CZ36979U1 - Zařízení pro napájení jednofázové elektrické zásuvky při výpadku jedné fáze nebo více fází - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.

Zařízení pro napájení jednofázové elektrické zásuvky při výpadku jedné fáze nebo více fází

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení, kterým se zajistí elektrické napájení jednofázového spotřebiče při výpadku některé fáze nebo několika fází v třífázové rozvodné elektrické soustavě se střídavým napětím.

Dosavadní stav techniky

Jsou známé zdroje nepřerušovaného elektrického napětí, nazývané také jako nepřerušitelné zdroje napájení, záložní zdroje, Uninterruptible Power Supply / Source / System, které používají akumulátory a po přerušení primárního zdroje napájení, například při výpadku v rozvodné síti, se napájení zajišťuje měničem, který čerpá energii z elektrického akumulátoru. Nejběžnější jsou tři základní zapojení záložního zdroje a to Off-line, Line-Interactive a On-Line. Při všech uvedených zapojeních je poskytován výkon a časová výdrž při výpadku primárního napájecího napětí závislá od výkonu měniče (střídače) a od kapacity akumulátoru. V případě On-line zapojení je poskytován výkon omezen výkonem měniče i během dodávání elektrické energie z primárního zdroje napětí, protože výstup záložního zdroje je vždy propojen s měničem připojeným k akumulátoru. To vede k složité konstrukci záložních zdrojů, k nízké životnosti akumulátorů a k malé celkové účinnosti.

Nevýhodou akumulátorových záložních zdrojů je jejich omezená kapacita, po vyčerpání dostupné elektrické energie z akumulátorů dochází k výpadku, a to i v případě, že ostatní fáze třífázové elektrické sítě jsou pod napětím.

Také jsou známé elektrické generátory, které při výpadku napájení ze sítě startují spalovací motor a jím se pohání elektrický generátor s příslušnou regulací frekvence. Taková zařízení jsou však investičně náročné, vyžadují pravidelnou údržbu a používají se pouze při důležitých objektech, jako jsou nemocnice, datová úložiště a podobně.

Zveřejnění US 2015/0162782 A1 popisuje třífázový záložní zdroj, který je schopen zajistit napájení všech tří fází při výpadku jedné nebo i všech fází. Tento záložní zdroj používá třífázový transformátor, tři baterie a tři měniče, což vede ke komplikované a drahé konstrukci. Komplikované je i řešení 5 dle CN204205707 (U), které používá třífázový můstkový měnič a izolační transformátor.

Zapojení podle DE3935564A1 používá více záložních zdrojů a komplikované hodnocení systémových parametrů, je vhodné pouze pro komplexní struktury spotřebičů. Podobně nevhodné jsou i technická řešení a vynálezy podle zveřejnění KR100984323B1, CN102957196A,

CN204243755U, CN102801209A.

V třífázové rozvodné elektrické soustavě často dochází k výpadku jen jedné nebo dvou fází, přičemž se přirozeně nelze předem určit, která z fází to bude. Výpadek všech tří fází bývá spojen s fatálním poškozením určitého prvku rozvodné soustavy, například s pádem sloupu elektrického vedení nebo s požárem v trafostanici, což se však nestává často. Častěji jsou výpadky jednotlivých fází, které jsou způsobeny přetížením příslušné fáze nebo přetržením drátu vzdušného vedení a podobně. I takové přerušení dodávky elektrické energie na jedné fázi je však problematické, neboť jednofázové spotřebiče připojené právě k příslušné fázi zůstanou bez elektrického napájení. Takové problémy s fázovými výpadky elektrického napájení jsou časté zejména v obcích a na okrajích měst.

Výpadek jedné nebo dvou fází postihuje jednofázové spotřebiče, které jsou zapojené právě na

- 1 CZ 36979 U1 příslušnou vypadlý fázi. Toto připojení na fázi, tedy rozdělení tří fází mezi zásuvky v domácnosti, je fyzicky napevno určeno instalací rozvodů a jejich zapojením v rozvodné skříni. To neumožňuje flexibilně využít dostupnou fázi na napájení spotřebičů, které jsou napájeny z vypadlé fáze. U některých zařízení v domácnosti jako jsou topné kotle na tuhá paliva nebo mrazničky může výpadek napájení způsobit škody nebo i ohrozit bezpečnost, například přehřátím vody ve stavu, kdy tuhé palivo stále hoří, ale oběhové čerpadlo nezabezpečuje odvod tepla.

Je žádané a není známo jednoduché řešení, které umožní při výpadku jedné fáze nebo dvou fází zásobovat spotřebič elektrickým napětím z fáze s dostupným elektrickým napětím a v případě výpadku všech tří fází bude 3 fungovat jako záložní zdroj. Zařízení by mělo být jednoduché, s rychlou odezvou a bezúdržbové.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky v podstatné míře odstraňuje zařízení pro napájení jednofázové zásuvky při výpadku jedné fáze nebo více fází v třífázové elektrické síti, při kterém se snímačem detekuje výpadek napětí na první fázi, která napájí elektrickou zásuvku, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že po detekci výpadku napětí na první fázi se napájení zásuvky propojí k dostupné druhé fázi, kde se zároveň snímačem měří napětí této fáze a v případě výpadku napětí na druhé fázi se napájení zásuvky propojí k dostupné třetí fázi.

Výpadek napětí, výpadek napájení nebo výpadek fáze v tomto spise označuje zejména stav, kdy je na příslušné fázi nedostatečné napětí, obvykle nulové nebo téměř nulové napětí. Za výpadek napětí lze považovat i stav, kdy elektrické napájení nemá požadovaný průběh sinusoidy napětí nebo nemá požadovanou frekvenci. Pojmenování fází jako první, druhá, třetí má jen pořadový význam, jednotlivé fáze jsou rovnocenné, a tedy i vzájemně zaměnitelné.

Aby se zajistilo napájení i při výpadku všech tří fází, je postup podle tohoto technického řešení výhodně doplněn o krok, při kterém se po propojení na dostupnou třetí fázi snímačem měří napětí této fáze a v případě výpadku napětí na třetí fázi se napájení zásuvky propojí k výstupu měniče, který z připojeného akumulátoru vytváří střídavé napětí s příslušnou charakteristikou.

Podstatným znakem předloženého technického řešení je propojování jednofázové zásuvky na fázi, která není postižena výpadkem napětí. To znamená, že pokud fáze, ke které je jednofázová elektrická zásuvka původně připojena, je bez napětí, propojíme jednofázovou elektrickou zásuvku na jinou fázi s napětím. Při detekci výpadku fáze se napájení propojuje postupně na další fáze, které mají napětí, nebo se postupně zjistí, že žádná z fází nemá napětí, přepne se napájení do režimu jak známo ze záložních akumulátorových zdrojů. Podstatnou výhodou postupu je zvýšení efektivity napájení.

Dosavadní postupy zálohování byly založeny na akumulaci elektrické energie, která se následně používá jako zdroj energie se stejnosměrným napětím pro měnič, který vytváří střídavé napětí s potřebnou hodnotou. Je však mnohem výhodnější postupovat podle tohoto technického řešení tak, že se nejprve napájení zásuvky propojí na jinou fázi. Pokud kterákoli ze tří fází elektrického rozvodu má napětí, zásuvka se elektricky napájí z dostupného elektrického rozvodu, nedochází k energetickým ztrátám, ani se nevytvářejí časová omezení vyplývající z kapacity akumulátoru. Pokud se jedná o výpadek jedné nebo dvou fází, je elektrické napájení zásuvky zabezpečené bez nutnosti předchozí akumulace elektrické energie v akumulátoru. To zvyšuje životnost zařízení a snižuje jeho investiční i provozní náklady.

Výpadek napájení na fázi se může detekovat jedním snímačem, který je umístěný na napájecí větvi za bodem přepínání fází, tedy na straně zásuvky, resp. spotřebiče. V takovém případě se snímačem může zjišťovat stav pouze na jedné fázi, a to na té, která je právě přepnuta na napájení zásuvky. To je ale v zásadě dostačující, protože při výpadku napětí na této fázi dochází k přepnutí

- 2 CZ 36979 U1 na další fázi, čímž se zároveň přepíná detekce napájení, prováděna pomocí jednoho snímače. Jeden detekční snímač postupně testuje dostupné fáze. Pod pojmem snímač je přitom třeba rozumět jakýkoli prvek, který je schopen detekovat stav fáze. Snímač může být samostatný prvek nebo může být součástí jiného prvku, detekce může probíhat přímo, například měřením průběhu napětí, sledováním amplitudových polovln nebo nepřímo na základě následného projevu výpadku elektrického napětí.

Je výhodné, pokud je snímač výpadku fáze galvanicky oddělen od napájecího napětí a napětí na fázi se detekuje nepřímo na výstupu z transformátoru.

Přepínání z nefunkční fáze na další fáze se může realizovat různými přepínači. Je vhodné, pokud se jedná o hardwarově koncipovaný přepínač, který brání mezifázovému zkratu. Může se použít přepínač, který čtyři vstupní póly přepíná na jeden výstupní. Ke třem pólem budou propojené fáze a ke čtvrtému pólu bude přivedeno napětí z výstupu měniče.

Výhodné je použití jednoduchého přepínače, který je elektricky ovládán a přepíná mezi dvěma vstupními póly, má tedy dvě polohy sepnutí. Aby se dvoupolohovým přepínačem mohl uskutečnit výběr ze tří fází, stačí, aby za sebou v kaskádě byly umístěny dva dvoupólové přepínače. První a druhá fáze jsou propojeny se dvěma vstupními póly prvního přepínače. Třetí fáze a výstup z prvního přepínače jsou propojeny se dvěma vstupními póly druhého přepínače. Na výstupu z druhého přepínače lze při vhodném nastavení obou přepínačů dosáhnout stavu propojení s kteroukoli ze tří fází.

Zapojení se dvěma přepínači může být doplněno třetím přepínačem, kde výstup z druhého přepínače je přiveden jako vstup k třetímu dvojpólovému přepínači a k druhému vstupu tohoto dvoupólového přepínače je připojen výstup z měniče. Nyní je při vhodné poloze tří přepínačů lze alternativně propojit napájení spotřebiče k jedné ze tří fází nebo k výstupu měniče.

Kaskádové zapojení dvoupólových přepínačů hardwarově brání riziku mezifázového zkratu. Pokud je napájení spotřebiče připojené k první fázi, všechny tři přepínače jsou ve stejné krajní poloze. Výpadek na první fázi způsobí přepnutí prvního přepínače do opačné polohy, čímž se větev napájení spolu s detekcí napětí propojí s druhou fází, první fáze je přitom odpojena. Pokud druhá fáze má řádné napětí, je řídící proces ukončen, není nutné další propojování fází a spotřebič je napájen z druhé fáze. Pokud nemá druhá fáze potřebné napětí, dochází k překlápění druhého a případně třetího dvoupólového přepínače.

Díky popsanému způsobu s postupným přepínáním v kaskádě se dosáhne vysoká bezpečnost a spolehlivost při jednoduché konstrukci zařízení. Postupné přepínání z fáze, která je bez napětí, na další fázi je doprovázeno detekcí napětí na aktuální propojené fázi, což je důležitý znak technického řešení, které umožňuje jednoduchou, spolehlivou a energeticky velmi úspornou konstrukci zařízení bez zbytečně se opakujících prvků na každé fázi. Použití kaskády přepínačů vylučuje mezifázový zkrat, který by vedl ke zničení zařízení nebo k vypnutí jističů.

Nedostatky uvedené ve stavu techniky podstatným způsobem odstraňuje zařízení na elektrické napájení jednofázového spotřebiče při výpadku jedné nebo více fází třífázové elektrické sítě, kde zařízení má jednofázovou zásuvku určenou pro napájení spotřebiče, a kde zařízení má řídicí jednotku a snímač výpadku napětí, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že zásuvka je napájena z výstupního pólu přepínače, který má alespoň dva vstupní póly připojené ke dvěma rozdílným fázím elektrické sítě, přepínač má jeden výstupní pól, přičemž ovládání přepínače je řízeno řídící jednotkou, která je propojena se snímačem výpadku napětí, přičemž snímač výpadku napětí je připojen na výstupní straně přepínače.

Zařízení je principiálně funkční již při použití přepínače se dvěma vstupními póly. V takovém případě se může vybrat jen jedna ze dvou dostupných fází. Vhodnější je řešení s přepínačem se třemi vstupními póly, kde na tři vstupní póly jsou přivedeny jednotlivé fáze třífázové elektrické

- 3 CZ 36979 U1 soustavy, nebo lze použít dva za sebou do kaskády zařazené přepínače se dvěma vstupními póly. Pokud se použije navíc další pól přepínače nebo se zařadí do kaskády třetí dvoupólový přepínač, může se jako čtvrtá možnost napájení použít výstup z měniče, který čerpá energii z akumulátoru. To znamená, že při výpadku všech fází se zařízení chová jako klasický záložní zdroj, při výpadku jen jedné fáze nebo dvou fází zařízení pracuje jako přepínač dostupné fáze do spojení se zásuvkou.

Výhodou zapojení podle tohoto technického řešení je jednoduchá a spolehlivá konstrukce, zařízení nevyžaduje údržbu ani velké akumulátory, přičemž je schopno překlenout i časově neomezený výpadek jedné fáze nebo dvou fází. Zařízení je obzvláště výhodné pro domácnosti, například na elektrické napájení čerpadla pro kotel na tuhá paliva, kde se dá zařízením zamezit vzniku nehod a škod způsobených vysokou teplotou kotle a vody v systému. Vhodné je také využití při chladničkách nebo mrazničkách, a to nejen v domácnosti. Krátké úseky bez napájení během přepínání fází nejsou při více domácích spotřebičů problematické.

Zapojení s jedním snímačem výpadku napětí na fázi, který je umístěn za bodem přepínání a je tedy zapojen k aktuálně přepnuté fázi, zjednodušuje konstrukci, snižuje počet součástek, zvyšuje celkovou spolehlivost zařízení a snižuje spotřebu zařízení. Je výhodné, pokud tento snímač výpadku napětí je galvanicky oddělen od měřeného napětí, například pomocí oddělovacího transformátoru. Na straně výstupu přepínače je připojen transformátor, který může být spolu s usměrňovačem a stabilizátorem využit i pro napájení řídící jednotky. Snímač výpadku napájení bude připojen na výstupu z tohoto transformátoru. Kondenzátory použité v stabilizátoru uchovávají dostatek energie potřebné k napájení řadicí jednotky a na ovládání přepínače během výpadku napájení na aktuální fázi. Zařízení je tedy schopné provozu i bez akumulátoru, který je potřebný pouze pro provedení s napájením spotřebiče při výpadku všech tří fází.

K řídící jednotce může být ve výhodném uspořádání připojen zobrazovací prvek a/nebo ovládací prvek a/nebo komunikační rozhraní.

Na zobrazovacím prvku, například v podobě LED diod nebo displeje, se může zobrazovat stav zařízení, identifikace aktuální připojené fáze, stav akumulátoru nebo různé statistické údaje jako je množství zaznamenaných výpadků napájení a podobně. Zobrazovací prvek se může vypínat po nastaveném čase bez změn, aby se snížily energetické nároky celého zařízení.

Ovládací prvek slouží k zadávání pokynů, přepínání stavů, na vyvolání nebo ovládání zobrazení, může mít podobu tlačítek nebo dotykové obrazovky a podobně.

Komunikační rozhraní, například RS-485 s protokolem MODBUS umožní integrovat zařízení do širšího systému inteligentního domu nebo také umožní na dálku komunikovat se zařízením a řídit jeho stavy. Komunikační rozhraní může majiteli zaslat zprávu o výpadku fáze nebo celého napájení.

Uspořádání schopné napájet elektrický spotřebič při výpadku všech tří fází bude zahrnovat i akumulátor s měničem a nabíječkou. Tato část zařízení může být podobná s dosud známými akumulátorovými zdroji jednofázového napájení. S cílem zvýšit životnost akumulátoru je vhodné, pokud stav akumulátoru a jeho nabíjení je řízeno řídící jednotkou. Řídící jednotka může být přitom napájena z akumulátoru. Nabíječka i měnič mohou být k akumulátoru připojeny přes spínače, ve stavu bez poruchy napájení mohou být odpojeny, aby nezvyšovaly spotřebu zařízení.

Výhodou technického řešení je především energetická efektivita. Zařízení využívá kteroukoli dostupných fází na dlouhodobé napájení bez nutnosti předchozí akumulace elektrické energie. Zároveň je zařízení mimořádně úsporné, co se týče vlastní spotřeby, transformátor a řídící jednotka mohou mít spotřebu do 0,5 W ve stavu bez výpadku napájení. Výhodou zařízení je také dlouhá životnost elektrického akumulátoru a vysoká výkonová zatížitelnost. Zařízení je přitom konstrukčně jednoduché, s malým počtem prvků a využívá spolehlivé elektrické a elektronické

- 4 CZ 36979 U1 součástky.

Objasnění výkresů

Technické řešení je blíže vysvětleno pomocí obrázků 1 až 3. Pro přehlednost není na obrázcích znázorněno vzájemné propojení vodičů N a PE, neutrálního vodiče a ochranného vodiče, které jsou ve skutečnosti pospojovány ve smyslu příslušných předpisů. Čárkovanou linií je znázorněno řízení přepínačů, resp. spínačů. Znázorněná poloha přepínačů nebo spínačů je pouze ilustrativní.

Na obrázcích 1a, 1b, 1c je vyobrazena schéma se dvěma kaskádovitě za sebou zapojenými přepínači, kde zařízení je v základním provedení bez akumulátoru a bez měniče. Na obrázku 1a je zásuvka spotřebiče propojena k vodiči L1 první fáze, na obrázku 1b k vodiči L2 druhé fáze a na obrázku 1c k vodiči L3 třetí fáze.

Obrázek 2 představuje schéma komplexnějšího zařízení se třemi za sebou zapojenými přepínači, s akumulátorem a s měničem.

Na obrázku 3 je schematicky znázorněno zařízení s jedním přepínačem, který má čtyři vstupní póly.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

V tomto příkladu podle obrázků 1a, 1b, 1c má zařízení dva za sebou do kaskády zapojené přepínače 21, 22. První vstupní pól 21a prvního přepínače 21 je připojen k vodiči L1 první fáze. Řidič L2 druhé fáze je připojen k druhému vstupnímu pólu 21b prvního přepínače 21 První přepínač 21 tímto zapojením může na svůj výstup přepínat první nebo druhou fázi. Výstup z prvního přepínače 21 je připojen k prvnímu vstupnímu pólu 22a druhého přepínače 22. Druhý vstupní pól 22b druhého přepínače 22 je připojen k vodiči L3 třetí fáze. Druhý přepínač 22 tedy může na svůj výstup zapojit výstup z prvního přepínače 21 nebo z třetí fáze.

Výstup z této kaskády přepínačů 21, 22, tedy výstup z druhého přepínače 22 je připojen k zásuvce 4, která je určena pro napájení jednofázového spotřebiče. Podle polohy přepínačů 21, 22 je na vstup zásuvky 4 přivedeno napětí z některé ze tří fází na vodičích L1, L2, L3.

Přepínače 21, 22 ovládá řídící jednotka 1. Na řízení využívá signál ze snímače 3 výpadku napětí, který je připojen na výstupu transformátoru 5. Na výstup transformátoru 5 je připojen i usměrňovač 7 a stabilizátor 8, přes který se napájí řídící jednotka 1. Transformátor 5 mimo jiné galvanicky odděluje elektronickou část zařízení, zejména napájení řídící jednotky 1 a snímač 3 výpadku od výkyvů napětí v rozvodné síti. K řídící jednotce 1 je připojen zobrazovací prvek 14, v tomto příkladu v podobě tří barevných LED diod.

Nejdříve podle obrázku 1a je zásuvka 4 připojena k vodiči L1 tak, že přepínače 21 a 22 mají sepnuté póly 21a, 22a. Výpadek napětí na vodiči L1 první fáze se na výstupu transformátoru 5 bezprostředně projeví ztrátou napětí na sekundárním vinutí. Na to reaguje snímač 3 výpadku a odešle signál o výpadku napětí do řídící jednotky 1. Ta vyšle pokyn k přepnutí prvního přepínače 21, který se přepne do polohy druhého vstupního pólu 21b, což je znázorněno na obrázku 1b. V tomto stavu je transformátor 5 a zásuvka 4 připojená k vodiči L2 druhé fáze. Pokud je na vodiči L2 druhé fáze řádně napětí, na výstupu transformátoru 5 se tento stav detekuje pomocí snímače 3 výpadku a zásuvka 4 je napájena z řidiče L2 druhé fáze. V případě, že na vodiči L2 druhé fáze není příslušné napětí, řídící jednotka 1 přepne druhý přepínač 22 do polohy druhého vstupního pólu 22b, tak jak je vyobrazeno na obrázku 1c. V tomto stavu je zásuvka 4

- 5 CZ 36979 U1 napájena napětím z řidiče L3 třetí fáze.

Na činnost řídící jednotky 1 a na ovládání přepínačů 21, 22 se během výpadku aktuálně propojené fáze využívá energie z kondenzátorů v stabilizátoru 8. Zařízení v tomto příkladu nepotřebuje žádný akumulátor, ale v případě výpadku všech tří fází je zásuvka 4 bez napájení.

V tomto příkladu je zařízení použito k napájení oběhového čerpadla kotle na tuhá paliva.

Příklad 2

V tomto příkladu podle obrázku 2 má zařízení tři za sebou kaskádovitě zapojené přepínače 21, 22, 23. Na ovládání přepínačů 21, 22, 23 je použit obvod s tranzistorovým polem 6, které sestává z tranzistorů ULN2803N v Darlingtonově zapojení. Tranzistorové pole 6 je propojeno s řídící jednotkou 1 s jednočipovým mikroprocesorem C8051F530A.

K výstupu přepínače 23 je připojen síťový transformátor 5 a za ním usměrňovač 7 a stabilizátor 8. Transformátor 5 tímto zajišťuje napájení elektronických obvodů zařízení, jeho sekundární napětí je 12 V (shodné s napětím akumulátoru 9), výkon 2 VA, trvalý odběr ze sítě nepřesahuje 0,5 W ve stavu bez výpadku fáze a 1,5 W při poruchových stavech elektrické sítě. Z výstupu transformátoru 5 je vyvedeno napětí na snímač 3 výpadku napětí, jehož úkolem je vyslat signál do řídící jednotky 1 už při výpadku jedné polovlnité napájecího napětí. Snímač 3 výpadku napětí zahrnuje kombinaci rezistorů, kondenzátorů a diod. Výhodou snímání napětí na sekundární straně transformátoru 5 je galvanické oddělení elektroniky od sítě.

Jako usměrňovač 7 je použit Graetzův můstek s proudem 1 A. Stabilizátor 8 stejnosměrného napětí sestává z filtračního kondenzátoru, odrušovacích kondenzátorů a integrovaného obvodu LP2950-5.0ACZ. Toto zapojení slouží k napájení všech elektronických obvodů v zařízení.

Jako měnič 10 napětí je v tomto příkladu použit komerční výrobek F5C412 s maximálním výstupním výkonem 300 W. Při výpadku sítě je připojen k olověnému akumulátoru 9 s jmenovitým napětím 12 V a kapacitou 44 Ah. Výstup měniče 10 je propojen s druhým vstupním pólem 23b třetího přepínače 23.

V zapojení zařízení jsou také spínače, které připojují nabíječku 11 k střídavému napětí a k akumulátoru 9. K ovládání těchto spínačů slouží tranzistorové pole 6 ovládané řídící jednotkou 1.

K řídící jednotce 1 je připojen ovládací prvek 13 v podobě tlačítek, pomocí kterých se dají spouštět další funkce, například nabití akumulátoru 9 do plna, připojení zátěže k záložnímu zdroji nebo přepnutí do normálního stavu. Stav akumulátoru 9 a režim celého zařízení indikují LED diody v zobrazovací jednotce 14. Na tomto místě může být v jiném příkladu použit i LCD displej, ale z důvodu vyšší odolnosti zařízení v abrazivním prostředí jsou v tomto příkladu použity LED diody. Nabíječka 11 je externí, průmyslově vyráběná a komerčně samostatně dostupná, například typ KBL 120. K síti s vodiči L1, L2, L3 a k akumulátoru 9 je připojována prostřednictvím spínačů automaticky podle programu řídící jednotky 1, a to jen v případě potřeby nabíjení.

Řídicí jednotka 1 monitoruje stav akumulátoru 9 měřením napětí. V tomto příkladu je řídící program nastaven na udržení maximální životnosti olověného akumulátoru 9, která může dosáhnout až 15 let. Zařízení obsahuje také komunikační rozhraní 12 na možnost monitorování stavu sítě a celého zařízení na dálku. V tomto příkladu jde o fyzickou vrstvu RS-485 a protokol MODBUS, který je kompatibilní s komunikačními rozhraními 12 většiny výrobců inteligentních instalací. Dostupné jsou informace o napětí akumulátoru 9, výpadku fáze, případně informace o normálním chodu zařízení, statistické informace a podobně.

- 6 CZ 36979 U1

Zařízení pracuje podobně jako v příkladu 1, přičemž při případném výpadku napětí na všech fázích se třetím přepínačem 23 s druhým vstupním pólem 23b zásuvka 4 zapojí k výstupu měniče 10 a spotřebič je napájen energií z akumulátoru 9. Řídící jednotka 1 ve stavu dostatečného nabití akumulátoru 9 odpojí nabíječku 11 od napájení i od samotného akumulátoru 9, aby nedocházelo ke ztrátám energie v stand-by režimu.

Příklad 3

V tomto příkladu podle obrázku 3 je využit přepínač 2 se čtyřmi vstupními póly, které jsou připojeny k třem řidičům L1, L2, L3 a k výstupu měniče 10.

Zařízení v tomto příkladu je použito k napájení mrazničky v obchodě. V případě výpadku fáze je přes komunikační rozhraní 12 zaslána SMS zpráva na určené telefonní číslo, v případě výpadku napájení na všech fázích, řídící jednotka 1 vypočítá předpokládaný čas výdrže akumulátoru 9 podle statistického zohlednění minulé spotřeby a tento odhad času výdrže zašle v SMS zprávě.

Průmyslová využitelnost

Průmyslová využitelnost je zřejmá. Podle tohoto technického řešení je možné průmyslově a opakovaně sestavovat a používat zařízení pro elektrické napájení jednofázového spotřebiče při výpadku jedné fáze nebo více fází, přičemž zařízení je spolehlivé a energeticky úsporné.

Claims (10)

1. Zařízení pro napájení jednofázové elektrické zásuvky při výpadku jedné fáze nebo více fází třífázové elektrické sítě, kde zařízení má jednofázovou zásuvku (4) určenou k napájení z třífázové elektrické sítě, a kde zařízení má řídicí jednotku (1) a snímač (3) výpadku napětí, vyznačující se tím, že zásuvka (4) je napájena z výstupního pólu přepínače (2), který má alespoň dva vstupní póly a jeden výstupní pól, vstupní póly přepínače (2) jsou připojeny ke dvěma rozdílným fázím elektrické sítě, přičemž ovládání přepínače (2) je řízeno řídicí jednotkou (1), která je propojena se snímačem (3) výpadku napětí.

2. Zařízení pro napájení podle nároku 1, vyznačující se tím, že snímač (3) výpadku napětí je připojen na výstupní straně přepínače (2).

3. Zařízení pro napájení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že má jeden snímač (3) výpadku napětí, který je umístěn ve vedení na straně zásuvky (4) za bodem přepínání fází.

4. Zařízení pro napájení podle nároku 1, vyznačující se tím, že má tři snímače (3) výpadku napětí, které jsou připojeny k jednotlivým fázím na vodičích (L1, L2, L3).

5. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že přepínač (2) má tři vstupní póly, které jsou připojeny na jednotlivé fáze třífázové elektrické soustavy s vodiči (L1, L2, L3) a k výstupu přepínače (2) je připojena zásuvka (4).

6. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že má dva za sebou do kaskády zařazeny přepínače (21, 22), kde první vstupní pól (21a) prvního přepínače (21) je připojen k vodiči (L1) první fáze, druhý vstupní pól (21b) prvního přepínače (21) je připojen k vodiči (L2) druhé fáze, výstup z prvního přepínače (21) je připojen k prvnímu vstupnímu pólu (22a ) druhého přepínače (22), druhý vstupní pól (22b) druhého přepínače (22) je připojen k vodiči (L3) třetí fáze a výstup druhého přepínače (22) je připojen k zásuvce (4).

7. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že zahrnuje měnič (10), který je propojen s akumulátorem (9), ke kterému je připojena nabíječka (11).

- 8 CZ 36979 U1

11. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že má transformátor (5) připojený k výstupu přepínače (2, 22, 23), k transformátoru (5) je připojen usměrňovač (7) a stabilizátor (8) na napájení řídicí jednotky (1).

12. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že k řídicí 5 jednotce (1) je připojen zobrazovací prvek (14).

13. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že k řídicí jednotce (1) je připojen ovládací prvek (13).

14. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že k řídicí jednotce (1) je připojeno komunikační rozhraní (12), výhodně RS-485 s protokolem MODBUS.

8. Zařízení pro napájení podle nároku 7, vyznačující se tím, že má tři přepínače (21, 22, 23), přičemž každý přepínač má dva vstupní póly, kde první vstupní pól (21a) prvního přepínače (21) je připojen k vodiči (L1) první fáze, druhý vstupní pól (21b) prvního přepínače (21) je připojen k vodiči (L2) druhé fáze, výstup z prvního přepínače (21) je připojen k prvnímu vstupnímu pólu ( 22a) druhého přepínače (22), druhý vstupní pól (22b) druhého přepínače (22) je připojen k vodiči (L3) třetí fáze, výstup z druhého přepínače (22) je připojen k prvnímu vstupnímu pólu (23a) třetího přepínače (23), výstup z měniče (10) je připojen k druhému vstupnímu pólu (23b) třetího přepínače (23) a výstup třetího přepínače (23) je připojen k zásuvce (4).

9. Zařízení pro napájení podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že mezi nabíječkou (11) a akumulátorem (9) je spínač ovládaný řídicí jednotkou (1).

10. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že snímač (3) výpadku napětí je galvanicky oddělen od napětí fáze, výhodně přes transformátor (5).

10 15. Zařízení pro napájení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že k řídicí jednotce (1) je připojeno tranzistorové pole (6) pro ovládání přepínačů (2, 21, 22, 23), výhodně i na ovládání spínače nabíječky (11).