ЩИТ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЕМ Российский патент 2010 года по МПК H02B15/00 

Область техники

Данное техническое решение относится к области преобразования и распределения электроэнергии, например, в автоматизированных системах управления.

Уровень техники

Аналогом данного технического решения является НИЗКОВОЛЬТНОЕ КОМПЛЕКТНОЕ УСТРОЙСТВО (патент (свидетельство) №26695 на полезную модель, заявка 2002122293/20 от 23.08.2002, МПК7 Н02Н 7/06, регистрация 10.12.2002, Бюл. 34, заявитель ОАО «Чебоксарский электроаппаратный завод»), содержащее первый, второй и третий входные зажимы для подачи входного напряжения, первый, второй и третий выходные зажимы для подачи выходного напряжения к зажимам аппаратуры, трехфазный выключатель, входные клеммы которого соединены с соответствующими входными зажимами, первый пускатель, первая и вторая входные клеммы которого соединены соответственно с первой и второй выходными клеммами трехфазного выключателя, а выходные клеммы соединены с соответствующими выходными зажимами линейного напряжения, а также блок автоматики, содержащий первую и вторую клеммы блока автоматики, обмотку первого реле, а также первый, второй, третий и четвертый размыкающие контакты и первый, второй и третий замыкающие контакты, отличающееся тем, что введены обмотка теплового реле, первая клемма которого соединена с третьей выходной клеммой трехфазного выключателя, а выходная клемма соединена с третьей входной клеммой первого пускателя, второй пускатель, обмоткой которого является обмотка второго реле, а первая, вторая и третья входные клеммы которого соединены соответственно с первой, второй и третьей входными клеммами первого пускателя, обмоткой которого является обмотка первого реле, а первая, вторая и третья выходные клеммы которого соединены соответственно с первой, второй и третьей выходными клеммами первого пускателя, а в блок автоматики введены первый и второй резисторы, четвертый замыкающий контакт и пятый размыкающий контакт, при этом первая клемма блока автоматики соединена со второй клеммой блока автоматики через последовательно соединенные первый размыкающий контакт, первый замыкающий контакт, первый резистор, второй замыкающий контакт и обмотку второго реле, третья клемма блока автоматики соединена со второй клеммой блока автоматики через последовательно соединенные третий размыкающий контакт, второй замыкающий контакт, второй резистор, четвертый замыкающий контакт и обмотку первого реле, четвертая клемма блока автоматики соединена со второй клеммой третьего размыкающего контакта через третий замыкающий контакт, пятая клемма блока автоматики соединена с четвертой клеммой блока автоматики через четвертый замыкающий контакт, а шестая клемма блока автоматики соединена с пятой клеммой блока автоматики через пятый размыкающий контакт, при этом второй замыкающий, второй размыкающий, четвертый замыкающий и пятый размыкающий контакты управляются обмоткой первого реле, первый замыкающий, третьи замыкающий размыкающий и четвертый размыкающий контакты управляются обмоткой второго реле, а первый размыкающий контакт управляется обмоткой теплового реле.

Недостатком данного аналога являются малые функциональные возможности, не позволяющие реализовать заданные требования.

Другим аналогом заявляемого технического решения является НИЗКОВОЛЬТНОЕ КОМПЛЕКТНОЕ УСТРОЙСТВО (патент (свидетельство) №26696 на полезную модель, заявка 2002122294/20 от 23.08.2002, МПК7 Н02Н 7/06, регистрация 10.12.2002, Бюл. 34, заявитель ОАО «Чебоксарский электроаппаратный завод»), содержащее первый, второй и третий входные зажимы для подачи входного напряжения, первый, второй и третий выходные зажимы для подачи выходного напряжения к зажимам аппаратуры, трехфазный выключатель, входные клеммы которого соединены с соответствующими входными зажимами, первый пускатель, первая и вторая входные клеммы которого соединены соответственно с первой и второй выходными клеммами трехфазного выключателя, а также блок автоматики, содержащий обмотку второго реле, а также первый, второй, третий и четвертый размыкающие контакты и первый, второй и третий замыкающие контакты, отличающееся тем, что введены обмотка теплового реле, первая клемма которого соединена с третьей выходной клеммой трехфазного выключателя, а выходная клемма соединена с третьей входной клеммой первого пускателя, второй пускатель, обмоткой которого является обмотка второго реле, а первая, вторая и третья входные клеммы которого соединены соответственно с первой, второй и третьей входными клеммами первого пускателя, обмоткой которого является обмотка первого реле, а первая, вторая и третья выходные клеммы соединены соответственно с первой, второй и третьей выходными клеммами первого пускателя, третий пускатель, первая, вторая и третья входные клеммы которого соединены соответственно с первой, второй и третьей выходными клеммами первого пускателя, первая, вторая и третья выходные клеммы соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходными зажимами, а в блок автоматики введены первый и второй резисторы, предохранитель, обмотки третьего, четвертого и пятого реле, четвертый, пятый и шестой замыкающие контакты и пятый, шестой, седьмой и восьмой размыкающие контакты, при этом первая клемма блока автоматики соединена со второй клеммой блока автоматики через последовательно соединенные первый замыкающий контакт, параллельно которому подключен второй замыкающий контакт, первый размыкающий контакт, второй размыкающий контакт, обмотку первого реле и третий размыкающий контакт, вторая клемма обмотки теплового реле соединена с первой клеммой третьего размыкающего контакта через последовательно соединенные предохранитель и обмотку четвертого реле, параллельно которой включены последовательно соединенные шестой размыкающий контакт, третий замыкающий контакт, параллельно которому соединен четвертый замыкающий контакт, пятый размыкающий контакт, обмотка третьего реле, третья клемма блока автоматики соединена со второй клеммой блока автоматики через обмотку второго реле, четвертая клемма блока автоматики соединена со второй клеммой блока автоматики через обмотку пятого реле, пятая клемма блока автоматики соединена со второй клеммой блока автоматики через последовательно соединенные первый резистор и седьмой размыкающий контакт, шестая клемма блока автоматики соединена со второй клеммой блока автоматики через последовательно соединенные второй резистор, восьмой размыкающий контакт, седьмая клемма блока автоматики соединена со второй клеммой первого резистора через пятый замыкающий контакт, а со второй клеммой второго резистора через шестой замыкающий контакт, причем первый пускатель, первый замыкающий контакт, пятый размыкающий контакт, шестой замыкающий контакт и восьмой размыкающий контакт управляются обмоткой первого реле, второй замыкающий контакт, первый размыкающий контакт, четвертый размыкающий контакт и четвертый замыкающий контакт управляются обмоткой второго реле, второй пускатель, второй размыкающий контакт, третий замыкающий контакт, седьмой размыкающий контакт и пятый замыкающий контакт управляются обмоткой третьего реле, шестой размыкающий контакт управляется обмоткой теплового реле, третий размыкающий контакт и третий пускатель управляются внешним выключателем.

Недостатком данного аналога являются малые функциональные возможности.

Следующим аналогом заявляемого технического решения является УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВА (патент (свидетельство) №26701 на полезную модель, заявка 2002123133/20 от 04.09.2002, МПК7 H02J 13/00, регистрация 10.12.2002, Бюл. 34, заявитель ОАО «Чебоксарский электроаппаратный завод»), содержащее трехфазный, с нулевым проводом первый ввод сети, реле первой, второй и третьей фаз, обмотки которых включены между соответствующими фазами и нулевым проводом первого ввода сети, реле контроля напряжения первого ввода сети, обмотка которого включена между первой фазой первого ввода сети и нулевым проводом через последовательно соединенные замыкающие контакты реле второй и третьей фаз, трехфазный с нулевым проводом второй ввод сети, реле состояния первого ввода, обмотка которого включена последовательно с соединенными параллельно между собой размыкающими контактами реле первой, второй и третьей фаз между третьей фазой и нулевым проводом второго ввода, кроме того, шина надежного питания, фазы которых соединены через соответствующие замыкающие контакты реле контроля напряжения первого ввода сети с соответствующими фазами первого ввода сети, а через соответствующие замыкающие контакты реле состояния первого ввода - с соответствующими фазами второго ввода сети, отличающееся тем, что введены три размыкающих контакта первого ввода сети, каждый из которых включен между соответствующими фазами дизель-генераторного агрегата и шин надежного питания.

Недостатком данного аналога являются малые функциональные возможности, не позволяющие реализовать заданные технические требования в полном объеме.

Следующим аналогом заявляемого технического решения является ПАНЕЛЬ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ (патент RU 60797 U1 на полезную модель, заявка 2006138211/22 от 31.10.2006, МПК Н02В 13/00, заявитель Закрытое акционерное общество Электротехнический завод «ГЕКСАР» ЗАО ЭТЗ «ГЕКСАР» регистрация 27.01.2007).

1. Панель распределительная, состоящая из корпуса, при этом внутри корпуса установлены силовые трехфазные трансформаторы, реле, предохранители, трансформаторы питания, приборы питания, коммутационные и защитные аппараты, отличающаяся тем, что первичные и вторичные обмотки силовых трехфазных трансформаторов соединены по схеме "треугольник-звезда", при этом между первичными и вторичными обмотками силовых трехфазных трансформаторов выполнена однослойная заземляемая на корпус обмотка, дополнительно введена индивидуальная световая индикация перегорания плавкой вставки предохранителя, причем, по меньшей мере, на одном из трансформаторов питания установлен термоограничитель, включенный последовательно с его первичной обмоткой.

2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что в качестве индивидуальной световой индикации используются светодиоды, каждый из которых подключен последовательно с цепью каждого предохранителя.

3. Панель по п.2, отличающаяся тем, что светодиоды установлены на плате, расположенной горизонтально над предохранителями.

4. Панель по п.1, отличающаяся тем, что она комплектуется токовыми клещами - мультиметром AC/DC.

5. Панель по п.1, отличающаяся тем, что на дне корпуса установлены оцинкованные угольники для обеспечения заземления корпусов силовых трехфазных трансформаторов.

Недостатком этого аналога являются:

- малые функциональные возможности, не позволяющие реализовать требования технического задания в полном объеме;

- недостаточная надежность обеспечения функционирования электроснабжаемого изделия.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (патент RU 67787 U1 на полезную модель, заявка 2007127204 от 16.07.2007, МПК Н02В 13/00, ОПУБЛИКОВАНО 27.10.2007, БЮЛ. №30), состоящее из главной силовой панели («Power-Up Panel»), три входа которой соединены соответственно с тремя входами фидеров бесперебойного питания («UPS FEED IN»), негарантированного питания («Non UPS FEED IN») и резервного главного питания («MAIN FEED RESERVE IN»), а три выхода соединены соответственно с выходами устройства аварийного освещения («EMERGENCY LIGHTING»), внешних розеток («SOCKET») и пожарной сигнализации («FIRE SIGNALIZING»), панели переменного тока («АС Panel»), два входа которой соединены соответственно с двумя выходами главной силовой панели: выход источника бесперебойного питания ИБП («UPS OUT») и выход негарантированного питания(«Non UPS OUT»), а выходы соединены с потребителями напряжений 220 В и 380 В, панели постоянного тока («DC Panel 28 V»), четыре входа которой соединены соответственно с четырьмя входами устройства - выходами внешнего преобразователя постоянного тока («DC CONVERTER OUT») 28 V INL1-4, а выходы соединены с выходами 28 V устройства - входами потребителей напряжения 28 В, двух источников бесперебойного питания ИБП («220 V UPS#1» и «220 V UPS#2»), входы и выходы которых соединены соответственно с выходами 220 В и входами панели переменного тока, отличающееся тем, что главная силовая панель состоит из трех трактов управления и сигнализации, каждый из которых содержит включенные параллельно входу три индикаторные лампы по одной на каждой фазе, последовательно соединенные автоматический выключатель, блок защиты от перегрузок УЗО и нормально разомкнутые контакты собственных контакторов, подключенных к фазе через блокирующие нормально замкнутые контакты контакторов смежных трактов, вольтметры, соединенные через семипозиционные переключатели с тремя фазами каждого тракта, счетчика часов работы, соединенного с цепью фазы А и нейтралью на выходе главной силовой панели, трех выходных схем управления, каждая из которых содержит автоматический выключатель и параллельно подключенную на выходе индикаторную лампу, а также подключенной к выходу панели индикаторной лампы пожарной сигнализации, панель переменного тока содержит несколько схем управления и сигнализации, состоящих из последовательно подключенных между входом и выходом автоматических выключателей и соединенных выходом с индикаторными лампами, переключатель электропитания кондиционеров, соединенные с ним автоматические выключатели, размещенные между входом и выходом к кондиционерам, и подключенные параллельно к одной из фаз выхода индикаторные лампы, переключатель электропитания выносной аппаратуры, соединенный с ним последовательно автоматический выключатель и соединенную параллельно с одной из фаз выхода индикаторную лампу, панель постоянного тока содержит два типа схем управления и индикации, состоящих из параллельно подключенных ко входу индикаторных ламп, последовательно включенных между входом и выходом автоматических выключателей и подключенных на выходе индикаторных ламп.

Недостатками прототипа являются:

- недостаточные функциональные возможности, не позволяющие реализовать заданные технические требования;

- неприемлемые массогабаритные параметры.

Сущность технического решения

Известный щит управления электропитанием содержит блок коммутации сетей БКС, четыре входа которого соединены с выходом внешнего блока питания и защиты электрического БПЗЭ 24 В, промышленной сетью и выходами Генератора 1 и Генератора 2, а первые два выхода со входом БПЗЭ и выходом Транзит, блок контроля первичной сети БКПС, вход которого соединен с первым выходом БКС, блок чередования фаз БЧФ, вход которого соединен с третьим выходом БКС, а выход - на «Кондиционер», блок подключения потребителей БПП, вход которого подключен к выходу БПЗЭ 380/220 В, а два выхода соединены соответственно с выходами на источники бесперебойного электропитания ИБЭП и на розетки.

Цель создания технического решения - создание многофункционального устройства распределения электроэнергии для мобильного пункта управления, удобного в эксплуатации, приемлемых габаритов и массы.

Для получения данного технического результата устройство дополнительно содержит блок коммутации вторичного напряжения БКВН, три входа которого соединены соответственно с выходами выпрямительных устройств ВУ1 и ВУ2 и аккумулятора, а восемь выходов с восемью ЛИНИЯ 1-ЛИНИЯ 8, блок контроля вторичной сети БКВС и блок контроля заряда аккумулятора БКЗА, входы которых соединены соответственно с девятым и десятым выходами блока коммутации вторичного напряжения БКВН.

Блок коммутации сетей содержит три тракта коммутации трехфазного напряжения, каждый их которых состоит из переключателя, контактора и индикаторного элемента, обмотки контакторов подключены ко входу БПЗЭ 24 В, а входы контакторов соединены соответственно с контактами переключателей технические средства «ТС», «КОНДИЦИОНЕР» и вычислительный комплекс «ВК», входы переключателя «ТС» соединены с выходами БКПС, а переключателей «КОНДИЦИОНЕР» и «ВК» соединены соответственно с выходами БЧФ (Кондиционер) и БЧФ (ВК), индикаторные элементы, состоящие из последовательно соединенных индикаторной лампы и резистора, подключены соответственно к выходным контактам переключателя «ТС»: «ПРОМ. СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР 1» и «ГЕНЕРАТОР 2».

Блок контроля первичной сети содержит вольтметр «Контроль входного напряжения» с параллельно подключенными гнездами измерения, соединенными через переключатель с БКС, индикаторные элементы, состоящие из индикаторной лампы и резистора, подключенные к трем фазам А, В, С, и индикаторный элемент ТС, подключенный к фазе А.

Блок чередования фаз содержит переключатель «Чередование фаз», скоммутированный на два положения А, В, С и В, А, С, и два индикаторных элемента, состоящих из индикаторной лампы и резистора, подключенных к фазе А питающего напряжения «КОНДИЦИОНЕРА» и одной из фаз питающего напряжения «ВК» от БКС.

Блок подключения потребителей содержит два автоматических выключателя «ИБЭП» и «Розетки», коммутирующие соответственно подачу питания на источники бесперебойного электропитания «ИБЭП» и «Розетки», индикаторные элементы «ИБЭП» и «Розетки», подключенные к выходу одной из фаз соответствующего автоматического выключателя.

Блок коммутации вторичного напряжения с блоком контроля вторичной сети и блоком контроля зарядки аккумулятора содержит плату контроля и сигнализации, подключенную ко входам «+ВУ1», «+ВУ2» и аккумуляторная батарея «+АКБ» и шине заземления «-ШЗ», и три диода, через которые к этим входам ВУ1, ВУ2 и АКБ подключены линейные тракты, автоматы защиты сети, соединенные соответственно с выходами блока «ЛИНИЯ 1 - ЛИНИЯ 8», индикаторные элементы, состоящие из последовательно соединенных индикатора и резистора и подключенные соответственно к выходам автоматов защиты, вольтметр, контроль постоянного напряжения с параллельно подключенными гнездами для измерения, соединенными с входом «ШЗ» и общей цепью автоматов защиты, счетчик времени наработки «ВРЕМЯ НАРАБОТКИ», подключенный параллельно вольтметру, индикаторные лампы «АКБ разряжена», «АКБ ОТКЛ» и «Работа от АКБ», подключенные к соответствующим выходам платы контроля и сигнализации, капсюль электромагнитный, подключенный к соответствующим контактам платы контроля и сигнализации.

Плата контроля и сигнализации блока коммутации вторичного напряжения содержит стабилизатор напряжения, вход которого через диод соединен с входом «+АКБ», три тракта контроля состояния аккумулятора, состоящих каждый из компаратора, на входы которых поданы уровни сигнала +АКБ от аккумулятора, а на другие входы - сигналы заданного уровня с резисторной реостатной цепочки, цепочки инверторов, соединенные соответственно с выходами «АКБ разряжена», «АКБ отключена» и «Работа от АКБ», цепочка из инверторов и транзисторного выходного каскада, соединенного с выходом BF1 для подключения капсюля электромагнитного дифференциального.

Перечень Фигур, чертежей и иных материалов

На фиг.1 приведена структурная схема щита управления электропитанием.

На фиг.2 приведена схема электрическая принципиальная блока коммутации сетей.

На фиг.3 приведена схема электрическая принципиальная блока контроля первичной сети.

На фиг.4 приведена схема электрическая принципиальная блока чередования фаз.

На фиг.5 приведена схема электрическая принципиальная блока подключения потребителей 220 В.

На фиг.6 приведена схема электрическая принципиальная блока коммутации вторичного напряжения 27/24 В, блока контроля вторичной сети и блока контроля заряда аккумулятора.

На фиг.7 приведена схема электрическая принципиальная платы контроля и сигнализации блока контроля вторичной сети и блока контроля заряда аккумулятора.

На фиг.8 приведен чертеж лицевой панели щита управления электропитанием.

Пример реализации технического решения

Приведенные на структурной схеме функциональные узлы имеют следующие обозначения:

1 - БКС - блок коммутации сетей;

2 - БКПС - блок контроля первичной сети;

3 - БЧФ - блок чередования фаз;

4 - БПП - блок подключения потребителей 220 В;

5 - БКВН - блок коммутации вторичного напряжения 27/24 В;

6 - БКВС - блок контроля вторичной сети;

7 - БКЗА - блок контроля заряда аккумулятора.

Дополнительно на схеме обозначены входные и выходные цепи:

8 - от блока питания и защиты электрического БПЗЭ 24 В, 9 - от промышленной сети, генератора 1, генератора 2, 10 - от БПЗЭ 380/220 В, 11 - от внешнего выпрямительного устройства ВУ1, 12 - от ВУ2, 13 - от аккумулятора, 14 - выход на БПЗЭ, 15 - на кондиционер, 16 - транзитные цепи, 17 - на источник бесперебойного электропитания, 18 - на розетки, 19 - на линию 1-линию 8.

На фиг.2 - фиг.7 дополнительно обозначены: A1 - плата контроля и сигнализации, C1-C5 - конденсатор, DA1 - микросхема стабилизатора, DA2-DA4 - микросхема компаратора, DD1-DD3 - инвертор, R1-R22 - резистор, VD1-VD6 - диод, VT1, VT2 - транзистор, BF1 - капсюль электромагнитный дифференциальный, HG1-HG11 - лампа полупроводниковая коммутаторная, HL1-HL11 - индикатор единичный, KM1-KM3 - контактор, P1, P2 - вольтметр, P3 - счетчик времени наработки, QF1, QF2 - автоматический выключатель, QF3-QF10 - автомат защиты сети, S1-S3 - переключатель коммутационный, S4-переключатель, S5 - тумблер трехполюсный, X1-X4 - вилка, X5-X7 - розетка, X8 - вилка, X9-X22 - розетка, XS1, XS2 - гнездо контрольное, XT1-XT4 - клемма.

Назначение изделия

Щит управления электропитанием предназначен для управления распределением электроэнергии переменного и постоянного тока по потребителям, для контроля за состоянием аккумуляторных батарей, для защиты источников электроэнергии от перегрузки по току, для контроля уровней питающих напряжений.

Технические характеристики изделия

Устройство осуществляет:

- прием и распределение питающих напряжений, поступающих от трех независимых источников переменного тока 280/220 В, частотой 50 Гц (промышленная сеть, генератор 1, генератор 2);

- прием и распределение питающих напряжений, поступающих от трех независимых источников постоянного тока, в том числе от выпрямительных устройств (используется напряжение 27 В) и от аккумуляторных батарей (используется напряжение 24 В);

- автоматический переход на питание от аккумуляторных батарей при пропадании напряжения от двух источников 27 В;

- контроль состояния аккумуляторных батарей (заряд, разряд, подключение).

Величина коммутируемого переменного тока - до 16 А по каждой фазе. Величина коммутируемого постоянного тока - до 30 А и до 50 А по четырем линиям каждого номинала.

Распределение питающих напряжений по контактам входных и выходных разъемов представлено в таблице.

Разъем Номер контакта Напряжение, В Примечание   1 A   X1 2 B Вход 380/220 В   3 C     4 N     1 A   X2 2 B Вход 380/220 В   3 C     4 N     1 A   X3 2 B Вход 380/220 В   3 C     4 N     1 +24 В Вход X4 2 0 В +24 В   1 A   X5 2 B Выход 380/220 В   3 C     4 N     1 A   X6 2 B Выход 380/220 В   3 C     4 N     1 A   X7 2 B Выход 380/220 В   3 C     4 N     1 A   X8 2 B Вход 380/220 В   3 C     4 N     1 A   X9 2 N Выход 220 В   3 корпус     1 B   X10 2 N Выход 220 В   3 корпус     1 C   X11 2 N Выход 220 В   3 корпус     1 A   X12 2 N Выход 220 В   3 корпус     1 B   X13 2 N Выход 220 В   3 корпус     1 C   X14 2 N Выход 220 В   3 корпус  

Разъем Номер контакта Напряжение, В Примечание X15 1 27 В Выход +27 В (50 А)   2 0 В   X16 1 27 В Выход +27 В (50 А)   2 0 В   X17 1 27 В Выход +27 В (50 А)   2 0 В   X18 1 27 В Выход +27 В (50 А)   2 0 В   X19 1 27 В Выход+27 В (30 А)   2 0 В   X20 1 27 В Выход +27 В (30 А)   2 0 В   X21 1 27 В Выход +27 В (30 А)   2 0 В   X22 1 27 В Выход +27 В (30 А)   2 0 В   +ВУ1 XT1 +27 В Вход +27 В +ВУ1 XT2 +27 В Вход +27 В +АКБ XT3 +24 В Вход +24 В ШЗ XT4 +0 В Шина заземления

Устройство обеспечивает:

- световую индикацию наличия первичного напряжения на входе;

- световую индикацию подачи напряжения на выход;

- измерение напряжения фаз сети переменного тока;

- измерение постоянного напряжения 27 В;

- звуковую сигнализацию состояния аккумуляторных батарей;

- изменение порядка чередования фаз по выходу «КОНДИЦИОНЕР»;

- контроль времени наработки.

Габаритные размеры устройства (ширина×глубина×высота) - 560×372×357 мм.

Масса устройства - не более 30 кг.

Допускается размещение устройства в наземных транспортных средствах на колесном шасси при условии функционирования его в условиях стоянки.

Устройство предназначено для работы в следующих климатических условиях:

- рабочая температура - от 263 до 323 К (от минус 10 до плюс 50°С);

- относительная влажность - 98% при температуре не выше 298 К (25°С);

- пониженное атмосферное давление - 60 кПа (450 мм рт.ст.);

- предельная температура - от 223 до 338 К (от минус 50 до плюс 65°С).

Состав изделия

Основные составные части устройства приведены в таблице.

Обозначение Наименование Количество, шт. РДПИ.468313.028 Щит управления электропитанием:
в том числе 1   Вольтметр М42301, 0-50 V, -1,5⊥
ТУ 25-7504.132-97 1   Вольтметр Ц42300, 0-250 V, ~1,5⊥
ТУ 25-7504.133-97 1   Счетчик времени наработки СВН-2-02 1 ТУ 25.1865.0081-87   Контактор КНЕ 030 24 В 3 ТУ 16-524.130-81   Переключатель коммутационный ПК16-11Ф5002ТЗ 3   ТУ 3428-012-03965790-98     Автомат защиты сети АЗРГК на 30 А 4 8Ю0.361.001 ТУ   Автомат защиты сети АЗРГК на 50 А 4 8Ю0.361.001 ТУ   Автоматический выключатель ВА-101-3/20
ГОСТ Р 50354-99 2   Плата контроля и сигнализации
РДПИ.468232.014 1

Работа устройства

Напряжение от трех сетей электропитания переменного тока 380 В поступает на БКС, с помощью которого производится выбор источников напряжения и дальнейшее распределение переменного напряжения по потребителям.

БКПС предназначен для визуального контроля за напряжением переменого тока 220 В. Включает в себя также световую индикацию наличия напряжения на входе по каждой фазе.

БЧФ используется для переключения порядка чередования фаз переменного тока 380 В, используемого для кондиционера.

БПП предназначен для подачи напряжения 220 В на источник бесперебойного электропитания и на потребительские розетки.

БКВН предназначен для распределения постоянного напряжения по потребителям.

БКВС предназначен для визуального контроля за напряжением постоянного тока 27/24 В, а также для контроля времени наработки устройства.

БКЗА используется для контроля состояния аккумуляторной батареи.

Напряжение от одного, двух или трех источников электропитания трехфазного переменного тока 380 В поступает на вход X1, Х2, Х3, при этом загорается индикатор источника:

- ПРОМ. СЕТЬ;

- ГЕНЕРАТОР 1;

- ГЕНЕРАТОР 2.

С помощью пакетного переключателя S1 происходит выбор одного из трех источников питания для питания технических средств (ТС). После выбора соответствующего источника напряжения с помощью пакетного переключателя загорается индикатор ТС, затем напряжение подается на розетку X5, к которой подключен БПЗЭ. Через вилку X4 напряжение 24 В от БПЗЭ поступает на управляющие входы контакторов КМ1, КМ2 и КМ3, тем самым включая контакторы и подавая входное напряжение от трех источников на пакетные переключатели S2 и S3.

С помощью пакетных переключателей S2 и S3 происходит выбор одного из трех источников питания для питания кондиционера и внешних потребителей. После выбора соответствующего источника напряжения с помощью пакетного переключателя загорается индикатор:

- КОНДИЦИОНЕР;

- ВК.

Напряжение от двух пакетных переключателей S2 и S3 соответственно подается на розетки X6 и X7, через которые напряжение поступает следующим потребителям:

- кондиционер;

- транзит (на кабельный ввод).

Для обеспечения нормальной работы кондиционера предусмотрен тумблер S5. В случае, когда на кондиционере загорается индикатор неправильного чередования фаз, необходимо переключить тумблер S5.

Через розетку X8 от БПЗЭ подается трехфазное напряжение переменного 380 В, которое распределяется по двум автоматическим выключателям QF1 и QF2, после этого трехфазное напряжение переменного тока 380 В распределяется на однофазное напряжение переменного тока 220 В, по фазам А, В и С соответственно. При включении автоматического выключателя QF1 напряжение однофазного переменного тока 220 В через розетки X9, X10, X11 подается на источники бесперебойного электропитания, при этом загорается индикатор ИБЭП. При включении автоматического выключателя QF2 напряжение однофазного переменного тока 220 В через розетки X12, X13, X14 подается на потребительские розетки, при этом загорается индикатор РОЗЕТКИ.

На клеммы XT1 и XT2 подается плюс 27 В от выпрямительных устройств ВУ-4. К клемме XT3 подключается положительный выход аккумуляторной батареи, являющейся источником постоянного напряжения 24 В для кратковременного питания потребителей 27 В. Клемма XT4 является общей точкой 0 В и соединяется с шиной заземления изделия.

Для обеспечения одновременной работы выпрямительных устройств и аккумуляторной батареи в устройстве установлена диодная развязка на базе диодов VD1, VD2, VD3 типа 2Д161-200-3В.

Постоянное напряжение с выхода диодной развязки подается на восемь автоматов защиты QF3-QF10. Автоматы защиты QF3-QF6 имеют защиту от перегрузок по току на 50 А, автоматы QF7-QF10 имеют защиту на 30 А.

Через автоматы защиты QF3-QF10 постоянное напряжение поступает на розетки X15-X22 соответственно. При включении каждого автомата защиты загорается соответствующий индикатор наличия постоянного напряжения ЛИНИЯ 1 - ЛИНИЯ 8, свидетельствующий о наличии напряжения на соответствующей розетке X15-X22.

Работа платы контроля и сигнализации

Плата контроля и сигнализации состояния аккумуляторной батареи предназначена для сигнализации аварийных режимов работы и состояния аккумуляторной батареи (АКБ).

Режимы сигнализации:

- отключение АКБ (световая и звуковая);

- разряд АКБ (световая);

- работа от АКБ (световая и звуковая

АКБ считается разряженной при снижении напряжения на 10%, что составляет 21,6 В.

Контроль и сигнализация осуществляется следующим образом.

Напряжение с аккумуляторной батареи подается на вход «+АКБ», откуда через делитель напряжения оно поступает на инверсные входы компараторов DA2 и DA3.

Компаратор DA2 отслеживает снижение напряжения АКБ при ее разряде, для чего на его неинверсный вход через делитель R7-R10 подается опорное напряжение.

Подстроенный резистор R8 позволяет настраивать порог срабатывания компаратора DA2. При разряде АКБ ниже 22 В происходит переключение DA2 в состояние логической единицы, что в свою очередь приводит к загоранию светодиода HL9 (АКБ разряжена).

Компаратор DA3 регистрирует наличие напряжения с АКБ, для чего на его неинверсный вход подано опорное напряжение, соответствующее уровню примерно 3 В. Если при наличии напряжения на входах «+ВУ1» и/или «+ВУ2» АКБ не включена, то компаратор DA3 переключается в состояние логической единицы, что вызовет загорание светодиода HL10 (АКБ отключена) и запуск мультивибратора звуковой сигнализации на микросхеме DDI.

Отсутствие напряжений на входах «+ВУ1» и «+ВУ2» регистрируется компаратором DA4. Этот режим соответствует работе от АКБ и сигнализируется загоранием светодиода HL11 и запуском мультивибратора звуковой сигнализации.

Звуковая сигнализация реализована с помощью двух мультивибраторов на микросхеме DDI и пары Дарлингтона на VT1, VT2, согласующей выход мультивибратора с капсюлем BF1.

Питание схемы осуществляется от +27 В (входы XT1 и XT2) и от +24 В (вход XT3) через диодную развязку VD1-VD4 и стабилизируется микросхемой DA1 (+5 В).

Промышленная применимость

Данное техническое решение промышленно реализуемо, обладает более широкими функциональными возможностями, разработано на современном техническом уровне, обладает хорошими надежностными характеристиками, приемлемой массой и габаритами для использования в возимом варианте.

Изобретение относится к области преобразования и распределения электроэнергии, например, в автоматизированных системах управления. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей. Щит управления предназначен для управления распределением электроэнергии переменного и постоянного тока по потребителям, для контроля за состоянием аккумуляторных батарей, для защиты источников электроэнергии от перегрузки по току, для контроля уровней питающих напряжений. Устройство осуществляет: прием и распределение питающих напряжений, поступающих от трех независимых источников переменного тока 280/220 В, частотой 50 Гц (промышленная сеть, генератор 1, генератор 2); прием и распределение питающих напряжений, поступающих от трех независимых источников постоянного тока, в том числе от выпрямительных устройств (используется напряжение 27 В) и от аккумуляторных батарей (используется напряжение 24 В); автоматический переход на питание от аккумуляторных батарей при пропадании напряжения от двух источников 27 В; контроль состояния аккумуляторных батарей (заряд, разряд, подключение). Величина коммутируемого переменного тока - до 16 А по каждой фазе. Величина коммутируемого постоянного тока - до 30 А и до 50 А по четырем линиям каждого номинала. Устройство обеспечивает: световую индикацию наличия первичного напряжения на входе; световую индикацию подачи напряжения на выход; напряжения фаз сети переменного тока; постоянного напряжения 27 В; звуковую сигнализацию состояния аккумуляторных батарей; порядка чередования фаз по выходу «КОНДИЦИОНЕР»; времени наработки. 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

1. Щит управления электропитанием, предназначенный для управления распределением электроэнергии переменного и постоянного тока по потребителям, для контроля за состоянием аккумуляторных батарей, для защиты источников электроэнергии от перегрузки по току, для контроля уровней питающих напряжений и содержащий блок коммутации сетей (БКС), четыре входа которого соединены с выходом 24 В внешнего блока питания и защиты электрического (БПЗЭ) 24 В с промышленной сетью и выходами Генератора 1 и Генератора 2, а первые два выхода соответственно со входом БПЗЭ и выходом Транзит, блок контроля первичной сети (БКПС), вход которого соединен с первым выходом БКС, блок чередования фаз (БЧФ), вход которого соединен с третьим выходом БКС, а выход для подключения входа Кондиционер, блок подключения потребителей (БПП), вход которого подключен к выходу 380/220 В БПЗЭ, а два выхода соединены соответственно с выходами на источники бесперебойного электропитания (ИБЭП) и на розетки, отличающийся тем, что щит управления электропитанием дополнительно содержит блок коммутации вторичного напряжения (БКВН), три входа которого соединены соответственно с выходами выпрямительных устройств (ВУ1) и (ВУ2) и аккумулятора, а восемь выходов с восемью ЛИНИЯ 1 - ЛИНИЯ 8, блок контроля вторичной сети (БКВС) и блок контроля заряда аккумулятора (БКЗА), входы которых соединены соответственно с девятым и десятым выходами блока коммутации вторичного напряжения (БКВН).

2. Щит управления электропитанием по п.1, отличающийся тем, что блок коммутации сетей содержит три тракта коммутации трехфазного напряжения, каждый их которых состоит из переключателя, контактора и индикаторного элемента, обмотки контакторов подключены ко входу БПЗЭ 24 В, а входы контакторов соединены соответственно с контактами переключателей технические средства «ТС», «КОНДИЦИОНЕР» и вычислительный комплекс «ВК», входы переключателя «ТС» соединены с выходами БКПС, а переключателей «КОНДИЦИОНЕР» и «ВК» соединены соответственно с выходами БЧФ (Кондиционер) и БЧФ (ВК), индикаторные элементы, состоящие из последовательно соединенных индикаторной лампы и резистора, подключены соответственно к выходным контактам переключателя «ТС»: «ПРОМ. СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР 1» и «ГЕНЕРАТОР 2».

3. Щит управления электропитанием по п.1, отличающийся тем, что блок контроля первичной сети (БКПС) содержит вольтметр «Контроль входного напряжения» с параллельно подключенными гнездами измерения, соединенными через переключатель с БКС, индикаторные элементы, состоящие из индикаторной лампы и резистора, подключенные к трем фазам А, В, С, и индикаторный элемент «ТС» подключенный к фазе А.

4. Щит управления электропитанием по п.1, отличающийся тем, что блок чередования фаз (БЧФ) содержит переключатель «Чередование фаз», скоммутированный на два положения А, В, С и В, А, С, и два индикаторных элемента, состоящих из индикаторной лампы и резистора, подключенных к фазе А питающего напряжения «КОНДИЦИОНЕРА» и одной из фаз питающего напряжения «ВК» от БКС.

5. Щит управления электропитанием по п.1, отличающийся тем, что блок подключения потребителей (БПП) содержит два автоматических выключателя «ИБЭП» и «Розетки», коммутирующие соответственно подачу питания на источники бесперебойного электропитания «ИБЭП» и «Розетки», индикаторные элементы «ИБЭП» и «Розетки», подключенные к выходу одной из фаз соответствующего автоматического выключателя.

6. Щит управления электропитанием по п.1, отличающийся тем, что блок коммутации вторичного напряжения (БКВН) с блоком контроля вторичной сети (БКВС) и блоком контроля зарядки аккумулятора (БЗА) содержит плату контроля и сигнализации, подключенную ко входам «+ВУ1», «+ВУ2» и аккумуляторная батарея «+АКБ» и шине заземления «-ШЗ», и три диода, через которые к этим входам ВУ1, ВУ2 и АКБ подключены линейные тракты, автоматы защиты сети, соединенные соответственно с выходами блока «ЛИНИЯ 1 - ЛИНИЯ 8», индикаторные элементы, состоящие из последовательно соединенных индикатора и резистора и подключенные к соответственно к выходам автоматов защиты, вольтметр, контроль постоянного напряжения с параллельно подключенными гнездами для измерения, соединенными с входом «ШЗ» и общей цепью автоматов защиты, счетчик времени наработки «ВРЕМЯ НАРАБОТКИ», подключенный параллельно вольтметру, индикаторные лампы «АКБ разряжена», «АКБ ОТКЛ» и «Работа от АКБ», подключенные к соответствующим выходам платы контроля и сигнализации, капсюль электромагнитный, подключенный к соответствующим контактам платы контроля и сигнализации.

7. Щит управления электропитанием по п.1, отличающийся тем, что плата контроля и сигнализации (ПКС) блока коммутации вторичного напряжения (БКВН) содержит стабилизатор напряжения, вход которого через диод соединен с входом «+АКБ», три тракта контроля состояния аккумулятора, состоящих каждый из компаратора, на входы которых поданы уровни сигнала + АКБ от аккумулятора, а на другие входы - сигналы заданного уровня с резисторной реостатной цепочки, цепочки инверторов, соединенные соответственно с выходами «АКБ разряжена», «АКБ отключена» и «Работа от АКБ», цепочка из инверторов и транзисторного выходного каскада, соединенного с выходом BF1 для подключения капсюля электромагнитного дифференциального (световой и звуковой сигнализации).