Устройство для автоматического ввода резервного электропитания потребителей

 

Изобретение относится к э; екгг оте.хнике, в частности к устройства.м Алектропитания аппа.ратуры связи. Цель кз(1бретеимя --- обеспечение автоматического восстановления цепей питан1 Я отключенных устройством нотребите,. 1ей уменыненнп тока нагрузки резервного источника 2. В нор.- мально.м режиме рабои при иитамия гоэтребите.чей от основ.чого источника блок переключения обесиечивает подключение к HC.MV всей нагрузки. С сигна-чьных Б1-.)ходов вк.:1Ю- ченных ко)) Ь1. 1ементов И) выдаются сигналь на входы блока 6 . потребителя. При исчезновении нанря/кення основного источника I б. юк 4 переключения осуи1ествляет иереключеггие питам.ия на г езе:Ч1;;;: -; ; г.-,)ч;---; :. MpCBbJHii ini T(v ком НаГР / К : p;/:;ci i ;iOi O источника 2 ДОИХ Стимого лИЛ Им-П Я выходе операционного vc,i И :.vJi: Ь ;;;ьлястся си1ч)ал yiipaii. ieHH/. uo V ;;ь:хо:;.а блока 6 выбора иогребит(, сос;ууетству(ои1его наименее 1отребител 0 среди подключенных к ric-лсрп ;iOMv ;и;ТОЧ1П1Ку 2, ВЫДаетСЯ СИГ На.ч. ic. l ; после О ; 1 л1Оче1гия нaи iel-iee важного бите.чя ток нагрузки резервного нсто -н.ика 2 снизился недостаточ ю. на БЬ1ходе элемента И , 1яется сигна., ностуиаюший через б. юкируюничй элемент 7 по цени отключошя на управляющий вход с(тот: етстБук)идего ком.мутирующего элел;ента 0. В o. ( -отозигся |.еио для ;ыда-;И си -я/зла . c. ic- ,его ио приор1Г1Ч ;:OTjie()i; ; 0.1Я io vex ;iOp, нока MonuiOCTb |;а1 :) зки ос:;е(Б:;ог;: чс- TOMHiiKa ие сга 0ьнтся в задаинь; iiix - делах. Устройство авто атииеск1 г возможносгь повторного включении отключенного потребите. И;, сели -ITOM Т)к на сэ Г rpvaKu и{) ча. ве,ичи|). же включается н;-греогггель 6t:i.iee важи1Л1;. чем какой--.1ибо пл являю|11ихск в мо-- на тлзкой резе;);:101 о источника и при этом ток Н1) за. величину , го устройсл во от1члючИ|Т менее важный 1отребнте. 1ь. 2 и.; . СО фиг1

1304125

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам электропитания аппаратуры связи.

Целью изобретения является обеспечение автоматического восстановления цепей питания отключенных устройством потребителей при уменьшении тока нагрузки резервного источника.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для автоматического ввода резервного электропитания потребителей; на фиг. 2 — функциональная схема блоков устройства.

Устройство содержит основной 1 и резервный 2 источники питания, блок 3 контроля напряжения, блок 4 переключения, блок 5 контроля нагрузки, блок 6 выбора потребителя (приоритетности), блокирующий элемент 7, блок 8 анализа, блок 9 восстановления, коммутирующие элементы 10 и потребители 11.

Блок 3 контроля напряжения предназначен для контроля напряжения основного источника 1 и формирвания сигнала управления для блока 4 переключения.

Блок 4 переключения предназначен для переключения питания потребителей 11 с основного источника на резервный по сигналу от блока 4 контроля напряжения и подачи при этом напряжения от резервного источника 2 на блоки 7, 8 и 9 устройства.

В качестве блоков 3 и 4 использваны соответствующие узлы серийно выпускаемых промышленностью автоматов включения резерва электропитания (АВР). Блок 4 переключения дополнен одной парой замыкающих контактов (дополнительной цепью коммутации), обеспечивающей подачу напряжения от резервного источника на блоки

7 — 9.

Блок 5 контроля нагрузки предназначен для контроля величины тока нагрузки резервного источника 2 и формирования для блока 8 анализа сигнала, напряжение которого пропорционально величине контролируемого тока.

Блокирую,ций элемент 7 предназначен для блокирования выходов блока 6 выбора потребителя в режиме питания потребителей от основного источника 1.

Блок 8 анализа предназначен для определения текущей разности допустимого и фактического значений тока нагрузки резервного источника 2, сравнения полученной разности со значениями токов каждого потребителя и формирования сигналов управления для блока 6 выбора потребителя и блока 9 восстановления (вариант функциональной схемы блока 8 анализа представлен на фиг. 2) .

Блок 8 анализа содержит схему 12 формирования пороговых напряжений, блокируюгций элемент 13 и операционные усилители 14 и 15.

Схема 12 обеспечивает формирование напряжений, пропорциональных соответственно заданному значению тока нагрузки резервного источника 2 и токам каждого потребителя, и одновременно выдачу этих напряжений по раздельным выходам. Схема 2 формирования представляет собой стабилизатор напряжения, питаемый от резервного источника 2, и соединенный с ним делитель напряжения на прецизионных резисторах. Выходные напряжения схемы 12 регулируемые и устанавливаются исходя из конкретных характеристик потребителей по потребляемому току.

Блокирующий элемент 3 аналогичен блокирующему элементу 7.

Операционный усилитель 4 обеспечивает сравнение напряжения, пропорционального заданному (допуc1имому) значению тока нагрузки резервного источника 2 и поступающего с выхода схемы 12, с напряжением, пропорциональным фактическому значению этого тока и поступающим с выхода блока

5 контроля нагрузки. В результате сравнения этих напряжений выходной сигнал выдается по первому выходу (на вторые входы операционных усилителей 15„— 15 ), если ток нагрузки резервного источника 2 меньше допустимого, или по второму выходу (на вход блока 6 выбора потребителя), если ток нагрузки резервного источника 2 больше допустимого.

Операционные усилители 5 — 15„обеспечивают сравнеI1иc HапряiKeния, проГ!ОрI1ио— нального разности между допустимым и факTH÷åñêèì токами нагрузки резервного источника 2 и поступающего с выхода операционного усилителя 14, с напряжением, пропорциональным току соответствующего потребителя. В результате сравнениэ этих напряжений выходной сигнал выдается по первому выходу операционного усилителя

15, если ток данного потребителя меньше разности между допустимым и фактическим токами нагрузки резервного источника 2, или по второму выходу, если ток данного потребителя превышает указанную разность.

Блок 6 выбора потребителя предназначен для контроля состояния ко v ìóòèð ющих элементов 10 (включен, выключен), определение наименее важного потребителя среди подкл)оченных к резервному источнику 2 и формирования сигнала, передаваемого через блокирующий элемент 7 по цепи отключения на управляющий вход соответствующего коммутирующего элемента 0 (вариант функциональной схемы блока 6 выбора потребителя представлен на фиг. 2).

Блок 6 выбора потребителя содержит элементы И 16, триггеры 17 и инверторы 18.

Выходы элементов М 6, являющиеся выходами блока 6, неравнозначны и пронумерованы в порядке возрастания важности (приоритета) потребителя. В соответствии с этим элементы И 16, триггеры 17 и инвер1304125 торы 18 образуют м групп (разрядов).

Первый разряд (элемент И 161, триггер 171, инвертор 181) является младшим и соответствует наименее важному потребителю.

Блок 9 восстановления предназначен для запоминания номеров коммутирующих элементов 10, которые были отключены устройством при переходе на резервное питание потребителей (установлении заданного значения тока нагрузки резервного источника 2), определения наиболее важного потребителя среди отключенных устройством, включение которого в данный момент не вызовет превышения заданного значения током нагрузки резервного источника 2, а также для формирования и выдачи сигнала, передаваемого по цепи включения на управляющий вход соответствующего коммутирующего элемента 10 (вариант функциональной схемы блока 9 восстановления представлен на фиг. 2).

Блок 9 восстановления содержит инвертор 19, элементы ИЛИ 20, триггеры 21, элементы И 22 и 23, элементы ИЛИ 24, элементы И 25 и ключевые элементы 26. Выходы элементов И 25, являющиеся выходами блока 9 восстановления, неравнозначны и пронумерованы в порядке убывания важности потребителя. В соответствии с этим элементы ИЛИ 20 и 24, триггеры 21, элементы И 22, 23 и 25 и ключевые элементы

26 образуют п групп (разрядов) . Первый разряд (элемент ИЛИ 201, триггер 2! I, элемент И 251, ключевой элемент 261) является старшим и соответствует наиболее важному потребителю. Во втором разряде отсутствуют элементы И 22 и И 23.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы при питании потребителей от основного источника 1 блок 4 переключения обеспечивает подключение к нему всей нагрузки. С сигнального выхода блока 4 переключения на управляющий вход блокирующего элемента 7 сигнал не выдается, и блокирующий элемент 7 отключает выходы блока 6 выбора потребитепя от цепей отключения коммутирующих элементов 10 и входов блока 9 восстановления. Отсутствие сигнала с выхода блока 4 переключения на втором входе блока 8 анализа приводит к тому, что блокирующий элемент 13 отключает выходы схемы 12 формирования от операционных усилителей 14 и 15. С выходов блока 8 анализа на блок 6 выбора потребителя и блок 9 восстановления сигналы не поступают. В блоке 9 восстановления на выходе инвертора 19 появляется сигнал, по которому триг геры 21 переводятся в исходное нулевое состояние.

В процессе работы устройства с сигнальных выходов коммутирующих элементов

10 на входы блока 6 выбора потребителя выдаются сигналы управления от тех коммутирующих элементов 10, которые находят5

55 ся во включенном состоянии, Эти сигналы поступают на входы инверторов 18 и единичные входы триггеров 17, находящихся в соответствующих данным коммутирующим элементам разрядах. Прекращается выдача сигнала с выходов указанных инверторов 18 на нулевой вход соответствующих триггеров 17, которые в результате переводятся в единичное состояние. На единичном выходе триггера 17 появляется сигнал, поступающий на вход элемента И

16, находящегося в этом же разряде, а с инверсного выхода этого триггера 17, подключенного к входам элементов И 16 всех старших по сравнению с данным разрядов, перестает выдаваться сигнал. В результате запрещается выдача сигналов отключения коммутирую1цHx элементов 10 с выхоloB элементов И 16 стар1них разрядов. Таким образом, сигнал откл1очени я ком мути ру ющсго элемента 10 может быть выдан (при 1галичии сигнала с выхода операционного усилителя 14) с выхода только того элемента И 16, íà входах которого есть сип1алы с инверсных выходов всех триггеров 17, находящихся в младших разрядах 110 сравнению с данным (менее важные потребители не включены) .

При исчезновении напряжения основного источника 1 или его недопустимом снижении блок 3 контроля напряжения выдает сигнал, по которому блок 4 переклк1чения осун1есткляет переклю11ение питания потребителей с основного источника На резервный.

При этом с дополнительной пары замыкак>щи х контактов (по допол интел ь ной ILOIIH коммутации) олока 4 на управляющие входы ключевых элемеHTQB олокируloHlpl о элемента 7 подается напряжение. В результате выходы блока 6 выбора потребителя подключаются к цепям отключения коммутирующих элементов 10 и к входам блока 9 восстановления, Это же напряжение, поступая в блок 8 анализа на управляющие входы ключевых элементов блокируюгцего элемента

13, разблокирует выходы схемы 12 формирования пороговых напряжений. Пороговые напряжения, вырабатываемые схемой 12, поступают на первые входы операцHQHHhlx усилителей 14 и 15. На второй вход опеpBI1HoHHoI-о усилителя 14 с выхода блока 5 контроля нагрузки поступает сигнал с напряжением. пропорциональным величине тока нагрузки резервного источника 2. Если напряжение этого сигнала больше порогового, что соответствует превышению током нагрузки резервного источника 2 допустимого значения, то на выходе операционного усилителя 14, подключенном и входам элементов И 16 блока 6 выбора потребителя, появляется сигнал управления, по которому с выхода блока 6 выбора потреби тел я, соответству 1ощего наименее ка ж ном у потребителю среди подключенных к резервному источнику 2, выдается сигнал. Этот сиг1304125 нал передается через блокирующий элемент

7 по цепи отключения на управляющий вход соответствующего коммутирующего элемента 10, который срабатывает при этом на отключение и отсоединяет цепь питания подключенного к нему потребителя от резервного источника 2. С сигнального выхода данного коммутирующего элемента 10 перестает поступать сигнал на соответствуюгций вход блока 6 выбора потребителя. На выходе подключенного к этому входу инвертора 18 появляется сигнал, который переводит триггер 17, находящийся в этом разряде, в исходное нулевое состояние. В результате с инверсного выхода указанного триггера 17 выдается сигнал, поступающий на входы элементов И 16 всех старших по сравнению с данным разрядов. Сигналы на всех входах элемента И 16, кроме подключенного к выходу операционного усилителя 14, появляются только в том разряде, который соответствует наименее важному среди оставшихся подключенными к резервному источнику 2 потребителей.

Если после отключения наименее важного потребителя ток нагрузки резервного источника 2 снизился недостаточно (с выхода операционного усилителя 14 на элементы И 16 продолжает поступать сигнал), то на выходе указанного выше элемента И 16 появляется сигнал, поступающий через блокирующий элемент 7 по цепи отключения на управляющий вход соответствующего коммутирующего элемента 10, который срабатывает на отключение и отсоединяет цепь питания подключенного к нему потребителя от резервного источника 2. С сигнального выхода этого коммутирующего элемента 10 на соответствующий вход блока 6 выбора потребителя перестает поступать сигнал.

В блоке 6 готовится цепь для выдачи сигнала отключения следующего по приоритету потребителя.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока мощность нагрузки резервного источника 2 не установится в заданных пределах.

В дальнейшем устройство автоматически исключает возможность повторного включения отключенного потребителя, если при этом ток нагрузки резервного источника 2 превысит заданную величину. Если же включается потребитель, более важный, чем какой-либо из являющихся в данный момент нагрузкой резервного источника, и при этом ток нагрузки превысит заданную величину, то устройство отключает потребитель, менее важный по сравнению с включаемым, что ооеспечивает поддержание тока нагрузки резервного источника 2 в заданных пределах.

Сигнал, выдаваемый блоком 4 переключения при переводе питания потребителей с основного источника 1 на резервный 2, поступает также в блоке 9 восстановления на вход инвертора 19. Выдача сигнала с выхода инвертора 19 прекращается, и он пе55 открывает ключевой элемент 26>. Второй вход элемента ИЛИ 24 подключен к второму выходу операционного усилителя !5 . Сигнал на этом входе элемента ИЛИ 24 появля5

1О

f5

50 рестает поступать через элементы ИЛИ 20 на нулевые входы триггеров 21.

Сигналы отключения коммутирующих элементов 10, выдаваемые блоком 6 выбора потребителя в процессе установления заданного значения тока нагрузки резервного источника 2, пройдя через блокирующий элемент 7, поступают на входы блока 9 восстановления и опрокидывают подключенные к этим входам триггеры 21, переводя их в единичное состояние. На единичных выходах триггеров 2!., на входы которых поступили указанные сигналы, появляются сигналы, поступающие на вход элемента И

25 соответствук)щего разряда. Таким образом, в блоке 9 восстановления запоминаются номера коммутирующих элементов 10, которые были отключены устройством при переходе на резервное питание потребителей 11. В первом (старшем) разряде блока

9 восстановления при переводе триггера 20 в единичное состояние сигнал с единичного выхода этого триггера поступает, кроме того, на управляющий вход ключевого элемента 261 и открывает его. Если ток нагрузки резервного источника 2 уменьшился и стал меньше допустимого, то на одном из выходов операционных усилителей 15 появляются сигналы. Информационный вход ключевого элемента 26„ подключен к первому выходу операционного усилителя 15ь

Если ток соответствующего этому разряду потребителя меньше разности между допустимым и фактическим токами нагрузки резервного источника 2, то на первом выходе операционного усилителя 1 5i появляется сигнал, который, пройдя через открытый ключевой элемент 26ь поступает на второй вход элемента И 251. Если потребитель, соответствующий данному разряду, отключался устройством, то на первом входе элемента И

25 уже имеется сигнал с единичного выхода триггера 21ь В результате на выходе элемента И 251 появляется сигнал, поступающий по цепи включения на управляющий вход соответствующего коммутирующего элемента 10, который при этом срабатывает на включение. Таким образом, восстанавливается цепь питания наиболее важного из потребителей, отключенных устройством при переходе на резервное электропитание. Сигнал с выхода элемента И 25ь кроме того, пройдя через элемент ИЛИ 20ь поступает на нулевой вход триггера 21i и переводит его в исходное нулевое состояие. С инверсного выхода триггера 21 выдается сигнал, поступающий на первый вход элемента ИЛИ 24, первый вход элемента И

22> и соответствующие входы элементов И

22 всех других младших разрядов. Этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 24 и

1304125

Фор,чула изобретения ется в случае превышения током первого потребителя разности между допустимым и фактическим токами нагрузки резервного источника 2. Таким образом, ключевой элемент 26г открывается, когда потребитель, соответствующий первому разряду блока 9 восстановления, не отключался устройством при переходе на резервное электропитание, или когда он не может быть включен в данный момент, так как это вызовет перегрузку резервного источника 2. При открытом элементе 26 сигнал с выхода элемента И 25 может быть выдан только при условии, что потребитель 11, соответствующий данному разряду блока 9 восстановления. отключался устройством при переходе на резервное электропитание, т.е. при наличии сигнала с единичного выхода триггера 21 . Аналогичным образом сигнал на восстановление цепи питания любого другого менее важного потребителя может быть выдан при следующих условиях: более важные потребители не отключались устройством при переходе на резервное электропитание (на все входы соответствующего элемента

И 22 поступают сигналы с инверсных выходов триггеров 21, находящихся в старших разрядах) или более важные потребители не могут быть подключены к резервному источнику 2 по условию перегрузки (на все входы соответствующего элемента И 23 поступают сигналы с вторых выходов операционных усилителей 15); при выполнении первого условия а триггер 21, находящийся в разряде, соответствующем да н ному потребителю, переведен в единичное состояние, т.е. данный потребитель отключался устройством при переходе на резервное электропитание (на соответствующем входе элемента И 25 данного разряда появляется сигнал с единичного выхода триггера 21).

Устройство для автоматического ввода резервного электропитания потребителей, содержащее соединенные последовательно блок контроля наличия напряжения на выходе основного источника, блок переключения и блокирующий элемент, блок контроля нагрузки, включенный в цепь резервного источника, коммутирующие элементы в цепи питания каждого потребителя и блок выбора потребителя, входы которого соединены с сигнальными выходами коммутирующих элементов, а выходы через блокирующий элемент соединены с цепями отключения коммутирующих элементов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического восстановления цепей питания отключенных устройством потребителей при уменьшении тока нагрузки резервного источника, в него введены блок восстановления и блок анализа, причем блок анали5

55 за содержит схему формирования uoporoBblx напряжений, блокирующий элеме«T и операционные усилители, первые входы которых соединены с входами схемы формирования через блокирующий элемент, управляющий вход которого подключен к сигнальному выходу блока переключения, второй вход первого операционного усилителя подключен к выходу блока контроля нагрузки, первый выход первого операционного усилителя соединен с вторыми входами остальllbIx и операционных усилителей, выходы которых соединены с входами блока восстановления, а второй выход первого операционного усилителя соединен с входом блока выбора потребителя, а блок восстановления содержит элементы И, ИЛИ, ключевые элементы и тригп ры, об.ьсдиненные в и разрядов, и инвертор. причем первый старший разряд содержи г элемент И. 1И, триггер, элемент И и ключевой элемент, второй разряд содержит дна элемента ИЛИ, триггер, элемент И и ключевой элемент. последующие разряды содержат каждый два элемента ИЛИ, триггер, три элемента И и ключевой элемент. при этом в каждом разряде единичный вход триггера через блокирующий элемент соединен с соответствующим данному разряду выходом блока выбора потребителя, нулевой вход триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первыми входами первых элементов ИЛИ других разрядов и подключен к выходу инвертора. вход которого подключен к сигнальному выходу блока переключения, единичный выход триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу ключевого элемента, информационный вход которого соединен с первым выходом соответствующего а«ному разряду операционного усилителя, управляющий вход ключевого элемента в первом разряде подключен к единичному выходу триггера, а в остальных и — 1) разрядах соединен с выходом в"îðîãî э,лемента ИЛИ, первый вход которого во втором разряде соединен с вторым выходом операционного усилителя, соответствую.цего первому разряду, а второй вход подключен к нулевому выходу триггера в первом разряде, первый вход второго элемента ИЛИ в остальных(п — 2) разрядах соединен с выходом второго элемента И, входы которого подключены к вторым BbIxoдам операционных усилителей, соответствующих старшим, чем данный, разрядам, а второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, входы которого подключены к нулевым выходам триггеров в старших, чем данный, разрядах, а выход третьего элемента И во всех разрядах соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и подключен к цепи включения соответствующего коммутирующего элемента. ф

C (.с Г((и)1ГГ.)I ), (,tl 1<)Dot)

Рс;(а)() ор.(1. Весссtut)c»(t» (((рс,г И ()с:)((ь()рр(K(()t) ().;(с"-lt 1.

Заказ 1 3 2г))5 4 Тира) K (. ().11(И С П С)(ВНИИ(1И Р()с(;(арст()си(()t() ко((и гс Га 1. г. 1. .:() ((K(.)1 из()()рс) c.:. ;It и огк р ГГП11

1 I )() ) ), М<)ск()а, )(С, 3 . t tl(111(л)(и 11()...,. 1л)

11РОиг(з() JL1 и(tilt() паки) ))11(()и tt (K()(ill)l (lli) 1и e . Г. ) а(Г )f)i) l. \ I. 1 1 )il(t(11) и.