Безынерционный переключатель питания Советский патент 1984 года по МПК H02J9/06 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим переключателям питания (АПП) переменного тока, осуществляющим переключение ответственных электроприемников, не допускающих длительный перерыв питания, с основного источника (ОИ) на резервньй источник (РИ) .

Известны контактные АПП,в которы функции коммутирования источников осуществляют традиционные электромеханические контакторы lj .

Недостатком таких устройств, ограничивающим их область применения, является низкое быстродействие Время переключения составляет 100|500 мс,.в то же время допустимая длительность перерыва питания таких электроприемников, как электронные вычислительные машины, составляет не более 1-10 мс .

Известны также бесконтактные (тиристорные) Alin, в которых функции коммутирования источников осуществляют бесконтактные ключи, представляющие собой встречно-параллельно включенные тиристоры с естественной коммутацией (выключение тиристоров в момент равенства нулю тока нагрузки при-снятом с тиристоров управления) 2 .

Недостатком таких АПП также является недостаточное быстродействие, что объясняется конечным временем выключения тиристоров.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является тиристорный (или симисторньй) АПП, использующий естественную коммутацию тиристоров (симисторов), в канал основного источника которого с целью повышения быстродействия при

переключении источников введены

диодно-реакторный токоограничивающи блок и цепочка из последовательно соединенных симистора и резистора, служащая для уменьшения времени переключения АШ1 с резервного на основной источник 3.

Недостатком известного устройства является его относительная низкая надежность, и как следствие, относительно низкая надежность электроснабжения ответственных электроприемников переменного тока. Это объясняется сложньм алгоритмом управления АШ1 при переключении с

217432

РИ на ОИ, отсутствием токоограничения в сети при питании нагрузки от РИ и коротком .замыкании в нагрузке, увеличенным количеством комму5 тирующих элементов в схеме силовой части АПП.

Цель изобретения - повышение надежности электроснабжения ответственныз электроприемников.

0 Поставленная цель достигается

тем, что в беэынерционньй переключатель питания, содержащий основной и резервньй источники питания,подключенные к диагонали моста из ти5 ристоров с разнополярными вьгоодами, а к диагонали моста с однополярными вьшодами подключен реактор,введены два последовательно согласно соединенных диода, включенных паQ раллельно реактору, выполненному из двух равных частей, причем точка соединения диодов подключена к точке соединения частей реактора и служит вьюодом для подключения

5 .нагрузки.

На чертеже представлена схема полюса безынерционного переключателя питания.

Силовые клеммы основного источ0 -ника (ОИ), резервного источника

(РИ) и нагрузки (И) соединены между собой через тиристоры 1-4 и диоды 5 и 6. Параллельно диодам включены реакторы 7 и 8.

5 Принцип работы АПП характеризует режимы: подключение электроприем-. НИКОВ (нагрузки) к ОИ, переключение электроприемников с ОИ на РИ при снижении напряжения в ОИ,пере0 ключение электроприемников с РИ на ОИ при восстановлении напряжения в ОИ, отключение источников при коротком замыкании в нагрузке.

I .

Первоначальное подключение 5 электроприемников к ОЙ осуществляется путем подачи управления на тиристоры 1 и 2, при этом и переходном режиме ток в цепи нагрузки ограничивается реакторами 7 и 8.Последнее, 0 например, весьма важно для обеспечения безударного пуска таких электроприемников, как электродвигатели, В установившемся режиме ограничения тока в цепи нагрузки реакто5 рами 7 и 8 не происходит, поскольку через реакторы (зашунтированные диодами 5 и 6, исключающими изменение полярности электродвижущей силы

3

самоиндукции реакторов) пропускает практически постоянный ток, равный по величине амплитуде тока нагрузки при отсутствии в схеме элементов 1,2,5,6,7 и 8 и наличии перемычки меяяу клеммами ОИ и Н. Дпительность переходного процесса при первоначальном подключении составляет десятки периодов колебаний напряжений источников, что достигается благодаря использованию в схеме реа торов, у которых постоянная времени катушки индуктивности значительно превышает период колебаний напряжений источников.

При переключении электроприемников с ОИ на РИ в схеме одновременно снимается управление с тиристоров 1 и 2 и подается управление на тиристоры 3 и 4. В этом случае происходит мгновенная передача нагрузки резервному источнику и ограничение реакторами 7 и 8 амплитуды уравнительного (межсетевого) тока источ-. НИКОВ. Амплитуда импульса уравнительного тока определяется величиной индуктивности реактора, и, |фатность ее амплитуде номинального тока АЛЛ может Выть весьма, малой (1,5-3). При переходе уравнительного тока через нулевое значениетиристоры . ;1 и 2 выключаются. В установившемся режиме при питании нагрузки от РИ ограничения тока нагрузки реакторами 7,8 также не происходит.При этом в цепи реакторов 7 и 8 протекает практически постоянньй ток,равный по величине амплитуде тока нагрузки при отсутствии в схеме элементов 3,4,5,6,7 и 8 и наличии перемычки между клеммами РИ и Н. Длительность проходного процесса в схеме при переключении источников резко уменьшается по сравнению с переходным процессом первоначального включения, поскольку к моменту переключения источников в реакторах 7 и 8 уже запасена электромагнитная энергия.

Первоначальное включение РИ и переключение с РИ на ОИ при восстановлении напряжения в ОИ осуществляется аналогично описанному, так как схемы каналов ОИ и РИ переключателя идентичны. .

Работа схемы при отключении тока короткого замыкания состоит в следующем.

434

При возникновении короткого замыкания в нагрузке с. тиристоров канала ранее нагруженного источника, например с тиристоров 1,2 при ранее нагруженном ОИ, снимаетсяуправление. .В данном случае переходной процесс состоит из двух коммутационных интервалов. На первом коммутационном интервале, когда ток короткого замыкания, протекающий в цепи ОН, не превьшает еще по величине постоянный ток, протекающий в цепи реакторов, элементы 1,2,5 и 6 находятся в проводящем состоянии, и ограничения тока реакторами не происходит. На втором коммутационном интервале, который наступает в момент достижения нарастающим током короткого замыкания величины постоянного тока в цепи реакторов, проводящее состояние вентилей, полярность схемного включения которых не совпадает с полярностью тока короткого замыкания, нарушается, и в

цепь короткого замыкания вводит- , ся реактор, ограничивающий амплитуду импульса тока короткого замыкания. Кратность амплитуды импульса тока короткого замыкания амплитуде номинального тока АПП в данном случае также не превьш1а ет 1,5-3. Выключение тиристоров происходит в момент равенства нулю импульса тока короткого замыкания.

Предлагаемый АПП может обеспечивать в системах гарантированного питания .не только переключение электроприемников на источник, находящийся в холодном резерве, но и параллельную работу двух источников переменного тока с идентичными параметрами на общую нагрузку. В последнем случае работа схемы силовой части АПП состоит в следующем. В установившемся режиме одновременно подается управление на все тиристоры 1-. При этом питание нагрузки осуществляется от обоих источников, а в цепи реакторов 7 и 8 протекает, постоянный ток, равньй по величине амплитуде тока нагрузки, возникающего при отсутствии в схеме АПП элементов 1-8 и наличии перемычек между клеммами ОИ, Н и РИ. В случае аварии одного из источников, например ОИ, в АПП снимается управление только с тиристоров канала аварийного источника 1 и 2. $ Влагодаря этому нагрузка продолжает получать питание, но уже только от РИ, а уравнительный ток источников на интервале выключения тиристоров 1 и 2 ограничивается с помощью реакторов 7 и 8. В этом случае кратность амплитуды импульса уравнительного тока амплитуде номинального тока АЛЛ также не превышает 1,5-3. Таким образом, предлагаемый переключатель имеет расширенную область применения, обеспечивает высокое качество переходных процессов в сети 3 при переключениях источников и эф(|гективное токоограничение при отключениях токов короткого замьжания, имеет довольно простой алгоритм управления и уменьшенное количество коммутационных элементов, обеспечивает переключение источников без перерыва питания нагрузок. Все это обусловливает повышение надежности электроснабжения ответственных электроприемников при использовании данной схемы АПП в системах гарантированного питания.

БЕЗЬШЕПЩОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПИТАНИЯ, содержащий основной и резервный источники питания, подключенные к диагонали моста из тиристоров с разнополярными выводами, а к диагонали моста с однополярными выводами подключен реактор, от л ичающийся тем, что, с целью повьшения надежности электроснабжения, в него введены два последовательно согласно соединенных диода, включенных параллельно реактору, вьтолненному из двух равных частей, причем точка соединения диодов под ключена к точке соединения частей реактора и служит вывьдом для подклю- д чения нагрузки. (Л ,н I ОРИ