Устройство для управления переключателем источников питания нагрузки Советский патент 1979 года по МПК H02J9/06 

1

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам управления низковольтными бесконтактными электрическими аппаратами, а именно, автоматическими тиристорными переключателями питания, выполняющими функции переключения питания ответственных потребителей переменного тока.

Известно устройство управления переключателем, содержащее триггер, две формирующие цепи, два логических элемента И, два усилителя сигналов зправления, трансформатор тока в цепи нагрузки, формирователь уровня тока. Данное устройство предназначено для переключателей, использующих естественную коммутацию тиристоров 1.

Недостатком известного устройства является то, что время переключения, определяемое моментом равенства нулю тока в нагрузке, существенно зависит от характера снижения напряжения и самой нагрузки. Так, при скачкообразном снижении напряжения (короткое замыкание на входных зажимах переключателя), ток в индуктивной нагрузке имеет экспоненциальный характер, время переключения при этом может значительно превышать период колебаний напряжений источников, что недопустимо для целого ряда потребителей.

Известно также устройство для управления переключателем, содержащее датчики напряжений источников нитания, два триггера, выходы которых подключены к формирователю управляющих импульсов, другие входы которого подключены на напряжение соответствующей сети и к датчикам тока, расположенным в цепи потребителя 2.

Недостатком известпого устройства является непригодность для работы в составе переключателя, использующего принудительную коммутацию тиристоров и, кроме того, нарушение работоспособности при обрывах фидера основного источника, или емкостном характере нагрузки, поскольку работоспособность данного устройства построена на принципе формирования сигналов управления тиристорами при переключении в интервале совпадения напряжения источника и тока потребителя в полярности, соответствующей схемной полярности тиристора. В данном устройстве также не обеспечивается надежная работа в релшмах включения, переключения, так как при этом возможно снижение напряж епия вновь подключаемого источника под действием пусковых токов, что приведет к ложному переключению на другой источник.

Таким образом, известные устройства имеют довольно низкую надежность в работе и узкие функциональные возможности, предназначены только для переключателей с естественной коммутацией тиристоров.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления переключателем источников питания нагрузки, содержащее два триггера с тремя входами установки нуля и двумя входами установки единицы, выход каждого из которых подключён к входу установки нуля другого триггера и к входам формирователя управляющих импульсов, датчик тока нагрузки, подключенный к формирователю управляющих импульсов и к вторым входам установки нуля триггеров, а также датчик напряжения источников питания, связанный через блок первичного включения с первыми входами установки единицы триггеров, дополнительно снабжено блоком установки режима, двумя элементами И, двумя блоками задержки и реле блокировки, причем входы одного элемента И подключены к выходам датчика напряжения источников питания, входы другого элемента И подключены к выходам датчика напряжения источников питания через блок установки режима, к дополнительным входам элементов И подключены выходы триггеров, датчика тока нагрузки и реле блокировки, выход каждого из элементов И соединен с третьим входом установки нуля соответствующего триггера, с входом реле блокировки и, через блок задержки, с вторым входом установки единицы другого триггера, а дополнительные входы реле блокировки подключены к выходам блока первичного включения.

На чертеже изображено устройство для управления переключателем источников питания нагрузки.

Оно содержит датчик напряжения источНИКОВ питания основного Uon и резервного UPU, триггеры 2, 3 соответственно основного и резервного источников; блок первичного включения 4; элементы И 5, 6; блоки задержки 7, 8; реле блокировки 9; датчик тока нагрузки 10; блок установки режима 11; формирователь управляющих импульсов 12. Устройство может работать в двух режимах- первом: режиме переключения с приоритетом на основной источник, в данном случае подключение нагрузки, при превыщении напряжений основного и резервного источников уставки на включение Умакс во время первичного включения, осуществляется к основному источнику, а при снижении напряжения в основном источнике ниже уставки на переключение UMKH осуществляется переключение нагрузки на резервный источник, если уровень напряжения резервного источника превышает уставку на включение. Обратное переключение с резервного источника на основной осуществляется после окончания действия блокировки обратного переключения на время переходных процессов после переключения, формируемого реле 9, когда напряжение основного источника восстановится до уровня

/макс.

Во втором: режиме равнозначного переключения, первичное включение осуществляется как и в предыдущем режиме, но обратное переключение, после окончания действия импульса переключения, производится только при снижении напряжения резервного источника ниже , если при этом напряжение основного источника выше

-мaкc.

Режим работы устройства определяет блок. И, работа остальных блоков устройства одинакова, поэтому работа устройства в целом рассматривается ниже только в режиме переключения с приоритетом.

Если в момент первичного включения Uoa и t/pn больше t/мако, ТО при ЭТОМ, как только напряжение питания схемы достигнет требуемого уровня, данный уровень контролируется блоком 4, с выхода блока 4 (на вход которого поступают выходные сигналы с реле напряжения блока) на вход установки единицы триггера 3 поступит импульс, в результате чего с выхода триггера 3 сигнал логическая единица поступит в блок 12 для формирования сигналов управления силовой частью (тиристорами) переключателя питания, а также на один из входов установки нуля триггера 2, для исключения ложных включений. Одновременно импульс с выхода блока 4 поступит на вход реле 9, выходной сигнал которого поступает на вход элементов И 5, 6 для блокировки переключения из-за возможного снижения напряжения, вызванного пусковыми токами нагрузки. Если в какой-то момент времени, после окончания действия импульса реле 9, напряжение основного источника снизится ниже 7мин, а t/pn t/макс, то на выходе элемента И 6 появится сигнал (при условии совпадения во времени единичных уровней реле 9), что свидетельствует об окончании действия импульса блокировки, выходных сигналов блока 1, что свидетельствует в данном режиме переключения о снижении напряжения f/on , а также превышении уровня резервного источника f/pn , кроме этого, сигнала логической единицы с выхода триггера 3, свидетельствующего о том, что в настоящее время нагружен основной источник, и с выхода блока 10, что свидетельствует о допустимой величине тока в нагрузке. Последнее условие весьма существенно для переключателей как с естественной, так и с принудительной коммутацией силовых тиристоров, причем для переключателей с естественной коммутацией, работающих по

принципу выключепия тиристоров ранее нагруженного источника с помощью напряжения резервного источника, в зависимости от направления тока в нагрузке в момент переключения, важным является минимально допустимая величина тока в нагрузке, поскольку она определяет работоспособность и погрешности датчиков тока нагрузки 10, а для переключателей с принудительной коммутацией также и максимально допустимая величина тока в нагрузке, поскольку она определяет отключающую способность контура принудительной (емкостной) коммутации тиристора, габариты и вес переключателя.

Выходной сигнал элемента И 6 поступит: на вход блока 12, для формирования сигналов управления выключением тиристоров основного источника, на вход установки нуля триггера 3 для сброса и на вход реле 9 для формирования сигнала блокировки обратного переключения, вызванного возможным снижением напряжения t/pn под нагрузкой и восстановлением напряжения Uon до уровня f/макс В режиме холостого хода. Кроме того, сигнал с элемента И 6 поступает на вход блока задержки 8, с выхода которого импульсный сигнал с задержкой во времени относительно входного сигнала,определяемой временем выключения тиристоров основного источника, поступает на вход установки единицы триггера 2, на входах установки нуля которого в настоящее время присутствуют сигналы «логический нуль, и устанавливает его в состояние «логическая единица.

При этом выходной сигнал триггера 2 поступает на вход блока 12 для формирования сигналов управления тиристорами резервного источника и на вход установки нуля триггера 3, для предотвращения лажных включений тиристоров обоих источников, а также на вход элемента И 5 для разрещения формирования импульса обратного переключения после восстановления напряжения и окончания действия импульса реле 9, если при этом ток нагрузки соответствует допустимому значению. При переключении с резервного источника на основной блоки 5, 7 работают аналогично блокам 6, 8 как при переключении с основного источника на резервный.

Гистерезис (t/макс- мин) необходим для включения или переключения на источник с заведомо нормальным напряжением и определяется характером нагрузки и мощностью источника. Двойной контроль по f/макс

и t/MHH обусловлен тем обстоятельством, что

переключатель питания, в котором используется данное устройство, имеет очень высокое быстродействие переключения триггера 3 (порядка 1-2 мс с принудительной коммутацией и 10 мс с естественной, для частоты источника 50 Гц), а реле по i/макс может быть не быстродействующее.

Данное устройство является универсальным для любых видов коммутации тиристоров в переключателе и повыщает надежность работы переключателя и электроснабжения потребителей.

Формула изобретения

Устройство для управления переключателем источников питания нагрузки, содержащее два триггера с тремя входами установки нуля и двумя входами установки единицы, выход каждого из которых подключен

к входу установки нуля другого триггера и к входам формирователя управляющих импульсов, датчик тока нагрузки, подключенный к формирователю управляющих импульсов и к вторым входам установки нуля триггеров, а также датчик напряжения источников питания, связанный через блок первичного включения с первыми входами установки единицы триггеров, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено блоком установки режима, двумя элементами И, двумя блоками задержки и реле блокировки, причем входы одного элемента И

подключены к выходам датчика напряжения источников питания, входы другого элемента И подключены к выходам датчика напряжения источников питания через блок установки режима, к дополнительным входам элементов И подключены выходы триггеров, датчика тока нагрузки и реле блокировки, выход из элементов И соединен с третьим входом установки нуля соответствующего триггера, с входом реле

блокировки, и через блок задержки, с вторым входом установки единицы другого триггера, а дополнительные входы реле блокировки подключены к выходам блока первичного включения.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.А. С. Картавых, Г. М. Рогожин, «Управление тиристорами выключателей переменного тока при переключении источников, «ЭП, сер. «Аппараты низкого напряжения, вып. 2 (42), 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 316154, кл. Н 02J 9/06, 1971.

Сигнал уараВлени/