專利名稱：全自動無時限供電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種供電的電路裝置，它是一種用于緊急或備用電源需要起動原動機并具有自動轉換的回路裝置，它與計算機的UPS配合使用，具有在線式不間斷電源的功能，穩頻穩壓，保證在電網停電時不破壞或丟失計算機中的信息，電網停電后可提供長時間供電，而不須人工干預，自動進行電源切換；具有自檢功能及配備聲光報警裝置的全自動無時限供電裝置。
隨著計算機運用的深入發展，許多單位已用計算機代替了手工作業，但隨之而來的問題是，一旦停電，計算機就無法工作，不僅給工作帶來影響，甚至造成損失，現在，短時間的停電(幾分鐘至幾十分鐘)對計算機的影響已可用不間斷電源(UPS)來解決，對長時間停電，尤其是長時間連續停電(幾小時，甚至于幾天)，現有技術的解決方案是擴充UPS蓄電池方案，即根據在停電時要求不間斷電源(UPS)維持的供電時間，增加UPS的蓄電池的數量。例如要求1KVA的UPS供電8小時，則需要配備16只60AH的蓄電瓶，3KVA的UPS供電8小時，則需要配備48只60AH的蓄電瓶，這一技術方案在長時間連續停電或斷續停電，但供電時間不足以滿足充電要求的情況下，計算機用戶是無法工作的，且正常使用時，蓄電池的壽命一般為1～2年，以UPS維持長時間供電，蓄電瓶長期處于欠壓狀態，導致蓄電瓶損壞，縮短其壽命，定期更換，造成巨大的運行投資負擔，此外，該技術方案還有體積大、重量重、維護困難等諸多缺陷。
本實用新型的目的是提供一種全自動無時限供電裝置，它有效地克服了上述方案的各種缺陷，提出了一種新的適于實用的，解決長時間停電，尤其是長時間連續停電(幾小時、甚至幾十小時)，而不影響計算機操作，不破壞或丟失計算機信息的技術方案。
上述本實用新型的具體構成包括變壓整流電路，充電控制電路，不間斷電源UPS，蓄電瓶及聲光報警電路，它與現有技術的突出區別在于它還包括發電裝置及啟動電路，供電方式轉換電路，檢測電路及停機電路。啟動電路中包括再啟動電路，檢測電路中包括自動檢測控制電路，人工檢測控制電路和電壓檢測控制電路，供電方式轉換電路中包括停電檢測電路，停機電路中包括自動停機電路和人工停機電路外電網交流輸入一路經變壓整流電路、充電控制電路至蓄電瓶；一路經停電檢測電路與啟動電路相連接，第三路經供電方式轉換電路后又分二路，一路與UPS相連接，另一路輸出220V交流電源，蓄電瓶作為裝置工作電源向聲光報警電路，啟動電路、檢測電路、停機電路提供直流電源，也向發電裝置提供點火電源，與蓄電瓶相連的還有電壓檢測電路，分別對蓄電池的欠壓、過壓進行監測、由聲光報警電路發出報警信號，此外電壓檢測電路也與充電控制電路和啟動電路相連，蓄電瓶過壓時停止對其充電，低壓時實施對蓄電瓶充電，失效時發出聲光報警信號、啟動電路和再啟動電路控制并實現對發電裝置一至數次的多次反復啟動，發電裝置的異常情況和正常運行均有聲光報警電路指示，發電裝置也與供電方式轉換電路連接，外電網恢復供電后自動停機電路可以使發電裝置自動停機，自動檢測控制電路和人工檢測控制電路與啟動電路相連，人工檢測控制電路經人工停機電路與發電裝置相連。
附

圖1為本實用新型的電路原理框圖附圖2～4為本實用新型的主回路電路結構圖附圖5為本實用新型控制電路Ⅰ結構圖附圖6為本實用新型控制電路2的結構圖附圖7為本實用新型控制電路3的結構圖附圖1～附圖7構成本實用新型的一個完整的實施例，但本實用新型的保護范圍不局限于該實施例。如用無觸點元件代替有觸點元件；即用可控硅元件及其觸發電路代替繼電器，接觸器等，用相應的集成電路代替裝置中的分離元件等，也可實現本實用新型，也在本實用新型的保護范圍之例，
以下結合附圖及本實施例詳述本實用新型。
附圖2～4為實現本實用新型的主回路裝置電路圖，由變壓器B，不間斷電源UPS，開關K1～K3、保險管RD1～RD6接觸器CJ1～CJ4，接觸器JZ1～JZ3，繼電器ZJ1～ZJ2，按鈕AN1～AN3，二極管D1交流發電機F，直流電動機D、時間繼電器JS1、蓄電瓶、電壓表、電流表、指示燈X及一組接口組成。變壓器B的初級依秩并聯CJ4、K1、X1和CJ1，常開觸點CJ1(1)、CJ1(2)分別串聯在其后，經電壓表和電流表A接入UPS，交流發電機F的220V交流輸出端并接有JS1、CJ2和觸點JS1(1)的串聯線路，觸點CJ2(1)和CJ2(2)分別串接在其后，并聯接入燈X2之后，分別又串接入CJ1的觸點CJ1(3)和CJ1(4)，最后接入電壓表的兩端，蓄電瓶的負極經變壓器B的次級線圈接二極管D1的正極，又分別與JZ2、ZJ2、JZ1、ZJ1的一端，直流電動機D的負極交流發電機F直流輸出的負極連接，也接入開關K3的一對接頭，交流發電機F直流輸出的正極經常開觸點CJ3(1)分別接常開觸點CJ4(2)和常閉觸點ZJ2(1)后，前者接接口13和二極管D1的負極，后者經RD6接蓄電池正極ZJ2的另一端與JZ2的常開觸點，ZJ1的另一端與JZ1的常開觸點分別串聯也接入蓄電池的正極，直流電動機D的正極經常開觸點ZJ1(1)和RD5，開關K3的另一對接頭經RD5同時接入蓄電池正極，JZ2和JZ1的另一端分別與接口18和20相接，CJ3的兩端接入接口7和8并與電燈X2并聯。接口21經常閉觸點CJ3(2)接接口22，再經常閉觸點CJ4(1)接接口24。接口22和24間接常開觸點JZ3(1)，接口32和38間接常開觸點CJ4(3)，接口24經常閉觸點JS1(2)接入開關K2的一對接頭中的一端，另一端為接口26，K2的另一對接頭中的一端接蓄電池負極，另一端經AN1接接口28，K2的第三對接頭接發電機F的T1和T2控制發電機的運行和停止，接口37、F＋、13、33、34、18和29，分別經指示燈后與接口28相接，接口1和2間和接口7和8間接有指示燈，按鈕AN2控制接口26與35的通斷和32與38的通斷，接口35和36間并聯接有AN3和常開觸點JZ3(1)，接口36和28間接有JZ3接口36和37間接常開觸點JZ3(2)。
圖5包括了本實用新型的啟動電路和再啟動電路，是本實用新型控制電路Ⅰ電路結構圖，在本實施例中為啟動控制板，它由多諧振蕩器，單穩態電路和脈沖發生器(包括脈沖電路1和脈沖電路2)組成。繼電器JW1與JW4的常閉觸點JW4(2)串聯，繼電器JW2與JW4的常開觸點JW4(3)串聯后，兩者一起與二極管D7并聯接入多諧振蕩器中晶體管G4的集電極中；繼電器JW3的常開觸點JW3(1)與二極管CW1串聯后，跨接于高電位和低電位兩端，CW1的負極接R9后，接入接口26，多諧振蕩器中低電位點與接口28相接，單穩態電路中晶體管G5、G6、G7和G8的發射極與接口28相接，繼電器JW3與二極管D13并聯后接入G8的集電極電路中，單穩態電路的高電位接入二極管CW1的負極一端，脈沖發生器中G10的發射極和基極間接有常開觸點JW3(2)和常閉觸點JW4(1)串聯又與電容C5B并聯后和D17串聯的電路，G10的集電極接有繼電器JW4和D16的并聯電路，脈沖發生器的高電位和低電位分別接在單穩態電路的高電位和低電位上，單穩態電路中G5的基極與脈沖發生器中D14和D15的正極相連，接口26經常開觸點JW1(1)與接口18相連，又經常開觸點JW2(1)接接口29，接口30和31間接有常閉觸點JW1(2)。
圖6包括了本實用新型的蓄電池電壓檢測電路，即本實用新型控制電路2電路結構圖，在實施例中為蓄電池監測板，它是由雙穩態電路和多個脈沖發生器組成，雙穩態電路包括兩個單穩態電路，其間并聯接有二極管CW2，繼電器JW5與二極管D23并聯后接入三極管G14的集電極電路中，繼電器JW6與二極管D26并聯后接入三極管G21的集電極電路中，三極管G11、G12、G22、G23的基極分別與脈沖電路3、4、5、6中的二極管D24、D25、D32、D33，接口32和30分別經開關K3與交流發電機F的負極輸出和接口15相接，二極管CW2的負極經R33與接口31相連，接口31經常開觸點JW5(1)與接口20相連；經常開觸點JW5(2)與接口33相連；經常開觸點JW6(2)與接口34相連，接口15和接口21間連有常閉觸點JW6(1)，接口T1和接口T2間接有常開觸點JW7(1)，接口32分別與雙穩態電路和多個脈沖電路的低電位相連，雙穩態電路的高電位與多個脈沖電路的高電位相連。
圖7包括了本實用新型的自動停機電路，即本實用新型控制電路3電路結構圖，由單穩態電路和脈沖發生器組成，單穩態電路中繼電器JW7與二極管D34并聯后接入三極管G29的集電極電路中，脈沖發生器中三極管G34的發射極和基極間接有常開觸點CJ4(4)，該觸點的兩端又分別接在接口38和32上。
當外電網供電時，CJ4吸合，觸點CJ4(1)斷路，啟動電路不工作，同時交流接觸器CJ1吸合，觸點CJ1(1)、CJ1(2)閉合，CJ1(3)、CJ1(4)開路，這時外電網通過供電系統對外供電，與此相反，CJ4失電還原CJ2吸合，啟動電路工作，開始自動啟動直流電動機。使發電機運行，輸出穩定后，時間繼電器JS1吸合，開始由發電機向外供電，一旦外電網恢復供電時CJ4吸合，脈沖發生器7中CJ4(4)閉合，電路發生一負觸發脈沖使自動停機線路中單穩態電路翻轉，繼電器JW7動作，觸點JW7(1)閉合，使發電機停機按鈕接通，發電機自動停機轉為電網供電，為避免發電機和電網同時并網供電造成事故，所以電網供電回路接觸器CJ1和發電機供回路接觸器CJ2的閉合是互非的。
啟動電路得電后，脈沖發生器1和2中的電容C5A和C5B開始充電由于其時間常數不一樣，而G9和G10的導通電壓分別為0.6V和1.2V不同，G9先導通，脈沖發生器1發出一個負脈沖，使啟動電路中的單穩態電路翻轉，繼電器JW3吸合，其觸點JW3(1)接通振蕩器電源，JW3(2)觸點吸合使G10尚未導通即截止，所以繼電器JW4不吸合，JW4(1)閉合，使G10保持截止，JW4(3)開啟，JW4(2)閉合，JW1處于工作狀態，而JW2處于非工作狀態，此時振蕩器開始振蕩，使JW1繼電器隨著振蕩頻率(可調)時合時放，中間繼電器ZJ1(1)的觸點亦時合時放，接通電動機電源，啟動發電機或斷開電動機電源，停止啟動發電機，這是考慮到發電機因各種因素，一次啟動不一定成功，而設置的再啟動控制電路，該實施例中啟動周期設計為啟動十次(根據需要可調)若一個啟動周期發電機尚不能啟動，則單穩態電路恢復，JW3釋放，振蕩器失去工作電壓而停止工作，并同時發出聲光報警信號，此時若電池欠壓燈不亮的話，則間隙一分鐘后，可按下重復啟動按鈕AN1，又進行一個啟動周期，如此重復，若直至欠壓指示燈亮仍不能使發電機啟動。本實用新型自動切斷啟動電路的工作電源，發電機無法再啟動，這時立即檢查故障原因，及時排除，重新啟動，若啟動成功發電機輸出使時間繼電器JS1吸合，不延時觸點JS1(2)開啟，啟動電路失電，不再進行啟動工作，待發電機輸 出電壓穩定后，延時觸點JS1(1)閉合，使CJ2接觸器吸合，發電機如前述開始對外供電。
蓄電池在自動供電系統中是個關鍵元件，其性能好壞，直接影響整個系統的正常工作與否，所以必須隨時對蓄電池的好壞狀況進行監測和充電，使電瓶一直處于最佳后備或工作狀況，一旦損壞，必須立即給出聲光報警信號，以利于使用者及時維修或更換。對蓄電池的充電，當電網供電時，由變壓器B將220V交流降壓后經整流對蓄電池充電，而電網停電時，由發電機以16V直流輸出對電池充電。二者充電的切換通過交流接觸器CJ3和CJ4實現，電網供電時CJ4動作(CJ3不動作)，CJ4(2)觸點吸合，由電網經變壓整流后對蓄電池充電，反之CJ3動作(CJ4不動作)CJ3(1)觸點閉合，由發電機16V直流輸出對電池充電。蓄電池的電壓檢測分別由電阻R34、電位器W4，電阻R43，電位器W5(檢測欠壓)和電阻R55，電位器W6，電阻R64、電位器W7(檢測過壓)進行。當電池電壓上升到14.5V時，脈沖發生器3中的R34和W4檢測到的過壓使G15導通，脈沖發生器產生一脈沖使雙穩態電路之一翻轉，JW5吸合，JW5(1)吸合使JZ2吸合，至使ZJ2吸合，則ZJ2(1)觸點斷開，此時無論哪路充電電路都斷開，停止對蓄電池充電，同時JW5(2)閉合，接通“過壓指示”燈，蓄電池充電至過壓點屬正常工作狀況，此時只給出“過壓”狀況指示，并不報警，不致使系統停止工作，當電池電壓跌落到13V時，電阻R43和電位器W5檢測到的電壓使脈沖發生器4中的G19截止，脈沖發生器產生一負脈沖使雙穩態電路之一翻轉，JW5失電還原，則JZ2和ZJ2還原，ZJ2(1)觸點閉合，接通充電電路，電池開始充電。如果電池損壞或設備出現故障而不能對電池進行充電，則電池電壓將一直跌落，當降到12.5V時，R55和W6檢測到的電壓使脈沖發生器5中的G24截止，脈沖發生器發出的一負脈沖使雙穩電路中的另一部分動作，JW6動作，JW6(1)觸點斷開啟動電路部分的電源，使系統停止工作，同時JW6(2)觸點接通“電池欠壓”指示燈和報警鈴發出聲光報警信號，此時或是更換電池或是排除故障后，設備繼續對電池充電，當電池電壓升到13.5V時，R64和W7檢測到的電壓使脈沖發生器6中的G28導通，脈沖發生器發出負脈沖，雙穩態電路還原，JW6還原，又接通啟動部分電路和切斷聲光報警信號，系統又處于正常后備工作狀態。為了防止電池電壓在過壓點14V和欠壓點12.5V的微小波動造成系統的振蕩，所以線路中設計過壓和欠壓回復到正常電壓都有一定的范圍，過壓是從14.5V回復到13V才重新充電，欠壓是從12.5V回復到13.5V才接通啟動電路的電源，在排除故障時，開關K3應斷開，否則聲光報警信號將會一直給出。
在發電機自動停機電路中，當外電網停電，發電機已啟動并正常對外供電時，接觸器CJ4失電不動作，CJ4(4)觸點斷開，若電網恢復供電，則CJ4(4)閉合，G34截止，脈沖發生器7發出一負脈沖使單穩態電路翻轉，繼電器JW7的觸點JW7(1)閉合，發電機停機信號接通，發電機自動停機，這時單穩延時時間必須大于發電機的要求停機信號接通時間，否則，發電機將再次自動啟動。
AN3和AN2是分別用于人工檢測和自動檢測的開和關的按鈕，JZ3繼電器的觸點JZ3(1)并接在啟動箱中CJ4的CJ4(1)觸點上，當按下AN3時，JZ3吸合，JZ3(1)閉合，摸擬了外電停電的情況，后面的動作和工作原理如前述電網斷電情況一致，不再贅述，同時JZ3(2)閉合，系統供電和自檢指示燈亮，確認系統完好后，按下AN2，摸擬電網恢復供電的情況，CJ4(4)閉合，則導致發電機停機，(注意需要按3秒鐘以上才可放開，否則，發電機將重新自動啟動。AN3和AN2如果與某一定時電路連接，定時完成上述檢測動作，即實現自動檢測功能，此不贅述，如發電機正常供電需停機時(如下班)，只需將K2撥向位置2即可。
本實用新型已在部分金融行業和自來水公司使用，實際使用情況證明本實用新型完全實現了本文開頭部分所述的功能，可靠性高、報警工作信號明顯，各系統工作情況一目了然，使用極為方便。
權利要求1.一種全自動無時限供電裝置，包括變壓整流電路，不間斷電源UPS、蓄電瓶和聲光報警電路，其特征在于它有發電裝置及啟動電路，供電方式轉換電路，檢測電路及停機電路。
2.根據權利要求1所述的一種全自動無時限供電裝置，其特征在于啟動電路中包括再啟動電路，檢測電路由自動檢測控制電路，人工檢測控制電路和電壓檢測控制電路組成，供電方式轉換電路中包括停電檢測電路，停機電路由自動停機電路和人工停機電路組成，外電網交流輸入一路經變壓整流電路，充電控制電路至蓄電瓶，一路經停電檢測電路與啟動電路相連接，第三路經供電方式轉換電路后，又分二路，一路與UPS相連接，另一路輸出220V交流電源，蓄電瓶向聲光報警電路，啟動電路，檢測電路，停機電路提供直流電源，也向發電裝置提供點火電源，電壓檢測電路也與蓄電瓶充電控制電路和啟動電路相連，啟動電路及再啟動電路控制并實現對發電裝置一至數次的多次反復啟動，發電裝置與供電方式轉換電路連接，外電網恢復供電后，自動停機電路控制發電裝置自動停機，自動檢測控制電路和人工檢測控制電路與啟動電路相連，人工檢測控制電路經人工停機電路與發電裝置相連，供電裝置中的邏輯開關元件用有觸點元件(繼電器、接觸器)或無觸點元件(可控硅及觸發電路)，所述電路由分離元件或集成電路及外圍元件組成。
3.根據權利要求1和2所述的一種全自動無時限供電裝置；其特征在于包括供電方式轉換電路的主回路由變壓器B，不間斷電源UPS，開關K1～K3，保險管RD1～RD6、接觸器CJ1～CJ4，接觸器JZ1～JZ3，繼電器ZJ1～ZJ2，按鈕AN1～AN3、二極管D1，交流發電機F，直流電動機D，時間繼電器JS1，蓄電瓶O，電壓表V，電流表A，指示燈X及一組接口組成。變壓器B的初級依秩并聯CJ4、K1、X1和CJ1，觸點CJ1(1)和CJ1(2)分別串聯在其后，經V和A接入UPS，發電機F的交流輸出端并接有JS1、CT2和觸點JS1(1)的串聯線路，觸點JS1(1)和CJ2(1)分別串接在其后，并聯接入X2之后，分別又串接入CJ1的觸點CJ1(3)和CJ1(4)，最后接入V的兩端，蓄電瓶O的負極經變壓器B的次級線圈接二極管D1的正極，又分別與JZ2、ZJ2、JZ1和ZJ1的一端，直流電動機D的負極，交流發電機F的直流輸出負極連接，也接入開關K3的一對接頭，交流發電機F直流輸出的正極經觸點CJ3(1)分別接觸點CJ4(2)和觸點ZJ2(1)后，前者接接口13和二極管D1的負極，后者經RD6接蓄電瓶O正極，ZJ2與JZ2的觸點，ZJ1與JZ1的觸點分別串聯，也接入蓄電瓶的正極，直流電動機D的正極經觸點ZJ1(1)和RD5，K3的另一對接頭經RD5同時接入蓄電瓶正極，JZ2和JZ1的一端分別與接口18和20相接，CJ3的兩端接入接口7和8并與燈X2并聯，接口21經觸點CJ3(2)接接口22，再經觸點CJ4(1)接接口24，接口22和24間接觸點JZ3(1)，接口32和38間接觸點CJ4(3)，接口24經觸點JS1(2)接入開關K2的一對接頭中是一端，另一端為接口26，K2的另一對接頭中的一端接蓄電瓶負極，另一端經AN1接接口28，K2的第三對接頭接發電機F的T1和T2，控制發電機的運行和停止，接口37、F＋、13、33、34、18和29分別經指示燈后與接口28相接，接口1和2間和接口7和8間接有指示燈，按鈕AN2控制接口26與35的通斷和32與38的通斷，接口35和36間并聯接有AN3和常開觸點JZ3(1)、接口36和28間接有JZ3，接口36和37間接觸點JZ3(2)、CJ1和CJ2的閉合是互非的。
4.根據權利要求1和2所述的一種全自動無時限供電裝置，其特征在于啟動電路和再啟動電路由多諧振蕩器，單穩態電路和脈沖發生器組成，繼電器JW1和JW4的觸點JW4(2)串聯，繼電器JW2與JW4的觸點JW4(3)串聯后，兩者一起與二極管D7并聯接入多諧振蕩器晶體管G4的集電極中，繼電器JW3的觸點JW3(1)與二極管CW1串聯后，跨接于高電位和低電位兩端，CW1的負極接R9后，接入接口26，多諧振蕩器中低電位與接口28相連，繼電器JW3與二極管D13并聯后接入G8的集電極電路中，單穩態電路的高電位接入二極管CW1的負極一端，脈沖發生器中G10的發射極和基極間有觸點JW3(2)和JW4(1)串聯又與電容C5B并聯再與D17串聯的電路，G10的集電極接有繼電器JW4和二極管D16的并聯電路、脈沖發生器的高電位和低電位分別接在單穩態的高電位和低電位上，單穩態電路中G5的基極與脈沖發生器中D14和D15的正極相連，接口26經觸點JW1(1)與接口18相連后又經觸點JW2(1)與接口29相連，接口30和31間接有觸點JW1(2)。
5.根據權利要求1和2所述的一種全自動無時限供電裝置，其特征在于檢測電路由雙穩態電路和多個脈沖發生器組成，構成雙穩態電路的兩個單穩態電路間并聯接有二極管CW2，繼電器JW5與二極管D23并聯后接入三極管G14的集電極電路，繼電器JW6與二極管D26并聯后接入三極管G21的集電極電路，三極管G11、G12、G22和G23的基極分別與脈沖電路中的二極管D24、D25、D32和D33相接，接口32和30分別經開關K3與發電機F的負極輸出和接口15相連，二極管CW2的負極經R33與接口31相連，接口31經觸點JW5(1)與接口20相連，又經觸點JW5(2)與接口33相連，經觸點JW6(2)與接口34相連，接口15和接口21間連有觸點JW6(1)，接口T1和T2間接觸點JW7(1)，接口32分別與雙穩態電路和多個脈沖電路的低電位相連，雙穩態電路的高電位與多個脈沖電路的高電位相連。
6.根據權利要求1和2所述的一種全自動無時限供電裝置，其特征在于停機電路包括單穩態電路和脈沖發生器，交流接觸器JW7與二極管D34并聯后接入三極管G29的集電極電路，脈沖發生器中三極管G34的發射極和基極間接有觸點CJ4(4)，該觸點的兩端又分別接在接口38和32上。
7.根據權利要求1和2所述的一種全自動無時限供電裝置，其特征在于按鈕AN2和AN3可分別用定時開關電路替換。
專利摘要一種全自動無時限供電裝置，包括變壓整流電路，不間斷電源UPS，蓄電瓶、聲光報警電路、發電裝置及啟動電路、供電方式轉換電路、檢測電路和停機電路，自動完成電網供電和裝置供電的轉換，切換時間為零，穩頻穩壓，保證電網停電后不破壞或丟失計算機中的信息，電網停電后提供長時間供電，不須人工干預、自檢功能完備，各部分工作情況一目了然，可靠性高，較好地解決了長時間連續停電(幾小時甚至幾十小時)計算機及用電設備所需能源問題。
文檔編號H02J7/00GK2073185SQ89221610
公開日1991年3月13日 申請日期1989年12月21日 優先權日1989年12月21日
發明者黃樹勝 申請人:昆明電腦公司研究所