Устройство для автоматического переключения источников переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для бесперебойного питания ответственных потребителей однофазного тока ,

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия устройства для автоматического переключения источников переменного тока.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для автоматического переключения источников переменного тока; на фиг.2 - функциональная схема первого (второго) блока сигнализа- g блокам управления. Второй вход блока

20

дни устройства.

Устройство содержит клемму 1 для подключения основного источника тока, которая подключена одновременно к датчику 2 напряжения источника ос-, новной сети и через первый блок 3 контроля, первый полупроводниковый выключатель 4, снабженный первым блоком 5 управления, третий полупроводниковый выключатель 6, снабженный 25 третьим блоком 7 управления, к клемме 8 для подключения нагрузки, клемму 9 для подключения резервного источника тока, которая подключена одновременно к датчику 10 напряжения источника резервной сети и через второй блок 11 контроля, второй полупроводниковый выключатель 12, снабженный вторым блоком 13 управления, четвертый полупроводниковый вы1у1ючатель 14, снабженный четвертым блоком 15 управления, к клемме 8 для подключения нагрузки.

Выход датчика 2 напряжения источника основной сети одновременно подключен к первому блоку 16 сигнализации и первой схеме 17 объединения, выход которой соединен с одним из входов блока 8 памяти.

30

35

40

7 управления соединен с первым блоком 16 сигнализации, а выход - одновременно к третьему полупроводниковому выключателю 6 и четвертому блоку

24контроля.

Инверсный выход блока 18 памяти одновреме.нно подключен к второму блоку 19 сигнализации и второму блоку 13 управления, выход которого одновре менно соединен с вторым полупроводниковым выключателем 12 и пятым блоком

25контроля, выход которого подк лючен одновременно к второму блоку 19 сиг- нализации и второму блоку 26 сброса, первый вход которого соединен с вторым блоком I 1 контроля и вторьсм блоком 19 сигнализации, а третий - с выходом шестого блока 27 контроля и вторым блоком 19 сигнализации.

Вьгкод второго блока 26 сброса под ключен к второму входу второй схемы 20 объединения.

Устройство работает следующим образом.

При включении основного источника 1 тока он соединен с клеммой 8 для подключения нагрузки через первый блок 3 контроля, первый 4 и третий 6 полупроводниковые выключатели.

Выход датчика 10 напряжения источ- 45 Блок 3 контроля контролирует величиника резервной сети одновременно подключен к второму блоку 19 сигнализации и второй схеме 20 объединения. Выход которой соединен с вторым входом блока 18 памяти.

Прямой выход блока 18 памяти одновременно подключен к первому блоку 16 сигнализации и первому блоку 5 управления, второй вход которого соединен с генератором 21 импульсов, а : одновременно соединен с первым полупроводниковым выключателем 4 и третьим блоком 22 контроля, вы- ход которого одновременно -подключен

50

55

ну тока в силовой цепи. Датчик 2 напряжения источника основной сети при этом, вьщает сигнал 1, который через первую схему 17 объединения устанавливает блок 18 памяти в такое состояние, когда на входе первого блока 5 управления (прямой выход блока 18 памяти) сигнал равен 1, а на входе второго блока 13 управления (инверсный выход блока 18 памяти) - О.

Первый блок 5 управления содержит последовательно включенные элемент 2И-НЕ и трансформаторный усилитель

2

10

к первому блоку 16 сигнализации и первому блоку 23 сброса, второй вход которого соединен с первым блоком 3 контроля и первым блоком 16 сигнализации, а третий - с выходом четвертого блока 24 контроля и первым блоком 16 сигнализации. Выход первого блока 23 сброса подключен к второму входу первой схемы 17 объединения. Генератор 21 импульсов подключен одновременно к первому 16 и второму 19 блокам сигнализации, первому 5, второму 13, третьему 7, четвертому 15

g блокам управления. Второй вход блока

0

5

0

5

0

7 управления соединен с первым блоком 16 сигнализации, а выход - одновременно к третьему полупроводниковому выключателю 6 и четвертому блоку

24контроля.

Инверсный выход блока 18 памяти одновреме.нно подключен к второму блоку 19 сигнализации и второму блоку 13 управления, выход которого одновременно соединен с вторым полупроводниковым выключателем 12 и пятым блоком

25контроля, выход которого подк лючен одновременно к второму блоку 19 сиг- - нализации и второму блоку 26 сброса, первый вход которого соединен с вторым блоком I 1 контроля и вторьсм блоком 19 сигнализации, а третий - с выходом шестого блока 27 контроля и вторым блоком 19 сигнализации.

Вьгкод второго блока 26 сброса подключен к второму входу второй схемы 20 объединения.

Устройство работает следующим образом.

При включении основного источника 1 тока он соединен с клеммой 8 для подключения нагрузки через первый блок 3 контроля, первый 4 и третий 6 полупроводниковые выключатели.

0

5

ну тока в силовой цепи. Датчик 2 напряжения источника основной сети при этом, вьщает сигнал 1, который через первую схему 17 объединения устанавливает блок 18 памяти в такое состояние, когда на входе первого блока 5 управления (прямой выход блока 18 памяти) сигнал равен 1, а на входе второго блока 13 управления (инверсный выход блока 18 памяти) - О.

Первый блок 5 управления содержит последовательно включенные элемент 2И-НЕ и трансформаторный усилитель

31363376

а составном транзисторе, причем вхоиа дл т п т )0 П п

ды элемента 2И-НЕ подключены к блокам 18 и 21, трансформатора подключен к блоку 4, а сигнал на блок 22 снимается с резистора в цепи эмиттера составного транзистора.

Третий блок 22 контр оля содержит соединенные последовательно диод, компаратор и элемент НЕ. Свободный вьшод диода подключен к блоку 5, а выход элемента НЕ - к блокам 16, 23.

В качестве блока 8 памяти может быть использован Е-триггер.

В качестве первой схемы 17 объеди- 15Для подключения нагрузки остается

нения используются соединенные после-соединенной с основным источником

довательно логические элементы НЕ итока, так как на один из входов вто2ИЛИ-НЕ, причем вход элемента НЕ под-рого блока 13 управления поступает ключей к блоку 2, а свободный вход и

20

выход элемента 2И11И-НЕ - к блокам 23 и 18 соответственно.

Перепад напряжения с О в 1 с выхода блока 18 памяти поступает на формирователь 28 первого блока 16

О с блока 18 памяти и он не пропускает сигналы управления с генератора 21 импульсов на вход второго полупроводникового выключателя 12.

При выключении основного источника тока сигнал О с датчика 2 напряже-

сигнализации (фиг.2), который выдает 25 ния основной сети через первую схему

один импульс, устанавливающий первый 29 и второй 30 RS-триггеры в такое состояние, когда на их прямых выходах появляется 1, поступающая через элемент И 31 на один из входов третьего блок.а 7 управления, разрешающая прохождение сигналов управления с генератора 21 импульсов через третий блок 7 управления на вход третьего полупроводникового выключателя 6. Одновременно сигналы управления с генератора 2 импульсов через первый блок 5 управления проходят на вход первого полупроводникового выключателя 4. Таким образом, первый 4 и третий 6 полупроводниковые выключатели оказываются открытыми. При этом второй 12 и четвертый 14 выключатели закрыты. С выходов первого 3, третьего 22 и четвер- 45 ка 18 памяти, н на первый блок 16 того 24-блоков контроля сигналы логических единиц поступают на первый блок 23 сброса, которьм состоит из соединенных последовательно элемента

сигнализации, извещающий о выключе нии основного источника тока звуко и световым сигналом (фиг.2).

В это же время с инверсного вых

ЗИ, входы которого подключены к бло- gQ да блока 18 памяти перепад напряже

кам 3, 22 и 24, и формирователя, выход которого подключен к блоку 17.

На выходе блока 23 в этом случае постоянно присутствует О, поступаюния с О в I поступает на формирователь второго блока 19 сигнализации (фиг.2). Формирователь выдает один импульс отрицательной полярносщий на первую схему 17 объединения и gg и, устанавливающий первый 29 и вто- не меняющий состояние блока 18 памяти. рой 30 RS-триггеры в такое состояние, .Блоки устройства, названия которых когда на их прямых выходах появляют- отличаются только порядковыми номера- я логические единицы, поступающие ми, выполнены аналогично.на элемент И 31, выходной сигнал коЕсли первым включается резервный источник тока, устройство работает аналогично, В этом случае клемма 9 для подключения резервного источника тока соединяется с клеммой 8 для подключения нагрузки через второй блок 11 контроля, второй 12 и четвертый 14 полупроводниковые выключатели.- При этом первый 4 и третий 6 полупроводниковые выключатб ли закрыты.

Если после включения основного источника тока включается резервный (присутствуют обе сети), клемма 8

рого блока 13 управления поступает

О с блока 18 памяти и он не пропускает сигналы управления с генератора 21 импульсов на вход второго полупроводникового выключателя 12.

При выключении основного источника тока сигнал О с датчика 2 напряже-

17 объединения изменяет состояние блока 18 памяти на противоположное. Теперь с прямого выхода блока 18 памяти О поступает на один из вхо- Дов первого блока 5 управления, запреая прохождение сигналов управления с генератора 21 импульсов на вход первого 4 полупроводникового выключателя, а 1 с инверсного выхода раз- решает прохождение импульсов с генератора 21 через второй блок 13 управления на второй полупроводниковый выключатель 12.

В момент переключения блока 18 па- мяти перепад напряжения с 1 в О с выхода первого блока 3 контроля поступает одновременно на первый блок 23 сброса, который формирует один импульс, подтверждающий состояние блока 18 памяти, н на первый блок 16

сигнализации, извещающий о выключении основного источника тока звуковым и световым сигналом (фиг.2).

В это же время с инверсного выхо-

ния с О в I поступает на формирователь второго блока 19 сигнализации (фиг.2). Формирователь выдает один импульс отрицательной полярнос

торого разрешает прохождение импульсов с генератора 21 через четвертый блок 15 управления на четвертый полупроводниковый выключатель 14. Клемма 8 подключения нагрузки через второй 12 и четвертый 14 полупроводниковые выключатели и второй блок 11 контроля соединяется с резервным источником 9 тока.

Изменение состояния блока памяти и подключение клеммы 8 к резервному источнику Тока происходит и в том случае, если произойдет короткое замыкание в первом 4 или третьем 6 полупроводниковых выключателях или об- рьюе цепи от клеммы 1 для подключения основного источника тока до клеммы 8 для подключения нагрузки.

При коротком замыкании первого полупроводникового выключателя 4 тре-- тий блок 22 контроля выдает сигнал, который одновременно поступает на первый блок 23 сброса, формирующий импульс, изменяющий состояние блока 18 памяти через первую схему 17 объединения на противоположное, т.е. , такое, когда с его прямого выхода О запрещает прохолодение импульсов управления с генератора 21 через пер вьй блок 5 управления на первый 4 полупроводниковый вьшлючатель, и на первый блок 16 сигнализации, в котором второй 30- RS-триггер (фиг.2) принимает такое состояние, когда на его инверсном выходе присут ствует 1, разрешающая прохождение сигналов с генератора 21 импульсов на вход узла световой 32. и звуковой 33 сигнализаций, а на прямом выходе - О, запрещающий прохождение сигналов с генератора 21 импульсов через третий блок 7 управления на третий полупро- водниковьш выключатель 6.

Таким образом, при коротком замыкании первого полупроводникового выключателя 4 третий полупроводниковый выключатель 6 закрывается.

При коротком замыкании третьего полупроводникового выключателя 6 четвертый блок 24 контроля выдает сигнал, который одновременно поступает

на первый блок 23 сброса, (Ьормирующий

импульс, изменяющий состояние блока

18 памяти через первую схему 17 объе- 55 ™ на противоположное.

динения на противоположное, т.е. .«-- i -, „

такое, когда с его прямого выхода

О запрещает прохождение импульсов

управления с генератора 21 -через

Выключение напряжения ном источнике 9 тока, ес подключения нагрузки сое тоже изменяет состояние

выхода 1 поступает на 5 управления и дает разр прохождение импульсов с 21 на первый полупроводн

0

5

5 0

5 ™ на противоположное.

.«-- i -, „

первый блок 5 управления на первый полупроводниковый выключатель 4 и на первый блок 16 сигнализации, в котором второй 30 RS-триггер (фиг.2) принимает такое состояние, когда на его инверсном выходе присутствует I, разрешающая прохождение сигналов с генератора 21 импульсов на вход узла световой 32 и звуковой 33 сигнализаций, а на прямом выходе - О, запрещающий прохождение сигналов с генератора 21 импульсов через третий блок 7 управления на третий полупроводниковый выключатель 6.

Таким образом, при коротком замыкании третьего полупроводникового выключателя 6 первый полупроводниковый вьшлючатель 4 закрывается.

При обрыве цепи от клеммы для подключения основйого источника тока до клеммы 8 для подключения нагрузки перепад напряжений с 1 до О первого блока 3 контроля поступаг ет одновременно на первый блок 23 сброса, формирующий импульс, изменяющий через первую схему 17 объединения состояние блока 18 памяти на противоположное, т.е. в такое состояние, когда ИМПУЛЬСЫ управления с генератора 21 не проходят на третий полупроводниковый выключатель 6, и первый блок 16 сигнализации, в котором с помощью узла 34 диагностики (фиг.2) вырабатывается сигнал 1, разрешаю-- щей прохождение импульсов с генератора 21 на световую и звуковую сигнализацию в случае разрьша по любой причине силовой цепи при наличии напряжения на клемме соответствующего источника.

Аналогично устройство работает и при коротком замыкании второго 12 и четвертого 6 полупроводниковых выключателей и обрьше цепи от клеммы 9 для подключения резервного источника тока до клеммы 8 для подключения нагрузки, если клемма 8 для подключения; нагрузки соединена с резервным источником тока. .

Выключение напряжения на резервном источнике 9 тока, если клемма 8 подключения нагрузки соединена С Ним тоже изменяет состояние блока 18 паС прямого

выхода 1 поступает на первый блок 5 управления и дает разрешение на прохождение импульсов с генератора 21 на первый полупроводниковый выклю0

5

0

чатель 4. Он открывается. Перепад напряжения с О до 1 устанавливает первый 29 и второй 30 RS-триггеры (фиг.2.) блока 16 сигнализации в состояние, когда на их прямых выходах присутствуют логические единицы, поступающие на элемент И 31, выходной сигнал которого разрешает прохождение импульсов с генератора 21 через третий блок 7 управления на третий полупроводниковый выключатель 6. Клемма 8 для подключения нагрузки через первый 4 и третий 6 полупроводниковые выключатели и первый блок 3 контроля соединяется с клеммой 1 ДЛЯ подключения основного источника тока.

Далее цикл работы повторяется.

Питание логических элементов уст- ройства осуществляется от двух выпрямителей, включенных на одну нагрузку через развязьшающие диоды. Один из вьтрямителей включен на основной источник 1 тока, другой - на резерв ный источник 9 тока 220 В 50 Гц. При выключении одного из источников тока цепь питания логических схем не нарушается.

Формула изобретения

1.Устройство для автоматического переключения источников переменного тока, содержащее клемму для подключения основного источника, первый полупроводниковый выключатель, снабженный первым блоком контроля и первым блоком управления, соединяющим управляющий вход первого полупроводникового выключателя с первым выходом блока памяти, клемму для подключения резервного источника, второй полупроводни совый выключатель,- снаб- женньй вторым блоком управления, соединяющим управляющий вход второго полупроводникового выключателя с вторым выходом блока памяти, клемму для подключения нагрузки и первый блок сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повьше- ния быстродействия и надежности, оно дополнительно снабжено датчиками напряжения основного и резервного ис- точников, входы которых подключены к клеммам для подключения соответствующих источников, а выходы - к вторым входам первой и второй схем объединения и щестым входам первого

0

5

0 5

0

5

0

45

0

55

и второго блоков сигнализации соответственно, третьим полупроводниковым выключателем, включенным между первым полупроводниковым выключателем и клеммой для подключения нагрузки, третьим блоком управления, второй вход которого соединен с выходом первого блока сигнализации, а выход - с управляющим входом третьего полупроводникового выключателя и с входом четвертого блока контроля, выход которого соединен с третьими входами первого блока сброса и первого блока сигнализации, третьим блоком контроля, вход которого соединен с управляющим входом первого полупроводникового выключателя и с выходом первого блока управления, а выход - с вторыми входами первого блока сброса и первого блока сигнализации, первый блок контроля включен между клеммой для подключения основного источни Га и первым полупроводниковым выключателем, а информационный выход первого блока контроля соединен с первыми входами первого блока сброса и первого блока сигнализации, выход первого блока сброса соединен с первым входом первой схемы объединения, выход которой соединен с первым входом блока памяти, а первый выход последней - с вторым входом первого блока управления и с четвертым входом первого блока сигнализации, первые входы первого, второго, третьего и четвертого блоков управления и пятые входы первого и второго блоков игнализации соединены с генератором импульсов, устройство снабжено также четвертым полупроводниковым выключателем, который через соединенные последовательно второй полупроводниковый выключатель и второй блок контроля соединяет клеммы для подключения резервного источника и нагрузки, информационный выход второго блока контроля соединен с первыми входами второго блока сброса и второго блока сигнализации, управляющий вход второго полупроводникового выключателя соединен с выходом второго блока управления и с входом пятого блока контроля, выход которого соединен с вторыми входами второго блока сброса и второго блока сигнализации, управляющий вход Четвертого полупроводникового выключателя соединен с выходом четвертого блока управления и входом шестого

блока контроля, выход которого соединен с третьими входами второго блока сброса и второго блока сигнализации, четвертый вход второго блока сигнализации соединен с вторым входом второго блока управления и вторьм выходом блока памяти, а выход - с вторым входом четвертого блока управления, выход второго блока сброса соединен с первым входом второй схемы объединения.

2.Устройство ПО п.1, отличающееся teM, что первый (второй) блок сигнализации содержит формирователь, вход которого является четвертым входом блока, а выход

соединен с S-входами первого и второго RS-триггеров, прямые выходы которых соединены с входами элемента 2И, узлы звуковой и световой сигнализации, входы которых соединены попарно параллельно и подключены соответственно к инверсному выходу первого RS-триггера, к инверсному выходу второго RS-триггера, к выходу узла- диагнос.тики и к пятому входу блока, R-вход первого RS-триггера является вторым входом блока, R-вход второго RS-триггера - третьим входом блока, первьш и второй входы узла диагностики - соответственно шестым и первым входами блока, а выход элемента 2И - выходом блока.

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано для бесперебойного питания ответственных потребителей однофазного тока. Цель изобретения - повьшение надежности и быстродействия устр-ва. Устр-во содержит датчики напряжений, последовательно включенные полупроводниковые выключатели (ППВ) с блоками управления и блоками контроля основного источника и ППВ с блоками управления и блоками контроля резервного источника тока. В случае отключенного напряжения, питающего нагрузку, или выхода из строя одного из ППВ блок памяти или блоки сигнализации, воздействуя на блоки управления и блоки сброса, отключают последовательно включенною ППВ и подключают нагрузку на другой источник. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.. , с & ОО СО