Устройство для переключения электропитания Советский патент 1977 года по МПК H02J9/06 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к схемам аварийного или резервного энергоснабжения, и может быть исполь зовано для автоматического переключения резервированных источников переменного ока, например статических преобразователей, с основного канала на резервный при отказе основного канала.

Известные устройства для автоматического переключения электропитания потребителя на резервный источник питания содержат датчик напряжения, реагирующий на неисправность основного источника тока и выполненный на транзисторах, работающих в ключевом режиме, и исполнительный орган, состоящий из ключевого транзистора или электромагнитного реле, и осуществляющего переключение потребителя с основного источника питания на резервный. Датчик напряжения в таких устройствах выдает сигнал на пере- ключение в исполнительный орган только при отсутствии выходного напряжения основного источника или уменьшении среднего значения выходного напряжения ниже заданного значения Ц,

Наиболее близким к данному изобретению

является устройство для переключения электропитания, содержащее исполнительное реле и датчик напряжения, выполненный на основе транзисторного ключевого элемента, на входе которого последовательно-встречно включены два выпрямительных моста, один из которых подключен ко вторичной обмотке трансформатора, включенного в основную сеть, а другой - к выходу дополнительного автогенератора стабилизированного напряжения, вход которого подключен к другой вторичной обмотке трансформатора 2.

В этом устройстве датчик напряжения срабатывает как при уменьшении среднего значения напряжения основной сети ниже заданного значения, так и при определенной степени искажения формы этого напрялчения. Последнее является достоинством схемы по сравнению с другими схемами, так как очень часто отказы отдельных элементов и узлов основного источника питания приводят к недопустимому искажению формы выходного напряжения, а не к уменьшению или исчезновению этого напряжения. Однако наличие дополнительного стабилизированного автогенератора существенно усложняет схему датчика напряжения, что обуславливает снижение надежности устройства и ограничивае возможность его применения в составе специальных автономных источников электропитания.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем упрощения схемы датчика напряжения при сохранении его свойств срабатывании как при уменьшении среднего значения выходного напряжения источника переменного тока до заданного значения,так и при искажении его формы.

Зто достигается тем, что датчик напряжения, выполненный на базе ключевого элемента, состоящего из транзистора, мостового выпрямителя, подключенного через понижающий трансформатор к источнику переменного тока, и резисторного делителя, дополнительно снабжен стабилитронном причем к выходу мостового выпрямителя через резисторный делитель и стабилитрон подключена базовая цепь транзистора, в коллекторную цепь которого включена обмотка исполнительного реле, защунтированная дополнительным конденсатором.

На фиг. 1 изображена электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 форма выпpя Шeннoгo напряжения основного канала, которое подается на вход ключевого элемента; на фиг. 3 - принцип работы устройства для переключения электропитания при наличии искажения формы кривой выходного напряжения.

Пунктиром на фиг, 2 и 3 обозначен уровель срабатывания ключевого элемента, а черезГд р обозначено время, в течение которого открыт транзистор ключевого элемента и через обмотку реле протекает ток.

Устройство для переключения электропитания содержит исполнительное реле 1, обмотка которого зашунтирована конденсатором 2 и которое управляется ключевым элементом 3, состоящим из транзистора 4 со стабилитроном 5 и резистором 6 в цепи базы. Напряжение на резистор 6 поступает через резистор 7 от мостового выпрямителя 8, вход которого через понижающий трансформатор 9 подключен к выходу статического преооразователя 10, имеющего основной 11 и резервный 12 каналы. Первичная обмотка трансформатора 9 подключена к выходу основного канала 11, Источник постоянного тока 13 и нагрузка 14 подключены к основному к резервному каналам через контакты 15 реле 1.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что выходное напряжение статического преобразователя 10 имеет прямоугольную форму, в этом случае к резис

тору 6 будет приложена часть выпрямленного напряжения, имеющая форму изображенну на фиг, 2, причем это напряжение является запирающим для транзистора 4 и противоположным по знаку по отнощению к напряжени на стабилитроне 5, Как видно из фиг, 2 выпрямле шое напряжение имеет провалы, связанные с конечной длительнсютью фронтов вьходного напряжения преобразователя. При уменьшении мгновенного значения вьшряк ленного напряжения во время провалов до уровня срабатывания ключевого элемента,

определяемого суммой напряжений на стабилитроне 5 и переходе эмиттер - база транзистора 4, последний будет открываться на время {j-pi p и конденсатор 2 будет подзаряжаться импульсами длительностью Г и частотой повторения, равной частоте пульсаций выпрямленного напряжения. Так как величина составляет единицы микросекунд, а ток заряда конденсатора 2 ограничен током базы транзистора 4, остаточное напря жение на конденсаторе 2 при соответствующем выборе величины его емкости в несколь ко раз меньше напряжения срабатывания реле 1, В случае по$шления неисправности в основном канале 11, приводящей к искажению формы выходного напряжения (см. фиг,3), увеличивается длительностьТ ,.скважность импульсов тока коллектора транзистора 4 при этом уменьшается, а напряжение на конденсаторе 2 увеличивается. При опред&ленной степени искажения формы выходного напряжения статического преобразователя напряжение на конденсаторе 2 достигает вепягчины напряжения срабатывания реле 1. Реле срабатывает и своими контактами отключает нагрузку 14 и источник постоянного тока 13 от основного канала 11 и подключает их к резервному каналу i-2. Если амплитуда выходного напряжения основного канала 11 по какил -либо причинам уменьшится до величины порога срабатывания или выходное напряжение будет отсутствовать, транзистор 4 будет открыт постоянно, реле 1 сработает и переведет преобразователь 1О на резерный канал.

Описанное устройство можно примен5ать также в трехфазных резервированных источниках переменного тока, имеющих форму ступенчатой синусоиды (бш1ол$фные импульсы с углом отсечки 6О ) и для сети с синусоидальной формой напряжения, В первом случа напряжение необходимо выпрямить трехфазным однопояупериодным вьшрямителем, при этом форма выпрямленного нагряжения, поступающего на вход ключевого элемента, аналогична форме, изображенной на фиг, 2. Во втором случае величина даже при oi сутствии искажений формы достаточно велика