Быстродействующее устройство автоматического переключения источников питания

) 1 о ( ОБРЕТЕНИЯ САНИ ВИДЕТЕПЬСТВУ АВТО(71) Киевский институт инженеров граждской авиации им. 60-летия СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 316154, кл. Н 02 3 9/06, 1968.Авторское свидетельство СССРМ 526985, кл, Н 02 3 9/06, 1976.(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮНИЯ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ(57) Сущность изобретения: устройстводержит секцию шин гарантированноготания, подключенную через два бл Т- ЕиИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматического переключения нагрузки с одного источника питания на другой.Цель изобретения - улучшение качества напряжения, подаваемого потребителям, и повышение надежности их электроснабжения,На фиг. 1 приведена структурная схема быстродействующего устройства автоматического переключения источников питания; на фиг, 2 - функциональная схема логического блока устройства; на фиг. 3 - таблица истинности логического блока устройства.Устройство содержит подключенную к источникам 1 и 2 питания (ИП) через датчики 3 и 4 тока и блоки 5 и 6 силовых тиристоров (СТ), имеющих встроенную систему контроля отказов СТ типа пробой, секцию 7 шин гарантированного питания (ШГП) с клеммами для подключения нагрузки, датчики 8, 9 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР силовых тиристоров к двум источникам питания, напряжение на которых контролируется двумя датчиками напряжения, два датчика тока, датчик сравнения напряжения, обеспечивающий подключение потребителей к источнику питания с напряжением, наиболее близким к номинальному, что улучшает качество электроэнергии у потребителей, третий датчик напряжения, контролирующий напряжение на секции шин гарантированного питания, и логический блок, который на основании входных сигналов отдатчиков вырабатывает логические сигналы управления блоками силовых тиристоров и выявляет их отказы, что повышает надежность электроснабжения потребителей. 3 ил,и 10 напряжения, контролирующих напряжение соответственно на ИП 1, ИП 2 и секции Ш ГП 7, датчик 11 сравнения напряжения, подключенный к датчикам 8 и 9 напряжения, и логический блок 12, управляющий через блоки 13 и 14 управления СТ блоками СТ 5 и 6.Логический блок 12 содержит пять элементов НЕ 15 - 19, четыре элемента И 20-23, восемь элементов ИЛИ 24-31, два элемента ИЛИ-НЕ 32; 33 и четыре кнопки 34 - 37 разблокирования логического блока 12 после устранения отказов блоков СТ 5 и 6,Предлагаемое устройство работает следующим образом.Секция ШГП 7 получает питание через блок СТ 5 от ИП 1 или через блок СТ 6 от ИП 2, Выбор ИП, к которому подключается секция ШГП 7, осуществляется логическим блоком 12 на основании информации, получаемой от датчиков 8, 9 и 10 напряжения, датчика 11сравнения напряжения, датчиков 3 и 4 тока и встроенных систем контроля отказов СТ типа пробой блоков СТ 5 и 6Контроль напряжения на ИП 1 и 2 осуществляется с помощью датчиков 8 и 9 напряжения, которые выдают на выходах сигнал логической единицы, если контролируемое напряжение находится в допустимых пределах. Если контролируемое напряжение любой из фаз выходит за пределы допуска ( ЛО10 ), то на выходе датчиков 8 и 9 напряжения формируется сигнал логического нуля с задержкой времени Ж 1, необходимой для того, чтобы не происходило переключение при кратковременных бросках напряжения,Контроль напряжения на секции ШГП 7 осуществляется с помощью датчика 10 напряжения, который работает аналогично датчикам 8 и 9 напряжения, Пределы допуска отклонения напряжения, при которых происходит срабатывание датчика 10 напряжения, установлены на несколько процентов больше, чем у датчиков 8 и 9 напряжения, а задержка времени выработки сигнала логического нуля составляет Жг Лт, причем разница Жг - Лс 1 зависит от быстродействия логического элемента НЕ 17 (см. фиг, 2) и необходима для устранения ложного срабатывания системы контроля отказов СТ типа обрыв, выполненной на элементах И 21, 22 и ИЛИ 27, 28.Датчик 11 сравнения напряжения, подключенный к датчикам 8 и 9 напряжения, имеет два выхода и производит сравнение напряжений ИП 1 и 2, Датчик 11 сравнения напряжения вырабатывает сигнал логической единицы на выходе 11,1 (см. фиг. 2) и сигнал логического нуля на выходе 11,2, если отклонение напряжения от номинального значения ИП 1 меньше, а ИП 2 больше и разница между напряжением ИП 1 и 2 больше определенного, наперед заданного значения ЛО, Значение Л Орассчитывается и устанавливается индивидуально для каждой сети, Если же отклонение напряжения от номинального значения ИП 1 больше, а ИП 2 меньше и разница между напряжением ИП 1 и 2 также больше ЛО, то сигналы навыходах 11.1 и 11,2 меняются на обратные. В случае, если разница между напряжениями ИП 1 и 2 меньше Л О, то на обоих выходах датчика 11 сравнения напряжения вырабатываются сигналы логического нуля. Появление на обоих выходах датчика 11 сравнения напряжения сигналов логической единицы недопустимо.Датчики 3 и 4 тока производят контроль тока в каждой фазе ИП 1 и 2. Датчики 3 и 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выдают на первых выходах "3,1" и "4.1" сигнал логического нуля при токе во всех фазах меньше минимального тока нагрузки, а сигнал логической единицы в остальных случаях с задержкой времени ЛтзЛ 1, причем Лтз - й 2 = Л 12 - Ж 1, Задержка времени Л 1, также необходима для устранения ложного срабатывания системы контроля отказов СТ. На вторых выходах 3.2 и 4.2 сигнал логической единицы вырабатывается, если ток в любой из фаз превысит минимальное значение тока короткого замыкания, а сигнал логического нуля вырабатывается в остальных случаях,Включение блоков СТ 5 и 6 осуществляется через блоки 13 и 14 управления СТ сигналом логической единицы, вырабатываемой логическим блоком 12 на основании сигналов от датчиков, Сигнал логического нуля на выходе логического блока 12 является сигналом на отключение блоков СТ 5 и 6, Блоки 13 и 14 управления СТ имеют электрическую блокировку одновременного включения блоков СТ 5 и 6.Рассмотрим работу логического блока 12 (см. фиг, 2) в различных режимах работы сети.Допустим, что на ИП 1 и 2 номинальное напряжение. Допустим также, что секция ШГП 7 получает питание от ИП 1 через блок СТ 5;При отклонении напряжения от номинального значения на ИП 1 более, чем на ЛО по сравнению с ИП 2, на элемент НЕ 16 поступит сигнал логической единицы ("1") и соответственно на первый вход элемента ИЛИ 24 (нумеризация входов логических элементов дона сверху вниз) поступитсигнал логического ноля ("0"). На выходе элемента ИЛИ 24 выработается "0" (на втором входе элемента ИЛИ 24 "0", если блок СТ 6 исправлен), который поступает на третий вход элемента И 20. На выходе последнего также "0", который через элемент ИЛИ 25 поступит на блок управления СТ 13. Как только силовые тиристоры всех фаз блока СТ 5 отключаются, на входе элемента НЕ 19 появится "0" и соответственно на втором входе элемента И 23 будет "1", На остальных входах элемента И 23 также "1" и поэтому на его выходе вырабатывается "1", На выходе элемента ИЛИ 31 будет "1" и блок СТ б включится. Секция ШГП 7 получит питание от ИП 2,Рассмотрим один из аварийных режимов работы устройства,Допустим питание секции ШГП 7 осуществлялось бт ИП 1 и произошел отказ типа обрыв силовых тиристоров в одной из фазблока СТ 5. Через время Ь 2 на вход элемента НЕ 17 поступит "0" и соответственно на втором входе элемента И 21 появится "1".На первом и третьем входах элемента И 21 также "1" и поэтому на выходе элементов И 21 и ИЛИ 26 будет "1", которая поступит в систему сигнализации, а также заблокирует элемент ИЛИ 26 и поступит на элемент ИЛИ-НЕ 32. На четвертом входе элемента И 20 будет "0", и блок СТ 5 отключится, а блок СТ 6 включится. Питание секции ШГП 7 будет осуществляться от ИП 2 при любом отклонении его напряжения от номинального значения в пределах АЛЛО. Сигнал на включение блока СТ 5 не будет поступать до тех пор, пока оператор после устранения неисправности не сбросит "1" со второго входа элемента ИЛИ 26 кнопкой 34, При этом на третьем входе элемента И 21 будет "0", так как блок СТ 5 отключен, и поэтому на первом входе элемента ИЛ И 26 также будет "0". После нажатия кнопки 34 на выходе элемента ИЛИ 26 установится "0", сигнал аварии сбросится, логический блок 12 разблокируется и продолжит работу в нормальном режиме.Все нормальные и аварийные режимы работы устройства представлены с помощью таблицы истинности логического блока 12 см, фиг, 3).В таблице приведены логические сигналы, поступающие на входы логического блока 12 и получаемые с его выходов. Таблица составлена для двух исходных режимов, когда включен блок СТ 6 или когда включен блок СТ 5 и качество напряжений на ИП 1 и 2 одинаково, Логические сигналы для этих режимов. приведены в строках 1 и 7. 8 остальных строках приведены логические сигналы, получаемые после переключений при различных изменениях исходного режима, которые указаны в графе "Режимы работы". В режиме "Короткое замыкание у потребителя" сигналы приведены до момента отключения тока короткого замыкания защитой на фидере потребителя. После срабатывания защиты система вернется в исходный режим. Номера входов и выходов логического блока 12 указаны на фиг. 2.Технически логический блок 12 может быть реализован путем применения в качестве логических элементов цифровых микросхем, например, серии К 155.Таким образом по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает рядом преимуществ. Во-первых, увеличена надежность электроснабжения и качество электроэнергии у потребителей за счет применения дополнительного датчика напря 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 жения и датчика сравнения напряжения, чтопозволяет подключать нагрузку к источнику питания с лучшими показателями качества напряжения, Во-вторых, увеличена надежность работы самого устройства за счет применения системы контроля блока силовых тиристоров и элементов, управляющих ими,что повышает надежность электроснабжения потребителя.Формула изобретения Быстродействующее устройство автоматического переключения источников пи. тания, содержащее первый и второй блокисиловых тиристоров, включенных в фазах первого и второго источников питания, два блока управления силовыми тиристорами, первый датчик тока и логический блок, о тл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества напряжения, подаваемого потребителям, и повышения надежности их электроснабжения, логический блок имеет одиннадцать входом и шесть выходов, первый датчик тока включен между первым источником питания и первым блоком силовых тиристоров, а в устройство введены второй датчик тока, включенный между вторым источником питания и вторым блоком силовых тиристоров, первый и второй датчики напряжения. подключенные к первому и второму источникам питания, третий датчик напряжения, подключенный к секции шин гарантированного питания с клеммами для подключения нагрузки, и датчик сравнения напряжения, два входа которого подключены к выходам первого и второго датчиков напряжения, причем выходы первого, второго и третьего датчиков напряжения подключены соответственно к первому, второму и третьему входу логического блока, два выхода второго и два выхода первого датчиков тока подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам логического блока, два выхода датчика сравнения напряжения подключены к восьмому и девятому входам логического блока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму блоку управления силовыми тиристорами, выходы последних подключены соответственно к первому и второму блокам силовых тиристоров, сигнальные выходы которых подключены к десятому и одиннадцатому входам логического блока, третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого соединены с клеммами для подключения системы, сигнализирующей о пробое и обрыве первого блока силовых тиристоров, пробое и обрыве второго блока силовых тиристоров соответственно, причем логический блок содержит пять элементов НЕ, четыре элемен1741226 иги та И, восемь элементов ИЛИ, два элемента ИЛИ-НЕ и четыре кнопки деблокирования логического блока после устранения отказов блоков силовых тиристоров, причем первый вход логического блока соединен с первыми входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, второй вход логического блока соединен с первыми входами второго элемента И и второго элемента ИЛИ, третий вход логического блока соединен со входом первого элемента НЕ, выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, четвертый вход логического блока соединен с третьим входом третьего элемента И и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, пятый и седьмой входы логического блока соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами логического блока, шестой вход логического блока соединен с третьим входом четвертого элемента И и входом третьего элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, восьмой и девятый входы логического блока соединены со входами соответственно четвертого и пятого элементов НЕ, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с четвертыми входами соответственно первого и второго элементов И, десятый вход логического блока соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, третьим выходом логического блока и через первую 5 кнопку со вторым входом третьего элементаИЛИ, одиннадцатый вход логического блока соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, пятым 10 выходом логического блока и через вторуюкнопку со вторым входом шестого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми 15 входами первого элемента ИЛИ и первогоэлемента ИЛИ-НЕ, четвертым выходом логического блока и через третью кнопку со вторым входом седьмого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с пер вым входом восьмого элемента ИЛИ, выходкоторого соединен со вторыми входами восьмого элемента ИЛИ и второго элемента ИЛИ-НЕ, шестым выходом логического блока и через четвертую кнопку со вторым вхо дом восьмого элемента ИЛИ, первые входыпервого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены соответственно со вторым и первым выходами логического блока, а выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соедине ны с третьими входами соответственнопервого и второго элементов И, выходы которых соединены со вторыми выходами соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ.351741226 ФигЗ Черн Заказ 2090 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Составитель А. ШустовРедактор В.Фельдман " Техред М,Моргентал Карре роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гага а, 101 з". Й