Устройство для автоматического выключения резервного источника питания

Устройство для автоматического выключения резервного источника питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено03.05.73 (21) 1911765/07 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.77.Бюллетень №15 (45) Дата опубликования описания 03.06.77

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 555504 (51) М. Кл.

Н 02 J 9/06

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. .925 (088.8) (72) Автор изобретения

А. А. Булгаков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ

РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для автоматического включения резервного источника питания.

Известны устройства для автоматического включения резервного источника без отключения нагрузки с помошью электронных коммутационных органов при повреждении основной цепи переменного напряжения, питаюшей через выпрямители потребители )0 энергии постоянного тока (17.

Это устройство не обладает быстродействием.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности и достигаемому эффек-15 ту является устройство, реализуюшее принцип сравнения выходного напряжения выпрямителя с напряжением уставки. В случае применения на выходе выпрямителя фильм ров при появлении неисправности в основ- 20 ной питаюшей сети спадание выходного напряжения уставки происходит сравнительно медленно. Времени на подключение ре3ера» ного источника питания остается в ряде случаев недостаточно, поэтому применяют 25 приспособление в виде широтно-импульсного модулятора для ускорения самого про цесса переключения l21 .

Пель изобретения - повышение быстродействия переключаюшего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве, переключаюший узел с основного источника питания с питаюшим трехфазным трансформатором на резервный источник выполнен в виде тиристо» ра, управляюший вход которого подключен через диод и резистор к дросселю, включенному через резистор на выход дополнительного трехфазного выпрямителя, питаемого от дополнительной трехфазной обмот ки трансформатора питания.

Коллектор тиристора может быть подключен к положительному полюсу основного источника через диод, а также через резистор к отрицательным полюсам обоих источников.

На фиг. 1. изображена принципиальная схема предлагаемого устройства, первый вариант; на фиг. 2-7 -принцип его действия; на фиг. 8 — второй вариант устройства.

555504

Устройство содержит трехфазный питающий трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3,питающей выпрямитель основного источника; трехфазный выпрямитель основного источника 4; нагрузку

5; дополнительную вторичную обмотку 6, питающую трансформатор; трехфазный выпрямитель 7 переключающего узла; резисторы 8 и 9; дроссель 10; диод 11;тиристор 12; резервный источник 13; входные клеммы 14, 15 и 16 трехфазного питающего трансформатора.

К входным клеммам 14, 15 и 16 питающего трансформатора 1 подключена трехфазная сеть переменного напряжения. С обмотки 3 этого трансформатора через выпрямитель основного источника 4 подводится питание к нагрузке 5. Отрицательные полю сы основного и резервного источников объединены, а между их положительными полк сами включен переключающий узел, выполненный в виде тиристора 12,управляющий вход которого через диод 11 и резистор 9 подключен к дросселю 10. Дроссель 10 через резистор 8 подключен на выход дополнительного трехфазного выпрямителя 7, питаемого от дополнительной трехфаэной обмотки 6 питающего трансформатора 1, Могут быть также объединены положительные полюсы основного и резервного источни- зО ков, а переключающий узел включен между их отрицательными полюсами.

На фиг. 2-7 показаны эпюры напряжений и токов на отдельных участках схемы устройства, где приняты следующие обозна- 35 чения: 17, 18 и 19 — эпюры токов и напряжений на вторичных обмотках 3 и 6 (см. фиг. 1) питающего трансформатора 1, соответственно фазы А, В и С; 20 - эпк ры тока и напряжения на выходе выпрямите-40 лч 4 (см. фиг, 1) основного источника и выпрямителя 7 переключающего устройства;

21 - эпюры тока и напряжения на выходе выпрямителя 7 (см. фиг. 1) при выходе иэ строя одной из фаз питающей сети перемен- 45 ного напряжения (например, обрыве фазыА);

22 и 23- эпюры напряжения на дросселе

10 (см. фиг. 1) при выходе из строя одной иэ фаз сети переменного напряжения (формы напряжения, соответствующие восходящей и нисходящей ветвям полусинусоиды 21, причем управляющий вход тиристора 12 не подключен к дросселю); 24 и 25эпюры тех же напряжений на дросселе 10, что и на фиг. 5, но при под,ключенном к дросселю управляющем входе тиристора 12;

26 - эпюры токов по управляющему входу тиристора для рассматриваемого случая выхода из строя одной из фаз питающей сети переменного напряжения; 27 — уровень минимального тока по цепи управления тиристора 12 (см. фиг. 1), при котором он от крывается.

На фиг. 8 представлена схема, отличающаяся от схемы на фиг.l тем, что коллектор тиристора 12 подкпючен к положительному полюсу основного источника 4 через диод 28 а также через резистор 29 - к общей точке отрицательных полюсов обоих источников.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

При подключении питающей сети к клеммам 14, 15 и 16 через дроссель 10 протекает постоянный ток от выпрямителя 7.

Пульсация тока досселя 10 при исправном состоянии питающей сети переменного напряжения незначительны (см. фиг. 4). При выходе из строя (обрыве или коротком замыкании) одновременно всех трех фаз ток, проходящий через дроссель 10, уменьшает ся до нуля, а в дросселе 10 образуется

ЭДС самоиндукция с полярностью, обратной полярности выпрямителя

rye Š— ЭДС самоиндукции;

L - индуктивность дросселя 10.

Эта ЭДС самоиндукции замыкается по параллельной цепи, образованной, с одной стороны, диодами выпрямителя 7 и резистором 8, а с другой - резистором 9 и сопротивлениями р- д - переходов тиристора 12 и диода 11. Ввиду того, что сопротивление резистора 8 по своей величине намного больше сопротивления резистора 9, основная часть тока, вызываемого ЭДС самоиндукции дросселя 10, пойдет по управляющей цепи тиристора, который открывается и подключает к нагрузке резервный источник питания 13.

В случае обрыва одной из фаэ (например, фазы А) питающей первичной сети переменного напряжения на вход выпрямителя 7 поступает линейное напряжение, образуемое между двумя оставшимися невредимыми фазами, а на выходе выпрямителя 7 появляеч ся пульсирующее напряжение, характерное для двухпериодного однофазного выпрямле ния (см, фиг. 4). При этом пульсации тока в дросселе и вырабатываемая им ЭДС самоиндукции будут значительны (см. фиг. 5 и 6). По цепи управления тиристора 12 пойдет ток (см. фиг, 7), достаточный для его включения. Когда этот ток станет равным тому минимальному значению тока в цепи управления, при котором тиристор 12 открывается, резервный источник подключаеч ся к нагрузке (см. фиг. 7).

555504

Максимальное значение ЭДС самоиндукции дросселя 10 (см. фиг. 5) для рассматриваемого случая соответствует поз. 30 (см. фиг. 3) и поз. 31 (CM. фиг. 4).

В зоне, образованной точками 32, 31 и

33 происходит уверенное включение тиристора 12.

B случае обрыва фазы А в моменты, ограниченные зоной между точками 33 и

34 (см. фиг. 4), включения тиристора 12 10 не произойдет вследствие отсутствия тока в его цепи управления (отсутствует отри цательный полупериод ЭДС самоиндукции (см. фиг. 5). Включение тиристора 12 произойдет в этом случае с наступлением мо- 15 мента, соответствуюшего точкам 35 (см, фиг. 7) и 34 (см. фиг. 4). Величина этой зоны нечувствительности соответствует

75-80 эл.град.

При одновременном обрыве сразу двух, 20 фаз на выходе выпрямителя 7 будет пульсируюшее однофазное однополупериодное напряжение.

В этом случае работа устройства аналогична описанной выше. 25

Короткое замыкание фаз в первичной цепи переменного напряжения вызывает резкое изменение тока через дроссель 10 и включение тиристора 12.

Если основной источник питания имеет фильтр, напряжение на выходе которого хотя бы незначительно выше напряжения резервного источника, то для надежного включения тиристора необходимо применение сог» ласуюшего резистора 29 (cM. фиг. 8), который подключается между коллектором тиристора 12 и отрицательными полюсами обоих источников. Диод 28 предназначен для изоляции коллектора тиристора 12 и согласуюшего резистора 29 от воздействия 40 основного источника питания. Благодаря наличию резистора 29 тиристор 12 находит»ся в открыTOM состоянии с момента появления неисправности в первичной сети переменного напряжения до момента, когда напряжение на выходе основного источника станет меньше напряжения резервного источника. Это особенно важно для случая одновременного обрыва всех трех фаз, когда в переключаюшем устройстве формируется единичный импульс управления и по его окончании при отсутствии резистора

29 тиристор 12 оставался бы закрытым под действием приложенного к его коллек тору потенциала источника 4, временно

55 превышаюшего потенциал резервного источника 13. Сопротивление резистора 29 обеспечивает протекание через открывшийся тиристор 12 тока, незначительно превышаюшего по величине неуправляемый ток примененного тиристора.

Таким образом, предлагаемое устройст» во по сравнению с известным обладает сле»дуюшими преимушествами: производится автоматическое переключение нагрузки на резервный источник сразу же после возникновения неисправности в основной трехфазной цепи переменного напряжения до спадания напряжения на выходе основного источника до уровня напряжения уставки; исключается необходимость в опорном напряжении и в приспособлениях, ускс ряюших процесс переключения.

Ускорение процесса переключения и упрс шение переключаюшего устройства дают технический и экономический эффект.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического включения резервного источника питания, содержашее узел переключения с основного источника с питаюшим трехфазным трансформатором на резервный источник, причем одни из одноименных полюсов обоих источников объединены, а между другими их одноименными полюсами подключен узел переключения, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что,с целью повышения быстродействия, переклк чаюший узел выполнен в виде тиристора, управляюший вход которого через диод и резистор подключен к дросселю, включенному через резистор на выход дополнительного трехфазного выпрямителя, питаемого от дополнительной трехфазной обмотки трансформатора питания.

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю— ш е е с я тем, что коллектор тиристора подключен к положительному полюсу основного источника через диод, а через резистор-к отрицательным полюсам обоих источников, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ Н 02 9/04 №2025743

1973 г. (аналог) .

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 420049 Н 02 3 9/06 1972 r. (прототип).

555504

1 2 5

Составитель А. Селивахин

Техред Q. Луговая Корректор С. Болдижар

Редактор Г. Киселева

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 470/27 Тираж 902 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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