Устройство для питания нагрузки

по делам изобретений и открытий) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ лектропит вка рны х установ 3Изобретение относится к области регулирования электрических величин, конкретно, к стабилизации напряжения аккумуляторных батарей, питающих нагрузкуДанное устройство может быть использовано для питания. различных устройств автоматики, телемеханики привода и технологических установок.Известны непрерывные стабилизаторы напряжения, широко применяемые в источниках питания 13, Основным элементом таких стабилизаторов является транзисторный регулирующий элемент, управляемый схемой управления. Существенным недостатком таких стабилизаторов является их сравнительно невысокий не более 50 ф) КПД из-за большого перепада напрления на регулирующем элементе, Известны также двухканальные стабилизаторы напряжения, содержащие непрерывный и импульсный каналы 2.Известен также стабилизатор напря - жения дискретного типа, используемый Буферная электропитающая установ ка состоит иэ генератора, отрегулированного на требуемое напряжение, который, наряду с питанием нагрузки, заряжает батарею аккумуляторов, разделенную на две группы - основную, которая представляет собой батарею из 17-18 аккумуляторов, и дополнительную, состоящую из 4-5 аккумуляторов. Заряд основной группы аккумуляторных батарей осуществляется при постоянном напряжении, дополнительнои - при постоянном токе. При уменьшении напряжения на основной группе батарей до величины, несколько меньшей или равной ЭДС заряженной батареи, переключающее устройство соединяет основную и дополни . тельную батареи последовательно, уве лицивая тем самым напряжение.Существенным недостатком такого стабилизатора напряжения являетсязавышенная установленная мощность аккумуляторных батарей, так как суммарная емкость батарей выбирается исходя из того, чтобы при полностью . заряженных аккумуляторных батареях основная батарея обеспечивала с некоторым запасом нормальную работу потребителя. При этом дополнительная батарея не отделяют энергию в нагрузку, а наоборот, потребляет энергию для своего подзаряда. За счет дополнительной группы батарей и увеличивается установленная мощность аккумуляторных батарей. Кроме того, обе группы батарей работают в разных режимах: основная - в реиме разряда, дополнительная - в режиме подзаряда. Следовательно, сроки службыу аккумуляторных батарей будут раз личны, что снижает надежность,Наиболее близким по техническойсущности к описываемому изобретениюявляется устройство для питания нагрузки, содержащее последовательновключенные основную и дополнительнуюаккумуляторную батареи и переключающий блок, подсоединенный к элементам дополнительной батареи и к датчику напряения аккумуляторных батарей Ь 3 .Целью изобретения является снижение установленной мощности аккумуляторных батарей, повышение КПД иувеличение надежности путем введенияв схему стабилизатора напряжения дополнительной обратной связи на входреверсивного регулятора через измерительный преобразователь тока с датцика тока, установленного в цепи основной группы аккумуляторных батарей.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства.Стабилизатор напряжения аккумуляторных батарей состоит из зарядногоустройства 1, основной группы аккумуляторных батарей 2, дополнительнойгруппы аккумуляторных батарей 3, реверсивного регулятора , измерительного преобразователя тока 5, датчика тока 6, быстродействующих транзисторных ключей 7, схемы управленияключами 8, измерительного преобразователя напряжения 9, непрерывногостабилизатора напряжения 10.Зарядное устройство 1 подключенок основной 2 и дополнительной 3 группам аккумуляторных батарей, соединенных между собой. На выходе дополнительной группы батарей 3 подключен 882724реверсивный регулятор 1, к управляющему входу которого подключен через измерительный преобразователь тока 5 датчик тока 6, установленный вцепи основной группы батарей 2. К выводным клеммам дополнительной группы батарей 3 подключены быстродеиствующие ключи 7, управляемые схемойуправления 8, вход которой соединен1 о с выходом измерительного преобразователя напряжения 9. На выходе устройства подключен непрерывный стабилизатор напряжения 10.Схема работает следующим образом.При полностью заряженных батареяхкогда напряжение на них соответствует номинальному, ключ 7 находится в положении, указанном на чертеже, При снижении напряжения на батарее 2 по мере ее разряда до некоторого уровня, равного уставке срабатывания схемы управления 8, (отличающейся от номинального напряженияна величину напряжения на одном ак"кумуляторе), срабатывает ключ 7, подключая последовательно к основнойгруппе батарей 2 один из элементовдополнительной батареи 3. Число подключенных элементов дополнительнойзобатареик основнои батарее 2 зач.висит от степени разряда основной. батареи,При этом непрерывный стабилизатор напряжения 10 на выходе устрой 35 ства работает в наиболее экономичном режиме. Так как основным элементом непрерывного стабилизатора 10является транзисторный регулирующийэлемент, то КПД стабилизатора опре 40 деляется в основном потерями на данном элементе,. равнымиПгде ЬРН - потери на регулирующемэлементе;д И - перепад напряжений на регулирующем элементе, контролируеый схемой управления 8 ключами 7;31- прямой ток, протекающий 50 через регулирующий элемент.В данном случае потери на регулирующем элементе невелики, так какперепад напряжения д О , равный на- ,55 пряению на одном аккумуляторе, непревосходит 2 В. Даже при токеЭп=100 А в наихудшем режиме, когда й О=2 В, потери мощности на регулирующем8882 Формула изобретения элементе не превышают 200 ВА. Т,е.КПД такого стабилизатора, в которомстабилизация напряжения осуществляется двумя каналами - грубым (дискретно с помощью быстродействующих транзисторных ключей 7) и точным (с помощью высокоэкономичного непрерывного стабилизатора напряжения 10),весьма высок,Даже при больших посадках напряжений на нагрузке перепад напряжений на регулирующем элементе не превышает заданной величины, так какбыстродействующие транзисторные ключи с достаточной быстротой ликвидируют провал напряжения. Неподключившиеся элементы из дополнительной группы аккумуляторных батарей 3 работаютв таком же режиме, цто и батареи основной группы 2. Это достигается тем 20что на вход реверсивного регулятора4, задающего ток в оставшихся элементах дополнительной группы батарей 3, заведена обратная связь через измерительный преобразователь 25тока 6, установленный в цепи основной группы батарей 2. Т.е. ток, протекающий в неподключившихся элементах дополнительной группы батарей 3,с точностью работы датчика тока 6 и Э 0измерительного преобразователя тока5, равен току, протекающему в цепиосновной группы аккумуляторных батарей 2. Этим достигается то, что емкость любого аккумулятора в каждойиз аккумуляторных батарей 2 и 3 изменяется во времени по одному и тому же закону, так как через все аккумуляторы протекает одинаковый повеличине ток. 40При этом неподключившиеся элементы дополнительной группы аккумуляторных батарей с помощью реверсивного регулятора 4 отдают запасенную в них энергию в нагрузку (также, как и основная группа аккумуляторных батарей), уменьшая тем самымустановленную мощность батарей, атакже повышая КПД устройства и увеличивая долговечность работы батарей, так как нагрузка распределяется равномерно между всеми элементамибатарей. Даже при выходе из строя 72 агруппы батарей (например, основной),энергию в нагрузку будет отдаватьоставшаяся в работе батарея (например, дополнительная) .Теоретические исследования и испытания макетных образцов показали,что применение такого рода устройстввесьма эФфективно, так как позволяетпостроить высокоэкономичную адаптирующуюся систему с высоким КПД практически на любых энергетических уров-нях за счет введения дополнительнойобратной связи на вход реверсивногорегулятора устройства,Устройство для питания нагрузки содержащее последовательно включенные основную и дополнительную аккумуляторные батареи и переключающий блок, подсоединенный к элементам дополнительной батареи и к датчику напряжения аккумуляторных батарей, о тл и ч а ю щ е е с я тем, цто, с целью снижения установленной мощности аккумуляторных батарей, повышения КПД и увеличения надежности устройства, в него введены стабилизатор напряжения, включенный на выходе устройства, датчик тока в цепи основной аккумуляторной батареи, измерительный преобразователь тока и реверсивный регулятор, причем выход датчика тока через измерительный преобразователь тока подключен ко входу реверсивного регулятора, установленного в цепи дополнительной аккумуляторной батареи. Истоцники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Додик С. Д. Полупроводниковыестабилизаторы постоянного напряженияи тока. М., Советское радио, 1962,с. 172.2, Авторское свидетельство СССРН 638936, кл. Ь 05 Г 1/56, 1977.3. Романов В. В. и др. Химическиеисточники тока. М., Советское радио1978, с. 136.4. Авторское свидетельство СССРйф 172881, кл. Н 02 3 7/36, 1964.888272Составитель И. Наидина едактор Т. Кузнецова Техред Ж.Кастелевич Корректор М,Пожо аз 10737/17 Тираж 678 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, й/5илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,