专利名称：全自动无时限供电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供电的电路装置，它是一种用于紧急或备用电源需要起动原动机并具有自动转换的回路装置，它与计算机的UPS配合使用，具有在线式不间断电源的功能，稳频稳压，保证在电网停电时不破坏或丢失计算机中的信息，电网停电后可提供长时间供电，而不须人工干预，自动进行电源切换;具有自检功能及配备声光报警装置的全自动无时限供电装置。
随着计算机运用的深入发展，许多单位已用计算机代替了手工作业，但随之而来的问题是，一旦停电，计算机就无法工作，不仅给工作带来影响，甚至造成损失，现在，短时间的停电(几分钟至几十分钟)对计算机的影响已可用不间断电源(UPS)来解决，对长时间停电，尤其是长时间连续停电(几小时，甚至于几天)，现有技术的解决方案是扩充UPS蓄电池方案，即根据在停电要求不间断电源(UPS)维持的供电时间，增加UPS的蓄电池的数量。例如要求1KVA的UPS供电8小时，则需要配备16只60AH的蓄电瓶，3KVA的UPS供电8小时，则需要配备48只60AH的蓄电瓶，这一技术方案在长时间连续停电或断续停电，但供电时间不足以满足充电要求的情况下，计算机用户是无法工作的，且正常使用时，蓄电池的寿命一般为1～2年，以UPS维持长时间供电，蓄电瓶长期处于欠压状态，导致蓄电瓶损坏，缩短其寿命，定期更换，造成巨大的运行投资负担，此外，该技术方案还有体积大、重量重、维护困难等诸多缺陷。
本发明的目的是提供一种全自动无时限供电装置，它有效地克服了上述方案的各种缺陷，提出了一种新的适于实用的，解决长时间停电，尤其是长时间连续停电(几小时，甚至几十小时)，而不影响计算机操作，不破坏或丢失计算机信息的技术方案。
上述本实用新型的具体构成包括变压整流电路，充电控制电路，不间断电源UPS，蓄电瓶及声光报警电路，它与现有技术的突出区别在于它还包括发电装置及启动电路，供电方式转换电路，检测电路及停机电路。启动电路中包括再启动电路，检测电路中包括自动检测控制电路，人工检测控制电路和电压检测控制电路，供电方式转换电路中包括停电检测电路，停机电路中包括自动停机电路和人工停机电路外电网交流输入一路经变压整流电路、充电控制电路至蓄电瓶;一路经停电检测电路与启动电路相连接，第三路经供电方式转换电路后又分二路，一路与UPS相连接，另一路输出220V交流电源，蓄电瓶作为装置工作电源向声光报警电路，启动电路、检测电路、停机电路提供直流电源，也向发电装置提供点火电源，与蓄电瓶相连的还有电压检测电路，分别对蓄电池的欠压、过压进行监测、由声光报警电路发出报警信号，此外电压检测电路也与充电控制电路和启动电路相连，蓄电瓶过压时停止对其充电，低压时实施对蓄电瓶充电，失效时发出声光报警信号、启动电路和再启动电路控制并实现对发电装置一至数次的多次反复启动，发电装置的异常情况和正常运行均有声光报警电路指示，发电装置也与供电方式转换电路连接，外电网恢复供电后自动停机电路可以使发电装置自动停机，自动检测控制电路和人工检测控制电路与启动电路相连，人工检测控制电路经人工停机电路与发电装置相连。
附
图1为本发明的电路原理框图附图2～4为本发明的主回路电路结构图附图5为本发明控制电路Ⅰ结构图附图6为本发明控制电路2的结构图附图7为本发明控制电路3的结构图附图1～附图7构成本发明的一个完整的实施例，但本发明的保护范围不局限于该实施例。如用无触点元件代替有触点元件;即用可控硅元件及其触发电路代替继电器，接触器等，用相应的集成电路代替装置中的分离元件等，也可实现本发明，也在本发明的保护范围之例，下面结合附图及本实施例详述本发明。
附图2～4为实现本发明的主回路装置电路图，由变压器B，不间断电源UPS，开关K1～K3、保险管RD1～RD6接触器CJ1～CJ4，接触器JZ1～JZ3，继电器ZJ1～ZJ2，按钮AN1～AN3，二极管D1交流发电机F，直流电动机D、时间继电器JS1、蓄电瓶、电压表、电流表、指示灯x及一组接口组成。变压器B的初级依秩并联CJ4、K1、x1和CJ1，常开触点CJ1(1)、CJ1(2)分别串联在其后，经电压表和电流表A接入UPS，交流发电机F的220V交流输出端并接有JS1、CJ2和触点JS1(1)的串联线路，触点CJ2(1)和CJ2(2)分别串接在其后，并联接入灯x2之后，分别又串接入CJ1的触点CJ1(3)和CJ1(4)，最后接入电压表的两端，蓄电瓶的负极经变压器B的次级线圈接二极管D1的正极，又分别与JZ2、ZJ2、JZ1、ZJ1的一端，直流电动机D的负极交流发电机F直流输出的负极连接，也接入开关K3的一对接头，交流发电机F直流输出的正极经常开触点CJ3(1)分别接常开触点CJ4(2)和常闭触点ZJ2(1)后，前者接接口13和二极管D1的负极，后者经RD6接蓄电池正极ZJ2的另一端与JZ2的常开触点，ZJ1的另一端与JZ1的常开触点分别串联也接入蓄电池的正极，直流电动机D的正极经常开触点ZJ1(1)和RD5，开关K3的另一对接头经RD5同时接入蓄电池正极，JZ2和JZ1的另一端分别与接口18和20相接，CJ3的两端接入接口7和8并与电灯x2并联。接口21经常闭触点CJ3(2)接接口22，再经常闭触点CJ4(1)接接口24。接口22和24间接常开触点JZ3(1)，接口32和38间接常开触点CJ4(3)，接口24经常闭触点JS1(2)接入开关K2的一对接头中的一端，另一端为接口26，K2的另一对接头中的一端接蓄电池负极，另一端经AN1接接口28，K2的第三对接头接发电机F的T1和T2控制发电机的运行和停止，接口37、F+、13、33、34、18和29，分别经指示灯后与接口28相接，接口1和2间和接口7和8间接有指示灯，按钮AN2控制接口26与35的通断和32与38的通断，接口35和36间并联接有AN3和常开触点JZ3(1)，接口36和28间接有JZ3接口36和37间接常开触点JZ3(2)。
图5包括了本发明的启动电路和再启动电路，是本发明控制电路Ⅰ电路结构图，在本实施例中为启动控制板，它由多谐振荡器，单稳态电路和脉冲发生器(包括脉冲电路1和脉冲电路2)组成。继电器JW1与JW4的常闭触点JW4(2)串联，继电器JW2与JW4的常开触点JW4(3)串联后，两者一起与二极管D7并联接入多谐振荡器中晶体管G4的集电极中;继电器JW3的常开触点JW3(1)与二极管CW1串联后，跨接于高电位和低电位两端，CW1的负极接R9后，接入接口26，多谐振荡器中低电位点与接口28相接，单稳态电路中晶体管G5、G6、G7和G8的发射极与接口28相接，继电器JW3与二极管D13并联后接入G8的集电极电路中，单稳态电路的高电位接入二极管CW1的负极一端。脉冲发生器中G10的发射极和基极间接有常开触点JW3(2)和常闭触点JW4(1)串联又与电容C5B并联后和D17串联的电路，G10的集电极接有继电器JW4和D16的并联电路，脉冲发生器的高电位和低电位分别接在单稳态电路的高电位和低电位上。单稳态电路中G5的基极与脉冲发生器中D14和D15的正极相连，接口26经常开触点JW1(1)与接口18相连，又经常开触点JW2(1)接接口29，接口30和31间接有常闭触点JW1(2)。
图6包括了本发明的蓄电池电压检测电路，即本发明控制电路2电路结构图，在实施例中为蓄电池监测板，它是由双稳态电路和多个脉冲发生器组成，双稳态电路包括两个单稳态电路，其间并联接有二极管CW2，继电器JW5与二极管D23并联后接入三极管G14的集电极电路中，继电器JW6与二极管D26并联后接入三极管G21的集电极电路中，三极管G11、G12、G22、G23的基极分别与脉冲电路3、4、5、6中的二极管D24、D25、D32、D33，接口32和30分别经开关K3与交流发电机F的负极输出和接口15相接，二极管CW2的负极经R33与接口31相连，接口31经常开触点JW5(1)与接口20相连;经常开触点JW5(2)与接口33相连;经常开触点JW6(2)与接口34相连，接口15和接口21间连有常闭触点JW6(1)，接口T1和接口T2间接有常开触点JW7(1)，接口32分别与双稳态电路和多个脉冲电路的低电位相连，双稳态电路的高电位与多个脉冲电路的高电位相连。
图7包括了本发明的自动停机电路，即本发明控制电路3电路结构图，由单稳态电路和脉冲发生器组成，单稳态电路中继电器JW7与二极管D34并联后接入三极管G29的集电极电路中，脉冲发生器中三极管G34的发射极和基极间接有常开触点CJ4(4)，该触点的两端又分别接在接口38和32上。
当外电网供电时，CJ4吸合，触点CJ4(1)断路，启动电路不工作，同时交流接触器CJ1吸合，触点CJ1(1)、CJ1(2)闭合，CJ1(3)、CJ1(4)开路，这时外电网通过供电系统对外供电，与此相反，CJ4失电还原CJ2吸合，启动电路工作，开始自动启动直流电动机。使发电机运行，输出稳定后，时间继电器JS1吸合，开始由发电机向外供电，一旦外电网恢复供电时CJ4吸合，脉冲发生器7中CJ4(4)闭合，电路发生一负触发脉冲使自动停机线路中单稳态电路翻转，继电器JW7动作，触点JW7(1)闭合，使发电机停机按钮接通、发电机自动停机转为电网供电，为避免发电机和电网同时并网供电造成事故，所以电网供电回路接触器CJ1和发电机供回路接触器CJ2的闭合是互非的。
启动电路得电后，脉冲发生器1和2中的电容C5A和C5B开始充电由于其时间常数不一样，而G9和G10的导通电压分别为0.6V和1.2V不同，G9先导通，脉冲发生器1发出一个负脉冲，使启动电路中的单稳态电路翻转，继电器JW3吸合，其触点JW3(1)接通振荡器电源。JW3(2)触点吸合使G10尚未导通即截止。所以继电器JW4不吸合，JW4(1)闭合，使G10保持截止，JW4(3)开启，JW4(2)闭合，JW1处于工作状态，而JW2处于非工作状态，此时振荡器开始振荡，使JW1继电器随着振荡频率(可调)时合时放。中间继电器ZJ1(1)的触点亦时合时放，接通电动机电源，启动发电机或断开电动机电源，停止启动发电机，这是考虑到发电机因各种因素，一次启动不一定成功，而设置的再启动控制电路。该实施例中启动周期设计为启动十次(根据需要可调)若一个启动周期发电机尚不能启动，则单稳态电路恢复，JW3释放，振荡器失去工作电压而停止工作，并同时发出声光报警信号，此时若电池欠压灯不亮的话，则间隙一分钟后，可按下重复启动按钮AN1，又进行一个启动周期，如此重复，若直至欠压指示灯亮仍不能使发电机启动。本实用新型自动切断启动电路的工作电源，发电机无法再启动，这时立即检查故障原因，及时排除，重新启动，若启动成功发电机输出使时间继电器JS1吸合，不延时触点JS1(2)开启，启动电路失电，不再进行启动工作，待发电机输出电压稳定后，延时触点JS1(1)闭合，使CJ2接触器吸合，发电机如前述开始对外供电。
蓄电池在自动供电系统中是个关键元件，其性能好坏，直接影响整个系统的正常工作与否，所以必须随时对蓄电池的好坏状况进行监测和充电，使电瓶一直处于最佳后备或工作状况，一旦损坏，必须立即给出声光报警信号，以利于使用者及时维修或更换。对蓄电池的充电，当电网供电时，由变压器B将220V交流降压后经整流对蓄电池充电，而电网停电时，由发电机以16V直流输出对电池充电。二者充电的切换通过交流接触器CJ3和CJ4实现，电网供电时CJ4动作(CJ3不动作)，CJ4(2)触点吸合。由电网经变压整流后对蓄电池充电，反之CJ3动作(CJ4不动作)CJ3(1)触点闭合，由发电机16V直流输出对电池充电。蓄电池的电压检测分别由电阻R34、电位器W4，电阻R43，电位器W5(检测欠压)和电阻R55。电位器W6，电阻R64、电位器W7(检测过压)进行。当电池电压上升到14.5V时，脉冲发生器3中的R34和W4检测到的过压使G15导通，脉冲发生器产生一脉冲使双稳态电路之一翻转，JW5吸合，JW5(1)吸合使JZ2吸合，至使ZJ2吸合，则ZJ2(1)触点断开，此时无论哪路充电电路都断开，停止对蓄电池充电，同时JW5(2)闭合，接通“过压指示”灯，蓄电池充电至过压点属正常工作状况。此时只给出“过压”状况指示，并不报警，不致使系统停止工作，当电池电压跌落到13V时，电阻R43和电位器W5检测到的电压使脉冲发生器4中的G19截止，脉冲发生器产生一负脉冲使双稳态电路之一翻转，JW5失电还原，则JZ2和ZJ2还原，ZJ2(1)触点闭合，接通充电电路，电池开始充电。如果电池损坏或设备出现故障而不能对电池进行充电，则电池电压将一直跌落，当降到12.5V时，R55和W6检测到的电压使脉冲发生器5中的G24截止，脉冲发生器发出的一负脉冲使双稳电路中的另一部分动作，JW6动作，JW6(1)触点断开启动电路部分的电源，使系统停止工作，同时JW6(2)触点接通“电池欠压”指示灯和报警铃发出声光报警信号，此时或是更换电池或是排除故障后，设备继续对电池充电，当电池电压升到13.5V时，R64和W7检测到的电压使脉冲发生器6中的G28导通，脉冲发生器发出负脉冲，双稳态电路还原，JW6还原，又接通启动部分电路和切断声光报警信号，系统又处于正常后备工作状态。为了防止电池电压在过压点14V和欠压点12.5V的微小波动造成系统的振荡，所以线路中设计过压和欠压回复到正常电压都有一定的范围，过压是从14.5V回复到13V才重新充电，欠压是从12.5V回复到13.5V才接通启动电路的电源，在排除故障时，开关K3应断开，否则声光报警信号将会一直给出。
在发电机自动停机电路中，当外电网停电，发电机已启动并正常对外供电时，接触器CJ4失电不动作，CJ4(4)触点断开，若电网恢复供电，则CJ4(4)闭合，G34截止，脉冲发生器7发出一负脉冲使单稳态电路翻转，继电器JW7的触点JW7(1)闭合，发电机停机信号接通，发电机自动停机，这时单稳延时时间必须大于发电机的要求停机信号接通时间，否则，发电机将再次自动启动。
AN3和AN2是分别用于人工检测和自动检测的开和关的按钮，JZ3继电器的触点JZ3(1)并接在启动箱中CJ4的CJ4(1)触点上，当按下AN3时，JZ3吸合，JZ3(1)闭合，摸拟了外电停电的情况，后面的动作和工作原理如前述电网断电情况一致，不再赘述，同时JZ3(2)闭合，系统供电和自检指示灯亮，确认系统完好后，按下AN2，摸拟电网恢复供电的情况，CJ4(4)闭合，则导致发电机停机，(注意需要按3秒钟以上才可放开，否则，发电机将重新自动启动。AN3和AN2如果与某一定时电路连接，定时完成上述检测动作，即实现自动检测功能此不赘述，如发电机正常供电需停机时(如下班)，只需将K2拨向位置2即可。
本发明已在部分金融行业和自来水公司使用，实际使用情况证明本发明完全实现了本文开头部分所述的功能，可靠性高、报警工作信号明显，各系统工作情况一目了然，使用极为方便。
权利要求
1.一种全自动无时限供电装置，包括变压整流电路，不间断电源UPS、蓄电瓶和声光报警电路，其特征在于它有发电装置及启动电路，供电方式转换电路、检测电路及停机电路。
2.根据权利要求1所述的一种全自动无时限供电装置，其特征在于启动电路中包括再启动电路，检测电路由自动检测控制电路，人工检测控制电路和电压检测控制电路组成，供电方式转换电路中包括停电检测电路，停机电路由自动停机电路和人工停机电路组成，外电网交流输入一路经变压整流电路，充电控制电路至蓄电瓶，一路经停电检测电路与启动电路相连接，第三路经供电方式转换电路后，又分二路，一路与UPS相连接，另一路输出220V交流电源，蓄电瓶向声光报警电路，启动电路，检测电路，停机电路提供直流电源，也向发电装置提供点火电源，电压检测电路也与蓄电瓶充电控制电路和启动电路相连，启动电路及再启动电路控制并实现对发电装置一至数次的多次反复启动，发电装置与供电方式转换电路连接，外电网恢复供电后，自动停机电路控制发电装置自动停机，自动检测控制电路和人工检测控制电路与启动电路相连，人工检测控制电路经人工停机电路与发电装置相连，供电装置中的逻辑开关元件用有触点元件(继电器、接触器)或无触点元件(可控硅及触发电路)，所述电路由分离元件或集成电路及外围元件组成。
3.根据权利要求1和2所述的一种全自动无时限供电装置;其特征在于包括供电方式转换电路的主回路由变压器B，不间断电源UPS，开关K1～K3，保险管RD1～RD6、接触器CJ1～CJ4，接触器JZ1～JZ3，继电器ZJ1～ZJ2，按钮AN1～AN3、二级管D1，交流发电机F，直流电动机D，时间继电器JS1，蓄电瓶O，电压表V，电流表A，指示灯x及一组接口组成。变压器B的初级依秩并联CJ4、K1、x1和CJ1，触点CJ1(1)和CJ1(2)分别串联在其后，经V和A接入UPS，发电机F的交流输出端并接有JS1、CT2和触点JS1(1)的串联线路。触点JS1(1)和CJ2(1)分别串联在其后，并联接入x2之后，分别又串接入CJ1的触点CJ1(3)和CJ1(4)，最后接入V的两端，蓄电瓶O的负极经变压器B的次级线圈接二极管D1的正极，又分别与JZ2、ZJ2、JZ1和ZJ1的一端，直流电动机D的负极，交流发电机F的直流输出负极连接，也接入开关K3的一对接头，交流发电机F直流输出的正极经触点CJ3(1)分别接触点CJ4(2)和触点ZJ2(1)后，前者接接口13和二极管D1的负极，后者经RD6接蓄电瓶O正极，ZJ2与JZ2的触点，ZJ1与JZ1的触点分别串联，也接入蓄电瓶的正极，直流电动机D的正极经触点ZJ1(1)和RD5，K3的另一对接头经RD5同时接入蓄电瓶正极，JZ2和JZ1的一端分别与接口18和20相接，CJ3的两端接入接口7和8并与灯x2并联，接口21经触点CJ3(2)拉接口22，再经触点CJ4(1)接接口24，接口22和24间接触点为JZ3(1)，接口32和38间接触点CJ4(3)，接口24经触点JS1(2)接入开关K2的一对接头中是一端，另一端为接口26，K2的另一对接头中的一端接蓄电瓶负极，另一端经AN1接接口28，K2的第三对接头接发电机F的T1和T2，控制发电机的运行和停止，接口37、F+、13、33、34、18和29分别经指示灯后与接口28相接，接口1和2间和接口7和8间接有指示灯，按钮AN2控制接口26与35的通断和32与38的通断，接口35和36间并联接有AN3和常开触点JZ3(1)、接口36和28间接有JZ3，接口36和37间接触点JZ3(2)、CJ1和CJ2的闭合是互非的。
4.根据权利要求1和2所述的一种全自动无时限供电装置，其特征在于启动电路和再启动电路由多谐振荡器，单稳态电路和脉冲发生器组成，继电器JW1和JW4的触点JW4(2)串联，继电器JW2与JW4的触点JW4(3)串联后，两者一起与二极管D7并联接入多谐振荡器晶体管G4的集电极中，继电器JW3的触点JW3(1)与二极管CW1串联后，跨接于高电位和低电位两端，CW1的负极接R9后，接入接口26，多谐振荡器中低电位与接口28相连，继电器JW3与二极管D13并联后接入G8的集电极电路中，单稳态电路的高电位接入二极管CW1的负极一端，脉冲发生器中G10的发射极和基极间有触点JW3(2)和JW4(1)串联又与电容C5B并联再与D17串联的电路，G10的集成电极接有继电器JW4和二极管D16的并联电路，脉冲发生器的高电位和低电位分别接在单稳态的高电位和低电位上，单稳态电路中G5的基极与脉冲发生器中D14和D15的正极相连，接口26经触点JW1(1)与接口18相连后又经触点JW2(1)与接口29相连，接口30和31间接有触点JW1(2)。
5.根据权利要求1和2所述的一种全自动无时限供电装置，其特征在于检测电路由双稳态电路和多个脉冲发生器组成，构成双稳态电路的两个单稳态电路间并联接有二极管CW2，继电器JW5与二极管D23并联后接入三极管G14的集电极电路，继电器JW6与二极管D26并联后接入三极管G21的集电极电路，三极管G11、G12、G22和G23的基极分别与脉冲电路中的二极管D24、D25、D32和D33相接，接口32和30分别经开关K3与发电机F的负极输出和接口15相连，二极管CW2的负极经R33与接口31相连，接口31经触点JW5(1)与接口20相连，又经触点JW5(2)与接口33相连，经触点JW6(2)与接口34相连，接口15和接口21间连有触点JW6(1)，接口T1和T2间接触点JW7(1)，接口32分别与双稳态电路和多个脉冲电路的低电位相连，双稳态电路的高电位与多个脉冲电路的高电位相连。
6.根据权利要求1和2所述的一种全自动无时限供电装置，其特征在于停机电路包括单稳态电路和脉冲发生器，交流接触器JW7与二极管D34并联后接入三极管G29的集电极电路，脉冲发生器中三极管G34的发射极和基极间接有触点CJ4(4)，该触点的两端又分别接在接口38和32上。
7.根据权利要求1和2所述的一种全自动无时限供电装置，其特征在于按钮AN2和AN3可分别用定时开关电路替换。
全文摘要
一种全自动无时限供电装置，包括变压整流电路，不间断电源UPS，蓄电瓶、声光报警电路、发电装置及启动电路，供电方式转换电路、检测电路和停机电路，自动完成电网供电和装置供电的转换，切换时间为零，稳频稳压，保证电网停电后不破坏或丢失计算机中的信息，电网停电后提供长时间供电，不须人工干预、各部分工作情况一目了然、解决了长时间连续停电(几小时甚至几十小时)计算机及用电设备所需能源问题。
文档编号H02J7/00GK1047768SQ9010031
公开日1990年12月12日 申请日期1990年1月16日 优先权日1990年1月16日
发明者黄树胜 申请人:昆明电脑公司研究所