Система питания специальной аппаратуры
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве системы питания специальной аппаратуры, предъявляющей повышенные требования к надежности электроснабжения.
Система содержит параллельно включенные свинцово-кислотную, никель-кадмиевую, литиево-ионную аккумуляторные батареи и двойнослойный конденсатор, при этом каждый из указанных источников снабжен выходом с ограничителем заряда, цепью заряда с выключателем заряда, разрядные шины и пульт управления зарядом, содержащим блок контроля напряжения разрядных шин, источник оперативного питания и аппаратуру управления зарядом, причем названная аппаратура управляет работой выключателей заряда, а пульт управления зарядом соединен с разрядными шинами.
Включение источников постоянного тока на параллельную работу позволяет увеличить автономность системы.
Полезная модель относиться к области электротехники и может быть использована в качестве системы питания специальной аппаратуры во всех режимах ее эксплуатации.
Известна система питания, содержащая три параллельно включенных преобразователя постоянного тока, соединенных с общими шинами через разделительные диоды, выполняющие функции защитных элементов общих шин от коротких замыканий, возникающие в отдельном преобразователе [1]. Данная система нашла широкое применение ввиду своей простоты и технологичности, однако она работоспособна только при наличии напряжения сети.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является система питания, содержащая фидер сети, шины переменного тока, зарядные глины, разрядные шины и группы аккумуляторов, причем фидер сети включается по командам пульта управления, каждая группа аккумуляторов снабжена собственным зарядным выпрямителем, выход которого соединен с зарядными шинами, при этом каждая группа аккумуляторов обеспечивает электрической энергией отдельный вид аппаратуры [2]. Данная система применяется для питания аппаратуры связи, автоматики и телемеханики, однако длительность работы системы зависит от наличия напряжения сети и емкости аккумуляторов, причем при смене разряженной аккумуляторной батареи на заряженную возникает перерыв в питании аппаратуры. Кроме того, система питания полностью зависит от регулярности напряжения на фидере сети.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение автономности системы питания.
Требуемый технический результат достигается тем, что в системе питания специальной аппаратуры, содержащей параллельно включенные первый, второй, третий и четвертый источники постоянного тока, цепи заряда каждого из указанных источников с выключателями заряда, установленными в плюсовом проводе указанных цепей, разрядные шины и пульт управления зарядом, содержащий блок контроля напряжения разрядных шин, источник оперативного тока и аппаратуру управления зарядом, причем цепи заряда каждого из названных источников разделены, а названные источники постоянного тока и пульт соединены с разрядными шинами, все источники постоянного тока выполнены герметичными, при этом в качестве первого источника установлена свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, в качестве второго источника - никель-кадмиевая аккумуляторная батарея, в качестве третьего источника - литиево-ионная аккумуляторная батарея, а в качестве четвертого источника - двойнослойный конденсатор, причем между плюсовым выходом каждого из источников постоянного тока и плюсовой шиной включен ограничитель разряда в виде диода, каждая цепь заряда содержит свой выключатель заряда, цепь заряда первого источника постоянного тока включена между плюсовым выходом названного источника и плюсовым выходом второго источника постоянного тока, цепь заряда второго источника постоянного тока включена между плюсовым выходом названного источника и плюсовым выходом третьего источника постоянного тока, цепь заряда третьего источника постоянного тока включена между плюсовым выходом названного источника и плюсовым выходом четвертого источника постоянного тока, цепь заряда четвертого источника постоянного тока включена между плюсовым выходом названного источника и плюсовой разрядной шиной.
На фиг.1 представлена структурная схема системы питания
специальной аппаратуры. На фиг.2 изображен временной график изменения тока разряда в основных режимах эксплуатации системы.
Система питания содержит (фиг.1) герметичные источники постоянного тока: свинцово-кислотную аккумуляторную батарею 1 с выходом 1-1 и цепью заряда 1-2, никель-кадмиевую аккумуляторную батарею 2 с выходом 2-1 и цепью заряда 2-2, литиево-ионную аккумуляторную батарею 3 с выходом 3-1 и цепью заряда 3-2 и двойнослойный конденсатор 4 с выходом 4-1 и цепью заряда 4-2, выключатели заряда соответствующих цепей заряда указанных источников, представляющие собой замыкающие контакты 1-3, 2-3, 3-3, 4-3, ограничители разряда названных источников, представляющие собой разделительные диоды 1-4, 2-4, 3-4 и 4-4, разрядные шины 5, цепи одновременного разряда указанных источников, содержащие соответственно тиристоры 1-5, 2-5, 3-5 и 4-5 и выключатели разряда представляющие собой замыкающие контакты 1-6, 2-6, 3-6 и 4-6, соответственно, и пульт управления зарядом 6, содержащий блок контроля напряжения разрядных шин 5 (не показан), источник оперативного питания (не показан) и аппаратуру управления зарядом (не показана), причем указанные источники 1...4 включены параллельно и соединены с разрядными шинами 5, цепь заряда 1-2 подключена к плюсовому выходу источника 2, цепь заряда 2-2 подключена к плюсовому выходу источника 3, цепь заряда 3-2 подключена к плюсовому выходу источника 4, цепь заряда 4-2 подключена к плюсовой разрядной шине 5, в плюсовой провод цепи заряда 1-2 включен выключатель заряда 1-3, в плюсовой провод цепи заряда 2-2 включен выключатель заряда 2-3, в плюсовой провод цепи заряда 3-2 включен выключатель заряда 3-3, в плюсовой провод цепи заряда 4-2 включен выключатель заряда 4-3, указанные выключатели заряда управляются пультом управления 6, в плюсовой провод выхода 1-1 включен ограничитель разряда 1-4, в плюсовой провод выхода 2-1 включен ограничитель разряда 2-4, в плюсовой провод
выхода 3-1 включен ограничитель разряда 3-4, в плюсовой провод выхода 4-1 включен ограничитель разряда 4-4, минусовые провода указанных выходов соединены с соответствующей шиной 5 непосредственно, причем указанные ограничители разряда являются быстродействующими диодами.
Пульт управления зарядом 6 соединен с разрядными шинами 5, содержит аппаратуру управления зарядом, в которую в общем случае входит: блок заряда, состоящий из четырех электромагнитных реле, управляющих работой замыкающих контактов 1-3...4-3, выполняющих функцию выключателя заряда соответствующего источника в той или иной последовательности и одного реле с четырьмя замыкающими контактами, позволяющего производить одновременный заряд источников 1...4, причем работой указанного пульта управляет непосредственно или дистанционно оператор в зависимости от результатов контроля напряжения разрядных шин 5 или режима эксплуатации системы питания и специальной аппаратурой. В режиме ожидания ток разряда источников равен 
(фиг.2) и поддерживается неизменным длительно (участок 0-t1), в режиме применения ток разряда равен сумме токов всех источников, то есть
а в режиме технического обслуживания (ТО) ток разряда
так как осуществляется практический пуск отдельных потребителей. Использование параллельно включенных источников постоянного тока основанных на различных физических принципах и электрохимических системах позволяет обеспечить заданную надежность электроснабжения потребителей при набросах и сбросах нагрузки в режимах воздействия помех, как на систему питания, так и на специальную аппаратуру в течение заданного времени автономного функционирования [4].
Система электропитания работает следующим образом.
В режиме заряда контрольное значение напряжения источника оперативного питания пульта управления зарядом и разрядом 6 подается на разрядные шины 5, а затем замыкаются выключатели заряда 1-3, 2-3, 3-3 и 4-3 и источники постоянного тока 1...4 начинают заряжаться. После того как напряжение каждого из источников постоянного тока 1...4 достигает номинального значения (допустим через заданный промежуток времени) выключатели заряда 1-3...4-3 размыкаются, напряжение источника оперативного питания снимается и система питания готова к работе. При включении потребителей к разрядным шинам 5 упомянутые источники 1...4 начинают разряжаться в зависимости от режима работы потребителей: в режиме малой нагрузки ток разряда упомянутых источников равен 
, в режиме пуска всей специальной аппаратуры ток разряда будет равен 
, а в режиме регламента технического обслуживания (ТО), ток разряда будет равен 
(фиг.2). Оператор, зная графики разряда источников, может включить на подзаряд посредством замыкания соответствующего выключателя заряда, при этом контроль за степенью разряда каждого из источников осуществляют ограничители разряда 1-4...4-4.
Источники, принятые во внимание
[1]. Преобразовательные устройства систем автономного энергоснабжения. Под ред. В.А.Атрощенко М., МО, 1987, стр.92, рис.5.5.
[2]. Багуц В.П., Костроминов A.M., Ковалев Н.П. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М., Транспорт, 1990, стр.30, рис.2.2.
[3]. Источники электропитания РЭА. Справочник. Под ред. Г.С.Найвельт. М., Радио и связь, 1986, стр.273...276, рис.7.18...7.22.
[4]. Нижниковский Е.А. Химические источники автономного электроснабжения радиоэлектронной аппаратуры. М., МЭИ, 2004, 228 с.
Система питания специальной аппаратуры, содержащая параллельно включенные первый, второй, третий и четвертый источники постоянного тока, цепи заряда каждого из указанных источников с выключателями заряда, установленными в плюсовом проводе указанных цепей, разрядные шины и пульт управления зарядом, содержащий блок контроля напряжения разрядных шин, источник оперативного тока и аппаратуру управления зарядом, причем цепи заряда каждого из названных источников разделены, а названные источники постоянного тока и пульт соединены с разрядными шинами, отличающаяся тем, что все источники постоянного тока выполнены герметичными, при этом в качестве первого источника установлена свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, в качестве второго источника - никель-кадмиевая аккумуляторная батарея, в качестве третьего источника - литиево-ионная аккумуляторная батарея, а в качестве четвертого источника - двойнослойный конденсатор, причем между плюсовым выходом каждого из источников постоянного тока и плюсовой шиной включен ограничитель разряда в виде диода, каждая цепь заряда содержит свой выключатель заряда, цепь заряда первого источника постоянного тока включена между плюсовым выходом названного источника и плюсовым выходом второго источника постоянного тока, цепь заряда второго источника постоянного тока включена между плюсовым выходом названного источника и плюсовым выходом третьего источника постоянного тока, цепь заряда третьего источника постоянного тока включена между плюсовым выходом названного источника и плюсовым выходом четвертого источника постоянного тока, цепь заряда четвертого источника постоянного тока включена между плюсовым выходом названного источника и плюсовой разрядной шиной.
