Устройство бесперебойного электропитания потребителя

Полезная модель относится к электроснабжению различных объектов, главным образом, ответственных потребителей, например, средств железнодорожной автоматики и телемеханики. Устройство бесперебойного электропитания потребителя включает источник бесперебойного питания и шкаф внешнего байпаса, содержащий первый и второй разъединители, первый, второй и третий выключатели, при этом соединены входы первого и второго выключателей, также соединены выходы первого и третьего выключателей, вход первого разъединителя соединен с внешней электрической сетью, выход второго разъединителя соединен с потребителем, выход второго выключателя соединен со входом источника бесперебойного питания, выход которого соединен со входом третьего выключателя. Устройство дополнительно содержит первый и второй блоки гальванической развязки, первый и второй блоки защиты от мощных импульсных помех, при этом выход первого разъединителя соединен со входом первого блока гальванической развязки, выход которого соединен со входами первого и второго выключателей, выход второго выключателя дополнительно соединен со входом первого блока защиты от мощных импульсных помех, выход которого заземлен, выход источника бесперебойного питания дополнительно соединен со входом второго блока защиты от мощных импульсных помех, выход которого заземлен, выходы первого и третьего выключателей соединены со входом

второго блока гальванической развязки, выход которого соединен со входом второго разъединителя. Устройство может дополнительно содержать блок индикации напряжения, первый вход которого соединен со входом первого разъединителя, второй его вход соединен со входом источника бесперебойного питания, третий его вход соединен с выходом источника бесперебойного питания, а четвертый его вход соединен с выходом второго разъединителя. Повышается надежность устройства в условиях воздействия мощных импульсных помех, а также обеспечивается текущая индикация напряжения на входе и выходе устройства в целом, а также на входе и выходе источника бесперебойного питания.

Полезная модель относится к электроснабжению различных объектов, главным образом, ответственных потребителей, например, средств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Известны безаккумуляторные устройства бесперебойного электропитания, содержащие два выпрямительных агрегата, входы которых соединены с двумя независимыми источниками переменного тока, а выходы параллельно и через общий фильтр - с нагрузкой, см. Смирнова Н.Н. и др., Электропитающие установки для городских АТС, М., 1974, с.14.

В таких устройствах аварийные режимы при параллельной работе воздействуют на всю систему и имеют большую длительность. Токи при аварии имеют большую величину, что требует увеличения мощности аппаратуры защиты и является существенным недостатком для автономных систем.

Известно также безаккумуляторное устройство для бесперебойного электропитания потребителя, содержащее рабочий и резервный выпрямители, входы которых предназначены для подключения к вводам

электрической сети переменного тока, а выходы через замыкающие контакты выключателей - к общему фильтру, причем размыкающие блок-контакты выключателя рабочего выпрямителя включены в цепь обмотки управления выключателя резервного выпрямителя; в устройство введены дополнительный выпрямитель с фильтром, имеющий астатическую внешнюю характеристику и уровень выходного напряжения, пониженный относительно номинального напряжения рабочего и резервного выпрямителей, переключатель сети, реле тока и два развязывающих диода, катоды которых объединены между собой и предназначены для подключения потребителей, причем вход дополнительного выпрямителя подключен к входу рабочего выпрямителя через размыкающий контакт переключателя сети и ко входу резервного выпрямителя через замыкающий контакт переключателя сети, обмотка управления которого соединена со входом резервного выпрямителя через замыкающий контакт выключателя рабочего выпрямителя, выход дополнительного выпрямителя с фильтром через реле тока подключен к аноду одного из развязывающих диодов, а анод другого развязывающего диода соединен с общим фильтром, SU 663022.

Недостатком этого устройства является то, что при необходимости его технического обслуживания или ремонта необходимо отключать его от внешней электрической сети и, следовательно, обесточивать потребителя, что недопустимо в ответственных случаях, в частности, на железной дороге.

Известно устройство бесперебойного питания электропотребителя, включающее источник бесперебойного питания и шкаф внешнего байпаса, см. Liebert NX. «Источник бесперебойного питания от 10 до 30 кВА», Руководство по установке и эксплуатации (далее - «Руководство») Эмерсон Нетворк Пауэр Россия 03.2007, с.66, рис.29 - «Пример схемы подключения одиночного ИБП с внешним шкафом байпаса для технического обслуживания».

Шкаф внешнего байпаса содержит первый и второй разъединители - СВ1 и СВ2 и первый, второй и третий выключатели (SW). Входы первого и второго выключателей, а также выходы первого и третьего выключателей соединены между собой (понятия «вход» и «выход» выключателей и разъединителей - условно приняты с учетом направления потока электрической энергии).

Вход первого разъединителя соединен с внешней электрической сетью, выход второго разъединителя соединен с потребителем, выход второго выключателя соединен со входом источника бесперебойного питания, выход которого соединен со входом третьего выключателя. Источник бесперебойного питания подробно приведен на с.53 «Руководства».

Шкаф внешнего байпаса обеспечивает переключение нагрузки от источника бесперебойного питания на внешнюю сеть без прерывания электропитания.

Техническое решение, приведенное на с.66, принято за прототип настоящей полезной модели.

Прилагаются копии титульного листа, а также с.с.IV, 53, 66 «Руководства».

Недостатком прототипа является его малая надежность в условиях воздействия мощных импульсных помех во внешней электрической сети, которые могут быть обусловлены короткими замыканиями в этой сети, включением или выключением потребителей с высокой реактивной мощностью, разрядами атмосферного электричества и т.п. В результате возможен выход из строя как самого устройства бесперебойного электропитания, так и связанных с ним потребителей.

Кроме того, недостатком прототипа является отсутствие текущей индикации напряжения на входе и выходе устройства, что усложняет его эксплуатацию, так как требует постоянных периодических измерений указанных напряжений.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи повышения надежности устройства в условиях воздействия мощных импульсных помех, а также обеспечение текущей индикации напряжения на входе и выходе устройства в целом, а также на входе и выходе источника бесперебойного питания.

Согласно полезной модели устройство бесперебойного электропитания потребителя, включающее источник бесперебойного питания и шкаф внешнего байпаса, содержащий первый и второй

разъединители, первый, второй и третий выключатели, при этом соединены входы первого и второго выключателей, также соединены выходы первого и третьего выключателей, вход первого разъединителя соединен с внешней электрической сетью, выход второго разъединителя соединен с потребителем, выход второго выключателя соединен со входом источника бесперебойного питания, выход которого соединен со входом третьего выключателя, дополнительно содержит первый и второй блоки гальванической развязки, первый и второй блоки защиты от мощных импульсных помех, при этом выход первого разъединителя соединен со входом первого блока гальванической развязки, выход которого соединен со входами первого и второго выключателей, выход второго выключателя дополнительно соединен со входом первого блока защиты от мощных импульсных помех, выход которого заземлен, выход источника бесперебойного питания дополнительно соединен со входом второго блока защиты от мощных импульсных помех, выход которого заземлен, выходы первого и третьего выключателей соединены со входом второго блока гальванической развязки, выход которого соединен со входом второго разъединителя; устройство может дополнительно содержать блок индикации напряжения, первый вход которого соединен со входом первого разъединителя, второй его вход соединен со входом источника бесперебойного питания, третий его вход соединен с выходом источника бесперебойного питания, а четвертый его вход соединен с выходом второго разъединителя.

Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства.

Устройство бесперебойного электропитания включает источник 6 бесперебойного питания и шкаф 12 внешнего байпаса. Источник 6 в конкретном примере представляет собой блок, приведенный на с.53 «Руководства». Шкаф 12 внешнего байпаса содержит первый 1 и второй 2 разъединители, первый 3, второй 4 и третий 5 выключатели, при этом соединены входы первого 3 и второго 4 выключателей, также соединены выходы первого 3 и третьего 5 выключателей; вход первого 1 разъединителя соединен с внешней электрической сетью, выход второго 2 разъединителя соединен с потребителем; выход второго 4 выключателя соединен со входом источника 6 бесперебойного питания, выход которого соединен со входом третьего 5 выключателя.

Устройство дополнительно содержит первый 7 и второй 8 блоки гальванической развязки, представляющие собой в данном примере силовые трансформаторы с коэффициентом трансформации 1, а также первый 9 и второй 10 блоки защиты от импульсных помех. Блоки 9 и 10 представляют собой устройства защиты «PULSAR» фирмы ASCO (США). Выход первого 1 разъединителя соединен со входом первого 7 блока гальванической развязки, выход которого соединен со входами первого 3 и

второго 4 выключателей; выход второго 4 выключателя дополнительно соединен со входом первого 9 блока защиты от мощных импульсных помех, выход которого заземлен; выход источника 6 бесперебойного питания дополнительно соединен со входом второго 10 блока защиты от мощных импульсных помех, выход которого также заземлен; выходы первого 3 и второго 5 выключателей соединены со входом второго 8 блока гальванической развязки, выход которого соединен со входом второго 2 разъединителя.

Устройство также дополнительно содержит блок 11 индикации напряжения, первый вход которого соединен со входом первого 1 разъединителя, второй его вход соединен со входом источника 6 бесперебойного питания, третий его вход соединен с выходом источника 6 бесперебойного питания, а четвертый его вход соединен с выходом второго 2 разъединителя. В конкретном примере блок индикации напряжения может быть выполнен, например, в виде мнемосхемы со светодиодами, вынесенной на лицевую панель шкафа внешнего байпаса.

Устройство работает следующим образом.

Через включенный первый 1 разъединитель напряжение внешней электрической сети поступает на вход первого 7 блока гальванической развязки и с выхода блока 7 поступает через включенный второй 4 выключатель на вход источника 6 бесперебойного питания. При этом первый 7 блок обеспечивает гальваническую развязку элементов устройства от внешней электрической сети, обеспечивая

электробезопасность эксплуатации устройства. В источнике 6 бесперебойного питания осуществляется преобразование напряжения внешней сети в напряжение, предназначенное для питания потребителей, к которому предъявляются определенные требования по стабильности и коэффициенту нелинейных искажений. С выхода источника 6 напряжение через третий 5 выключатель поступает через второй 8 блок гальванической развязки и включенный второй 2 разъединитель к потребителю электропитания. Блок 8 обеспечивает гальваническую развязку выходных путей устройства и потребителей электропитания. При воздействии мощной импульсной помехи блоки 9 и 10 защиты от мощных импульсных помех срабатывают и шунтируют источник 6 бесперебойного питания, предотвращая тем самым выход его из строя. После прекращения действия помехи блоки 9 и 10 автоматически отключают шунтирование источника 6 бесперебойного питания, и устройство в целом продолжает работать в нормальном режиме.

Блок 11 индикации напряжения осуществляет индикацию наличия или отсутствия напряжения на входе и выходе устройства бесперебойного питания потребителей, а также на входе и выходе источника бесперебойного питания. При работе устройства бесперебойного питания потребителей в штатном режиме первый 3 выключатель находится в разомкнутом состоянии.

При необходимости полного отключения источника бесперебойного питания для обслуживания или ремонта, второй 4 и третий 5 выключатели

размыкаются, а первый 3 выключатель замыкается, обеспечивая электропитание потребителей от внешней сети по цепи внешнего байпаса. При этом цепь внешнего байпаса образуется последовательно включенными первым 1 разъединителем, первым 7 блоком гальванической развязки, первым 3 выключателем, вторым 8 блоком гальванической развязки и вторым 2 разъединителем.

Заявленная полезная модель благодаря реализации ее признаков обеспечивает достижение важного технического результата, который состоит в повышении надежности устройства в условиях мощных импульсных помех. Воздействие указанных помех, практически, полностью устраняется, что предотвращает выход устройства из строя, а также исключает нежелательное воздействие на потребителей электропитания; в устройстве также обеспечивается текущая индикация напряжения как на входе и выходе устройства в целом, так и на входе и выходе источника бесперебойного питания.

Для реализации полезной модели использованы известные элементы, материалы и заводское оборудование. Данное обстоятельство, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии настоящего технического решения критерию «промышленная применимость».

1. Устройство бесперебойного электропитания потребителя, включающее источник бесперебойного питания и шкаф внешнего байпаса, содержащий первый и второй разъединители, первый, второй и третий выключатели, при этом соединены входы первого и второго выключателей, также соединены выходы первого и третьего выключателей, вход первого разъединителя соединен с внешней электрической сетью, выход второго разъединителя соединен с потребителем, выход второго выключателя соединен со входом источника бесперебойного питания, выход которого соединен со входом третьего выключателя, отличающееся тем, что дополнительно содержит первый и второй блоки гальванической развязки, первый и второй блоки защиты от мощных импульсных помех, при этом выход первого разъединителя соединен со входом первого блока гальванической развязки, выход которого соединен со входами первого и второго выключателей, выход второго выключателя дополнительно соединен со входом первого блока защиты от мощных импульсных помех, выход которого заземлен, выход источника бесперебойного питания дополнительно соединен со входом второго блока защиты от мощных импульсных помех, выход которого заземлен, выходы первого и третьего выключателей соединены со входом второго блока гальванической развязки, выход которого соединен со входом второго разъединителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок индикации напряжения, первый вход которого соединен со входом первого разъединителя, второй его вход соединен со входом источника бесперебойного питания, третий его вход соединен с выходом источника бесперебойного питания, а четвертый его вход соединен с выходом второго разъединителя.