Устройство для автоматического переключения нагрузки

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ,НАГРУЗКИ, содержащее основной и резервный источники ; питания, перЬый формиррватель двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоиддльных сигналов содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй выпрямительные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух dинxpoнизиpoвaнныx выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора через первый выпрямительный мост соединена с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, другая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизирующий входом автогенератора стабилизиро-. ванного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соединен с вторым выходом первого.формирователя двух . синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником питания, а нагрузка соединена через замьжающие контакты исполнительного органа с основньм источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединена с резервным источником питания, о т-л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены второй формирователь двух i синхронизированных выпрямлен11ых . синусоидальных сигналов, аналогичный (Л первому, первый и второй аналоговые делители, источник напряжения смещения и первый ивторой.разделитель ные диоды, причем вход второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединен с резервным источником питания , первый и второй выходы первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого аналогового делителя, первый и второй выходы второго формирователя двух синхронизированньгх выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами второго аналогового делителя , выходы первого и второго аналоговых делителей соединены с входами компаратора, выход компаратора соединен с входом исполнительного органа , а источник напряжения смеще

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН (19) (!1) 3(51) H (Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3546222/07 (22 ) 31. 01 . 83 (46) 15.04.84. Вюл., )) 14 " (72) Л.И. Дик (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 584391, кл. Н 02 J 9/06, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

В 646406, кл. Н 02 3 9/06, !979.

3. Авторское свидетельство СССР

В 353317, кл, Н 02 J 9/06, 1970 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, НАГРУЗКИ, содержа. щее основной и резервный источники питания, первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй вынрямительные мосты, первичная . обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора через, первый выпрямительный мост соединена. с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, другая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизирующйм входом автогенератора стабилизиро-. ванного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соединен с вторым выходом первого, формирователя двух . .синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником питания, а нагрузка соединена через замыкающие контакты исполнительного органа с основным источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединена с резервным источником питания, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены второй формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, аналогичный первому, первый и второй аналоговые делители, источник напряжения смещения и первый и второй разделительные диоды, причем вход второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединен с резервным источником питания, первый и второй выходы первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого аналогового делителя, первый и второй выходы второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены воответственно с первым и вторым входами второго аналогового делителя, выходы первого и второго аналоговых делителей соединены с входами компаратора, выход компаратора соединен с входом исполнительного органа, а источник напряжения смеще1086502 ния через первый и второй раздели- с вторыми входами первого и второго тельные диоды соединен соответственно аналоговых делителей.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах резервированного и гарантированного энергоснабжения аппаратуры.

Известно устройство для автоматического переключения нагрузки, содержащее трансформатор с двумя вторич« ными обмотками, первичная обмотка которого подключена к основной сети, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, дифференциальный усилитель, выпрямитель, ключевой элемент и исполнительное реле Е1 3.

Недостатком данного устройства является низкая надежность электропитания нагрузки при возможном снижении напряжения в резервной сети, т,с как в устройстве отсутствуют эле. менты контроля напряжения резервной сети.

Известно также устройство для автоматического переключения нагрузки с одного источника на другой, содержащее два аналогичных блока анализа напряжения источника, каждый из которых включает датчик напряжения, соединенный с пороговым элементом, триггер, логическую схему

"Запрет" и блок формирования импульс-ЗО ной команды, подключенный ко входу исполнительного элемента с памятьюГ23.

Недостатком данного устройства также является низкая надежность питания нагрузки, так как при воз- 35 можном одновременном снижении напряжения основной и резервной сети до уровня ниже уставок срабатывания пороговых элементов не обеспечивается переключение нагрузки к источнику, 40 имеющему наибольшее напряжение.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устг ройство для переключения электропитания, содержащее основной и резерв- 45 ный источник питания, первый формиро ватель двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, 2 компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных сигналов содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй выпрямительные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора через первый выпрямительный мост соединена с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных .сигналов, другая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизирующим входом автогенеpampa стабилизированного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соедИнен с вторым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником питания, первый и второй выходы формирователя двух синхронизированных выпрямнтельных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, выход компа- 4 ратора соединен со входом исполнительного органа, а нагрузка соединена через замыкающие контакты исполнительного органа с основными источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединен с резервным источ" ником питания (3 ).

Недостатком указанного устройства также является низкая надежность электропитания нагрузки при возможном напряжении резервной сети, так как в устройстве отсутствуют элементы контроля напряжения в резервной сети. з 1086

Однако существует ряд ответст-—

l венных потребителей электроэнергии переменного тока, не допускающих перерыва питания (например аппаратура передачи информации), для обеспечения надежной работы которых необходима подача- электрической энергии от источника, имеющего наибольшую величину напряжения.

Целью изобретения является ловы- 1р шение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для переключения нагрузки, содержащее основной и резервный источники питания, первый1б формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрями- - 20 тельных синусоидальных сигналов содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй выпрямитель- 25 ные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора через первый выпря- мительный мост соединена с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, другая 35 вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизирфощим входом автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соединен с вторым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником пита- 45 ния, а нагрузка соединена через замыкающие контакты исполнительного .органа с основным источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединена с резервным источником питания, дополнительно введены второй формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, аналогичный первому,первый и второй

55 аналоговые делители, источник напряжения смещения и первый и второй разделительные диоды, причем вход

502 4 второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединен с резервным источником питания, первый и второй выходы первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого аналоГового делителя, первый и второй выходы второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами второго аналогового делителя, выходы первого и второго аналоговых делителей соединены с входами компаратора, выход компаратора соединен с входом исполнительного органа, а источник напряжения смещения через первый и второй разделительные диоды соедине.

;ны соответственно с вторыми входами первого и второго .аналоговых усилителей.

На чертеже приведена функциональ. ная схема устройства,.на схеме обозна» чено: 011, Бр, Ur — мгновенные значения напряжений основного источника, резервного источника и автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения соответственно; — время.

Устройство содержит нагрузку 1, исполнительный орган 2 (например электромагнитное реле) с раэмыкающими контактами 3 и замыкающими контактами 4, компаратор 5, два аналоговых делителя 6 и 7,. выполненных, например, на базе операционных усилителей, осуществляющих операции взятия логарифма от значения входных сигналов, вычитания и взятия антилогарифма разности, источник напряжения смешения 8, разделительные диод 9 и формирователи 10 и 11 двух синхронизированных выпрямленных сиИусоидальных сигналов, каждый иэ которых состоит из трансформатора 12 с двумя вторичными обмотками 13 и ,14, автогенератора 15 стабилизированного синусоидального напряжения и двух выпрямительных мостов 16 и 17.

Вторичная обмотка 13 трансформатора подключена к синхронизирующему входу автогенератора 15; другая вторичная обмотка 14 и выход автогенератора через выпрямительные мосты 16 и 17 подключены к первому и второму вхо1086502 дам аналогового делителя. Входы фор- . мирователей 10 и 11 (первичная обмотка 18 трансформатора) подсоединены к основному и резервному источникам питания соответственно. 5

Устройство работает следующнмобразом.

Напряжение По UUîзиноос снимаемое со вторичной обмоткй 14 трансформатора и пропорциональное. напряже- 10 нию основной сети, выпрямляется .мостом 16 и поступает на первый вход "Делимое" аналогового .делителя 6 напряжения, а на второй вход "Делитель Подается выпрямленное напря- 15 жение с выхода автогенератора 15 ста- . билизированного. синусоидального напряжения. Напряжение на выходе автогенератора Бг синхронизировано напряжением основного источника 20 через вторичную обмотку 13, т.е, Ъ

Uã=Uã sinuîñ, поэтому на выходе аналогового делителя 6 напряжения присутствует постоянный сигнал, пропорционаЛьный отношению мгновенных 25 значений По и U„, т e. 1 о ®г для любого момента времени (кроме мо" мента "Переход через нуль" напряже н.:1; автогенератора 15).

Выпрямительные мосты 16 и 17 30 предназначены для подачи на входы аналоговых делителей напряжений, имеющих один и тот же знак..

Так как формирователь 11, подключенный к резервному источнику с напряжением U,,выполйен аналогично формирователю 10, а частота его автогенератора равна частоте напряжения резервного источника, на выходе аналогового делителя 7 присутству- о 40 ет постоянный сигнал, пропорциональ-" ный величине 0 /U<.

Для обеспечения правильной работы устройства необходимо равенство

1 амплитудных значений напряжений ав- 4 тогенераторов обоих формирователей.

Напряжения с выходов делителей 6 и 7 напряжения подаются на вход компаратора 5.

В случае, когда амплитудное (дейст» 0 вующее) значение напряжения основного источника превьппает напряжение резервного источника, т.е. при Uä>U, устройство находится в исходном состоянии: выходной сигнал делителя 6 превьппает сигнал делителя 7, компаратор 5 находится в исходном состоянин, исполнительный орган 2 обесто" чен, а питание нагрузки 1 осуществляется от основного источника через замкнутые контакты 3.

При снижении напряжения .основного источника наступает момент, при котором Бо С П . При этом выходной сигнал делителя 7 превышает сигнал делителя 6, срабатывает компаратор 5, вызывая срабатывание исполнительного органа 2, и нагрузка автоматически подключается к резервному источнику контактами 4.

Необходимо отметить, что появление сигнала на выходе компаратора 5 происходит практически мгновенно в зоне напряжений отличных от "нуля".

Задержка возможна только в зоне перехода напряжения через "нуль", ширина которой определяется наименьшим значением напряження на втором .входе аналогового делителя„ при котором обеспечивается заданная точность операции деления, производимого. элементами 6 и 7.

Для исключения операции "Деление на нуль" в схему устройства введен.. источник 8 постоянного напряжения смешения малой величины, подключенный. через разделительные.диоды 9 к вторым входам элементов 6 и 7, чем обеспечиваегся подача на эти входы напряжения в момент "Переход через нуль" напряжения автогенератора 15.

Влияние помехи, вызванной кратковременным спадом напряжения.на выл оде делителей напряжения в момент "Пере,ход через нуль" напряжения автогенератора 15 устранено, например, применением в качестве исполнительного органа электромагнитного реле, имею-. щего задержку на включение и отключение.

Устройство обладает более высокой надежностью по сравнению с прототи- . пом за счет автоматического подключения нагрузки к источнику, имеющему. наибольшее напряжение (действующее значение .синусоидального напряжения) при практическом сохранении быстродействия .устройства-прототипа. Обеспечивается также и более широкая область применения предлагаемого устройства. Следует отметить, что основная и резервная сеть могут иметь напряжения, отличающееся по частоте и фазе.

1086502

Составитель Е. Пантелыкин

Редактор М. Товтин Техред В.Далекорей . Корректор B. Синицкая

Заказ 2262/49 Тираж 614 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4