RU230873U1 - Устройство бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током - Google Patents
Устройство бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током Download PDFInfo
- Publication number
- RU230873U1 RU230873U1 RU2024115510U RU2024115510U RU230873U1 RU 230873 U1 RU230873 U1 RU 230873U1 RU 2024115510 U RU2024115510 U RU 2024115510U RU 2024115510 U RU2024115510 U RU 2024115510U RU 230873 U1 RU230873 U1 RU 230873U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- power supply
- current
- direct current
- storage battery
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током. Технический результат: обеспечение надежного автономного бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током от сети городского освещения в течение продолжительного времени в широком температурном диапазоне. Технический результат достигается тем, что устройство бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током, выполненное с возможностью подключения к сети переменного тока городского освещения, содержит соединенные между собой блок защиты, зарядное устройство, блок питания постоянного тока, аккумуляторную батарею, термостат аккумуляторной батареи, включающий термостатический кейс, и автоматический выключатель, соединяющий цепь аккумуляторной батареи с нагрузкой, причем аккумуляторная батарея размещена в термостатическом кейсе с нагревательными пластинами, снабженном датчиком температуры и блоком управления, блок питания соединен с термостатом аккумуляторной батареи, зарядное устройство соединено с аккумуляторной батареей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током.
Уровень техники
Известна система бесперебойного энергоснабжения (патент РФ №2524355, опубл. 27.07.2014), содержащая аккумуляторную батарею, систему питания потребителей, блок управления, блок стартерного режима, блок параллельной работы с сетью и прочими устройствами, блок зарядных устройств, коммутационный блок по постоянному току, связанный через конверторный блок и блок зарядных устройств с аккумуляторной батареей, и коммутационный блок по переменному току, связанный через блок зарядных устройств с аккумуляторной батареей; система питания потребителей включает коммутационный блок нагрузки постоянного тока, связанный через конверторный блок с аккумуляторной батареей, и коммутационный блок нагрузки переменного тока, связанный через инверторный блок с аккумуляторной батареей; блок управления взаимосвязан с блоком зарядных устройств, инверторным блоком, каждой аккумуляторной батареей и каждым конверторным блоком.
Недостатком данной системы является малофункциональность, сложная схема, содержащая значительное количество рабочих блоков и элементов, ненадежность, непродолжительная и нестабильная работа, в том числе, в условиях низких температур, низкая защита от замыканий и перенапряжений, отсутствие эффективного мониторинга состояния.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей, которую решает предлагаемое техническое решение, является создание эффективного, простого и надежного устройства, обеспечивающего бесперебойное электропитание объектового оборудования постоянным током от сети городского освещения, обладающего возможностью обеспечивать автономным электропитанием нагрузку в течение продолжительного времени в широком температурном диапазоне с удаленным мониторингом состояния, оценки текущего заряда и степени деградации аккумуляторной батареи, при этом не требующего отдельной системы защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда.
Технический результат: обеспечение надежного автономного бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током от сети городского освещения в течение продолжительного времени в широком температурном диапазоне.
Технический результат достигается за счет того, что устройство бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током, выполненное с возможностью подключения к сети переменного тока городского освещения, содержит соединенные между собой блок защиты, зарядное устройство, блок питания постоянного тока, аккумуляторную батарею, термостат аккумуляторной батареи, включающий термостатический кейс, монитор аккумуляторной батареи и автоматический выключатель, соединяющий цепь аккумуляторной батареи с нагрузкой, причем аккумуляторная батарея размещена в термостатическом кейсе с нагревательными пластинами, снабженном датчиком температуры и блоком управления, блок питания соединен с термостатом аккумуляторной батареи, зарядное устройство соединено с аккумуляторной батареей, монитор аккумуляторной батареи подключен к цепи аккумуляторной батареи и к цепи датчика температуры термостатического кейса.
Кроме того, зарядное устройство выполнено отрегулированным на номинальное напряжение, равное напряжению заряда аккумуляторной батареи, и ограничение выходного тока, не превышающее максимальный ток заряда аккумуляторной батареи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - структурная схема устройства.
На фигуре позициями обозначены следующие элементы:
Поз. 1 - аккумуляторная батарея (АКБ);
Поз. 2 - сетевое зарядное устройство;
Поз. 3 - термостат, состоящий из термокейса, нагревательных элементов, датчика температуры и блока управления;
Поз. 4 - монитор состояния аккумуляторной батареи (съем показаний напряжения, тока и температуры);
Поз. 5 - автоматический выключатель для защиты от короткого замыкания по сети переменного тока;
Поз. 6 - устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для защиты от скачков напряжения в сети;
Поз. 7 - блок питания постоянного тока для системы термостатирования АКБ;
Поз. 8 - автоматический выключатель для защиты от короткого замыкания в цепях нагрузки;
Поз. 9 - нагрузка (потребители электропитания).
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током выполнено с возможностью подключения к сети переменного тока городского освещения, и содержит соединенные между собой блок защиты, включающий автоматический выключатель для защиты от короткого замыкания по сети переменного тока и устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для защиты от скачков напряжения в сети, сетевое зарядное устройство (CC/CV), блок питания постоянного тока, аккумуляторную батарею (например, литий-железо-фосфатная (LiFePO4) или литий-титанатная (LTO), термостат, состоящий из термокейса, нагревательных элементов, датчика температуры и блока управления, монитор аккумуляторной батареи и автоматический выключатель, через который нагрузка подключается к цепи АКБ для защиты от перегрузки/короткого замыкания.
Аккумуляторная батарея размещена в термостатическом кейсе с нагревательными пластинами и датчиком температуры.
Блок питания соединен с термостатом аккумуляторной батареи.
Зарядное устройство соединено с аккумуляторной батареей, выполнено отрегулированным на номинальное напряжение, равное напряжению заряда аккумуляторной батареи, и ограничение выходного тока, не превышающее максимальный ток заряда аккумуляторной батареи.
Монитор аккумуляторной батареи подключен к цепи АКБ напрямую для измерения значения напряжения, датчиком Холла для измерения значения тока и к цепи датчика температуры термостата.
Элементы расположены в едином корпусе в непосредственной близости друг от друга, закреплены с помощью различных крепежных элементов (DIN-рейка, метизы, перфолента), соединения - медная электропроводка.
Заявленное устройство обеспечивает автономным электропитанием нагрузку потребляемой мощностью 10 Вт от аккумуляторной батареи емкостью 24 Ач в течение 28 часов с временем полного заряда 2 часа 45 минут в температурном диапазоне от -30 до +50 градусов с удаленным мониторингом состояния, оценки текущего заряда и степени деградации батареи. При этом не требуется отдельная система защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда: встроенная схема управления обеспечивает балансировку/защиту АКБ, отключает нагрузку при критически низком уровне заряда. В качестве нагрузки может выступать любое электрооборудование с характеристиками энергопотребления, не превышающими технические возможности аккумуляторной батареи (средний/пиковый ток нагрузки, время автономной работы).
Химический состав аккумуляторной батареи: условиям работы в заданном температурном диапазоне и необходимой скорости заряда (предельный зарядный ток - не менее 50% от емкости батареи) из представленных на рынке удовлетворяют только литий-железо-фосфатные (LiFePO4) и литий-титанатные (LTO) аккумуляторные батареи. Причем литий-железо-фосфат требует дополнительной системы термостатирования в процессе заряда (допустимая температура заряда - от 0 градусов).
Зарядное устройство: тип заряда постоянный ток/постоянное напряжение (CC/CV). В качестве зарядного устройства применен импульсный AC/DC-преобразователь с расширенным входным диапазоном напряжения 90…260 В переменного тока и режимом работы по перегрузке ограничением выходного тока (CC).
Система термостатирования для литий-железо-фосфатных аккумуляторов: включается только в процессе заряда (при наличии внешнего электропитания) и регулирует температуру аккумуляторной батареи с гистерезисом +5…+20 градусов.
Система мониторинга состояния аккумуляторной батареи: непрерывное измерение напряжения, тока заряда/разряда и температуры батареи позволяет спрогнозировать текущую емкость, лимит времени автономной работы и степень деградации относительно референсных значений.
Заявленное устройство решает задачу по обеспечению бесперебойного электропитания объектового оборудования от сети городского освещения, перед которой возникают различные факторы:
1. Климатические условия: устройство может обеспечивать работоспособность в расширенном диапазоне температуры окружающей среды (открытый воздух).
2. Время суточного включения основного электропитания (сеть переменного тока) зависит от времени года и составляет от 17 часов 50 минут (зимой) до 3 часов 15 минут (летом). Соответственно, может обеспечиваться время автономной работы от 6 часов 10 минут (зимой) до 20 часов 45 минут (летом).
3. Расширенный диапазон напряжения основного электропитания 90…260 В переменного тока.
4. Ограничения в массогабаритных параметрах: нет возможности использовать аккумуляторные батареи с переизбытком емкости, чтобы компенсировать короткий период заряда.
Подключение к сети переменного тока городского освещения осуществляется посредством прокладки трехжильного медного кабеля до ближайшей к месту установки оборудования точки подключения. Сеть городского освещения является, в том числе, наиболее удобным, простым, надежным и экономически эффективным способом подключения электропитания оборудования вблизи городских улиц: опоры освещения расположены вдоль дорог через каждые 30-50 метров, а расстояние до ближайшей точки подключения к постоянной сети переменного тока может составлять до нескольких сотен метров с прокладкой под тротуаром (вскрытие/восстановление покрытия), по фасадам зданий и сооружений (в т.ч. исторических), открытием ордеров ГАТИ и т.д.
Аккумуляторная батарея (Поз. 1) размещается в термокейсе с уложенными по периметру нагревательными пластинами и закрепленным на корпусе датчиком температуры/блоком управления (составные части термостата, Поз. 3). Зарядное устройство (Поз. 2) подключается к сети переменного тока городского освещения через блок защиты, состоящий из автоматического выключателя (Поз. 5) и УЗИП (Поз. 6). Блок обеспечивает защиту от короткого замыкания, перегрузки по сети переменного тока, коротких скачков напряжения в сети (поглощаются варисторными элементами УЗИП и длительного превышения входного напряжения (утечка через варисторные элементы УЗИП Поз. 6 вызывает срабатывание автоматического выключателя Поз. 5). Зарядное устройство (Поз. 2) отрегулировано на номинальное напряжение, равное напряжению заряда АКБ, и ограничение выходного тока, не превышающее максимальный ток заряда АКБ. Блок питания постоянного тока (Поз. 7) обеспечивает питанием цепи термостата АКБ (Поз. 3) только во время наличия сетевого напряжения (в процессе заряда) с целью исключения возможности расходования заряда АКБ на нагрев в режиме разряда. В случае совпадения номинального напряжения АКБ и напряжения питания термостата возможна вариация питания термостата (Поз. 3) от зарядного устройства (Поз. 2) с коммутацией через промежуточное реле, управляемое переменным сетевым напряжением. На структурной схеме Фиг. 1 изображен общий случай. Монитор АКБ (Поз. 4) подключается к цепи АКБ напрямую для измерения значения напряжения, датчиком Холла для измерения значения тока и к цепи датчика температуры термостата (Поз. 3). Нагрузка (Поз. 9) подключается к цепи АКБ через автоматический выключатель (Поз. 8) для защиты от перегрузки/короткого замыкания ввиду больших значений максимального тока отдачи АКБ.
При подаче сетевого напряжения зарядное устройство (Поз. 2) переходит в режим ограничения выходного тока и обеспечивает заряд АКБ (Поз. 1) до достижения им номинального напряжения. Ток заряда АКБ и ток нагрузки распределяются естественным образом. По достижению АКБ номинального напряжения зарядное устройство (Поз. 2) переходит в режим ограничения выходного напряжения. По окончанию процесса заряда АКБ ток заряда снижается до нуля и зарядное устройство обеспечивает только ток питания нагрузки (Поз. 9). Термостат (Поз. 3) регулирует температуру АКБ в процессе заряда: если значение температуры ниже +5 градусов - включается нагрев до достижения +20 градусов. Затем выключение и последующее включение при снижении до +5 градусов. При выключении сетевого напряжения термостат обесточивается, а питание нагрузки (Поз. 9) обеспечивается АКБ. Если до момента полного разряда АКБ не начинается новый цикл зарядки - встроенная схема управления АКБ отключает питание во избежание критического разряда. Монитор АКБ непрерывно измеряет значения напряжения, тока и температуры, определяет текущий режим (заряд/разряд), сравнивает время начала/окончания циклов заряда с графиком включения городского освещения, вычисляет текущий процент заряда, остаточную максимальную емкость АКБ и посредством телекоммуникационной части (не изображена на схеме - является частью нагрузки Поз. 9) передает значения в мониторинговый центр для оперативной локализации и устранения неисправностей.
Заявленное решение, выполненное вышеуказанным образом, обеспечивает надежное автономное бесперебойное электропитание объектового слаботочного оборудования постоянным током от сети городского освещения, имеет возможность обеспечивать автономным электропитанием нагрузку в течение продолжительного времени в широком температурном диапазоне с удаленным мониторингом состояния, оценки текущего заряда и степени деградации аккумуляторной батареи, при этом не требует отдельной системы защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда, имеет высокий ресурс.
Claims (2)
1. Устройство бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током, выполненное с возможностью подключения к сети переменного тока городского освещения, характеризующееся тем, что содержит соединенные между собой блок защиты, зарядное устройство, блок питания постоянного тока, аккумуляторную батарею, термостат аккумуляторной батареи, включающий термостатический кейс, и автоматический выключатель, соединяющий цепь аккумуляторной батареи с нагрузкой, причем аккумуляторная батарея размещена в термостатическом кейсе с нагревательными пластинами, снабженном датчиком температуры и блоком управления, блок питания соединен с термостатом аккумуляторной батареи, зарядное устройство соединено с аккумуляторной батареей.
2. Устройство бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током по п.1, характеризующееся тем, что зарядное устройство выполнено отрегулированным на номинальное напряжение, равное напряжению заряда аккумуляторной батареи, и ограничение выходного тока, не превышающее максимальный ток заряда аккумуляторной батареи.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU230873U1 true RU230873U1 (ru) | 2024-12-23 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102427148A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-04-25 | 陈晓蓉 | 大功率ups专用空调电池柜及调控蓄电池工作温度的方法 |
| RU2524355C1 (ru) * | 2013-01-24 | 2014-07-27 | Сергей Федорович Козлов | Система бесперебойного энергоснабжения |
| RU162244U1 (ru) * | 2015-12-24 | 2016-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "КС ИНЖИНИРИНГ" | Автономная энергетическая установка |
| RU180774U1 (ru) * | 2017-05-26 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Источник аварийного питания мобильных радиоэлектронных устройств для полевых условий эксплуатации |
| US10263458B2 (en) * | 2015-04-14 | 2019-04-16 | Eaton Intelligent Power Limited | Uninterruptible power supplies with control capabilities |
| CN213460689U (zh) * | 2020-10-14 | 2021-06-15 | 深圳市恒力电源设备有限公司 | 一种双变换在线式拓朴结构的ups不间断电源 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102427148A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-04-25 | 陈晓蓉 | 大功率ups专用空调电池柜及调控蓄电池工作温度的方法 |
| RU2524355C1 (ru) * | 2013-01-24 | 2014-07-27 | Сергей Федорович Козлов | Система бесперебойного энергоснабжения |
| US10263458B2 (en) * | 2015-04-14 | 2019-04-16 | Eaton Intelligent Power Limited | Uninterruptible power supplies with control capabilities |
| RU162244U1 (ru) * | 2015-12-24 | 2016-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "КС ИНЖИНИРИНГ" | Автономная энергетическая установка |
| RU180774U1 (ru) * | 2017-05-26 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Источник аварийного питания мобильных радиоэлектронных устройств для полевых условий эксплуатации |
| CN213460689U (zh) * | 2020-10-14 | 2021-06-15 | 深圳市恒力电源设备有限公司 | 一种双变换在线式拓朴结构的ups不间断电源 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10875406B2 (en) | Electric-vehicle charging apparatus | |
| JP5076024B2 (ja) | 再生可能エネルギーの利用を最大限にする貯蔵システム | |
| EP3159997B1 (en) | Electrical power-supplying device and method for supplying electrical power | |
| JP5583781B2 (ja) | 電力管理システム | |
| CN102893488B (zh) | 二次电池的控制装置 | |
| KR101489629B1 (ko) | 전력 제어 장치 및 전력 제어 방법 | |
| US20120068540A1 (en) | Energy storage system for balancing load of power grid | |
| WO2012050014A1 (ja) | 電力管理システム | |
| KR20190085094A (ko) | 무정전 전원 장치(ｕｐｓ) 시스템들을 위한 변환 회로 디바이스 | |
| CN112087017A (zh) | 一种变电站直流电源电池管理系统及其电池管理方法 | |
| CN106787045B (zh) | 直流电源系统及其控制方法 | |
| CN205029416U (zh) | 小容量分布式储能装置和储能柜 | |
| PT2628228T (pt) | Dispositivo e método para limitar uma corrente elétrica | |
| CN104201762A (zh) | 一种电力箱变专用操作电源 | |
| RU230873U1 (ru) | Устройство бесперебойного электропитания слаботочного оборудования постоянным током | |
| WO2012049955A1 (ja) | 電力管理システム | |
| CN107979166A (zh) | 一种电力开关操作电源 | |
| CN104882936B (zh) | 一种通信储能电源系统 | |
| CN207977776U (zh) | 一种直流电源柜 | |
| CN210199274U (zh) | 一种电源管理装置 | |
| CN108092314B (zh) | 一种分布式发电系统 | |
| RU2615985C1 (ru) | Автономный интеллектуальный источник питания | |
| EP1238453B1 (en) | Uninterrupted power supply (ups) comprising a controller for charging an accumulator and a method for controlling charging | |
| RU2341859C1 (ru) | Способ и устройство бесперебойного электропитания потребителя | |
| CN207117277U (zh) | 一种基于太阳能取电的通信装置的电源系统 |