RU2050664C1

RU2050664C1 - No-break power supply facility

Info

Publication number: RU2050664C1
Application number: RU92014357A
Authority: RU
Inventors: Алексей Иванович Маматов
Original assignee: Алексей Иванович Маматов
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: power supply for computing and data-processing centers, control centers, and communication equipment. SUBSTANCE: power supply facility has a.c. power buses, working and charging rectifiers, storage battery, two inverters, and in addition it is provided with short-out nonlinear resistance box inserted in series with storage battery "minus" bus, and power diodes whose positive poles are connected to common "minus" buses of working rectifiers, respectively. Facility is also provided with low-current rectifier permanently connected through current relay to storage battery; normally open contacts of relay are connected in parallel to start button of charging rectifier; working rectifiers are, essentially, voltage regulators and charging rectifier functions as current regulator; inverter functions as CW generator. EFFECT: provision for reliable power supply, improved stability of output parameters of a!c! and d!c! currents. 4 cl, 1 dwg

Description

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. The invention relates to electrical engineering, and in particular to installations of guaranteed power supply of direct and alternating currents, intended for reliable power supply of responsible consumers and special facilities, such as large electronic computing centers, control centers, stations and telecommunication nodes. In particular, it will find wide application as a source of primary noise-resistant power supply for optoelectronic technical systems, electronic automatic telephone exchanges of any number capacity, message switching centers, network nodes and telecommunication stations, packet switching stations and nodes, fire alarm systems and high and hazardous technologies and to a greater extent in such large technical systems where electrical disturbances of the power supply network are strictly unacceptable and (or) extremely flawed.

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.Known installation, for example, nodes and stations of telecommunication networks, which are designed for round-the-clock power supply with alternating and direct current mainly digital communication equipment. They contain power supply buses, various types of electrical and (or) mechanical energy storage devices, converters, rectifiers, inverters, storage batteries and switchboards of the latter [1]
Of the known guaranteed power supply units, the closest to the technical solution is the installation containing rectifiers, stabilizers, decoupling diodes and a battery with a shut-off power diode, which is connected via switched contactors of the contactors and the diode to the load terminals when the voltage relay indicates a decrease in the voltage on the battery below the permissible value [2]
The structural diagrams of such installations at a power of more than 5 kW due to the presence of an open circuit operation of the contacts of the contactors are difficult to implement, and most importantly, they do not protect the secondary power sources of the electro-optical equipment from short-term electrical disturbances (dips, surges, interruptions) of the power supply network causing transients , which leads to an increase in hardware and software failures of equipment of responsible consumers. In general, the installation of efficiency does not reach its maximum. In addition, the functionality of the prototype is narrowed: there is no circuit solution for the processes of automatic charging and battery maintenance, it does not have a guaranteed alternating current output.

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. An object of the invention is to reduce the magnitude of the amplitudes of the electric disturbances of the voltage at constant and alternating current loads in transient modes of its operation, increase the efficiency of the installation, increase the hardware reliability and stability of the output parameters of constant and alternating currents, improve the shape of the sinusoidal voltage on the alternating current load.

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. The technical problem is solved in that the claimed installation of guaranteed power Mamatov contains busbars for AC power, rectifiers attached to them, one of which is connected to the battery, a contactor, terminals for connecting the load and power diodes. Two voltage relays are introduced into it, an inverter and a block of nonlinear resistors, and between the terminals of the first rectifier connected to the inputs of the inverter, the output of which is connected to the terminals for connecting the AC load, the first voltage relay is connected, the make contact of which is connected in parallel with the make contact of the second relay voltage connected between the terminals of the second rectifier connected to the terminals for connecting the DC load, one common contact of the voltage relay is connected to the plus terminal of the rectifier and the other to the contactor, the contacts of which shunt the block of nonlinear resistors connected on the one hand to the first output of the battery and to the contactor, and on the other hand to the cathodes of the on-board diodes, the anodes of which are connected to the first terminals of the first and second rectifiers, the second terminals of the rectifiers are connected to the second terminal of the battery.

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. A content rectifier connected to the network and through the current relay to the battery terminals is introduced into the installation, moreover, the relay contact contacts are connected in parallel with the start button of the charging rectifier, connected to the power bus input and output terminals to the battery terminals. In this case, the block of nonlinear resistors is made in the form of a column-resistor matrix with air free cooling, part of the columns of which are shunted by the contacts of the contactor, and the power circuit of the latter is connected to the battery through the contacts of the voltage relay.

В установке рабочие выпрямители выполнены как стабилизаторы напряжения, а зарядный как стабилизатор тока, при этом инвертор функционирует как генератор синусоидальных колебаний. In the installation, working rectifiers are designed as voltage stabilizers, and charging as a current stabilizer, while the inverter functions as a generator of sinusoidal oscillations.

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. Conducted patent research and testing of working installations, in particular their use at electronic and quasi-electronic automatic telephone exchanges, confirm their inventive step and industrial applicability, and most importantly the absence of electrical disturbances at the loads, leading to hardware and software shutdowns of the station, which reduces operational labor costs. For example, only using an MT-20 type electronic electronic station gives at least 20% energy savings of the existing value. The estimated time between failures to disrupt operations has increased by several orders of magnitude and is at least 100 years. The reliability of the installation is improved due to the use of a passive block of non-linear resistors with natural cooling. The service life of rechargeable batteries reaches up to 20 years due to an increase in the stability of charge and content currents, and the physicochemical properties of the battery are judged by the magnitude of the content current. The value of voltage stability at loads due to the implementation of working rectifiers as voltage stabilizers and a charging current stabilizer is increased, the shape of the sine of the inverter output voltage is improved.

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. The drawing shows the installation diagram. It contains tires 1 of an alternating current power source of category IA (or IB, IIA). Working rectifiers with filters 2 and 2 ', to the outputs of which voltage relays 3 and 3' are connected, are loaded: rectifier 2 to inverter 4, which is connected to AC load 5, rectifier 2 'to DC load 6. The backup rectifier 7 with the power button 8 is connected to the battery 9, in the bus 10, for example, the minus of which is connected in series with a block 11 of non-linear resistors and power diodes 12, the anodes of which are connected to the negative terminals of the working rectifiers 2 and 2 '. A content rectifier 14 is connected to the battery 9 through a current relay 13, while the contacts 15 of the relay 13 bypass the button 8 of the rectifier 7. The columns 16 of the nonlinear resistors of block 11 are bridged by the contacts 17 of the contactor 18, in the circuit of which the contacts 19 of the voltage relay 3 and 3 'are connected.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

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. In the steady state, the working rectifier 2 provides power through the inverter 4 of the AC load 5, and the rectifier 2 'of the DC load 6, voltage relay 3 and 3' are set to the lower voltage tolerance of the rectifiers 2 and 2 '. The battery 9 is contained in the rectifier 14, the charging rectifier 7 operates in standby mode, i.e. disconnected from the battery 9. Columns 16 of non-linear resistors with contacts 17 are disconnected and no current flows from the battery 9 in the minus 10 bus. If there is an interruption in the power supply on the installation buses 1, the loads 5 and 6 are continuously and automatically provided with power for due to their uninterrupted connection to the negative bus 10 of the installation, in this case, sequential discrete shunting of the columns 16 of the block 11 by the contacts 17 of the contactor 18 occurs, the signal for the operation of the latter is the contacts 19 of the relay 3 and 3 'nap shreds.

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. With the advent of power supply on the buses 1, the rectifiers 2 and 2 'come into operation as voltage stabilizers with the growth of the latter above the threshold for locking the power diodes 12, which are closed without transients so that no current flows in the bus 10. Thus, the installation is smoothly, without electrical disturbances at loads 5 and 6, is pulled into a stationary mode of operation. When the power supply appears on the buses 1, the charging rectifier 7 automatically switches to the operating mode as a current stabilizer when the contacts 15 of the current relay 13 are closed, while the last signal is the increase in the current of the rectifier 14 containing more than its nominal value.

Claims

1. INSTALLATION OF A GUARANTEED POWER SUPPLY, comprising AC busbars, rectifiers connected to them, one of which is connected to the battery, a contactor, connection terminals and power diodes, characterized in that two voltage relays, an inverter and a non-linear block are additionally introduced into it resistors, and between the terminals of the first rectifier connected to the inputs of the inverter, the output of which is connected to the terminals for connecting the AC load, the first voltage relay is turned on, closing whose contact is connected in parallel with the make contact of the second voltage relay connected between the terminals of the second rectifier connected to the terminals for connecting the DC load, the voltage relay contacts are connected between the positive terminals of the rectifiers and the contactor; the contacts of which are shunted by a block of nonlinear resistors connected on the one hand to the first terminal of the battery and a contactor, and on the other hand to the cathodes of the on-board diodes, the anodes of which are connected to the first terminals of the first and second rectifiers, the second terminals of the rectifiers being connected to the second terminal of the battery .

2. Installation according to claim 1, characterized in that a content rectifier is inserted into it, connected via a current relay to the terminals of the battery, and the closing contacts of the current relay are connected in parallel with the start button of the charging rectifier, connected by an input to the power buses, and output terminals with leads battery pack.

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the block of non-linear resistors is made in the form of an air-cooled column-resistor matrix, some of whose columns are shunted by the contacts of the contactor.

4. Installation according to claims 1 to 3, characterized in that the first and second rectifiers are designed as voltage stabilizers, and charging as a current stabilizer, while the inverter functions as a generator of sinusoidal oscillations.