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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Unterbrechungsfreie Stromversorgung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen Beim Betrieb von Kommunikationsgeräten ist manchmal eine unabhängige Stromquelle erforderlich (z. B. bei Stromausfällen). Wenn das Gerät ohne menschliches Eingreifen funktioniert, muss das Ladegerät automatisch sein. In solchen Fällen kommen unterbrechungsfreie Stromversorgungen zum Einsatz. Einer dieser Blöcke wird in diesem Artikel besprochen. Die vorgeschlagene unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheit (USV) ist für die automatische Notstromversorgung von Funkgeräten an abgelegenen Standorten konzipiert, an denen kein ständiges Servicepersonal vorhanden ist (z. B. Repeater). Es kann auch für andere 12-V-Gleichstromgeräte verwendet werden. Das BBP bietet zwei Betriebsmodi: den Hauptbetriebsmodus, wenn die Last von der Netzspannung von 220 V AC gespeist wird, und den Notbetriebsmodus, wenn die Last bei fehlender Netzspannung von einer Pufferbatterie mit Nennspannung gespeist wird von 12 V. Strukturell handelt es sich bei dem Gerät um ein einzelnes Gehäuse, in dem sich ein stabilisiertes Netzteil mit einer Spannung von 13 V befindet, das einen Strom von 1 ... 1,4 A an die Last liefern kann; Ladegerät; Batterie, die die Last 6...8 Stunden lang mit Strom versorgt; Steuersystem. Das Steuerungssystem führt automatisch aus: - Anzeige der Betriebsarten (Stromversorgung über das Stromnetz, Laden, Notstromversorgung über die Batterie); - Einschaltung des BBP in Betrieb, wenn im Netz Spannung anliegt; - Aufladen (Aufladen) der Batterien mit einem stabilen Strom; - Steuerung des Ladezustands der Batterie anhand der Spannung an ihren Anschlüssen; - Umschalten der Last auf autarke Batterieversorgung bei Ausfall der Netzspannung; - Notabschaltung des Akkus bei Fehlfunktion oder Tiefentladung aufgrund längerer Abwesenheit der Netzspannung von mehr als 6 ... 8 Stunden. Im manuellen Modus ist es möglich, die Stromversorgung über die Batterie zu erzwingen. Als Notstromversorgung wurden im BBP verschiedene Varianten sowohl inländischer als auch importierter Säurebatterien verwendet. Als zuverlässig im Betrieb erwiesen sich Blei-Säure-Batterien der Hersteller YACHT BATTERY CO, LTD (Typ Y7-12) und YUASA CORPORATION (NP7-12) mit einer Nennspannung von 12 V und einer Kapazität von 7 A==dot==h . Sie benötigen kein regelmäßiges Nachfüllen des Elektrolyten und keine ständige Wartung, es gibt keinen „Polaritätsumkehr“-Effekt, sie können im geladenen Zustand über einen langen Zeitraum (bis zu einem Jahr) gelagert werden. Laut Passdaten beträgt die Ladespannung des Akkus im Standby-Modus 13,5 ... 13,8 V (bei einer Temperatur von 20 °C) und laut Entladenomogramm bei einer 6-stündigen Entladung mit einem Strom von Bei ca. 1,4 A liegt die kritische Schwellenspannung bei 11 V, unterhalb dieser erfolgt ein steiler Abfall – ein Kurvenabschnitt, der einer vollständigen Entladung entspricht. Weitere Einzelheiten zu den Batterieparametern finden Sie im Artikel „Weit verbreitete Blei-Säure-Batterien“ („Radio“, 2000, Nr. 12, S. 43, 44). Basierend auf dem Vorstehenden wurden die Schwellenwerte für den Betrieb der automatischen Steuerung gewählt: die obere Schwelle (Ladeabschaltung) – 14 V (Ladespannung 13,8 V plus Spannungsverluste in den Versorgungsleitungen und Kontakten von den Batterieklemmen) und die untere Schwelle ( Notabschaltung der Batterie zur Vermeidung von Tiefentladung) - 11 V. Das Schema des Geräts ist in Abb. vier.
Wenn der Kippschalter SA1 eingeschaltet ist, wird die Spannung von der Sekundärwicklung des Transformators T1 den Gleichrichtern VD1-VD4, VD5 zugeführt. Das Relais K1 wird aktiviert und seine Kontakte K1.1 schalten den automatischen Steuerkreis ein. Die gleichgerichtete Spannung wird durch einen Stabilisator auf dem DA1-Chip stabilisiert. Um den erforderlichen Wert der Ausgangsspannung zu erhalten, ist eine Zenerdiode VD1 in den gemeinsamen Drahtkreis der DA6-Mikroschaltung eingebunden. Um die Belastbarkeit des Stabilisators zu erhöhen, wird ein Emitterfolger am Transistor VT1 verwendet. Die grüne LED HL2 zeigt das Vorhandensein einer stabilisierten Ausgangsspannung an. Das Gerät beginnt alle 12 Stunden automatisch mit dem Laden des Akkus. Ist er geladen, stoppt der Ladevorgang schnell, sobald die Spannung 14 V erreicht. Dieser Modus ermöglicht es Ihnen, den Akku jederzeit aufgeladen zu halten. Der Timer besteht aus einem Multivibratorelement DD1.1 und einem Zähler DD2. 12 Stunden nach Inbetriebnahme des Gerätes erscheint am Ausgang des M-Zählers ein High-Pegel und am Ausgang des Elements DD1.2 ein Low-Pegel. Der Trigger an den Elementen DD3.5, DD3.6 wechselt in einen Zustand, in dem der Ausgang von DD3.6 hoch ist. Gleichzeitig erscheint am Ausgang des Elements DD3.1 ein Impuls, der den Zähler DD2 zurücksetzt. Ein hoher Pegel vom Ausgang des Elements DD3.6 öffnet den Transistor VT3. Der Ladestromstabilisator am Transistor VT2 ist eingeschaltet. Wenn Strom durch die HL1-LED fließt, fällt an ihr die Spannung ab, die als Referenz dient. Der stabilisierte Ladestrom wird dem Akkupack GB1 zugeführt. Die leuchtend gelbe LED HL1 dient gleichzeitig als Anzeige des Ladevorgangs. Die Komparatoren sind auf den Operationsverstärkern DA2.1 und DA2.2 aufgebaut. Eine Referenzspannungsquelle für Komparatoren ist auf dem Widerstand R8 und der Zenerdiode VD9 aufgebaut. Es hängt nicht von der Batteriespannung ab. Die Schwellenwerte für den Betrieb der Automatisierung werden durch die Trimmwiderstände R10 und R13 (untere bzw. obere Schwelle) eingestellt. Bei einer Batteriespannung von 14 V entsteht am Ausgang des Operationsverstärkers DA2.2 ein Low-Pegel. Der Trigger an den Elementen DD3.5, DD3.6 wird zurückgesetzt und am Ausgang von DD3.6 erscheint ebenfalls ein Low-Pegel. Der Transistor VT3 schließt und der Akku stoppt den Ladevorgang. Bei Ausfall der Netzspannung öffnen die Relaiskontakte K1.1 schneller, als die Spannung am Stabilisatorausgang verschwindet. Ein positiver Spannungsabfall geht an die Differenzschaltung C7R17 und am Ausgang des Elements DD1.4 erscheint ein Impuls mit niedrigem Pegel. Der Trigger an den Elementen DD3.3, DD3.4 schaltet um und am Ausgang von DD3.3 erscheint ein hoher Pegel. Der Transistor VT4 öffnet, das Relais K2 arbeitet und seine Kontakte K2.1 verbinden die Batterie GB1 mit der Last. Die rote LED HL3 zeigt den Übergang zur Notstromversorgung aus der Batterie an. Wenn im Netz Spannung anliegt, schließen die Kontakte des Relais K1.1 wieder. Ein niedriger Pegel durch die VD15-Diode schaltet den Trigger DD3.3, DD3.4 so, dass der Ausgang des Elements DD3.3 niedrig ist. Der Transistor VT4 schließt, das Relais K2 wechselt in seinen ursprünglichen Zustand und das Gerät wechselt in den Hauptmodus. Gleichzeitig erzeugt die Differenzierschaltung C6R16 einen Low-Pegel-Impuls am Eingang des Elements DD1.3. Dieser Impuls, der die Elemente DD1.3 und DD3.2 durchläuft, schaltet den Trigger (DD3.5, DD3.6), am Ausgang des DD3.6-Elements erscheint ein hoher Pegel. Der VT3-Transistor öffnet sich und der Batterieladevorgang beginnt, bis ein 12-Stunden-Zyklus erreicht ist. Im Notbetrieb des USV-Betriebs schützt die Steuerung die Batterie vor Tiefentladung, wenn infolge längerer Spannungsfreiheit im Netz die Batterie entladen wird und die Spannung an ihr auf 11 V absinkt In diesem Fall wird der Komparator durch die untere Schwelle ausgelöst, der Ausgang des Operationsverstärkers DA2.1 geht auf einen niedrigen Pegel, der über die Diode VD16 den Trigger DD3.3, DD3.4 beeinflusst. Der Transistor VT4 schließt und die Kontakte des Relais K2.1 gehen in ihren ursprünglichen Zustand über. Die Lastversorgung ist komplett stromlos. Wenn die Netzspannung erscheint, wird die Last vom Stabilisator mit Strom versorgt. Die Dioden VD1 -VD4 können durch alle Dioden der KD202-Serie sowie der Serien KD226, KD228 usw. für einen Strom von 2 ... 3 A ersetzt werden; Diode VD8-KD202A oder ähnlich. Dioden VD11-VD17 – alle universell, zum Beispiel Serie KD522, D220, D310. Der Transistor VT1 kann in den Serien KT817, KT819 und VT2 in der Serie KT818 verwendet werden. Der DA2-Chip wird vollständig durch zwei Allzweck-Operationsverstärker ersetzt, zum Beispiel K140UD708. Anstelle des DD3-Chips (sechs Wechselrichter mit erhöhter Belastbarkeit und Strobing) können Sie auch den K561LN2 verwenden, auch unter Berücksichtigung der Unterschiede in der Pinbelegung. Relais K1 - Reed-Relais RES64A (Pass RS4.569.724) mit einem Schließerkontakt Sie können fast jedes Reed-Relais verwenden, indem Sie einen Widerstand R1 zur Dämpfung von Überspannungen wählen. Das Relais K2 ist ein importiertes Kleinrelais für eine Spannung von 12 V und einen Auslösestrom von 30 mA. Sie können ein Relais mit einer Spannung von 9 ... 12 V, einem Auslösestrom von bis zu 50 mA und einem Kontaktunterbrechungsvermögen von mindestens 3 A verwenden, zum Beispiel RES9 (Pass RS4.524.200, RS4.524.201) , RES32 (Reisepass RF4.500.341), RES47 (Reisepass RF4.500.409). Der Transformator T1 muss an der Sekundärwicklung eine Spannung von 13 V bei einem für die Last ausreichenden Strom liefern. Das BBP ist in einem rechteckigen Kunststoffgehäuse mit den Maßen 95 x 135 x 305 montiert, einschließlich einer rechteckigen Abdeckung mit einer Höhe von 40 mm (Abb. 2). An den Seiten des Deckels sind Belüftungslöcher gebohrt.
An der Außenseite des hinteren Endes des Gehäuses ist ein üblicher Rippenkühlkörper mit einer Fläche von 100 cm² befestigt. Die Transistoren VT1, VT2 und der integrierte Stabilisator DA1 sind auf Isolierdichtungen aus PTFE-Band auf dem Kühlkörper montiert. Die Batterie befindet sich vorne im Gehäuse und ist durch eine elastische Gummidichtung vom angrenzenden Transformator getrennt. Alle anderen Funkelemente, einschließlich Relais, sind auf einer 75 x 250 mm großen Folien-Fiberglas-Leiterplatte montiert, die an der Innenseite der Abdeckung angebracht ist. Die Folienschicht wird mit einem dünnen Cutter in isolierte Bereiche von 5 x 5 mm zur Montage von Funkelementen unterteilt (die Abmessungen der Bereiche für Mikroschaltungen betragen 2,5 x 5 mm). Verbindungen zwischen Elementen und Plattformen werden durch Leiter hergestellt. Bei der Festlegung eines BBP wird empfohlen, zunächst den Wert der Ausgangsspannung durch Auswahl der Zenerdiode VD6 festzulegen. Stellen Sie dann den Ladestrom ein, indem Sie den Widerstand R2 auswählen. Der Strom durch die HL1-LED sollte den maximal zulässigen Wert (ausgewählt durch Widerstand R4) nicht überschreiten. Erfahrungen im Betrieb von Batterien haben gezeigt, dass der optimale Ladestrom ein Strom ist, der zum Nachladen ausreicht. Sie entspricht numerisch dem 0,05-fachen der Batteriekapazität, also 0,35 A. Die Komparatorschwellen lassen sich bequem mit einem Digitalmultimeter und einem Oszilloskop einstellen. Dazu müssen Sie den Anschlusspunkt der Widerstände R8, R9 und R12 vorübergehend vom Gerät trennen und an eine externe geregelte Stromquelle anschließen. Dann schalten wir das BBP ein und stellen die externe Quellenspannung auf 14 V ein (laut Digitalmultimeter). Durch die Steuerung des Ausgangs des Operationsverstärkers DA2.2 mit einem Voltmeter oder Oszilloskop und durch Drehen des Motors des Abstimmwiderstands R13 erreichen wir einen niedrigen Pegel. In ähnlicher Weise erreichen wir durch Einstellen der Spannung der externen Quelle auf 11 V (entsprechend der unteren Schwelle des Komparators) einen niedrigen Pegel am Ausgang des Operationsverstärkers DA2.1, indem wir den Widerstand R10 anpassen. Nachdem wir die Schwellenwerte festgelegt haben, stellen wir die ursprüngliche Verbindung wieder her. Für einen zuverlässig stabilen Betrieb des Reed-Relais K1 ist parallel zu seiner Wicklung ein Kondensator C2 geschaltet (empirisch ausgewählt). Autoren: V.Lavrinenko, F.Rotar, Volzhsky, Gebiet Wolgograd.
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