Устройство для переключения нагрузки Советский патент 1983 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электрртехнике и может быть использовано для автоматического переключения на грузки с одного источника питания переменного тока на другой без нарушения бесперебойности в электропитании. Известно устройство для переключения нагрузки с одного источника . питания на другой, обеспечивающее бесперебойность электропитания потребителей, содержащее два источника переменного тока, две пары встре но-параллельно включенных тиристоро восемь диодов и блок управления р J Недостатки известного устройства сложность, а также невысокие коэффицент1-полезного действия и надежНОСТЬ. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство дл переключениянагрузки, содержащее источники питания переменного напря жения, одни выходы которых предназн чены для соединения с одним выводом нагрузки непосредственно, а вторые; выходы соединены между собой через две параллельные цепи сдвумя диода ми в каждой, включенньпйи в первой цепи встречно катодами, а во второй анодами, а также тиристоры, управляю щие злейтроды которых подключены к выходам блока управления, при этом точки соединения диодов параллельны цепей соединены через два последова тельно включенных тиристора, вывод точки соединения которых предназначен для подключения второго вывода нагрузки 2. Недостатком данного устройртва является то, что при несовпадении фаз питающих напряжений источников переменного тока происходит искажение формы йитающего наРрузку напряжения. Кроме того, устройство не обеспечивает отключения нагрузки при снижении питающего напряжения ниже допустимого на обоих источника переменного тока. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем исключения искажения фор мы питающего нагрузку напряжения при несовпс1дении фаз напряжений у источников переменного тока и отключения нагрузки при снижении пита ющего напряжения ниже допустимого на обоих источниках переменного ток Поставленная цель достигается те что в устройстве для переключения нагрузки, содержащем источники пита ния переменного напряжения, первые выводы которых предназначены для соединейия q первым выводом нагрузк непосредственно, а вторые выводы со динены между собой через коммутирую щие элементы в цепи каждого источ|НИ:ка, коммутирующие элементы выпол:нены на встречно-тпараллельно включенных тиристорах оптронов, светотнристоры первого и второго оптронов включены встречно-параллельно в цепь основного,источника, светотиристоры третьего и.четвертого оптронов - в цепь резервного источника, и кроме того, введены первый и второй пороговые элементы,,первый и второй ограничительные резисторы, reHepaTOjp импульсов , симистор, четьфе диода, четыре резистора и четыре конденсатора, при этом к выходу первого источника переменного напряжения через последовательно соединенные первый пороговый элемент и первый ограбичитель1НЫЙ резистор подключены параллельно друг другу ,Управляющий вход генератора импульсов и две цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных первого диода, и шунти Х}ванных первым конденсатором первого резистора и светоизлучателя первого оптроНа, а вторая - из последовательно соединенных второго диода и шунтированных вторым конденсатором второго резистора и светоизлучателя второго оптрона, при этом диоды в цепочках включены встречно, к выходу второго источника переаненного напряжения через последовательно соединенные второй пороговый элемент и второй ограничительный резистор подключены параллельно друг другу сикшстор и две цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных третьего диода и, шунтированных третьим конденсатором третьего резистора и светоизлучателя третьего оптрона, вторая - из последовательно соединенных четвертого диода и шунтированных четвертым конденсатором четвертого резистора и саетоизлучатедя четвертого оптрона, при этом диоды в цепочках включены встречно, выход генератора имПульсоэ соединен с управлякяцим электродом симистора, ®ричем Параллельные цепи, через кото рые соединены вторые выводы источников переменного напряжения содержат по два светотиристора, первая из которых - светотнристоры первого и третьего оптронов, вкл|цченные встречно катодами, вторая - светотиристоры второго и четве то го оптронов, включенные встречно аноДсши, а точки соединения. свето)гири- сторов парсшлельных цепей соединены со вторым выводом нагрузки, при этом в качестве пороговых элементов использованы симметричные стабилитроны. На чертеже схематически изобргикено приложенное устройство для переключения нагрузки. Устройство для переключения нагруз ки содержит источники 1 и 2 переменного тока, нагрузку 3, две параллельные цепи 4 и 5, светоиэлучафли первго 6, второго 7, третьего 8-и четвертого 9 тиристорных оптронов,первый 10 и второй 11 пороговые элементы С двухсторонний стабилитрон), пер1Ьый 12 и второй 13 ограничительные рёс исторы, генератор 14 иьшульсов, се мистор 15, диоды 16-19, резисторы 2023, конденсаторы 24-27, светотиристоры первого- 28, второго 29 третьего 30 и четвертого 31 оптронов. .

Устройство для переключения нагрузки работает следующим образе.

Пусть в исходном положении напряжение обоих источников 1 и 2 переменного тока не ниже допустимого . Тогда в положительный полуперисщ напряжения источника 1 переменного тока при превышении напряжением питания напряжения стабилизации порогового элементаЮ (напряжение стабилизации стабилитронов 10 и 11 равно минимально допустимому напряжению при котором может быть включена нагрузка } ток будет протекать но цепи: элемент 10 - резистор 12 - диод 17 резистор 21 - светоизлучатель оптрона 7. При этом фототиристор оптрона 7 не включится, так как к его катоду приложено положительное напряжение . Благодаря конденсатору 25, разрядом которого при снижении напряжениз стабилизации.порогового элемента 10 обеспечивается протекание тока через светонзлучатель оптрона 7, в начале отрицательного полупериода вклктчается светотИристор оптрона 7 и нагрузка оказывается подключенной к источнику 1. В отрицательный полупериод напряжения источника 1 переменного тока при превьшении напряг жёнием питания напряжения стабилизации порогового элемента 10 ток будет протявкать по цепи: элемент 10 - резистор 12 - диод 16 - резистор 20 - светоизлучатель оптрона 6. При этом фототиристор оптрона 6 не включится, так как к. его аноду йриложёно отрицательное напряжение. Благодаря конденсатору 24, разрядом которого при снижении напряжения питания ниже напряжения стабилизации порогового элемента 10 обеспёчивается протекание тока через светоизлучатель оптрона 6, в начале положительного полупериода включается светотиристор оптрона 6 и нагрузка оказывается подключенной и в положительный полупериод к источнику 1.

Для обеспечения надежной работы устройства время разряда конденсаторов 24 и 25 после прекращения протекания тока через пороговый элемент 10 до/1жно быть не меньше четверти периода напряжения питания ,

В дальнейшем устройство работает ангшогичным образом. При этом при протекании тока через резистор 12 ,

ключается генератор импульсов, частота которого значительно больше чгютоты напряжения источников питания 1 и 2 (при этснк время работы генеатора 14 импульсов после поступле-т ния управляющего импульса не ме- нее половины периода напряжения пита гния7 . При работе генератора нмпуль-. . сов при протекании тока через пороговый элемент 11 включается симистсхр 15, который шунтирует цепи, в котог Е«4х включены светоизлучатели оптронов 8 и 9. Благодаря Тому, что по светоизлучателям оптронов 8 и 9 ток не протекает, светотиристоры оптронов 30 и 31 включиться не могут. Поэтому нагрузка 3 при н6| 1альном напряжении на источнике 1 не может быть подключена к источнику 2.

В аварийном режиме работы источника 1 переменного тока (при снижении напряжения источника 1 переменного тока ниже допустимого) через пороговый элемент 10 ток не прохоит. Генератор 14 импульсов выключается, симистор 15 не может быть вклк)чен.В положительные полупериоды напряжения источника 2 переменного тока при превышении напряжением питания напряжения стабилизации порогового элемента 11 ток будет протекать по цепи: элемент 11 - резистор 13 - диод 19 - резистор 23 - светоизлучател| оптрона 9. Яри этом фото тирнстор оптрона 9 не включится, так как к его катоду приложено положительное напряжение. Благодаря конденсатору 27, разрядом которого при снижении напряжен питания источника 2 ниже напряжения стабилизации порогового элемента 11 обеспеивается протекание тока через светоизлучатель э, в начале отрицательного полуп риода включается светотиристор оптрона 9 и нагрузка 3 казывается подключённой к источнику 2. В отрицательный полупериод .напряения источника 2 переменного тока ри превышении напряжением питания апряжения стабилизации порогового элемента 11 ток будет протекать по цепи: элемент 11 - резистор 13 .- диод 18 - резистор 22 - светоизлучатель оптрона 8. При этом фототйристор опг трона 30 не включится, ак как к его , аноду приложено отрицательное напря-т женив. Благодаря конденсатору 26, разрядом которого при снижении напряжения питания ниже напряжения ст - билизации порогового элемента 11 Обеспечивается протекание .тока через светоизлучатель оптрона 8, в начале положительнбго поЛупериода включается светотиристор оптрона 8 и нагрузка оказывается подключенной и в поло- жительный полупериод к источнику 2. Для обеспечения надежной работы устройства время разряда коНденсаторов 26 и 27 после прекращения прот.екания тока через пороговый элемент 11 должно быть не меньшим четверти периода напряжения питания.

В дальнейшем устройство работает аналогичным образом.

Если в аварийный режим переходит и источник 2 переменного тока (напряжение источника 2 переменного тока по какой-либо причине стало.ниже допустимого ), то через пороговый элемент 11 ток не проходит и нагрузка 3 не может быть подключена к источнику 2 (фототиристорь оптронов 30 и 31 не могут включиться ),

При повышении напряжения источника 1 переменного тока выше напряжения стабилизации порогового элемента 10, вновь включается генератор 14 импуль.сов и симистор 15 и нагрузка переклюдается с источника. 2 переменного тока на источник 1.

Таким образом, исключаются искажения фррмы питакяцего напряжения нагрузки при несовпадении фаз напряжения у источников переменного тока, а также обеспечивается отключение нагрузки при снижении питающего напряжения ниже допустимого.на обоих источниках переменного тока.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ, содержадее источники питания переменного напряжения, первые выводы которых предназначены для : соединения с первым выводе нагрузки : непосредственно, а вторые выводда соединены между собой через коммутирую|цие элементы каждого источника, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, коммутирукпщй элемент выполнен на встречно-параллельно включенных тиристорах оптронов, светотиристоры первого и второго оптронов включены встречно-параллельно в цепь основного источника, свето,тиристоры третьего и четвертого оптронов - в цепь резервиого источника, и кроме того, введены первый и второй пороговые элементы, первый и второй ограничительные резисторы, генератор импульсов, симистор, чгетыре диода, четыре резистора и четыре , конденсатора, при этом к выходу первого источника пере юнного нёшряжения через последовательно соединенные первый пороговый элемент и первый ограничительный резистор подключены параллельно друг друп управляюц й вход генератора импульсов и две цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных первого диода и шунтированных первьвл конденсаторе первого резистора.и светоизлучателя первого оптрона, а вторая - из последовательно соединенных второго диода и шунтированныхвторым конденсатором второгорезистора и светоизлучателя второго оптрона, при этом диоды в цепочках включены встречно, .к выходу второго источника переменного напряжения через последовательно соединенные второй пороговый элемент и второй ограничительный резистор подключены параллельно друг другу симистор и две цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных третьего диода и шунтированных третьим конденса ;ором тре.тьего резистора и светоизлучателя третьего оптрона, а вторая - из п.осЙ1едовательно соединенных четвертого диода и шунтированных четвертым конденсатором четвертого резистора, и светоизлучателя четвертого СП оптрона, при этом диоды в цепочках включены встречно, выход генератора импульсов соединен с управляющим а: электродом симистора, аточки соеди00 нения светотиристоров параллельных цепей соединены с вторым выводом нагрузки, при зтом в качестве пороговых элементов использованы симметричные стабилитроны.