Устройство для автоматического переключения нагрузки Советский патент 1988 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам аварийного или резервного электроснабжения двигательной нагрузки, питаемой от сети переменного тока через преобразователь частоты, и может быть использовано для автоматического переключения нагрузки с основной сети на резервную при отказе основной сети или преобразователя частоты.

Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия устройства при питании двигательной нагрузки.

На чертеже изображена структурная схема устройства для автоматического переключения нагрузки.

Устройство содержит трехфазный трансформатор 1, первичная обмотка которого присоединена к основной сети 2 через преобразователь 3 частоты основной сети, первая вторичная обмотка трансформатора 1, соединенная в звезду, присоединена к входу первого выпрямителя 4, а вторая, соединенная в открытый треугольник, - к входу второго вьшрямителя 5, первый 6 и второй 7 источники опорного напря- жения, первый 8 и второй 9, идентичный первому, компараторы, выполненные на операционных усилителях, элемент НЕ 10, RS - триггер 11 и исполнительный орган на реле 12 с контак- тами 13 и 14, причем размыкающие контакты 13 включены между преобразователем 3 частоты основной сети 2 и двигательной нагрузкой 15, а замыкающие контакты 14 - между преобразова- телем 16 частоты резервной сети 17 и двигательной нагрузки 15. Устройство содержит также времязадающую RC- в виде последовательно включен- tajx конденсатора 18 и резистора 19, |присоединенную параллельно второму Кнеинвертирующему) входу первого компаратора 8. Вход первого 6 источника опорного напряжения, выполненного в виде резистивного делителя напряжения на резисторах 20 и 21 стабилитроне 22, служащем для ограничения величины напряжения, подаваемого на вход компаратора 8, присоединен к выходу первого 8 компаратора, выход которого через логический элемент НЕ 10 присоединен к первому S-входу RS- триггера 11. Вход второго 7 источник опорного напряжения присоединен к

ю

5

20 5 30 АП .

5

5

выходу первого Д выпрямителя, а выход - ко второму (неинвертирующему) входу второго 9 компаратора, выход которого присоединен к второму S-BXO- ду RS-триггера 11. Выход первого 4 выпрямителя присоединен к первому (инвepтиpyюп eмy) входу первого 8 компаратора, а выход второго 5 выпрямителя - к первому (инвертирующему) входу второго 9 компаратора.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания устройства на основном выходе RS- триггсра 11 устанавливается уровень логического О с помощью цепи сброса, подключенной к его R-входу 23. В нормальном режиме питание двигательной нагрузки 15 осуществляется от основной сети 2 через преобразователь 3 частоты и размыкающие контакты 13. Напряжение вторичной обмотки трансформатора 1, соединенной в звезду, подается на вход выпрямителя 4, и на его выходе имеется сигнал, поступа о- щий на инвертирующий вход первого 8 компаратора и вход первого 6 источника опорного напряжения. При этом напряжение на выходе первого 6 источника опорного напряжения изменяется пропорционально выходному напряжению преобразователя 3 и сигналу с выхода выпрямителя 4, оставаясь меньше его на любую заранее заданную величину, обусловленную, например, допустимым пределом понижения выходного напряжения преобразователя 3 при неизменной частоте. Требуемое соотношение между рабочим и опорным .сигналами обеспечивает резистивный делитель на резисторах 20 и 21 первого 6 источника опорного напряжения. Поэтому в нормальном режиме работы величина опорного напряжения меньше сигнала, поступающего на инвертирующий вход компаратора 8, и на его выходе появляется напряжение логического О, а на первом S-входе RS-триггера 11 - логической 1. При этом в установившемся режиме времязадающая RC- цепь не оказывает влияния на работу компаратора 8. На выходе вторичной обмотки трансформатора 1, соединен- : ной в открытый треугольник, при от- хутствии искажения формы напряжения на выходе идеального преобразователя 3 вследствие симметрии напряжения и при отсутствии составляющих нуле

вой последовательности фаз напряжение равно нулю, поэтому равно нулю напряжение и на выходе выпрямителя 5. Вследствие известной асимметрии напряжения реального преобразователя частоты, обусловленной применяемыми системами управления, напряжение нулевой последовательности не равно нулю и имеет малое значение, которое изменяется при изменении величины выходного напряжения преобразователя, пропорционально ему. Так как вход второго источника 7 опорного напряжения, выполненного аналогично первому источнику 6, присоединен к выходу первого выпрямителя 4, напряжение на котором изменяется пропорционально выходному напр.чжению преобразователя 3, то опорное напряжение {Поступающее с выхода второго источник 7 на неинвертирующий вход второго компаратора 9, также изменяется, оставаясь в нормальном режиме больше величины сигнала, поступающего с выхода выпрямителя 5 на инвертирующий вход компаратора 9. Так как опорное напряжение источника 7 в нормальном .работы сети 2 и преобразователь 3 больше сигнала, поступающего наинвертирующий вход компаратора 9, при любых значениях выходного напряжения преобразователя 3 на выходе компаратора 9 и на втором S-входе RS-триггера 11 появляется сигнал логическогй 1. На основном выходе RS-триггера 11 напряжение отсутствует и реле 12 не срабатывает.

При любом достаточно быстром уменьшении выходного напряжения преобразователя, например, при его понижении ниже допуСтимогЬ значения на 15-20% или при выбеге двигателя после аварийного отключения преобразователя 3 напряжение, подаваемое на инвертирующий вход компаратора 8 снижается и становится меньше опорного напряжения, которое уменьшается со значительно меньшей скоростью из-за наличия времязадающей КС-цепи, подключенной параллельно неинвертирующему входу компаратора 9, поддерживающей величину опорного напряжения практически неизменной. В результате на выходе компаратора 8 появляется сигнал логической 1, а на первом S-входе RS-триггера 11 - сигнал логического О. На основном ых оде RS- триггера 11 устанавливается сигнал

логической 1 и срабатывает рели 12, переключая своими контактами 13 и 14 двигательную нагрузку 15 на резервную сеть 17 с преобразователем 16.

В случае появления неисправности, приводящей к искажению формы выходного напряжения преобразователя 3, на выходе вторичной обмотки трансформатора 1, соединенной в открытый треугольник, появляется напряжение, поступающее через выпрямитель 5 на инвертирующий вход компаратора 9. Если это напряжение оказывается больше опорного напряжения, поступающего с выхода источника 7 на неинвертирующий вход компаратора 9, то на его выходе и втором S-входе RS- триггера 11 появляется сигнал логического О. На основном выходе RS-триггера 11 устанавливается сигнал логической 1, что приводит к срабатыванию реле 12 и переводу нагрузки на питание от резервной сети.

Формула изобретения

Устройство для автоматического переключения нагрузки с основной сети на резервную, содержащее трех- фазньй трансформатор, имеющий первичную обмотку, присоединенную к основной сети, и две вторичные обмотки, соединенные первая в звезду, а вторая - в открытый треугольник, первый и второй вьтрямители, входами присоединенные соответственно к первой и второй вторичной обмоткам трансформатора, первьй и второй источники опорного напряжения, первый и второй компараторы, первые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго выпрямителей, а вторые входы - соответственно к выходам первого и второго источников опорного напряжения, элемент НЕ, вход которого подключен к выходу первого компаратора, и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения надежности и быстродействия устройства при питании двигательной нагрузки, в него дополнительно введены времязадающая RC-цепь и RS-триггер, причем RC-цепь подключена к второму входу первого компаратора, выход элемента НЕ подключен к первому S-входу, а выход второго

51432663 6

компаратора - второму S-входу RS-первого и второго источников опорнотриггера, выход которого подключен, го напряжения соединены с выходом

к исполнительному органу, а входыпервого выпрямителя.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам аварийного или резервного электроснабжения двигательной нагрузки, питаемой от сети переменного тока через преобразователь частоты, и может быть использовано для автоматического пере слючения нагрузки с основной сети на резервную при отказе основной сети или преобразователя частоты. Целью изобретения является повьшение надежности и быстродействия устройства при питании двигательной нагрузки. Устройство осуществляет контроль уровня и формы напряжения на выходе преобразователя частоты основной сети, питающего двигательную нагрузку. Контроль уровня напряжения осуществляется по напряжению на выходе первого Бьтрямителя, подключенного к соединенной в звезду первой вторичной обмотке трехфазного трансформатора, подключенного к выходу преобразователя частоты, а контроль формы напряжения - по напряжению на выходе второго выпрямителя, подключенного к соединенной в открытый треугольник второй вторичной обмотке того же трансформатора. Выходное напряжение первого выпрямителя сравнивается с напряжением первого источника опорного напряжения, содержащего делитель напряжения на резисторах н подключенного к выходу первого выпрямителя, первым компаратором, выход которого через элемент НЕ соединен с первым S - входом, RS - триггера, причем к входу первого компаратора, соединенного с первым источником опорного напряжения, подключена также RC - цепь, поддерживающая напряжение на этом входе практически неизменным при резком снижении напряжения на выходе преобразователя частоты. Выходное напряжение второго вьшрямителя сравнивается с напряжением второго источника опорного напряжения, выполненного аналогично первому, вторым компаратором, выход которого соединен с вторым S - входом RS - триггера, выход которого соединен с исполнительным органом. 1 ил. (Л с 4 00 ГС Од Од 00

Редактор Н.Лазаренко

Составитель В.Сидоров

Техред М.Дидык . Корректор С.Черни

Заказ 5455/49

Тираж 651

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

23

Подписное