Устройство бесперебойного переключения электропитания потребителей в сетях переменного тока Советский патент 1977 года по МПК H02J9/06 

(54) УСТРОЙСТВО БЕСП ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Изобретение касается электроснабжения отдельных объектов, главным образом ответственных потребителей, не допускающих перерыва в электропитании и искажения формы кривой напряжения питающей сети, при пере- 5 ключении электропитания с основного источ- ника электроэнергии на резервный,, особенно в автономных сетях переменного тока. Известны переключатели резервного электропитания в сетях переменного тока, содержащие симидторы в качестве коммутирующих элементов с импульсной системой управления, обеспечивающие быстродействие при переключении, но создающие кратковре- 15 менный перерыв в электропитании ответственных потребителей flj. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изоб- 20 ретению является устройство бесперебойного переключения электропитания в сетях переменного тока, содержащее коммутирующие тиристоры с блоками управления и блок контроля, входы которого подключены к фи- 25 ПЕРЕМЕН Ю ЕРЕБОЙНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В СЕТЯХ НОГО ТОКА дерам основной и резервной сети, выхсдь - к двум входам триггера 2.. Недостатком таких автоматов является переключение с искажениекг формы кривой напряжения на потребителе,выражающееся в увеличении длительности одного полуперно- да напряжения, прячем степень этого иска., жения увеличивается с увеличением угла разности фаз напряжений переключаемых сетей. Если в состав потребителей входят электромагнитные устройства, то происходит насыщение их магнитопровода, сопровождающееся броском тока в подключенном фидере. Избежать этого явления подобные автоматы не способны, так как переключение сетей происходит в произвольный момент времени, который определяется случайными процессами в сетях. Цель изобретения - повышение надежности путем исключения искажения формы кривой при переключении сетей, Поставленная цель достигается тем, что в устройство бесперебойного переключения электропитания потребителей в сетях переменного тока дополнительно введены выклю- чатели основного и резервного фидеров, авТО 1С лный инвертор напряжения с источником питания, синхронизатор и датчики напряже НИИ, причем входы датчиков напряжения 110дклюпены к фидерам основной и ресзервной сетей и к выходам триггера, выходы - к .двум входам синхронизатора, вход автономного инвертора подключен к выходу синхронизатора, выход - к третьему входу синхро затора и к коммутирующим тиристорам сое диненным с общей точкой замыкающих контакте выключателей основного н резервног фидеров, а обмотка управления выключателя резервного фвдера подключена к фидеру резервной сета через размыкающий контакт выключатеия основной сети. На чертеже изображена схема предлагае мого устройства. ; В качестве элемента, обеспечивающего неизменность длительнос-та полупериода кри вой Напряжения на потребителе 1, испольауется автономный инвертор 2 напрянсения с источником питания 3, Потребитель 1 подклзочен через группы коммутирующих тиристоров 4 и; 5 к выходу инвертора 2 и к общей точке замьжаюшнх контактов 6 и 7 выключателей сетей. Обмотка управления 8 выключателя основной сети соединена с фидером 9, а обмопса упр левая 10 выключателя резервной сети сое динена с фидером 11 через размыкающий .контакт 12 выключателя основной сети, фидеры 9 и 11 основной и резервной сети соединяются с группой коммутирующих тири торов 5 через контакты;6 и 7, Входы блоков управления 13 и 14 подк чены по напряжению к выходу инвертора 2, а по току к. трансформаторам 15 и 16 Б цепи нагрузки. Инвертор 2 по управлению подключен к выходу блока синхронизации 17, три вьгхода которого подключены оди к выходу инвертора 2, а два других к выходам датчиков напряжения 18 и 19, входы которых соединены с фидерами 9 и И, а по управлению с выходами триггера 20. На два раздельных входа триггера 20 подкдючены выходы блока контроля 21j входы ко торого соединены с фидерами 9 и 11. При электропитании потребителя 1 со стороны фидера 9 устройство работает следующим образом. Обмотка управления выключателя: ОСНОЕ (Юй сети под напряжением, контшст 6 замкнут, а 12 разомкнут. . От инвертора 2 на группу коммутирующих тиристоров 4 поступает напряжение, синхронизированное по фазе и частоте с напрйжением фидера 9, при помощи блока синхронизации 17, который получает для сравнения напряжение с выхода инвертора 2 и напряжение с фидера 9 черегз днтчик напряжения 18. Напряжение от фиде)н 11 на блсж синхронизации не поступает, так как датчик напряжения 19 закрыт по управлению одним из выходов триггера 20, имеющего два устойчивых состояния, при которых может быть открыт либо датчик напряжения 3.8, либо 19, и исключаетс5 одйовременная подача напряжения фидеров 9 и 11 на блок синхронизации. Выходное напряжение инвертора 2 понижено по отношению к напряжению сети, вследствие чего тиристоры группы 4 закрыты. При этом в основу положен пришшп параллельной работы источников постоянного тока с диодными выпрямителями, когда вследствие диодной развя.зки ток в нагрузку в каждый мсмент времени протекает от источника, имеющего высокое напряжение. Другой источник при &ГОМ блокируется, диодами. Таким образсм, потребитель 1 получает питание со стороны фидера 9 основной сети через группу коммутирующих тиристоров 5. Блоки управления 13 и 14 определяют совпадение в каждой полярности напряжения питания и тока потребителя и в интервале совпадения формируют првмоугольные импульсы. Эти у импульсы поступают одназременно на те, встречно включенные коммутирующие тирксторы групп 4 и 5, схемная полярность которых та же, в которой определялось совпадение напряжения шггаиия н тока потребителя. Таким ; образом при отстающем по фазе токе потребителя передний фронт импульса формируется при переходе через нуль тш:а в интервале совпадения, а задний фронт - при переходе напряжения через нуль из интервала совпадения, что позволяет исключить возможность уравнительных токов между ишертором и переключаемыми сетями. При получении сигнале® на переключение сетей выключатель, основной сети срабатывает, и его контакты 6 размыкаются, а 12 замыкаются, и на обмотку управления 10 выключателя резервной сети подается питание, после чего замьпсаются контакты 7. В промежуток времени,с момента получения сигнала на переключение сетей и падения напряжения в основной сети ниже напряжения инвертора 2, потребитель 1 лучает питание через группу коммутирующих тиристоров 4 от инвертора 2, частота и фаза напряжения которого такие же, как н на. отключаемом фидере 9. Блок контроля 21, начиная с момента размыкания контактов 6, определяемого собственной уставкой переводит триггер 20

в другое устойчивое положение равновесия, вследствие чего датчик напряжения 18 закрывается, а датчик напряжении 19 открывается и на блок синхронизации 17 цля сравнени с напряжением инвертора 2 подается напряжение подключаемого фидера 11, Блок синхронизации 17, воздействуя на управление инвертора 2, производит синхронизаншо его напряжения по фазе и частоте с напряжение на фидере 11. Причем изменение синхронизируемых параметров 1 напряжения инвертора происходит не скачкообразно, а плавно, таким образом, чтобы к моменту замыкания контакта 7, подключающего фидер 11 резервной сети к потребителю 1,они совпали с часто- той и фазой напряжения на фидере 11. Скорость изменения этих параметров определяе ся временем замыкания выключателя резервной сети и частотой напряжения, и выбирается такой, при которой в период переходного процесса форма напряжения на потребителе не исказилась бы,

После замыкания контактов 7 коммутирующие тиристоры группы 5 открываются, группы 4 запираются, и потребитель 1 на- чинает получать питание от фидера 11 резервной сети.;

Обратное переключение потребителя на питание со стороны фвдера 9 основной сети после получения сигнала :Иа переключение и размыкание контактов 7 происходит аналсчгично описанному в обратном порядке.

Поскольку напряжения инвертера связано с фидерами основнсА и резервной сети через коммутирующие тиристоры по выше описанному алгоритму, исключается возможность работы инвертора в режиме , короткс го замыкания при его возникновении в одной из переключаемых сетей. Пониженное напряжение инвертора обуславливает его ра бсл-у в предлагаемой схеме только, в период времени, соответствующий суммарному времени размыкания и замыкания выключателей сетей (для электромеханических выключателей это время составляет от 0,4 до

1,0 с(зк.), что дает воаможносггь инвертора с источникол-г питания fipn соответетвуюшбзй защите со значитрльпо умоиьшенными массогабаритнь ми иокааатйлями :по отно1иеншо к требуемым для полной мощности потребителя.

Формула

а обретения

Устройство бесперебойрюг реклзс чеинк электропитания потребителей в сетях переменного тока, содержащее коммутирующие тиристоры с блсясами управления и блок контроля, входы которого подключены к фидрам основной и резервной сети, выходы к двум входам триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения искажения формы кривой напряжения при переключении сетей, в него дополнительно введены выключатели основного и резервного фидеров, ав тономный инвертор напряжения с источником питания, синхронизатор и датчики напряжения причем входы датчиков напряжения подключены к фидерам основной и резервной сетей и к выходам триггера, выходы к двум входам ст1хронизатора, . чвход автономного инвертора подключен к выходу синхронизатора, выход - к третьему входу синхронизатора и к коммутирующим тиристорам, соединенным с общей точкой замыкающих контактов выключателей :Основного и резервного фидеров , а обмотка управлеНния выключателя резервного фидера подклк чена к фидеру резервной сети через размыкающий контакт выключателя основной сети. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Иванчук Б. Н., Колосков И. И. Защита потребителей при дублированных источниках питания /Труды ЦМНИН, выпуск 41, Москва, 1969,r.,iCTp. 65. ;

2.Авторское свидетельство СССР Jvfc 31615 МКИ НО2 J 9/06 от 1968г.