Устройство для автоматического включения резервного источника питания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ,.содержащее коммутаторы с цепями контроля положения основного и резервного источников, управляющие входы которых подключены к выходам элементов Запрет, к управляющему входу элемента Запрет коммутатора основного источника подключен прямой выход датчика напряжения основного источника, инверсный выход которого через элемент И подключен к управляющему входу элемента Запрет коммутатора резервного источника, причем к второму входу элемента И подключен выход датчика напряжения резервного источника, а на запреиаювще Запрет входы элементов коммутаторов взаимно подключены цепи контроля положения коммутаторов, и датчик выходного напряжения, о т л и ч а юИ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены автоматический выключатель с независимым расцепителем, дополнительные элементы Запрет и Время, причем автоматический выключатель вклю- § чен между основным источником и точ (Л кой соединения коммутатора основного источника и датчика напряжения основного источника, управляющий вход дополнительного элемента Запрет соединен с прямым выходом датчика напряжения основного источника, запрещающий вход - с выходом датчика выходного напряжения, а выход через элемент Время - с независимым расцепителем автоматического выключателя .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧНМИХ

ГЕСПУБЛИН

3(5)) Н 02 У 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3302512/07-24 (22) 19.06.81 (46) 30,07.83. Бюл. 9 28 (72) В.С. Котляров, П.И. Мосный, Ю.И. Режнов, Г.С. Веселова и М.Г. Туровский (71) Нижнеднепровский трубопрокатный ордена Октябрьской Революции завод им. Карла Либкнехта (53) 621.316,925(088,8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

9 684076, кл. Н 02 J 9/06, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

В 702460, кл. Н 02 l 9/06, 1979, 3. Левченко M.Ã., Хомяков И.И.

Автоматическое включение резерва, М,, Энергия, 1971.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 734849, кл. Н 02 J 9/06, 1980, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА

ПИТАНИЯ, содержащее коммутаторы с цепями контроля положения основного и резервного источников, управляющие входы которых подключены к выходам элементов Запрет, к управляющему входу элемента Запрет коммутатора основного источника подключен прямой выход датчика напряжения основного

„„SU„„2526 А источника, инверсный выход которого через элемент И подключен к управляющему входу элемента Запрет коммутатора резервного источника, причем к второму входу элемента И подключен выход датчика напряжения резервного источника, а на запрещающие входы элементов Запрет коммутаторов взаимно подключены цепи контроля положения коммутаторов, и датчик выходного напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены автоматический выключатель с независимым расцепителем, дополнительные элементы Запрет н Время, причем автоматический выключатель вклюФ чен между основным источником и точкой соединения коммутатора основного источника и датчика напряжения основного источника, управляющий вход дополнительного элемента Запрет соединен с прямым выходом датчика Я напряжения основного источника, запрещающий вход — с выходом датчика выходного напряжения, а выход через элемент Время — с независимьв расцепителем автоматического выключателя.

103252б

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для автоматического подключения нагрузки к резервному источнику питания при выходе из строя основного источника (АВР) с автоматическим 5 возвратом на основной источник при восстановлении последнего,.

Изв ест ны устройства для автоматического включения резервного источника питания (ABP), функциональные схемы которых содержат коммутаторы (с цепями контроля положения) основного и резервного источников, управляющие входы которых подключены к выходам элементов Запрет, к уп- 15 равляющему входу элемента Запрет коммутатора основного источника подключен прямой выход датчика напряжения основного источника, инверсный выход которого через элемент И подключен к управляющему входу элемента Запрет коммутатора резервного источника, причем ко второму входу элемента И подключен выход датчика напряжения резервного источника, а на запрещающие входы элементов Запрет взаимно подключены цепи контроля положения коммутаторов (.1), L2) и (33 °

Наиболее бяизким по технической сущности к предлагаемому является устройство, состоящее из коммутаторов основного и резервного источника, блоков управления коммутаторами, датчиков контроля напряжения источников пи" àíèÿ и блока контроля сра- 35 батывания коммутаторов, осуществляющего контроль срабатывания коммутаторов с помощью датчика контроля выходного напряжения устройства. функциональные связи между узлами 40 устройства аналогичны описанным выше Г4), Общим недостатком известных устройств является отсутствие контроля исправности аппаратуры основного ввода устройств, пользующейся приоритетом на включение по сравнению с аппаратурой ввода от резервного источника питания при нормальных напряжениях основного и резервного источников питания. Приоритетным элементом аппаратуры основного ввода во всех устройствах АВР является датчик контроля напряжения основного ввода, осуществляющий непрерывный контроль напряжения основного источ- 55 ника питания и не зависящий от работы остальных блоков устройств АВР, В связи с этим возможны ситуации (например, электрическое или механическое повреждение коммутатора 60 основного источника питания или его блока управления, работающих в наиболее нагруженном режиме длительного включения), при которых в случае нормального напряжения основного источ- g5 ника питания нагрузка устройства

АВР обесточена до вмешательства обслуживающего персонала, что недопустимо, Цель изобретения — повышение н адежности работы устройств для автоматического включения резервного источника питания (АВР) °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического включения резервного источника питания, содержащее коммутаторы с цепями контроля положения основного и резервного источников, управляющие входы которых подключены к выходам элементов Запрет, к управляющему входу элемента Запрет коммутатора основного источника под ключен прямой выход датчика напряжения основного источника, инверсный выход которого через элемент И подключен к управляющему входу элемента Запрет коммутатора резервного источника, причем к второму входу элемента И подключен выход датчика напряжения резервного источника, а на запрещающие входы элементов Запрет коммутаторов взаимно подключены цепи контроля положения коммутаторов, H датчик выходного напряжения, дополнительно введены автоматический выключатель с независимым расцепителем, элементы Запрет и * Время, причем автоматический выключатель включен между основным источником и точкой соединения коммутатора основного источника и датчика напряжения основного источника, управляющий вход дополнительного элемента Запрет соединен с прямым выходом датчика напряжения основного источника, запрещающий вход— с выходом датчика выходного напряжения, а выход через элемент Время - с независимым расцепителем автоматического выключателя, На фиг.l представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 схема электрическая принципиальная (пример выполнения на релейноконтактной элементной базе).

Устройство для автоматического включения резервного источника питания (фиг.1) содержит автоматический выключатель 1 с.независимым расцепителем, коммутатор 2 основного источника питания, датчик 3 напряжения основного источника питания, элемент Запрет 4 коммутатора основного источника питания, датчик

5 выходного напряжения, элемент И б, элемент Запрет 7 резервного ис-. точника питания, коммутатор 8 резервного источника питания, датчик 9 напряжения резервного источника пита- . ния, элемент Запрет 10 и элемент Время ll выходной сигнал кото-. рого запаздывает по сравнению с вы1032526 ходным сигналом элемента Запрет

10 на некоторый промежуток времени превышающий время, необходимое для переключения устройства с одного источника питания на другой.

Устройство работает следующим 5 образом.

Автоматический выключатель 1 с независимым расцепителем включен.

При наличии нормального напряжения основíorо источника питания датчик 3 вырабатывает сигналы: на прямом выходе — разрешающий включение коммутатора 2 (поступает на управ— ляющий вход элемента Запрет 4) и сигнализирующий о нормальном напряжении основного источника (пос-тупает на управляющий вход элемента Запрет 10); на инверсном выходе - запрещающий включение (отключающий) коммутатора 8 резервного источника (поступает на один из входов элемента И б) .

С выхода элемента И б запрещающий включение (отключающий) сигнал через элемент Запрет 7 поступает на управляющий вход коммутатора 8.

При отключенном коммутаторе 8 отсутствует сигнал на запрещающем входе элемента Запрет,. 4, который при этом формирует управляющий сигнал на включение коммутатора 2 основ-3Q ного источника. Коммутатор 2 включен, и нагрузка устройства ABP получает питание от основного источника.

При нормальном напряжении на выходе устройства ABP датчик 5 выра- 35 батывает запрещающий сигнал, который поступает на запрещающий вход элемента Запрет 10, а на выходах элемента Запрет 10 и элемента Время 11 — сигнал запрещающий

40 срабатывание независимого расцепителя автоматического выключателя 1, В случае исчезновения нормального напряжения основного источника питания датчик 3 вырабатывает .сигналы, вызывающие отключение кож утатора

2 и включение коммутатора B резервного источника питания. коммутатор 8 включается после отключения коммутатора 2 (с запрещающего входа элемента Запрет 7 снимается сигнал) 50 и при наличии нормального напряжения резервного источника (при наличии соответствующего сигнала на выходе датчика 9, поступающего на один из входов элемента И б, и аналогичного 55 сигналу на инверсном выходе датчика

3, поступающего на второй вход элемента И 6).

Во время переключения устройства

ABP для питания нагрузки от резерв- @» ного источника на выходе устройства напряжение отсутствует и на выходе датчика 5 появляется соответствующий сииггннаалл, Несмотря на снятие запрещающего сигнала с запрещающего входа ., 65 элемента Запрет 10, на выходах элементов Запрет 10 и Время

11 появляется сигнал, запрещающий срабатывание независимого расцепителя автоматического выключателя 1, так как на управляющий вход элемента Запрет 10 поступает запрещающий сигнал с прямого выхода датчика 3, свидетельствующий об отсутствии нормального напряжения основного источника питания. После переключения устройства ABP на резервный источник питания на выходе устройства появляется нормальное напряжение и, следовательно, на выходе датчика 5 появляется сигнал запрета, поступающий на запрещающий вход элемента Запрет 10 и дополнительно блокирующий срабатывание элементов Запрет

10, Время 11 и независимого расцепителя автоматического выключателя 1. Автоматический выключатель остается включенным, и схема ABP готова к возврату на основной источник питания при восстановлении последнего.

При восстановлении напряжения основного источника питания датчик 3 начинает вырабатывать сигналы, соответствующие наличию нормального напряжения источника питания (описаны выше). При этом происходит отключение коммутатора 8 резервного источника питания и включение коммутатора

2 основного источника питания. На-грузка устройства получает питание от основного источника.

При переключении с резервного на основной источник питания в течение времени, необходимого для отключения узлов. коммутации резервного источника питания и включения узлов коммутации основного источника, на выходе устройства АВР напряжение отсутствует, При этом на управляющий вход элемента Запрет 10 поступает сигнал с выхода датчика 3, свидетельствующий о наличии нормального напряжения основного источника, а. запрещающий сигнал (с выхода датчика 5) на запрещающем входе элемента Запрет 10 отсутствует. На выходе элемента Запрет 10 появляется сигнал, свидетельствующий о несоответствии напряжения на выходе устройства ABP напряжению основного источника питания и .поступающий на вход элемента Время . 11. Так как выходной сигнал элемента ВреМя ll запаздывает по отношению к его входному сигналу на промежуток времени превышающий время, необходимое для переключения устройства с одного источника питания на другой, то при успешном возврате ABP c резервного на основной источник питания независимый.расцепитель автоматиче кого выключателя 1 не срабатывает

1032526 и автоматический выключатель 1 остается включенным. После появления на выходе устройства АВР нормального . напряжения датчик 5 вырабатывает .запрещающий сигнал, поступающий на запрещающий вход элемента Запрет 5

10. На выходе элемента Запрет 10 появляется сигнал, запрещающий работу элемента Время 11 и тем самым срабатывание независимого расцепителя автоматического выключателя 1.

В случае неисправности (например, электрического или механического повреждения). коммутатора 2 или элемента Запрет 4 нормальное напряжение на выходе устройства АВР отсутствует и по истечении времени (при наличии нормального напряжении основного источника питания) элемент Время ll вырабатывает сигнал, поступающий на независимый расцепитель автоматического выключателя 1 и вызывающий отключение автоматического выключателя 1.

Автоматический выключатель 1 отключается и обесточивает все элементы 25 коммутации ввода от основного источника питания, в том числе и приоритетный элемент — датчик 3 контроля напряжения основного источника питания. При этом на одном из входов

3Q элемента И 6 поступает разрещающий сигнал датчика 3 и снимается запре. щающий сигнал с запрещающего входа элемента Запрет 7, При наличии нормального напряжения резервного источника и соответствующего сигнала на выходе датчика 9 происходит включение коммутатора 8 ° Нагрузка устройства ABP получает питание от резервного источника.

Так как автоматический выключа- 40 тель 1 играет роль элемента с электромеханической памятью (может быть включен только вручную обслуживающим персоналом) и вход датчика 3 контроля напряжения основного источника 45 питания подключен к его выходу, попытки автоматического возврата на питание нагрузки устройства ABP от основного источника питания при неисправностях аппаратуры основного ввода устройства исключены.

Блоки устройства для автоматического включения резервного источника могут быть выполнены на любой (релейно-контакторной,полупроводниково )55 элементной базе с учетом требования: выход из строя датчиков 3 и 5, элемента Запрет 10 и элемента Время 11, с помощью которых осуществляется контроль исправности .коммута-. тора 2 и элемента Запрет 4

Ф I Ф I 60 ввода от основного источника питания, должен в ыз ыв ать ав томат ич ес к ое и ереключение устройства ABP на питание нагрузки or резервного истонника питания. 65

Для обеспечения возможности выбора основного источника питания схемы полукомплектов обоих вводов аналогичны, а выбор основного источника питания осуществляется с помощью ключаизбирателя. При переключении ключаизбирателя из нулевого (нейтрального) положения в положение, соответствую-. .щее выбору одного из вводов в качестве основного, схема устройства функционально приводится к схеме по фиг ° 1, .Устройство по фиг.2 состоит из автоматического выключателя 12 с независимым расцепителем, контактора с катушкой 13, силовыми контактами

l4 и блок-контактом 15, реле 16 контроля напряжения первого источника питания с контактами 17 и 18, реле

19 контроля выходного напряжения устройства с контактом 20, контактора с катушкой 21, силовыми контактами 22 и блок-контактом 23, реле 24 контроля напряжения второго источника с контактами 25 и 26, реле времени ,с катушкой 27 и контактом 28,реле времени с катушкой 29 и контактом

30, ключа-избирателя 31 основного источника питания, автоматического выключателя 32 с независимым расцепителем.

Работу устройства рассмотрим при выборе первого ввода в качестве основного. При этом блокам предлагаемого устройства по фиг.l соответствуют следующие электрические аппараты и цепи по фиг.2; блок 1 - автоматический выключатель 12 с независимым расцепителем; блок 2 — контактор с .катушкой 13 и силовыми контактами 14 основного ввода; блок 3 реле 16; блок 4 — блок-контакт 23 контактора резервного ввода; блок 5 реле 19," блок 6 - цепь из последовательно соединенных контактов 18 и 25; блок 7 — блок-контакт 15 контактора основного ввода; блок 8 контактор с катушкой 21 и силовыми контактами 22 резервного ввода; блок 9 — реле 24; блок 10 - контакты

17 и 20 реле контроля напряжения основного ввода и выходного напряжения устройства соответственно; блок

ll — реле времени с катушкой 27 и контактом 28.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ-избиратель 31 установлен в нулевое (нейтральное) положение, автоматические выключатели 12 и 32 включены., При наличии на вводах нормальных напряжений реле 16 и 24 включены, их контакты 17 и 25 замкнуты, контакты 18 и 26 разомкнуты. Реле 19 контроля выходного напряжения отключено, его контакт 20 разомкнут. Катушки 27 и 29 реле времени получают

1032526 питание от соответствующих вводов через замкнутые контакты 17 и 25 и замкнутые в нейтральном положении контакты ключа-избирателя 31 ° Контакты 28 и 30 реле времени разомкнуты.

При установке ключа-избирателя 5

31 в положение 1B, соответствующее включению первого ввода в качестве основного, происходит подготовка цепей оперативного управления полукомплекта первого ввода на вклю- 0 чение независимого расцепителя автоматического выключателя 12, а также на включение контактора (катушка 13) первого ввода.

Катушка 27 реле времени подключается к выходу устройства через ра= замкнутый контакт 20.

В цепях оперативного управления полукомплекта второго (реэервного) ввода подготавливаются цепь управления контактора (катушка 21) второго ввода, состоящая иэ последовательно соединенных разомкнутого контакта 18 и замкнутого контакта 15.

Катушка 29 реле времени и цепь питания независимого расцепителя автомати. ческого выключателя 32 отключаются и в дальнейшем в работе устройства участия не принимают.

В связи с отсутствием напряжения на выходе устройства {на время, не- 30 обходимое для срабатывания контактора основного ввода) катушка 27 реле времени обесточена и его контакт 28 начинает замыкаться с выдержкой времени. Контактор с катушкой 13 вклю- 35 чается {контактор с катушкой 21 не включается, так как контакт 18 разомкнут), замыкает свои силовые контакты 14, размыкает блок-контакт

15, и на выходе устройства появляет- 4О ся напряжение. Включается реле 19 контроля выходного напряжения, замыкается его контакт 20 и подается напряжение на катушку 27 реле времени, которая довзводит и удерживает свой контакт 28 в цепи независимого расцепителя автоматического выключателя 12. Последний остается включенным. Нагрузка устройства получает питание от первого (основного) ввода.

При нарушениях в электроснабжении первого ввода реле 5 отключается, контактом 17 отключает питание всех оперативных цепей этого ввода и контактом 18 включает контактор (катушка 21, силовые контакты 22 и блокконтакт 23) второго (резервного) ввода. Реле 19 контроля выходного напряжения и катушка 27 реле времени после кратковременного перерыва, вызванного исчезновением нормального напряжения на основном вводе и переключением на резервный ввод, получают питание от резервного ввода с выхода устройства и снова включаются, 65 подготавливая блокировку (разомкнутый контакт 28 н цепи независимого расцепителя автоматического выключателя 12) срабатывания независимого расцепителя автоматического выключателя 12 при возврате устрбйства на питание от первого (основного) ввода в случае восстановления на последнем нормального напряжения.

При восстановлении нормального напряжения на первом (основном) вводе включается реле 16, размыкает свой контакт 18 в цепи катушки 21 и замыкает свой контакт 17 цепи питания оперативных цепей полукомплекта первого ввода.

После отключения контактора (катушка 21) резервного ввода замыкается его блок-контакт 23 в цепи катушки 13. Контактор (катушка 13, силовые контакты 14) основного ввода включается и нагрузка устройства снова получает питание от первого (основного) ввода.

В случае выхода из строя (выгорание силовых контактов 14, сгорание катушки 13, их механические повреждения) контактора основного ввода или цепей его управления на выходе устройства исчезает (при включении схемы из исходного состояния не появляется) нормальное напряжение. Реле.

19 отключается и своим контактом

20 отключает катушку 27 реле времени.

Реле времени с выдержкой времени замыкает свой контакт 28 в цепи независимого расцепителя автоматического выключателя 12. Если при этом замкнут контакт 17 реле 16 (нормальное напряжение на первом вводе),то при замыкании контакта 28 происходит срабатывание независимого расцепителя автоматического выключателя 12. Последний отключается и обесточивает все цепи полукомплекта первого ввода, в том числе и приоритетный элемент-реле 16. Устройство ABP переключает нагрузку на питание от резервного ввода.

Возврат на первый (основной) ввод исключен до вмешательства обслуживающего персонала (ремонт полукомплекта первого ввода и ручное включение автоматического выключателя 12).

Выдержка времени реле времени (катушка 27, контакт 28) должна быть больше полного времени, необходимого для переключения устройства с второго (резервного) ввода иа первый (основной) ввода с учетом инерционности элементов цепей управления и контакторов.

Блок-контакты 15 и 23 взаимной блокировки контакторов основного и резервного вводов реализуют функцию . Запрет и исключают встречное включение основного и резервного ис1032526

Мод юе 8ный

Мод основной точникоз питания в моменты переключений.

Анализируя работу предлагаемой схемы, можно видеть, что при выходе из строя любых элементов полукомплекта первого (основного) ввода, пользующихся приоритетом на включение и работающих в наиболее Нагруженном режиме длительного включения, устройство переключает нагрузку на питание от резервного ввода.

В устройстве можно применить автоматические выключатели с независимыми расцепителями и контакторы любых типов; кроме того, серийно выпускаемые промышленностью реле кон троля напряжения типов ЕЛ-8, ЕЛ-10 и др.; а.также электромагнитные реле. времени с выдержкой времени при отключении любых типов.

5 Использование изобретения позволяет понысить надежность питания ответственной нагрузки, что достигается благодаря контролю исправности блоков основного ввода, пользую- . g щихся приоритетом на включение, и отключению приоритетного элемента и других блоков полукоМплекта основного ввода при повреждениях последних.

1032526

Юоо f

А1 N Cl одод Г

8 дыкод

Заказ 5414/56 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Е. Пантелькин

Редактор В. Пилипенко Техред И.Метелева КорректоР и,. тяско