RU1793516C - Устройство автоматического резервировани питани нагрузки. - Google Patents

Abstract

Назначение: изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  ответственных потребителей, например, устройство автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретени : устройство автоматического резервировани  питани  нагрузки содержит шины первого источника питани  1-1 и 1-2, шины второго источника питани  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

Description

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. За период напр жени  на шинах 1-1 и 1-2 в первичных обмотках трансформатора 19

проход т обе полуволны переменного напр жени  - положительна  по обмотке 20, отрицательна  по обмотке 21, и во вторичной обмотке 22 трансформатора 19 наводитс  полный период переменного напр жени . 4 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  ответственных потребителей, например, устройств автоматики и вычислительной техники ..

Известен стабилизированный источник электропитани  с резервированием,содержащий источник переменного напр жени , сетевой выпр митель с фильтром, первый управл емый инвертор, к первому и второму входам которого подключены выходы сетевого выпр мител  с фильтром, датчик напр жени , входы которого соединены с источником переменного напр жени  и с выходами сетевого выпр мител  с фильтром; компаратор, к первому входу которого подключен выход датчика напр жени , а ко второму - напр жение установленной величины , триггер, информационный вход которого соединен с выходом компаратора, первый элемент И, к первому входу которого подключен единичный выход триггера, схему управлени , первый вход которой соединен с источником опорного напр жени , задающий генератор, выход которого подключен к тактовому входу триггера и ко второму входу схемы управлени , аккумул торную батарею, второй управл емый инвертор, первый и второй входы которого соединены с аккумул торной батареей, второй элемент И, к первому входу которого подключен нулевой выход триггера, третий вход первого управл емого инвертора соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы управлени  и со вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к третьему входу второго управл емого инвертора , выходной трансформатор, перва  первична  обмотка которого соединена с выходами первого управл емого инвертора , а втора  первична  обмотка - с выхода- ми второго управл емого инвертора, выходные выпр мители, к каждому из которых подключена соответствующа  вторична  обмотка выходного трансформатора, выходные шины, которые соединены с выходами соответствующих выходных выпр мителей , выход последнего выходного

выпр мител  подключен к третьему входу схемы управлени .

Известно устройство автоматического включени  резерва, содержащее основной

и резервный источники питани , первое реле напр жени , которое подключено к первой и второй фазам основного источника питани , второе реле напр жени , которое подключено ко второй и третьей фазам основного источника питани , контактор включени  основного источника питани , реле контрол  исправности контактора включени  основного источника питани , вторые выходы обмоток которых соединены

со второй фазой основного источника питани , контактор включени  резервного источника питани , промежуточное реле, вторые выводы которых подключены к первой фазе резервного источника питани , неподвижный вывод контакта второго реле напр жени  соединен с первыми выводами контактора включени  основного источника питани  и реле контрол  исправности контактора включени  основного источника питани , неподвижные выводы контакта реле контрол  исправности контактора включени  основного источника питани  и блок - контакта контактора включени  резервного источника питани  соединены между собой

и с замыкающимс  выводом контакта второго реле напр жени , замыкающийс  вывод контакта реле контрол  исправности контактора включени  основного источника питани  и размыкающийс  вывод

блок-контакта контактора включени  резервного источника питани  соединены между собой и с первой фазой основного источника питани , замыкающиес  выводы первого, второго и третьего контактов контактора включени  основного источника питани  подключены соответственно к первой, второй и третьей фазам основного источника питани , первый вывод контактора включени  резервного источника питани  подключен к размыкающемус  выводу контакта промежуточного реле, неподвижный вывод которого соединен с размыкающимс  выводом блок-контакта контактора включени  основного источника питани ,

первый вывод промежуточного реле подключени  к размыкающемус  выводу контакта реле контрол  исправности контактора включени  основного источника питани , неподвижный вывод которого сое- динен с замыкающимс  выводом второго реле напр жени , неподвижный вывод которого подключен к замыкающемус  выводу контакта первого реле напр жени , неподвижный вывод которого соединен с неподвижным контактом блок-контакта контактора включени  основного источника питани  и со второй фазой резервного источника питани , перва , втора  и треть  фазы которого подключены к замыкающим- с  выводам соответственно первого, второго и третьего контактов контактора включени  резервного источника питани , неподвижные выводы которых соединены с неподвижными выводами соответственно первого, второго и третьего контактов контактора включени  основного источника питани  и с первой, второй и третьей соответственно шинами гарантированного питани .

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство автоматического резервировани  питани  нагрузки, содержащее основной и резервный источники питани , имеющие общую шину с нагрузкой, пол ризованное реле, элемент ИЛИ, состо щий из двух диодов, анод первого из которых подключен к первому выводу второй обмотки пол ризованного реле, второй вывод первой обмотки которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен с катодом первого диода, с неподвижным .контактом пол ризованного реле и с первым выводом нагрузки, второй вывод которой подключен к общей шине, полюс основного источника питани  соединен с первым выводом первой обмотки и с первым неподвижным контактом пол ризованного реле, полюс резервного источника питани  подключен ко второму выводу вто- рой обмотки и ко второму неподвижному контакту пол ризованного реле.

Недостатком данного устройства  вл етс  невысока  надежность питани  нагрузки , т.е. при переключении источников происходит кратковременное отключение нагрузки от сети.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности питани  нагрузки, путем переключени  источников питани  без пре- рывани  питани  нагрузки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное устройство автоматического резервировани  питани  нагрузки, содержащее входные шины первого источника

питани , входные шины второго источника питани , первый элемент ИЛИ, выходные шины, введены первый и второй входные трансформаторы, каждый с первичной и трем  вторичными обмотками, первый, второй , третий и четвертый ключи, второй элемент ИЛИ, фильтр и выходной трансформатор, с двум  первичными и вторичной обмотками, вторична  обмотка которого подключена через фильтр к выходным шинам, входные шины первого источника питани  соединены сгпервйчной обмоткой первого входного трансформатора, вьШды первой вторичной обмотки которого подключены к первому и второму управл ющим входам третьего ключа, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к началу второй первичной обмотки выходного 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 управл ющие 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, ко второму входу пер- вого элемента ИЛИ подключен выход четвертого ключа, третий силовой вход которого соединен с началом третьей вторичной обмотки второго входного трансформатора и с третьим силовым входом второго ключа, выход которого подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ, первый и второй управл ющие входы второго ключа соединены с выводами второй вторичной обмотки второго входного трансформатора, выводы первой вторичной обмотки которого соединены , с первым и вторым управл ющими входами четвертого ключа, входные шины второго источника питани  подключены к: первичной обмотке второго входного трансформатора .

Нафиг.1 представлена функциональна  схема устройства автоматического резервировани  питани  нагрузки; на фиг,2 - пример выполнени  ключей 13 и 14; на фиг.З - пример выполнени  ключей 15 и 16 при выполнении ключей 13,14,15 и 16 на разно- пол рных транзисторах; на фиг.4 - пример выполнени  ключей 15 и 16 при выполнении

ключей 13, 14, 15 и 16 на однопол рных транзисторах (например, типа П-Р-П).

Устройство автоматического резервировани  питани  нагрузки содержит шины первого источника питани .1-1 и 1-2, шины второго источника питани  2-1 и 2-2, первый входной трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и первой 5, второй 6 и третьей 7 вторичными обмотками, второй входной трансформатор 8 и с первичной обмоткой 9 и первой 10, второй 11 и третьей 12 вторичными обмотками, первый ключ 13, к первому и второму управл ющим входам которого подключены конечный и начальный соотеет- ственно выводы вторичной обмотки 6 трансформатора . 3, второй ключ 14, первый и второй управл ющие входы которого соединены с конечным и с начальным соответственно выводами вторичной обмотки 11 трансформатора 8, третий ключ 15, к первому и второму управл ющим входам которого подключены конечный и начальный выводы вторичной обмотки 5 трансформатора 3, к первому и второму выводам пер- вичной обмотки 4 которого подключены шины 1-1 и 1-2, четвертый ключ 16, первый и второй управл ющие входы которого соединены с конечным и начальным выводами вторичной обмотки 10 трансформатора 8, к первому и второму выводам первичной обмотки 9 которого подключены шины 2-1 и 2-2, первый элемент ИЛИ 17, к первому входу которого подключён выход ключа 13, второй элемент ИЛИ 18., второй вход кото- рого, соединен с выходом ключа 14, выходной трансформатор 19, с первой 20 и ёторбй 21 первичными обмотками и со вторичной обмоткой 22, фильтр 23, к первому и второму входам которого подключены выводы вторичной обмотки 22 трансформатора 19, выходные шины 24-1 и 24-2, которые соединены с выходами фильтра 23, ко второму входу элемента ИЛИ 17 подключен выход ключа 16; третий силовой вход которого со- единён t третьим силовым входом ключа 14 и с начальным йыводбм обмотки 12 трансформатбра 8, конечный вывод которой сое- дине й с 1крн«чным выводом обмотки 7 трансформатора 3, с конечным выводом об- мотки 20 Трансформатора 19 и с конечны выводом обмотки 21 Трансформатора 19, К начальному выводу которой подключеней- ход элемента ИЛИ 18; ё вы входкото оШ соединен с выходом ключа 15; третий силЬд ври вход которого соединён Ј началь йЩ выводом обмотки 7 трансформатора 3 и с третьим Силовым входом ключа 13, выход элемента ИЛИ 17 соединён с начальным выводомобмотки20 трансформатора1$.

Элемент ИЛИ 17 содержит диод 25, анод которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 17, диод 26, катод которого соединен с катодом диода 25 и с выходом элемента ИЛИ 17, второй вход которого соединен с анодом диода 26.

Элемент ИЛИ 18 содержит диод 27, катод которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 18, диод 28, анод которого Соединен с анодом диода 27 и с выходом элемента ИЛИ 18, второй вход которого подключен к катоду диода 28.

Фильтр 23 содержать, например, конденсатор 29. первый вывод Которого соединен с первым входом и с первым выходом фильтра 23, а второй вывод - со вторым входом и вторым выходом фильтра 23.

Ключи 13 и 14 выполнены по одинаковым схемам. Ключ 13 (14) - фиг.2 содержит резистор 30, первый вывод которого соединен со вторым управл ющим входом ключа 13 (14), транзистор 31, коллектор которого подключен к третьему силовому входу ключа 13 (14), диод 32, катод которого соединен со вторым выводом резистора 30 и с базой транзистора 31, эмиттер которого подключен к первому управл ющему входу и к выходу клКэчэ 13 (14), а также к аноду диода 32.

Ключи 15 и 16 также выполнены по одинаковым схемам. Ключ 15(16)- фиг.3 содер- жйт резистор 33, первый вывод которого соединён со вторым управл ющим входом ключа 15 (16), транзистор 34, коллектор которого подкл ючен к третьему силовому входу ключа 15 (16), диод 35, анод которого соединен со вторым выводом резистора 33 и с базой транзистора 34, эмиттер которого подключен к первому управл ющему входу и к выходу ключа 15 (16) и к катоду диода 35.

Ключ 15 (16) - фиг.4 содержит резистор 36, первый вывод которого подключен к первому управл ющему входу ключа 15 (16). диод 37, транзтистор 38, эмиттер которого соединен со вторым управл ющим и третьим силовым входами ключа 15 (16) и с анодом диода 37, катод которого подключен ко второму выводу резистора 36 и к базе транзистора 38, коллектор которого соединен с выходом ключа 15(16).

Приведённые схемы показывают, что ключи 13, 14, 15 и 16 могут быть реализованы Двум  вариантами: первый - ключи 13 и 14 реализуютс  по схеме, приведенной на фиг.2, а ключи 15 и 16- по схеме, приведенной на фиг.З (вариант с разнопол рными Транзисторами); второй - ключи 13 и 14 ре- ализуютс  по схеме приведенной на фиг.2, а ключи 15 и 16 - по схеме, приведенной на фиг.4 (вариант с однопол рными транзисторами ).

Ключи 13 и 14 - фиг.2 открыты при положительном напр жении на втором входе по отношению к первому входу.

Ключи 15 и 16-фиг.3 открыты -приотрицательном напр жении на втором входе по отношению к первому входу. Ключи 15 и 16 - фиг.А открыты при положительном напр жении на первом входе по отношению ко второму входу.

Первый и второй источники питани  используемые в устройстве автоматического резервировани  питани  нагрузки должны быть сфазированы (т.е. должны иметь одну и ту же фазу).

Устройство автоматического резервировани  питани  нагрузки работает следующим образом.

В исходном состо нии, за которое примем момент, когда напр жение 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 напр жение также равно нулю, ключи 13. 14, 15, 16 закрыты, на первичных обмотках 20 и 21 трансформатора 19 и на его вторичной обмотке 22 напр жение также равно нулю.

Работу устройства дальше рассмотрим при наличии напр жени  только между шинами 1-1 и 1-2. При по влении положительной полуволны напр жени  на шине 1-1 по отношению к шине 1-2 (т.е. в начале обмотки 4) положительное напр жение по вл етс  также в начале обмоток 5. 6 и .7 (по отношению к концу указанных обмоток) трансформатора 3. Положительное напр жение в начале обмотки 5 удерживает закрытым ключ 15, положительное напр жение 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 окончани  положительной волувол- ны на шине 1-1 закрываетс  ключ 13, При по влении отрицательной полуволны напр жени  на шине 1-1 (по отношению к шине 1-2) отрицательное напр жение по вл етс  также в началах обмоток 5. 6 и 7 (по отношению к концу каждой из указанных обмоток) трансформатора 3. Отрицательное напр жение в начале обмотки 6 удерживает закрытым ключ 13, отрицательное напр жение в начале обмотки 5 открывает ключ 15 и ток отрицательной волуволны с обмотки 7

проходит, по цепи - начало обмотки 7 - третий вход ключа 15 - элемент ИЛИ 18 - начало обмотки 21 трансформатора 19 - конец обмотки 21 - конец обмотки 7 трансформа- 5 тора 3. Через обмотки 20 трансформатора 19 и 12 трансформатора 8 ток не протекает, т.к. закрыты ключи 13, 14 и 16. В момент окончани  отрицательной волуволны на шине 1-1 закрываетс  ключ 15. Таким образом,

0 за период напр жени  на шинах 1-1 и 1-2 в первичных обмотках трансформатора 19 проход т обе полуволны переменного напр жени  - положительна  по обмотке 20, отрицательна  по обмотке 21 и во вторич5 ной обмотке22 трансформатора 19 наводитс  полный период переменного напр жени .

В том случае, если напр жение имеетс  только на шинах 2-1 и 2-2 и отсутствует на

0 шинах 1-1 и 1-2 устройство работает аналогично , только при положительной полуволне на шине 2-1 по отношению к шине 2-2 открываетс  ключ 16, а при отрицательной - ключ 14.

5В том случае, если напр жение имеетс  и на шинах 1-1, 1-2 и на шинах 2-1, 2-2 при положительной полуволне открываютс  ключи 13 и 16, а при отрицательной - ключи 15 и 14. В этом случае ток положительной

0 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 вы5 ход элемента ИЛИ 17 проходит ток с той из обмоток 7 или 12, напр жение на которой выше, т.к. более высокое напр жение, поступающее на один из входов элемента ИЛИ 17 (на один из диодов), закрывает другой

0 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

5 ИЛИ 18 также проходит ток с той из обмоток 7 или 12. напр жение на которой выше. В остальном устройство работает аналогично описанному выше.

Таким образом, при наличии напр же0 ни  обоих источников, т.е. и на шинах 1-1, 1-2 и на шинах 2-1, 2-2, нагрузки питаютс  от того из источников, напр жение которого выше, а при отсутствии напр жени  одного из источников нагрузка питаетс  от другого

5 источника.

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

что важно при использовании резервированного питани  в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство автоматического резерви- ровани  питани  нагрузки, содержащее входные шины первого источника питани , входные шины второго источника питани , первый элемент ИЛИ, выходные шины, о т- л имеющеес  тем, что, с целью повышени  надежности питани  нагрузки, в него введены первый и второй входные трансформаторы, каждый с первичной и трем  вторичными обмотками, первый, второй , третий и четвертый ключи, второй эле- мент ИЛИ, фильтр и выходной трансформатор с двум  первичными и вторичной обмотками, вторична  обмотка которого подключена через фильтр к выходным шинам, входные шины первого источника питани  соединены с первичной обмоткой первого входного трансформатора, выводы первой вторичной обмотки которого подключены к первому и второму управл ющим входам третьего ключа, выход которого сое- динен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к началу второй первичной обмотки выходного трансформатора, конец которой соединен с

   Фиг. g

   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 управл ющие входы которого соединены с выводами второй вторичной обмотки первого вхддного 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 управл ющие входы второго ключа соединены с выводами второй вторичной обмотки второго входного трансформатора, выводы первой вторичной обмотки которого соединены с первым и вторым управл ющими входами четвертого ключа, входные шины второго источника питани  подключены к первичной обмотке второго входного трансформатора.

   Фиг.З