Устройство и работа составных частей КПМ - Модули блока питания устройства и клеммных соединений Устройство и работа составных частей КПМ

Страница 5 из 5 6.7. Описание модуля блока питания устройства (БП)

6.7.1. БП предназначен для питания модулей и контроллеров КПМ постоянным током напряжением (24+3,6-4,8) В.

6.7.2. Первичное питание БП (устройства) осуществляется от основного источника однофазной сети переменного тока напряжением (220+33-44) В и частотой (50+-2,5) Гц или от резервного источника постоянного тока напряжением (24+3,6-4,8) В.

6.7.3. Мощность, потребляемая БП от основного или резервного источника, не превышает 30 ВА при номинальной нагрузке.

6.7.4. Номинальное значение выходного напряжения БП - 24 В.

6.7.5. БП обеспечивает работу в диапазоне значений тока нагрузки от 0,2 до 1,2 А.

6.7.6. Суммарная нестабильность выходного напряжения, вызванная изменением величины входного напряжения в пределах допустимых значений, частоты питающего сетевого напряжения в пределах допустимых значений, тока нагрузки и температуры в допустимых пределах не превышает 5 %.

6.7.7. Сопротивление изоляции, измеренное между входными клеммами "220V" и выходными цепями БП при нормальных климатических условиях, не менее 20 МОм.

6.7.8. Габаритные размеры БП не более 65х255х260 мм3.

6.7.9. Масса БП не превышает 1,3 кг.

6.7.10. Устройство и работа БП

Схема структурная БП приведена на рис.41. БП состоит из сетевого фильтра, выпрямителя, конвертора, схемы управления конвертором и устройства включения резервного питания.

Схема электрическая принципиальная БП приведена на рис.8 и табл.8 приложения.

 +---------+ +-------------+ Сеть ~220 В | Сетевой | | | ----------->| |--->| Выпрямитель |---+ | фильтр | | | | +---------+ +-------------+ | +----------------------------+ +-------------+ | +-------------------+ | Схема | +-->| Стабилизирующий | | управления | | |---->+ | конвертором |---->| конвертор | | Выход =24 В +-------------+ +-------------------+ |-----------> Резервное +--------------------+ | напряжение 24 В | Устройство | | ------------------>| включения |---->+ | резервного питания | +--------------------+

Рис. 41. Схема структурная БП

Сетевой фильтр состоит из конденсаторов C1, C2, C3, C4, дроcселей L1, L2 и используется для снижения уровня индустриальных радиопомех в цепях первичного питания, а также излучаемых устройством импульсных помех в сеть.

Сетевое напряжение 220 В с сетевого фильтра поступает на выпрямитель, выполненный на диодах VD2...VD5 и конденсаторах фильтра C5, C6.

Выпрямленное сетевое напряжение поступает на конвертор, выполненный на транзисторах VT5, VT4, диодах VD9, VD10, VD12, VD16, резисторах R10, R11, R12, R13, R16, конденсаторах C8, C9, C11, C12 и трансформаторе TV1.

Конвертор выполнен по схеме с обратным включением силового диода VD16 во вторичной обмотке. После подачи напряжения на конвертор транзистор VT5 открывается током через цепочку R11, R12, R13 и ток через обмотку I трансформатора (ток коллектора транзистора VT5 IVT5k) растет, вызывая нарастание магнитного потока в магнитопроводе трансформатора (см. рис. 42). ЭДС положительной обратной связи обмотки III способствует лавинообразному открыванию транзистора VT5. Полярность ЭДС обмотки II в период Ti такова, что диод VD16 закрыт и нагрузка блока питается током разряда конденсаторов фильтра C11 и C12. Происходит запасание магнитной энергии в магнитопроводе трансформатора. Ток в обмотке I трансформатора (IVT5k) нарастает до тех пор, пока падение напряжения на резисторе R16 через конденсатор C9 не откроет транзистор VT4. В этот момент VT5 прикрывается и ток обмотки I (IVT5k) резко уменьшается.

 IVT5k| | /| /| | / | / | | / | / | IVT5kср| _/_ _|_ _ _ _ _ _ _ _ _/_ _| | / | / | |/ |_______________/ |_______ 0+------------------------------------t | Ti | Tp | |<--->|<------------->|

Рис. 42. Форма тока коллектора транзистора VT5. Здесь Ti и Tp- длительность импульса и паузы соответственно

Нарастание магнитного потока в трансформаторе прекращается, полярность ЭДС на обмотках трансформатора меняется на обратную и происходит лавинообразный процесс запирания транзистора VT5. Диод VD12 служит для форсирования процесса запирания транзистора VD5. Конденсатор C9 разряжается через диоды VD9, VD10 и резистор R16. Полярность ЭДС обмотки II трансформатора в период Tp такова, что диод VD16 открыт и запасенная в магнитопроводе энергия передается в нагрузку и на заряд емкостей фильтра C11 и C12 (рис. 43). Дроссель Е1 сглаживает короткие выбросы выходного напряжения напряжения блока.

 | +U(II)|-----+ +---------------+ +---- | | | | | 0_|-----+-----+---------------+-----+-------t | | | | | -U(II)| +-----+ +-----+ | | | | | Ti | Tp | |<--->|<------------->|

Рис. 43. Форма напряжения на обмотке II трансформатора TV1. Здесь Ti и Tp- длительность импульса и паузы соответственно

Схема управления конвертором выполнена на транзисторе VT1, диоде VD11, стабилитроне VD8, резисторах R4...R6, R8 и конденсаторе C7. ЭДС обмотки IV трансформатора пропорциональна ЭДС выходной обмотки. Часть напряжения на конденсаторе C7, пропорциональная ЭДС обмотки II трансформатора, сравнивается с опорным напряжением на стабилитроне VD8 и разность напряжений определяет значение тока коллектора транзистора VT1 и, следовательно, момент открывания транзистора VT4. Таким образом обеспечивается частичная стабилизация выходного напряжения БП от колебаний тока нагрузки.

Устройство беспрерывного переключения на источник резервного питания служит для обеспечения непрерывного функционирования УКПМ при пропадании сетевого напряжения основного источника и выполнено на транзисторах VT2, VT3, диодах VD6, VD7, VD13, VD15, стабилитроне VD14, резисторах R3, R7, R9, R14, R15 и конденсаторе C10.

Напряжение резервного источника питания подается на устройство с клемм X1.1, X1.2 через предохранитель FU2, тумблер S2, и защитный диод VD6. Индикация наличия резервного питания, целостности предохранителя и включения тумблера, производится индикатором VD1. Диод VD6 предохраняет светодиод VD1 от повреждения при ошибочной смене полярности резервного питания.

При наличии напряжения сети 220 В и функционирующем конверторе, отрицательное напряжение на конденсаторе C10, c делителя напряжения R15, VD13 поступает на базу транзистора VT3 и запирает его. Транзистор VT2 при этом закрыт за счет внутренних резисторов смещения базы и источник резервного питания отключен.

При пропадании сети 220 В или неисправном конверторе запирающее напряжение на базе транзистора VT3 пропадает и транзистор открывается током через R7. Током коллектора VT3 открывается транзистор VT2 и резервный источник питания оказывается подключенным к нагрузке БП. Стабилитрон VD14 служит для форсирования переключения транзистора VT3, a диод VD13 защищает базовый переход транзистора VT3.

6.8. Устройство блока клеммных соединений (БКС)

6.8.1. БКС предназначен для выполнения внешнего монтажа цепей устройства на объекте. Соединения выполняются на клеммных колодках, обеспечивающих использование проводников с сечением жил до 2,5 мм².

6.8.2. БКС конструктивно выполнен в виде блока с размерами не более 310х385х115 мм3.

6.8.3. БКС содержит четыре 48-ми контактные клеммные колодки для внешних подключений устройства. Колодки обеспечивают зажим оголенных концов проводников с сечением проводников не более 2,5 мм². Схема электрическая БКС приведена на рис. 9 и табл. 9 приложения.

6.8.4. Доступ к клеммным колодкам обеспечивается после снятия крышки БКС.

6.8.5. БКС закрепляется на вертикальной несущей плоскости с помощью 4-х винтов М5.