Fonte de alimentação ininterrupta de baixa tensão. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Proteção de equipamentos contra operação de emergência da rede, fontes de alimentação ininterruptas

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O dispositivo proposto é produzido em uma série de 350 peças. É utilizado em instalações habitacionais e de serviços comunitários em Moscou para alimentar sistemas de comunicação de voz com elevadores e outros equipamentos similares, que devem funcionar independentemente da presença de tensão na rede de alimentação.

Uma fonte de alimentação ininterrupta (UPS) foi projetada para uso autônomo em ambientes não aquecidos (sala elétrica, sala de máquinas de elevador, garagem, porão, etc.). O UPS está protegido contra curto-circuitos nos circuitos de saída. Ele tem demonstrado alta confiabilidade em operação desde 2002. Um design de circuito simples permite que ele seja replicado por uma ampla gama de rádios amadores.

Principais características técnicas

• Tensão de saída, V nominal ....... 13,5
• mínimo quando a rede está desligada ....... 8,5
• Corrente máxima de saída, A ....... 2
• temperatura ambiente, ^оDe .......-10...+40
• Umidade máxima do ar a 20 ^оC,% .......80
• Dimensões, mm.......235x165x80

Arroz. 1 (clique para ampliar)

O diagrama do UPS é mostrado na Fig. 1. Contém um transformador abaixador T1; duas pontes de diodos: VD1 -VD4 e VD1, VD2, VD5, VD6 (os diodos VD1, VD2 são comuns a ambas as pontes); capacitor de suavização C4; estabilizador de tensão no chip DA1, transistor VT2; bateria de gel de chumbo-ácido (AB) GB1 com tensão nominal de 12 V; unidade de controle para sua descarga no transistor VT1; unidade de monitoramento de tensão de rede no relé K1. O LED HL1 indica a presença de tensão de rede e o LED HL2 indica a tensão de saída.

Na presença de tensão de rede, uma tensão alternada de 18,5 V do enrolamento secundário II do transformador T1 é fornecida às pontes de diodos. A tensão retificada da saída da primeira ponte - ponto de conexão dos cátodos dos diodos VD3 e VD4 - suaviza o capacitor C4. Esta tensão é usada para alimentar a unidade de controle de descarga e o estabilizador de tensão. É maior que a tensão da bateria GB1, então o diodo VD7 está fechado.

O estabilizador de tensão no chip DA1 e o transistor de amplificação VT2 são montados de acordo com um circuito padrão. A corrente de saída é limitada a um valor que pode ser calculado aproximadamente usando a fórmula I_max = 0,6/R8. Os capacitores C2, C3, C5 evitam a autoexcitação do estabilizador de tensão.

A tensão retificada da saída da segunda ponte - ponto de conexão dos cátodos dos diodos VD5 e VD6 - é utilizada para alimentar o relé K1. Os resistores R1 e R2 limitam a corrente através de seu enrolamento e o capacitor C1 suaviza as ondulações de tensão nele. Os contatos de relé K1 destinam-se ao uso em dispositivos externos, incluindo sistemas de automação.

Na ausência de tensão de rede, o diodo VD7 abre e o estabilizador de tensão recebe energia da bateria. O diodo VD8 está fechado, pois a tensão reversa é aplicada a ele. A tensão de saída é aproximadamente 1,3 V menor que a tensão da bateria. A duração da operação do UPS na ausência de tensão de rede é determinada pela capacidade da bateria e pela energia consumida pela carga. A bateria não está profundamente descarregada, pois quando a tensão de saída cai para 8,5 V, o transistor VT1 fecha e um nível de alta tensão aparece no pino 14 do chip DA1, que o desliga. O transistor VT2 fecha, o LED HL2 apaga, a tensão de saída é desligada. É claro que a bateria continua descarregando através do diodo VD7 e dos resistores R4, R5, mas com corrente baixa (unidades de mA), e processos irreversíveis na bateria podem ocorrer se a tensão da rede estiver ausente por muito tempo. Portanto, com uma capacidade residual de 100 mAh, isso não acontecerá antes de um dia.

A maior parte das peças é montada em uma placa de circuito impresso de fibra de vidro medindo 75x55 mm e 1,5 mm de espessura. Transformador de rede T1 - qualquer um com tensão de enrolamento secundário de 18 a 24 V e corrente de 2 A, por exemplo TP-50-5, no qual dois enrolamentos secundários são conectados em série. O transistor VT2 é instalado em um dissipador de calor com superfície de resfriamento de 400 cm2. Relé K1 - RES15, versão RS4.591.001. Resistores fixos R1-R4, R6, R9 e R10 - C2-33N (análogo do MLT), R8, R11 - C5-16MB; ajuste R5 e R7 - SP3-19A. Os capacitores C1, C4, C5 são importados CD295 (análogo ao K50-68), C2 e C3 são KM5B.

Na fase de desenvolvimento do dispositivo, o autor utilizou um transformador, um dissipador de calor, um fusível e a carcaça da fonte de alimentação ininterrupta BPP-20, além de uma bateria de 7 Ah. A aparência do dispositivo na caixa é mostrada na Fig. 2.

Fig. 2

Para configurar um UPS, é necessária uma fonte de alimentação de laboratório (doravante denominada LPS) com tensão ajustável de 9...20 V e um voltímetro DC, bem como uma carga resistiva de 7 Ohms 30 W ou equivalente. O UPS é desconectado da rede e da bateria, e os controles deslizantes dos resistores de corte R5 e R7 são colocados na posição superior de acordo com o diagrama. Na saída do LIP ajuste a tensão para 20 V, conecte-o e um voltímetro ao UPS ao invés da bateria, observando a polaridade. Ao mover o controle deslizante do resistor de corte R7, a tensão na saída do UPS é definida para 13,5 V, então a tensão de saída do LIP é reduzida suavemente até que a tensão na saída do UPS caia para 8,5 V. Depois disso, o controle deslizante de o resistor trimmer R5 é movido suavemente para baixo de acordo com o circuito, até que a tensão de saída caia drasticamente para um valor próximo de zero.

Em seguida, desligue o LPS e conecte o UPS à rede elétrica CA. A tensão em sua saída deve ser de 13.5 V. Fechar a saída por 2.3 s e, após a abertura, verificar o restabelecimento do funcionamento normal do UPS.

Por fim, conecte a bateria e conecte uma carga resistiva de 7 Ohm à saída por 2.3 horas. Neste modo, a corrente de saída é de 1,93 A. Após esse tempo, a tensão de saída deve permanecer igual a 13.5 V. O transistor VT2 não deve superaquecer. Ao final da instalação, com a rede desligada, verifique a presença de tensão de alimentação na carga.

Na maioria dos casos, o UPS é instalado em um painel elétrico, que geralmente possui espaço livre onde podem ser colocados instrumentos de medição adicionais. Para prolongar o tempo de operação da bateria, é aconselhável monitorar a tensão de saída do UPS com um voltímetro e sua corrente de carga com um amperímetro, que está conectado ao circuito aberto de VD8 e R11.

A carga conectada à saída do UPS deve ser projetada para a tensão de alimentação, que pode variar na faixa de 8,5...13,5 V.

Para aumentar a confiabilidade do UPS em caso de curto-circuito em sua saída, é aconselhável incluir um resistor de 2 Ohm 1 W no circuito aberto do pino 240 do microcircuito DA0,25.

Autor: I. Korolev

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