Устройство для автоматического переключения потребителей с основного источника переменного тока на резервный Советский патент 1981 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах автоматического ввода резервного электропитания. Известны устройства для автоматического включения резерва, содержащи силовые контакторы исполнительной части, реле времени, выходной орган цепь самоблокировки, анализирующую часть, три канала контроля напряжений с трансформатором, выпрямителем элементом сравнения напряжений и реле в каждом канале fI. Недостаток этого устройства - сло ность, связанная с функциональной из быточностью при построении 3-х-канал ной схемы контроля и сравнения напряжений. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройство для автоматического включения резервного ввода, содержащее выпрями тель, соединенный входом с основным источником, измерительный узел,блок сравнения, переключающий орган и блок питания, подключенный входом к резервному источнику f2 . Недостатком этого устройства яв- . ляется пониженная надежность функционирования при его использовании в сетях с несимметрией напряжений,когда напряжение одной из фаз снижается ниже нормированного значения. Цель изобретения - повышение надежности функционирова я устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического переключения потребителей с основного источника переменного тока на резервный, содержащем выпрямитель, соединенный входом с основным источником,измерительный узел, блок сравнения,переключающий орган и блок питания, подключенный входом к резервному источнику, измерительный узел выполнен в виде делителя напряжения, формирователя импульсов,диодно-транзисторного ключа и накопительного конденсатора.

блок сравнения выполнен в виде порогового элемента, инвертирующего каскада и расширителя импульсов, переключающий орган вьтолнен в виде транзисторного ключа, контакторов основной и резервной сетей, реле включения контакторов, реле напряжения я узла блокировки, причем делитель напряжения входом подключен к выходу выпрямителя, формирователь И1 шульсов входом соединен с ОСНОВИБЕ- источником питания, выходом с управляющим электродом диодно-транзисторрого ключа, вход которого соединен с выходом детштеля напряжения, а выход с накопительным конденсатором,обкладки которого подсоединены к входу порогового элемента, выход которого связан с входами инвертирующего расхда и расширителя импульсов, вьпгоды которых соединены со входом транзисторного ключа, выходом подключ€;нного к реле напряжения, связанного с контактором основного источника через реле включения этого контактора, а с контактором резервного источника через узел блокировки и реле включения контактора резервного источника.

На фиг.1 представлено устройство, принципиальная схема; на фиг,2 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу; на фиг.2а - диаграммы напряжений трехфазной сети переменного тока; на фиг.26 импульсы на выходе формирователя b импульсов;на фиг.2в UfiQp - напряжение срабатывания порогового элемента 13, U. - напряже ие на накопительном конденсаторе 12 (пунктиром это напряжение при уменьшенном напряжении фазы А); на фиг.2г - напряжение на выходе инвертирующего каскада 14; на фиг.2д напряже-ние на выходе расширителя 15 импульсов; на фиг.2е - напряжеш:1е на обмотке реле 6 напряжения.

Устройство содержит силовые контакторы и 2 основного и резервного вводов, блок 3 питания, подключенный входом к фазам А,В,С и N основного и резервного вводов, а выходом соед iнeнный с первыми выводами обмоток основного и резервного 2 контакторов, реле f включения контактора основного ввода и реле 5 включения контактора резервного ввода, вторые выводы которых соединены соответствено с выходом реле 4 включения контактора основного ввода, выходом реле 5 включения контактора резервного ввода, одним выходом реле 6 Напряжения, одним выходом узла 7 блокировки. Узел 7 блокировки также подсоединен к выходам основного J и резервного 2 контакторов и другому выходу реле 6 напряжения. К зажимам сети основного ввода подключены входы формирователя 8 совпадающих по времени с моментом прохождения фазных напряжений через амплитудное значение импульсов и трехфазного однополупериодного.выпрямителя 9, подключенного к делителю 10 напряжения, соединенному выходом со входом диодно-транзисторного ключа II, К . управляющему электроду диодно-транзи торного ключа 11 подключен выход формирователя 8 импульсов, а выход диодно-транзисторного ключа I подсоединен к накопительному конденсатору 12, обкладки которого подсоединены ко входу порогового элемента 13,выход которого одновременно соединен со входом инвертирующего каскада 14 и расширителя 15 импульсов, а их выходы соединены со входом транзисторного ключа 16, выходом подсоединенного ко входу реле 6 напряжения. Формирователь 8 импульсов, пороговый элемент 13, инвертирующий каскад 14, расширитель 15 импульсов,транзисторный ключ I6 и узел 7 блокировки по цепи питания подсоединены к блоку 3 питания.

Устройство работает следующим образом.

При включении блока 3 питания, на выходе формирователя В импульсов вырабатываются короткие (0,1-0,2 мкс импульсы, частотой 150 Гц С при частоте сети 50 Гц), совпадающие по времени с моментами прохождения выпрямленных фазных напряжений через амплитудное значение (фиг.2б. Формирователь 8 импульсов может быть выполнен, например5 в виде нуль-органа, вырабатывакяцего имцульхя в момент прохождения синусоидального фазного напряжения через нуль с последующим сдвигом этих импульсов на 90 . Импульсы управления с выхода формирователя 8 импульсов поступают на управляющий переход диодно-транзисторного ключа 11. Последний в этот момент открывается и соединяет накопительный конденсатор 12 с нижним пленом делителя 10 напряжения, подключенного по цепи питания к трехфазному однополупериодному выпрямителю 9. При помощи уравнительного тока через диодно-транзисторный ключ 11 происходит выравнивание напряжений на накопительном конденсаторе I2 и нижнем плече делителя 10 напряжения. Мгновенная вел чина этого напряжения, пропорционал ная амплитудному значению фазного напряжения запоминается конденса ром 2 до следующего импульса, пост пающего с выхода формирователя 8 им пульсов. Напряжение с обкладок конденсатора 12 поступает на вход элемента 13 сравнения, выполненного, например, на триггере Шмитта. При э возможны два режима работы. гг -Первый режим - основной, когда напряжение в каждой из фаз трехфазной сети переменного тока основного ввода находится в нормированных пре делах, напряжение U. (фиг.2в сплош ная линия), поступающее с обкладок конденсатора 12 на вход сравнивающего элемента 13, больше величины порога срабатывания (фиг.2в ) и удерживает его входной транзистор в открытом состоянии, а выходной-в крытом, поэтому связанные с ним входами инвертирующий каскад 14,выполненный, например, на транзисторе, и расширитель 15 импульсов, выполненный, например, на ждущем мультивибра торе, находятся соответственно в открытом состоянии в режиме ожидания (выходной транзистор открыт.Транзисторный ключ 16, соединенный входом с выходами инвертирующего каскад 14 и расширителя 15 импульсов, также закрыт, поэтому реле 6 напряжения обесточено, реле 4 включения контактора основного ввода, связанное обмо КОЙ с нормально замкнутым контактом реле 6 напряжения, включено. Включен также силовой контактор 1 основного ввода, связанный обмоткой с блоком 3 питания через контакт реле 4 основно ввода и узел 7 блокировки. Таким образом, в первом режиме питания к потребителю поступает ток с основног ввода через замкнутые контакты контактора 1 основного ввода. В это вре контакты контактора 2 резервного вво да разомкнуты, так как его обмотка связана с нормально разомкнутым контактом реле 6 через узел 7 блокировки и реле 5 включения контактора резервного ввода. Второй режим - аварийный, когда напряжение хотя бы одной из фаз снижается ниже заданного значения (или пропадает одна или несколько фаз . В этом случае, например при снижении напряжения фазы А(фиг.2а пунктирная линия) ниже заданного значения, соответственно снижается напряжение и на обкладках конденсатора 12 (фиг.2в пунктирная линия в интервале ( t2) и становится ниже порога срабатывания (фиг.2в) .порогового элемента 13. Поэтому в период времени (t, - t) пороговый элемент 13 (триггер Шмитта) опрокидывается и транзистор инвертирующего каскада .14 закрывается (фиг.2г) , транзисторный ключ 16 открывается и срабатывает реле 6 напряжения. Одновременно сигнал с выхода порогового элемента 13 поступает на вход расширителя 15импульсов и он восстанавливается. В момент времени t (фиг. 2в},когда напряжение фазы и соответственно напряжение U на входе порогового элемента 13 становится в нормированных пределах, входной транзистор порогового элемента 13 открывается, выходной транзистор закрывается,транзистор инвертирующего каскада 14 открывается, но транзисторный ключ 16остается открытым, и реле 6 напряжения продолжает находиться под током (фнг.2е) за счет сигнала, поступающего с выхода расширителя 15 импульсов (фиг.2д), который в течение времени t--t, опрокидывается. Если в момент времени t пришло подтверждение на входе порогового элемента 13 о пониженном напряжении в одной из фаз (фиг.2в пунктирная линия с момента ta)TO процессы в схеме повторяются в такой же последовательности как это описано вьппе, начиная с момента t , при этом реле 6напряжения остается под током.Сработав в момент времени tj, реле 6 напряжения размыкает нормально замкнутый контакт, соединенный с реле 4 включения основного ввода и замыкает нормально разомкнутый контакт, связанный с реле 5 включения резервного ввода через узел 7 блокировки. Узел 7блокировки выполнен с применением времязадакяцего блока и блока кратковременного отключения резервного ввода

и его назначение исключить одновременное включение силовых контакторов основного 1.и резервного 2 вводов при переключении потребителей с ос;новного ввода на резервный и обратно. Таким образом, при срабатывании реле 6 напряжения обесточивается реле ;4 включения основного ввода и контактор 1 основного ввода отключает потребитель от основного ввода и через время, определяемое узлом 7 блокировки, срабатывает реле 5 включения резервного ввода и контактор 2 резервного ввода, подключая потребитель к резервному вводу.

При восстановлении сети переменно|ГО тока основного ввода в нормирован|ных пределах схема работает в соот:ветствии с процессом, описанными в первом режиме, в результате чего реле 6 напряжения отпускает, силовые контакторы резервного и основного ;ввода переключаются и потребитель подключается к основному вводу.

Предложенное техническое решение ;Позволяет повысить надежность уст ройства, так как контроль напряжения производится при помощи одних и тех же функциональных узлов.

Формула изобретения

Устройство для автоматического пе рекпючения потребителей с основного источника переменного тока на резервный, содержащее выпрямитель, вход которого соединен с основным источником измерительный узел, блок сравнения, переключ акаций орган и блок питания, вход которого подключен к резервному источнику, отличающееся ,тем, что, с целью повышения надежносг ти функционирования, измерительный узел вьшолнен в виде делителя напряжения, формирователя импульсов, диодйо-транзисторного ключа и накопительного конденсатора, блок сравнения выполнен в виде порогового элемента, инвертирующего каскада и расширителя импульсов, переключающий орган выполнен в виде транзисторного ключа, контакторов основной и резервной сетей, реле включения контакторов, реле напряжения и узла блокировки, причем делитель напряжения подключен к выход выпрямителя, вход формирователя .пульсов соединен с основным источнико питания, выход - с управляющим электродом диодио-транзисторного ключа, вход которого соединен с одним из плеч делителя напряжения,а выход - с накопительным конденсатором, обкладки которого подсоеда1нены ко входу порогового элемента, выход которого соединен со входами инвертирующего каскада и расширителя.импульсов,выходы которых соединены со входом транзисторного ключа, выход которого подключен к реле напряжения,связанного с контактором основной сети через реле включения этого контактора, а с контактором резервной сети через узел блокировки и реле включения контактора резервного источника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 284И7, кл. Н 02 J 9/06, П, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР 4200А9, кл. Н 02 J 9/06, 07.1972.

С l 9 с 8