Переключатель питания Советский патент 1980 года по МПК H02J9/06 

1

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, а именно к устройствам обеспечения бесперебойного питания особо ответственных потребителей (например, вычислительных машин), выполняющим функцию прямого переключения питания с одного источника (основного) на другой (резервный) при недопустимом снижении напряжения в основном, а также обратного переключения при восстановлении напряжения в основном источнике.

Известен переключатель питания, содержащий в каждо1М полюсе контактные прерыватели тока основного и резервного источников 1.

Недостаток устройства - низкое быстродействие (больщое время переключения потребителя с одного источника на другой), которое определяется временем расходования контактов основного источни- ка, временем замыкания контактов резервного источника и временем гащения дуги. Для существующих типов контактных переключателей время переключения .составляет 100 мс, в то время как допустимое время перерыва питания вычислительных машин «Минск 32 составляет менее 1 мс для частоты источников 50 Гц.

Наиболее близким по технической суш.ности и достигаемым результатам является бесконтактный переключатель питания

J с естественной коммутацией вентилей (выключение вентилей при переходе тока через нулевое значение) 2. В данном переключателе потребителей от двух источников переменного тока, основного и резервного, содержится в каждом полюсе два последовательно включенных симистора (или встречно-параллельно включенных тиристора), соединенные электроды которых подключены к выводам фаз потребителя, а другой электрод каждого симистора соединен с выводами фаз соответствующих источников, при15чем цепи управления симисторов подключены к выходам схемы управления, входы которой соединены с выводами фаз источников. Недостатком такого переключателя является большое время переключения, обусловленное естественной коммутацией симисторов. В установившемся режиме данное время может составлять полупериод колебаний напряжений источника, в переходном (который является наиболее характерным для переключателя) данное время может существенно увеличиться. Целью настоящего изобретения являetся повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в переключатель питания потребителей от двух источников переменного тока, основного и резервного, имеющих общий полюс, содержащий в каждой фазе два симистора, соединенные между собой, одни электроды которых предназначены для подключения к выводам фаз потребителя, а второй электрод каждого симистора предназначен для соединения с выводом фазы соответствующего источника, причем цепи управления симисторов подключены к выходам схемы управления, входы которой предназначены для соединения с выводами фаз соответствующих источников, введены диодные мосты, в диагоналях которых установлены реакторы, и цепь последовательно включенных коммутирующего симистора и резистора, причем диодные мосты подключены между выводом фазы основного источника и вторым электродом симистора этой же фазы, который через цепь последовательно включенных коммутирующего симистора и резистора подключен к общему полюсу. На чертеже представлена схема одного полюса переключателя питания. В схему включены симисторы 1, 2 (или встречно-параллельно включенные тиристоры) ; диоды 3-6, реактор 7 с индуктивным сопротивлением, сравнимым с сопротивлением потребителя и постоянной времени, превыщающеи период колебаний напряжений источников; коммутирующий симистор 8.(встречно-параллельно включенные тиристоры), резистор 9, схема управления 10, напряжения основного 11 и резервного 12 источников, соответственно; клемма подключения потребителя 13, общий полюс 14 источников питания. Принцип работы переключателя питания характеризуют следуюц ие режимы: а) подключение потребителя к основному источнику; б) переключение потребителя с основного источника на резервный, при снижении напряжения в основном; в) переключение потребителя с резервного источника на основной, при восстановлении напряжения в основном. Первоначальное подключение потребителя к основному источнику осуществляется путем подачи управления на симистор 1, при этом в переходном режиме ток в цепи потребителя ограничивается реактором. В установивщемся режиме ограничение тока в цепи потребителя реактором не происходит, поскольку через реактор протекает практически постоянный ток, равный по величине амплитуде тока потребителя при отсутствии в схеме элементов 3-7, в результате чего вентили 3-6 постоянно открыты, т. е. в установивще.мся режиме ток потребителя протекает не через реактор, а через вентили 3-6. При переключении потребителя с основного и-сточника на резервный управление с симистора 1 снимают и одновре.менно подают на симистор 2. В данном случае потребитель мгновенно подключается к резервному источнику, и через симисторы 1, 2 начинает про7екать уравнительный ток. Амплитуда уравнительного тока определяется величиной реактора и кратность ее к номинальной может быть получена весьма малой величины 1,5-3. При переходе уравнительного тока через нулевое значение симистор 1 выключится и ток в цепи диодов 3-6, обусловленный энергией, запасенной в реакторе, спадает по экспоненциальному закону. Принцип действия переключателя при переключении потребителя с резервного источника на основной, когда ток в цепи реактора 7 равен нулю, состоит в следующем. Вначале управление подают на симистор 8 на время переходного процесса в реакторе, а после нарастания тока в цепи реактора до величины тока потребителя управление с симистора 8 снимают и одновременно (или после выключения симистора 8) снимают управление с симистора 2 и подают управление на симистор 1. После перехода уравнительного тока ограниченной величины (уровень ограничения определения индуктивностью реактора) через нулевое значение симистор 2 выключится. Очевидно, что перерыв питания потребителя в данном режиме также отсутствует. Таким образом, при выполнении переключателя по схеме обеспечивается бесперебойное питания потребителей (время переключения определяется только лищь вре.менем реагирования схемы управления на снижение напряжения), в то время как у известного перерыв питания потребителей может превыщать полупериод колебаний питающих напряжений, что не удовлетворяет ряд известных ответственных потребителей. Экономический эффект от использования одного переключателя в народном хозяйстве в течение года может составить порядка 25 тыс. руб. Формула изобретения Переключатель питания потребителей от двух источников переменного тока, основного и резервного, имеющих общий полюс, содержащий в каждой фазе два симистора, соединенные между собой, одни электроды которых предназначены для подключения к выводам cf)a3 потребителя, а второй электрод каждого симистора предназначен для

соединения с выводом фазы соответствующего источника, причем цепи управления симисторов подключены к выходам схемы управления, входы которой предназначены для соединения с выводами фаз соответствуюП1их источников, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него цведены диодные мосты, в диагоналях которых установлены реакторы, и цепь последовательно включенных коммутирующего симистора и резистора, причем диодные мосты подключены между выводом фазы основного источника и вторым электродом симистора этой же фазы, который через цепь последовательно включенных коммутирующего симистора и резистора подключен к общему полюсу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 316157, кл. Н 02 J 9/06, 1971.

2.Картавых А. С. и др. Управление тиристорами выключателей переменного тока при переключении источников - «Электротехническая промыщленность. Серия «Аппараты низкого напряжения, 1975, вып.2 (42).