Устройство для питания нагрузки

(56) Авторское свидетельство СССРЯ 426269; кл, Н 02 3 7/34, 1973.Заявка Франции М. 2612010,кл. Н 02 3 7./35, 1988,Зкономический патент ГДРВ 244023, кл. Н 02 3 7/34, 1987.Авторское свидетельство СССР .М 600664, кл. Н 02 3 7/34, 1976.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания постоянным током автоматических систем, иможет быть использовано при буферной питании от источника ограниченной мощности. Цель изобретения - защита буферной,аккумуляторной батареи в аварийных режимах шунтирования нагрузки в автономных отехни- заряда с фиксированным порогом ния по- вания, автомат подключения гене стем; и корректирующую систему, ном пи- . Известное устройство обеспеч мощно- тимизацию процесса циклированименении параметров буферной ния на- Однако корректирующая система оянного щена от влияйия цепи нагрузки. В о через, . эксплуатации сопротивление наг аккуму- жет изменяться в широких пред ничения бенно при наличии внешних шунт Изобретение относится к электр ке, в частности к устройствам пита стоянным током автоматических си можетбыть использовано при буфер тании от.источника ограниченной. сти,Известно устройство для пита груэки, содержащее генератор пост тока, параллельно шинам которог коммутатор подключена буферная ляторная батарея, устройство огра срабатыратора ивает опя при изсистемы. не защи- процессе рузки моелах, осо-. ирующих ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР Ж 1709461 системах питания. Устройство для питания нагрузки содержит генератор постоянного тока, выключатель шины, генератора, вклюенную параллельно генератору через выключатель шины генератора буферную аккумуляторную батарею, блок контроля напряжения аккумуляторной батареи, нагрузку, блок управления, выключатель цепинагрузки и ограничитель тока нагрузки. При отсутствии шунтирования цепи нагрузки осуществляется режим циклирования, характеризующийся поочередным срабатыванием выключателя шины генератора по управляющим сигналам от блока контролянапряжения. При возникновении аварий.ной ситуации в цепинагрузки наряду со у срабатыванием блока контроля включается. и блок управления, выходной сигнал с которого поступает на уйравляющий вход вы-.ключателя цепи нагрузки, который отключает нагрузку и шунтирующую цепь от 2 аккумулятора и генератора постоянного тока. З.ил.20 35 факторов и коротких замыканий. Даже кратковременное шунтирование выхода буферной системы приводит .к ложному срабатыванию корректирующей системы, которое воспринимается как истинное. Частота срабатывания коммутатора шины источника и количество циклов заряда-разряда батареи увеличиваются, что, приводит к ложной отработке корректирующей функции. Это ухудшает условия эксплуатации, а также снийает надежность устройства.Наиболее близким к предлагаемому яв-, ляется устройство для питания нагрузки, содержащее генератор постоянноготока, параллельно шинам которого подключена буферная аккумуляторная батарея через.коммутатор шины генератора, устройство ограничения заряда с текущим порогом срабатывания и пороговое устройство ограничения разряда с фиксировайным порогом срабатывания.В ряде систем, где при буферном питании используется источник постоянного тока ограниченной мощности, а нагрузка изменяется в широких пределах, имеют место случайные шунтирования выхода буферной системы, формирующей корректирующую функцию. Это происходит в результате перераспределения напряжений.на внутреннем сопротивлении аккумулятора и нагрузке и ложных срабатываний порогового устройства ограничения разряда, имеющего фиксированный порог срабатывания, В результате ухудшаются условия циклирования и надежность буферной системы,Цель изобретения - защита буферной аккумуляторной батареи в аварийных режимах шунтирования нагрузки в автономных системах питания.Указанная цель достигается тем, что в устройство для питания нагрузки, содержащее последовательно соединенные генератор постоянного тока, выключатель шины генератора и буферную аккумуляторную,батарею, параллельно которой подключены нагрузка и блок контроля напряжения аккумулятора, выход которого подключен к управляющему входу выключателя шины генератора, в разрыв цепи между буферной аккумуляторной батареей и нагрузкой включены последовательно соединенные ограничитель тока нагрузки и выключатель цепи нагрузки, а параллельно нагрузке включен блок управления, при этом управляющий вход выключателя цепи нагрузки соединен с выходом блока управления, а на его вход, являющийся входом устройства, подаются импульсы запуска./На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - функциональнаясхема блока контроля напряжения; на фиг.3-.функциональная схема блока управления.Устройство для питания нагрузки содержит генератор 1 постоянного тока, выключатель 2 шины генератора, включенные параллельно генератору через выключатель 2 буферную аккумуляторную батарею 3,блоК 4 контроля напряжения аккумуляторной батареи и нагрузку 5, блок 6 управления, выключатель 7 цепи нагрузки и ограничитель 8 тока нагрузки, причем ограиичитель 8 тока нагрузки и выключатель 7 цепи нагрузки включены последовательно с нагрузкой 5, а блок 6 управления - параллельно нагрузке 5. Вход блока 6 управления является входом устройства, а выход соединен с управляющим входом выключателя 7 цепи нагрузки, Выход блока 4 контроля напряжения соединен с управляющим входом выключателя 2 шины генератора.Устройство работает следующим образом.Заряд аккумуляторной батареи 3 происходит при замкнутом состоянии выключателя 2 шины генератора от генератора 1 постоянного тока. При достижении предельного значения контролируемого параметра, которым является напряжение на шинах аккумуляторной батареи 3 ООсаке), сраба-тывает блок 4 контроля напряжения, выходной сигнал которого поступает на управляющий вход выключателя 2 шины генератора, который размыкает цепь и отключает генератор 1 от аккумуляторной батареи 3. При понижении напряжения на аккумуляторной батарее 3 до напряжения О Омин блок 4 контроля напряжения и выдает.управляющий сигнал на выключатель 2 шины генератора, который замыкает цепь и подключает источник 1 питания к аккумуляторной батарее. 3,При отсутствии шунтирования или коротких замыканий цепи питания нагрузки выключатель 7 цепи нагрузки постоянно находится во включенном состоянии, а ограничитель 8 тока нагрузки и блок 6 управления на работу устройства влияния не оказывают. Режим циклирования в таких условиях эксплуатации определяется однократным поочередным срабатыванием выключателя 2 шины генератора по управляющим сигналам от блока 4 контроля напряжения., , При возникновении аварийной ситуации, заключающейся в шунтировании или коротком замыкании цепи питания нацз.,и, ток цепи нагрузки увеличивается, ,;: 1чем при подключенной шине генератора.1 постоянного тока, когда происходит заряд аккумулятора, величина тока в шунтирующей цепи может превышать зарядный ток и аккумуляторная батарея 3 перейдет в разрядный режим, При отключенной шине генератора 1, когда происходит разряд аккумулятора, возникновение тока в шунти- рующей цепи приводит к форсированию процесса разряда аккумулятора, преждевременномусрабатыванию блока 4 контроля напряжения при О Омичи и подключению шины генератора 1 к батарее 3 и нагрузке 5. При этом аккумуляторная батарея 3 работает, в основном, в разрядном режиме,В обоих случаях при повышении разрядного тока через нагрузку 5 в аварийных ситуациях наряду со срабатыванием блока 4 контроля напряжения включается блок 6 управления, предельная величина порога срабатывания которого превышает порог срабатывания блока 4 контроля напряжения и достигает удвоенной величины допустимого разрядного тока аккумуляторной батареи 3.Падение напряжения на ограничителе 8 тока нагрузки возрастает в 2 раза, а падение напряжения на нагрузке уменьшается до напряжения О Опорог. Выходной сигнал от блока 6 управления поступает на управляющий вход выключателя 7 цепи нагрузки, ко,торый отключает нагрузку 5 и аккумуляторную цепь от буферного аккумулятора 3 и генератора 1 постоянного тока. Аккумуляторная батарея 3 переходит в режим заряда при отключенной цепи нагрузки. При исключении причины, вызвавшей шунтирование нагрузки, на вход блока 6 управления подается сигнал пуска, вследствие чего с выхода блока 6 управления подается сигнал на управляющий вход выключателя цепи нагрузки, который подключает цепь нагрузки к аккумуляторной батарее 3.Блок 4 контроля напряжения (фиг.2) состоит из вольтметра 9, двух компараторов 10 и 11 и ВЗ-триггера 12. Управляющий сигнал с вольтметра 9 поступает на входы компараторов 10 и 11 (прямой и инверсный входы соответственно), При достижении значения напряжения О Омакс (Омакс - пороговое напряжение компаратора 10) на выходе компаратора 10 формируется сигнал "1", который поступает на Й-вход триггера 12. На прямом выходе триггера 12 формируется сигнал "0", который воздействует на управляющий вход выключателя 2 шины генератора, и цепь размыкается.При достижении значения напряжения О Омин (Омин пороговое напряжение ком 102030 354045 50 паратора 11) на выходе компараторэ 11 формируется сигнал "1", который поступает наЯ-вход триггера 12, на прямом выходе которого формируется сигнал "1", который воздействует на управляющий входвыключателя 2 шины генератора, и цепь замыкается.блок 6 управления (фиг.3) состоит из вольтметра 13, компэратара 14 и элемента ИЛИ 15. Управляющее напряжение с вольтметра 13 поступает на прямой вход компаратора 14. При достижении значения напряжения О Олорог на выходе компаратора 14 формируется сигнал "1", которыйпоступает через элемент ИЛИ 15 нэ управляющий вход выключателя 7 цепи нагрузки,и цепь нагрузки замыкается.Послеустранения неисправностей в цепи нагрузки для замыкания цепи нагрузки на вход блока 6 управления подается сигнал запуска "1", вход которого является входом элемента ИЛИ 15. На выходе элемента ИЛИ 15 формируется сигнал "1", который воздействует на управляющий вход выключателя 7цепи нагрузки, и цепь нагрузки замыкается. После этого напряжение на нагрузке 5 становится ООпорог и выключатель 7 цепи нагрузки будет удерживаться во включенном состоянии сигналом "1" с выхода блока 6 управления.При аварийных режимах в цепи нагрузки суммарная величина шунтирующего тока и тока нагрузки может быть значительной и быстрого срабатывания блока 6 управления не произойдет, что вызовет разрушение отдельных элементов устройства, Функциюзащиты устройства для питания нагрузки от перегрузки по току выполняЬт ограничитель 8 тока нагрузки, предельная величина токакоторого не превышает удвоенной величины допустимого разряда тока аккумуляторной батареи 3. При таком условии достигается надежное срабатывание блока6 управления даже при коротких замыканиях нагрузки 5.Таким образом, в аварийном режиме работы устройства для питания нагрузки условия циклирования аккумуляторной батареи не нарушаются и она не выходит из строя, а в интервале заряда батареи приотключенной нагрузке созданы условия дляисключения причины, вызвавшей шунтирование нагрузки, что повышает надежность и срок службы автономных автоматических 55 систем,Формула изобретения Устройство для питания нагрузки, содержащее последовательно соединенные генератор постоянного тока, выключатель шины генератора и буферную аккумуляторную батарею., параллельно которой подключены клеммы нагрузки и блок контроля напряжения аккумулятора, выход которого подключен к управляющему входу выключателя шины генератора, отл и ч а ю щ е ес я 5 тем, что, с целью защиты буферной аккумуляторной батареи в аварийных режимах шунтирования нагрузки.; в разрыв цепи между буферной аккумуляторной батареей и клеммой нагрузки включены последовательно соединенные ограничитель тока нагрузки и,выключатель цепи нагрузки, а параллельно клеммам нагрузки включен блок управления, при этом управляющий вход выключателя цепи нагрузки соединен с выходом блока управления, а на его вход, являющийся входом устройства, подаются импульсы запуска,1709461 Составитель И.БабаевТехред М,Моргентал орректор Н.Ревская дактор А,Лежнин Заказ. 433 Тираж . Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раущская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1