Устройство для автоматического переключения нагрузки Советский патент 1984 года по МПК H02J9/06 

ния через первый и второй раздели- с вторыми входами первого и второго тельные диоды соединен соответственно аналоговых делителей.

1086502

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ,НАГРУЗКИ, содержащее основной и резервный источники ; питания, перЬый формиррватель двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоиддльных сигналов содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй выпрямительные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух dинxpoнизиpoвaнныx выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора через первый выпрямительный мост соединена с первым выходом первого формиро- вателя двух синхронизированных вы- прямленных синусоидальных сигналов, другая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизирующий входом автогенератора стабилизиро-. ванного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соединен с вторым выходом первого.формирователя двух . синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником питания, а нагрузка соединена через замьжающие контакты исполнительного органа с основньм источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединена с резервным источником питания, о т-л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены второй формирователь двух i синхронизированных выпрямлен11ых . синусоидальных сигналов, аналогичный (Л первому, первый и второй аналоговые делители, источник напряжения смещения и первый ивторой.разделитель ные диоды, причем вход второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединен с резервным источником питания, первый и второй выходы первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого аналогового делителя, первый и второй выходы второго формирователя двух синхронизированньгх выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами второго аналогового делителя, выходы первого и второго аналоговых делителей соединены с входами компаратора, выход компаратора соединен с входом исполнительного органа, а источник напряжения смеще

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах резервированного и гарантированного энергоснабжения аппаратуры.

Известно устройство для автоматического переключения нагрузки, содержащее трансформатор с двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которого подключена к основной сети, автогенератор стабилизированного ейнусоидального напряжения, дифференциальньй усилитель, выпрямитель, ключевой элемент и исполнительное реле D J.

Недостатком данного устройства является низкая надежность электропитания нагрузки при возможном снижении напряжения в резервной сети, т.с как в устройстве отсутствуют элементы контроля напряжения резервной сети.

Известно также устройство для автоматического переключения нагрузки с одного источника на другой, содержащее два аналогичных блока анализа напряжения источника, казвдый из которых включает датчик напряжения, соединенный с пороговым элементом, триггер, логическую схему Запрет и блок формирования импул с НИИ команды, подключенный ко входу исполнительного элемента с памятьюС2

Недостатком данного устройства также является низкая надежность . питания нагрузки, так как при возможном одновременном снижении напряжения основной и резервной сети до уровня ниже уставок срабатывания пороговых элементов не обеспечивается переключение нагрузки к источнику, имеющему наибольшее напряжение.

Наиболее близким по технической ;сущности к изобретвнию является .устройство для переключения электропитания, содержащее основной и резервный источник питания, первый формиро ватель двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов.

компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных сигналов содержит тра1нсформатор с вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного сйнусовдального напряжения, первый и второй выпрямительные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора через первый выпрямительный мост соединена с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных .сигналов, другая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизирующим входом автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соединен с вторым выходом первого фомирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов причем вход последнего соединен с основным источником питания, первый и второй выходы формирователя двух сиихроиизированных выпрямительных синусоидальных с гналов соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, выход компаратора соединен со входом исполнительного органа, а нагрузка соединена через замыкающие контакты исполнительного органа с основными источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединен с резервным источником питания Сз .

Недостатком указанного устройства также является низкая надежность электропитания нагрузки при возможном напряжении резервной сети, так как в устройстве отсутствуют элементы контроля напряжения в резервной сети.

Однако существует ряд ответст- венных потребителей электроэнергии переменного тока, не допускающих перерыва питания (например аппаратура передачи информации), для обеспечения надежной работы которых необходима подача- электрической энергии от источника, имеющего наибольшую величину напряжения.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для переключения нагру ки, содержащее основной и реэервный источники питания, первы формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрями- . тельных синусоидальных сигналов -содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй выпрямительные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора-через первый в шрямительный мост соединена с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных .синусоидальных сигналов, другая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизир щим входом автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соединен с вторым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником питания, а нагрузка соединена через замыкающие контакты исполнительного органа с основным источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединена с резервным источником питания, дополнительно введены второй формирователь двух синхронизированны выпрямленных синусоидальных сигналов аналогичный первому,первый и второй аналоговые делители, источник напряжения смещения и первый и второй разделительные диоды, причем вход

второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединен с резервным источником питания, первый и второй выходы первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого аналогового делителя, первый и второй выходы второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигна лов соединены соответственно с первым и вторым входами второго аналогового делителя, выходы первого и второго аналоговых делителей соединены с входами компаратора, выход компаратора соединен с входом исполнительного органа, а источник напряжения смещения через первый и второй разделительные диоды соедине;ны соответственно с вторыми входами первого и второго .аналоговых усилителей.

На чертеже приведена функциональная схема устройства,на схеме обознчено: UQ, Up, U - мгновенные значения напряжений основного источника, резервного источника и автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения соответственно; t - время.

Устройство содержит нагрузку 1, исполнительный орган 2 (например электромагнитное реле) с размыкающими контактами 3 и замыкающими контактами 4, компаратор 5, два аналоговых делителя 6 и 7,. выполненных, например, на базе операционных усилителей, осуществляющих операции взятия логарифма от значения входных сигналов, вычитания и взятия антилогарифма разности, источник наряжения смешения 8, разделительные диод 9 и формирователи 10 и 11 двух синхронизированных выпрямленных си1(усоидальных сигналов, каждый из которых состоит из трансформатора 1 с двумя вторичными обмотками 13 и .14, автогенератора 15 стабилизированого синусоидального напряжения и двух выпрямительных мостов 16 и 17. Вторичная обмотка 13 трансформатора подключена к синхронизирующему вход автогенератора 15; другая вторичная обмотка 14 и выход aBToresiepaTopa через выпрямительные мосты 16 и 17 подключены к первому и второму входам аналогового делителя. Входы формирователей 10 и 11 (первичная обмотка 18 трансформатора) подсоеди нены к основному и резервному источ Никам питания соответственно, Устройство работает следующимобразом.. Напряжение U 11 s , снимаемое со вторичной обмотки 14 трансфо матора и пропорциональное, напряжению основной сети, выпрямляется мостом 16 и поступает на первый вход Делимое аналогового делителя напряжения, а на второй вход Делй тель Подается выпрямленное напряжение с выхода автогенератора 15 ст биJшзиpoвaннoгo. синусоидального напряжения. Напряжение на выходе автогенератора Up синхронизировано напряжением основного источника через вторичную обмотку 13, т.е. иp Up sintuit, поэтому на выходе ана логового делителя 6 напряжения присутствует постоянный сигнал, пропорциональный отношению мгновенных значений U и Uj., т.е. UQ/UP для любого момента времени (кроме мо- ,мента Переход через нуль напряженпл автогенератора .15). . Выпрямительные мосты 16 и- 17 предназначены для подачи на входы аналоговых делителей напряжений, имеющих один и тот же знак. . Так как формирователь 11, подклю ченньй к резервному источнику с напряжением Up, выполйен аналогично формирователю 10, а частота его автогенератора равна частоте напряжения резервного источника, на выход аналогового делителя 7 пр1исутству-. ет постоянный сигнал, пропорциональ ный величине Up/U. Для обеспечения правильной работы устройства необходимо равенство амплитудных значений напряжений -авт бгенератрров обоих формирователей. Напряжения с выходов делителей 6 и 7 напряжения подаются на вход компа ратора 5. В случае, когда амплитудное (дей ) значение напряжения -основного источника превьшает напряжение резервного источника, т,е, при Ug- устройство находится в исходном состоянии: выходной сигнал делителя 6 превышает сигнал делителя 7, компаратор 5 находится в исходном состояНИИ, исполнительный орган 2 обесточен, а питание нагрузки. 1 осуществляется от основного источника через замкнутые контакты 3. При снижении напряжения основного источника наступает момент, при котором UQ Up, При этом выходной сигнал делителя 7 превышает сигнал делителя 6, срабатывает компаратор 5, вызывая срабатывание исполнительного органа 2, и нагрузка автоматически подключается к резервному источнику контактами 4, . . Необходимо отметить, что появление сигнала на выходе компаратора 5 происходит практически мгновенно в зоне напряжений отличных от нуля. Задержка возможна только в зоне перехода напряжения через нуль, ширина которой опр.еделяётся наименьшим значением напряжения на втором входе аналогового делителя, при котором обеспечивается заданная точность операции деления, производимого элементами 6 и 7ь . Для исключения операции Деление на нуль в схему устройства -введен источник 8 постоянного напряжения смешения малой ве.личины, подключенньй через разделительные диоды 9 к вторым входам эле ентов 6 и 7, чем обеспечивается подача на эти входы напряжения в момент Переход через нуль напряжения автогенератора 1.5, Влияние помехи, вызванной кратковременным спадом напряжения на выходе делителей наЛряжения в момент Пере(ход через нуль напряжения автогенератора 15 устранено, например, применением в качестве исполнительного органа электромагнитного реле, имевдт щего задержку на включение и отключение . . Устройство обладает более высокий надежностью по сравнению с прототипом за счет автоматического подключения нагрузки к источнику, имеющему наибольшее напряжение (действукмдее значение синусоидального напряжения) при практическом сохранении быстродействия устройства-прототипа. Обеспечивается также и более широкая область применения предлагаемого устройства. Следует отметить, что основная и резервная сеть могут иметь напряжения, отличающееся по частоте и фазе,

Ме итель

.Делимое

Jltnumenb

Делимое

±L..

l 4UoSina3Qi Ю