Устройство для автоматического выключения резервного источника питания Советский патент 1977 года по МПК H02J9/06 

Устройство содержит трехфазный питак щий трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3,питающей выпрямитель основного источника; трехфазный выпрямитель основного источника 4; нагрузку 5; дополнительную вторичную обмотку 6, питающую трансформатор; трехфазный выпрямитель 7 переключакщего узла; резис торы 8 и 9; дроссель 10; диод 11;тиристор 12; резервный источник 13; входные клеммы 14, 15 и 16 трехфазного питающего трансформатора. К входным клеммам 14, 15 и 16 питающего трансформатора 1 подключена трехфазная сеть переменного напряжения. С обмотки 3 этого трансформатора через выпр$ митель основного источника 4 подводится питание к нагрузке 5, Отрицательные полк. сы основного и резервного источников объединены, а между их положительными полюсами включен переключающий узел, выполненный в виде тиристора 12 управляющий вход которого через диод 11 и резистор 9 подключен к дросселю 10. Дроссель 10 через резистор 8 подключен на выход допоя- ни тельного трехфазного выпрямителя 7, питаемого от дополнительной трехфазной обмотки 6 питающего трансформатора 1. Могут быть также объединены положител ные полюсы основного и резервного источников, а переключающий узел включен между их отрицательными полюсами. На фиг. 2-7 показаны эпюры напряжений и токов на отдельных участках схемы устройства, где приняты следующие обозначения: 17, 18 и 19 - эпюры токов и напряжений на втори гных обмотках 3 и 6 (см. фиг. l) питающего трансформатора 1, соответственно фазы А, В и С; 20 - тока и напряжения на выходе выпрямителя 4 (см. фиг. l) основного источника и вы.прямителя 7 переключающего устройства; 21 - эпюры тока и напряжения на выходе выпрямителя 7 (см. фиг. l) при выходе из строя одной из фаз питаклцей сети переменного напряжения (например, обрыве фазыА); 22 и 23- эпюры напряжения на дросселе 10 (см. фиг. l) при выходе из строя одной из фаз сети переменного напряжения (формы напряжения, соответствующие восходящей и нисходящей ветвям полусинусо№ды 21, причем управляющий вход тиристора 12 не подключен к дросселю); 24 и 25эпюры тех же напряжений на дросселе 10, что и на фиг. 5, но при подключенном к дросселю управляющем входе тиристора 12; 26 - эпюры токов по управляющему входу тиристора для рассматриваемого случая выхода из строя одной из фаз питакяцей сети переменного напряжения; 27 - уровень мигнимального тока по цепи управления тиристора 12 (см. фиг. l), при котором он открывается. На фиг. 8 представлена схема, отличающаяся от схемы на фиг.1 тем, что коллектор тиристора 12 подключен к положительному полюсу основного источника 4 через диод 28,а также через резистор 29 - к . общей точке отрицательных полюсов обоих источников. Принцип работы устройства заключается в следующем. При под)слюченни питающей сети к клеммам 14, 15 и 16 через дроссель 1О протекает постоянный ток от вьшрямителя 7. Пульсация тока досселя 10 при исправном состоянии питакхцей сети переменного напряжения незначительны (см. фиг. 4), При выходе из строя (обрыве или коротком з&мыкании) одновременно всех трех фаз ток, проходящий через дроссель 10, уменьщается до нуля, а в дросселе 10 образуется ЭДС самоиндукция с полярностью, обратной полярности выпрямителя F --К- di 1 - ЭДС самоиндукции; где L - индуктивность дросселя 10. Эта ЭДС самоиндукции замыкается по параллельной цепи, образованной, с одной стороны, диодами выпрямителя 7 и резистором 8, а с другой - резистором 9 и сопротивлениями р-П- переходов тиристора 12 и диода 11. Ввиду то1ю, что сопротивление резистора 8 по своей величине намного больще сопротивления резистора 9, основная часть тока, вызываемого ЭДС самоиндукции дросселя 10, пойдет по уп- равляющей цепи тиристора, который откры- вается и подключает к нагрузке резервный источник питания 13. В случае обрыва одной из фаз (например, фазы А) питакяцей первичной сети переменного напряжения на вход выпрямителя 7 поступает линейное напряжение, образуемое между двумя оставшимися невредимътми ф зами, а на выходе выпрямителя 7 появляешься пульсирующее напряжение, характерное для двухпериодного однофазного выпрямления (см. фиг. 4). При этом пульсации тока в дросселе и вырабатываемая им ЭДС самоиндукции будут значительны (см. фиг. 5 и б). По цепи управления тиристора 12 пойдет ток (см. фиг. 7), достаточный для его включения. Когда этот ток станет равным тому минимальному значению тока в цепи управления, при котором тиристор 12 от крывается, резервный источник подключает ся к нагрузке (см. фиг. 7). Максимальное значение ЭДС самоиндукции дросселя 10 (см. фиг. б) для рассмат риваемого случая соответствует поз. 30 (см. фиг. З) и поз. 31 (см. фиг. 4). В зоне, образованной точками 32, 31 и 33происходит уверенное включение тиристора 12. В случае обрыва фазы А в моменты, ограниченные зоной между точками 33 и 34(см. фиг. 4), включения тиристора 12 не произойдет вследствие отсутствия тока в его цепи управления (отсутствует отрицательный полупериод ЭДС самоиндукции (см. фиг. 5). Включение тиристора 12 про изойдет в этом случае с наступлением момента, соответствующего точкам 35 (см. фиг. 7) и 34 (см. фиг. 4). Величина этой зоны нечувствительности соответствует 75-80 эл.град. При одновременном обрыве сразу двух фаз на выходе выпрямителя 7 будет пульсирукядее однофазное однополупериодное напряжение. В этом случае работа устройства аналогична описанной выше. Короткое замыкание фаз в первичной це пи переменного напряжения вызывает резко изменение тока через дроссель Ю и вклю чение тиристора 12. Если основной источник питания имеет фильтр, напряжение на выходе которого хотя бы незначительно выше напряжения резервного источника, то для надежного вклю чения тиристора необходимо применение co ласукяцего реаастора 29 (см. фиг. 8), который подключается между коллектором ти ристора 12 и отрицательными полюсами обоих источников. Диод 28 предназначен для изоляции коллектора тиристора 12 и согласующего резистора 29 от воздействия основного источника питания. Благодаря наличию резистора 29 тиристор 12 находи ся в открытом состоянии с момента появле ния неисправности в первичной сети переменного напряжения до момента, когда напряжение на Выходе основного источника станет меньше напряжения резервного источника. Это особенно важно для случая одновременного обрыва всех трех фаз, ког да в переключакщем устройстве формируется единичный импульс управления и по его окончании при отсутствии резистора 29 тиристор 12 оставался бы закрытым под действием приложенного к его колле&« тору потенциала источника 4, временно превышающего потенциал резервного исто, ника 13. Сопротивление резистора 29 обеспечивает протекание через открывшийся тиристор 12 тока, незначительно превышающего по величине неуправляемый ток примененного тиристора. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает следующими преимуществами: прюизводится автомагическое переключение нагрузки на резервный источник сразу же после возникновения неисправности в основной трехфазной цепи переменного напряжения до спадания напряжения на выходе основного источника до уровня напряжения уставки; исключается необходимость в опорном напряжении и в приспособлениях, ускоряющих процесс переклю1чения. Ускорение процесса переключения и упрощение переключающего устройства дают технический и экономический эффект. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического включения резервного источника питания, содержащее узел переключения с основного источника с питающим трехфазным трансформатором на резервный источник, причем одни из одноименных полюсов обоих источников объединены, а между другими их одноименными полюсами подключен узел переключения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, переключающий узел выполнен в виде тиристора, управляющий вход которого через диод и резистор подключен к дросселю, включенному через резистор на выход дополнительного трехфазногчэ выпрямителя, питаемого от дополнительной трехфазной обмотки трансформатора питания. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коллектор тиристора подключен к положительному полюсу осно&ного источника через диод, а через резистор-к отрицательным полюсам обоих исто ников. Исочэчники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент ФРГ Н О2 9/04 №2025743 1973 г. (аналог). 2.Авторское свидетельство СССР №420049 Н O2J9/O6 1972 г. (прототип). 2 J Фаг./

17 18 19

Ри.г.2

Риг.З

(Риг4

(Риг.5

Vuz.6

(Риг.7

26

IPUZ-Q