УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в схемах аварийного или резервного электроснабжения с автоматическим переключением, а также при преобразовании энергии переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе для изменения числа фаз, например, в качестве устройства защиты трехфазного двигателя при обрыве двух фаз сети.
Известно устройство, содержащее один нереверсивный или два реверсивных контактора, два тепловых реле и кнопки «пуск» и «стоп», при этом, контакторами производится коммутация тока в трехфазной силовой цепи, тепловые реле обеспечивают защиту от перегрузки, а кнопки «пуск» и «стоп» предназначены для пуска и торможения трехфазного асинхронного или синхронного двигателя [1].
Устройство имеет простую электрическую схему, что обусловило его применение в различных отраслях промышленности. Однако оно обладает относительно узкими функциональными возможностями, поскольку не обеспечивает защиту электродвигателя от обрывов двух фаз сети.
Известно также устройство, содержащее первый, второй и третий входные зажимы для подачи входного линейного напряжения, первый, второй и третий выходные зажимы для подачи выходного линейного напряжения к зажимам электродвигателя, трехфазный выключатель, входные клеммы которого соединены с соответствующими входными зажимами, пускатель, входные
клеммы которого соединены с соответствующими выходными клеммами трехфазного выключателя, а выходные клеммы - соединены с соответствующими выходными зажимами, а также блок автоматики, содержащий последовательно соединенные первый нормально замкнутый контакт, входная клемма которого соединена с первой клеммой блока автоматики, первый нормально разомкнутый контакт, второй нормально замкнутый контакт, обмотку первого реле и третий нормально замкнутый контакт, вторая клемма которого соединена со второй клеммой блока автоматики, второй нормально разомкнутый контакт, включенный параллельно первому нормально разомкнутому контакту, последовательно соединенные второй нормально разомкнутый контакт, первая клемма которого соединена с первой клеммой первого нормально разомкнутого контакта, диод и обмотка второго реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой третьего нормально замкнутого контакта, последовательно соединенные ключ, входная клемма которого соединена с входной клеммой первого нормально замкнутого контакта, и третий нормально разомкнутый контакт, последовательно соединенные четвертый нормально замкнутый контакт, первая клемма которого соединена с выходной клеммой ключа, и обмотка третьего реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой обмотки второго реле [2].
Недостатком устройства также является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно не обеспечивает защиту от обрыва двух фаз сети.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее фазные реле минимального напряжения по одному для каждой из трех фаз, пятнадцать ключей, выполненные в виде нормально замкнутых и нормально
разомкнутых контактов реле минимального напряжения, компенсирующий конденсатор и фазосдвигающий дроссель, при этом, фазное реле минимального напряжения каждой фазы включено последовательно с нормально замкнутым контактом фазного реле смежной фазы, компенсирующий конденсатор включен в первую неисправную фазу между источником питания и одноименной фазой двигателя последовательно с нормально разомкнутыми контактами реле минимального напряжения неповрежденной фазы, а фазосдвигающий дроссель включен во вторую неисправную фазу между источником питания и одноименной фазой двигателя последовательно с нормально разомкнутыми контактами реле минимального напряжения неповрежденной фазы [3].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно не может быть использовано в высоковольтных фазных сетях из-за низкой надежности использования нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов реле минимального питания.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения использования в высоковольтных сетях питания трехфазных двигателей и повышение надежности.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее первую, вторую и третью клеммы источника питания, а также первую, вторую и третью клеммы трехфазной нагрузки, каждая из которых подключена к соответствующей ей клемме источника питания, компенсирующий конденсатор, фазосдвигающий дроссель, а также первый, второй и
третий ключи, первые клеммы которых подключены к первой клемме источника питания, а вторые клеммы - подключены к первой клемме компенсирующего конденсатора, четвертый, пятый и шестой ключи, первые клеммы которых подключены ко второй клемме компенсирующего конденсатора, причем, вторые клеммы четвертого и пятого ключей подключены ко второй клемме источника питания, а вторая клемма шестого ключа подключена к третьей клемме источника питания, седьмой ключ, первая клемма которого подключена к первой клемме источника питания, восьмой и девятый ключи, первые клеммы которых подключены ко второй клемме источника питания, а вторые клеммы - подключены ко второй клемме седьмого ключа и к первой клемме фазосдвигающего дросселя, а также десятый, одиннадцатый и двенадцатый ключи, первые клеммы которых подключены ко второй клемме фазосдвигающего дросселя, а вторые клеммы - подключены к третьей клемме источника питания, введены первый выпрямитель, входная клемма которого соединена с первой клеммой источника питания, второй выпрямитель, входная клемма которого соединена со второй клеммой источника питания, третий выпрямитель, входная клемма которого соединена с третьей клеммой источника питания, первый инвертор, входная клемма которого соединена с выходной клеммой первого выпрямителя, второй инвертор, входная клемма которого соединена с выходной клеммой второго выпрямителя, третий инвертор, входная клемма которого соединена с выходной клеммой третьего выпрямителя, при этом, выходная клемма первого инвертора подключена к клеммам управляющих входов первого, четвертого, седьмого и десятого ключей, выходная клемма второго инвертора подключена к клеммам управляющих входов второго, пятого, восьмого и одиннадцатого ключей, а
выходная клемма третьего инвертора - подключена к клеммам управляющих входов третьего, шестого, девятого и двенадцатого ключей.
На чертеже представлена электрическая схема устройства автоматического резервирования источника питания.
Устройство автоматического резервирования источника питания содержит первую клемму 1 (например клемму фазы А), вторую клемму 2 (например клемму фазы В) и третью клемму 3 (например клемму фазы С) источника питания, а также первую 4, вторую 5 и третью 6 клеммы трехфазной нагрузки, каждая из которых подключена к соответствующей ей клемме источника питания.
Устройство автоматического резервирования источника питания содержит также первый выпрямитель 7, входная клемма которого соединена с первой клеммой 1 источника питания, второй выпрямитель 8, входная клемма которого соединена со второй клеммой 2 источника питания, третий выпрямитель 9, входная клемма которого соединена с третьей клеммой 3 источника питания, первый инвертор 10, входная клемма которого соединена с выходной клеммой первого выпрямителя 7, второй инвертор 11, входная клемма которого соединена с выходной клеммой второго выпрямителя 8, третий инвертор 12, входная клемма которого соединена с выходной клеммой третьего выпрямителя 9, а также компенсирующий выпрямитель 13 и фазосдвигающий дроссель 14.
Кроме того, устройство автоматического резервирования источника питания содержит первый 15, второй 16 и третий 17 ключи, первые клеммы которых подключены к первой клемме 1 источника питания, а вторые клеммы - подключены к первой клемме компенсирующего конденсатора 13, четвертый 18, пятый 19
и шестой 20 ключи, первые клеммы которых подключены ко второй клемме компенсирующего конденсатора 13, вторые клеммы четвертого 18 и пятого 19 ключей подключены ко второй клемме 2 источника питания, а вторая клемма шестого 20 ключа подключена к третьей клемме 3 источника питания, седьмой ключ 21, первая клемма которого подключена к первой клемме 1 источника питания, восьмой 22 и девятый 23 ключи, первые клеммы которых подключены ко второй клемме 2 источника питания, а вторые клеммы - подключены ко второй клемме седьмого ключа 21 и к первой клемме фазосдвигающего дросселя 14, а также десятый 24, одиннадцатый 25 и двенадцатый 26 ключи, первые клеммы которых подключены ко второй клемме фазосдвигающего дросселя, а вторые клеммы - подключены к третьей клемме 3 источника питания.
При этом, в устройстве автоматического резервирования источника питания выходная клемма первого инвертора 10 подключена к клеммам управляющих входов первого 15, четвертого 18, седьмого 21 и десятого 24 ключей, выходная клемма второго инвертора 11 подключена к клеммам управляющих входов второго 16, пятого 19, восьмого 22 и одиннадцатого 25 ключей, а выходная клемма третьего инвертора 12 - подключена к клеммам управляющих входов третьего 17, шестого 20, девятого 23 и двенадцатого 26 ключей.
В качестве выпрямителей могут быть использованы тиристорные высоковольтные выпрямители, а в качестве ключей - высоковольтные тиристоры с управляющими электродами. Остальные элементы устройства также являются стандартными элементами электротехники.
Работает устройство автоматического резервирования источника питания следующим образом.
При исправных фазах источника питания ключи 15-26 с первого по двенадцатый разомкнуты и к клеммам фазной нагрузки подключены фазы источника питания.
При обрыве двух любых фаз сети, например, фаз В и С сигнал с выходных клемм второго 11 и третьего 12 инверторов приводит к замыканию ключей 16, 17, 19, 20, 22, 23, 25, 26. В результате заряжается компенсирующий конденсатор 13, что обеспечивает подачу питания на вторую 5 клемму фазной нагрузки, и приводится в действие фазосдвигающий дроссель 14, что обеспечивает подачу питания на третью 6 клемму фазной нагрузки.
При обрывах фаз А и В или С и А механизм питания фазной нагрузки будет идентичен описанному.
Таким образом, обеспечивается работа устройства в высоковольтных питающих сетях, поскольку используются элементы, которые могут быть выполнены на высоковольтной элементной базе, например, на высоковольтных тиристорах, что расширяет область применения устройства и повышает его надежность.
Источники информации, принятые во внимание.
[1] Родштейн Л.А. Электрические аппараты. Л., Энергоиздат, 1981, стр.263, рис.21-1.
[2] Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.4558, рис.15.12 (прототип).
[3] RU, 2006134, С1, Н02J 9/06, H02М 5/14, 1994 (прототип).