Бесконтактный переключатель двух -фазных сетей переменного тока

Бесконтактный переключатель двух -фазных сетей переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е,0526985

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сама Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.02.74 (21) 1997424/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30,08.76. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 10.11.76 (51) М Кч г H 02| 9/06

H 03К 17/04

Государственнык комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621 316 57 ,025.014.2 (088.8) (72) Авторы изобретения Г. В. Могилевский, В. И. Гребенник, С. В. Дикань и В. В. Колосов (71) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНЪ|Й ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЪ

ДВУХ т-ФАЗНЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, выполненным на базе силовой полупроводниковой техники, а именно к быстродействующим автоматическим переключателям на силовых тиристорах, выполняющим функции переключения питания на резервную сеть при снижении питания в основной сети ниже уставки на переключение.

Бесконтактные быстродействующие переключатели предназначены для электроснабжения таких потребителей, как вычислительные системы, системы регулирования котлов, системы контрольно-измерительных приборов, системы автоматического управления сложными технологическими процессами и т. д., где некоторые элементы (например ЭВМ) не допускают перерыва питания более периода питающего напряжения из-за необратимых изменений.

Известны бесконтактные переключатели в системах бесперебойного питания, использующие силовые управляемые полупроводниковые приборы.

Один из известных переключателей содержит тиристоры в качестве коммутирующих элементов с системой управления, состоящей из блока контроля, входы которого подключены на напряжения обеих сетей, а выходы— к двум входам блока с двумя устойчивыми состояниями, два выхода которых соединены с входами двуx выходных блоков; два других входа выходных блоков подключены на напряжение соответствующей сети и к трансформаторам тока, расположенным в цепи потребителя, причем сигналы управления каждым тиристором формируются в интервале совпадения напряжения сети и тока потребителя в полярности, соответствующей схемной полярности тиристора. Однако такой переключатель не обеспечивает надежную работу в режиме переключения, так как TQK может прекратиться ранее, чем произойдет совпадение тока потребителя и напряжения подключаемой сети в полярности, соответствующей

15 схемной полярности тиристора (все зависит от разности фаз тока потребителя и напряжения подключаемой сети) . Следовательно, работоспособность обеспечивается только для двух сетей с определенным сдвигом фаз, т. е.

20 синхронизированных.

В другом известном переключателе переключение потребителя осуществляется с помощью тиристоров, но в качестве резервного источника напряжения используется аккуму25 ляторная батарея, постоянное напряжение которой преобразуется в переменное спнусоидальное с помощью инвертора, причем выходное напряжение инвертора синхронизируется с напряжением основного источника пи30 тания (генератором). Напряжения основной

526985

50 > (;о

Я и резервной сети в режиме переключения должны быть синхронизированы, что сравнительно легко достигается при использовании в качестве резервного источника аккумуляторной батареи (как описано вь«ше), Однако применение аккумуляторной батареи дает возмо>кность резервировать электропитание

»а небольшой промежуток времени (особенно при больших номинальных токах нагрузки), что уменьшает надежность электроснабжения ответственных потребителей. Для судовых электроустановок, как правило, применяют два независимых генератора. Следовательно, для получения синхронизированных напряжсний необходимо применить трансформатор, выпрямитель и инвертор, что ведет к значительному усложнению системы резервирования в целом и, следовательно, к уменьшению надежности работы.

Из известных тнристорных переключателей наиболее близким по технической сущности к предлагаемому яьляется переключагель с ескоммутацией тиристоров. OH держит силовую часть, состоящую из тиристоров, 1:K;IIo Iå«ièûê встречно-параллельно в фазах обеих «ere« реле минимального псремепного напряжсни«! В ка>кд011 сети, подкл10чснное к фазам соответствующей сети, логическую схему, входы которой подключены к ьыходам реле мшшмального переменного напряжения, а выходы — к входам блока управления силовыми тиристорами каждой сети> Выходы KOTopbi>(подключены к coo I Be I ствующим управляющим электродам силовых тиристоров, компенсирующую емкость, обеспечивающую опере>кающий фазовый сдвиг тока при любой Iiaipya« Время переключе1 ния данного переключателя (— периода на8 пряжения сети. Однако время перекл«очения является лишь одним из основных параметров переключателя. Существенную роль при создании довольно дорогостоящих тиристорных устройств играют такие параметры, как надежность устройства, его габариты и вес.

В указанном выше переключателе необходимо, чтобы резервная сеть была синхронизирована по фазе с основной сетью, т. е. при наличии двух независимых источников переменного напряжения, Такое решение вопроса ведет к применению дополнительного трансформатора, выпрямителя, инвертора H компенсирующего конденсатора, что в сумме ведет к увеличению габаритов и веса в несколько раз и значител Iiowy снижению надежности системы резервирования в целом.

Цель изобретения — повышение надежности переключателя за счет обеспечения минимального времени переключения.

Это достигается тем, что предла-аемый 1 ереключатель дополнительно снабжен m датчиками нуля тока, входы которых подключены к выходам переключателя, а выходы — к

m входам логической схемы.

1С

1:»

"0 г

,,p

:.(2

35 .г(1 ,(5

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого переключателя; на фиг. 2— ьременные графики p20GTLI псрекл(очателя В режиме переключения с основной сети на резервную в результате снижения напря>кения основной сети ниже уставки на переключение.

Переключатель содержит силовую часть, состоящую из тиристоров, включенных встречно-параллельно в фазах обеих сетей, реле минимального напряжения 1 в каждой сети, логическую схему 2, блок управления 3 силовыми тиристорами каждой сети, m датчиков 4 нуля тока.

Переключатель работает следующим образом.

Напряжения фаз обеих сетей контролиру1отся реле минимального напряжения 1, которые выдают сигналы логической «1» (сигналу логической «1» соответствует высокий потенциал) или логического «0» (сигналу логического «0» соответствует нулевой потенциал) в зависимости от величины контролируемого напря>ксп;«я. Сигналы с выходов реле поступают

На (г«г+1), (m+2) входы логической схемы 2, осущсствляющей в зависимости от входных сигналов избирательную выдачу сигнала ло11«чсской «1» па одном из своих выходов. Датчики 4 нуля тока имеют выходную релейную характеристику и формируют сигнал логического «0» при наличии тока или логической

«1> при отсутствии тока в цепи нагрузки.

Сигналы с выходов датчиков нуля подаются па т входов логической схемы.

Процесс переключения иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на фпг. 2, при работе переключателя на активную трехфазную нагрузку с заземленной нейтралыо и снмметр«!ч«1ым снижением напряжения во всех фазах сети. На фиг. 2 приняты следу(ощие условные обозначения: — момент снижения контролируемого напряжения; (р,„— гремя реагирования реле минимального напряжения на снижение контролируемого напряжения;

4,р — полное время переключения питания с основной сети на резервную.

В исходном состоянии нагрузка подключена к основной сети. В момент 1=/,„происходит снижение напряжения, вызванное, например, коротким замыканием в соседней нагрузке. Через время 1=Lpggz на выходе реле миниального папря>кения основной сети появляет я сигнал логического «0», меняется сигнал на выходе 1 логической схемы, снимаются сигналы с управляющих электродов силовых тирис оров основной сети и по мере естественного выключения этих тиристоров на выхс /ах датчиков нуля тока образуются сигналы логической «1». Йа выходе 2 логической схемы сип«ал логической «1» появится только згда, когда произойдет выключение всех тиристоров основной сети, т. е. когда ток во всех фазах нагрузки станет равным нулю, 526985

При переключении питающего напряжения с основной сети на резервную сигнал на включечие тиристоров резервной сети подается лишь при равенстве нулю токов во всех фазах нагрузки, что исключает межсетевое короткое замыкание и значительно повышает надежность работы переключателя за счет обеопечения минимального времени переключения.

Лналогичным образом происходит работа при любом соединении нагрузки с любым

coscp. В общем случае может происходить несимметричное снижение напряжения в фазах сети, при этом реле минимального напряжения выдает сигнал по напряжению той фазы, где произошло снижение ниже уставки на переключение.

Таким образом, предлагаемый переключатель имеет высокую надежность работы при минимально возможном времени переключения потребителя с одного независимого генератора переменного напряжения на другой для переключателей с естсственной коммутацией тиристоров, при этом предлагаемый переключатель не имеет компенсирующей емкости (обладающей большими габаритами для токов нагрузки более 25 Л) и не требует применения дополнительных устройств (таких, как трансформатор, выпрямитель, инвертор) .

Применение предлагаемого переключателя в системах бесперебойного питания дает возможность обеспечить надежное электроснабжение ответственных потребителей, допуска5 ющих перерыв в электроснабжении не более одного периода питающего напряжения.

Формула изобретения

l0 Бесконтактный переключатель двух т-фазных сетей переменного тока, содержащий силовую часть, состоящую из тиристоров, включенных встречно-параллельно в фазах обеих сетей, реле минимального переменного напря)б жения в каждой сети, подключенное к фазам соответствующей сети, логическую схему, входы которой подключены к выходам реле минимального переменного напряжения, а выходы — к входам блока управления силовыми

20 тиристорами каждой сети, выходы которых подключены к соответствующим управляющим электродам силовых тиристоров, о т л ич à 10 шийся тем, что, с целью повышения надежности работы переключателя за счет

25 обеспечения минимального времени переключения, он дополнительно снабжен ггг датчиками нуля тока, входы KOTOpblx подключены к выходам переключателя, а выходы — и Ill входам указанной логической схемы.

526985 дои реое t псн, сети йо реле( рез сети йич s оог сг дьч 2 лог с» йа damv. лба р. А

Фиг 2

Корректоры: В. Петрова и О. Данишева

Редактор Е. Караулова

Заказ 2696/18 Изд. № 1697 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

U осиоонои сети

U резероиои

cemv

Йи датч.

mora 1о д алых unjam« тола

Составитель Л. Ферштман

Техред 3. Тараненко