Безынерционный переключатель питания

 

БЕЗЬШЕПЩОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПИТАНИЯ, содержащий основной и резервный источники питания, подключенные к диагонали моста из тиристоров с разнополярными выводами, а к диагонали моста с однополярными выводами подключен реактор, от л ичающийся тем, что, с целью повьшения надежности электроснабжения , в него введены два последовательно согласно соединенных диода, включенных параллельно реактору, вьтолненному из двух равных частей, причем точка соединения диодов под ключена к точке соединения частей реактора и служит вывьдом для подклюд чения нагрузки. (Л ,н I ОРИ

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3Ш "02.Т9 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ГНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ

0Н (21) 3551660/24-07 (22) 15.02.83 . (46) 30. 10.84. Вюл. В 40 (72) Г.В. Могилевский и С.В. Дикань . (71) .Всесоюзный научно-исследователь ский проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения "ВНИИэлектроаппарат" (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1.. Патент США У 3971957 ° кл. 307-64 Н 02 J 9/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 316154, кл. Н 02 J 9/06,1971.

3. Авторское свидетельство СССР

9 773831, кл. Н 02 J 9/06, 1980 (прототип). (54) (57) БЕЗЫНЕРЦИОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПИТАНИЯ, содержащий основной и резервный источники питания, подключенные к диагонали моста из тиристоров с разнополярными выводами, а к диагонали моста с однополярными выводами подключен реактор, о.т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения, в него введены два последовательно согласно соединенных диода, включенных параллельно реактору, выполненному из двух равных частей, причем точка соединения диодов подключена к точке соединения частей

О реактора и служит выводом для подклю- чения нагрузки.

1121743

45

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим переключателям питания (АПП) переменного тока, осуществляющим переключение ответственных электроприемников, не допускающих длительный перерыв питания, с основного источника (ОИ) на резервный источник (РИ).

Известны контактные АПП,в которых функции коммутирования источников осуществляют традиционные электромеханические контакторы (1) .

Недостатком таких устройств, ограничивающим их область применения, является низкое быстродействие.

:Время переключения составляет 100 500 мс, в то же время допустимая длительность перерыва питания таких электроприемников, как электронные вычислительные машины, составляет не более 1-10 мс.

Известны также бесконтактные (тиристорные) АПП, в которых функции коммутирования истечников осуществляют бесконтактные ключи, представляющие собой встречно-параллельно включенные тиристоры с естественной коммутацией (выключение тиристоров в момент равенства нулю тока нагрузки при снятом с тиристоров управления) (2) .

Недостатком таких АПП также является недостаточное быстродействие, что объясняется конечным временем выключения тиристоров.

Наиболее близким к предлагаемому

IIo техническому решению является тиристорный (или симисторный) АПП, использующий естественную коммутацию тиристоров (симисторов), в канал основного источника которого с целью повышения быстродействия при переключении источников введены диодно-реакторный токоограничивающий блок и цепочка из последовательно соединенных симистора и резистора, служащая для уменьшения времени переключения АПП с резервного на основной источник (3) .

Недостатком известного устройства является его относительная низкая надежность, и как следствие, относительно низкая надежность электроснабжения ответственных электроприемников переменного тока..

Это объясняется сложным алгоритмом управления АПП при переключении с

РИ на ОИ, отсутствием токоограничения в сети при питании нагрузки от

РИ и коротком .замыкании в нагрузке, увеличенным количеством коммутирующих элементов в схеме силовой части АПП.

Цель изобретения — повышение надежности электроснабжения ответственных электроприемников.

Поставленная цель достигается тем, что в безынерционный переключатель питания, содержащий основной и резервный источники питания,подключенные к диагонали моста из тиристоров с разнополярными выводами, а к диагонали моста с однополярными выводами подключен реактор,введены два последовательно согласно соединенных диода, включенных riaраллельно реактору, выполненному из двух равных частей, причем точка соединения диодов подключена к точке соединения частей реактора и служит выводом для подключения нагрузки.

На чертеже представлена схема полюса безынерционного переключателя питания.

Силовые клеммы основного источника (ОИ), резервного источника (РИ) и нагрузки (Н) соединены между собой через тиристоры 1-4 и диоды

5 и б. Параллельно диодам включены реакторы 7 и 8.

Принцип работы АПП характеризует режимы: подключение электроприемников (нагрузки) к ОИ, переключение электроприемников с ОИ на РИ при снижении напряжения в ОИ,переключение электроприемников с РИ на

ОИ при восстановлении напряжения в

ОИ, отключение источников при коротком замыкании в нагрузке.

Первоначальное подключение электроприемников к ОИ осуществляется путем подачи управления на тиристоры 1 и 2, при этом в переходном режиме ток в цепи нагрузки ограничивается реакторами 7 и 8.Последнее, например, весьма важно для обеспечения безударного пуска таких электроприемников, как электродвигатели.

В установившемся режиме ограничения тока в цепи нагрузки реакторами 7 и 8 не происходит, поскольку через реакторы (зашунтированные диодами 5 и 6, исключающими изменение полярности электродвижущей силы

1121743

3 самоиндукции реакторов) пропускает практически постоянный ток, равный по величине амплитуде тока нагрузки при отсутствии в схеме элементов

1,2,5,6,7 и 8 и наличии перемычки между клеммами ОИ и Н. Длительность переходного процесса при первоначальном подключении составляет десятки периодов колебаний напряжений источников, что достигается 10 благодаря использованию в схеме реак торов, у которых постоянная времени катушки индуктивности значительно превышает период колебаний напряжений источников. 15

При переключении электроприемников с ОИ на РИ в схеме одновременно снимается управление с тиристоров 1 и 2 и подается управление на. тиристоры 3 и 4. В этом случае происхо- 20 дит мгновенная передача нагрузки резервному источнику и ограничение реакторами 7 и 8 амплитуды уравнительного (межсетевого) тока источников. Амплитуда импульса уравни- 25 тельного тока определяется величиной индуктивности реактора, и. кратность ее амплитуде номинального тока АПП может быть весьма. малой (1,5-3).

При переходе уравнительного тока 30 через нулевое значение тиристоры

1 и 2 выключаются. В установившем-

:ся режиме при питании нагрузки от

РИ ограничения тока нагрузки реакторами 7, 8 также не происходит.При этом в цепи реакторов 7 и 8 протекает практически постоянный ток,равный по величине амплитуде тока нагрузки при отсутствии в схеме элементов 3,4,5,6,7 и 8 и наличии 40 перемычки между клеммами РИ и Н.

Длительность проходного процесса в . схеме при переключении источников резко уменьшается по сравнению с переходным процессом первоначального 45 включения, поскольку к моменту переключения источников в реакторах 7 и 8 уже запасена электромагнитная энергия.

Первоначальное включение РИ и пе- 50 реключение с РИ на ОИ при восстановлении напряжения в ОИ осуществляется аналогично описанному, так как схемы каналов ОИ и РИ переключателя идентичны. 55

Работа схемы при отключении тока короткого замыкания состоит в слеt дующем, При возникновении короткого замыкания в нагрузке с, тиристоров канала ранее нагруженного источника, например с тиристоров 1,2 при ранее нагруженном ОИ, снимается. управление..В данном случае .переходной процесс состоит из двух коммутационных интервалов. На первом коммутационном интервале, когда ток короткого замыкания, протекающий в цепи ОИ, не превьппает еще по величине постоянный танк, протекающий в цепи реакторов, элементы 1,2,5 и 6 находятся в проводящем состоянии, и ограничения тока реакторами не происходит. На втором коммутационном интервале, который наступает в момент достижения нарастающим током короткого замыкания величины постоянного тока в цепи реакторов, проводящее состояние вентилей, полярность схемного включения которых не совпадает с полярностью тока короткого замыкания, нарушается, и в цепь короткого замыкания вводится реактор, ограничивающий амплитуду импульса тока короткого замыкания. Кратность амплитуды импульса тока короткого замыкания амплитуде номинального тока АПП в данном случае также не превышает 1,5-3.Выключение тиристоров происходит в момент равенства нулю импульса тока короткого замыкания.

Предлагаемый АПП может обеспечивать в системах гарантированного питания,не только переключение электроприемников на источник, находящийся в "холодном" резерве, но и параллельную работу двух источников переменного тока с идентичными параметрами на общую нагрузку. В последнем случае работа схемы силовой части AIIII состоит в следующем. В установившемся режиме одновременно подается управление на все тиристоры 1-4.

При этом питание нагрузки осуществляется от обоих источников, а в цепи реакторов 7 и 8 протекает постоянный ток, равный по величине амплитуде тока нагрузки, возникающего при отсутствии в схеме АПП элементов 1-8 и наличии перемычек между клеммами ОИ, Н и РИ. В случае аварии одного из источников, например ОИ, в АПП снимается управление только с тиристоров канала аварийного источника 1 и 2.

1121743

Составитель К. Хоециан

Техред Т.Маточка Корректор М. Розман

Редактор Л. Веселовская

Тираж 613 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7992/41

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 благодаря этому нагрузка продолжает получать питание, но уже только от

РИ, а уравнительный ток источников на интервале выключения тиристоров

1 и 2 ограничивается с помощью реакторов 7 и 8. В этом случае кратность амплитуды импульса уравнительного тока амплитуде номинального тока АПП также не превышает 1,5-3.

Таким образом, предлагаемый переключатель имеет расширенную область применения, обеспечивает высокое качество переходных процессов в сети при переключениях источников и эффективное токоограничение при отключениях токов .короткого замыкания, имеет довольно простой алгоритм управления и уменьшенное количество коммутационных элементов, обеспечивает переключение источников без перерыва питания нагрузок. Все это обусловливает повышение надежности

1О электроснабжения ответственных электроприемников при использовании данной схемы АПП в системах гарантированного питания.