Устройство для автоматического ввода резервного электропитания потребителей Советский патент 1987 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам электропитания аппаратуры связи.

Целью изобретения является обеспечение автоматического восстановления цепей питания отключенных устройством потребителей при уменьшении тока нагрузки резервного источника.

На фпг. 1 представлена структурная схема устройства для автоматического ввода резервного электропитания потребителей; на фиг. 2 - функциональная схема блоков устройства.

Устройство содержит основной 1 и резервный 2 источники питания, блок 3 контроля напряжения, блок 4 переключения, блок 5 контроля нагрузки, блок 6 выбора потребителя (приоритетности), блокирующий элемент 7, блок 8 анализа, блок 9 восстановления, коммутирующие элементы 10 и потребители 11.

Блок 3 контроля напряжения предназначен для контроля напряжения основного источника 1 и формирвания сигнала управления для блока 4 переключения.

Блок 4 переключения предназначен для переключения питания потребителей 1 1 с основного источника на резервный по сигналу от блока 4 контроля напряжения п подачи при этом напряжения от резервного источника 2 на блоки 7, 8 и 9 устройства.

В качестве блоков 3 и 4 использвапы соответствующие узлы серийно выпускаемых промышленностью автоматов включения резерва электропитания (АВР). Блок 4 переключения дополнен одной парой замыкающих контактов (дополнительной цепью коммутации), обеспечивающей подачу напряжения от резервного источника на блоки 7-9.

Блок 5 контроля нагрузки предназначен для контроля величины тока нагрузки резервного источника 2 и формирования для блока 8 анализа сигнала, напряжение которого пропорционально величине контролируемого тока.

Блокирующий элемент 7 предназначен для блокирования выходов блока 6 выбора потребителя в режиме питания потребителей от основного источника 1.

Блок 8 анализа предназначен для определения текущей разности допустимого и фактического значений тока нагрузки резервного источника 2, сравнения полученной разности со значениями токов каждого потребителя и формирования сигналов управления для блока 6 выбора потребителя и блока 9 восстановления (вариант функциональной схемы блока 8 анализа представлен на фиг. 2).

Блок 8 анализа содержит схему 12 формирования пороговых напряжений, блокирую - щий элемент 13 и операционные усилители 14 и 15.

Схе.ма 12 обеспечивает формирование напряжений, пропорциональных соответственно заданному значению тока нагрузки резервного источника 2 и токам каждого потребителя, и одновременно выдачу этих напряжений по раздельным выходам. Схема 12 формирования представляет собой стабилизатор напряжения, питаемый от резервного источника 2, и соединенный с ним делитель напряжения на прецизионных резистоpax. Выходные напряжения схемы 12 регулируемые и устанавливаются исходя из конкретных характеристик потребителей по потребляемому току.

Блокирующий элемент 13 аналогичен

с блокирующему элементу 7.

Операционный усилитель 14 обеспечивает сравнение напряжения, пропорционального заданному (допустимому) значению тока нагрузки резервного источника 2 и поступающего с выхода схемы 12, с напряжением,

0 пропорциональным фактическому значению этого тока и поступающим с выхода блока 5 контроля нагрузки. В результате сравнения этих напряжений выходной сигнал выдается по первому выходу (на вторые входы операционных усилителей 15i -15п), если

ток нагрузки резервного источника 2 .меньще доиусти.мого, или по второму выходу (на вход блока б выбора потребителя), если ток нагрузки резервного источника 2 больще допустимого.

- Операционные усилители 15| - 15no6ecne- чивают сравнение напряжения, пропорционального разности между допустимым и фактическим токами нагрузки резервного источника 2 и поступающего с выхода операционного усилителя 14, с напряжением,

2 пропорциональным току соответствующего потребителя. В результате сравнение этих напряжений выходной сигнал выдается по первому выходу операционного усилителя 15, если ток данного потребителя меньше разности между допустимым и фактическим

0 токами нагрузки резервного источника 2, или по второму выходу, если ток данного потребителя превышает указанную разность. Блок 6 выбора потребителя предназначен для контроля состояния коммутирующих элементов 10 (включен, выключен), опреде ление наименее важного потребителя среди подключенных к резервному источнику 2 и формирования сигнала, передаваемого через блокирующий элемент 7 по цепи отключения на управляющий вход соответстQ ,его коммутирующего элемента 10 (вариант функциональной схемы блока 6 выбора потребителя представлен на фиг. 2). Блок 6 выбора потребителя содержит элементы И 16, триггеры 17 и инверторы 18. Выходы элементов И 16, являющиеся выхо5 дами блока 6, неравнозначны и пронуме.- рованы в порядке возрастания важности (приоритета) потребителя. В соответствии с этим элементы И 16, триггеры 17 и инверторы 18 образуют м групп (разрядов). Первый разряд (элемент И 16i, триггер 17i, инвертор 18|) является младшим и соответствует наименее важному потребителю.

Блок 9 восстановления предназначен для запоминания номеров коммутирующих элементов 10, которые были отключены устройством при переходе на резервное питание потребителей (установлении заданного значения тока нагрузки резервного источника 2), определения наиболее важного потребителя среди отключенных устройством, включение которого в данный момент не вызовет превышения заданного значения током нагрузки резервного источника 2, а также для формирования и выдачи сигнала, передаваемого по цепи включения на управ- ляюш,ий вход соответствующего коммутирующего элемента 10 (вариант функциональной схемы блока 9 восстановления представлен на фиг. 2).

Блок 9 восстановления содержит инвертор 19, элементы ИЛИ 20, триггеры 21, элементы И 22 и 23, элементы ИЛИ 24, элементы И 25 и ключевые элементы 26. Выходы элементов И 25, являющиеся выходами блока 9 восстановления, неравнозначны и пронумерованы в порядке убывания важности потребителя. В соответствии с этим элементы ИЛИ 20 и 24, триггеры 21, элементы И 22, 23 и 25 и ключевые элементы 26 образуют п групп (разрядов). Первый разряд (элемент ИЛИ 20i, триггер 21i, элемент И 25i, ключевой элемент 26i) является старщим и соответствует наиболее важному потребителю. Во втором разряде отсутствуют элементы И 22 и И 23.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы при питании потребителей от основного источника 1 блок 4 переключения обеспечивает подключение к нему всей нагрузки. С сигнального выхода блока 4 переключения на управляющий вход блокирующего элемента 7 сигнал не выдается, и блокирующий элемент 7 отключает выходы блока 6 выбора потребителя от цепей отключения коммутирующих элементов 10 и входов блока 9 восстановления. Отсутствие сигнала с выхода блока 4 переключения на втором входе блока 8 анализа приводит к тому, что блокирующий элемент 13 отключает выходы схемы 12 формирования от операционных усилителей 14 и 15. С выходов блока 8 анализа на блок 6 выбора потребителя и блок 9 восстановления сигналы не поступают. В блоке 9 восстановления на выходе инвертора 19 появляется сигнал, по которому триггеры 21 переводятся в исходное нулевое состояние.

В процессе работы устройства с сигнальных выходов коммутирующих элементов 10 на входы блока 6 выбора потребителя выдаются сигналы управления от тех коммутирующих элементов 10, которые находят5

5

ся во включенном состоянии. Эти сигналы поступают на входы инверторов 18 и единичные входы триггеров 17, находящихся в соответствующих данным коммутирующим элементам разрядах. Прекращается выдача сигнала с выходов указанных инверторов 18 на нулевой вход соответствующих триггеров 17, которые в результате переводятся в единичное состояние. На единичном выходе триггера 17 появляется

О сигнал, поступающий на вход элемента И 16, находящегося в этом же разряде, а с инверсного выхода этого триггера 17, подключенного к входам элементов И 16 всех старщих по сравнению с данным разрядов, перестает выдаваться сигнал. В результате запрещается выдача сигналов отключения коммутирующих элементов 10 с выходов элементов И 16 стар1пих разрядов. Таким образом, сигнал отключения коммутир) Ю1це- го эле.мента 10 может быть выдан (при на0 личии сигнала с выхода операционного усилителя 14) с выхода только TOi o элемента И 16, на входах которого есть сигналы с инверсных выходов всех триггеров 17, находящихся в младших разрядах по сравнению с данным (менее важные потребите.чи не включены).

При исчезновении нанряжения основного источника 1 или его недопустимом снижении блок 3 контроля напряжения выдает сигнал, по которому блок 4 переключения осуществляет переключение Н1 тания потребителей с основного источника на резервный. При этом с дополнительной пары замыкающих контактов (по дополнительной цени коммутации) блока 4 на управляющие входы ключевых элементов блокирующего a. ie- мента 7 подается напряжение. В рез льта- те выходы блока 6 выбора потребителя подключаются к цепям отключения коммутирующих элементов 10 и к входам блока 9 восстановления. Это же напряжение, поступая в блок 8 анализа на управляющие входы

0 ключевых элементов блокирующего элемента 13, разблокирует выходы схемы 12 формирования пороговых напряжений. Пороговые напряжения, вырабатываемые схемой 12, ноступают на первые входы операционных усилителей 14 и 15. На второй вход опе5 рационного усилителя 14 с выхода блока 5 контроля нагрузки поступает сигнал с напряжением, нропорциональным величине тока нагрузки резервного источника 2. Если напряжение этого сигнала больпле порогового, что соответствует превыщению током нагрузки резервного источника 2 допустимого значения, то на выходе операционного усилителя 14, подключенном к входам элементов И 16 блока 6 выбора потребителя, появляется сигнал управления, по

5 которому с выхода блока 6 выбора потребителя, соответствующего наименее важному потребителю среди подключенных к резервному ИСТОЧНИКУ 2, выдается сигнал. Этот сиг0

0

нал передается через блокирующий элемент

7по цепи отключения на управляющий вход соответствующего коммутирующего элемента 10, который срабатывает при этом на отключение и отсоединяет цепь питания подключенного к нему потребителя от резервного источника 2. С сигнального выхода данного коммутирующего элемента 10 перестает поступать сигнал на соответствующий вход блока 6 выбора потребителя. На выходе подключенного к этому входу инвертора 18 появляется сигнал, который переводит триггер 17, находящийся в этом разряде, в исходное нулевое состояние. В результате с инверсного выхода указанного триггера 17 выдается сигнал, поступающий на входы элементов И 16 всех старщих по сравнению с данным разрядов. Сигналы на всех входах элемента И 16, кроме подключенного к выходу операционного усилителя 14, появляются только в то.м разряде, который соответствует наименее важному среди оставщихся подключенными к резервному источнику 2 потребителей.

Если после отключения наименее важного потребителя ток нагрузки резервного источника 2 снизился недостаточно (с выхода операционного усилителя 14 на элементы И 16 продолжает поступать сигнал), то на выходе указанного выще элемента И 16 появляется сигнал, поступающий через блокирующий элемент 7 по цепи отключения на управляющий вход соответствующего коммутирующего элемента 10, который срабатывает на отключение и отсоединяет цепь питания подключенного к нему потребителя от резервного источника 2. С сигнального выхода этого коммутирующего элемента 10 на соответствующий вход блока 6 выбора потребителя перестает поступать сигнал.

8блоке 6 готовится цепь для выдачи сигнала отключения следующего по приоритету потребителя.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока мощность нагрузки резервного источника 2 не установится в заданных пределах. В дальнейщем устройство автоматически исключает возможность повторного включения отключенного потребителя, если при этом ток нагрузки резервного источника 2 превысит заданную величину. Если же включается потребитель, более важный, чем какой-либо из являющихся в данный момент нагрузкой резервного источника, и при этом ток нагрузки превысит заданную величину, то устройство отключает потребитель, менее важный по сравнению с включаемым, что обеспечивает поддержание тока нагрузки резервного источника 2 в заданных пределах.

Сигнал, выдаваемый блоком 4 переключения при переводе питания потребителей с основного источника 1 на резервный 2, поступает также в блоке 9 восстановления на вход инвертора 19. Выдача сигнала с выхода инвертора 19 прекращается, и он пе5

рестает поступать через элементы ИЛИ 20 на нулевые входы триггеров 21.

Сигналы отключения коммутирующих элементов 10, вь даваемые блоком 6 выбора

потребителя в процессе установления заданного значения тока нагрузки резервного источника 2, пройдя через блокирующий элемент 7, поступают на входы блока 9 восстановления и опрокидывают подключенные к этим входам триггеры 21, переводя

их в единичное состояние. На единичных выходах триггеров 21, на входы которых поступили указанные сигналы, появляются сигналы, поступающие на вход элемента И 25 соответствующего разряда. Таким образом, в блоке 9 восстановления запоминаются номера коммутирующих элементов 10, которые были отключены устройством при переходе на резервное питание потребителей 11. В первом (старщем) разряде блока 9 восстановления при переводе триггера 20i

0 в единичное состояние сигнал с единичного выхода этого триггера поступает, кроме того, на управляющий вход ключевого элемента 26i и открывает его. Если ток нагрузки резервного источника 2 уменьщился и стал меньще допустимого, то на одном из

выходов операционных усилителей 15 появляются сигналы. Информационный вход ключевого элемента 26,, подключен к первому выходу операционного усилителя 15|. Если ток соответствующего этому разряду потребителя меньще разности между допустимым и фактическим токами нагрузки резервного источника 2, то на первом выходе операционного усилителя 15i появляется сигнал, который, пройдя через открытый ключевой элемент 26i, поступает на второй вход

, элемента И 25i. Если потребитель, соответствующий данному разряду, отключался устройством, то па первом входе элемента И 25| уже имеется сигнал с единичного выхода триггера 21i. В результате на выходе элемента И 25i появляется сигнал, посту0 пающий по цепи включения на управляющий вход соответствующего коммутирующего элемента 10, который при этом срабатывает на включение. Таким образом, восстанавливается цепь питания наиболее важного из потребителей, отключенных устройством при переходе на резервное электропитание. Сигнал с выхода элемента И 25i, кроме того, пройдя через элемент ИЛИ 20|, поступает на ну.тевой вход триггера 211 и переводит его в исходное нулевое состояие. С

-инверсного выхода триггера 211 выдается сигнал, поступающий на первый вход элемента ИЛИ 24, первый вход элемента И 22э и соответствующие входы элементов И 22 всех других младщих разрядов. Этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 249 и

5 открывает ключевой элемент 2б2. Второй вход элемента ИЛИ 242 подключен к второму выходу операционного усилителя 15;. Сигнал на этом входе элемента ИЛИ 242 появля0

5

ется в случае превышения током первого потребителя разности между допустимым и фактическим токами нагрузки резервного источника 2. Таким образом, ключевой элемент 2б2 открывается, когда потребитель, соответствующий первому разряду блока 9 восстановления, не отключался устройством при переходе на резервное электропитание, или когда он не может быть включен в данный момент, так как это вызовет перегрузку резервного источника 2. При откры- том элементе 2б2 сигнал с выхода элемента И 252 может быть выдан только при условии, что потребитель 11, соответствующий данному разряду блока 9 восстановления, отключался устройством при переходе на резервное электропитание, т.е. при наличии сигнала с единичного выхода триггера 212. Аналогичным образом сигнал на восстановление цепи питания любого другого менее важного потребителя может быть выдан при следующих условиях: более важ- ные потребители не отключались устройством при переходе на резервное электропитание (на все входы соответствующего элемента И 22 поступают сигналы с инверсных выходов триггеров 21, находящихся в старших разрядах) или более важные потребители не могут быть подключены к резервному источнику 2 по условию перегрузки (на все входь соответствующего элемента И 23 поступают сигналы с вторых выходов операционных усилителей 15); при выполнении первого условия а триггер 21, нахолтящийся в разряде, соответствующем данному потребителю, переведен в единичное состояние, т.е. данньЕЙ потребитель отключался устройством при переходе на резервное электропитание (на соответствующем входе элемента И 25 данного разряда появляется сигнал с единичного выхода триггера 21).

Формула изобретения

Устройство для автоматического ввода резервного электропитания потребителей, содержащее соединенные последовательно блок контроля наличия напряжения на выходе основного источника, блок переключения и блокирующий элемент, блок контроля нагрузки, включенный в цепь резервного источника, коммутирующие элементы в цепи питания каждого потребителя и блок выбора потребителя, входы которого соединены с сигнальными выходами коммутирующих элементов, а выходы через блокирующий элемент соединены с цепями отключения коммутирующих элементов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического восстановления цепей питания отключенных устройством потребителей при уменьшении тока нагрузки резервного источника, в него введены блок восстановления и блок анализа, причем блок анали5

0

5

0

0

5

Q 5

за содержит схему формирования пороговых напряжений, блокирующий элемент и операционные усилители, первые входы которых соединены с входами схемы формирования через блокирующий элемент, управляющий вход которого подключен к сигнальному выходу блока переключения, второй вход первого операционного усилитегтя подключен к выходу блока контроля нагрузки, первый выход первого операционного усилителя соединен с вторыми входами остальных п операционных усилителей, выходы которых соединены с входами блока восстановления, а второй выход первого операционного усилителя соединен с входом блока выбора потребителя, а блок восстановления содержит элементы И, ИЛИ, ключевые элементы и триптры, об ьединенные в п разрядов, и инвертор, причем первый старший разряд содержит элемент ИЛИ, триггер, элемент И и к. иочевой элемент, второй разряд содержит дна элемента ИЛИ, триггер, элемент И и ключевой элемент, последующие разряды содержат каждый два элемента ИЛИ, триггер, три элемента И и ключевой элемент, при этом в каждом разряде единичный вход триггера через блокирующий элемент соединен с соответствующим данному разряду выходом блока выбора потребителя, нулевой вход триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первыми входами первых элементов И.ПИ других разрядов и подключен к выходу инвертора, вход которого подключен к сигнальному выходу блока переключения, единичный выход триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу ключевого элемента, информационный вход .которого соединен с первым выходом соответствующего данному разряду операционного усилителя, управляющий вход ключевого элемен.та в первом разряде подключен к единичному выходу триггера, а в остальных п-1) разрядах соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которо о во втором разряде соединен с вторым выходом операционного усилителя, соответствующего первому разряду, а второй вход подключен к нулевому выходу триггера в первом разряде, первый вход второго элемента ИЛИ в остальных (п-2) разрядах соединен с выходом второго элемента И, входы которого подключены к вторым выходам операционных усилителей, соответствующих старшим, чем данный, разрядам, а второй вход второго элемента И,ПИ соединен с выходом первого элемента И, входы которого подключены к нулевым выходам триггеров в старших, чем данный, разрядах, а выход третьего элемента И во всех разрядах соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и подключен к цепи включения соответствующего коммутирующего элемента.

Изобретение относится к э; екгг оте.х- нике, в частности к устройства.м Алектро- питания аппа.ратуры связи. Цель кз(1брете- имя --- обеспечение автоматического восстановления цепей питан1 Я отключенных устройством нотребите,. 1ей уменыненнп тока нагрузки резервного источника 2. В нор.- мально.м режиме рабои при иитамия гоэтреби- те.чей от основ.чого источника блок переключения обесиечивает подключение к HC.MV всей нагрузки. С сигна-чьных Б1-.)ходов вк.:1Ю- ченных ко)) Ь1. 1ементов И) выдаются сигналь на входы блока 6 . потребителя. При исчезновении нанря/кення основного источника I б. юк 4 переключения осуи1ествляет иереключеггие питам.ия на г езе:Ч1;;;: -; ; г.-,)ч;---; :. MpCBbJHii ini T(v ком НаГР / К : p;/:;ci i ;iOi O источника 2 ДОИХ Стимого лИЛ Им-П Я выходе операционного vc,i И :.vJi: Ь ;;;ьлястся си1ч)ал yiipaii. ieHH/. uo V ;;ь:хо:;.а блока 6 выбора иогреби- т(, сос;ууетству(ои1его наименее 1отребител 0 среди подключенных к ric-лсрп ;iOMv ;и;ТОЧ1П1Ку 2, ВЫДаетСЯ СИГ На.ч. ic. l ; после О ; 1 л1Оче1гия нaи iel-iee важного бите.чя ток нагрузки резервного нсто -н.ика 2 снизился недостаточ ю. на БЬ1ходе элемента И , 1яется сигна., ностуиаюший через б. ю- кируюничй элемент 7 по цени отключошя на управляющий вход с(тот: етстБук)идего ком.мутирующего элел;ента 0. В o. ( -отозигся |.еио для ;ыда-;И си -я/зла . c. ic- ,его ио приор1Г1Ч ;:OTjie()i; ; 0.1Я io vex ;iOp, нока MonuiOCTb |;а1 :) зки ос:;е(Б:;ог;: чс- TOMHiiKa ие сга 0ьнтся в задаинь; iiix - делах. Устройство авто атииеск1 г возможносгь повторного включении отключенного потребите. И;, сели -ITOM Т)к на сэ Г rpvaKu и{) ча. ве,ичи|). же включается н;-греогггель 6t:i.iee важи1Л1;. чем какой--.1ибо пл являю|11ихск в мо-- на тлзкой резе;);:101 о источника и при этом ток Н1) за. величину, го устройсл во от1члючИ|Т менее важный 1отребнте. 1ь. 2 и.; . СО фиг1

Состани П Л, В. Сидоров

Редактор Л. ВеселовскаяТехред И. Ве:)есКорректор Л . Демч11К

Заказ 1320/54Тираж б 19Иолпиеное

ВНИИПИ )сударетвениого комитета СА Л.Р но де.там n;io6pe i ений и открытий

1 13035, Москва. Ж 35. Раушская наб., ,. 4;5 Пр01К водет1им1И()-полиграфическое 11редп|)ият11е. г. Ужгород, ул. I IpoeKTiisju. т