднополупериодного выпрямителя через ограничитель 40 напряжения. По знакам зти напряжения противоположны друг другу.Выходное переменное напряжение работающего преобразователя 15, развиваемое на обмотке 17 трансформатоРа 45 16,трансформированное до необходимой величины, с обмотки 18 поступает на диодный мост 19 для выпрямления.Выпрямленныый ток от выхода данного моста, сглаженный конденсатором 20, будет проходить только через нагрузку потребителя, Другой путь для него исключается, потому что диодные мосты 7, 19 по прямой проводимости включены навстречу друг другу: и при рабоюе от основного до резерв ного источника питания выпрямленные токи от любого работающего диодного моста не будут проходить по цепи неРаботающего диодного.моста, вследствие того,что их проводимости в направленин прямого тока будут взаимно противоположны.Применение статического преобразователя 15 тока в устройстве резервирования электропитанйя вызвано тем, что на нагрузке потребителя электроэнергии выгрямленное напряжение должно быть постоянным и не зависит от того, какой первичный источник тока - основной или резервный - используется в какое-либо время. Выходное напряжение преобразователя может быть установлено необходимой величины и может отличаться в широких пределах от напряжения первичного, источника тока аккумуляторной батареи. Это дает воэможность легко согласовать величины напряжений на выходах диодных мостов 7 и .19.Кроме этого, применение преобра зователя тока исключает гальваническую связь аккумуляторной батареи с нагрузкой потребителя электроэнер-, гии.При восстановлеиии напРяжения сети до значенияне ниже допустимого минимального вновь появится постоянное напряжение от выпрямителя с диодом 10 на базовых цепях транзисторов 8 и 9, которое запрет их.В результате ток от аккумуляторной батареи в цепи преобразователя 15 прекратится и нагрузка потребителя вновь будет питаться от основного источника тока - от электросети, через диодный мост 7. Формула изобретенияУстройство резервирования электропитания, содержащее силовой трансформатор в цепи основного источника,статический преобразователь тока свыходным трансформатором, соединенныйс резервным источником постоянноготока, реле напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, внего дополнительно введены выпрямители напряжения основного и резервного источников, выпрямитель напряжения цепей управления и конденсатор, силовой трансформатор дополнительно снабжЕн обмоткой управления,а реле напряжения содержит составной транзистор и ограничитель напряжения, причем управляющая обмоткасилового трансформатора соединена через выпрямитель цепей управленияи ограничитель напряжения с входомсоставного транзистора, выход которого включен в первичную цепь преобразователя Резервного источника постоянного тока, вход выпрямителя основного источника подключен к вторичной обмотке силового трансформатора, выходы выпрямителей напряжения основного и резервного источников соединены параллельно и зашун- гированы конденсатором;Источники информации, прйнятые . во внимание при экспертизе1. Барзам А. Б. Системная автоматика, И., Энергия, 196 4, с. 135.7 2 Картотека обмена опытом на железнодорожном транспорте, выпуск 98, 92, Трансжелдориздат, 1960, 661684 8Система резервирования электропита ния аппаратуры поездной радиосвязи стационарных пунктов.Тираж 856 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская над., д.4/5