Работу выполнила:
Хазиева Г.Т.
10 класс
Наумовской средней школы

Однажды мой младший братишка пришёл из детского сада с шишкой на лбу. На вопрос:

-Что случилось?

Он ответил:

-В садике отключили свет, и я ничего не видел, поэтому ударился головой о край стола.

Этот случай подтолкнул меня задуматься над этой проблемой: "Неужели не существует устройства, которое без вмешательства человека одновременно с выключением питания от сети включало бы аварийное освещение? " Порывшись в специальной литературе, я узнала, что такого устройства нет, хотя так актуален этот вопрос, поэтому я решила создать автомат аварийного освещения.

Аварийное освещение будет питаться от аккумулятора. Чтобы автономное электропитание автоматически включалось одновременно с отключением электроэнергии в сети, я использовала электромагнитное реле К1, присоединив его так, как показано на схемах.

Как только отключится электроэнергия, через катушку реле перестает идти ток, и его контакт включает лампу аварийного освещения .

При этом аккумулятор разряжается, а, как известно, если напряжение на клеммах станет ниже 10,2 В, то начнутся необратимые процессы, которые приводят аккумулятор к выходу из строя.

Поэтому я решила сделать так, чтобы аккумулятор заряжался после подачи электроэнергии в сеть автоматически. Для этого я подключила к сети зарядное устройство и использовала второй контакт реле К1 так, чтобы аккумулятор ставился на зарядку, как только в сети появлялось напряжение. (см.схему)

Когда в сети появится напряжение, аккумулятор ставится на зарядку, а лампа аварийного освещения отключается, и, соответственно, если отключится в сети электроэнергия, аккумулятор прекращает питаться от зарядного устройства и включается лампа аварийного освещения.

Но аккумулятор нельзя перезаряжать, так как это тоже может привести к непоправимым последствиям. Во избежание этого его после зарядки необходимо отключить. Для этого я решила использовать другое электромагнитное реле К2, контакты которого будут выключать либо включать зарядное устройство в нужное время. Изменение напряжения на клеммах аккумулятора при зарядке и разрядке показано на графиках .

Таким образом, я решила для своевременного включения и выключения аккумулятора от зарядного устройства выбрать рабочие точки по графику: 11,5 В и 12,5 В. Для этого параллельно аккумулятору присоединила стабилитрон последовательно с реле К2.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона показана на графике.

Работа стабилитрона основана на использовании явления пробоя p-n-перехода при превышении максимально допустимого напряжения.

Тип стабилитрона подобрала по справочнику согласно рабочим точкам на графике. Это Д815Д.

Но я заметила, что предельно допустимый ток стабилизации недостаточен для включения реле К2, поэтому для усиления тока,проходящего через катушку реле, я включила его в цепь через усилитель постоянного тока так, как показано на схеме .

Если в сети долго нет электроэнергии, то аккумулятор может разрядиться ниже 10,2В. Поэтому второй контакт реле К2 будет отключать лампу аварийного освещения от аккумулятора при понижении напряжения на клеммах аккумулятора ниже, чем 11,5В.

Таким образом, поддерживается напряжение на клеммах аккумулятора между вышеуказанными рабочими точками. В результате я получила следующую схему автомата аварийного освещения.

Вышеприведенное устройства автомата позволяет включить только аварийное освещение, но на практике возникает необходимость включения других электрических потребителей, которые питаются от сети переменного тока напряжением 220В.

Например, недавно в одной из больниц города Тулы отключили электроэнергию, и пациент, который был подключен к аппарату искусственного дыхания, умер.

Следовательно, необходимо преобразовать постоянный электрический ток в переменный и повысить напряжение до 220В.

С этой целью я использовала инвертор. Функциональная схема автономного инвертора содержит трансформатор, переключающие приборы, цепи управления режимом переключения, а также вспомогательные устройства. В качестве переключающих в инверторах применяют приборы с управляющими электродами: тиристоры (тринисторы), транзисторы и другие.

Принципиальная электрическая схема инвертора на транзисторе , иллюстрирующая его работу, показана на следующей схеме.

Импульсы на базы транзисторов подаются поочередно по цепи управления. Между эмиттером и коллектором транзисторов VT1 и VT2 приложено постоянное напряжение E. При отсутствии управляющих импульсов транзисторы закрыты. Пусть в момент t1 на базу транзистора VT1 подается положительное напряжение. Под действием этого напряжения транзистор VT1 открывается, а транзистор VT2 продолжает оставаться закрытым. Ток от источника постоянного напряжения замыкается через левую половину обмотки w2 и открытый транзистор VT1. Одновременно через правую половину обмотки w2 проходит ток заряда конденсатора i1. Общий ток источника I=i2+i1(считаем индуктивность дросселя бесконечно большой). В обмотках трансформатора w2 наводятся э.д.с. одного направления, поэтому напряжение на конденсаторе U1=2C2. Когда в момент времени t2 на базу транзистора VT2 подается положительное напряжение, то он открывается. Конденсатор C разряжается и его ток замыкается сразу через два транзистора VT1 и VT2, причем в транзисторе VT2 разрядный ток конденсатора совпадает по направлению с током i3, а в VT1 он направлен противоположно току i2.

Когда разрядный ток конденсатора станет равным прямому току i3, общий ток в транзисторе VT1 уменьшится до нуля и VT1 при отсутствии отпирающего сигнала на базе закроется, а VT2 продолжает оставаться открытым. Направление токов в обмотках w2 и в конденсаторе изменилось на противоположное. Конденсатор перезаряжается, и напряжение меняет полярность. При последующем открывании транзистора VT1 конденсатор C обеспечивает коммутацию тока из цепи VT2 в цепь VT1.

Изменение тока в обмотках трансформатора проходит с частотой следования положительных импульсов, подаваемых на базу транзисторов.

Управляющей схемой будет генератор на транзисторе.

Теперь, после получения переменного тока напряжением 220В к ААЭ (автомату аварийного электропитания), можно подсоединить потребитель.

Чтобы переключить при отключении электроэнергии потребитель от сети к ААЭ, я использовала контакты реле К1, которые переключают потребитель от сети к ААЭ при отсутствии электроэнергии в сети и обратно при наличии напряжения .