Устройство для питания нагрузки Советский патент 1979 года по МПК H02J9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

1

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, выполненным на базе силовой полупроводниковой техники, а именно, к бесконтактным автоматическим переключателям, выполняющим функцию переключения питания с одной сети на другую. Бесконтактные переключатели питания предназначены для электроснабжения таких потребителей как вычислительные системы, системы регулирования, системы контрольно-измерительных приборов, системыавтоматического управления сложными технологическими процессами и т.д., где некоторые элементы (например, запоминающие устройства) не допускают длительного перерыва питания.

Известно устройство для включения аварийного питания, в котором питание нагрузки постоянного тока осуществляется от основного или резервного источников через диоды 1.

Недостатком указанного устройства является то, что оно предназначено только для потребителей постоянного тока, не обеспечивает гальванической развязки и производит переключение только при значительном снижении напряжения, превышающем напряжение переключения динистора.

-Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является устройство для питания нагрузки, обеспечивающее питание нагрузки от двух независимых синхронных источников трехфазного тока, включенной через силовые трансформаторы (основной и компенсирующий), разноименные фазы которых соединены последовательно 2.

Недостатками такого устройства являются большие габариты и вес, обусловленные наличием двух силовых трансформаторов и реакторов связи, пониженная надежность электроснабжения, вызванная значительным изменением напряжения на нагрузке (10-15%) при различных видах повреждения одного из источников, трудности, возникающие при необходимости подключения нескольких резервных источников, а также ограниченная область применения устройства.

Цель изобретения - повышение надежности электроснабжения.

Эта цель достигается тем, что в схему известного устройства введено mn-фазных диодных мостов, причем, одноименные фазы всех источников напряжения подсоединены ко входам одного моста,к диагонали которого подключена первичная обмотка трансформа тора соответствующей фазы, при этом первичные обмотки всех фаз трансформатора снабжены выводами средних точек, соединенными между собой. Устройство обеспечивает значитель ное уменьшение габарита и веса в сравнении с прототипом за счет выпол нения его по указанному принципу. По вышение надежности электроснабжения достигается путем подачи напряжения на нагрузку от источника, имеющего наибольшеенапряжение в данный момент, и не зависит от напряжений дру гих источников. Устройство допускает подсоединение двух и более резервных многофазных синхронных источников. Кроме того, предложенное устройство обеспечивает питание нагрузки при лю бых повреждениях как в системе с общей нейтралью (однофазных, двухфазных т-фазных коротких замыканиях, об рывов одной или нескольких фаз одного или нескольких источников), так и в системе с изолированной или компенсированной нейтралью. На чертеже приведена схема устройства для питания нагрузки от двух синхронных источников напряжения трехфазного тока с общей нейтралью. Устройство содержит силовой трехфазный трансформатор 1, первичные об мотки всех фаз которого имеют выведенные средние точки, соединенные ме ду собой и с общей нейтралью источников, и три диодных моста (диоды 2---5, и 10-1-13) . Трансформатор 1 создает гальваническую развязку между источниками напряжения и нагрузкой. Ко входам мостов подключены одноименные фазы синхронных источников напряжения 14 и 15. Диоды 2,3; 6,7; 10,11 катодных групп мостов обеспечивают приложение наибольшего в данный момент фазного напряжения положи тельной полярности соответственно к полуобмоткам 16,17,18,а диоды 4,5; 8,9; 12,13 анодных групп мостов обес печивают приложение наибольшего в . данный момент напряжения отрицательной полярности соответственно к полу обмоткам 19,20,21. Вторичные обмотки трансформатора 1 подключены к нагруз ке 22 . Схема работает следующим образом. Если фазные напряжения источника 14 больше фазных напряжений источника 15 в положительный полупериод фазного напряжения диоды 2,6,10 открыты и наибольшее фазное напряжение приложено к полуобмоткам 16,17,18. В отрицательный полупериод фазного напряжения источника 14 открыты диоды 4,8,12 и напряжение прикладывается к полуобмоткам 19,20,21. В случае, когда фазное напряжение источника 15 больше фазного напряжения источника 14, в положительный полупериод фазного напряжения открыты диоды 3,7,11 и при этом фазное напряжение прикладывается к полуобмоткам 16,17,18, в отрицательный полупериод открыты диоды 5,9,13, а напряжение прикладывается к полуобмоткам 19, 20,21. Таким образом, наибольшие фазные напряжения положительной полярности прикладываются к полуобмоткам 16,17,18, а напряжения отрицательной полярности - к полуобмоткам 19,20,21. Напряжения на вторичной обмотке каждой фазы пропорциональны фазным напряжениям, прикладываемым к первичным полуобмоткам. В общем случае при включении п синхронных источников т-фазного тока, трансформатор должен иметь m первичных обмоток с выведенными средними точками, соединенными между собой, и тп-фазных диодных мостов, катодная группа диодов каждого из которых обеспечивает приложение к полуобмотке трансформатора соответствующей фазы наибольшего фазного напряжения положительной полярности, а анодная группа этого же моста обеспечивает приложение ко второй полуобмотке рассматриваемой фазы наибольшего фазного напряжения отрицательной полярности . В- системе с изолированной нейтралью связь между соединенными между собой средними точками первичных об- моток трансформатора и нейтралями источников отсутствует, поэтому к первичным полуобмоткам прикладываются линейные напряжения источника, имеющего напряжение большей величины. Так, если напряжение источника 14 больше напряжения источника 15, открываются диоды 2,8,12,6,4,12,10,4,8 с соответствующим распределением линейных напряжений источника 14 по первичным фазным полуобмоткам трансформатора. Если напряжение источника 15 больше напряжения источника 14, открываются диоды 3,9,13,7,5,13,11,5,9, а к фазным полуобмоткам трансформатора будут прикладываться линейные напряжения источника 15. Как и в системах с общей нейтралью наибольшие напряжения положительной полярности прикладываются к полуобмоткам 16,17,18, а напряжения отрицательной полярности- к полуобмоткам 19,20,21. Напряжения на вторичных обмотках пропорциональны напряжениям, прикладываемым к первичным полуобмоткам. Важно отметить, что сечение первичной обмотки может быть уменьшено вдвое за счет протекания только одной полуволны тока по каждой полуобмотке, поэтому трансформатор предложенного устройства имеет такие же габариты и вес, что и обычный силовой трансформатор заданной мощности Таким образом, применение предлагаемого технического решения позволяет существенно уменьшить габариты и вес устройства для бесперебойного питания нагрузки и повысить надежность электроснабжения. В соответствии с расчетами габариты и вес устройства бесперебойного питания нагрузки трехфазного тока от двух синх ронных источников, выполненного в соответствии с предлагаемым изобрете нием, составляют 60-65% от аналогичных параметров прототипа. Формула изобретения Устройство для питания нагрузки т-фазного переменного тока CIT,. синхронных источников напряжения, включенной через силовой т-фазный трансформатор, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения, в него введено тп-фазных диодных мостов, причем, одноименные фазы всех источников напряжения подсоединены ко входам одного моста, к диагонапи которого подключена первичная обмотка трансформатора соответствующей фазы, причем, первичные обмотки трансформаторов снабжены выводами средних точек, соединенными между собой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лукее Ю.Х. CxeNttJ на полупроводниковых диодах. М., Энергия, 1972, с. 322. 2.Авторское свидетельство СССР 509942, кл. Н 02 J 9/00, 1973.