Устройство для автоматического включения резервного источника питания Советский патент 1983 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для автоматического подключения нагрузки к резервному источнику питания при .выходе из строя основного источника (АВР) с автоматическим возвратом основной источник при восстаковлении последнего.. Известны устройства для автомати ческого включения рез-ервного источника питания (АВР), функциональные схемы которых содержат коммутаторы -(с цепями контроля положения) основ : ного и резервного источников, управ ; ляющие входы которых подключены к : выходам элементов Запрет, к уп: равляющему входу элемента Запрет коммутатора основного источника : подключен прямой выход датчика на: пряжения основного источника, инвер : ный выход которого через элемент И подключен к управляющему входу эле мента Запрет коммутатора резерв ного источника, причем ко второму входу элемента И подключен выход : датчика напряжения резервного источ : ника, а на запрещающие входы элемен .тов Запрет взаимно подключены цепи контроля положения коммутаторов l, 2 и З. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, состоящее из коммутаторов основного и резервного источник блоков управления коммутаторами, датчиков контроля напряжения источников питания и блока контроля срабатывания коммутаторов, осуществляю щего контроль срабатывания коммутаторов с помощью датчика контроля выходного напряжения устройства. Функциональные связи между узлами устройства аналогичны описанным выше 4 . Общим недостатком известных устройств является отсутствие контроля исправности аппаратуры основного ввода устройств/ пользующейся приоритетом на включение по сравнению с аппаратурой ввода от резервного источника питания при нормальных напряжениях основного и резервного источников питания. Приоритетным элементом аппаратуры основного ввод во всех устройствах АВР является датчик контроля напряжения основног ввода, осуществляющий непрерывный контроль напряжения основного источ ника питания и не зависящий от рабо ты остальных блоков устройств ABPt В связи с этим возможны ситуации (например, электрическое или механическое повреждение коммутатора основного источника питания или его блока управления, работающих в наиболее нагруженном режима длитеьльног включения), при которых в случае но мального напряжения основного источ ника питания нагрузка устройства АВР обесточена до вмешательства обслужившощего персонала, что недопустимо . Цель изобретения - повышение надежности работы устройств для автоматического включения резервного источника питания (АВР), Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического включения резервного источника питания, содержащее коммутаторы с цепями контроля положения основного и резервного источников, управляющие входы которых подключены к выЗапрет, к управходам элементов Запрет ляющему входу. элеглента коммутатора основного источника подключен прямой выход датчика напряжения основного источника, инверсный выход которого через элемент И подключен к управляющему входу элемента Запрет коммутатора резервного источника, причем к второму входу элемента И подключен выход датчика напряжения резервного источника, а на запрещающие входы элементов прет коммутаторов взаимно подключены цепи контроля положения коммутаторов , и датчик выходного напряжения, дополнительно введены автоматический выключатель с независимым расцепителем, элементы Запрет и Время , причем автоматический выкJ:aoчaтeль включен между основным источником и точкой соединения коммутатора основного источника и датчика напряжения основного источника, управляющий вход дополнительного Запрет соединен с пряэлементамьй выходом датчика напряжения основного источника, запрещающий вход с выходом датчика выходного напряжения, а выход через элемент Эре-. мя - с независимым расцепителем автоматического выключателя. На фиг. представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 схема электрическая принципиальная {пример выполненкгя на релейноконтактной элементной базе). Устройство для автоматического включения резервного источника питания (фиг.1) содержит автоматический, выключатель , с . независимым расцепителем, коммутатор 2 основного источника питания, датчик 3 напряжения основного источника питания элемент Запрет 4 коммутатора основного источника питания, датчик 5 выходного напряжения, элемент И б, элемент Запрет 7 резервного ис-. точника питания, коммутатор 8 резервного источника питания, датчик 9 на-. пряжения резервного источника пита- . Запрет 10 и элемент ния, элемент Время II, выходной сигнал кото-т рого запаздывает по сравнению с выЗапретходньом сигналом элемента 10 на некоторый промежуток времени t, превышающий время, необходимое для переключения устройства с одног источника питания на другой. Устройство работает следующим образом. Автоматический выключатель 1 с н зависимым расцепителегл включен. При наличии нормального напряжения основного источника питания дат чик 3 вырабатывает сигналы: на прямом выходе - разрешающий включение коммутатора 2 (поступает на управляющий вход элемента Запрет 4) и сигнализирующий о нормальном напряжении основного источника (поступает на управляющий вход элемента Запрет 10); на.инверсном выходе - запрещающий включение (отключающий) коммутатора 8 резервного источника (поступает на один из вхо дов элемента И 6) . С выхода элемента И 6 запрещающи включение (отключающий) сигнал через элемент Запрет 7 поступает на управляющий вход коммутатора 8. При отключенном коммутаторе 8 отсутствует сигнал на запрещающем вхо де элемента Запрет 4, который при этом формирует управляющий сигнал на включение коммутатора 2 осно ного источника. Коммутатор 2 включе и нагрузка устройства АВР получает питание от основного источника. При нормальном напряжении на выходе устройства АВР датчик 5 выра батывает запрещающий сигнал, который поступает на запрещающий вход элемента Запрет 10, а на выхода элемента Запрет 10 и элемента Время 11 - сигнал, запрещающий срабатывание независимого расцепите автоматического выключателя 1. В случае исчезновения нормальног напряжения основного источника пита ния датчик 3 вырабатывает сигналы. вызывающие отключение коммутатора 2 и включение коммутатора 8 резервн го источника питания. Коммутатор 8 включается после отключения коммутатора 2 (с запрещающего входа элемента Запрет 7 снимается сигнал и при наличии нормального напряжени резервного источника (при наличии соответствующего сигналана выходе датчика 9, поступающего на один из входов элемента И 6, и аналогичного сигналу на инверсном выходе датчика 3, поступающего На второй вход элемента И 6) . Во время переключения устройства АВР для питания нагрузки от резервного источника на выходе устройства напряжение отсутствует и на выходе датчика 5 появляется соответствующи ригнал. Несмотря на снятие запрещаю щего сигнала с запрещающего входа , элемента Запрет 10, на выходах элементов Запрет 10 и Время 11 появляется сигнал, запрещающий срабатывание независимого расцепителя автоматического выключатели 1, так как на управляющий вход элемента Запрет 10 поступает запрещающий сигнал с прямого выхода датчика 3, свидетельствующий об отсутствии нормального напряжения основного источника питания. После переключения устройства АВР на резервный источник питания на выходе устройства появляется нормальное напряжение и, следовательно, на выходе датчика 5 появляется сигнал запрета, поступающий на запрещающий вход элемента Запрет 10 и дополнительно блокирующий срабатывание элементов Запрет 10, Время 11 и независимого расцепителя автоматического выключателя 1. Автоматический выключатель остается включенным, и схема АВР готова к возврату на основной источник питания при восстановлении последнего . При восстановлении напряжения основного источника питания датчик 3 начинает вырабатывать сигналы, соответствующие наличию нормального напряжения источника питания (описаны Biimie) . При этом происходит отключение коммутатора 8-резервного источника питания и включение коммутатора 2 основного источника питания. На- грузка устройства получает питание от основного источника. При переключении с резервного на основной источник питания в течение времени, необходимого для отключения узлов.коммутации резервного источника питания и включения узлов коммутации основного источника, на выходе устройства АВР напряженке отсутствует. При этом на управляющий вход элемента Запрет Ю поступает сигнал с выхода датчика 3, свидетельствующий о наличии нормального напряжения основного источника, а запрещающий сигнал (с выхода датчика 5) на запрещающем входе элемента Запрет 10 отсутствует. На выходе элемента Запрет 10 появляется сигнал, свидетельствующий о несоответствии напряжения на выходе устройства АВР напряжению основного источника питания и поступающий на вход . элемента Время. 11. Так как выходной сигнал элемента Время 11 запаздывает по отношению к его входному сигналу на промежуток времени t, превышающий время, необходимое для переключения устройства с одного источника питания на другой, то при успешном возврате АВР с резервного на основной источник питания независимый.расцепнтель автоматиче кого выключателя 1 не срабатывает и автоматический выключатель 1 оста ется включенным. После появления на выходе устройства АВР нормального - , напряжения датчик 5 вырабатывает .за прещающий сигнал, поступающий на запрещающий вход элемента Запрет 10. На выходе элемента Запрет 1 появляется сигнал, запрещающий рабо ту элемента Время 11 и тем самым срабатывание независимого расцепите ля автоматического выключателя 1. В случае неисправности (например электрического или механического повреждения), коммутатора 2 или элемента Запрет 4 нормальное напряжение на выходе устройства АВР отсутствует и по истечении времени t (при наличии нормального напряженна основного источника питания) элемент Время. 11 вырабатывает сигнал, поступающий на независимый расцепитель автоматического выключателя 1. и вызывающий отключение автоматического выключателя 1, Автоматический выключатель 1 отключается и обесточивает все элементы коммутации ввода от основного источника питания, в том числе и приоритетный элемент - датчик 3 контроля напряжения основного источника питания. При этом на одном из входов элемента и 6 поступает разрешающий сигнал датчика 3 и снимается запрещающий сигнал с запрещающего входа элемента Запрет 7. При наличии нормального напряжения резервного источника и соответствующего сигнала на вьЕсоде датчика 9 происходит включение коммутатора 8. Нагрузка устрой ства АВР получает питание от резервного источника. Так как автоматический выключатель 1 играет роль элемента с элект ромеханической памятью (может быть включен только вручную обслуживающим персоналом) и вход датчика 3 контроля напряжения основного источника питания подключен к его выходу, попытки автоматического возврата на питание нагрузки устройства АВР от основного источника питания при неисправностях аппаратуры основного ввода устройства исключены. Блоки устройства для автоматического включения резервного источника могут быть выполнены на любой (релейно-к онтак тор ной, полупроводниковой элементной базе с учетом требования выход из строя датчиков 3 и 5, элемента Запрет 10 и элемента Вре мя 11, с помощью которых осуществляется, контроль исправности.коммутатора 2 и элемента Запрет4 ввода от основного источника питания должен вызывать автоматическое переключение устройства АВР на питание нагрузки от резервного истонника питания, Для обеспечения возможности выбора основного источника питания схемы полукомплектов обоих вводов аналогичны, а выбор основного источника питания осуществляется с помощью ключаизбирателя. При переключении ключаизбирателя из нулевого (нейтрального) положения в положение, соответствующее выбору одного из вводов в качестве основного, схема устройства функциональна приводится к схеме по фиг.1. Устройство по фиг.2 состоит из автоматического выключателя .12с независимым расцепителем, контактора с катушкой 13, силовыми контактами 14 и блок-контактом 15, реле 16 контроля напряжения первого источника . питания с контактами 17 и 18, реле 19 контроля выходного напряжения устройства с контактом 20, контактора с катушкой 21, силовыми контактами 22 и блок-контактом 23, реле 24 контроля напряжения второго источника с контактами 25 и 26, реле времени р катушкой 27 и контактом 28,реле времени с катушкой 29 и контактом 30, ключа-избирателя 31 основного источника питания, автоматического выключателя 32 с независимым расцепителем, . Работу устройства рассмотрим при выборе первого ввода в качестве основного. При этом блокам предлагаемого Устройства по фиг.1 соответствуют следующие электрические аппараты и цепи по фиг.2; блок 1 - автоматический выключатель 12 с независимым расцепителем; блок 2 - контактор с .катушкой 13 и силовыми контактами 14 основного ввода; блок 3 реле 16; блок 4 - блок-контакт 23 контактора.резервного ввода; блок 5 реле 19; блок 6 - цепь из последовательно соединенных контактов 18 и 25; блок 7 - блок-контакт 15 контактора основного ввода; блок 8 контактор с катушкой 21 и силовыми контактами 22 резервного ввода; блок 9 - реле 24; блок 10 - контакты 17 и 20 реле контроля напряжения основного ввода и выходного напряжения устройства соответственно; блок 11 - реле времени с катушкой 27 и контактом 28. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии ключ-избиратель 31 установлен в нулевое (нейтральное) положение, автоматические выключатели 12 и 32 включены,, При наличии на вводах нормальных напряжений реле 16 и 24 включены, их контакты 17 и 25 замкнуты, контакты 18 и 26 разомкнуты. Реле 19 контроля выходного напряжения отключено, его контакт 20 разомкнут. Катушки 27 и 29 реле времени получают питание от соответствующих вводов через замкнутые контакты 17 и 25 и замкнутые в нейтральном положении контакты ключа-избирателя 31, Контак ты 28 и 30 реле времени разомкнуты. При установке ключа-избирателя 31 в положение 1В, соответствую щее включению первого ввода в качестве основного, происходит подготовка цепей оперативного управления полукомплекта первого ввода на включение независимого расцепителя автоматического выключателя 12, а также на включение контактора (катушка 13) первого ввода. Катушка 27 реле времени подключается к выходу устройства через разомкнутый контакт 20. В цепях оперативного управления полукомплекта второго (резервного) ввода подготавливаются цепь управления контактора (катушка 21) второго ввода, состоящая из последовательно соединенных разомкнутого контакта 18 и замкнутого контакта 15. Катушка 29 реле времени и цепь питания независимого расцепителя автомат ческого выключателя 32 отключаются и в дальнейшем в работе устройства участия не принимают. В связи с отсутствием напряжения на выходе устройства (на время, необходимое для срабатывания контакто ра основного ввода) катушка 27 реле времени обесточена и его контакт 28 начинает замыкаться с выдержкой вре мени. Контактор с катушкой 13 включается (контактор с катушкой 21 не включается, так как контакт 18 разомкнут) , замыкает свои силовые контакты 14, размыкает блок-контакт 15, и на выходе устройства появляет ся напряжение. Включается реле 19 контроля выходного напряжения, замыкается его контакт 20 и подается напряжение на катушку,27 реле времени, которая довзводит и удерживае свой контакт 28 в цепи независимого расцепителя автоматического выключателя 12. Последний остается включенным. Нагрузка устройства полу.чае питание от первого (основного) ввода. При нарушениях в электроснабжени первого ввода реле 5 отключается, контактом 17 отключает питание всех оперативных цепей этого ввода и кон тактом 18 включает контактор (катушка 21, силовые контакты 22 и бло контакт 23) второго (резервного) ввода. Реле 19 контроля выходного напряжения и катушка 27 реле времен после кратковременного перерыва, вызванного исчезновением нормальног напряжения на основном вводе и переключением на резервный ввод, полу чают питание от резервного- ввода с выхода устройства и снова включаютс подготавливая блокировку (разомкнутый контакт 28 в цепи независимого расцепителя автоматического выключателя 12) срабатывания независимого расцепителя автоматического выключателя 12 при возврате устройства на питание от первого (основного) ввода в случае восстановления на последнем нормального напряжения. При восстановлении нормального напряжения на первом (основном) вводе включается реле 16, размыкает свой контакт 18 в цепи катушки 21 и замыкает свой контакт 17 цепи питания оперативных цепей полукомплекта первого ввода. После отключения контактора (катушка 21) резервного ввода замьпсается его блок-контакт 23 в цепи катушки 13. Контактор (катушка 13, силовые контакты 14) основного ввода включается и нагрузка устройства снова получает питание от первого (основного) ввода. В случае выхода из строя (выгорание силовых контактов 14, сгорание катушки 13, их механические повреждения) контактора основного ввода или цепей его управления на выходе устройства исчезает (при включении схемы из исходного состояния не появляется) нормальное напряжение. Реле 19отключается и своим контактом 20отключает катушку 27 реле времени. Реле времени с выдержкой времени замыкает свой контакт 28 в цепи независимого расцепителя автоматического выключателя 12. Если при этом замкнут контакт 17 реле 16 (нормальное напряжение на первом вводе),то при замыкании контакта 28 происходит срабатывание независимого расцепителя автоматического выключателя 12. Последний отключается и обесточивает все цепи полукомплекта первого ввода, в том числе и приоритетный элемент-реле 16. Устройство АВР переключает нагрузку на питание от резервного ввода. Возврат на первый (основной) ввод исключен до вмешательства обслуживающего персонала (ремонт полукэмплекта первого ввода и ручное включение автоматического выключателя 12). . Выдержка времени реле времени (катушка 27, контакт 28) должна быть больше полного времени, необходимого для переключения устройства с второго (резервного) ввода на первый (основной) ввода с учетом инерционности элементов цепей упрашления и контакторов. Блок-контакты 15 и 23 взаимной блокировки контакторов основного и резервного вводов реализуют функцию Запрет и исключают встречное включение основного и резервного неTO4HHKOj питания в моменты переключений.

Анализируя работу предлагаемой схемы, можно видеть, что при выходе из строя любых элементов полукомплекта первого (основного) ввода, пользующихся приоритетом на включение и работающих в наиболее нагруженном режиме длительного включения устройство переключает нагрузку на питание от резервного ввода.

В устройстве можно применить автоматические выключатели с независиMHNBJ расцепителями и контакторы любых типов кроме того , серийно выпускаемые промьошленностью реле контроля напряжения типов ЕЛ-8, ЕЛ-Ю и др.,-а также электромагнитные реле, времени с вьэдержкой времени при отключении любых типов.

Использование изобретения позволяет повысить надежность питания ответственной нагрузкиf что достигается благодаря контролю исправности блоков основного ввода, пользующихся приоритетом на включение, и отключению приоритетного элемента и других блоков полукомплекта основного, ввода при повреждениях последних.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ,.содержащее коммутаторы с цепями контроля положения основного и резервного источников, управляющие входы которых подключены к выходам элементов Запрет, к управляющему входу элемента Запрет коммутатора основного источника подключен прямой выход датчика напряжения основного источника, инверсный выход которого через элемент И подключен к управляющему входу элемента Запрет коммутатора резервного источника, причем к второму входу элемента И подключен выход датчика напряжения резервного источника, а на запреиаювще Запрет входы элементов коммутаторов взаимно подключены цепи контроля положения коммутаторов, и датчик выходного напряжения, о т л и ч а юИ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены автоматический выключатель с независимым расцепителем, дополнительные элементы Запрет и Время, причем автоматический выключатель вклю- § чен между основным источником и точ(Л кой соединения коммутатора основного источника и датчика напряжения основного источника, управляющий вход дополнительного элемента Запрет соединен с прямым выходом датчика напряжения основного источника, запрещающий вход - с выходом датчика выходного напряжения, а выход через элемент Время - с независимым расцепителем автоматического выключателя.

ббод оснодной

ббод peaepSf

W6IU

Efe

Зшод

0ut.1

Фиг.г

бымд