Устройство для питания нагрузки
Изобретение относится к электротехниг ке, в частности к устройствам питания постоянным током автоматических систем, и может быть использовано при буферном питании от источника ограниченной мощности. Цель изобретения - защита буферной аккумуляторной батарей в аварийных режимах шунтирования нагрузки в автономныхСистемах питания. Устройство для питания нагрузки содержит генератор постоянного тока, выключатель шины генератора, включенную параллельна генератору через выключатель шины генератора буферную аккумуляторную батарею, блок контроля напряжения аккумуляторной батареи, нагрузку, блок управления, выключатель цепи нагрузки и ограничитель тока нагрузки. При отсутствий шунтирования цепи нагрузки осуществляется режим циклирования, характеризующийся поочередным срабат1:|1ванием выключателя шины генератора по управляющим сигналам от блока контроля напряжения. При возникновении аварий" ной ситуации в Цег1и'нагрузки наряду со срабатыванием блока контроля включается. и блок управление), выходной сигнал с которого поступает на управляющий вход вы-, ключателя цепи нагрузки, который отключает нагрузку и щунтирующую цепь от аккумулятора и генератора постоянного тока. 3 ил.SЁ3ч>&J^OsИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания постоянным током автоматических систем^ и можетбыть использовано при буферном пи-, тании от источника ограниченной мощности. . : ' ' ' , ' - • ,,, / ";'-Известно устройство для питания нагрузки, содержащее генератор постоянного тока, параллельно шинам которого через коммутатор подключена буферная аккумуляторная батарея, устройство ограничениязаряда с фиксированным порогом срабат1>&1- вания,^автомат подключения генератора и корректирующую систему.Известное устройство обеспечивает оптимизацию процесса циклирования при изменении параметров буферной системь!. Однако корректирующая система не защищена от влияйия цепи нагрузки. В процессе эксплуатации сопротивление нагрузки может изменяться в широких пределах, осо-. бенно при наличии внешних шунтирующих
( Ж 1709461 А1 союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 J 7/35
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ю
О фь
Изобретение относится к электротехни- заряда с фиксированным порогом срабатыке, в частности к устройствам питания по-: вания, автомат подключения генератора и стоянным током автоматических систем; и корректирующую систему, можетбыть использовано при буферном пи- .. Известное устройство обеспечивает оптании от .источника ограниченной. мощно- тимизацию процесса циклирования при изсти. менении параметров буферной системы.
- Известно устройство для питания на- Однако корректирующая система не защи груэки, содержащее генератор постоянного щена от влияйия цепи нагрузки. В процессе тока, параллельно шинам которого через, . эксплуатации сопротивление нагрузки мокоммутатор подключена-буферная аккуму- жет изменяться в широких пределах, осо-. ляторная батарея, устройство ограничения бенно при наличии внешних шунтирующих (21) 4776241/07 (22) 02.01.90
° (46) 30,01.92. Бюл. М 4 (72) И.Ф,Бабаев. (53) .621.355.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
f4 426269; кл, Н 02 J 7/34, 1973.
Заявка Франции М. 2612010, кл. Н 02 J 7./35, 1988.
Зкономический патент ГДР
t4 244023, кл. Н 02 J 7/34, 1987.
Авторское свидетельство СССР .
М 600664, кл. H 02 J 7/34. 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания постоянным током автоматических систем, и может быть использовано при буферной питании -от источника ограниченной мощности. Цель изобретения — защита буферной аккумуляторной батареи в аварийных режимах шунтирования нагрузки в автономных системах питания. Устройство для питания нагрузки содержит генератор постоянного тока, выключатель шины, генератора, включенную параллельно генератору через выключатель шины генератора буферную аккумуляторную батарею, блок контроля на.- пряжения аккумуляторной батареи. нагрузку, блок управления, выключатель цепи нагрузки и ограничитель тока нагрузки. При отсутствии шунтирования цепи нагрузки осуществляется режим циклирования. характеризующийся поочередным срабатыванием выключателя шины генератора по управляющим сигналам от блока контроля напряжения. При возникновении аварий. ной ситуации в цепи нагрузки 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 аккумулятора и генератора постоянного тока. З.ил. а
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-разрядз 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 постоянного тока, параллельно шинам которого подключена буферная аккумуляторная батарея через. коммутатор шины генератора, устройство ограничения заряда с текущим порогом сра.батывания 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 íà его вход, являющийся входом устройства, подаются импульсы запуска.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг,2— функциональная схема 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 (U > Смаке), 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 U <0цин 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. вбежим 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 наг::зи, ток цепи нагрузки увеличивается,,;: 11709461 чем 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, преждевременному срабатыванию блока 4 контроля напряжения при U <Ол н 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 pasрядного 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 U 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 RS-триггера 12. Управляющий сигнал с вольтметра 9 поступает на входы компараторов 10 и 11 (прямой и инверсный входы соответственно), При достижении значения напряжения U >Омакс (Осаке — пороговое напряжение компаратора 10) на выходе компаратора 10 формируется сигнал "1", который поступает на R-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 U Устройство для питания нагрузки, содержащее последовательно соединенные генератор постоянного тока, выключатель шины генератора и буферную аккумулятор10 50 паратора 11) на выходе компаратора 11 формируется сигнал "1", который поступает на S-вход триггера 12, на прямом выходе которого формируется сигнал "1", который воздействует на управляющий вход выключателя 2 шины генератора, и цепь замыкается. блок 6 управления (фиг.3) состоит из вольтметра 13, компаратара 14 и элемента ИЛИ 15. Управляющее напряжение с вольтметра 13 поступает на прямой вход компаратора 14. При достижении значения напряжения U >Unopo на выходе компаратора 14 формируется сигнал "1", который поступает 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. Нэ выходе элемента ИЛИ 15 формируется сигнал "1", который воздействует на управляющий вход выключателя 7 цепи нагрузки, и цепь нагрузки замыкается. После этого напряжение на нагрузке 5 становится 0 > Unopor 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. Функцию защиты устройства для питания нагрузки от перегрузки по току выполняЬт ограничитель 8 тока нагрузки, предельная величина тока которого не превышает удвоенной величины допустимого разряда тока аккумуляторной батареи 3. При таком условии достигается надежное срабатывание блока 6 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 при отключенной нагрузке созданы условия для исключения причины, вызвавшей шунтирование нагрузки, что повышает надежность и срок службы автономных автоматических 1709461 ную 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, 5 1709461 Q Д 602. 3 ; Составитель . И.Бабаев Техред М,Моргентал Корректор Н. Ревская Редактор А.Лежнина Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ. 433 Тираж . Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
