Автомат резервного переключения нагрузки Советский патент 1977 года по МПК H02J9/06 

Изобретение отноеится к низковольтным электрическим аппаратам, выполненным на базе силовых управляемых вентилей (тиристоров, симисторов), а именно к автоматическим переключателям питания ответственных потребителей переменного тока, папример электронных вычислительных машин, критичных к времени перерыва питания.

Известны автоматы для резервного переключения нагрузки (АРИИ), применяемые в системах бесперебойного питания 1. Однако такие авто.маты имеют большие габариты, обусловленные наличием конденсаторных батарей, предназначенных для принудительной коммутации тиристорных прерывателей тока нагрузки.

Наиболее близким к изобретению по технической суш,ности является автомат для резервного переключения нагрузки, содержащий в каждой фазе основного и резервного источников питания встречно-параллельно включенные тиристоры, подключенные к шинам нагрузки, к которым присоединены датчики направления и нуля тока, а также блок управления, выходы которого подсоединены к датчикам направления и нуля, а входы - к 1/правляющим цепям тиристоров 2.

Иелью изобретения является уменьшение времени переключения. Это достигается тем, что в предлагаемый АРИИ введен блок при2

нудительной ко.ммутации тиристров, содержащий три трехфазных тиристорных моста, входы первого из которых подключены к шинам нагрузки, входы двух других - к фазам основного и резервного источников, причем катодные группы первого моста соединены с анодными группами двух других .мостов, анодные группы первого моста - с катодными группами двух других мостов, а управляющие цепи - с дополнительными выходами блока управления.

Благодаря принудительному выключению тиристоров отключаемой сети при переключении при помощи выпрямленного напряжения резервной сети, избирательно подклгочаемого (в зависпмости от направления тока в момент коммутации) к тиристорам основной сети, обеспечивается минимальное время переключения без существенного увеличения габаритов для щирокого диапазона токов АРИИ.

Иа чертеже дана схе.ма описываемого АРИИ, где 1 -12 - главные тиристоры, причем 1-6 - трехфазный прерыватель тока основного источника, а 7-12 - трехфазный прерыватель тока резервного источника; 13- 18 - тиристорный трехфазный выпрямительный мост, включенный на входе АРИИ со стороны основного источника: 19-24 - тиристорный трехфазный выпрямительный мост, включенный на выходе АРИИ; - тпристорпый трехфазный выпрямительный мост, включениыГ на входе АР11Н со стороны резервного источника. Коммутнруюндне тиристоры 13-20 служат для ирниудительного ирерываыня тока в нагрузке. Датчики 31-33 направления и нуля тока нредназначены для формирования сигналов, соответствуюндих времени проводящего состояния главных тиристоров нагруженного источника, а также сигналов равенства нулю тока в каждой фазной нагрузке. Блок 34 уиравления вынолняет логические функции подключения, переключения и отключения нагрузки.

Принцип переключения нагрузки с одного источника иа другой состоит в том, что на время включения главных тиристоров отключаемого источника включаются все тиристоры выпрямительного моста, включенного на входе АРПН со стороны резервного источника, и те тиристоры моста 19-24, схемная полярность которых совпадает со схемной полярностью токопроводящих главных тиристоров отключаемого источника, после снятия сигналов управления с последних при переключении.

При равенстве пулю тока в какой-либо фазиой нагрузке при переключении сигналы управления на коммутирующий тиристор, соответствующий данной фазе моста 19-24, не иодаются, а поступают на главные тиристоры соответствующей фазы резервной сети.

В дальнейщем процесс переключения происходит следующим образом. По мере достижения нулевого значения тока в фазных нагрузках производятся включения главных тиристоров соответствующей фазы резервной сети. Если нулевое значение достигается во время действия сигналов управления коммутирующими тиристорами (данное время не превыщает иолупериода колебаний напряжения источника), то перед включением главных тиристоров необходимо снять сигнал управления с соответствующего данной фазе тиристора моста 19-24.

Например, в момент переключения с основного источника не резервный (сигналы управления с тиристоров 1-6 основной сети сняты) ток в фазах Л и Б положителен, а в фазе С отрицателен, т. е. ток продолжает протекать через тиристоры 1, 3 и 6. При этом сигналы управления (длительностью це более полупериода) поступают на коммутирующие тиристоры 19, 21, 24, 25-30 и под действием выпрямленного напряжения резервной сети осуществляется принудительное выключение тиристоров 1, 3 и 6.

Допустим, первым стал равен нулю ток в фазе А, при этом с задержкой на рассасывание носителей в тиристоре 19 включаются тиристоры 7 и 8 (если ток в фазе А стал равен пулю во время действия импульсов управления коммутирующими тиристорами, то сигнал управления с тиристора 19 должен быть спят). Включение главных тиристоров в остальных фазах осуществляется аналогично.

Различие между переключениями нагрузки с основного источника иа резервный и с резервного па основной состоит в том, что в первом случае включаются коммутирующие тиристоры выпрямительного моста 25-30, а во втором - тиристоры моста 13-18.

Предложенный АРПП позволяет уменьщить

время переключения нагрузки с одной сети иа другую без применения емкостной принудительной коммутации, что в свою очередь пе приводит к существенному увеличению его габаритов, поскольку коммутирующие тиристоры 13-30 устанавливаются без охладителей и имеют паспортный номинальный ток значительно ниже, чем у главных тиристоров. Время переключения АРПН может быть не более 1 мс для частоты сети 50 Гц.

Формула изобретения

Автомат резервного переключения нагрузки, содержащий в каждой фазе основного и резервного источников питания встречноиараллельпо включенные тиристоры, подключенные к щинам нагрузки, к которым присоединены датчики направления и нуля тока,

а также блок управления, выходы которого подсоединены к датчикам паправлеиия и нуля, а: входы - к управляющим цепям тиристоров, отличающийся тем, что, с целью уменьщения времени иереключепия, в него

введен блок принудительной коммутации тиристоров, содержащий три трехфазных тиристорных моста, входы первого из которых подключены к щинам нагрузки, входы двух других - к фазам основпого и резервного источНИКОВ, причем катодные группы первого моста соединены с анодными группами двух других мостов, анодные группы первого моста - с катодными группами двух других мостов, а управляющие цепи - с дополнительиыми выходами блока управления.

Источники информации, принятые во впимание при экспертизе

1.Экспресс-информация ВИНИТИ «Электрические машины и аппараты, № 26, 1973,

с. 37-41.

2.Авторское свидетельство СССР №316154, кл. П 02J 9/06, 1968.