Устройство для автоматического выключения резервного источника питания

Устройство содержит трехфазный питающий трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3,питающей выпрямитель основного источника; трехфазный выпрямитель основного источника 4; нагрузку 5; дополнительную вторичную обмотку 6, питающую трансформатор; трехфазный выпрямитель 7 переключающего узла; резин торы 8 и 9; дроссель 10; диод 11;тиристор 12; резервный источних 13; входные клеммы 14, 15 и 16 трехфазного питающего трансформатора.К входным клеммам 14, 15 и 16 питающего трансформатора 1 подключена трехфазная сеть переменного напряжения. С обмотки 3 этого трансформатора через выпрямитель основного источника 4 подводится питание х нагрузке 5Отрицательные полю сы основного и резервного источников объединены, а между их положительными полк сами включен переключающий узел, выполненный в виде тиристора 12,управляющий вход которого через диод 11 и резистор 9 подключен к дросселю 10. Дроссель 10 через резистор 8 подключен на выход допол нительного трехфазного выпрямителя 7, питаемого от дополнительной трехфазной обмотки 6 питающего трансформатора 1,Могут быть также объединены положительные полюсы основного и резервного источни- З 0 ков, а переключающий узел включен между их отрицательными полюсами.На фиг. 2-7 показаны эпюры напряжений и токов на отдельных участках схемы устройства, где приняты следуюцие обозна чения: 17, 18 и 19 - эпюры токов и напряжений на вторичных обмотках 3 и 6 (см, фиг. 1) питающего трансформатора 1, соответственно фазы А, В и С; 20 - эпк- ры тока и напряжения на выходе выпрямителч 4 (см. фиг, 1) основного источника и выпрямителя 7 переключающего устройства;21 - эпюры тока и напряжения на выходе выпрямителя 7 (см, фиг. 1) при выходе из строя одной из фаз питающей сети перемен ного напряжения (например, обрыве фазыА);22 и 23- эпюры напряжения на дросселе 10 (см, фиг. 1) при выходе из строя одной иэ фаз сети переменного напряжения (формы напряжения, соответствующие вос ходящей и нисходящей ветвям полусинусоиды 21, причем управляющий вход тиристора 12 не подключен к дросселю); 24 и 25- эпюры тех же напряжений на дросселе 10, что и на фиг. 5, но при подключенном к дросселю управляющем входе тиристора 12;26 - эпюры токов по управляющему входу тиристора для рассматриваемого случая выхода из строя одной из фаз питающей сети переменного напряжения; 27 - уровень минимального тока по цепи управления тиристора 12 (см. фиг. 1), при котором он от хрывается.На фиг, 8 представлена схема, отличающаяся от схемы на фиг.1 тем, что холлектор тиристора 12 подключен к положитель ному полксу основного источника 4 через диод 28 а также через резистор 29 - х общей точке отрицательных полюсов обоих источников.Принцип работы устройства заключается в следующем.При подключении питающей сети к клеммам 14, 15 и 16 через дроссель 10 протехает постоянный ток от выпрямителя 7. Пульсация тока досселя 10 при исправном состоянии питающей сети переменного напряжения незначительны (см. фиг. 4). При выходе из строя (обрыве или коротком замыкании) одновременно всех трех фаз ток, проходящий через дроссель 10, уменьшает- ся до нуля, а в дросселе 10 образуется ЭДС самоиндукция с полярностью, обратной полярности выпрямителядЕ = кь де где Е, - ЭДС самоиндукции;Ь - индуктивность дросселя 10.Эта ЭДС самоиндукции замыкается попараллельной цепи, образованной, с однойстороны, диодами выпрямителя 7 и резистором 8, а с другой - резистором 9 и сопротивлениями р- д - переходов тиристора 12 и диода 11, Ввиду того, что сопротивление резистора 8 по своей величиненамного больше сопротивления резистора 9,основная часть тока, вызываемого ЭДСсамоиндухции дросселя 10, пойдет по утравляюшей цепи тиристора, который открывается и подключает к нагрузке резервныйисточник питания 13,В случае обрыва одной из фаэ (например,фазы А) питающей первичной сети переменного напряжения на вход выпрямителя 7поступает линейное напряжение, образуемоемежду двумя оставшимися невредимыми фазами, а на выходе выпрямителя 7 появляечся пульсирующее напряжение, характерноедля двухпериодного однофазного выпрямления (см, фиг. 4). При этом пульсации токав дросселе и вырабатываемая им ЭДС самоиндукции будут значительны (см, фиг. 5и 6). По цепи управления тиристора 12 пойдет ток (см, фиг, 7), достаточный для еговключения. Когда этот ток станет равнымтому минимальному значению тока в цепиуправления, при котором тиристор 12 открывается, резервный источник подключаечся х нагрузке (см. фиг. 7).Максимальное значение ЭДС самоиндукции дросселя 10 (см. фиг. 5) для рассматриваемого случая соответствует поз. 30 (см. фиг. 3) и поз. 31 (см, фиг. 4).В зоне, образованной точками 32, 31 и 5 33 происходит уверенное включение тиристора 12.В случае обрыва фазы А в моменты, ограниченные зоной между точками 33 и 34 (см, фиг. 4), включения тиристора 12 10 не произойдет вследствие отсутствия тока в его цепи управления (отсутствует отри цательный полупериод ЭДС самоиндукции (см. фиг. 5). Включение тиристора 12 произойдет в этом случае с наступлением мо Ь мента, соответствующего точкам 35 (см, фиг. 7) и 34 (см. фиг. 4). Величина этой зоны нечувствительности соответствует 75-80 эл.град.При одновременном обрыве сразу двух, 20 фаз на выходе выпрямителя 7 будет пульсирующее однофазное однополупериодное напряжение.В этом случае работа устройства аналогична описанной выше. 25Короткое замыкание фаз в первичной цепи переменного напряжения вызывает резкое изменение тока через дроссель 10 и включение тиристора 12.Если основной источник питания имеет фильтр, напряжение на выходе которого хотя бы незначительно выше напряжения резервного источника, то для надежного включения тиристора необходимо применение согласующего резистора 29 (см. фиг. 8), ко- З 5 торый подключается между коллектором тиристора 12 и отрицательными полюсами обоих источников. Диод 28 предназначен для изоляции коллектора тиристора 12 и согласующего резистора 29 от воздействия 4 О основного источника питания. Благодаря наличию резистора 29 тиристор 12 находиться в открытом состоянии с момента появления неисправности в первичной сети переменного напряжения до момента, когда напряжение на выходе основного источника станет меньше напряжения резервного источника. Это особенно важно для случая одновременного обрыва всех трех фаз, когда в переключающем устройстве формируется единичный импульс управления и по его окончании при отсутствии резистора 29 тиристор 12 оставался бы закрытым под действием приложенного к его коллектору потенциала источника 4, временноЯ превышающего потенциал резервного источника 13. Сопротивление резистора 29 обеспечивает протекание через открывшийся тиристор 12 тока, незначительно превышающего по величине неуправляемый ток примененного тиристора.Таким образом, предлагаемое устройст во по сравнению с известным обладает следующими преимушествами:производится автоматическое переключение нагрузки на резервный источник сразу же после возникновения неисправности в основной трехфазной цепи переменного напряжения до спадания напряжения на выходе основного источника до уровня напряжения уставки; исключается необходимость в опорном напряжении и в приспособлениях, ускоряющих процесс переключения.Ускорение процесса переключения и упрощение переключающего устройства дают технический и экономический эффект.формула изобретения1. Устройство для автоматического включения резервного источника питания, содержащее узел переключения с основного источника с питающим трехфазным трансформатором на резервный источник, причем однииз одноименных полюсов обоих источниковобъединены, а между другими их одноименными полюсами подключен узел переключения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,сцелью повышения быстродействия, переключающий узел выполнен в виде тиристора,управляющий вход которого через диод ирезистор подключен к дросселю, включенному через резистор на выход дополнительного трехфазного выпрямителя, питаемогоот дополнительной трехфазной обмотки трансформатора питания.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю -ш е е с я тем, что коллектор тиристораподключен к положительному полюсу основного источника через диод, а через резистор-к отрицательным полюсам обоих источников.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент ФРГ Н 02 9/04 20257431973 г. (аналог),2. Авторское свидетельство СССР420049 Н 023 9/06 1972 г. (прототип).555504 1 2 5 Редактор Г. Киселева Заказ 470/27 Тираж 902 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5