Устройство для подключения нагрузки к сетям питания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания ответственных потребителей переменного тока, например ЭВМ. Цель - расширение функциональных возможностей путем обеспечения параллельной работы трансформаторов. Устройство для подключения нагрузки состоит из трансформаторов по числу синфазных сетей питания и таких же количеств мостовых выпрямителей и вспомогательных тиристоров. Начала вторичных обмоток трансформаторов пофазно объединены с соответствующими клеммами нагрузки, а концы подключены к зажимам переменного тока выпрямителей, катоды и аноды которых связаны между собой через вспомогательные тиристоры. Устройство содержит также узел управления тиристорами. Новым является снабжение устройства таким узлом управления, который при пропадании напряжения какого-либо источника в первый момент выключает от нагрузки оба трансформатора, а затем подключает работоспособный. Устройство может работать с сетями с заземленной нейтралью. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 J 9 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4370344/24-07 (22) 21.01.88 (46) 07.10.90. Бюл. № 37 (71) Киевское отделение Украинского государственного проектного и проектно-конструкторского института «Тяжпромэлектропроект» (72) В. Н. Петриченко (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 543156, кл. Н 02 J 9/06, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 1138883, кл. Н 02 J 9/06, 1983. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПОДКЛ1ОЧЕНИЯ НАГРУЗКИ К СЕТЯМ ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания ответственных потребителей переменного тока, например ЭВМ. Цель— расширение функциональных возможностей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания ответственных потребителей переменного тока, например ЭВМ.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения параллельной работы трансформаторов.

На фиг. 1 изображена блок-схема силовой части и устройства при двух трехфазных сетях питания; на фиг. 2 — блок-схема (n=

=2, m=3) узла управления; на фиг. 3— структурная схема блока датчиков; на фиг. 4 — схема блока логики узла управления.

Устройство содержит многофазные мостовые выпрямители 1 и 2, аноды и катоды каждого из которых подклк>чены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров 3 и 4, аноды которых объединены, ÄÄSUÄÄ 1598047 А 1 путем обеспечения параллельной работы трансформаторов. Устройство для подключения нагрузки состоит из трансформаторов по числу синфазных сетей питания и таких же количеств мостовых выпрямителей и вспомогательных тиристоров. Начала вторичных обмоток трансформаторов пофазно объединены с соответствующими клеммами нагрузки, а концы подключены к зажимам переменного тока выпрямителей, катоды и аноды которых связаны между собой через вспомогательные тиристоры. Устройство содержит также узел управления тиристорами. Новым является снабжение устройства таким узлом управления, который при пропадании напряжения какого-либо источника в первый момент выключает от нагрузки оба трансформатора, а затем подключает работоспособный. Устройство может работать с сетями с заземленной нейтралью. 1 з. п. ф-лы, 4 ил. коммутирующий конденсатор 5, соединенный одной обкладкой с объединенными анодами вспомогательных тиристоров 3 и 4, коммутирующий тиристор 6, узел 7 управления, трансформаторы 8 и 9, концы вторичных обмоток которых присоединены к трем (т=

=3) зажимам переменного тока многофазных мостовых выпрямителей 1 и 2, а начала вторичных обмоток обоих трансформаторов пофазно соединены с нагрузкой !0, нулевой вывод которой объединен с четвертыми (т+1=4) зажимами мостовых выпрямителей 1 и 2. Первичные обмотки трансформаторов подключены к двум синфазным источникам 11 и 12 переменного тока, начала вторичных обмоток соединены через последовательно соединенные резистор 3 и диод 14 с анодом коммутирующего тиристора 6 и одним из зажимов реактора 15, другой зажим которого присоединен к второй обклад1598047

55 ке коммутирующего конденсатора 5, а катод коммутирующего тиристора 6 соединен с объединенными анодами двух развязывающих диодов 16 и 17, катоды которых присоединены к катодам вспомогательных тиристоров 3 и 4, Узел 7 управления содержит блок 18 датчиков напряжения, входы которых подключены к началу и концу каждой фазы вторичных обмоток трансформаторов 8 и 9, а выходы блока 18 датчиков — к входам блока 19 логики, выходы которого через усилительный блок 20 управления тиристорами связаны с управляющими электродами тиристоров 3, 4 и 6. Блок 18 датчиков напряжения состоит из двух датчиков, которые содержат трехфазные измерительные трансформаторы 21 и 22, первичные обмотки которых подключены к обмоткам трансформаторов 8 и 9, соответственно, а вторичные— к фильтрам 23 и 24 напряжений прямой последовательности. Выходы фильтров 23 и 24 соединены через выпрямители 25 и 26 с входами амллитудрых детекторов 27 и 28, выходы которых через двухпороговые релейные элементы 29 и 30 связаны с выходами блока 18 датчиков.

Блок 19 логики узла 7 управления содержит канал 31 управления коммутирующим тиристором 6 и два (а=2) канала 32 и 33 управления вспомогательными тиристорами 3 и 4. Каналы 32 и 33 содержат одновибраторы 34 и 35, выходы которых являются выходами блока 19 логики и через блок 20 включения тиристоров связаны с управляюшими электродами вспомогательных тиристоров 3 и 4. Входы одновибраторов 34 и 35 соединены с выходами элементов И 36 и 37 соответственно. Первые входы элементов

И 36 и 37 связаны с внешней командной аппаратурой включения соответствующего трансформатора 8 или 9 в работу, вторые входы соединены с выходами блока 18 датчиков и третьи через инвертор 38 связаны с выходами канала 31 управления коммутирующим тиристором, который через блок 20 связан с управляющим электродом коммутирующего тиристора 6. Последний канал 31 выполнен в виде одновибраторов 39 и 40 формирования импульсов включения коммутирующего тиристора 6, причем входы запуска по отрицательному фронту этих одновибраторов соединены с выходами блока 18 датчиков. Выходы одновибраторов 39 и 40 связаны через элемент ИЛИ 41 с выходом канала 31.

Устройство работает следующи м образом.

При подаче напряжения от одного из источников, например 11, на первичную обмотку трансформатора 8 напряжение с его вто; ричной обмотки поступает на вход блока 18 датчиков напряжения, затем понижается измерительным трансформатором 21, лреобра5

30 зуется в однофазное фильтром 23 напряжений прямой последовательности, в =;ilpHMляется двухполупериодным выпрямителем 25

Амплитуда выпрямленного напряжения после амплитудного детектора 27 поступает на двухпороговый релейный элемент 29, где сравнивается с заданным допустимым диапазоном напряжения. Если разность амплитуд этих напряжений не выходит за допустимый диапазон, то с выхода элемента 29 на вход блока 19 логики подается сигнал

«Лог. 1», в противном случае — «Лог. 0».

При подаче сигнала «Лог. 1» на вход блока 19 логики этот сигнал проходит на второй вход элемента И 36. Одновибраторы 39 и 40 не изменяют своего состояния, поэтому на выходе канала 31 напряжение соответствует уровню «Лог. О». Следовательно, па третьем входе элемента И 36, связанном с выходом канала 31 через инвертор 38, сигнал соответствует уровню «Лог. 1». В случае, если на первый вход элемента И 36 подан командный сигнал на включение трансформатора 8, соответствующий «Лог. 1», то на выходе элемента И 36 появляется сигнал, запускающий одновибратор 34, и происходит включение тиристора 3. Последний шунтирует выход мостового выпрямителя 1 и соединяет в звезду вторичные обмотки трансформатора 8. Происходит заряд коммутирующего конденсатора 5 по цепи: начало фазы А вторичной обмотки трансформатора 8, резистор 13, диод 14, реактор 15, конденсатор 5, вспомогательный тиристор 3, мостовой выпрямитель 1, концы вторичной обмотки трансформатора 8.

После подачи напряжения от другого источника 12, если его напряжение соответствует заданному уровню, блок 18 выдает сигнал «Лог. 1» на вход блока 19 логики.

Последний после получения соответствующего командного сигнала открывает канал 33 управления вспомогательным тиристором 4. После включения тиристора 4 трансформаторы 8 и 9 работают параллельно.

При повреждении одного из источников, например 11, или трансформаторов, например 8, происходит отклонение напряжения на вторичных обмотках трансформатора 8.

Это отклонение воспринимается блоком 18 датчиков напряжения, на выходе которых устанавливается низкий уровень напряжения и формируется задний фронт импульса, .запускающий одновибратор 39 блока 19 логики.

Импульс с выхода одновибратора 39 проходит на выход канала 31 и через усилительный блок 20 включает коммутирующий тиристор 6. Происходит разряд коммутирующего конденсатора 5 ло цепи: вторая обкладка («плюс») конденсатора 5, реактор 15, тиристор 6, развязывающие диоды 16 и 17, тиристоры 3 и 4 в обратном направлении, «минус» конденсатора 5. Кроме того, ток

1598047

Формула изобретения

55 разряда конденсатора 5 протекает также по включенным параллельно вспомогательным тиристорам 3 и 4 и мостовым выпрямителям 1 и 2, в результате чего к вспомогательным тиристорам 3 и 4 прикладывается обратное напряжение, равное прямому падению в мостовых выпрямителях 1 и 2. После прекращения тока через вспомогательные тиристоры 3 и 4 конденсатор 5 продолжает разряжаться через выпрямительные мосты 1 и 2 до тех пор, пока ток перезаряда конденсатора 5 понизится до нуля и вызовет закрывание коммутирующего тиристора 6.

После закрытия вспомогательных тиристоров 3 и 4 трансформаторы 8 и 9 оказываются распараллелены и отключены от нагрузки 10. Блок 18 датчиков фиксирует наличие напряжения заданного уровня на вторичной обмотке трансформатора 9, выдает сигнал

«Лог. 1» на блок 19 логики, который открывает канал ЗЗ управления вспомогательного тиристора 4. Происходит включение вспомогательного тиристора 4, соответствующего неповрежденному источнику 12. Канал управления вспомогательным тиристором 3 заперт сигналом «Лог. 0 >, поступающим с блока 18 датчиков, и трансформатор 8 отключен от сети. Нагрузка 10 питается от одного трансформатора 9 до тех пор, пока не будет зафиксирован заданный уровень вторичного напряжения трансформатора 8 блоком 18. После этого трансформатор 8 автоматически вводится в работу включением тиристора 3 аналогично случаю, рассмотренному выше.

В случае, если командный сигнал на включение того или иного трансформатора отсутствует, то при появлении напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 8 и 9 включается только один из этих трансформаторов.

При питании нагрузки от источников числом, большим двух, количество трансформаторов, мостовых выпрямителей, вспомогательных тиристоров и развязывающих диодов соответствует количеству источников

Мостовые выпрямители, выполненные с т+1 фазами, позволяют применять устройство также и в сетях с заземленной нейтралью. В этом случае последняя соединяется с т+1 зажимом выпрямительных мостов.

1. Устройство для подключения нагрузки к сетям питания, содержащее т-фазные мостовые выпрямители, объединенные аноды и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров, аноды которых объединены, коммутирующий конденсатор, соединенный одной обкладкой с объединенными анодами

50 вспомогательных тиристоров, коммутирующий тиристор, трансформаторы, концы вторичных обмоток которых присоединены к зажимам переменного тока т-фазных мостовых выпрямителей, а начала пофазно соединены с зажимами для подключения нагрузки, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения параллельной работы трансформаторов, первичные обмотки трансформаторов подключены к синфазным источникам переменного тока с одинаковым напряжением, начала вторичных обмоток одной из фаз соединены через резистор с анодом диода, катод которого объединен с анодом коммутирующего тиристора и одним зажимом реактора, другой зажим которого присоединен к второй обкладке коммутирующего конденсатора, а катод коммутирующего тиристора соединен с объединенными анодами развязывающих диодов, катоды которых присоединены к катодам вспомогательных тиристоров, узел управления тиристорами содержит блок датчиков напряжения, срабатывающих при достижении амплитудой напряжения источников требуемого уровня, входы которых подключены к началу и концу каждой фазы вторичных обмоток трансформаторов, а выходы— к входам блока логики, включающего в себя один канал управления коммутирующим тиристором и п-идентичных каналов управления вспомогательными тиристорами, каждый из л каналов состоит из одновибратора, выход которого является выходом блока логики и через усилительный блок включения тиристоров связан с управляющим электродом соответствующего вспомогательного тиристора, а вход одновибратора соединен с выходом элемента И, первый вход которого связан с внешней командной аппаратурой включения соответствующего трансформатора в работу, второй вход соединен с соответствующим выходом блока датчика напряжений и третий через инвертор связан с выходом канала управления коммутирующим тиристором, который через усилительный блок включения тиристоров связан с управляющим электродом коммутирующего тиристора, последний канал выполнен в виде одновибраторов формирования импульса включения коммутирующего тиристора, причем входы запуска по отрицательному фронту этих одновибраторов соединены с выходами блока датчиков.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что для сетей с заземленной нейтралью каждый фазный мостовой выпрямитель снабжен дополнительной (т+1) -й фазой, зажим переменного тока которой соединен с зажимом для подключения к нулевому проводу нагрузки.

1598047

12 на5

НО 4 аи Ю

1598047

Составитель А. Шустов

Редактор Н. Тупица Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Заказ 3065 Тираж 420 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101