Gruppo di continuità. Schema, descrizione

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Gruppo di continuità. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protezione delle apparecchiature dal funzionamento di emergenza della rete, gruppi di continuità

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Quando si utilizzano apparecchiature di comunicazione, a volte è necessaria una fonte di alimentazione autonoma (ad esempio durante le interruzioni di corrente). Se l'apparecchiatura funziona senza intervento umano, il caricabatterie deve essere automatico. In questi casi vengono utilizzati gruppi di continuità. Uno di questi blocchi sarà discusso in questo articolo.

Il gruppo di continuità proposto (UPS) è progettato per il backup automatico dell'alimentazione di apparecchiature radio in siti remoti che non dispongono di personale di manutenzione permanente (ad esempio ripetitori). Può essere utilizzato anche per altri apparecchi con una tensione di alimentazione di 12 V DC. L'UPS prevede due modalità di funzionamento: principale, quando il carico è alimentato da una rete a 220 V AC, ed emergenza, quando in assenza di tensione di rete il carico è alimentato da una batteria di backup con tensione nominale di 12 V.

Strutturalmente il dispositivo è un unico involucro che ospita un alimentatore stabilizzato con tensione di 13 V, in grado di erogare al carico una corrente di 1...1,4 A; Caricabatterie; una batteria che fornisce alimentazione al carico per 6...8 ore; sistema di controllo.

Il sistema di controllo esegue automaticamente:

- indicazione delle modalità di funzionamento (alimentazione da rete, ricarica, alimentazione di emergenza da batteria);

- inserimento in esercizio del BBP al manifestarsi della tensione di rete;

- caricare (ricaricare) le batterie con una corrente stabile;

- monitoraggio del grado di carica della batteria mediante tensione ai suoi terminali;

- commutazione del carico su alimentazione a batteria autonoma al venir meno della tensione di rete;

- spegnimento di emergenza della batteria in caso di malfunzionamento o scarica profonda per assenza prolungata della tensione di rete per più di 6...8 ore.

In modalità manuale è possibile forzare l'accensione dalla batteria.

Varie versioni di batterie ad acido, sia nazionali che importate, sono state utilizzate come alimentazione di riserva nell'UPS. Le batterie al piombo prodotte da YACHT BATTERY CO, LTD (tipo Y7-12) e YUASA CORPORATION (NP7-12) con una tensione nominale di 12 V e una capacità di 7 A = punto = h hanno dimostrato di essere affidabili durante il funzionamento. Non richiedono il rifornimento periodico dell'elettrolita e una manutenzione costante, non vi è alcun effetto di “inversione di polarità” e possono essere conservati per un lungo periodo (fino a un anno) in uno stato carico.

Secondo i dati del passaporto, la tensione di carica della batteria in modalità backup è 13,5...13,8 V (a una temperatura di 20 ° C) e secondo il nomogramma di scarica, con una scarica di 6 ore con una corrente di 1,4 A, la tensione critica di soglia è 11 V, al di sotto della quale si verifica un forte calo - una sezione della curva corrispondente alla scarica completa. Maggiori dettagli sui parametri della batteria possono essere trovati nell'articolo "Batterie al piombo per uso diffuso" (Radio, 2000, n. 12, pp. 43, 44).

Sulla base di quanto sopra, sono state selezionate le soglie di controllo automatico: la soglia superiore (spegnimento della carica) - 14 V (tensione di carica 13,8 V più perdite di tensione nei cavi di alimentazione e nei contatti dai terminali della batteria) e la soglia inferiore (spegnimento di emergenza della batteria per evitare che si scarichi completamente) - 11 V.

Lo schema del dispositivo è mostrato in fig. 1.

(clicca per ingrandire)

Quando l'interruttore a levetta SA1 è acceso, la tensione dall'avvolgimento secondario del trasformatore T1 viene fornita ai raddrizzatori VD1-VD4, VD5. Il relè K1 è attivato e i suoi contatti K1.1 attivano il circuito di controllo automatico. La tensione raddrizzata è stabilizzata da uno stabilizzatore sul chip DA1. Per ottenere il valore di tensione di uscita richiesto, un diodo zener VD1 è collegato al circuito del filo comune del microcircuito DA6. Per aumentare la capacità di carico dello stabilizzatore, viene utilizzato un inseguitore di emettitore sul transistor VT1. Il LED verde HL2 indica la presenza di una tensione di uscita stabilizzata.

Il dispositivo inizia automaticamente a caricare la batteria ogni 12 ore. Se è carica, il processo di ricarica si interromperà rapidamente non appena la tensione raggiunge i 14 V. Questa modalità consente di mantenere la batteria costantemente carica.

Il timer è costituito da un multivibratore sull'elemento DD1.1 e un contatore DD2. 12 ore dopo l'inizio del funzionamento del dispositivo, all'uscita M del contatore apparirà un livello alto e all'uscita dell'elemento DD1.2 apparirà un livello basso. Il trigger sugli elementi DD3.5, DD3.6 passerà a uno stato in cui l'uscita di DD3.6 è alta. Allo stesso tempo, verrà visualizzato un impulso all'uscita dell'elemento DD3.1, che ripristinerà il contatore DD2.

Un livello alto dall'uscita dell'elemento DD3.6 apre il transistor VT3. Lo stabilizzatore della corrente di carica sul transistor VT2 è acceso. Quando la corrente passa attraverso il LED HL1, la tensione cade su di esso, che viene utilizzata come riferimento. La corrente di carica stabilizzata viene fornita alla batteria GB1. Il LED giallo acceso HL1 funge anche da indicatore del processo di ricarica.

I comparatori sono realizzati utilizzando gli amplificatori operazionali DA2.1 e DA2.2. Una sorgente di tensione di riferimento per i comparatori viene assemblata utilizzando il resistore R8 e il diodo zener VD9. Non dipende dalla tensione della batteria. Le soglie di risposta automatica vengono impostate utilizzando i resistori di regolazione R10 e R13 (soglie inferiore e superiore, rispettivamente).

Quando la tensione della batteria è 14 V, all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2.2 appare un livello basso. Il trigger sugli elementi DD3.5, DD3.6 viene ripristinato e all'uscita di DD3.6 appare anche un livello basso. Il transistor VT3 si chiude e la ricarica della batteria si interrompe.

Se la tensione nella rete elettrica scompare, i contatti del relè K1.1 si apriranno più velocemente della scomparsa della tensione all'uscita dello stabilizzatore. Una caduta di tensione positiva verrà applicata al circuito differenziatore C7R17 e all'uscita dell'elemento DD1.4 apparirà un impulso di basso livello. Il trigger sugli elementi DD3.3, DD3.4 cambierà e all'uscita di DD3.3 apparirà un livello alto. Il transistor VT4 si aprirà, il relè K2 funzionerà e i suoi contatti K2.1 collegheranno la batteria GB1 al carico. Il LED rosso HL3 segnala il passaggio alla modalità di alimentazione a batteria di emergenza.

Quando appare tensione nella rete elettrica, i contatti del relè K1.1 si chiuderanno nuovamente. Un livello basso attraverso il diodo VD15 commuterà il trigger DD3.3, DD3.4 in modo che l'uscita dell'elemento DD3.3 sarà bassa. Il transistor VT4 si chiuderà, il relè K2 passerà al suo stato originale e il dispositivo entrerà in modalità principale. Allo stesso tempo, il circuito differenziatore C6R16 genererà un impulso di basso livello all'ingresso dell'elemento DD1.3. Questo impulso, passando attraverso gli elementi DD1.3 e DD3.2, commuterà il trigger (DD3.5, DD3.6) e all'uscita dell'elemento DD3.6 apparirà un livello alto. Il transistor VT3 si aprirà e il processo di ricarica della batteria inizierà fino al raggiungimento di un ciclo di 12 ore.

Nella modalità di funzionamento di emergenza dell'UPS, il sistema di controllo protegge la batteria dallo scaricamento completo, quando, a seguito di una lunga assenza di tensione nella rete, la batteria si scarica e la tensione su di essa scende a 11 V. In questo caso , il comparatore viene attivato alla soglia inferiore e all'uscita del livello DA2.1 dell'amplificatore operazionale si verifica una bassa tensione, che attraverso il diodo VD16 influenza il trigger DD3.3, DD3.4. Il transistor VT4 si chiude e i contatti del relè K2.1 tornano allo stato originale. L'alimentazione del carico è completamente diseccitata. Quando appare la tensione di rete, il carico sarà alimentato dallo stabilizzatore.

I diodi VD1 -VD4 possono essere sostituiti con qualsiasi serie KD202, nonché con le serie KD226, KD228, ecc. per una corrente di 2...3 A; diodo VD8-KD202A o simile. Diodi VD11-VD17: tutti quelli universali, ad esempio le serie KD522, D220, D310. Il transistor VT1 può essere utilizzato nelle serie KT817, KT819 e VT2 nella serie KT818.

Il microcircuito DA2 può essere completamente sostituito da due amplificatori operazionali per uso generale, ad esempio K140UD708. Al posto del microcircuito DD3 (sei inverter con capacità di carico e gating maggiorati), è possibile utilizzare il K561LN2, tenendo conto anche delle differenze di piedinatura.

Relè K1 - interruttore reed RES64A (passaporto RS4.569.724) con un contatto normalmente aperto È possibile utilizzare quasi tutti i relè interruttore reed selezionando il resistore R1 per smorzare la tensione in eccesso. Il relè K2 è un relè importato di piccole dimensioni con una tensione di 12 V e una corrente operativa di 30 mA.

È possibile utilizzare relè con una tensione di 9...12 V, una corrente operativa fino a 50 mA e con un potere di interruzione del contatto di almeno 3 A, ad esempio RES9 (passaporto RS4.524.200, RS4.524.201), RES32 (passaporto RF4.500.341), RES47 (passaporto RF 4.500.409).

Il trasformatore T1 deve fornire una tensione sull'avvolgimento secondario di 13 V con una corrente sufficiente per il carico.

L'UPS è montato in un contenitore plastico rettangolare di dimensioni 95x135x305, comprensivo di coperchio rettangolare alto 40 mm (Fig. 2). Ai lati del coperchio sono praticati fori di ventilazione.

Gruppo di continuità

Un comune dissipatore alettato con una superficie di 100 cm² è fissato esternamente nella parte posteriore del case. I transistor VT1, VT2 e lo stabilizzatore integrato DA1 sono installati sul dissipatore di calore su cuscinetti isolanti realizzati in nastro fluoroplastico. La batteria è posizionata nella parte anteriore dell'alloggiamento ed è separata dal trasformatore adiacente tramite una guarnizione elastica in gomma. Tutti gli altri elementi radio, compresi i relè, sono montati su una piastra di montaggio in lamina di fibra di vetro con dimensioni di 75x250 mm, fissata all'interno del coperchio. Lo strato di lamina è diviso con un taglierino sottile in cuscinetti isolati da 5x5 mm per il montaggio di elementi radio (le dimensioni dei cuscinetti per microcircuiti sono 2,5x5 mm). I collegamenti tra gli elementi e i pad sono realizzati tramite conduttori.

Quando si configura un alimentatore, si consiglia di impostare prima la tensione di uscita selezionando un diodo zener VD6. Quindi la corrente del caricatore viene impostata selezionando il resistore R2. La corrente attraverso il LED HL1 non deve superare il massimo consentito (selezionato con il resistore R4). L'esperienza nell'uso delle batterie ha dimostrato che la corrente di carica ottimale è una corrente sufficiente per la ricarica. È numericamente pari a 0,05 della capacità della batteria, ovvero 0,35 A.

È conveniente regolare le soglie di risposta dei comparatori utilizzando un multimetro digitale e un oscilloscopio. Per fare ciò, è necessario scollegare temporaneamente il punto di connessione dei resistori R8, R9 e R12 dal dispositivo e collegarlo a una fonte di alimentazione regolata esterna. Quindi accendere l'UPS e impostare la tensione della sorgente esterna su 14 V (utilizzando un multimetro digitale). Monitorando l'uscita dell'amplificatore operazionale DA2.2 con un voltmetro o un oscilloscopio, otteniamo un livello basso ruotando il cursore del resistore di regolazione R13. Allo stesso modo, impostando la tensione della sorgente esterna su 11 V (corrispondente alla soglia inferiore del comparatore), otteniamo un livello basso all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2.1 regolando il resistore R10. Dopo aver impostato le soglie di risposta, ripristiniamo la connessione originale.

Per un funzionamento affidabile e stabile del relè reed K1, il condensatore C2 è collegato in parallelo al suo avvolgimento (selezionato sperimentalmente).

Autori: V.Lavrinenko, F.Rotar, Volzhsky, regione di Volgograd.

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