SK7978Y1 - Spôsob a zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej fázy alebo viacerých fáz - Google Patents

Abstract

Po detekcii výpadku napätia na prvej fáze sa napájanie zásuvky (4) na základe pokynu z riadiacej jednotky (1) prepojí k dostupnej druhej fáze, v prípade výpadku napätia na druhej fáze sa napájanie zásuvky (4) prepojí k dostupnej tretej fáze. Zariadenie môže mať vo výhodnom usporiadaní akumulátor (9) s meničom (10), v takom prípade po zistení výpadku na všetkých dostupných fázach sa napájanie zásuvky (4) prepojí na výstup meniča (10). Výpadok napájania na fáze sa zisťuje jedným snímačom (3), ktorý je umiestnený na napájacej vetve na strane zásuvky (4) za bodom prepínania fáz. Zariadenie môže mať tri za sebou do kaskády zaradené prepínače (21, 22, 23) s dvomi vstupnými pólmi, kde výstup z prvého prepínača (21) je pripojený k prvému vstupnému pólu (22a) druhého prepínača (22), výstup z druhého prepínača (22) je pripojený k prvému vstupnému pólu (23a) tretieho prepínača (23) a výstup tretieho prepínača (23) je pripojený k zásuvke (4).

Description

SK 7978 Υ1

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka spôsobu, ktorým sa zabezpečí elektrické napájanie jednofázového spotrebiča pri výpadku niektorej fázy alebo viacerých fáz v trojfázovej rozvodnej elektrickej sústave so striedavým napätím. Technické riešenie tiež predstavuje zariadenie na dodávku elektrickej energie z niektorej z dostupných troch fáz rozvodnej sústavy.

Doterajší stav techniky

Sú známe zdroje neprerušovaného elektrického napätia, nazývané tiež ako neprerušiteľné zdroje napájania, záložné zdroje, Uninterruptible Power Supply (Source) System, ktoré používajú akumulátory a po prerušení primárneho zdroja napájania, napríklad pri výpadku v rozvodnej sieti, sa napájanie zabezpečuje meničom, ktorý čerpá energiu z elektrického akumulátora. Najbežnejšie sú tri základné zapojenia záložného zdroja a to Off-line, Line-lnteractive a On-Line. Pri všetkých uvedených zapojeniach je poskytovaný výkon a časová výdrž pri výpadku primárneho napájacieho napätia závislá od výkonu meniča (striedača) a od kapacity akumulátora. V prípade On-line zapojenia je poskytovaný výkon obmedzený výkonom meniča aj počas dodávania elektrickej energie z primárneho zdroja napätia, keďže výstup záložného zdroja je vždy prepojený s meničom pripojeným k akumulátoru. To vedie k zložitej konštrukcii záložných zdrojov, k nízkej životnosti akumulátorov a k malej celkovej účinnosti.

Nevýhodou akumulátorových záložných zdrojov je ich obmedzená kapacita, po vyčerpaní dostupnej elektrickej energie z akumulátorov dochádza k výpadku, a to aj v prípade, že ostatné fázy trojfázovej elektrickej siete sú pod napätím.

Tiež sú známe elektrické generátory, ktoré pri výpadku napájania zo siete štartujú spaľovací motor a ním sa poháňa generátor elektrického napätia s príslušnou reguláciou frekvencie. Takéto zariadenia sú však investične náročné, vyžadujú si pravidelnú údržbu a používajú sa len pri dôležitých objektoch, ako sú nemocnice, dátové úložiská a podobne.

Zverejnenie US 2015/0162782 Al opisuje trojfázový záložný zdroj, ktorý je schopný zabezpečiť napájanie všetkých troch fáz pri výpadku jednej alebo aj všetkých fáz. Tento záložný zdroj používa trojfázový transformátor, tri batérie a tri meniče, čo vedie ku komplikovanej a drahej konštrukcii. Komplikované je aj riešenie podľa CN204205707 (U), ktoré používa trojfázový mostíkový menič a izolačný transformátor.

Zapojenie podľa DE3935564A1 používa viacero záložných zdrojov a komplikované hodnotenie systémových parametrov, je vhodné len pre komplexné štruktúry spotrebičov. Podobne nevhodné sú aj technické riešenia a vynálezy podľa zverejnení KR100984323B1, CN 102957196A, CN204243755U, CN 102801209A.

V trojfázovej rozvodnej elektrickej sústave často dochádza k výpadku len jednej alebo dvoch fáz, pričom sa prirodzene nedá vopred určiť, ktorá z fáz to bude. Výpadok všetkých troch fáz býva spojený s fatálnym poškodením určitého prvku rozvodnej sústavy, napríklad s pádom stĺpa elektrického vedenia alebo s požiarom v trafostanici, čo sa však nestáva často. Častejšie sú výpadky jednotlivých fáz, ktoré sú spôsobené preťažením príslušnej fázy alebo pretrhnutím drôtu vzdušného vedenia a podobne. Aj takého prerušenie dodávky elektrickej energie na jednej fáze je však problematické, keďže jednofázové spotrebiče pripojené práve k príslušnej fáze zostanú bez elektrického napájania. Takéto problémy s fázovými výpadkami elektrického napájania sú časté najmä v obciach a na okrajoch miest.

Výpadok jednej alebo dvoch fáz postihuje jednofázové spotrebiče, ktoré sú zapojené práve na príslušnú vypadnutú fázu. Toto pripojenie na fázu, teda rozdelenie troch fáz medzi zásuvky v domácnosti, je fyzicky napevno určené inštaláciou rozvodov a ich zapojením v rozvodnej skrini. To neumožňuje flexibilne využiť dostupnú fázu na napájanie spotrebičov, ktoré sú napájané z vypadnutej fázy. V prípade niektorých zariadení v domácnosti, ako sú vykurovacie kotly na tuhé palivá alebo mrazničky môže výpadok napájania spôsobiť škody alebo aj ohroziť bezpečnosť, napríklad prehriatím vody v stave, kedy tuhé palivo stále horí, ale obehové čerpadlo nezabezpečuje odvod tepla.

Je žiadané a nie je známe jednoduché riešenie, ktoré umožní pri výpadku jednej fázy alebo dvoch fáz zásobovať spotrebič elektrickým napätím z fázy s dostupným elektrickým napätím a v prípade výpadku všetkých troch fáz bude fungovať ako záložný zdroj. Zariadenie by malo byť jednoduché, s rýchlou odozvou a bezúdržbové.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje spôsob napájania jednofázovej zásuvky pri výpadku jednej fázy alebo viacerých fáz v trojfázovej elektrickej sieti, pri ktorom sa snímačom deteguje výpadok napätia na prvej fáze, ktorá napája elektrickú zásuvku, podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spo2

SK 7978 Yl číva v tom, že po detekcii výpadku napätia na prvej fáze sa napájanie zásuvky prepojí k dostupnej druhej fáze, kde sa zároveň snímačom meria napätie tejto fázy a v prípade výpadku napätia na druhej fáze sa napájanie zásuvky prepojí k dostupnej tretej fáze.

Výpadok napätia, výpadok napájania alebo výpadok fázy v tomto spise označuje najmä stav, kedy je na príslušnej fáze nedostatočné napätie, zvyčajne nulové alebo takmer nulové napätie. Za výpadok napätia sa môže považovať aj stav, kedy elektrické napájanie nemá požadovaný priebeh sínusoidy napätia alebo nemá požadovanú frekvenciu. Pomenovanie fáz ako prvá, druhá, tretia má len poradový význam, jednotlivé fázy sú rovnocenné a teda aj vzájomne zameniteľné.

Aby sa zabezpečilo napájanie aj pri výpadku všetkých troch fáz, je postup podľa tohto technického riešenia výhodne doplnený o krok, pri ktorom sa po prepojení na dostupnú tretiu fázu snímačom meria napätie tejto fázy a v prípade výpadku napätia na tretej fáze sa napájanie zásuvky prepojí k výstupu meniča, ktorý z pripojeného akumulátora vytvára striedavé napätie s príslušnou charakteristikou.

Podstatným znakom predloženého technického riešenia je prepájanie jednofázovej zásuvky na fázu, ktorá nie je postihnutá výpadkom napätia. To znamená, že ak fáza, ku ktorej je jednofázová elektrická zásuvka pôvodne pripojená, je bez napätia, prepojí sa jednofázová elektrická zásuvka na inú fázu s napätím. Pri detekcii výpadku fázy sa napájanie prepája postupne na ďalšie fázy, ktoré majú napätie, alebo ak sa postupne zistí, že žiadna z fáz nemá napätie, prepne sa napájanie do režimu, ako je známe zo záložných akumulátorových zdrojov. Podstatnou výhodou postupuje zvýšenie efektivity napájania.

Doterajšie postupy zálohovania boli založené na akumulácii elektrickej energie, ktorá sa následne používa ako zdroj energie s jednosmerným napätím pre menič, ktorý vytvára striedavé napätie s potrebnou hodnotou. Je však oveľa výhodnejšie postupovať podľa tohto technického riešenia tak, že sa najskôr napájanie zásuvky prepojí na inú fázu. Ak ktorákoľvek z troch fáz elektrického rozvodu má napätie, zásuvka sa elektricky napája z dostupného elektrického rozvodu, nedochádza ku energetickým stratám, ani sa nevytvárajú časové obmedzenia vyplývajúce z kapacity akumulátora. Ak ide o výpadok jednej alebo dvoch fáz, je elektrické napájanie zásuvky zabezpečené bez nutnosti predchádzajúcej akumulácie elektrickej energie v akumulátore. To zvyšuje životnosť zariadenia a znižuje jeho investičné aj prevádzkové náklady.

Výpadok napájania na fáze sa môže detegovať jedným snímačom, ktorý je umiestnený na napájacej vetve za bodom prepínania fáz, teda na strane zásuvky, resp. spotrebiča. V takom prípade sa snímačom môže zisťovať stav len na jednej fáze, a to na tej, ktorá je práve prepnutá na napájanie zásuvky. To je ale v zásade postačujúce, pretože pri výpadku napätia na tejto fáze dochádza k prepnutiu na ďalšiu fázu, čím sa zároveň prepína detekcia napájania, vykonávaná pomocou jedného snímača. Jeden detekčný snímač postupne testuje dostupné fázy. Pod pojmom snímač je pritom potrebné rozumieť akýkoľvek prvok, ktorý je schopný detegovať stav fázy. Snímač môže byť samostatný prvok alebo môže byť súčasťou iného prvku, detekcia môže prebiehať priamo, napríklad meraním priebehu napätia, sledovaním amplitúdových polovín alebo nepriamo na základe následného prejavu výpadku elektrického napätia.

Je výhodné, ak je snímač výpadku fázy galvanický oddelený od napájacieho napätia a napätie na fáze sa deteguje nepriamo na výstupe z transformátora.

Prepínanie z nefunkčnej fázy na ďalšie fázy sa môže realizovať rôznymi prepínačmi. Je vhodné, ak ide o hardvérovo koncipovaný prepínač, ktorý bráni medzifázovému skratu.

Výhodné je použitie jednoduchého prepínača, ktorý je elektricky ovládaný a prepína medzi dvoma vstupnými pólmi, má teda dve polohy zopnutia. Aby sa dvojpolohovým prepínačom mohol uskutočniť výber z troch fáz, postačuje, aby za sebou v kaskáde boli umiestnené dva dvojpólové prepínače. Prvá a druhá fáza sú prepojené s dvoma vstupnými pólmi prvého prepínača. Tretia fáza a výstup z prvého prepínača sú prepojené s dvoma vstupnými pólmi druhého prepínača. Na výstupe z druhého prepínača sa dá pri vhodnom nastavení oboch prepínačov dosiahnuť stav prepojenia s ktoroukoľvek z troch fáz.

Zapojenie s dvoma prepínačmi môže byť doplnené tretím prepínačom, kde výstup z druhého prepínača je privedený ako vstup k tretiemu dvojpólovému prepínaču a k druhému vstupu tohto dvojpólového prepínača je pripojený výstup z meniča. Teraz je pri vhodnej polohe troch prepínačov možné alternatívne prepojiť napájanie zásuvky k jednej z troch fáz alebo k výstupu meniča.

Kaskádové zapojenie dvojpólových prepínačov hardvérovo bráni riziku medzifázového skratu. Ak je napájanie zásuvky pripojené k prvej fáze, všetky tri prepínače sú v rovnakej krajnej polohe. Výpadok na prvej fáze spôsobí prepnutie prvého prepínača do opačnej polohy, čím sa vetva napájania spolu s detekciou napätia prepojí s druhou fázou, prvá fáza je pritom odpojená. Ak druhá fáza má riadne napätie, je riadiaci proces ukončený, nie je potrebné ďalšie prepájanie fáz a zásuvka je napájaná z druhej fázy. Ak nemá druhá fáza potrebné napätie, dochádza k preklápaniu druhého a prípadne aj tretieho dvojpólového prepínača.

Vďaka opísanému spôsobu s postupným prepínaním v kaskáde sa dosiahne vysoká bezpečnosť a spoľahlivosť pri jednoduchej konštrukcii zariadenia. Postupné prepínanie z fázy, ktorá je bez napätia, na ďalšiu fázu je sprevádzané detekciou napätia na aktuálne prepojenej fáze, čo je dôležitý znak technického riešenia, ktorý umožňuje jednoduchú, spoľahlivú a energeticky veľmi úspornú konštrukciu zariadenia bez zbytočne sa opa3

SK 7978 Yl kujúcich prvkov na každej fáze. Použitie kaskády prepínačov vylučuje medzifázový skrat, ktorý by viedol k zničeniu zariadenia alebo k vypnutiu ističov.

Nedostatky uvedené v stave techniky podstatným spôsobom odstraňuje aj zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete, kde zariadenie má jednofázovú zásuvku určenú na napájanie zásuvky, a kde zariadenie má riadiacu jednotku a snímač výpadku napätia, podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že zásuvka je napájaná z výstupného pólu prepínača, ktorý má aspoň dva vstupné póly pripojené k dvom rozdielnym fázam elektrickej siete, prepínač má jeden výstupný pól, pričom ovládanie prepínača je riadené riadiacou jednotkou, ktorá je prepojená so snímačom výpadku napätia, pričom snímač výpadku napätia je pripojený na výstupnej strane prepínača.

Zariadenie je principiálne funkčné už pri použití prepínača s dvoma vstupnými pólmi. V takom prípade sa môže vybrať len jedna z dvoch dostupných fáz. Môžu sa použiť dva za sebou do kaskády zaradené prepínače s dvomi vstupnými pólmi. Ak sa použije navyše ďalší pól prepínača alebo sa zaradí do kaskády tretí dvojpólový prepínač, môže sa ako ďalšia možnosť napájania použiť výstup z meniča, ktorý čerpá energiu z akumulátora. To znamená, že pri výpadku všetkých fáz sa zariadenie správa ako klasický záložný zdroj, pri výpadku len jednej fázy alebo dvoch fáz zariadenie pracuje ako prepínač dostupnej fázy do spojenia so zásuvkou.

Výhodou zapojenia podľa tohto technického riešenia je jednoduchá a spoľahlivá konštrukcia, zariadenie si nevyžaduje údržbu ani veľké akumulátory, pričom je schopné preklenúť aj časovo neobmedzený výpadok jednej fázy alebo dvoch fáz. Zariadenie je obzvlášť výhodné pre domácnosti, napríklad na elektrické napájanie čerpadla pre kotol na tuhé palivo, kde sa dá zariadením zamedziť vzniku nehôd a škôd spôsobených vysokou teplotou kotla a vody v systéme. Vhodné je tiež využitie pri chladničkách alebo mrazničkách, a to nielen v domácnosti. Krátke úseky bez napájania počas prepínania fáz nie sú pri viacerých domácich spotrebičoch problematické.

Zapojenie s jedným snímačom výpadku napätia na fáze, ktorý je umiestnený za bodom prepínania a je teda zapojený k aktuálne prepnutej fáze, zjednodušuje konštrukciu, znižuje počet súčiastok, zvyšuje celkovú spoľahlivosť zariadenia a znižuje spotrebu zariadenia. Je výhodné, ak tento snímač výpadku napätia je galvanický oddelený od meraného napätia, napríklad pomocou oddeľovacieho transformátora. Na strane výstupu prepínača je pripojený transformátor, ktorý môže byť spolu s usmerňovačom a stabilizátorom využitý aj na napájanie riadiacej jednotky. Snímač výpadku napájania bude pripojený na výstupe z tohto transformátora.

K riadiacej jednotke môže byť vo výhodnom usporiadaní pripojený zobrazovací prvok a/alebo ovládací prvok, a/alebo komunikačné rozhranie.

Na zobrazovacom prvku, napríklad v podobe LED diód alebo displeja, sa môže zobrazovať stav zariadenia, identifikácia aktuálne pripojenej fázy, stav akumulátora.

Ovládací prvok slúži na zadávanie pokynov, prepínanie stavov, na vyvolanie alebo ovládanie zobrazenia, môže mať podobu tlačidiel a podobne.

Komunikačné rozhranie, napríklad RS-485 s protokolom MODBUS, umožní integrovať zariadenie do širšieho systému inteligentného domu alebo tiež umožní na diaľku komunikovať so zariadením a riadiť jeho stavy.

Usporiadanie schopné napájať elektrický spotrebič pri výpadku všetkých troch fáz bude zahŕňať aj akumulátor s meničom a nabíjačkou. Táto časť zariadenia môže byť podobná s doteraz známymi akumulátorovými zdrojmi jednofázového napájania. S cieľom zvýšiť životnosť akumulátora je vhodné, ak stav akumulátora a jeho nabíjanie je riadené riadiacou jednotkou. Riadiaca jednotka môže byť pritom napájaná z akumulátora. Nabíjačka aj menič môžu byť k akumulátoru pripojené cez spínače, v stave bez poruchy napájania môžu byť odpojené, aby nezvyšovali spotrebu zariadenia.

Výhodou technického riešenia je predovšetkým energetická efektivita. Zariadenie využíva ktorúkoľvek z dostupných fáz na dlhodobé napájanie bez potreby predchádzajúcej akumulácie elektrickej energie. Zároveňje zariadenie mimoriadne úsporné, čo sa týka vlastnej spotreby. Výhodou zariadenia je tiež dlhá životnosť elektrického akumulátora a vysoká výkonová zaťažiteľnosť. Zariadenie je pritom konštrukčne jednoduché, s malým počtom prvkov a využíva spoľahlivé elektrické a elektronické súčiastky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázka 1. Pre prehľadnosť nie je na obrázku znázornené vzájomne prepojenie vodičov N a PE, neutrálneho vodiča a ochranného vodiča, ktoré sú v skutočnosti pospájané v zmysle príslušných predpisov. Čiarkovanou líniou je znázornené riadenie prepínačov, resp. spínačov. Znázornená poloha prepínačov alebo spínačov je len ilustratívna.

Obrázok 1 predstavuje schému zariadenia s tromi za sebou zapojenými prepínačmi, s akumulátorom a s meničom.

SK 7978 Υ1

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

V tomto príklade má zariadenie dva za sebou do kaskády zapojené prepínače 21, 22. Prvý vstupný pól 21a prvého prepínača 21 je pripojený k vodiču L1 prvej fázy. Vodič L2 druhej fázy je pripojený k druhému vstupnému pólu 21b prvého prepínača 21. Prvý prepínač 21 týmto zapojením môže na svoj výstup prepínať prvú alebo druhú fázu. Výstup z prvého prepínača 21 je pripojený k prvému vstupnému pólu 22a druhého prepínača 22. Druhý vstupný pól 22b druhého prepínača 22 je pripojený k vodiču L3 tretej fázy. Druhý prepínač 22 teda môže na svoj výstup zapojiť výstup z prvého prepínača 21 alebo z tretej fázy.

Výstup z tejto kaskády prepínačov 21, 22, teda výstup z druhého prepínača 22, je pripojený k zásuvke 4, ktorá je určená na napájanie jednofázového spotrebiča. Podľa polohy prepínačov 21, 22 je na vstup zásuvky 4 privedené napätie z niektorej z troch fáz na vodičoch L1, L2, L3.

Prepínače 21, 22 ovláda riadiaca jednotka 1. Na riadenie využíva signál zo snímača 3 výpadku napätia, ktorý je pripojený na výstupe transformátora 5. Na výstup transformátora 5 je pripojený aj usmerňovač 7 a stabilizátor 8, cez ktorý sa napája riadiaca jednotka J_. Transformátor 5 okrem iného galvanický oddeľuje elektronickú časť zariadenia, najmä napájanie riadiacej jednotky J_ a snímač 3 výpadku od výkyvov napätia v rozvodnej sieti. K riadiacej jednotke j_ je pripojený zobrazovací prvok 14, v tomto príklade v podobe troch farebných LED diód.

Najskôr je zásuvka 4 pripojená k vodiču El tak, že prepínače 21 a 22 majú zopnuté póly 21a, 22a. Výpadok napätia na vodiči El prvej fázy sa na výstupe transformátora 5 bezprostredne prejaví stratou napätia na sekundárnom vinutí. Na to reaguje snímač 3 výpadku a odošle signál o výpadku napätia do riadiacej jednotky

i. Tá vyšle pokyn na prepnutie prvého prepínača 21, ktorý sa prepne do polohy druhého vstupného pólu 21b. V tomto stave je transformátor 5 a zásuvka 4 pripojená k vodiču L2 druhej fázy. Ak je na vodiči L2 druhej fázy riadne napätie, na výstupe transformátora 5 sa tento stav deteguje pomocou snímača 3 výpadku a zásuvka 4 je napájaná z vodiča L2 druhej fázy. V prípade, že na vodiči L2 druhej fázy nieje príslušné napätie, riadiaca jednotka J_ prepne druhý prepínač 22 do polohy druhého vstupného pólu 22b. V tomto stave je zásuvka napájaná napätím z vodiča L3 tretej fázy.

V tomto príklade je zariadenie použité na napájanie obehového čerpadla kotla na tuhé palivo.

Príklad 2

V tomto príklade má zariadenie tri za sebou kaskádovito zapojené prepínače 21, 22, 23. Na ovládanie prepínačov 21, 22, 23 je použitý obvod s tranzistorovým poľom 6, ktoré pozostáva z tranzistorov ULN2803N v Darlingtonovom zapojení. Tranzistorové pole 6 je prepojené s riadiacou jednotkou J_ s jednočipovým mikroprocesorom C8051F530A.

K výstupu prepínača 23 je pripojený sieťový transformátor 5 a za ním usmerňovač 7 a stabilizátor 8. Transformátor 5 týmto zabezpečuje napájanie elektronických obvodov zariadenia, jeho sekundárne napätie je 12 V (zhodné s napätím akumulátora 9), výkon 2 VA, trvalý odber zo siete nepresahuje 0,5 W v stave bez výpadku fázy a 1,5 W pri poruchových stavoch elektrickej siete. Z výstupu transformátora 5 je vyvedené napätie na snímač 3 výpadku napätia, ktorého úlohou je vyslať signál do riadiacej jednotky j_ už pri výpadku jednej poloviny napájacieho napätia. Snímač 3 výpadku zahŕňa kombináciu rezistorov, kondenzátorov a diód. Výhodou snímania napätia na sekundárnej strane transformátora 5 je galvanické oddelenie elektroniky od siete.

Ako usmerňovač 7 je použitý Greatzov mostík s prúdom 1 A. Stabilizátor 8 jednosmerného napätia pozostáva z filtračného kondenzátora, odrušovacích kondenzátorov a integrovaného obvodu LP2950-5.0ACZ. Toto zapojenie slúži na napájanie všetkých elektronických obvodov v zariadení.

Ako menič 10 napätia je v tomto príklade použitý komerčný výrobok F5C412 s maximálnym výstupným výkonom 300 W. Pri výpadku siete je pripojený k olovenému akumulátoru 9 s menovitým napätím 12 V a kapacitou 44 Ah. Výstup meniča W je prepojený s druhým vstupným pólom 23b tretieho prepínača 23.

V zapojení zariadenia sú tiež spínače, ktoré pripájajú nabíjačku 11 k striedavému napätiu a k akumulátoru 9. Na ovládanie týchto spínačov slúži tranzistorové pole 6 ovládané riadiacou jednotkou 1.

K riadiacej jednotke J_ je pripojený ovládací prvok 13 v podobe tlačidiel, pomocou ktorých sa dajú spúšťať ďalšie funkcie, napríklad nabitie akumulátora 9 doplna, pripojenie záťaže k záložnému zdroju alebo prepnutie do normálneho stavu. Stav akumulátora 9 a režim celého zariadenia indikujú LED diódy v zobrazovacej jednotke 14. Na tomto mieste môže byť v inom príklade použitý aj LCD displej, ale z dôvodu vyššej odolnosti zariadenia v abrazívnom prostredí sú v tomto príklade použité LED diódy. Nabíjačka JT je externá, priemyselne vyrábaná a komerčne samostatne dostupná, napríklad typ KBL 120. K sieti s vodičmi Ll, L2, L3 a k akumulátoru 9 je pripájaná prostredníctvom spínačov automaticky podľa programu riadiacej jednotky 1, a to len v prípade potreby nabíjania.

Riadiaca jednotka X monitoruje stav akumulátora 9 meraním napätia. V tomto príklade je riadiaci program nastavený na udržanie maximálnej životnosti oloveného akumulátora 9, ktorá môže dosiahnuť až 15 ro5

SK 7978 Υ1 kov. Zariadenie obsahuje aj komunikačné rozhranie 12 na možnosť monitorovania stavu siete a celého zariadenia na diaľku. V tomto príklade ide o fyzickú vrstvu RS-485 a protokol MODBUS, ktorý je kompatibilný s komunikačnými rozhraniami väčšiny výrobcov inteligentných inštalácií. Dostupné sú informácie o napätí akumulátora 9, výpadku fázy, prípadne informácie o normálnom chode zariadenia, štatistické informácie a podobne.

Zariadene pracuje podobne ako v príklade 1, pričom pri prípadnom výpadku napätia na všetkých fázach sa tretím prepínačom 23 s druhým vstupným pólom 23b zásuvka 4 zapojí k výstupu meniča 10 a zásuvka, resp. spotrebič je napájaný energiou z akumulátora 9. Riadiaca jednotka 1 v stave dostatočného nabitia akumulátora 9 odpojí nabíjačku 11 od napájania aj od samotného akumulátora 9, aby nedochádzalo k stratám energie v stand-by režime.

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto technického riešenia je možné priemyselne a opakovane zostavovať a používať zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej fázy alebo viacerých fáz, pričom zariadenie je spoľahlivé a energeticky úsporné.

Zoznam vzťahových značiek

-riadiaca jednotka

- prepínač

- prvý prepínač a - prvý vstupný pól 21b- druhý vstupný pól

- druhý prepínač

22a - prvý vstupný pól 22b - druhý vstupný pól

- tretí prepínač a- prvý vstupný pól 23b - druhý vstupný pól

- snímač výpadku

- zásuvka

5- transformátor

6- tranzistorové pole

- usmerňovač

- stabilizátor

- akumulátor

- menič

- nabíjačka

- komunikačné rozhranie

13- ovládací prvok

- zobrazovací prvok

Ll - vodič prvej fázy L2 - vodič druhej fázy L3 - vodič tretej fázy N - neutrálny vodič PE - ochranný vodič

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (13)

1. Spôsob napájania jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej fázy alebo viacerých fáz v trojfázovej elektrickej sieti, pri ktorom sa snímačom (3) zisťuje výpadok napätia na prvej fáze, ktorá napája elektrickú zásuvku (4), vyznačujúci sa tým, že po detekcii výpadku napätia na prvej fáze sa napájanie zásuvky (4) na základe pokynu z riadiacej jednotky (1) prepojí k dostupnej druhej fáze, kedy sa zároveň snímačom (3) meria napätie tejto fázy, a v prípade výpadku napätia na druhej fáze sa napájanie zásuvky (4) prepojí k dostupnej tretej fáze, pričom prepájanie fáz ovláda riadiaca jednotka (1) na základe signálu zo snímača (3).

2. Spôsob napájania jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej fázy alebo viacerých fáz podľa

SK 7978 Yl nároku 1, vyznačujúci sa tým, že po prepojení na dostupnú tretiu fázu sa snímačom (3) zisťuje výpadok napätia a v prípade výpadku napätia na tretej fáze sa napájanie zásuvky (4) prepojí k výstupu meniča (10), ktorý z pripojeného akumulátora (9) vytvára striedavé napätie s príslušnou charakteristikou.

3. Spôsob napájania jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej fázy alebo viacerých fáz podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že výpadok napájania na fáze sa zisťuje jedným snímačom (3), ktorý je umiestnený na napájacej vetve na strane zásuvky (4) za bodom prepínania fáz.

4. Spôsob napájania jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej fázy alebo viacerých fáz podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že fázy sa prepínajú cez dvojpolohové prepínače (21, 22, 23) zapojené v kaskáde za sebou.

5. Spôsob napájania jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej fázy alebo viacerých fáz podľa ktoréhokoľvek z nárokov 2 až 4, vyznačujúci sa tým, že nabíjačka (11) sa v stave nabitého akumulátora (9) spínačmi odpojí od napájania aj od akumulátora (9).

6. Zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete, kde zariadenie má jednofázovú zásuvku (4), určenú na napájanie spotrebiča, a kde zariadenie má riadiacu jednotku (1) a snímač (3) výpadku napätia, vyznačujúce sa tým, že zásuvka (4) je napájaná z výstupného pólu prepínača (23), ktorý má dva vstupné póly a jeden výstupný pól, pričom ovládanie prepínačov (21,22, 23) je riadené riadiacou jednotkou (1), ktorá je prepojená so snímačom (3) výpadku napätia, pričom snímač (3) výpadku napätia je pripojený na výstupnej strane prepínača (23).

7. Zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že má menič (10) prepojený s akumulátorom (9), ku ktorému je pripojená nabíjačka (11), má tri za sebou do kaskády zaradené prepínače (21, 22, 23) s dvomi vstupnými pólmi, kde prvý vstupný pól (21a) prvého prepínača (21) je pripojený k vodiču (Ll) prvej fázy, druhý vstupný pól (21b) prvého prepínača (21) je pripojený k vodiču (L2) druhej fázy, výstup z prvého prepínača (21) je pripojený k prvému vstupnému pólu (22a) druhého prepínača (22), druhý vstupný pól (22b) druhého prepínača (22) je pripojený k vodiču (L3) tretej fázy, výstup z druhého prepínača (22) je pripojený k prvému vstupnému pólu (23a) tretieho prepínača (23), výstup z meniča (10) je pripojený k druhému vstupnému pólu (23b) tretieho prepínača (23) a výstup tretieho prepínača (23) je pripojený k zásuvke (4).

8. Zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete podľa nárokov 6 alebo 7, vyznačujúce sa tým, že snímač (3) je galvanický oddelený od napätia fázy, výhodne cez transformátor (5).

9. Zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 8, vyznačujúce sa tým, že má transformátor (5) pripojený k výstupu prepínača (23), k transformátoru (5) je pripojený usmerňovač (7) a stabilizátor (8) na napájanie riadiacej jednotky (1).

10. Zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 9, vyznačujúce sa tým, že k riadiacej jednotke (1) je pripojený zobrazovací prvok (14).

11. Zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 10, vyznačujúce sa tým, že k riadiacej jednotke (1) je pripojený ovládací prvok (13).

12. Zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 11, vyznačujúce sa tým, že k riadiacej jednotke (1) je pripojené komunikačné rozhranie (12), výhodne RS-485 s protokolom MODBUS.

13. Zariadenie na napájanie jednofázovej elektrickej zásuvky pri výpadku jednej alebo viacerých fáz trojfázovej elektrickej siete podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 12, vyznačujúce sa tým, že k riadiacej jednotke (1) je pripojené tranzistorové pole (6) na ovládanie prepínačov (21, 22, 23), pričom tranzistorovým poľom (6) je riadený aj spínač akumulátora (9).

1 výkres