Установка гарантированного электропитания

 

Использование: для обеспечения надежного непрерывного электропитания информационно-вычислительных центров, центров управления и объектов электросвязи, повышение стабильности выходных параметров постоянного и переменного токов. Сущность изобретения: в установке электропитания, содержащей шины электроснабжения переменным током, рабочий и зарядный выпрямитель, аккумуляторную батарею, два инвертора, в шину "минус" аккумуляторной батареи введены последовательно блок шунтируемых нелинейных резисторов и силовые диоды, положительные полюсы которых присоединены к общим шинами "минус" рабочих выпрямителей соответственно. В установку также введен слаботочный выпрямитель содержания, постоянно подключенный через реле тока к аккумуляторной батарее, причем нормально разомкнутые контакты реле включены параллельно кнопке пуска зарядного выпрямителя, и рабочие выпрямители выполнены как стабилизаторы напряжения, а зарядный как стабилизатор тока, при этом инвертор функционирует в режиме генератора синусоидальных колебаний. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к установкам гарантированного электропитания постоянного и переменного токов, предназначенных для надежного электропитания ответственных потребителей и специальных объектов, как-то крупных электронно-вычислительных центров, центров управления, станций и узлов электросвязи. В частности, оно найдет широкое применение как источник первичного помехоустойчивого электропитания оптоэлектронных технических систем, электронных автоматических телефонных станций любой номерной емкости, центров коммутации сообщений, сетевых узлов и станций электросвязи, станций и узлов пакетной коммутации, систем пожарно-охранной сигнализации и аварийной защиты высоких и опасных технологий и в большей степени в таких больших технических системах, где электровозмущения сети электроснабжения строго недопустимы и (или) чрезвычайно ущербны.

Известны установки, например, узлов и станций сетей электросвязи, которые предназначены для круглосуточного электропитания переменным и постоянным током в основном цифрового оборудования связи. Они содержат шины электроснабжения, различного рода накопители электрической и (или) механической энергии, конверторы, выпрямители, инверторы, аккумуляторные батареи и стойки коммутации последних [1] Из известных установок гарантированного питания наиболее близок по техническому решению является установка, содержащая выпрямители, стабилизаторы, развязывающие диоды и аккумуляторную батарею с запорным силовым диодом, которая через коммутируемые контакты контакторов и диод подключается к клеммам нагрузки, когда реле напряжения отмечает снижение величины напряжения на аккумуляторной батарее ниже допустимого значения [2] Структурные схемы таких установок на мощности свыше 5 кВт из-за наличия операции разрыва силовой цепи контактами контакторов сложны в реализации, а главное не защищают вторичные источники питания электронно-оптического оборудования от кратковременных электровозмущений (провалов, бросков, перерывов) сети электроснабжения, обуславливающих переходные процессы, что приводит к росту аппаратных и программных отказов оборудования ответственных потребителей. В целом по установке КПД не достигает возможного своего максимума. Кроме того, функциональные возможности прототипа сужены: нет схемного решения процессов автоматического заряда и содержания аккумуляторной батареи, в нем нет гарантированного выхода по переменному току.

Технической задачей изобретения является уменьшение величины амплитуд электровозмущений напряжения на нагрузках постоянного и переменного токов в переходных режимах ее работы, рост КПД установки, повышение аппаратной надежности и стабильности выходных параметров постоянного и переменного токов, улучшение формы синусоидального напряжения на нагрузке переменного тока.

Техническая задача решается тем, что заявляемая установка гарантированного электропитания Маматова содержит шины электроснабжения переменным током, присоединенные к ним выпрямители, один из которых соединен с аккумуляторной батареей, контактор, клеммы для подключения нагрузки и силовые диоды. В нее введены два реле напряжения, инвертор и блок нелинейных резисторов, причем между выводами первого выпрямителя, соединенными с входами инвертора, выход которого подключен к клеммам для подключения нагрузки переменного тока, включено первое реле напряжения, замыкающий контакт которого параллельно соединен с замыкающим контактом второго реле напряжения, включенного между выводами второго выпрямителя, соединенного с клеммами для подключения нагрузки постоянного тока, один общий контакт реле напряжения подключен к клемме "плюс" выпрямителей, а другой к контактору, контакты которого шунтируют блок нелинейных резисторов, соединенный с одной стороны с первым выводом аккумуляторной батареи и с контактором, а с другой стороны с катодами встречно включенных диодов, аноды которых подключены к первым выводам первого и второго выпрямителей, при этом вторые выводы выпрямителей соединены с вторым выводом аккумуляторной батареи.

В установку введен выпрямитель содержания, подключенный к сети и через реле тока к выводам аккумуляторной батареи, причем замыкающие контакты реле включены параллельно кнопке пуска зарядного выпрямителя, соединенного входом с шинами питания, а выходными зажимами с выводами аккумуляторной батареи. При этом блок нелинейных резисторов выполнен в виде столбцово-резисторной матрицы с воздушным естественным охлаждением, часть столбцов которой зашунтирована контактами контактора, а силовая цепь последнего через контакты реле напряжения подключена к аккумуляторной батарее.

В установке рабочие выпрямители выполнены как стабилизаторы напряжения, а зарядный как стабилизатор тока, при этом инвертор функционирует как генератор синусоидальных колебаний.

Проведенные патентные исследования и испытания рабочих установок, в частности использование их на электронных и квазиэлектронных автоматических телефонных станциях, подтверждают их изобретательский уровень и промышленную применимость, а главное отсутствие электровозмущений на нагрузках, приводящих к аппаратным и программным остановам станции, что уменьшает эксплуатационные трудозатраты. Например, только использованием на электронной автоматической станции типа МТ-20 дает не менее 20% экономии электроэнергии от существующей величины. Расчетная наработка на отказ по срыву функционирования возросла на несколько порядков и составляет не менее 100 лет. Повышена надежность установки за счет применения пассивного блока нелинейных резисторов с естественным охлаждением. Срок службы аккумуляторнх батарей достигает до 20 лет благодаря росту стабильности токов заряда и содержания, причем по величине тока содержания судят о физико-химических свойствах аккумуляторной батареи. Повышена величина стабильности напряжений на нагрузках за счет выполнения рабочих выпрямителей как стабилизаторов напряжения, а зарядного стабилизатора тока, улучшена форма синуса выходного напряжения инвертора.

На чертеже приведена схема установки. Она содержит шины 1 источника электроснабжения переменным током категории IA (или IБ, IIА). Рабочие выпрямители с фильтрами 2 и 2', к выходам которых подключены реле 3 и 3' напряжения, нагружены: выпрямитель 2 на инвертор 4, который подключен к нагрузке 5 переменного тока, выпрямитель 2' на нагрузку 6 постоянного тока. Резервный выпрямитель 7 с кнопкой 8 включения подключен к аккумуляторной батарее 9, в шину 10, например, "минус" которой включены последовательно блок 11 нелинейных резисторов и силовые диоды 12, аноды которых присоединены к минусовым клеммам рабочих выпрямителей 2 и 2'. К аккумуляторной батарее 9 через реле 13 тока подключен выпрямитель 14 содержания, при этом контакты 15 реле 13 шунтируют кнопку 8 выпрямителя 7. Столбцы 16 нелинейных резисторов блока 11 шунтированы контактами 17 контактора 18, в цепь которого включены контакты 19 реле 3 и 3' напряжения.

Установка работает следующим образом.

В установившемся режиме рабочий выпрямитель 2 обеспечивает электропитание через инвертор 4 нагрузки 5 переменного тока, а выпрямитель 2' нагрузки 6 постоянного тока, реле 3 и 3' напряжения настроены на нижний допуск напряжения выпрямителей 2 и 2'. Аккумуляторная батарея 9 содержится выпрямителем 14, зарядный выпрямитель 7 функционирует в дежурном режиме, т.е. отключен от аккумуляторной батареи 9. Столбцы 16 нелинейных резисторов с контактами 17 расшунтированы и в шине 10 "минус" не протекает ток от аккумуляторной батареи 9. При наличии перерыва в электроснабжении на шинах 1 установки в ней нагрузки 5 и 6 непрерывно и автоматически обеспечиваются электропитанием за счет безобрывного подключения их к минусовой шине 10 установки, при этом происходит последовательное дискретное шунтирование столбцов 16 блока 11 контактами 17 контактора 18, сигналом на срабатывание последнего служат контакты 19 реле 3 и 3' напряжения.

С появлением электроснабжения на шинах 1 выпрямители 2 и 2' включаются в работу как стабилизаторы напряжения при росте последнего свыше порога запирания силовых диодов 12, которые без переходных процессов закрываются так, что ток в шине 10 не протекает. Таким образом, установка плавно, без электровозмущений на нагрузках 5 и 6 втягивается в стационарный режим функционирования. Зарядный выпрямитель 7 при появлении электроснабжения на шинах 1 автоматически включается в режим работы как стабилизатор тока при замыкании контактов 15 реле 13 тока, при этом сигналом срабатывания последнего служит увеличение тока выпрямителя 14 содержания более его номинального значения.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ГАРАНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая шины электроснабжения переменным током, присоединенные к ним выпрямители, один из которых соединен с аккумуляторной батареей, контактор, клеммы для подключения и силовые диоды, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены два реле напряжения, инвертор и блок нелинейных резисторов, причем между выводами первого выпрямителя, соединенными с входами инвертора, выход которого подключен к клеммам для подключения нагрузки переменного тока, включено первое реле напряжения, замыкающий контакт которого параллельно соединен с замыкающим контактом второго реле напряжения, включенного между выводами второго выпрямителя, соединенного с клеммами для подключения нагрузки постоянного тока, контакты реле напряжения включены между плюсовыми выводами выпрямителей и контактором; контакты которого шунтируют блок нелинейных резисторов, соединенный с одной стороны с первым выводом аккумуляторной батареи и контактором, а с другой стороны с катодами встречно включенных диодов, аноды которых подключены к первым выводам первого и второго выпрямителей, причем вторые выводы выпрямителей соединены с вторым выводом аккумуляторной батареи.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в нее введен выпрямитель содержания, подключенный через реле тока к выводам аккумуляторной батареи, причем замыкающие контакты реле тока включены параллельно кнопке пуска зарядного выпрямителя, соединенного входом с шинами питания, а выходными зажимами с выводами аккумуляторной батареи.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что блок нелинейных резисторов выполнен в виде столбцово-резисторной матрицы с воздушным охлаждением, часть столбцов которой зашунтирована контактами контактора.

4. Установка по пп.1 3, отличающаяся тем, что первый и второй выпрямители выполнены как стабилизаторы напряжения, а зарядный как стабилизатор тока, при этом инвертор функционирует как генератор синусоидальных колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1