Система бесперебойного электропитания

 

СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая два источника переменного тока, имеющих общий нулевой зажим, предназначенный для подключения одного вывода нагрузки, другой вывод которой предназначен для подключения к фазному зажиму каждого источника через замыкающий контакт магнитных линейных контакторов, и первичные обмотки уравнительных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены параллельно, одни выводы катушек магнитных контакторов подключены к общему нулевому зажиму , отличающаяся тем, что, с целью повышения качества напряжения на нагрузке, в нее введены два ключа управления, два шунтирующих контактора, а линейные контакторы снабжены размыкающим контактом, при этом катушки шунтирующих контакторов и другой вывод линейных, контакторов через ключ управления соединены с фазным зажимом одного из источников, а другой вывод катушек шунтирующих контакторов через размь1каюший контакт линейного контактоS ра другого источника - с общим нулевым зажимом, а замыкающий контакт шунтирующего контактора шунтирует первичную обмотку уравнительного трансформатора, подключенного к тому же источнику. 00 со ю оо

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(5ц Н 02 J 9/00, + 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3456490/24-07 (22) 18.06.82 (46) 30.03.89. Бюл. № 12

- (72) А. Г. Азаров, С. И. Королев, В. В. Полонский и Г. И. Цветков (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском

-- институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники — (53), 621.316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .№ 568115, кл. Н 02 J 9/06, 1975.

2. Т. Wolpert. Uninterzuptible Power.

Supply for Critical AC Loads — А New

Approach «IEEE Trans. Ind Аррl» чо1 ЛА — 10, № 5, Sep 10 ct, 1974, р. 627 — 634. (54) (57) СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая два источника переменного тока, имеющих общий нулевой зажим, предназначенный для подключения одного вывода нагрузки, другой вывод которой предназначен для подключе„„SU„„1083287 А ния к фазному зажиму каждого источника через замыкающий контакт магнитных линейных контакторов, и первичные обмотки уравнительных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены параллельно, одни выводы катушек магнитных контакторов подключены к общему нулевому зажиму, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества напряжения на нагрузке, в нее введены два ключа уйравления, два шунтирующих контактора, а линейные контакторы снабжены размыкающим контактом, при этом катушки шунтирующих контакторов и другой вывод линейных контакторов через ключ управления соединены с фазным зажимом одного из источников, а другой вывод катушек шунтирующих контакторов через размыкающий контакт линейного контакто- щ ра другого источника — с общим нулевым зажимом, а замыкающий контакт шунтирующего контактора шунтирует первичную обмотку уравнительного трансформатора, подключенного к тому же источнику.

1083287

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания ответственных потребителей переменного тока.

Известны системы электропитания, в которых при аварии в основном источнике переменного тока потребители подключаются к резервному (1) .

Недостатком подобных систем с резервным источником переменного тока являются перерывы в электропитании, длительность которых даже при использовании тиристорных выключателей с принудительной коммутацией составляет около четверти периода питающего напряжения.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система электропитания, состоящая из параллельно работающих источников переменного тока, каждый из которых подключен к нагрузке через последовательно соединенные первичную обмотку уравнительного трансформатора и линейный,контактор. Преимуществом указанной системы электропитания является отсутствие перерывов в электропитании потребителей, а также равномерная загрузка всех источников по току и высокая стабильность напряжения на нагрузке в стационарном режиме, так как оно всегда равно среднему арифметическому напряжению всех источников (2).

Недостаток известной системы электропитания состоит в низком качестве напряжения на нагрузке при подключениях (отключениях) отдельных источников, так как уравнительный трансформатор подключающегося (отключающегося) источника переходит в режим, близкий к холостому ходу, и насыщается, что вызывает искажение формы напряжения на нагрузке. Кроме того, нарушается равномерная загрузка источников по току, что также вызывает колебания напряжения на нагрузке.

Цель изобретения — повышение качества напряжения на нагрузке при подключении (отключении) источников переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в систему бесперебойного питания, содержащую два источника переменного тока, имеющих общий нулевой зажим, предназначенный для подключения одного вывода нагрузки, другой вывод которой предназначен для подключения к фазному зажиму каждого источника через замыкающий контакт магнитных линейных контакторов, и первичные обмотки уравнительных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены параллельно, одни выводы катушек, магнитных контакторов подключены к общему нулевому зажиму, введены два ключа управления, два шунтирующих контактора, а линейные контакторы снабжены размыкающим контактом, при этом катушки шунтирующих контакторов и другой вывод линейНых контакторов через ключ управления соединены с фазным зажимом одного из источников, а другой вывод катушек шунтирующих контакторов через размыкающий контакт линейного контактора другого источника — с общим нулевым зажимом, а замыкающий контакт шунтирующего контактора шунтирует первичную обмотку уравнительного трансформатора, подключенного к тому же источнику.

На чертеже изображена схема предлагае10 мой системы бесперебойного электропитания.

Система содержит источники 1 и 2 переменного тока и нагрузку 3. Источник 1 пере° менного тока содержит уравнительный трансформатор 4, линейный контактор 5 с катушкой 6., главным контактом 7 и дополнительным размыкающим контактом 8, шунтирующий контактор 9 с катушкой 10 и главным контактом 11 и ключ 12 управления. Источник 2 переменного тока содержит уравнительный трансформатор 13, линейный контактор 14 с катушкой 15, гланым контактом 16 и дополнительным размыкающим контактом 17, шунтирующий контактор 18 с катушкой 19 я главным контактом 20 и ключ 21 управления.

Главный контакт 11 шунтирующего контактора 9 подключен параллельно первичной обмотке уравнительного трансформатора 4, один конец которой подключен к фазному зажиму источника переменного тока, а второй конец через главный контакт 7 линейного контактора 5 подключен к нагрузке 3. Катушки 6 и 10 контакторов 5 и 9 подключены к фазному напряжению через ключ 12 управления, причем катушка 10 шунтирующего контактора 9 включена через размыкающий контакт 17 линейного контактора 14, расположенного в другом источнике 2 переменного тока. Главный контакт 20 шунтирующего контактора 18 подключен параллельно первичной обмотке уравнительного трансформатора 13, один конец которой подключен к фазному зажиму источни4О ка 2 переменного тока, а второй конец через главный контакт 16 линейного контактора 14 подключен к нагрузке 3. Катушки 15 и 19 контакторов 14 и 18 подключены к фазному напряжениию через ключ 21 управления, причем катушка 19 шунтирующего контак4> тора 18 включена через размыкающий контакт 8 линейного контактора 5, расположенного в другом источнике переменного тока.

Вторичные обмотки уравнительных трансформаторов 4 и 13 соединены параллельно.

Система бесперебойного электропитания работает следующим образом.

При замыкании ключа 12 управления, находящегося в источнике 1 переменного тока, катушки 6 и 10 контакторов 5 и 9 подключаются к фазному напряжению. Линейный контактор 5 при этом своим главным контактом 7 подключает источник 1 переменного напряжения к нагрузке 3, а шунтирующий контактор 9 своим главным контак1083287

3 том 11 замыкает первичную обмотку ypasнительного трансформатора 4. Поскольку контакторы 5 и 9 включаются одновременно, то время нахождения первичной обмотки уравнительного трансформатора 4 под напряжением практически равно нулю, он не насыщается, и напряжение на нагрузке во все моменты времени соответствует выходному напряжению источника 1 переменного тока.

При замыкании ключа 21 управления, 10 находящегося в источнике 2 переменного тока, шунтирующий контактор 18 не включается, так как размыкающий контакт 8 линейного контактора 5, включенный в цепь катушки 19, разомкнут, а включается только линейный контактор 14, который своим 15 главным контактом 16 подключает источник 2 переменного напряжения к нагрузке 3. При этом размыкающий контакт 17, включенный в цепь катушки 10 шунтирующего контактора 9, размыкается, контактор 9 выключается и оба уравнительных 20 трансформатора 4 и 13 вступают в работу, осуществляя деление тока между источниками 1 и 2 переменного тока. Нагрузка 3 получает энергию переменного тока от параллельно работающих источников 1 и 2 5 переменного тока. Включение шунтирующего контактора происходит после того, как включится линейный контактор 14, т.е. источник 2 переменного тока уже подключен параллельно источнику 1 переменного тока.

Но в этот момент времени первичная обмот- 30 ка уравнительного трансформатора 4 зашунтирована главным контактом 11 шунтирующего контактора 9 и уравнительный трансформатор 4 в целом не оказывает никакого влияния на деление тока нагрузки между источниками 1 и 2 переменного тока. 35

Другими словами, в течение времени, равного времени выключения шунтирующего кон .тактора 9, осуществляется параллельная работа источников переменного тока без уравнительных трансформаторов.

Пусть через некоторое время ключ 12 управления размыкается. Тогда отключаются линейный контактор 5, шунтирующий контактор 9, и нагрузка будет обеспечиваться энергией только от йсточиика 2 переменного тока. При этом через размыкающий кон- 45 такт 8 линейного контактора 5 включается шунтирующий контактор 18 и замыкает своим главным контактом 20 первичную обмотку уравнительного трансформатора 13.

Шунтирующий контактор 18 включается после того, как включился линейный контактор 5, а это значит, что в течение времени, равного времени включения шунтирующего контактора 18, уравнительный трансформатор 13 работает на холостом ходу и может насытиться, а это вызывает искажение формы напряжения на нагрузке.

Чтобы этого не произошло, параметры первичной цепи уравнительного трансформатора (сечение магнитопровода, количество витков первичной обмотки) выбираются так, чтобы за время включения шунтирующего контактора не происходило его насыщения.

Таким образом, при любой коммутации источников переменного тока, имеющей место на практике, аномальный режим в предлагаемой системе бесперебойного электропитания (параллельная работа источников переменного тока без уравнительных трансформаторов, работа уравнительных трансформаторов на холостом ходу) длится не более, чем время включения (выключения) шунтирующих контакторов. Это позволяет существенно повысить качество напряжения на нагрузке в момент коммутации источников переменного тока по сравнению с известными системами бесперебойного электропитания.

Дальнейшее сокращение длительности аномальных режимов и, следовательно, повышение качества напряжения на нагрузке может быть достигнуто при использовании в качестве контакторов полупроводниковых, в частности тиристорных, коммутаторов.

Предложенную систему бесперебойного электропитания целесообразно использовать для наиболее ответственных потребителей, не допускающих не только перерывов в питании, но и критичных, к кратковременным всплескам, просадкам и искажению формы питающего напряжения. Особенно целесообразно предлагаемую систему бесперебойного электропитания использовать тогда, когда источники переменного тока представляют собой статические преобразователи с синусоидальным выходным напряжением, являющиеся источниками ограниченной мощности и обладающие, следовательно, значительной величиной выходного сопротивления которое отрицательно влияет на качество выходного напряжения при коммутации в цепи нагрузки.

Редактор М. Ткач

Заказ 1769 48

Составитель Г. Дамская

Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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