Устройство автоматического резервирования питания нагрузки.

 

Назначение: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей, например, устройство автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения: устройство автоматического резервирования питания нагрузки содержит шины первого источника питания 1-1 и 1-2, шины второго источника питания 2-1 и 2-2, элемент ИЛИ 17, выходные шины 24-1 и 24-2. В устройство введен входной трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и вторичными обмотками 5, 6 и 7, входной трансформатор 8 с первичной обмоткой 9 и вторичными

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (юл Н 02 J 9/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4939930/07 (22) 28.05.91 (46) 07,02,93. Бюл. № 5 (71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) В.В.Дубровский, Е,Н.Бантюков, В,Г.Ершов, 3.M.Ñòèëü, Б.Х.цивьян и B.Ã.Øåïåëü (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1568153, кл. Н 02 J 9/06, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N. 1474760, кл. Н 02 J 9/06, 1987.

АвТорское свидетельство СССР

N. 1575267, кл. Н 02 J 9/06, 1987.

„„5U„„1793516 А1 (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ (57) Назначение: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей, например, устройство автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения: устройствО автоматического резервирова-ния питания нагрузки содержит шины первого источника питания 1-1 и 1-2, шины второго источника питания 2-1 и 2 — 2, элемент ИЛИ 17, выходные шины 24 — 1 и 24-2.

В устройство введен входной трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и вторичными обмотками 5, 6 и 7, входной трансформатор

8 с первичной обмоткой 9 и вторичными

1793516 проходят обе полуволны переменного напряжения — положительная по обмотке 20, отрицательная по обмотке 21, и во вторичной обмотке 22 трансформатора 19 наводится полный период переменного напряжения, 4 ил, обмотками 10, 11 и 12, ключи 13, 14, 15 и 16, второй элемент ИЛИ 18, выходной трансформатор 19 с первичными обмотками 20 и

21 и вторичной обмоткой 22 и фильтр 23. 3а период напряжения на шинах 1-1 и 1-2 в первичных обмотках трансформатора 19

30 и с замыкающимся выводом контакта второro реле напряжения, замыкающийся вывод контакта реле контроля исправности контактора включения основного источника питания и размыкающийся вывод

35 блок-контакта контактора включения резервного источника питания соединены между собой и с первой фазой основного источника питания. замыкающиеся выводы первого, второго и третьего контактов кон40 тактора включения основного источника питания подключены соответственно к первой, второй и третьей фазам основного источника питания, первый вывод контактора включения резервного источника пита45 ния подключен к размыкающемуся выводу контакта промежуточного реле. неподвижный вывод которого соединен с размыкающимся выводом блок-контакта контактора мителей, выход последнего выходного включения основного источника питания.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей, например, устройств автоматики и вычислительной техники..

Известен стабилизированный источник электропитания с резервированием; содержащий источник переменного напряжения, сетевой выпрямитель с фильтром, первый управляемый инвертор, к первому и второму входам которого подключены выходы сетевого выпрямителя с фильтром, датчик напряжения, входы которого соединены с источником переменного напряжения и с выходами сетевого выпрямителя с фильтром, компаратор, к первому входу которого подключен выход датчика напряжения, а ко второму — напряжение установленной величины, триггер, информационный вход которого соединен с выходом компаратора. первый элемент И, к первому входу которого подключен единичный выход триггера, схему управления, первый вход которой соединен с источником опорного напряжения, задающий генератор. выход которого подключен к тактовому входу триггера и ко второму входу схемы управления, аккумуляторную батарею. второй управляемый инвертор, первый и второй входы которого соединены с аккумуляторной батареей, второй элемент И, к первому входу которого подключен нулевой выход триггера, третий вход первого управляемого инвертора соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы управления и со вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к третьему входу второго управляемого инвертора, выходной трансформатор. первая первичная обмотка которого соединена с выходами первого управляемого инвертора, а вторая первичная обмотка — с выходами второго управляемого инвертора. выходные выпрямители, к каждому из которых подключена соответствующая вторичная обмотка выходного трансформатора, выходные шины, которые соединены с выходами соответствующих выходных выпрявыпрямителя подключен к третьему входу схемы управления.

Известно устройство автоматического включения резерва, содержащее основной и резервный источники питания, первое реле напряжения, которое подключено к первой и второй фазам основного источника питания, второе реле напряжения, которое подключено ко второй и третьей фазам основного источника питания, контактор включения основного источника питания, реле контроля исправности контактора включения основного источника питания, вторые выходы обмоток которых соединены со второй фазой основного источника питания, контактор включения резервного источника питания, промежуточное реле, вторые выводы которых подключены к первой фазе резервного источника питания, неподвижный вывод контакта второго реле напряжения соединен с первыми выводами контактора включения основного источника питания и реле контроля исправности контактора включения основного источника питания; неподвижные выводы контакта реле контроля исправности контактора включения основного источника питания и блокконтакта контактора включения резервного источника питания соединены между собой

1793516 первый вывод промежуточного реле подключения к размыкающемуся выводу контакта реле контроля исправности контактора включения основного источника питания, неподвижный вывод которого соединен с замыкающимся выводом второго реле напряжения, неподвижный вывод которого подключен к замыкающемуся выводу контакта первого реле напряжения, неподвижный вывод которого соединен с неподвижным контактом блок-контакта контактора включения основного источника питания и со второй фазой резервного источника питания, первая, вторая и третья фазы которого подключены к замыкающимся выводам соответственно первого, второго и третьего контактов контактора включения резервного источника питания, неподвижные выводы которых соединены с неподвижными выводами соответственно первого, второго и третьего контактов контактора включения основного источника питания и с первой, второй и третьей соответственно шинами гарантированного питания, Наиболее близким по технической сущности является устройство автоматического резервирования питания нагрузки, содержащее основной и резервный источники питания. имеющие общую шину с нагрузкой, поляризованное реле. элемент ИЛИ, состоящий из двух диодов, анод первого из которых подключен к первому выводу второй обмотки поляризованного реле, второй вывод первой обмотки которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен с катодом первого диода, с неподвижным.контактом поляризованного реле и с первым выводом нагрузки, второй вывод которой подключен к общей шине, полюс основного источника питания соединен с первым выводом первой обмотки и с первым неподвижным контактом поляризованного реле, полюс резервного источника питания подключен ко второму выводу второй обмотки и ко второму неподвижному контакту поляризованного реле.

Недостатком данного устройства является невысокая надежность питания нагрузки, т.е. при переключении источников происходит кратковременное отключение нагрузки от сети.

Целью изобретения является повышение надежности питания нагрузки, путем переключения источников питания без прерывания питания нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство автоматического резервирования питания нагрузки, содержащее входные шины первого источника питания, входные шины второго источника питания, первый элемент ИЛИ, выходные шины, введены первый и второй входные трансформаторы, каждый с первичной и тремя вторичными обмотками, первый, второй, третий и четвертый ключи, второй элемент ИЛИ, фильтр и выходной трансформатор, с двумя первичными и вторичной обмотками. вторичная обмотка которого подключена через фильтр к выходным шинам, входные шины первого источника питания соединены с первичной обмоткой первого входного трансф6рматора, выводы первой вторичной обмотки которого под5

15 ключены к первому и второму управляющим входам третьего ключа, выход которого соединен с первым входом второго элемента

ИЛИ, выход которого подключен к началу второй первичной обмотки выходного

20 трансформатора, конец которой соединен с концом третьей вторичной обмотки второго . входного трансформатора, с концом первой первичной обмотки выходного трансформатора и с концом третьей вторичной обмотки первого входного трансформатора, начало которой подключено к третьему силовому входу третьего ключа и к третьему силовому входу первого ключа. первый и второй управляющие входы которого соединены с вы25

30 водами второй вторичной обмотки первого входного трансформатора, выход первого ключа подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с началом первой первичной обмотки выход35 ного трансформатора, ко второму входу первого элемента ИЛИ подключен выход четвертого ключа, третий силовой вход которого соединен с началом третьей вторичной обмотки второго входного трансформатора

40 и с третьим силовым входом второго ключа, выход которого подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ, первый и второй управляющие входы второго ключа соединены с выводами второй вторичной обмотки

45 второго входного трансформатора, выводы первой вторичной обмотки которого соеди-. нены, с первым и вторым управляющими входами четвертого ключа, входные шины второго источника питания подключены к:

50 первичной обмотке второго входного трансформатора.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства автоматического резерви55 рования питания нагрузки; на фиг,2 — пример выполнения ключей 13 и 14; на фиг.3— пример выполнения кЛючей 15 и 16 при выполнении ключей 13, 14, 15 и 16 на разно. полярных транзисторах; на фиг.4 — пример выполнения ключей 15 и 16 при выполнении

1793516 ключей 13, 14, 15 и 16 на однополярных Элемент ИЛИ 17 содержит диод 25, транзисторах(например, типа П вЂ” Р-П). анод которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 17. диод 26, катод которого

Устройство автоматического резерви- соединен с катодом диода 25 и с выходом рования питания нагрузки содержит шины 5 элемента ИЛИ 17, второй вход которого сопервого источника питания 1-1 и 1-2, шины единен с анодом диода 26. второго источйика питания 2-1 и 2 — 2, пер- Элемент ИЛИ 18 содержит диод 27, кавый входной трансформатор 3 с первичной тод которого подключен к первому входу обмоткой 4и первой 5, второй 6 и третьей 7 элемента ИЛИ 18, диод 28, анод которого вторичными обмотками, второй входйой 10 соединен с анодом диода 27 и с выходом трансформатор 8 и с первичной обмоткой 9 элемента ИЛИ 18, второй вход которого поди йервой 10, второй 11 и третьей 12 вторич- ключен к катоду диода 28. ными обмотками, первый-ключ 13, к первому Фильтр 23 может содержать, например, и второму управляющим входам которого конденсатор 29. первый вывод которого соподключены конечный и начальный соответ- 15 единен с первым входом и с первым выхоственно выводы вторичной обмотки 6 транс- " дом фильтра 23, а второй вывод — со вторым форматора 3, второй ключ 14, первый и входом и вторым выходом фильтра 23. второй управляющие входы которого соеди- Ключи 13 и 14 выполнены по одинаконены с конечным и с начальным соответст- " вым схемам. Ключ 13 (14) — фиг.2 содержит венно выводами вторичной обмотки 11 20 резистор 30, первый вывод которого соедитрансформатора 8, третий ключ 15, к перво- нен со вторым управляющим входом ключа му и второму управляющйм входаМ которо- 13 (14), транзистор 31, коллектор которого го подключены конечный и начальный подключен ктретьемусиловому входу ключа. выводы вторичной обмотки 5 трансформа- 13 (14), диод 32, катод которого соединен со тора 3, к первому и второму выводам пер- 25 вторым выводом резистора 30 и с базой вичной обмотки 4 которбго подключены. транзистора 31, эмиттер которого подклю шины 1 — 1 и 1-2, четвертый ключ 16, первый: чен к первому управляющему входу и к выи второй управляющие входы которого сое- ходу клйча 13 (14), а также к аноду диода 32. динены с конечным и начальным выводами .. Ключи 15 и 16 также выполнены по одивторичнай обмотки 10 трансформатора 8, к 30 наковым схемам, Ключ 15 (16) - фиг.З содер- первому и второму вйводам первичной об- . Мит резистор 33. первый вывод которого . . мотки 9 которого подключены шины 2-1 и " соединен со вторым управляющим входом

2 — 2, первый элемент ИЛИ 17, к первому ключа 15(16), транзистор 34, коллектор ковходу которого подключен выход ключа 13, торого подключен к третьему силовому вховторой элемент ИЛИ 18, второй вход коте- 35 ду ключа 15 (16), диод 35, анод которого рого соединен с выходом ключа 14, вйход- соединен со вторым выводом резистора 33 ной трайсформатор 19, с первой 20 и второй и с базой транзистора 34, эмиттер которого

21 первичными обмотками и со вторичной подключен к первому управляющему входу обмоткой 22, фильтр 23, к первому и"второ- - и к выходу ключа 15(16) и к катоду диода 35. му входам которого подключены выводы 40 Ключ 15(16)-фиг.4содержит резистор вторичной обмотки 22 трансформатора 19, "36, первый вывод которого подключен к первыходные шины 24-1 и 24-2, которые сое- :.:.вомууправляющему входу ключа 15(16), дидиненысвыхадамифильтра23, ко второму од 37, транзистор 38, змиттер которого входу элемента ИЛИ 17 подключен выход ". соединей со вторым управляющим и третьключа 16, третий силовой вход которого со- 45 им силовым входами ключа 15 (16) и с аноединен с третьим силовым входом ключа 14 дом диода 37, катод которого подключен ко и с начальным выводом обмотки 12 транс - -: второму выводу резистора 36 и к базе транфорйатора 8, конечный вйвод которой сое- . зистора 38, коллектор которого соединен с динен- с:.конечным. выводом обмотки 7:,:выходом ключа 15 (16), трансформатара 3, с конечным выводом об- 50 Приведенные схемы показывают, что мотки 20 трансформатора 19 и с конечным . ключи 13, 14, 15 и 16 могут быть реализовавыводом обмотки 21 трансформатора 19, к ны двумя вариантами: первый — ключи 13 и начальному выводу которой подключен вы- 14 реализуются по схеме, приведенной на ход элемента ИЛИ 18, первый вход которого,: фиг.2, а ключи 15 и 16 - по схеме, приведенсоединен с выходом ключа 15 третйй сило- 55 ной на. фиг,З (вариант с разнополярными вой вход которого соединен С начальным",транзисторами); второй — ключи 13 и 14 ревыводом обмотки 7 трансформатора 3 и с ализуются по схеме приведенной на фиг.2, третьим силовым входом ключа 13, выход а ключи 15 и 16 — по схеме, приведенной на элемента ИЛИ 17 соединен с начальным фиг.4(вариантсоднополярнымитранзистовыводомобмотки20трансформатора19, . рами).

1793516

Ключи 13 и 14 — фиг.2 открыты при положительном напряжении на втором входе по отношению к первому входу.

Ключи 15 и 16 — фиг.3 открыты-при отрицательном напряжении на втором входе по отношению к первому входу. Ключи 15 и 16 — фиг.4 открыты при положительном напряжении на первом входе по отношению ко второму входу.

Первый и второй источники питания используемые s устройстве автоматического резервирования питания нагрузки должны быть сфаэированы (т.е. должны иметь одну и ту же фазу).

Устройство автоматического резервирования питания нагрузки работает следующим образом, В исходном состоянии, за которое примем момент, когда напряжение на шине 1 — 1 по отношению к шине 1-2 и, соответственно, на шине 2 — 1 по отношению к шине 2-2, равно нулю, на вторичных обмотках 5, 6 и 7 трансформатора 3 и 10, 11 и 12 трансформатора 8 напряжение также равно нулю, ключи

13. 14, 15, 16 закрыты, на первичных обмотках 20 и 21 трансформатора 19 и на его вторичной обмотке 22 напряжение также равно нулю.

Работу устройства дальше рассмотрим при наличии напряжения только между шинами 1 — 1 и 1 — 2. При появлении положительной полуволны напряжения на шине 1-1 по отношению к шине 1 — 2 (т.е. в начале обмотки 4) положительное напряжение появляется также в начале обмоток 5, 6 и 7 (по отношению к концу указанных обмоток) трансформатора 3. Положительное напряжение в начале обмотки 5 удерживает закрытым ключ 15, положительное напряжение в начале обмотки 6 открывает ключ 13 и ток положительной полуволны с обмотки 7 проходит по цепи — начало обмотки 7 — третий вход ключа 13 — элемент

ИЛИ 17 — начало обмотки 20 трансформатора 19 — конец обмотки 20 — конец обмотки 7 трансформатора 3. Через обмотки 21 трансформатора 19 и 12 трансформатора 8. ток протекает, т.к, закрыты ключи 14, 15 и 16. В момент окончания положительной волуволны на шине 1 — 1 закрывается ключ 13, При появлении отрицательной полуволны напряжения на шине 1 — 1 (по отношению к шине 1 — 2) отрицательное напряжение появляется также в началах обмоток 5, 6 и 7(по отношению к концу каждой из указанных обмоток) трансформатора 3. Отрицательное напряжение в начале обмотки 6 удерживает закрытым ключ 13. отрицательное напряжение в начале обмотки 5 открывает ключ 15 и ток отрицательной волуволны с обмотки 7

15 ной обмотке 22 трансформатора 19 наводится полный период переменного

35

45 проходит. по цепи — начало обмотки 7 — третий вход ключа 15 — элемент ИЛИ 18 — начало обмотки 21 трансформатора 19 — конец обмотки 21 — конец обмотки 7 трансформатора 3, Через обмотки 20 трансформатора

19 и 12 трансформатора 8 ток не протекает, т,к, закрыты ключи 13, 14 и 16. В момент окончания отрицательной волуволны на шине 1 — 1 закрывается ключ 15. Таким образом, за период напряжения на шинах 1-1 и 1 — 2 в первичных обмотках трансформатора 19 проходят обе полуволны переменного напряжения — положительная по обмотке 20, отрицательная по обмотке 21 и во вторичнапряжения.

В том случае, если напряжение имеется только на шинах 2 — 1 и 2-2 и отсутствует на шинах 1-1 и 1 — 2 устройство работает аналогично, только при положительной полуволне на шине 2-1 по отношению к шине 2-2 открывается ключ 16, а при отрицательной— ключ 14, В том случае, если напряжение имеется и на шинах 1 — 1, 1 — 2 и на шинах 2 — 1, 2 — 2 при положительной полуволне открываются ключи 13 и 16, а при отрицательной — ключи

15 и 14. В этом случае ток положительной полуволны с обмотки 7 поступает на первый вход элемента ИЛИ 17, а ток положительной волуволны с обмотки 12 поступает на второй вход элемента ИЛИ 17. при приведенном выше выполнении элемента ИЛИ 17 на выход элемента ИЛИ 17 проходит ток с той из обмоток 7 или 12, напряжение на которой выше, т.к. более высокое напряжение, поступающее на один из входов элемента ИЛИ

17 (на один из диодов), закрывает другой вход (другой диод). Ток отрицательной волуволны с обмотки 7 поступает на первый вход элемента ИЛИ 18, а ток отрицательной полуволны с обмотки 12 поступает на второй вход элемента ИЛИ 18 и на выход элемента

ИЛИ 18 также проходит ток с той из обмоток

7 или 12, напряжение на которой выше, В остальном устройство работает аналогично описанному выше.

Таким образом, при наличии напряжения обоих источников. т.е. и на шинах 1 — 1, 1 — 2 и на шинах 2 — 1, 2 — 2, нагрузки питаются от того из источников, напряжение которого выше, а при отсутствии напряжения одного из источников нагрузка питается от другого источника.

Таким образом, устройство обеспечивает более высокую надежность питания нагрузки по сравнению с прототипом, т.к. переключение источников питания происходит без прерывания питания нагрузки, 1793516

Составитель Е. Бантюков

Редактор С.Кулакова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Заказ 509 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул,Гагарина. 101 что важно при использовании резервированного питания в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Формула изобретения

Устройство автоматического резерви- 5 рования питания нагрузки, содержащее входные шины первого источника питания, входные шины второго источника питания, первый элемент ИЛИ, выходные шины, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 10 повышения надежности питания нагрузки, в него введены первый и второй входные трансформаторы, каждый с первичной и тремя вторичными обмотками, первый, второй, третий и четвертый ключи, второй эле- 15 мент ИЛИ, фильтр и выходной трансформатор с двумя первичными и вторичной обмотками, вторичная обмотка которого подключена через фильтр к выходным шинам, входные шины первого источника 20 питания соединены с первичной обмоткой первого входного трансформатора, выводы первой вторичной обмотки которого подключены к первому и второмууправляющим входам третьего ключа, выход которого сое- 25 динен с первым входом второго элемента

ИЛИ, выход которого подключен к началу второй первичной обмотки выходного трансформатора, конец которой соединен с концом третьей вторичной обмотки выходного трансформатора и с концом третьей вторичной обмотки первого входного трансформатора, начало которой подключено к третьему силовому входу третьего ключа и к третьему силовому входу первого ключа, первый и второй управляющие входы которого соединены с выводами второй вторичной обмотки первого входного трансформатора, выход первого ключа подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с началом первой первичной обмотки выходного трансформатора, к второму входу первого элемента

ИЛИ подключен выход четвертого ключа, третий силовой вход которого соединен с началом третьей вторичной обмотки второго входного трансформатора и с третьим входом второго ключа, выход которого подключен к второму входу второго. элемента

ИЛИ, первый и второй управляющие входы второго ключа соединены с выводами второй вторичной обмотки второго входного трансформатора, выводы первой вторичной обмотки которого соединены с первым и вторым управляющими входами четвертого ключа, входные шины второго источника питания подключены к первичной обмотке второго входного трансформатора.