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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de poder ininterrumpible. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protección de equipos contra operación de emergencia de la red, sistemas de alimentación ininterrumpida Al operar equipos de comunicación, a veces se necesita una fuente de alimentación independiente (por ejemplo, durante cortes de energía). Si el equipo funciona sin intervención humana, entonces el cargador debe ser automático. En tales casos, se utilizan sistemas de alimentación ininterrumpida. Uno de estos bloques será discutido en este artículo. La unidad de fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) propuesta está diseñada para el respaldo automático de energía de equipos de radio en sitios remotos que no tienen personal de servicio permanente (por ejemplo, repetidores). También se puede utilizar para otros equipos de 12 V CC. El BBP proporciona dos modos de funcionamiento: el principal, cuando la carga se alimenta con tensión de red de 220 V AC, y el de emergencia, cuando en ausencia de tensión de red la carga se alimenta con una batería de respaldo con tensión nominal de 12v Estructuralmente, el dispositivo es una carcasa única, que alberga una fuente de alimentación estabilizada con un voltaje de 13 V, capaz de entregar una corriente de 1 ... 1,4 A a la carga; Cargador; batería que proporciona energía a la carga durante 6...8 horas; sistema de control. El sistema de control realiza automáticamente: - indicación de los modos de funcionamiento (alimentación de la red, carga, alimentación de emergencia de la batería); - puesta en funcionamiento de la BBP cuando aparece tensión en la red; - cargar (recargar) las baterías con una corriente estable; - control del grado de carga de la batería por el voltaje en sus terminales; - cambiar la carga a energía de batería autónoma cuando falla la tensión de red; - apagado de emergencia de la batería en caso de mal funcionamiento o descarga profunda debido a una ausencia prolongada de tensión de red durante más de 6 ... 8 horas. En modo manual, es posible forzar el encendido desde la batería. Como energía de respaldo en el BBP, se utilizaron diversas variantes de baterías de ácido tanto nacionales como importadas. Las baterías de plomo-ácido fabricadas por YACHT BATTERY CO, LTD (tipo Y7-12) y YUASA CORPORATION (NP7-12) con un voltaje nominal de 12 V y una capacidad de 7 A==dot==h demostraron ser confiables en operación . No necesitan reposición periódica de electrolitos y mantenimiento constante, no hay efecto de "inversión de polaridad", se pueden almacenar en un estado cargado durante mucho tiempo (hasta un año). Según los datos del pasaporte, el voltaje de carga de la batería en el modo de espera es de 13,5 ... 13,8 V (a una temperatura de 20 ° C), y según el nomograma de descarga, con una descarga de 6 horas con una corriente de 1,4 A, el voltaje crítico umbral es de 11 V, por debajo del cual hay una fuerte caída, una sección de la curva correspondiente a la descarga completa. Se pueden encontrar más detalles sobre los parámetros de la batería en el artículo "Baterías de plomo-ácido de uso amplio" ("Radio", 2000, No. 12, pp. 43, 44). Con base en lo anterior, se eligieron los umbrales para el funcionamiento del control automático: el umbral superior (apagado de carga) - 14 V (tensión de carga 13,8 V más pérdidas de tensión en los cables de alimentación y contactos de los terminales de la batería) y el umbral inferior ( apagado de emergencia de la batería para evitar descargas profundas) - 11 V. El esquema del dispositivo se muestra en la fig. 1.
Cuando se enciende el interruptor de palanca SA1, el voltaje del devanado secundario del transformador T1 se suministra a los rectificadores VD1-VD4, VD5. El relé K1 se activa y sus contactos K1.1 encienden el circuito de control automático. El voltaje rectificado es estabilizado por un estabilizador en el chip DA1. Para obtener el valor requerido del voltaje de salida, se incluye un diodo zener VD1 en el circuito de cable común del microcircuito DA6. Para aumentar la capacidad de carga del estabilizador, se utiliza un seguidor de emisor en el transistor VT1. El LED HL2 verde indica la presencia de tensión de salida estabilizada. El dispositivo comienza a cargar la batería automáticamente cada 12 horas. Si está cargada, el proceso de carga se detendrá rápidamente tan pronto como el voltaje alcance los 14 V. Este modo le permite mantener la batería cargada en todo momento. El temporizador consta de un elemento multivibrador DD1.1 y un contador DD2. 12 horas después del inicio de la operación del dispositivo, aparecerá un nivel alto en la salida del contador M y un nivel bajo en la salida del elemento DD1.2. El disparador de los elementos DD3.5, DD3.6 cambiará a un estado en el que la salida de DD3.6 es alta. Al mismo tiempo, aparecerá un pulso en la salida del elemento DD3.1, que reiniciará el contador DD2. Un nivel alto de la salida del elemento DD3.6 abre el transistor VT3. El estabilizador de corriente de carga en el transistor VT2 está encendido. Cuando la corriente pasa por el LED HL1, el voltaje cae sobre él, que se usa como referencia. La corriente de carga estabilizada se suministra al paquete de baterías GB1. El LED amarillo brillante HL1 sirve simultáneamente como indicador del proceso de carga. Los comparadores se realizan en el amplificador operacional DA2.1 y DA2.2. Una fuente de voltaje de referencia para comparadores se ensambla en la resistencia R8 y el diodo zener VD9. No depende del voltaje de la batería. Los umbrales para el funcionamiento de la automatización se establecen mediante el ajuste de las resistencias R10 y R13 (umbrales inferior y superior, respectivamente). Cuando el voltaje de la batería es de 14 V, se produce un nivel bajo en la salida del amplificador operacional DA2.2. El disparador en los elementos DD3.5, DD3.6 se restablece y también aparece un nivel bajo en la salida de DD3.6. El transistor VT3 se cierra y la batería deja de cargarse. Si falla la tensión de red, los contactos del relé K1.1 se abrirán más rápido de lo que desaparece la tensión en la salida del estabilizador. Una caída de voltaje positiva irá al circuito diferenciador C7R17 y aparecerá un pulso de bajo nivel en la salida del elemento DD1.4. El disparador en los elementos DD3.3, DD3.4 cambiará y aparecerá un nivel alto en la salida de DD3.3. El transistor VT4 se abrirá, el relé K2 funcionará y sus contactos K2.1 conectarán la batería GB1 a la carga. El LED HL3 rojo indica la transición a alimentación de emergencia desde la batería. Cuando aparezca tensión en la red, los contactos del relé K1.1 se cerrarán de nuevo. Un nivel bajo a través del diodo VD15 cambiará el disparador DD3.3, DD3.4 de tal manera que la salida del elemento DD3.3 será baja. El transistor VT4 se cierra, el relé K2 cambia a su estado original y el dispositivo cambia al modo principal. Al mismo tiempo, el circuito diferenciador C6R16 generará un pulso de bajo nivel en la entrada del elemento DD1.3. Este pulso, al pasar por los elementos DD1.3 y DD3.2, cambiará el disparador (DD3.5, DD3.6), aparecerá un nivel alto en la salida del elemento DD3.6. El transistor VT3 se abrirá y comenzará el proceso de carga de la batería hasta alcanzar un ciclo de 12 horas. En el modo de emergencia del funcionamiento del SAI, el sistema de control protege la batería de una descarga completa cuando, como consecuencia de una ausencia prolongada de tensión en la red eléctrica, la batería se descarga y su tensión cae a 11 V. En este caso, el comparador se activa por el umbral inferior, la salida del amplificador operacional DA2.1 pasa a un nivel bajo, que a través del diodo VD16 afecta el disparador DD3.3, DD3.4. El transistor VT4 se cierra y los contactos del relé K2.1 vuelven a su estado original. El suministro de carga está completamente desenergizado. Cuando aparezca la tensión de red, la carga será alimentada por el estabilizador. Los diodos VD1 -VD4 se pueden reemplazar con cualquiera de la serie KD202, así como con la serie KD226, KD228, etc. para una corriente de 2 ... 3 A; diodo VD8-KD202A o similar. Diodos VD11-VD17: cualquier universal, por ejemplo, serie KD522, D220, D310. El transistor VT1 se puede usar en las series KT817, KT819 y VT2, en la serie KT818. El chip DA2 será completamente reemplazado por dos amplificadores operacionales de uso general, por ejemplo, K140UD708. En lugar del microcircuito DD3 (seis inversores con mayor capacidad de carga y estroboscopio), se puede usar K561LN2, también teniendo en cuenta las diferencias en el pinout. Relé K1: relé de láminas RES64A (pasaporte RS4.569.724) con un contacto de cierre Puede usar casi cualquier relé de láminas eligiendo una resistencia R1 para amortiguar el exceso de voltaje. El relé K2 es un relé importado de tamaño pequeño para un voltaje de 12 V y una corriente de disparo de 30 mA. Puede usar un relé con un voltaje de 9 ... 12 V, una corriente de disparo de hasta 50 mA y con una capacidad de ruptura de contacto de al menos 3 A, por ejemplo, RES9 (pasaporte RS4.524.200, RS4.524.201) , RES32 (pasaporte RF4.500.341), RES47 (pasaporte RF4.500.409). El transformador T1 debe proporcionar un voltaje en el devanado secundario de 13 V a una corriente suficiente para la carga. El BBP está montado en una caja rectangular de plástico de 95x135x305, que incluye una tapa rectangular de 40 mm de altura (Fig. 2). Los orificios de ventilación están perforados en los lados de la tapa.
Un disipador de calor acanalado común con un área de 100 cm² se fija en el exterior de la parte trasera de la caja. Los transistores VT1, VT2 y el estabilizador integrado DA1 están instalados en el disipador de calor en juntas aislantes hechas de cinta de PTFE. La batería está ubicada en el frente de la carcasa y está separada del transformador adyacente por una junta de goma elástica. Todos los demás elementos de radio, incluidos los relés, están montados en una placa de circuito de fibra de vidrio de lámina de 75x250 mm unida al interior de la cubierta. La capa de lámina se divide con un cortador delgado en áreas aisladas de 5x5 mm para montar radioelementos (las dimensiones de las áreas para microcircuitos son de 2,5x5 mm). Las conexiones entre elementos y plataformas se realizan mediante conductores. Al establecer un BBP, se recomienda en primer lugar establecer el valor del voltaje de salida seleccionando el diodo zener VD6. Luego configure la corriente del cargador seleccionando la resistencia R2. La corriente a través del LED HL1 no debe exceder el máximo permitido (seleccionado por la resistencia R4). La experiencia en el funcionamiento de baterías ha demostrado que la corriente de carga óptima es una corriente suficiente para recargar. Es numéricamente igual a 0,05 de la capacidad de la batería, es decir, 0,35 A. Es conveniente configurar los umbrales del comparador mediante un multímetro digital y un osciloscopio. Para hacer esto, debe desconectar temporalmente el punto de conexión de las resistencias R8, R9 y R12 del dispositivo y conectarlo a una fuente de alimentación externa regulada. Luego encendemos el BBP y configuramos el voltaje de la fuente externa a 14 V (según el multímetro digital). Al controlar la salida del amplificador operacional DA2.2 con un voltímetro u osciloscopio, al girar el motor de la resistencia de sintonización R13, logramos un nivel bajo. De manera similar, al configurar el voltaje de la fuente externa a 11 V (correspondiente al umbral inferior del comparador), logramos un nivel bajo en la salida del amplificador operacional DA2.1 al ajustar la resistencia R10. Después de establecer los umbrales, restauramos la conexión original. Para un funcionamiento estable y fiable del relé de láminas K1, se conecta un condensador C2 en paralelo con su devanado (seleccionado empíricamente). Autores: V.Lavrinenko, F.Rotar, Volzhsky, región de Volgogrado.
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