Устройство для автоматического переключения однофазных сетей

 

Изобретение относится к электротехнике , к системам питания с резервированием , и может быть использовано для обеспечения бесперебойногопитания ответственной нагрузки при наличии двух однофазных сетей перем. тока. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство подключает нагрузку к одной из двух сетей через одну их двух пар ключей, установленных между клеммами нагрузки и клеммами соотв. сетей. При наличии напряжения в обеих сетях нагрузка подключается к основной сети, имеющей приоритет по отношению к резервной . При исчезновении напряжения основной сети нагрузка перекйючается на резервную сеть. Команды управления ключами вырабатываются с помощью формирователя команд (ФК), сравнивающего напряжения основной и резервной сетей, и блоков сравнения (БС) соотв. сетей, казкдый из которых сравнивает напряжения на нагрузке с напряжением сети. Выполнение ФК, БС и блоков управления ключами обеспечивает их взаимную гальваническую развязку. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3998049/24-07 (22) 30 ° 12.85 (46) 29 ° 02.88. Бюл. ¹- 8 (72) Б.В. Белов (53) 621. 316. 925 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 3t 6154, кл. H 02 J 9/06, 1972, Авторское свидетельство СССР

¹ 543092, кл. Н 02 J 9/06, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОДНОФАЗНЫХ СЕТЕЙ, (57) Изобретение относится к электротехнике, к системам питания с резервированием, и может быть использовано для обеспечения бесперебойного.:питания ответственной нагрузки при наличии двух однофазных сетей перем. тока. Цель изобретения — повышение надежности. Устройство подÄÄSUÄÄ 1377960 А 1 (51)4 Н 02 J 9/06 ключает нагрузку к одной из двух сетей через одну их двух пар ключей, установленных между клеммами нагруз- ки и клеммами соотв. сетей. При наличии напряжения в обеих сетях нагрузка подключается к основной сети, имеющей приоритет по отношению к резервной. При исчезновении напряжения основной сети нагрузка переключается на резервную сеть. Команды управ-. ления ключами вырабатываются с помощью формирователя команд (ФК), сравнивающего напряжения основной и резервной сетей, и блоков сравнения (БС) соотв. сетей, каждый из которых сравнивает напряжения на нагрузке с напряжением сети. Выполнение ФК, БС и блоков управления ключами обеспечивает их взаимную гальваническую развязку. 2 ил.

С:

Р

СЮ )

Ж

С5

СР

1377960

Изобретение относится к электротехнике, к системам питания с резервированием, и может быть использовано для обеспечения бесперебойного питания ответственной нагрузки при наличии двух однофазных сетей переменного тока.

Цель изобретения — повышение надежности, 10

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для автоматического переключения однофазных се-, тей; на фиг. 2 — то же, принципиальная схема. 15

Устройство (фиг. 1) содержит первые ключи 1, вторые ключи 2, вторые блоки управления 3, первые блоки управления 4, сетевые трансформаторы

5, блоки сравнения 6, трансформатор 20

7 и формирователь команд 8.

Ключ 1 (фиг. 2) имеет вид диодного моста 9, одна из диагоналей которого включена в разрыв соответствующей силовой цепи, а другая в цепь 25 анод-катод тиристора 10. Ключ 2 также имеет вид диодного моста 11, в одну из диагоналей которого включен тиристор 12.

Первый блок управления 4 представляет собой маломощный ключ, в одно из плечей которого входят элементы

13 и 14, являющиеся фотоприемниками (в виде запираемых тиристоров}, излучатели 15 и 16 соответственно, резисторы 17-19, цепь управляющий электрод-катод тиристора 10 и излучатель

20. Во второе плечо маломощного ключа входят тиристор .21, являющийся фотоприемником излучателя 22, излучатель 23 и резистор 24. Между плечами блока 4 включен коммутирующий конденсатор 25. Кроме того, в блок входит диодный мост 26, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора 5 сво45 им входом, а выходом — к фильтру, состоящему иэ параллельно включенных конденсатора 27 и резистора 28.

Блок 6 сравнения представляет собой встречное включение двух источников постоянного напряжения, каждый из которых состоит из выпрямителя и включенных параллельно резистора и конденсатора, Первый из источников собран на элементах 29-31, а второй — на элементах 32 — 34, причем минусы этих источников соединены между собой непосредственно, а плюсы соединяются через по следов а тельную цепь излучателей 16 и 35, причем анод излучателя 16 соединен с плюсом выпрямителя 29, подключенного своим входом непосредственно к одной нз вторичных обмоток сетевого трансформатора 5, а катод излучателя 35 соединен с плюсом выпрямителя 32, подключенного своим выходом непосредственно к одной из вторичных обмоток трансформатора 7.

Формирователь команд 8 представляет собой встречное включение двух источников постоянного напряжения, под ключенных своими входами к одной из вторичных обмоток соответствующего сетевого трансформатора. Каждый из источников состоит из выпрямителя 36 и фильтра, выполненного в виде включенных параллельно резистора 37 и конденсатора 38. Минусы этих источников соединены между собой непосредственно, а плюс выпрямителя 36. 1 через .цепь анод — катод излучателя

15.1, анод — катод излучателя 22.2 резервной сети подключен к плюсу выпрямителя 36.2 резервной сети. Кроме того, плюс выпрямителя 36.1 основной сети подключен к катоду излучателя 22.1, анод которого подключен к катоду излучателя 15.2 резервной сети. Анод излучателя 15.2 подключен к плюсу выпрямителя 36.2 резервной сети.

Второй блок управления 3 повторяет команды первого блока управления

4, и так же.как последний представляет собой маломощный ключ, в одно из плечей которого входят тиристоры 39 и 40, являющиеся фотоприемниками излучателей 20 и 35 соответственно, резисторы 41 и 42 и цепь управляющий электрод — катод тиристора 12. Во второе плечо маломощного ключа входят тиристор 43, являющийся фотоприемником излучателя 23 и резистор 44. Между плечами блока 3 включен коммутирующий конденсатор 45. Кроме того, в блок входит диодный мост 46, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора 5 своим входом, а выходом— к фильтру, состоящему из параллельно включенных конденсатора 47 и резистора 48.

Устройство работает следующим образом.

При включении основной сети со вторичных обмоток трансформатора 5.1

1377960 поступают напряжения питания в блоки управления 3.1 и 4.1, а также в формирователь команд и блок сравнения 7

6. 1.

Формирователь команд 8 сравнивает напряжение основной и резервной сети, и посылает команды на включение ключей основной сети и на отключение ключей резервной сети. Так как напряжение резервной сети отсутствует, блоки резервной сети не работают. В формирователе команд а положительный потенциал от выпрямителя 36.1 прикладывается к аноду излучателя 15.1 и катоду излучателя 22.1, а минус— к катоду излучателя 22.2 и анод излучателя.15.2. Цепь излучателей 22.1 и 15.2 закрыта, и ток проходит по цепи: "+" выпрямителя 36.1, анод — ка- 2> тод излучателя 15. 1, анод-катод излучателя .22.2, резистор 38.2, выпрямителя 36.1. В результате этого в первый блок управления 4.1 поступает сигнал на включение, а в блок 4.2 - 25 на выключение. Блок 6.1 сравнивает напряжение сети с напряжением на нагрузке. В начальный момент ток в нагрузке отсутствует. На вторичных обмотках трансформатора 7 напряжение также отсутствует. Следовательно, к аноду излучателя 16.1 прикладывается положительный потенциал, а к катоду

35. 1 — отрицательный. Ток протекает по цепи: "+" выпрямителя 29.1, анодкатод излучателя 16. 1, анод-катод из- 35 лучателя 35.1, резистор 33.1, выпрямителя 29.1. В блоки управления

4.1 и 3.1 поступает сигнал на включение .от. излучателей 16.1 и 35.1.

Блок управления первого ключа 4.1 40 принимает команды из формирователя команд 8 и от блока сравнения 6.1.

Фотоприемники 13.1 и 14.1 открываются, и ток проходит по цепи: "+" выпрямителя 26.1, анод-катод фотоприем- 45 ника 13. 1, анод-катод фотоприемника

14.1, резистор 18.1, управляющий эле-. ктрокатод тиристора 10. 1, резистор

19.1, "-" выпрямителя 26.1. Часть тока проходит также по цепи анод-катод излучателя 20,1, резистор 17.1, подключенный параллельно резистору 18.1.

Таким образом, ключ 1. 1 открывается, а от излучателя 20.1 поступает сигнал на включение второго блока уп- 55 равления 3.1. Второй блок управления

3.1 принимает команды от первого блока управления 4.1 и от блока сравнения 6. 1. Фотоприемники 39.1 и 40. 1 открываются, и ток проходит по цепи: "+" выпрямителя 46.1, анод-катод фотоприемников 39,1 и 40.1, резистор

41.1 управляющий электрод — катод тиристора 12.1, резистор 42.1, выпрямителя 46.1, Таким образом, ключ 2.1 также открывается, и напряжение основной сети поступает в нагрузку.

При включении резервной сети со вторичных обмоток трансформатора 5.1 поступают напряжения питания в блоки управления 3.2 и 4.2, а также поступают напряжения в формирователь команд 8 и блок сравнения 6.2. Так как нагрузка подключена к основной сети, то на вторичной обмотке трансформатора 7 имеется напряжение, поступающее в блок сравнения 6.2.

Устройство работает с приоритетом от основной сети.

Это достигается тЕм, что при равных напряжениях, прикладываемых к первичным обмоткам трансформаторов

5 ° 1 и 5.2.в формирователь 8 команд на выпрямитель 36. 1 со вторичной обмотки трансформатора 5. 1 поступает напряжение, большее, чем на выпрямитель 36.2 со стороны вторичной обмотки трансформатора 5.2. Поэтому к аноду излучателя 16.2 прикладывается отрицательный потенциал, а к катоду излучателя 35.2 — положительный потенциал. Излучатели 16.2 и 35.2 остаются в закрытом состоянии, и сигналы на включение в блоки управ- . ления 4.2 и 3.2 из блока сравнения

6.2 не поступают. Кроме того, в фор-. мирователе команд напряжение состороны основной сети больше, чем со стороны резервной сети, поэтому к аноду излучателя 15. 1 по-прежнему прикладывается положительный потенциал, а к катоду излучателя 22.2 - отрицательный..Ключи основной сети попрежнему находятся в открытом состоянии, а ключи резервной сети закрыты.

Нагрузка остается подключенной к основной сети.

При попадании или уменьшении напряжения основной сети до заданного значения в формирователе команд 8 напряжение со стороны резервной сети становится больше, чем напряжение со стороны основной сети, поэтому к аноду излучателя 15. 1 прикладывает1377960

Формула изобретения

Устройство для автоматического переключения однофаэных сетей, содержащее клеммы для подключения основной сети, клеммы для подключения резервной сети, клеммы для подключения нагрузки, формирователь команд и в каждом иэ плеч, соответствующих основной и резервной сетям, первый блок управления, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, и второй ключ, при этом первая клемма нагрузки соединена с первой клеммой соответствующей сети первым ключом, а вторам клемма наг-. ся отрицательный потенциал, а к катоду излучателя 22.2 — положительный.

Излучатели 15.1 и 22.2 запираются, а открываются излучатели 22.1 и 15.2.

Ток проходит до цепи: "+" выпрямителя 36.2, анод-катод излучателя 15.2, анод-катод излучателя 22.1, резистор

37.1, "-" выпрямителя 36.2. В блоке управления 4.1 открывается фотоприемник 21.1, при этом фотоприемники 13.1 и 14. 1 за счет запирающего напряжения,накопленного на коммутирующем конденсаторе 25.1, выключаются. Ток проходит по цепи "+" выпрямителя

26. 1, анод-катод фотоприемника 21. 1, анод-катод излучателя 23.1, резистор

24.1, "-" выпрямителя 26.1 ° Ключ 1.1 закрывается, а во второй блок управления 3.1 поступает сигнал на выключение от излучателя 23.1. В блоке 3.1 открывается фотоприемник 43.1, при этом фотоприемники 39. 1 и 40.1 за счет запирающего напряжения, накопленного на коммутирующем конденсато ре 45. 1,âûêëþ÷àþòñÿ. Ток, проходит по цепи: "+" выпрямителя 46.1, анод— катод фотоприемника 43.1, резистор

44.1, "-" выпрямителя 46.1. Ключ 2..1 так же как и ключ 1.1 переходит в закрытое состояние. Ток в нагрузке падает до нуля. Ключи резервной сети 1.2 и 2.2 открываются вышеописанным способом так же, как и открывались ключи основной сети. Нагрузка подключается к резервной сети. При появлении напряжения основной сети и увеличении его до величины напряжения резервной сети происходит переключение нагрузки на основную сеть, так как устройство работает с приоритетом основной сети. руэки соединена с второй клеммой соответствующей сети вторым ключом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены трансформатор, выводы первичной обмотки которого подключены к клеммам нагрузки, и в каждое иэ плеч устройства — сетевой трансформатор, выводы первичной обмотки которого подключены к клеммам соответствующей сети, блок сравнения, первый вход которого подключен к первой вторичной обмотке сетевого трансформатора, а второй вход — к одной из вторичных обмоток трансформатора, второй блок управления, вход которого подключен к второй вторичной обмотке сетевого трансформатора, а выход — к управляющему входу второго ключа, вход первого блока управления и вход формирователя команд подключены соответственно к третьей и четвертой вторичным обмоткам сетевого трансформатора, первый и второй световой выходы соответствующего плеча формирователя команд подключены соответственно к первому и второму световым входам первого блока управления, световые выходы блока сравнения соединены с третьими световыми входами первого и второго блоков управления, первый и второй световые выходы первого блока управления соединены соответственно с первым и вторым световыми входами второго блока управления, формирователь команд содержит два мостовых выпрямителя, входы которых являются входами формирователя команд, к выходам каждого иэ выпрямителей подключены параллельно резистор и конденсатор, отрицательные выводы выпрямителей .объединены, положительные выводы соединены двумя параллельными цепями, каждая из которых содержит последовательно и согласно включенные излучатели фототиристоров, причем эти цепи включены встречно друг относительно друга, излучатель, анод которого подключен к,положительному выводу выпрямителя, является первым световым выходом формирователя команд, а излучатель, подключенный к нему катодом, является . вторым световым выходом того же плеча формирователя команд, первый блок управления каждого плеча содержит мостовой выпрямитель, вход которого является входом этого блока, к

1377960 положительному выводу выпрямителя подключены последовательно в прямой полярности фотоприемник фототиристора, являющийся первым световым входом этого блока, фотоприемник, являющий5 ся третьим световым входом этого блока, первый излучатель, являющийся первым световым выходом этого блока, и первый резистор, анод излучателя 1ð соединен с вторым резистором, свободные выводы первого и второго резисторов объединены и являются одним из полюсов выхода блока, параллельно выходу выпрямителя подключен третий pe-;

i5 зистор, первый конденсатор и цепь, состоящая иэ включенных последовательно фотоприемника, являющегося вторым световым входом, причем анод фотопри емника подключен к положительному выводу выпрямителя, второй излучатель, являющийся вторым световым выходом блока, четвертый и пятый резисторы, причем их общая точка соединена с отрицательным выводом выпрямителя, а к точке соединения второго излучателя и четвертого резистора подключен второй конденсатор, другой вывод которого соединен со свободным выводом пятого резистора и является другим полюсом выхода блока, второй блок управления каждого плеча содержит мостовой выпрямитель, вход которого является входом этого блока, к положительному выводу выпрямителя подключены последовательно в прямой полярности фотоприемник фототиристора, являющийся первым световым входом бло1 ка, фотоприемник, являющийся третьим световым входом этого блока, и первый резистор, свободный вывод которого является одним иэ полюсов выхода блока, параллельно выходу выпрямителя подключены второй резистор, первый конденсатор и последовательная цепь, состоящая иэ фотоприемника, являющегося вторым световым входом блока, причем его анод подключен к положительному выводу выпрямителя, третьего и четвертого резисторов, общая точка которых соединена с отрицательным выводом выпрямителя, к точке соединения фотоприемника и третьего резистора додключен второй конденсатор, другой вывод которого соединен со свободным выводом четвертого резистора и является другим полюсом выхода этого блока, блок сравнения каждого плеча содержит два мостовых выпрямителя, входы которых являются ! входами блока, параллельно выходу . каждого из выпрямителей подключены ,резистор и конденсатор, отрицатель.ные выводы выпрямителей объединены, I а положительные выводы соединены

:включенными последовательно в прямой полярности относительно выпрямителя, подключенного к сетевому трансформатору, излучателями фототиристоров, являющимися световыми выходами блока, каждый из ключей выполнен в виде ди одного моста с тиристором, включен-!, ным между выводами постоянного тока моста, причем цепь управления тиристора являе тся управлякщяч входом ключа.!

377960

I

I

I ( (I

l

::3

1 !

М J

ВНИИПИ Заказ 883/51 Тирах 649

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие r. Ужгород, ул. Проектная, 4