Устройство для автоматического переключения нагрузки

(19)(11 3(59 Н ГОСУДа С ПО ДЕЛАМ ННЫЙ КОМИТЕТ С ОБРЕТЕНИЙ И ОТН Е ИЗОБРЕТЕН ОПИСД К АВТОЙСКО СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 584391, кл. Н 02 3 9/06, 1977.2. Авторское свидетельство СССРИр 646406, кл. Н 02 3 9/06, 979.3. Авторское свидетельство СССРр 353317, кл, Н 02 3 9/06, 1970(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, НАГРУЗКИ, содержа. щее основной и резервный источники питания, первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, компаратори исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автоге нератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй вьнрямительные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора через первый выпрямительный мост соединена. с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, другая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизирующйм входом автогенератора стабилизиро". ванного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соединен с вторым выходом первого, формирователя двух . .синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником питания, а нагрузка соединена через замыкающие контакты исполнительного органа с основным источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединена с резервным источником питания, о т д и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены второй формирователь двух синхронизированных выпрямленных . Я синусоидальных сигналов, аналогичный первому, первый и второй аналоговые целители, стечкин напряжения смене- Сю ния и первый и второй разделительные диоды, причем вход второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединен с резервным источником питания, первый и второй выходы первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого аналогового делителя, первый и второй выходы второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены воответственно с первым и вторым входами второго аналогового делителя, выходы первого и второго аналоговых делителей соединены с входами компаратора, выход компаратора соединен с входом исполнительного органа, а источник напряжения смеще1086502ния через первый и второй раздели- с вторыми входами первого и второготельные диоды соединен соответственно аналоговых делителей.1Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах резервированного и гарантированного энергоснабжения аппаратуры.Известно устройство для автоматического переключения нагрузки, содержащее трансформатор с двумя вторичными обмотками, первичная обмоткакоторого подключена к основной сети,автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, дифференциальный усилитель, выпрямитель,ключевой элемент и исполнительноереле С 13.Недостатком данного устройстваявляется низкая надежность электро"питания нагрузки при возможном снижении напряжения в резервной сети,т, как в устройстве отсутствуют элементы контроля напряжения резервнойсети.Известно также устройство дляавтоматического переключения нагруз"ки с одного источника на другой,содержащее два аналогичных блокаанализа напряжения источника, каждыйиз которых включает датчик напряжения, соединенный с пороговым элементом, триггер, логическую схему"Запрет" и блок формирования импульс-ЗОной команды, подключенный ко входуисполнительного элемента с памятью 23Недостатком данного устройстватакже является низкая надежностьпитания нагрузки, так как при возможном одновременном снижении напряжения основной и резервной сети доуровня ниже уставок срабатывания пороговых элементов не обеспечиваетсяпереключение нагрузки к источнику, 40пмеющему наибольшее напряжение,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является уст 1ройство для переключения электропитания, содержащее основной и резервный источник питания, первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов,2компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрямленных сигналов содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй выпрямительные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка трансформатора через первый выпрямительный мост соединена с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных .сигналов, другая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизирующим входом автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соедйнен с вторым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником питания, первый и второй выходы формирователя двух синхронизированных выпрямнтельных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, выход компа ратора соединен со входом исполнительного органа, а нагрузка соединена через замыкающие контакты исполнительного органа с основными источником питания, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединен с резервным источ" ником питания СЗ 3. Недостатком указанного устройства также является низкая надежность электропитания нагрузки при возможном напряжении резервной сети, так как в устройстве отсутствуют элементы контроля напряжения в резервной сети.з 1086Однако существует ряд ответст- - венных потребителей электроэнергии переменного тока, не допускающих перерыва питания (например аппара" тура передачи информации), для обеспечения надежной работы которых необходима подача. электрической энергии от источника, имеющего наибольшую величину напряжения.Целью изобретения является ловы" 1 О щенке надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для переключения нагрузки, содержащее основной и резервный источники питания, первый 15 формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, компаратор и исполнительный орган, причем первый формирователь двух синхронизированных выпрями- . 20 тельных синусоидальных сигналов содержит трансформатор с двумя вторичными обмотками, автогенератор стабилизированного синусоидального напряжения, первый и второй выпрямитель ные мосты, первичная обмотка трансформатора соединена с входом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, одна вторичная обмотка ЗО трансформатора через первый выпря-мительный мост соединена с первым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, другая 35 вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизир 9 ющим входом автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения, выход которого через второй выпрямительный мост соединен с вторым выходом первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, причем вход последнего соединен с основным источником пита ния, а нагрузка соединена через замыкающие контакты исполнительного .органа с основным источником питаг ния, а через размыкающие контакты исполнительного органа нагрузка соединена с резервным источником питания, дополнительно введены второй формирователь двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов, аналогичный первому,первый и второй55 аналоговые делители, источник напряжения смещения и первый и второй разделительные диоды, причем вход 502 4второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединен с резервным источником питания, первый и второй выходы первого формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого аналоГового делителя, первый и второй выходы второго формирователя двух синхронизированных выпрямленных синусоидальных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами второго аналогового делителя, выходы первого и второго аналоговых делителей соединены с входами компаратора, выход компаратора соединен с входом исполнительного органа, а источник напряжения смещения через первый и второй разделительные диоды соедине ;ны соответственно с вторыми входами первого и второго .аналоговых усилителей.На чертеже приведена функциональная схема устройства,.на схеме обозна чено: 0 , Б , Бг - мгновенные значения напряжений основного источника, резервного источника и автогенератора стабилизированного синусоидального напряжения соответственно;- время. Устройство содержит нагрузку 1, исполнительный орган 2 (например электромагнитное реле) с раэмыкающими контактами 3 и замыкающими контактами 4, компаратор 5, два аналоговых делителя 6 и 7,. выполненных, например, на базе операционных усилителей, осуществляющих операции взятия логарифма от значения входных сигналов, вычитания и взятия антилогарифма разности, источник напряжения смещения 8, разделительные диод 9 и формирователи 10 и 11 двух синхронизированных выпрямленных сиИусоидальных сигналов, каждый иэ которых состоит из трансформатора 12 с двумя вторичными обмотками 13 и ,14, автогенератора 15 стабилизированного синусоидального напряжения и двух выпрямительных мостов 16 и 17. Вторичная обмотка 13 трансформатора подключена к синхронизирующему входу автогенератора 15; другая вторичная обмотка 14 и выход автогенератора через выпрямительные мосты 16 и 17 подключены к первому и второму входам аналогового делителя, Входы фор- .мирователей 10 и 11 (первичнаяобмотка 38 трансформатора) подсоединены к основному и резервному источникам питания соответственно. 5Устройство работает следующим.образом,Напряжение Оо 0 зьпж с, снимаемое со вторичной обмоткй 14 трансфор"матора и пропорциональное, напряже Онию основной сети, выпрямляется.мостом 16 и поступает на первыйвход "Делимое" аналогового .делителя 6напряжения, а на второй вход "Делитель Подается выпрямленное напряжение с выхода автогенератора 15 ста- .билизированного. синусоидальногонапряжения. Напряжение на выходеавтогенератора Бг синхронизировано напряжением основного источника 20через вторичную обмотку 13, т.е,ЪП =П ахам с, поэтому на выходе аналогового делителя 6 напряжения присутствует постоянный сигнал, проПорционаЛьный отношению мгновенНых 25значений Бо и 1 гте 0 ойг длялюбого момента времени (кроме мо"мента "Переход через нуль" напряжен.: автогенератора 15).Выпрямительные мосты 16 и 17 30предназначены для подачи на входыаналоговых делителей напряжений,имеющих один и тот же знак, .Так как формирователь 11, подключенный к резервному источнику снапряжением Б , выполйен аналогично Формирователю 10, а частота егоавтогенератора равна частоте напря"жения резервного источника, на выходеаналогового делителя 7 присутству- о 40ет постоянный сигнал, пропорциональ-ный величине 0 /П.Для обеспечения правильной работы устройства необходимо равенствоамплитудных значений напряжений автогенераторов обоих формирователей.Напряжения с выходов делителей 6 и7 напряжения подаются на входкомпаратора 5.В случае, когда амплитудное (дейст 50вующее) значение напряжения основного источника превьппает напряжениерезервного источника, т.е. при Поъб,устройство находится в исходном состоянии: выходной сигнал делителя 6превьппает сигнал делителя 7, компаратор 5 находится в исходном состоянии, исполнительный орган 2 обесто" чен, а питание нагрузки 1 осуществляется от основного источника через замкнутые контакты 3.При снижении напряжения .основного источника наступает момент, при котором Бо С П . При этом выходной сигнал делителя 7 превышает сигнал делителя 6, срабатывает компаратор 5, вызывая срабатывание исполнительного органа 2, и нагрузка автоматически подключается к резервному источ"нику контактами 4.Необходимо отметить, что появление сигнала на выходе компаратора 5происходит практически мгновенно в зоне напряжений отличных от "нуля". Задержка возможна только в зоне перехода напряжения через "нуль", ширина которой определяется наименьшим значением напряження на втором .входе аналогового делителя при которомобеспечивается заданная точностьоперации деления, производимого. элементами 6 и 7.Для исключения операции "Деление на нуль" в схему устройства введен источник 8 постоянного напряжения смешения малой величины, подключенный через разделительные.диоды 9 к вторым входам элементов 6 и 7, чем обеспечиваегся подача на эти входы напряжения в момент "Переход через нуль" напряжения автогенератора 15, Влияние помехи, вызванной кратковременным спадом напряжения на вылодеделителей напряжения в момент "Пере,ход через нуль" напряжения автогенератора 15 устранено, например, применением в качестве исполнительного органа электромагнитного реле, имею-. щего задержку на включение и отключение,Устройство обладает более высокой надежностью по сравнению с прототи- . пом за счет автоматического подключе. ния нагрузки к источнику, имеющему наибольшее напряжение (действующее значение .синусоидального напряжения) при практическом сохранении быстродействия .устройства-прототипа. Обеспечивается также и более широкая область применения предлагаемого устройства, Следует отметить, что основная и резервная сеть могут иметь напряжения, отличающееся по частоте и фазе.