SU771799A1 - Устройство дл электроснабжени потребителей - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

1

Изобретение относитс  к энергетике и может быть использовано дл  электропитани  переменным током аппаратуры св зи.

Известны системы электропитани  аппаратуры св зи переменным током, в которых используютс  первичные источники электроэнергии (дизель - генераторные установки и т. д.) , аккумул торна  батаре  в качестг ве источника гарантированного энергоснабжени , зар дно-буферный выпр митель и инвертор , преобразующий нестабильное посто нное напр жение аккумул торной батареи в стабильное синусоидальное напр жение , подаваемое на нагрузку системы аппаратуру , питающуюс  от этого напр жени  I. При отказе первичных источников электроэнергии эти источники отключаютс , и аппаратура питаетс  от аккумул торной батареи через инверторы. С целью исключени  .даже кратковременных перерывов в питании нагрузки и улучшени  качества питающего нагрузку напр жени  она при работающих первичных источниках питаетс  через зар дно-буферные выпр мители и инверторы, а аккумул торна  батаре  работает при этом в режиме зар да или буферном . Если первичные источники обеспечивают посто нное напр жение, то надобность в зар дно-буферных выпр мител х отпадает.

Недостатком этой системы  вл етс  ее низкий КПД при отказе первичных источников и работе от аккумул торной батареи, обусловленный низким КПД стабилизированного инвертора. При напр жени х аккумул торной батареи 6-24В и мощност х нагрузки от нескольких киловольтампер до нескольких дес тков киловольтампер КПД современных стабилизированных инверто10 ров не превыщает 55-65%. При этом за счет потерь мощности в инверторе на 30- 40% увеличиваютс  вес и габариты аккумул торной батареи, составл ющие подавл ющую часть веса и габаритов системы,

15 увеличиваютс  занимаемые площади помещений , на 30-40% увеличиваетс  расход свинца при кислотных аккумул торах.

Наиболее близким к изобретению рещением технической задачи  вл етс  устройство дл  электроснабжени  потребителей, содержащее источник питани , соединенный через аккумул торную батарею, регул тор посто нного напр жени  и инвертор со стабилизатором переменного напр жени .

выходы которого предназначены дл  подключени  потребителей 2.

Недостатком этого устройства  вл етс  увеличение установленной мощности инвертора при больших колебани х напр жени  аккумул торной батареи (дл  кислотных аккумул торов от 2,35-2,8 на банку в зависимости от режима зар да до 1,8 В на банку при разр де, при этом установленна  мощность инвертора увеличиваетс  примерно на 40-50% по сравнению с этой мощностью при питании инвертора от стабильного напр жени ). Кроме того, выходное напр жение инвертора мен етс  пропорционально его входному напр жению, а стабилизатор переменного напр жени , рассчитанный на работу в большом диапазоне входных напр жений, имеет повышенные габариты и пониженный КПД (стабилизатор с вольтдобавочным трансформатором имеет габариты и потери мощности, примерно пропорциональные величине изменени  входного напр жени ).

Целью насто щего изобретени   вл етс  увеличение КПД системы в режиме разр да аккумул торной батареи.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  электроснабжени  потребителей , содержащее источник питани , соединенный через аккумул торную батарею, регул тор посто нного напр жени  и инвертор со стабилизатором переменного напр жени , выходы которого предназначены дл  подключени  потребител , введены реле тока и контактор, причем обмотка реле тока включена между выходом источника питани  и входом регул тора посто нного напр жени , цепь из последовательно соединенных обмотки контактора и замыкающего контакта токового реле подключена к выходам аккумул торной батареи, один размыкающий контакт контактора включен между выходом аккумул торной батареи и входом инвертора , замыкающий контакт контактора включен между выходом инвертора и выходом стабилизатора переменного напр жени , второй размыкающий контакт контактора включен между выходом инвертора и входом стабилизатора, выполненного с диапазоном изменени  входного напр жени , соответствующим изменению напр жени  аккумул торной батареи при ее разр де.

Схема системьр гарантированного электропитани  представлена на чертеже.

Система содержит первичный источник электроэнергии 1 (один или несколько), зар дно-буферный выпр митель 2, аккумул торную батарею 3, регул тор 4 посто нного напр жени , нестабилизированный инвертор 5, стабилизатор 6 переменного напр жени , реле тока, состо щее из обмотки 7 и контактов 8, контактор (или силовое реле ) , состо щий из обмотки 9 и контактов 10, 11 и 12.

Система работает следующим образом. Если работает основной источник электроэнергии 1, то через обмотку 7 реле тока протекает ток, питающий регул тор посто нного напр жени  и подзар жающий аккумул торную батарею. Контакты 8 реле тока замкнуты. Через контакты 8 подключена непосредственно или через промежуточные реле обмотка 9 контактора. Контакты 10 контактора разомкнуты, контакты 11 замкнуты , контакты 12 разомкнуты. При этом работает регул тор 4 посто нного напр жени , управл емый выходным напр жением системы, который поддерживает это напр жение стабильным.

При отказе источника 1 этот источник отключаетс , обмотка 7 реле тока и обмотка

9 контактора обесточиваютс , контакты 10 контактора замыкаютс , контакты 11 размыкаютс , контакты 12 замыкаютс . Система питаетс  от аккумул торной батареи 3, напр жение которой поступает непосредстg венно на вход инвертора 5, выходное напр жение системы стабилизируетс  стабилизатором 6.

Если батаре  3 состоит из кислотных аккумул торов, то при зар де и буферной работе напр жение на ней мен етс  от 2,15

до 2,35-2,8 В на банку, при разр де - от 2,0 до 1,8В на банку. При этом в режиме разр да аккумул торной батареи КПД системы снижаетс  всего на 1,5-2% по сравнению с КПД нестабилизированного инвер- тора 5, установленна  мощность инвертора 5 увеличиваетс  всего на lO по отношению к выходной мощности системы, регул тор 4 и стабилизатор 6 работают с малыми диапазонами изменени  их входных напр жений и имеют минимальные устаноЕшен5 ные мощности.

При работе источника 1 регул тор 4 работает в диапазоне напр жений, соответствующем диапазону напр жений от 2,15 до 2,35-2,8 В на банку, поддержива  на входе инвертора напр жение, соответствующее

2,0 В на банку.

Claims (2)

1. При отказе источника 1 напр жение аккумул торной батареи поступает непосредственно на вход инвертора, мен  сь в диапазоне 2,0-1,8В на банку, то есть увеличеJ ние установленной мощности инвертора составл ет около IQ°/O. Если стабилизатор 6 выполнен на основе вольтдобавочного трансформатора и регулирующего элемента, включенного последовательно с его первичной обмоткой, например, дроссел  насыщени , то при изменении выходного напр жени  инвертора в диапазоне 10% (соответствующем изменению входного напр жени  2,0-1,8В на банку и номинальной нагрузке системы), стабилизатор б добавл ет от О до выходной мощности системы, и при КПД силовой части этого стабилизатора пор дка 80- 85% потери мощности в нем составл ют 1,52% от выходной мощности системы. Установленна  Мощность силовых элементов этого стабилизатора составл ет 10% от выходной мощности системы. При низких напр жени х аккумул торной батареи 3 и больших мощност х системы ток, коммутируемый контактами 10 контактора , может достигать сотен и тыс ч ампер . Это увеличивает габариты и стоимость коитактора. Если регул тор 4 посто нного тока тиристорный, последовательного типа, то контакты 10 контактора могут отсутствовать , а контакты 13 этого контактора введены в устройство 14 выключени  тиристора регул тора (или р да соединенных параллельно тиристоров при больших токах), вклю ча  это устройство при обесточенной обмотке 9 контактора. При этом тиристор 15 регул тора посто нно открыт импульсами, поступающими от устройства 16 включени  тиристора регул тора. Однако это приводит к снижению КПД системы в режиме разр да аккумул торной батареи, так как,хот  при этом отсутствуют коммутационные потери мощности в тиристоре 15, диоде 17 и дросселе 18 регул тора, остаютс  потери мощности в посто нно открытом тиристоре 15 и на омическом сопротивлении обмотки дроссел  18. Например, при напр жении аккумул торной батареи 3 В при использовании низковольтных тиристоров 15 с минимальным падением напр жени  в открытом состо нии 1,1 В и при падении напр жени  на омическом сопротивлении обмотки дроссел  18 0,1 В это снижение КПД системы составл ет около 5%. Технико-экономическа  эффективность предложенной системы обусловлена уменьщением на 20-25% веса, габаритов и стоимости аккумул торной батареи по сравнению с этими показател ми в известных системах . Соответственно, на 20-25% уменьшаетс  расход свинца. Следует учесть, что вес, габариты, стоимость аккумул торной батареи составл ет значительную часть этих показателей системы в целом. При этом установленные мощности остальных элементов системы остаютс  минимальными. Формула изобретени  Устройство дл  электроснабжени  потребителей , содержащее источник питани , соединенный через аккумул торную батарею, регул тор посто нного напр жени  и инвертор со стабилизатором переменного напр жени , выходы которого предназначены дл  подключени  потребител , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  КПД устройства в режиме разр да аккумул торной батареи , в него введены реле тока и контактор, причем обмотка реле тока включена между выходом источника питани  и входом регул тора посто нного напр жени , цепь из последовательно соединенных обмотки контактора и замыкающего контакта токового реле подключена к выходам аккумул торной батареи, один размыкающий контакт контактора включен между выходом аккумул торной батареи и входом инвертора, замыкающий контакт контактора включен между выходом инвертора и выходом стабилизатора переменного напр жени , второй размыкающий контакт контактора включен между выходом инвертора и входом стабилизатора , выполенного с диапазоном изменени  входного напр жени , соответствующим изменению напр жени  аккумул торной батареи при ее разр де. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Инженерно-технический справочник по электросв зи электроустановки , М., «Св зь, 1976, с. 558.
2. 2.Губанов В. В. Силовые полупроводниковые преобразователи с выходными стабилизаторами . «Энерги , 1972, с. 12, 14.