CN113571347B - 一种一体式稳变压电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式稳变压电源，包括供电箱，副电源和断电供电电路，断电供电电路包括电路切换供电子电路和断电供电子电路，所述电路切换供电子电路包括互相并联的储能电容和铁磁线圈，外部电源依次通过交流‑直流转化器、第一电阻连接用电设备，外部电源还通过交流‑直流转化器连接电路切换供电子电路，断电供电子电路包括第二电阻和转换器，副电源通过导线依次连接转换器、线圈和第二电阻形成第一闭合回路，副电源还通过导线依次连接转换器、用电设备、上导电接触块、下导电接触块和第二电阻形成第二闭合回路。本发明可在外部发电厂突然停电时实现无间断保护供电，供电源切换过程无间隔时间，极大地保护了用电设备。

Description

一种一体式稳变压电源

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，特别涉及一种一体式稳变压电源。

背景技术

随着供用电的安全性、可靠性和供电质量不断提高的要求，保护装置类型不断更新，目前对供电系统要求做到具有选择性、快速性、灵敏性和动作可靠性。国内外工厂或实验室都存在一些不允许突然停电的高端精密设备，设备一旦断电重新启动成本高，或者十分容易损坏，造成重大损失。目前常用的断电保护通常采用的是副电源连接继电器的保护方式，当主电源突然停电后，继电器跳闸接通副电源供电，保证了设备的持续供电。但是无论做的多么紧密，继电器跳闸过程不可避免的有一个跳闸时间，在跳闸时间内设备处在瞬间断电状态，虽然有时并不影响设备的正常使用，但是极大的损害了设备的使用寿命，且时间久了继电器中的跳闸块很容易卡住，一旦卡住则不能完成电路的切换，造成设备供电停止，使用效果不佳。

发明内容

为此，本发明提供了一种一体式稳变压电源，包括供电箱，副电源和断电供电电路，所述供电箱内部设有铁条芯、磁致伸缩杆和固定板，所述固定板固定在所述供电箱内，固定板的上方设有弹性条，所述弹性条的端部设有下导电接触块；所述铁条芯设有两块，铁条芯上缠绕有线圈，两块所述铁条芯之间设有所述磁致伸缩杆，所述磁致伸缩杆的一端固定在供电箱内腔的底部，另一端固定在所述弹性条的中部，所述下导电接触块的上方设有上导电接触块，下导电接触块和上导电接触块之间设有间隙；所述断电供电电路包括电路切换供电子电路和断电供电子电路，所述电路切换供电子电路包括互相并联的储能电容和铁磁线圈，外部电源依次通过交流-直流转化器、第一电阻连接用电设备，外部电源还通过交流-直流转化器连接所述电路切换供电子电路，所述用电设备和所述电路切换供电子电路相对于外部电源并联，所述电路切换供电子电路和用电设备之间通过导线连接，所述断电供电子电路包括第二电阻和转换器，所述副电源通过导线依次连接所述转换器、线圈和第二电阻形成第一闭合回路，所述副电源还通过导线依次连接转换器、用电设备、上导电接触块、下导电接触块和第二电阻形成第二闭合回路，所述第一闭合回路和第二闭合回路互相并联；所述转换器包括壳体、移动导电块和弹簧，所述壳体内部中空，壳体内设有第一导电板和第二导电板，所述第一导电板和第二导电板之间设有所述移动导电块，所述壳体的内腔侧壁固定安装有所述弹簧，所述第二导电板中部加工有通孔，通孔内壁和边缘包覆绝缘层，所述弹簧一端固定在所述壳体的内腔侧壁，另一端穿过所述通孔固定在所述移动导电块上，所述移动导电块放置在壳体内腔底部，移动导电块的顶部和壳体内腔顶部之间留有空隙，防止移动导电块卡住，所述移动导电块靠近所述铁磁线圈。

进一步地，所述副电源外接有电池管理器，所述电池管理器用于检测所述副电源的电量并显示出来。

进一步地，所述一体式稳变压电源还包括自检电路，所述自检电路包括单刀双掷开关、自检灯和二极管，所述副电源通过导线依次连接所述转换器、自检灯、上导电接触块、下导电接触块和第二电阻形成第三闭合回路，所述第三闭合回路和第一闭合回路并联，所述第二闭合回路中，用电设备和上导电接触块之间设有所述二极管，所述单刀双掷开关接在所述交流-直流转化器和电路切换供电子电路之间，单刀双掷开关另一个触点接在所述二极管和用电设备之间。

本发明的有益效果在于：

1、本发明针对不能间断供电的直流用电设备设计了稳变压电源，电源可在外部发电厂突然停电时实现无间断保护供电，且供电源切换过程无间隔时间，极大地保护了用电设备；且本发明设计了副电源供电电路的切换方式，取代传统的继电器，相应地避免了继电器使用时间过长容易卡死造成无法合闸的问题。

2、基于精密设备不间断供电的重要性，保护电源的可靠性则至关重要，为此本发明在原有供电电路的基础上设计了手动自检电路，通过自检电路工作人员能够随时了解作为保护电源的稳变压电源是否处于正常状态，保证了电路的可靠性。

附图说明

图1为本发明所述一体式稳变压电源的结构示意图；

图2为带自检电路的结构示意图；

图3为转换器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

如图1和图2所示，一种一体式稳变压电源，包括供电箱1，副电源2和断电供电电路。所述供电箱1内部设有铁条芯3、磁致伸缩杆4和固定板5，所述固定板5固定在所述供电箱1内，固定板5的上方设有弹性条6，弹性条6采用绝缘弹性材料制成，例如橡胶、塑料等，所述弹性条6的端部设有下导电接触块7。所述铁条芯3设有两块，铁条芯3上缠绕有线圈8，当线圈8通电后，可在铁条芯及铁条芯周围产生磁场，两块所述铁条芯3之间设有所述磁致伸缩杆4，磁致伸缩杆4在磁场中可伸长，所述磁致伸缩杆4的一端固定在供电箱1内腔的底部，另一端固定在所述弹性条6的中部，所述下导电接触块7的上方设有上导电接触块9，下导电接触块7和上导电接触块9之间设有间隙10。当线圈8通电后，铁条芯及铁条芯周围产生磁场，将磁致伸缩杆4置于磁场环境中。处于磁场环境中的磁致伸缩杆4伸长，引起弹性条6变形弯曲，使得下导电接触块7和上导电接触块9接触导通，实现下导电接触块7和上导电接触块9的电接触。所述断电供电电路包括电路切换供电子电路和断电供电子电路，所述电路切换供电子电路包括互相并联的储能电容11和铁磁线圈12，外部电源依次通过交流-直流转化器13、第一电阻14连接用电设备15，交流-直流转化器13用于将外部交流电转化为直流电，同时进行一定的压降后，经过第一电阻14输入用电设备15，供用电设备15正常运行过程中的供电。外部电源还通过交流-直流转化器13连接所述电路切换供电子电路，所述用电设备15和所述电路切换供电子电路相对于外部电源并联，所述电路切换供电子电路和用电设备15之间通过导线连接。正常情况下，外部电源供电，经过交流-直流转化器13后的直流电直接对储能电容11充电，且铁磁线圈12处于通电状态，同时经过交流-直流转化器13后的直流电通过第一电阻14分压后对供用电设备15进行供电，保证供电设备的正常运行。所述断电供电子电路包括第二电阻18和转换器17，所述副电源2通过导线依次连接所述转换器17、线圈8和第二电阻18形成第一闭合回路，所述副电源2还通过导线依次连接转换器17、用电设备15、上导电接触块9、下导电接触块7和第二电阻18形成第二闭合回路，所述第一闭合回路和第二闭合回路互相并联。如图3所示，所述转换器17包括壳体19、移动导电块20和弹簧21，所述壳体19内部中空，壳体19内设有第一导电板22和第二导电板23，所述第一导电板22和第二导电板23之间设有所述移动导电块20，所述壳体19的内腔侧壁固定安装有所述弹簧21，所述第二导电板23中部加工有通孔24，通孔24内壁和边缘包覆绝缘层，防止第二导电板23漏电。所述弹簧21处于拉伸状态，弹簧21的一端固定在所述壳体19的内腔侧壁，另一端穿过所述通孔24固定在所述移动导电块20上，所述移动导电块20放置在壳体内腔底部，移动导电块20的顶部和壳体内腔顶部之间留有空隙25，防止移动导电块卡住，壳体内腔底部放置移动导电块20的位置可加工成光滑的圆弧面，移动导电块20可加工成能够和所述圆弧面贴合的圆柱体，使得移动导电块20移动更方便，所述移动导电块20靠近所述铁磁线圈12。第二导电板23和移动导电块20接入所述第一闭合回路、第二闭合回路和第三闭合回路中，也即当第二导电板23和移动导电块20贴紧时，第一闭合回路、第二闭合回路或第三闭合回路中的转换器17位置导通。移动导电块20具有铁磁性和导电性两重性质，例如采用马氏体不锈钢材质制造，或者采用马氏体不锈钢芯包覆铝壳制成，当所述铁磁线圈12中有电流流通且产生的磁性大于弹簧21的弹力时，移动导电块20被吸引紧贴所述第一导电板22上，此时第一闭合回路、第二闭合回路或第三闭合回路中的转换器17处位置处于断开状态，当铁磁线圈12中流通的电流值较小或者无电流流过时，铁磁线圈12所产生的磁性较弱或无磁性，此时移动导电块20在弹簧21的弹力作用下移动紧贴第二导电板23，则第一闭合回路、第二闭合回路或第三闭合回路中的转换器17处位置处于导通状态。为了更直观的了解副电源2中电量状态，所述副电源2外接有电池管理器，所述电池管理器用于实时检测所述副电源的电量并显示出来。方便电量不足时及时对副电源进行充电。

鉴于保证本发明能够正常工作的重要性，作为一种可供优选的替代方案，除了包含上述所有技术特征的基础上，所述一体式稳变压电源还包括自检电路，所述自检电路包括单刀双掷开关26、自检灯27和二极管16，所述副电源2通过导线依次连接所述转换器17、自检灯27、上导电接触块9、下导电接触块7和第二电阻18形成第三闭合回路，所述第三闭合回路和第一闭合回路并联，所述第二闭合回路中，用电设备15和上导电接触块9之间设有所述二极管16，所述单刀双掷开关26接在所述交流-直流转化器13和电路切换供电子电路之间，单刀双掷开关另一个触点接在所述二极管16和用电设备15之间。

使用时，当外部电源正常时，外部电源的220V或者380V交流电经过交流-直流转化器13转化为直流电，同时进行一定的压降后，经过第一电阻14输入用电设备15，供用电设备15正常运行过程中的供电。此时外部电源同时也对电路切换供电子电路供电，储能电容11处于充电饱和状态，铁磁线圈12有较大的电流流过，使得铁磁线圈12产生较大磁性，吸引移动导电块20紧贴所述第一导电板22，此时第一闭合回路、第二闭合回路或第三闭合回路中的转换器17处位置处于断开状态，副电源2不对外供电。当外部电源突然停电时，储能电容11开始放电，对用电设备15进行供电，维持供电源切换过程中的用电设备不断电正常工作，随着储能电容11逐渐放电，流经铁磁线圈12电流逐渐减小，使得铁磁线圈12产生的磁性逐渐减弱，当磁性对移动导电块20的作用力小于弹簧21的弹力时，移动导电块20在弹簧21的弹力作用下移动紧贴第二导电板23，则第一闭合回路、第二闭合回路或第三闭合回路中的转换器17处位置处于导通状态。其中，第一闭合回路的转换器17处位置导通意味着第一闭合回路处于导通状态，副电源2通过第一闭合回路对线圈8供电，使得线圈8流通电流产生磁性，在铁条芯及铁条芯周围产生磁场，将磁致伸缩杆4置于磁场环境中。处于磁场环境中的磁致伸缩杆4伸长，引起弹性条6变形弯曲，使得下导电接触块7和上导电接触块9接触导通。转换器17处位置导通及下导电接触块7和上导电接触块9接触导通意味着第二闭合回路处于导通状态，副电源2通过第二闭合回路对用电设备15进行供电，完成了停电后由外部电源供电到本发明所述稳变压电源供电的电路切换，切换前由外部电源正常供电，切换过程间隙时间由储能电容11短暂暂时供电，切换后由副电源2供电，整个过程保证了用电设备15处于正常的供电状态，极大地保护了用电设备。副电源2通过第二闭合回路对用电设备15进行供电时，由于用电设备15和所述电路切换供电子电路并联，副电源2也会对电路切换供电子电路中的储能电容11和铁磁线圈12供电，但是此时副电源2需要经过第一电阻14分压后对电路切换供电子电路供电，也即流经铁磁线圈12的电流由于第一电阻14的作用，相比于外部电源经过交流-直流转化器13后直接对铁磁线圈12供电的电流要小得多(因为此时没有第一电阻14的作用)，小电流使得铁磁线圈12所产生的磁性较弱，其对移动导电块20的作用力依然小于弹簧21的弹力，不足以使得移动导电块20脱离第二导电板23，不影响副电源2对用电设备15的正常供电。当外部电源重新来电后，外部电源经过交流-直流转化器13后直接对铁磁线圈12供电的电流较大，移动导电块20脱离第二导电板23，使得第一闭合回路、第二闭合回路和第三闭合回路断开。

外部电源正常供电过程中需要对本发明所述一体式稳变压电源进行自检时，只需要手动将单刀双掷开关26打到所述二极管16和用电设备15之间的触点上，即接通如图2所示的第一触点28和第三触点30，同时断开第一触点28和第二触点29，此时外部电源正常对用电设备15进行供电，不影响用电设备的正常运行，而外部电源切换成通过第一电阻14之后对电路切换供电子电路供电，由于上述分析可知，通过第一电阻14之后对电路切换供电子电路供电，也即流经铁磁线圈12的电流由于第一电阻14的作用，相比于外部电源经过交流-直流转化器13后直接对铁磁线圈12供电的电流要小得多，小电流使得铁磁线圈12所产生的磁性较弱，小于弹簧21的弹力，移动导电块20紧贴第二导电板23，第一闭合回路、第二闭合回路和第三闭合回路导通。此时由于外部电源对用电设备15正常供电，相对于用电设备来说，第二闭合回路的导通只是相当于并联了一个备用电源为用电设备15供电，并不影响用电设备的正常工作，而第二闭合回路的导通需以第一闭合回路的正常工作为前提，进一步地，第三闭合回路的导通也需要以第二闭合回路的正常工作为前提。当第三闭合回路导通时，副电源2通过第三闭合回路为自检灯27供电，造成自检灯27点亮，表示第三闭合回路正常导通，进而表明第一闭合回路和第二闭合回路能够正常导通，本发明所述稳变压电源能够正常工作。加装二极管16能够使得防止第一闭合回路和第二闭合回路闭合时，外部电源经过交流-直流转化器13后倒流入自检灯27造成自检灯27点亮，影响正常的自检效果。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种一体式稳变压电源，其特征在于，包括供电箱，副电源和断电供电电路，所述供电箱内部设有铁条芯、磁致伸缩杆和固定板，所述固定板固定在所述供电箱内，固定板的上方设有弹性条，所述弹性条的端部设有下导电接触块；所述铁条芯设有两块，铁条芯上缠绕有线圈，两块所述铁条芯之间设有所述磁致伸缩杆，所述磁致伸缩杆的一端固定在供电箱内腔的底部，另一端固定在所述弹性条的中部，所述下导电接触块的上方设有上导电接触块，下导电接触块和上导电接触块之间设有间隙；所述断电供电电路包括电路切换供电子电路和断电供电子电路，所述电路切换供电子电路包括互相并联的储能电容和铁磁线圈，外部电源依次通过交流-直流转化器、第一电阻连接用电设备，外部电源还通过交流-直流转化器连接所述电路切换供电子电路，所述用电设备和所述电路切换供电子电路相对于外部电源并联，所述电路切换供电子电路和用电设备之间通过导线连接，所述断电供电子电路包括第二电阻和转换器，所述副电源通过导线依次连接所述转换器、线圈和第二电阻形成第一闭合回路，所述副电源还通过导线依次连接转换器、用电设备、上导电接触块、下导电接触块和第二电阻形成第二闭合回路，所述第一闭合回路和第二闭合回路互相并联；所述转换器包括壳体、移动导电块和弹簧，所述壳体内部中空，壳体内设有第一导电板和第二导电板，所述第一导电板和第二导电板之间设有所述移动导电块，所述壳体的内腔侧壁固定安装有所述弹簧，所述第二导电板中部加工有通孔，通孔内壁和边缘包覆绝缘层，所述弹簧一端固定在所述壳体的内腔侧壁，另一端穿过所述通孔固定在所述移动导电块上，所述移动导电块放置在壳体内腔底部，移动导电块的顶部和壳体内腔顶部之间留有空隙，防止移动导电块卡住，所述移动导电块靠近所述铁磁线圈；所述一体式稳变压电源还包括自检电路，所述自检电路包括单刀双掷开关、自检灯和二极管，所述副电源通过导线依次连接所述转换器、自检灯、上导电接触块、下导电接触块和第二电阻形成第三闭合回路，所述第三闭合回路和第一闭合回路并联，所述第二闭合回路中，用电设备和上导电接触块之间设有所述二极管，所述单刀双掷开关接在所述交流-直流转化器和电路切换供电子电路之间，单刀双掷开关另一个触点接在所述二极管和用电设备之间。

2.根据权利要求1所述的一种一体式稳变压电源，其特征在于，所述副电源外接有电池管理器，所述电池管理器用于检测所述副电源的电量并显示出来。