SU879705A1 - Устройство дл автоматического переключени нагрузки - Google Patents

Description

Изобретение относится к области электроавтоматики, в частности к устройствам автоматического включения резервного источника, и может быть использовано для переключения нагрузки переменного тока с основной сети на резервную. ^s

Известно устройство для автоматического переключения нагрузки, содержащее трансформатор с двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которого предназначена для подключения к основной сети, один из выводов вторичной обмотки подключен к синхронизирующему входу автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения, выход которого связан через соединенные последовательно выпрямитель и ключевой элемент с коммутирующим реле £1] .

Известные устройства отличаются значительной сложностью, в частности, из-за _χ наличия специального эталонного генератора синусоидального напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству являет— ся устройство для переключения электропитания потребителя с основного источника переменного тока на резервный, содержащее исполнительное реле·и датчик напряжения на основе ключевого элемента, состоящего из транзистора, ‘мостового выпрямителя, подключенного через понижающий трансформатор к источнику переменного тока, и резирторного. делителя £2] .

Известное устройство имеет ряд суще-’ ственных недостатков: напряжение возврата устройства практически равно напряжению обрабатывания, что приводит к многократному включению и отключению исполнительного репе при напряжении основной сети, близком к напряжению срабатывания устройства; ток в обмотке исполнительного репе при срабатывании устройства зависит от разницы между напряжением обрабатывания устройства и напряжением основной сети, что обуславливает ненадежное замыкание контактов исполнительного реле при срабатывании в тех случаях, когда напряжение основной сети близко к напряжению срабатывания устройства.

Целью изобретения является повышение надежности устройства в работе.

Цель достигается тем, что в устрой— 5 ство для автоматического переключения нагрузки, содержащее исполнительное реле, контакты которого включены между нагрузкой и зажимами основного и резервного источников питания, а катушка че- 10 рез бесконтактный датчик напряжения, мостовой выпрямитель и трансформатор подключена К зажимам основного источника, причем бесконтактный датчик напряжения содержит выходной резистор и тран- 15 ’зистор, база которого подключена к средней точке резисторного делителя, введен дополнительный замыкающий контакт исполнительного реле, а в бесконтактный датчик напряжения введены релаксационный гене- 20 ратор из ЯС -цепи, стабилизированный источник, конденсатор и диод, а в качестве транзистора применен однопереходный транзистор, другая база которого через выходной резистор подключена к одному 25 выводу конденсатора RC -цепи, второй вывод которого подключен к эмиттеру однопереходного транзистора и к точке соединения первого резистора делителя и мостового выпрямителя, а средняя точка ре- 30 зисторного целителя через диод подключена к положительному зажиму стабилизированного источника, причем второй резистор делителя зашунтирован замыкающим контактом исполнительного реле. ₃₅

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Датчик напряжения 1 содержит релаксационный генератор из резистора 2 и конденсатора 3 RС -цепи однопереходного ₄₀ транзистора 4 и выходного резистора 5, а также резисторный делитель из первого 6 и второго 7 резисторов, зашунтированный конденсатором 8, и диод 9. RC -цепь из резистора 2 и конденсатора 3 подклю- ₄₅ чена к стабилизированному источнику 10 оперативного питания. Средняя точка RC -цепи соединена с эмиттером Одно— переходного транзистора 4, а второй вы— , ход конденсатора 3 через выходной резнетор 5 подключен к базе однопереходного транзистора. От основной сети 11 напряжение через трансформатор 12 и резистор 13 поступает на выпрямительный мост 14, а с выхода моста - на конденсатор 8 и резисторный делитель, состоя- ⁵⁵ щий из резисторов 6 и 7. С резистора сигнал поступает на базу однопереходногО транзистора 4. Выходной сигнал дат чика 1 с выходного резистора 5 подается через диод 15 на вход промежуточного усилителя 16, к выходу которого подключено исполнительное реле 17. Размыкающий контакт 18 исполнительного реле 17 шунтирует резистор 7 резисторного делителя, Контакты 19 исполнительного реле используются для переключения нагрузки 20 с основной сети 11 на резервную сеть 21. Положительный полюс стабилизированного источника оперативного питания 10 связан через диод 9 со средней точкой резисторного делителя.

Для контроля основной сети не только по напряжению, но и по частоте в устройстве может быть предусмотрен датчик частоты. Датчик частоты 22, выполненный на основе релаксационного RC —генератора, который включает в себя резисторы 23,24, конденсатор 25, однопереходной транзистор 26, установочный потенг.иометр 27 и выходной резистор 28, подключен к стабилизированному источнику 10 оперативного питания. Конденсатор 25 зашунтирован транзистором 29, который управляется через резистор 30 вторичной обмоткой трансформатора 12. ЭмиттерныЙ переход транзистора 29 зашунтирован в обратном направлении диодом 31. С выходного резистора 28 датчика частоты 22 через диод 32 сигнал поступает на вход промежуточного усилителя 16. Контакт 33 исполнительного реле 17 включен параллельно резистору 23.

Устройство работает следующим образом.

Когда напряжение основной сети 11 имеет номинальную величину, то напряже— ние, подаваемое с резистора 7 на базу однопереходного транзистора 4, выше значения, при котором транзистор включается. В результате на выходном резисторе 5 датчика напряжения 1 сигнал отсутствует и обмотка исполнительного реле 17 обесточена, нагрузка 20 подключена к основной сети.

При снижении напряжения основной' сети, когда напряжение на базе транзистора 4 становится достаточным Для включения транзистора, происходит срабатывание устройства. Транзистор 4 включается, конденсатор 3 разряжается на выходной резистор 5 датчика напряжения 1 и вход промежуточного усилителя 16. Напряжение основной сети, соответствующее моменту срабатывания, является напряжением срабатывания устройства. Сопротивлевее резистора 2 выбирается такой величины, чтобы ток, протекающий через эмиттер транзистора 4 после окончания разряда конденсатора 3, был меньше тока включения транзистора. Поэтому датчик напряжения 1 при срабатывании устройства работает в режиме генерации, 5 когда транзистор 4 после окончания разряда конденсатора 3 запирается и отпирается вновь лишь при заряде конденсатора 3 (через резистор 2) до напряжения, достаточного для включения транзис- 1 о тора 4. Импульсы разряда конденсатора 3 в промежуточном усилителе 16 преобразуются в напряжение питания исполнительного реле 17: В результате реле срабатывает и контактами 19 переключает 15 питайяе нагрузки 20 с основной сети 11 На резервную сеть 21.

Таким образом, наступление режима генерации сопровождается срабатыванием устройства, а переключение нагрузки с 20 .основной сети на резервную и прекраше- ’ ние генерации соответствует возврату устройства и подключению нагрузки вновь к основной сети.

Исполнительное реле 17 при своем 25 включении контактами 18 дешунтирует, резистор 7 резисторного делителя. Это вызывает снижение напряжения на базе транзистора 4, и режим генерации прекращается уже при более низком напря- зо жении основной сети, т.е. при котором он .начался. Тем самым напряжение возврата устройства будет ниже напряжения срабатывания. Разность между напряжениями срабатывания и возврата определяется соотношением сопротивлений резисторов 6 и 7.

В случае полного ис ;езновения напряжения основной сети режим генерации датчика напряжения 1 сохраняется, так как на базу транзистора 4 поступает напряжение от стабилизированного источника 10 оперативного питания через диод 9.

Ток обмотки исполнительного реле обусловлен сигналом с релаксационного генератора датчика напряжения. Поскольку параметры этого генератора практически не зависят от превышения напряжения срабатывания устройства над фактическим напряжением основной сети; то и ток обмотки исполнительного реле от указанного превышения не зависит.

Конденсатор 8 обеспечивает сглаживание пульсаций выходного напряжения мостового выпрямителя. Резистор 13 и конденсатор 8 составляют фильтр, предотвращающий проникновение на базу транзистора 4 высоких гармонических напряжений основной сети. Диод 15 предотвращает поступление сигнала на выход датчика напряжения 1 от другого датчика при их совместной работе.

Основную сеть можно контролировать не только по напряжению, но и по частоте (в виде примера изображено включение датчика 22 частоты). Датчик 22 выполнен, например, на основе ft С -генератора. Подключение датчика показано пунктирными линиями.

Работает датчик частоты следующим’ образом.

В один полупериод напряжения основной сети, например отрицательный, транзистор 29 открыт и напряжение на конденсаторе 25 близко к нулю. В другой полупериод (положительный), когда транзистор 29 закрывается обратным напряжением на эмиттере, конденсатор 25 заряжается через резисторы 23, 24 от стабилизированного источника 10 оперативного питания. При номинальной частоте основной сети за положительный попупериод конденсатор 25 не успевает зарядиться до напряжения включения однопереходного транзистора 26, в силу чего сигнал с выходного резистора 28 не поступает.

При снижении частоты длительность полупериода увеличивается и наступает момент срабатывания датчика частоты, когда напряжение на конденсаторе 25 за положительный полупериод нарастает до величины напряжения включения транзистора 26. Транзистор включается и с выходного резистора 28 через диод 32 в промежуточный усилитель 16 поступает сигнал, что приводит к включению исполнительного реле 17 и переключению нагрузки с основной сети на резервную. Одновременно замыкающий, контакт 33 исполнительного реле шунтирует резистор 23, что уменьшает постоянную цепи заряда конденсатора 25. Теперь напряжение на конденсаторе· 25 будет нарастать быстрее и потребуется большая частота основной сети, при которой транзистор 26 перестанет включаться, т.е. при которой датчик частоты возвратится в исходное состояние, чем та, при которой он сработал. Разница между частотой срабатывания и возврата зависит от соотношения сопротивлений резисторов 23 и 24. Диод 32 предотвращает поступление выходного сигнала от датчика напряжения 1 на выход датчика частоты. Одновременно диоды 32 и 15 исключают проникновение на вход промежуточного усилитеЛя остаточного напряжения с выходных резисторов и 5 датчиков 22 и 1 при их срабатывании. ' '

Применение предлагаемого устройства позволит осуществить автоматическое переключение потребителя 'с основной сети на резервную и автоматический воз¹ врат его на основную сет^ при восстановлении напряжения последней . Это способствует повышению качества и надежности энергоснабжения потребителей.

Claims (2)

1. 36 близко к напр5скению срабатывани  устрой ства. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства в работе. Цель достигаетс  тем, что в устройство дл  автоматического переключени  нагрузки, содержащее исполнительное реле контакты которого включены между нагрузкой и зажимами основного и резервного источников питани , а катушка через бесконтактный датчик напр жени , мостовой вьшр митель и трансформатор подключена к зажимам основного источника , причем бесконтактный датчик напр жени  содержит выходной резистор и тран эистор, база которого подключена к средней точке резисторного делител , введен дополнительный эамьшакшгай контакт испо нительного реле, а в бесконтактный датчи напр жени  введены релаксационный генератор из Я С -цепи, стабюгазированный источник , конденсатор и диод, а в качестве транзистора применен однопереходный транзистор, друга  база которого через выходной резистор подключена к одному выводу конденсатора RC -цепи, второй вывод которого подключен к эмиттеру однопереходного транзистора и к точке соединени  первого резистора делител  и мое- тового вьшр мител , а средн   точка резисторного делител  через диод пс ключена к положительному зажиму стабилизированного источника, причем второй резис тор делител  зашунтирован замыкающим контактом исполнительного реле. На чертеже представлена принципиальна  схема предлагаемого устройства, Датчик напр жени  1 содержит релаксационный генератор из резистора 2 и конденсатора 3 RС -цепи однопереходного транзистора 4 и выходного резистора 5, а также резисторный делитель из первого б и второго 7 резисторов, зашунтирован ный конденсатором 8, и диод 9. RC -цепь из резистора 2 и конденсатора 3 подключена к стабилизированному источнику 10 оперативного питани . Средн   точка RC -цепи соединена с эмиттером Одно- переходного транзистора 4, а второй вы , ход конденсатора 3 через выходной резис тор 5 подключен к базе рдноп еходного транзистора. От основной сети 11 напр жение через трансформатор 12 к резистор 13 поступает на выпр мительный мост 14, ас выхода моста - на конденсатор 8 и резисторный делитель, состо щий из резисторов 6 и 7. С резистора сигнал поступает на базу однопереходно- го транзистора 4. Выходной сигнал дат5 чика 1 с выходного резистора 5 подаетс  через диод 15 на вход промежуточного усилител  16, к выходу которого подключено исполнительное реле 17. Размыкающий контакт 18 исполнительного репе 17 щунтирует резистор 7 резисторного делител . Контакты 19 исполнительного реле используютс  дл  переключени  нагрузки 20 с основной сети 11 на резервную сеть 21. Положительный полюс стабилизированного источника оперативного питани  10 св зан через диод 9 со средней точкой резисторного делител . Дл  контрол  основной сети не только по напр жению, но и по частоте в устройстве может быть предусмотрен датчик частоты. Датчик частоты 22, выполненный на основе релаксационного ЕС -генератора , который включает в себ  резисторы 23,24, конденсатор 25, однопереходной транзистор 26, установочный потеш.иометр 27 и выходной резистор 28, подключен к стабилизированному источнику 10 оперативного питани . Конденсатор 25 защунтирован транзистором 29, который управл етс  через резистор ЗО вторичной обмоткой трансформатора 12. ЭмиттерныЙ переход транзистора 29 зашунтирован в обратном направлении диодом 31. С выходного резистора 28 датчика частоты 2:2 через диод 32 сигнал поступает на вход промежуточного усилител  16. Контакт 33 исполнительного реле 17 включен параллельно резистору 23. Устройство работает следующим образом . Когда напр жение основной сети 11 имеет номинальную величину, то напр жение , подаваемое с резистора 7 на базу однопереходного транзистора 4, выше значени , при котором транзистор включаетс . В результате на выходном резисторе 5 датчика напр жени  1 сигнал отсутствует и обмотка исполнвительного реле 17 обесточена , нагрузка 20 подключена к основной сети. При снижении напр жени  основной сети, когда напр жение на базе транзистора 4 становитс  достаточным дл  включени  транзистора, происходит срабатывание устройства. Транзистор 4 включаетс , конденсатор 3 разр жаетс  на выходной резистор 5 датчика напр жени  1 и вход промежуточнохх) усилител  16. На1ф жение основной сети, соответствующее моменту срабатывани ,  вл етс  напр жением срабатывани  устройства. Сопротиьленив резистора 2 выбираетс  такой велнчины , чтобы ток, протекающий через эмиттер транзистора 4 после окончани  разр да конденсатора 3, был меньше тока включени  транзистора. Поэтому датчик напр жени  1 при срабатывании устройства работает в режиме генерации, когда транзистор 4 после окончани  разр да конденсатора 3 запираетс  и отпираетс  вновь лишь при зар де конденсатора 3 (через резистор 2) до напр жени , достаточного дл  вюпочени  транзис тора 4. Импульсы разр да конденсатора 3 в промежзггочном усилителе 16 преобразуютс  в напр жение питани  исполнительного реле 17. В результате реле ср батывает и контактами 19 переключает пита1&е нагрузки 2О с основной сети 11 На резервную сеть 21. Таким образом, наступление режима генерашга сопровождаетс  срабатыванием устройства, а переключение нагрузки с .основной сети на резервную и гфекращекие генерации соответствует возврату устройства и подключению нагрузки вновь к основной сети. Исполнительное реле 17 при своем включении контактами 18 дешунтирует, резистор 7 резисторного делител . Это вызывает снижение напр жени  на базе транзистора 4, и режим генерации прекращаетс  уже при более низком напр жении основной сети, т.е. при котором о . началс . Тем напр жение возврата устройства будет ниже напр жени  срабатывани . Разность между напр жени ми срабатывани  и возврата опреде-. л етс  соотношением сопротивлений резисторов 6 и 7. В случае полного ис ;езновени  напр жени  основной сети режим генерации датчика нагф жени  1 сохран етс , так как на базу транзистора 4 поступает напр жение от стабилизированного источни ка 1О оперативного питани  через диод Ток обмотки исполнительного реле обусловлен сигналом с релаксационного генератора датчика напр жени . Поскольку параметры этого генератора практически не завис т от превышени  напр же ни  срабатывани  устройства над фактическим напр жением основной сети; то и ток обмотки исполнительного реле от ука занного превышени  не зависит. Конденсатор 8 обеспечивает сглажива ние пульсаций выходного напр51жени  мос тового выпр мител . Резистор 13 и конденсатор 8 составл ют фильтр, предотвра щающий проникновение на базу транзисто ра 4 высоких гармонических напр жений основной сети. Диод 15 предотвращает 56 поступление сигнала на выход датчика напр жени  1 от другого датчика при их совместной работе. Основную сеть можно контролировать не только по напр жению, но и по частоте (в виде примера изображено включение датчика 22 частоты). Датчик 22 выполнен | например, на основе RC -генератора . Подключение датчика показано пунктирными лини ми. Работает датчик частоты следующим образом. В один полупериод напр жени  основной сети, например отрицательный, транзистор 29 открыт и напр жение на конденсаторе 25 близко к нулю. В другой полупериоп (положительный), когда транзистор 29 закрываетс  обратным напр жением на эмиттере, конденсатор 25 зар жаетс  через резисторы 23, 24 от стаби- лизированного источника 10 оперативного питани . При номинальной частоте основной сети за положительный полупериод конденсатор 25 не успевает зар дитьс  до напр жени  включени  однопереходного транзистора 26, в силу чего сигнал с выходного резистора 28 не поступает. При снижении частоты длительность полупериода увеличиваетс  и наступает момент срабатывани  датчика частоты, когда напр жение на конденсаторе 25 за положительный полупериод нарастает до величины напр жени  включени  транзистора 26. Транзистор включаетс  и с выходного резистора 28 через диод 32 в промежуточный усилитель 16 поступает сигнал, что приводит к включению исполнительного реле 17 и переключению нагрузки с основной сети на резервную. Одновременно замыкающий, контакт 33 исполнительного реле шунтирует резистор 23, что уменьшает посто5шную цепи зар да конденсатора 25. Теперь напр жение на конденсаторе 25 будегг нарастать быстрее и потре етс  больша  частота основной сети, при которой транзистор 26 перестанет включатьс , т.е. при которой датчик частоты возвратитс  в исходное состо5тие, чем та, при которой он сработал . Разница между частотой срабатывани  и возврата зависит от соотношени  сопротивлений резисторов 23 и 24. Диод 32 предотвращает поступление выходного сигнала от датчика напр жени  1 на выход датчика частоты. Одновременно диоды 32 и 15 исключают проникновение на вход промежуточного усилитеЛ  остаточного напр жени  с выходных резисторов 7 при юс срабвпги28 и 5 22 и 1 датчиков веошв. Применение предлагаемого устройства позволит осуществить автоматическое переключение потребител  с основной сети на резервную и автоматический , врат его на основщгю cieTi рри восстано лешга напр жени  после/жей . Это способ ствует повышению качества и надежности энергоснабжени  потребителей. Формула изобретени  Устройство дл  автоматического пе рекшочени  нагрузки, содержащее испол нительное реле, контакты которого включены между нагрузкой н зажимами осно& ного и резервного источника питйни , а катушка через бесконтактный датчик на- пр1асени , мостовой выпр митель и трансформатор подключена к зажимам основноJCXJ источника, причем бесконтактный датчик напр жени  содержит выходной резистор и транзистор, база которого подключена к средней точйё резисторного делите л , отличающеес  тем, что, с 8 5 цепью повашиеви  надежности устгройства в работе, в него введен дополнительный замыкавиоиЙ контакт исполнительного реле, а в бесконтактный датчик напр жени  введены репаксащюнный генератор из RC , стабилизированный источник, конденсатор и диод, а в качестве транзистора пруим юн однопереходный транзистор, друга  база которого через выходной резистор подгапочена к одному выводу конденсатора RC -лепи, второй вывод которотю подключен к эмиттеру однопереходного транзистора, и к точке соедтаени  первого резистора делител  и мостового выпр  митепц а средн   точка резисторного делител  через диод подключена к положительному зажиму стабилизированного источника , причем второй резистор делител  зашунтирован размыкающим контактом испо шитепьного реле. Источники информагога, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N5 584391, кл. Н О2Л 9/06, 1977.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № S51759, кл. Н 02: 9/06,1975.

   .I a / Па