Устройство бесперебойного переключения электропитания потребителей в сетях переменного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДБПЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистимеских

Республик (и 568115 (51) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18.12.75 (21) 2301082/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет „ (43) Опубликовано05 08.77 Бюллетень № 29. (45) Дата опубликования описания 12.09.77 (51) М. Кл, H02 Х 9/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) У ДК62 1. Э 16.92 5 (088.8) Л. М, Буглай, В. М. Морозов, Н. И. Мотовилов, Г. IQ Ннсенбойм. и В. В. Шейнихович (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В СЕТЯХ

ПЕРЕМЕННОГО TOKA

1 2

Изобретение касается электроснабжения отдельных объектов, главным образом ответственных потребителей, не допускающих перерыва в электропитании и искажения формы кривой напряжения питающей сети, при пере- о ключении электропитания с основного источника электроэнергии на резервный,. особенно в автономных сетях переменного тока.

Известны переключатели резервного !О электропитания в сетях переменного тока, содержащие симисторы в качестве коммутирующих элементов с импульсной системой управления, обеспечивающие быстр одействие при переключении, но создающие кратковре- 15 менный перерыв и электропитании ответст венных потребителей Ц.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изоб- 20 ретению является устройство бесперебойнс го переключения электропитания в сетях переменного тока, содержащее коммутирующие тиристоры с блоками управления и блок контроля, входы которого подключены к фи- 2S дерам основной и резервной сети, выходы— к двум входам триггера Я.:

Недостатком таких автоматов является переключение с искажением формы кривой напряжения на потребителе, выражающееся в увеличении длительности одного полупериода напряжения, причем степень этого иска,. жения увеличивается с увеличением угла разности фаз напряжений переключаемых сетей. Если в состав потребителей входят электромагнитные устройства, то происходит насыщение их магнитопровода, сопро вождаюшееся броском тока в подключенном фидере. Избежать этого явления подобные автоматы не способны, так как переключение сетей происходит в произвольный момент времени, который определяется случайными процессами в сетях.

Цель изобретения - повьпиение надежности путем исключения искажения формы кривой при переключении сетей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство бесперебойного переключения электропитания потребителей в сетях переменного тока дополнительно введены выклю5(>8115 чатели основного и резервного фидеров, автономный инвертор напряжения с источником питания, синхронизатор и датчики напряжения, причем входы датчиков напряжения подключены к фидерам основной и резервной сетей и к выходам триггера, выходы - к ,двум входам синхронизатора, вход автономного инвертора подключен к выходу синхронизатора, выход - к третьему входу синхронизатора и к коммутирующим тиристорам, сое-1о диненным с общей точкой замыкающих контактов выключателей основного и резервногс. фидеров, а обмотка управления выключателя резервного фищера подключена к фидеру резервной сети через размыкаюший контакт выключателя основной сети.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

В кайестве элемента, обеспечивающегб неизменность длительности полупериода кри- 2Э вой напряжения на потребителе 1, используется автономный инвертор 2 напряжения с источником питания 3, Потребитель 1 подключен через группы коммутирующих тиристоров 4 и 5 к выходу 25 инвертора 2 и к общей точке замыкающих:

:контактов 6 и 7 выключателей сетей. Обмотка управления 8 выключателя основной сети соединена с фидером 9, а обмотка управ-. ления 10 выключателя резервной сети сое ЗО динена с фидером 11 через размыкающий ,контакт 12 выключателя основной сети, фидеры 9 и 11 основной и резервной сети соединяются с группой коммутирующих тиристорса 5 через контакты 6 и 7.

Входы блоков управления 13 и 14 подключены по напряжению к выходу инвертора 2, а по току - к трансформаторам 15 и 16 в цепи нагрузки. Инвертор 2 по управлению подключен к выходу блока синхронизации

17, три выхода которого подключены - один к выходу пнвертора 2, а два других к выходам датчиков напряжения 18 и 19, входы которых соединены с фидерами 9 и 11, а по управлению с выходами триггера 20. На, два раздельных входа триггера 20 подклю иены выходы блока контроля 21 входы которого соединены с фидерами 9 и 11, При электропитании потребителя 1 со стороны фидера 9 устройство работает следующим образом.

Обмотка управления выключателя основной сети под напряжением, контакт 6 замкнут, а 12 разомкнут.

От ипвертора 2 на группу коммутирующих тиристоров 4 поступает напряжение, синхронизированное по фазе и частоте с напряженнем фидера 9, при помощи блока синхронизации 17, который получает для сравнения напряжение с выхода инвертора

2 и напряжение с фидера 9 через датчик напряжения 18, Напряжение m филера 11 на блсж синхронизации ие поступает, так

KsK датчик напряжении 19 закрыт по управлению одним из выходов триггера 20, имеющего два устойчивых состояния, при которых может быть открыт либо датчик напряжения 18, либо 19, и исключается одновременная подача напряжения фидеров 9 и 11 на блок синхронизации.

Выходное напряжение инвертора 2 понижено по отношению к напряжению сети, вследствие чего тиристоры группы 4 закрыты. При атом в основу положен принцип параллельной работы источников постоянного тока с диодными выпрямителями, когда вследствие диодной развязки ток в нагрузку в каждый момент времени протекает от источника, имеющего высокое напряжение.

Другой источник при этом блокируется диодами. Таким образом, потребитель 1 получает питание со стороны фидера 9 основной сети через группу коммутирующих тиристоров 5.

Блоки управления 13 и 14 определяют совпадение в каждой полярности напряжения питания и тока потребителя и в интервале совпадении формируют прямоугольные импульс сы. Эти, импульсы поступают одновременно на те, встречно включенные коммутирую шие тиристоры групп 4 и 5, схемная поляр ность которых та же, в которой определялось совпадение напряжения питания и тока потребителя. Таким, образом при отстающем по фазе токе потребителя передний фронт импульса формируется при переходе через нуль .тока в интервале совпадения, а задний фронт — при переходе напряжения через .нуль из интервала совпадения, что позволяет исключить возможность уравнительных токов между инвертором и переключаемыми сетями.

При получении сигналов на переключение сетей выключатель. основной сети срабатывает, и его,контакты 6 размыкаются, а

12 замыкаются, и на обмотку управления

10 выключателя резервной сети подается питание, после чего замыкаются контакты

7. В промежуток времени,с момента получения сигнала на переключение сетей и падения напряжения в основной сети ниже напряжения инвертора 2,потребитель 1 получает питание через группу коммутирующих тиристоров 4 от инвертора 2, частота и фаза напряжения которого такие же, как и на отключаемом фидере 9.

Блок контроля 21, начиная с момента размыкания контактов 6, определяемого собственной уставкой переводит триггер 20

5681.l5 в другое устойчивое положение равновесия, вследствие чего датчик напряжения 18 закрывается, а датчик напряжения 19 открывается и на блок синхронизации 1 7 для сравнения с напряжением инвертора 2 подается напряжение подключаемого фидера 11. Блок синхронизации 1 7, воздействуя на управление инвертора 2, производит синхронизацию его напряжения по фазе и частоте с напряжением на фидере 11. Причем изменение синхрони- 1о зируемых параметров, напряжения инвертора происходит не скачкообразно, а плавно, таким образом, чтобы к моменту замыкания контакта 7, подкпючаюше го фидер 1 1 резервной сети к потребителю 1,они совпали с часто» 1 той и фазой напряжения на фидере 11. Скорость изменения этих параметров определяав.ся временем замыкания выключателя резервной сети и частотой напряжения, и выбирается такой, при которой в период переход-29 ного процесса форма напряжения на потребителе не исказилась бы.

После замыкания контактов 7 коммутирующие тиристоры группы 5 открываются, группы 4 запираются, и потребитель 1 на- 25 чинает получать питание от фидера 11 резервной сети., Обратное переключение потребителя на питание со стороны фидера 9 основной се» ти после получения сигнала,на переключение ЗО и размыкание контактов 7 происходит аналогично описанному в обратном порядке.

Поскольку напряжения инвертора связано с фидерами основной и резервной сети через коммутирующие тиристоры по выше опи- N санному алгоритму, исключается возможность работы инвертора в режиме, коротко-. го замыкания при его возникновении B од- ной из переключаемых сетей, Пониженное напряжение инвертора обуславливает его ра-. 40 боту в предлагаемой схеме только в период времени, соответствуюший суммарному времени размыкания и замыкания выключателей сетей (для электромеханических выключателей это время составляет от 0,4 до 45

1,0 сек.), что дает возможность выбора ннвертора с источником питания при соотг ветсчвуюшей защите со она етельпо уменьшенными массогабаритными показателями по отношению к требуемь л для полной мощности потребителя.

Фоp мула и 3Dбр<тeн

iеребойно « >q;y,< öö, .электропитания потребителей в сетях переменного тока, содержащее коммутируюши» тиристоры с блоками управления и блок контроля, входы которого подключены к фидорам основной и резервной сети, выходык двум входам триггера, о т л и ч а к щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения искажения формы кривой напряжения при переключении сетей, в него дополнительно введены выкшочатели основного и резервного фидеровю тономный инвертор напряжения с источником питания, синхронизатор и датчики напряжения, причем входы датчйков напряжения подключены к фидерам основной и резервной сетей и к выходам триггера, выходык двум входам синхронизатора, Ъвход автономного инвертора подключен к выходу синхронизатора, выход — к третьему входу синхронизатора и к коммутирующим тиристорам, соединенным с обшей точкой замыкающих контактов выключателей оснОВноГО и резервного фидеров, a обмотка управления выключателя резервного фидера подключена к фндеру резервной сети через размыкающий контакт выключателя основной сети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Иванчук Б. Н., Колосков И. И. Зашита потребителей при дублированных источниках питания, Труды Е!МНИИ, выпуск

41, Москва, 1969,г., стр. 65.

2. АвторскоесвидетельствоСССРЯ 316154

МКИ НО2 У 9/06 от 1968г.

568115

Составитель Г. Дамская редактор В. Фельдман Òåõðåää. дуговая Корректор С. Юрченко

Заказ 28 1 2 У 39 Тираж 917 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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