Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ С ОДНОГО ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ДРУГОЙ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ С ОДНОГО ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ДРУГОЙ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ С ОДНОГО ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ДРУГОЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: устройство содержит дешифратор, исполнительный элемент и два идентичных блока контроля качества электроэнергий, каждый из которых содержит два канала контроля напряжения, состоящие из последовательно включенных датчика напряжения, порогового элемента, элемента ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ и элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, и канал контроля частоты, состоящий из последовательно включенных схемы контроля частоты, элемента ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ и элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ; выходы элементов ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ являются выходами блоков контроля качества электроэнергии. При этом в состав каждого блока контроля качества электроэнергии дополнительно введен канал контроля провалов напряжения, состоящий из последовательно включенных схемы контроля провалов напряжения, элемента ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ и элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выход которого является четвертым выходом блока контроля качества электроэнергии. Дополнительно введенные схема контроля провалов напряжения, реагирующая на провалы напряжения более 50% от номинального значения, и четвертый элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, длительность формируемой задержки которого зависит от величины емкости конденсаторов в фильтрах питания ответственного потребителя и его тока потребления, в совокупности с восьмивходовым дешифратором позволяют обеспечить при аварийных режимах в электрической сети бесперебойное снабжение электроэнергией ответственных потребителей. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2025024
Класс(ы) патента: H02J9/06
Номер заявки: 4904638/07
Дата подачи заявки: 22.01.1991
Дата публикации: 15.12.1994
Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Меридиан"
Автор(ы): Григорьев В.А.; Игнатов А.А.; Швыркунов И.Л.
Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение "Меридиан"
Описание изобретения: Изобретние относится к автоматике и может быть использовано в тех областях народного хозяйства, где нашли применение потребители переменного тока, не терпящие перерыва в снабжении электроэнергией или ее плохого качества, например ЭВМ, служащие для управления движением судна или электроэнергетической установкой.
Известно устройство для автоматического переключения нагрузки с одного источника переменного напряжения на другой, содержащее дешифратор, выход которого подключен к исполнительному устройству, и два аналогичных блока анализа напряжения и частоты источников, каждый из которых включает датчик напряжения, подключенный через пороговый элемент к одному из входов логической схемы ИЛИ-НЕ и схеме анализа частоты, выход которой подключен к другому входу логической схемы ИЛИ-НЕ, реле времени и триггер, один из входов которого подключен к выходу логической схемы ИЛИ-НЕ и входу реле времени, другой вход подключен к выходу реле времени, а выходы триггера подключены к входам дешифратора [1].
Однако известное устройство имеет недостаток, заключающийся в ненадежности его работы во время переходных процессов в электрических сетях и возникающий, во-первых, из-за отсутствия в блоках анализа напряжения и частоты источников схемы задержки на время переходных процессов, что приводит к звонковому режиму работы устройства, и, во-вторых, из-за дешифратора, алгоритм функционирования которого в данной схеме подключения не обеспечивает бесперебойное снабжение электроэнергией потребителей напряжения переменного тока.
Наиболее близким предлагаемому по своей технической сущности является устройство для автоматического переключения нагрузки с одного источника переменного тока на другой, содержащее дешифратор, выход которого подключен к исполнительному элементу, а входы - к выходам двух идентичных блоков контроля качества электроэнергии, каждый из которых содержит датчик напряжения и узел формирования уставок по напряжению, выходы которых подключены к соответствующим входам порогового элемента, Т-триггер, элемент фиксации наличия импульсов, первый и второй ждущие генераторы импульсов эталонной длительности, логический элемент И, одноступенчатый D-триггер, а также элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ и элемент ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, причем выход порогового элемента через дифференцирующую цепь подключен к счетному входу Т-триггера и к входу элемента фиксации наличия импульсов, выход которого подключен к R-входу D-триггера Q-выход, Т-триггера подключен к входам первого и второго ждущих генераторов импульсов эталонной длительности, а -выход - к входу синхронизации D-триггера, -выход первого ждущего генератора и Q-выход второго ждущего генератора подключены к входам логического элемента И, выход которого подключен к D-входу D-триггера, Q-выход которого через элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ подключен к входу элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выход которого является выходом блока контроля качества электроэнергии [2].
Однако и это устройство из-за отсутствия в блоках контроля качества электроэнергии схемы контроля провалов напряжения и соответствующего подключения к этим блокам дешифратора с требуемой функцией работы не обеспечивает бесперебойное снабжение электроэнергией ответственных потребителей. Согласно правил эксплуатации судов при кратковременных колебаниях параметров электроэнергии на клеммах потребителей допускается провал напряжения на 25% от номинального значения на время не более 1 с. В тоже время при аварийных режимах в сети (например при коротких замыканиях) могут иметь место кратковременные снижения напряжения до нуля на время не более 1 с с последующим восстановлением напряжения за время не более 1,5 с. Естественно, что уже в случае провала напряжения до нуля на такое длительное время энергии, запасенной в электролитических конденсаторах фильтров питания ответственных потребителей, из-за отсутствия их подзаряда, уже недостаточно и элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, предназначенный для повышения помехоустойчивости устройства при переходных процессах в сети, уже играет негаивную роль. Кроме того, если в основной сети происходит авария и напряжение снижается до нуля, а в резервной сети частота или напряжение просто выходит из зоны допуска, например, стали выше предельно допустимого значения из-за отсутствия нагрузки на клеммах генератора переменного тока, то согласно выполняемой дешифратором функции, ответственный потребитель остается подключенным к основной сети, на которой отсутствует напряжение питания.
Целью изобретения является обеспечение бесперебойного снабжения электроэнергией ответственных потребителей.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического переключения нагрузки с одного источника переменного тока на другой, содержащее дешифратор, выход которого подключен к исполнительному элементу, а входы - к выходам двух идентичных блоков контроля качества электроэнергии, каждый из которых содержит два датчика напряжения, два пороговых элемента, схему контроля частоты, три элемента ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ и три элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выходы которых являются выходами блока контроля качества электроэнергии, причем входы датчиков напряжения и схемы контроля частоты подключены к контролируемому источнику напряжения переменного тока, выход первого датчика напряжения подключен к входу первого порогового элемента, выход которого через первый элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ подключен к входу первого элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выход второго датчика напряжения подключен к входу второго порогового элемента, выход которого через второй элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ подключен к входу второго элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выход схемы контроля частоты через третий элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ подключен к входу третьего элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, в каждый блок контроля качества электроэнергии устройства дополнительно введены четвертый элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, четвертый элемент ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ и схема контроля провалов напряжения, вход которой подключен к контролируемому источнику напряжения переменного тока, а выход - через четвертый элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ к входу четвертого элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выход которого является четвертым выходом блока контроля качества электроэнергии.
Применение пороговых элементов и элементов задержки известно в устройстве для автоматического переключения нагрузки с одного источника переменного тока на другой (2), где используются соответственно для контроля предельно допустимого отклонения напряжения и исключения звонкового режима работы устройства во время переходных процессов в электрической сети. В предлагаемом устройстве дополнительно введенные схема контроля провалов напряжения, реагирующая на провалы напряжения более 50% от номинального значения, а четвертый элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, длительность формируемой задержки которого зависит от величины емкости конденсаторов в фильтрах питания ответственного потребителя и его тока потребления (с учетом отсутствия подзаряда конденсаторов), в совокупности с восьмивходовым дешифратором позволяют обеспечить при аварийных режимах в электрической сети бесперебойное снабжение электроэнергией ответственных потребителей.
Таким образом у предлагаемого устройства появляется свойство, позволяющее обеспечить бесперебойное снабжение электроэнергией ответственных потребителей, которое не совпадает со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях, и которое не равно сумме этих свойств.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.
Предлагаемое устройство состоит из идентичных блоков 1 и 2 контроля качества электроэнергии, выходы которых через дешифратор 3 подключены к исполнительному элементу 4. Каждый блок 1 и 2 содержит датчики 5 и 6 напряжения, пороговые элементы 7 и 8, схему 9 контроля частоты, схему 10 контроля провалов напряжения, элементы 11-14 ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ и элементы 15-18 ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выходы которых являются выходами блоков 1 и 2, причем входы датчиков 5 и 6, схем 9 и 10 подключены к контролируемому источнику напряжения переменного тока, выход датчика 5 напряжения подключен к входу порогового элемента 7, выход которого через элемент 11 подключен к входу элемента 15, выход датчика 6 напряжения подключен к входу порогового элемента 8, выход которого через элемент 12 подключен к входу элемента 16, выход схемы 9 через элемент 13 подключен к входу элемента 17, выход схемы 10 через элемент 14 подключен к входу элемента 18.
Схема 10 контроля провалов напряжения состоит из датчика 19 напряжения и порогового элемента 20, вход которого подключен к выходу датчика 19.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При подключении его к источникам переменного тока на выходе датчиков 5,6 и 19 напряжения блоков 1 и контроля качества электроэнергии появляется выпрямленное и сглаженное напряжение, пропорциональное напряжению контролируемой сети (фиг. 2а). Если величина этого напряжения находится в зоне предельно допустимых значений, то на выходе порогового элемента 7, реагирующего на максимально допустимое значение напряжения контролируемой сети, на выходе порогового элемента 8, реагирующего на минимально допустимое значение напряжения, и на выходе порогового элемента 20, реагирующего на провал напряжения более 50% от номинального значения, устанавливается состояние логической "1" и соответственно на выходе элементов 11, 12 и 14 также устанавливается состояние логической "1" (фиг.2б,в,д,е,з,и).
Аналогично, если частота контролируемой сети находится в зоне предельно допустимых значений, то на выходе схемы 9 и элемента 13 устанавливается состояние логической "1" (фиг.2л,м).
Как только на выходе элементов 11-14 устанавливается состояние логической "1", через время τ1 , равное допустимому периоду отклонения напряжения и частоты в повторно кратковременном режиме на клеммах потребителя (составляющее несколько секунд), состояние логической "1" устанавливается соответственно на выходе элементов 15-18 (фиг.2г,ж,к,н). (При питании устройства от оперативного источника состояние логической "1" на выходе порогового элемента 7, элемента 11 и соответственно на выходе элемента 15 может быть установлено до подключения к контролируемым источником переменного тока (фиг.2б,в,г).
Сигналы с выходов элементов 15-18 блоков 1 и 2 поступают на дешифратор 3, который, анализируя состояния выходов этих элементов, подает необходимую команду исполнительному элементу 4. При этом дешифратор 3 реализует следующую функцию:
где Онв и Рнв - верхняя уставка по напряжению соответственно основной и резервной сетей находится в зоне допуска (с инверсией - вышла из зоны допуска);
Онн и Рнн - нижняя уставка по напряжению соответственно основной и резервной сетей находится в зоне допуска (с инверсией - вышла из зоны допуска);
Оч и Рч - частота соответственно основной и резервной сетей находится в зоне допуска (с инверсией - вышла из зоны допуска);
Оп и Рп - уставка провала напряжения на 50% соответственно основной и резервной сетей находится в зоне допуска (с инверсией - вышла из зоны допуска).
Как только величина контролируемого напряжения выходит за зону предельно допустимых значений, т.е. становится больше максимально допустимого значения Uв или меньше минимально допустимого значения Uн(фиг.2а), то соответственно на выходе элемента 7 или элемента 8 устанавливается состояние логического "0". Если длительность этого отклонения превышает время задержки соответственно элемента 11 или 12 ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, т.е. если τ45 или τ23 , то на выходе одного из последних и соответственно на выходе элемента 15 или 16 ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ через время соответственно τ5 или τ3 также установится состояние логического "0" (фиг.2б,в,г,д,е,ж).
Аналогично, если частота контролируемой сети выходит за зону предельно допустимых значений, то на выходе схемы 9 контроля частоты устанавливается состояние логического "0" и если длительность этого отклонения превышает время задержки элемента 13 ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, т.е. если τ67 , то на выходе последнего и на выходе элемента 17 ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ через время τ7 также устанавливается состояние логического "0" (фиг.2л,м,н).
В случае провала напряжения контролируемой сети более чем на 50% (зона Uп фиг. 2а) состояние логического "0" устанавливается на выходе порогового элемента 20 и через время τ8 , значительно меньшее длительности провала напряжения в сети и длительности задержки τ3элемента 12 ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, состояния логического "0" устанавливается на выходе элемента 14 ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ и на выходе элемента 18 ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ (фиг.2з,и,к).
Если отклонения напряжения или частоты имеют кратковременный характер и длительность этих отклонений не превышает времени задержек, создаваемых элементами 11-14 (например, когда τ9<τ>3 , фиг.2а,д,е), то на выходе последних сохраняется состояние логической "1".
В то же время, если период повторно кратковременных колебаний напряжения и (или) частоты электрической сети меньше τ1 , то на выходе элементов 15-18 удерживается состояние логического "0". Это позволяет в данной ситуации исключить появление звонкового режима.
Таким образом предлагаемое устройство за счет использования восьмивходового дешифратора с указанной функцией работы и дополнительно введенных в каждый блок контроля качества электроэнергии схем контроля провалов напряжения обеспечивает по сравнению с прототипом бесперебойное снабжение электроэнергией ответственных потребителей как в случае внезапного провала напряжения более чем на 50% от номинального значения, так и в случае, когда в основной сети происходит авария и напряжение снижается до нуля, а в резервной сети частота или напряжение просто выходит из зоны допуска, например, стали выше предельно допустимого значения из-за отсутствия нагрузки на клеммах генератора переменного тока.
Возможность достижения поставленной цели подтверждена испытаниями макетного образца, которые проходили в условиях максимально приближенных к реальным судовым электрическим сетям.
Формула изобретения: УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ С ОДНОГО ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ДРУГОЙ, содержащее дешифратор, выход которого подключен к исполнительному элементу, а вход - к выходам двух идентичных блоков контроля качества электроэнергии, каждый из которых содержит два датчика напряжения, два пороговых элемента, схему контроля частоты, три элемента ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ и три элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выходы которых являются тремя выходами блока контроля качества электроэнергии, причем входы датчиков напряжения и схемы контроля частоты подключены к контролируемому источнику напряжения переменного тока, выход первого датчика напряжения подключен к входу первого порогового элемента, выход которого через первый элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ подключен к входу первого элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выход второго датчика напряжения подключен к входу второго порогового элемента, выход которого через второй элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ подключен к входу второго элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выход схемы контроля частоты через третий элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ подключен к входу третьего элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, отличающееся тем, что, с целью обеспечения бесперебойного снабжения электроэнергией ответственных потребителей, в каждый блок контроля качества электроэнергии устройства дополнительно введены четвертый элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, четвертый элемент ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ и схема контроля провалов напряжения, вход которой подключен к контролируемому источнику напряжения переменного тока, а выход через четвертый элемент ЗАДЕРЖКА ИСЧЕЗНОВЕНИЯ - к входу четвертого элемента ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ, выход которого является четвертым выходом блока контроля качества электроэнергии, причем на выходе дешифратора реализуется следующая функция:

где 1П15, 1П16, 1П17, 1П18 - состояние логической 1 на выходе соответственно элементов первого, второго, третьего и четвертого элементов ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ первого блока контроля качества электроэнергии;
15, 2П16, 2П17, 2П18 - состояние логической 1 на выходе соответственно элементов первого, второго, третьего и четвертого элементов ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ второго блока контроля качества электроэнергии.