Система для резервного питания нагрузки постоянным током

 

СИСТЕМА ДЛЯ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ, сое- . тоящая из основной и дополнительной аккумуляторных батарей, соединенных последовательно, первого вольтметрового реле, подключенного параллельно основной аккумуляторной батарее, буферного выпрямителя, минус которого соединен с минусом резервного зарядкого выпрямителя, а через датчик тока - с минусом основной аккумуляторной батареи и двух контакторов, натушки которых подключены параллельно нагрузке, причем плюс резервного зарядного выпрямителя соединен через замыкающий контакт первого крнтакто ра с плюсом дополнительной аккумуляторной батареи, через размыкающий контакт первого контактора - с точкой соединения основной и дополнительной . аккумуляторных батарей и с анодом первого вентиля безобрывной коммутации , а через раз 1ыкающи-й контакт второго контактора с плюсом шгрузки, отли-чающая ся тем, что, с целью повышения надежности работы нагрузки и всей систеьм питания путем обеспечения заданного напряжения на нагрузке во всех режимах работы систеьм питания, введены второе вольтметровое реле, подключенное параллельно основной и дополнительной аккумуляторным батареям, противоэлементы, g подключенные параллельно размыкающе-5 му контакту второго контактора и второй ве-нтиль безобрывной коммутации, катод которого подключен к плюсу дополнительной аккумуляторной батареи, а анод - к плюсу резервного зарядного выпря1 мтеля и плюсу буферного выпрямителя , минус которого соединен О с минусом нагрузки,причем катод перBQro вентиля безобрывной коммутащии :О 4 соединен с плюсом нагрузки.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н 02 J 7/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3547324/24-07 (22) 04.02.83 (46) 23,05.84, Бюл. Р 19 (72) M. B. Бродский, М. И . Бальшем, Е, В.Мартынов и Э. Я.Мордухович (53) 621; 355 ° 1 (088. 8) (56) 1. Эксплуатация электропитающих уст ановок си стем передачи, М., Р адис и связь, 1982, с. 192-197.

2, Авторское свидетельство СССР

9 720622, кл..Н 02 У 7/34, 1977, (54) (57 ) СИСТЕМА ДЛЯ РЕЗЕРВНОГО ПИТАННН НАГРуЗ1(И IIOCTOHHHHM T0KON, состоящая. из основной и .дополнительной аккумуляторных батарей, соединенных последовательно, первого вольтметрового реле, подключенного параллельно основной аккумуляторной батарее, буферного выпрямителя, минус которого соединен с минусом резервного зарядного выпрямителя, а через датчик тока — с минусом основной аккумуляторной батареи и двух контакторов, ка тушки которых подключены параллельно нагрузке, причем плюс резервного зарядного выпрямителя соединен через замыкающий контакт первого контактора с плюсом дополнительной аккумуля.торной батареи, через размыкающий кон. такт первого контактора — с точкой соединения основной и дополнительной аккумуляторных батарей и с анодом первого вентиля безобрывной коммутации, а через размыкающий;онтакт второго контактора с плюсом нагрузки, от ли.ч а ющая с я тем, что, с целью повышения надежности работы нагрузки и всей системы питания путем обеспечения заданного напряжения на нагрузке во всех режимах оаботы систеыя питания, введены в-.орое вольтметровое реле, подключенное параллельно основной и дополнительной аккумуляторным батареям, противоэлементы, Я подключенные параллельно разпыкающе-

>у контакту второго контактора и второй вентиль безобрывной коммутации, катод которого подключен к плюсу до- С,. полнительной аккумуляторной батареи, а анод — к плюсу резервного зарядно- Я го выпрямителя и плюсу буферного выпрямителя, минус которого соединен с минусом нагрузки,причем катод первцгo вентиля безобрывной коммутации соединен с плюсом нагрузки .

1094109

Изобретение относится к резервированным системам питания, а именно к области коммутации секционированных

-. ккумуляторных батарей в автоматических электропитающих установках (ЭПУ) ° известно устройство автоматической 5 коммутации ЭПУ с секционированной батареей. В данном устройстве при наличии напряжения питающей сети буферный выпрямитель питает нагрузку и содержи т оди н н адц ат ь ос н овны х зле ме н— тов аккумуляторной батареи в режиме непрерывного подзаряда.

При пропадании напряжения питающей сети, питание аппаратуры осуществляется от основных элементов,к которым . 15

IIo мере разряда контактором подключаются два дополнительных элемен та. На время коммутации контактов ток в нагрузку поступает через вентиль безобрывной коммутации. При

20 появлении напряжения питающей сети включаются в режиме стабилизацни тока буферный выпрямитель и резервный з арядный выпрямитель, При повышении напряжения дополнительные элементы контактором отключаются и включаются на заряд от дополнительного зарядного выпрямителя (беэобрыв ность тока заряда при коммутации осуществля ется через другой вентиль безобрывной коммутации, а основные .элементы продолжают заряжаться до напряжения 2, 3 В на элемент . батареи от буферного и резерьного зарядного выпрямителей,, При достижении напряжения 2, 3 В на элемент резервный зарядный выпрями- З5 тель отключается, а буферный выпрямитель переходит в режим стабилизации напряжения, Дополнительные элементы заряжаются от дополнительного з ар ядного выпрямителя, который IIo 4P окончании заряда выключается, а дополнительные элементы подключаются к выпрямителю содержани я (1) .

Недостатками схемы являются: наличие дополнительного зарядного выпрямителя; перенапряжения, возникаю-щие при включении буферного и резерв. ного зарядного выпрямителей для з аряда тринадцати элементов батарей.

При этом напряжение на нагрузке превышает ЭДС тринадцати элементов и достигает, например, для свинцовых аккумуляторов более 27 В при верхней норме 24, б В (24 В 10Ъ) .

1 Ф э

Поставленная цель достигается тем, ч о в систему для резеврного питания нагрузки постоянным током, состоящую из основной и дополнительной аккумуляторных батарей, соединенных последовательно, первого вольтметрового ре-. ле, подключенного параллельно основ-, 55

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой системе является система для резервного питания нагрузки постоянным током, состоящая из основной и дополнительной аккумуляторных батарей, соединенных последовательно, вольтметрового реле, под ключенного параллельно основной аккумуляторной батарее, буферного выпрямителя, подключенного параллельно нагрузке, датчика тока в цепи на- б5 груз ки, резервного з арядн ого выпрямителя, минус которого соединен с ми. нусом буферного выпрямителя и двух контакторов, катушки которых включены параллельно нагрузке, причем плюс дополнительной батареи подключен к нагрузке через замыкающий контакт одного и размыкающий контакт другого контакторов, минус основной батареи подключен к нагрузке непосредственно, точка соединения основной батареи соединена с точкой соединения плюса резервного зарядного выпрямителя, замыкающего контакты одного и размыкающего контакта другого контакторов через размыкающий контакт одного контактора, параллельно которому включен вентиль в прямом направлении, и тиристора, анод и катод которого подключены параллельно размыкающим контактам другого контактора и источника опорного напряжения, плюс которого подключен к плюсу дополнительной батареи, а минус — к управляющему зле к т роду тири ст ор à f2)

В данной схеме отсутствует дополнительный зарядный выпрямитель, однако схема также обладает рядом существенных недостатков." во время отключения акк.муляторов от нагрузки при их заряде резко сбрасывает ток буферных выпрямителей, что вызывает значительные перенапряжения в нагрузке; при пропадании напряжения питающей сети во время заряда все тринадцать элементов батареи подключаются нагрузке и если при этом нарпяжение аккумуляторов велико (конец заряда), то на нагрузке (особенно при малой ее величине) оказывается завышенное напряжение; воэможность ложного срабатывания тиристора при появлении сети в начале заряда аккумуляторных батарей, так как катод тиристора подключен к выходу буферного выпрямителя, напряжение которого увеличивается постепенно, поэтому катод тиристора при появлении сети может оказаться отрицательным по отношению к . аноду, при этом тиристор ложно срабатывает, подключает аКкумуляторную батарею к н.агруэке, вследствие чего нарушается работа всей ЭПУ до момента сгорания тиристора, не рассчитанного на длительную работу.

Целью изобретения является повышение надежности работы нагрузки и всей системы питания путем обспечения заданного напряжения на нагрузке во всех режимах работы системы питания, в том числе переходных процессах.

1094109 ной акКумуляторной батарее, буферного выпрямителя, минус которого соединен с минусом резервного зарядного выпрямителя, а через датчик тока— с минусом основной аккумуляторной батареи и двух контакторов, катушки которых подключены параллельно нагрузке, причем плюс резервного зарядного выпрямителя соединен через замыкающий контакт первого контактора с плюсом дополнительной аккумуляторной 10 батареи, через размыкающий контакт первого контактора — с точкой соединения основной и дополнительной аккумуляторных батарей и с анодом первого вентиля безобрывной коммутации, 15 а через размыкающий контакт второго контактора — с плюсом нагрузки, введены второе вольтметровое реле,подключенное параллельно основной и дополнительной аккумуляторным батареям, 20 противоэлементы, подключенные ггааллельно размыкающему контакту втоого контактора и второй вентиль безобрывной коммутации, катод которого подключен к плюсу дополнительной ак- 25 кумуляторной батареи, а анод - к плюсу резервного зарядного. выпрямителя и плюсу буферного выпрямителя, минус которого соединен с минусом нагрузки, причем катод первого вентия безобрывной коммутации соединен с плюсом н а груз ки, На фиг, l изображена схема предагаемой системы; на фиг. 2 временная диаграмма напряжения на на35

Плюс буферного выпрямителя 1 соединен с плюсом резервного выпрямителя 3, шиной замыкающего контакта 9 и 50 анодом второгс вентиля 11, шиной разI мыкающего контакта 9 и через размыI кающий контакт 10 — с плюсом нагрузки ° Минус буферного выпрямителя 1 соединен с минусом резервного выпрямителя 3, минусом нагрузки и через датчик 2 тока — с минусом основной батареи 4, плюс которой соединен с минусом дополнительной батареи 5, 1 шиной раэмыкающего контакта 9 и ано-60 дом первого вентиля 7, катод которого подключен к плюсу нагрузки. Плюс дополнительной батареи 5 подключен к катоду второго вентиля 11 и шине замыкающего контакта 9 . ПаРаллельно rrr5

P р

0 л л грузке.

Система содержит буферный выпрямитель 1, датчик 2 тока, резервный зарядный выпрямитель 3, основную ак кумуляторную батарею 4, дополнительную аккумуляторную батарею 5, выпря- 40 митель б содержания, первый вентиль

7 безобрывной коммутации, первое вольтметровое реле 8, контакторы 9 и

10, второй вентиль 11 безобрывной коммутации, второе вольтметровое ре- «5 ле 12, противоэлементы 13, блок 14 управлений, основной батарее 4 подключено первое вольтметровое реле 8, параллельно дополнительной батарее 5 подключен выпрямитель 6 содержания, а параллельно сумме дополнительной и основной батареи включено второе вольтметровое реле 12. Параллельно размыкающему контакту 10 подключены противоэлементы

13, которые могут. быть выполнены, например, в виде четырех последовательно соединенных диодов. Катушки контакторов 9 и 10, а также блок 14 управления подключены параллельно нагрузке.

Устройство работает следующим образом.

В буферном режиме буферный выпрямитель 1 через размыкающий контакт

10 питает нагрузку, а через размы/ кающий контакт 9 подключен к основной аккумуляторной батарее 4, которую содержит в режиме непрерывного подз аряда. В бат арех течет малый то к, компенсирующий ее саморазряд и исполнительное реле датчика 2 тока отпущено, Испольнительные реле блоков 8 и

12 сработаны. Резервный зарядный выпрямитель 3 выключен . Кат . шки контак. торов 9 и 10 обесточены.

При пропадании напряжени я питающей сети (момент, фиг, 2) буферный выпрямитель 1 выключается, и аккумуляторная батарея 4 разряжается на нагрузку. Когда напряжение на аккумуляторной батарее 4 понижается до

22,8 В, отпускает вольтметровое реле 8, следящее за напряжением на батарее 4 и блок 14 управления дает команду сначала на включение контакто. ра 10, а затем — контактора 9. При этом до замыкания контакта 9" питание нагрузки осуще твляется через первый вентиль безобрывной коммутации 7 (момент t, фиг. 2) . Учитывая падение напряжейия на вентиле 7, напряжение на нагрузке может понизиться до 21, 8 .В, что выше нижней допустимой нормы. В момент замыкания контактов 9 (момент времени з, фиг. 2) к основной батарее 4 подключается до полнительная батарея 5 и напряжение на нагрузке составляет суммарное напряжение батареи за вычетом падения напряжения на противоэлементах

13, составляющего 3, 5-4 В. При этом напряжение на нагрузке 23-24 В. По мере разряда основной 4 и дополнительной 5 батарей при уменьшении их суммарного напряжения отпускает исполнительное устройство вольтметрового реле 12 и блок 14 управления отключает контактор 10, который csoими контактами 10 шунтирует противоэлементы 13 и напряжение на нагрузке поднимается до 25, 8 В (момент времени tq фиг. 2), 1094 109

При появлении напряжения питающей сети включается буферный выпрямитель

1 и блок 14 управления дает команду на включение резервного зарядного выпрямителя 3, Выпрямители 1 и 3 включаются в режиме ограничения тока и начинают заряжать аккумуляторные батареи 4, 5 (момент времени 1, фиг.2).

По мере заряда аккумуляторных батарей напряжение их повышается и при напряжении на основной батарее

4 23,2-24 В срабатывает исполнительное устройство вольтметрового реле

8, а исполнительное устройство вольт. метрового реле 12 — при суммарном на- пряжении 26,2 В. 1I5

Блок 14 управления включает контактор 10, между батареей и нагрузкой включаются противоэлементы 13 и напряжение на нагрузке уменьшается, на 3,5-4 В (момент времени,фиг.2).2()

По мере заряда батареи напряжение на них увеличивается и когда оно достигает 2,3 В. на элемент (29,9 В на всей батарее 4 и 5), выпрямители автоматически выходят из режима огра.— ничения тока (что предусмотрено схемой серийных выпрямителей ВУТ и ВУК) и переходят в режим стабилизации напряжения (момент времени 1, фиг.2).

По Рре зар ца батареи ток заряда па-ЗО дает и когда его величина приблизится к величине тока содержания, отпус кает исполнительное реле датчика 2 тока и по его команде блок 14 управления выключает резервный зарядный выпрямитель 3 и контактор 9, на мэмент перелета контактов которого зарядный ток протекает через второй вентиль 11, и переводит буферный выпрямитель 1 в режим стабилизации напрчжения при выходном напряжении

24,2 В.. Хонтактор 10 отпускает после отпускания контактора 9. При этом на время отпускания конгакторов 9 и

l0 ток в нагрузку поступает через первый вентиль 7 (момент времени фиг. 2) .. После замыкания контактов

10 схема возвращается в исходное со сто яни е (момент времени t фиг. 2 ), При этом дополнительные потери на противоэлементах 13 при разряде незначительны, поскольку при полной нагрузке мало время их работы, а при э ар яде — н ен амн ого превышают потери в зарядном выпрямителе, которому, как и всем низковольным и сильноточным выпрямителям, присущ низкий КПД.

К тому же время их работы носит эпизодический характер только при пропаданиях сети, Таким о бразом, предлагаемая систе ма для резервного питания нагрузки постоянным током обеспечивает задан-. ное напряжение на нагрузке во всех режимах работы, в том числе и переходных процессах и исключает ненадежные элементы (тиристор и источник опорного напряжения), приводящие к нарушению работы всей ЭПУ, что значительно повышает надежность работы нагрузки и всей системы электропитания в целом, Составитель И.Найдина

Редактор А.Шандор Техред С.Легеэа,Корректор В.Бутяга

Заказ 3452/43 Тираж 614 одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4