В ряде случаев промышленные, а иногда и бытовые однофазные линии запитываются от сети с тремя-четырьмя фазами. Для того чтобы выбрать фазу с напряжением, соответствующим параметрам линии, в цепь устанавливается автоматический переключатель фаз. Это устройство обеспечивает бесперебойную подачу напряжения, а также защищает подключенные приборы от перепадов, которые могут стать причиной выхода техники из строя. Переключатель фаз автоматический подсоединяется к трёхфазной или четырехфазной сети, через которую происходит подача электричества в однофазную линию. Один из фазных проводников на его выходе подключается к защищаемой цепи. При выходе параметров напряжения на нем за пределы нормы прибор переключает электросеть на питание от другого кабеля.
Порядок работы переключателя
Автоматический переключатель – это цифровой прибор, изготовленный на базе микропроцессоров. Устройство долговечно и отличается высокой точностью, позволяющей обеспечить надежную защиту включенной в сеть аппаратуры.
При подсоединении аппарата к линии может быть выбрана в качестве питающего проводника любая фазная жила.
Чтобы контакты встроенных в прибор выходных реле не залипали, устройство оснащено внутренней блокировкой. Кроме того, оно контролирует состояние контактов пускателей, которые имеются во внешней электроцепи. Использование этого прибора позволяет не допустить перегрузки по фазам.
Область применения
Сначала необходимо сказать о расшифровке АВР — автоматический ввод резерва. Эти системы в обязательном порядке используются в электросетях потребителей первой категории. Они необходимы для того, чтобы перебои в энергоснабжении не привели к серьезным финансовым потерям или угрозе жизни людей.
Системы АВР принято классифицировать по принципу работы:
- Односторонние – в состав схемы входят секции основного и резервного питания.
- Двухсторонние – каждая линия может использоваться в качестве резервной либо основной.
- Восстанавливающиеся – после восстановления работы основного источника питания, система переходит в прежний режим работы.
- Не восстанавливающиеся – отключение резервной системы питания производится вручную.
Параметры установки АПФ
Для моделей этих устройств характерны нижеперечисленные установочные параметры:
- Предельное напряжение (верхнее и нижнее). Показатель максимального напряжения наиболее значим, и важно правильно его подобрать, не ошибившись при настройке. Если он слишком низок, то прибор будет постоянно срабатывать, а если подобранное значение слишком велико – неизбежен перегрев внутренней проводки, что может привести к пожару.
- Приоритетная фаза АПФ. Если перепады напряжения на ней отсутствуют, аппарат не будет переключаться на другие линии. При перепадах питание линии будет переключено на другой проводник, но вместе с тем аппарат продолжит контролировать приоритетную жилу. Когда разность потенциалов на ней нормализуется, нагрузка переключится обратно.
- Время включения. Этим термином обозначается период задержки после исчезновения напряжения на всех токоведущих проводниках. По истечении его устройство вновь попытается включить питание.
- Время возврата. Это интервал после переключения питания с приоритетной жилы на резервную, по истечении которого прибор произведет проверку основной фазы, и если ее параметры будут в норме, переключит снабжение линии электроэнергией на нее. Если приоритетный проводник не готов к подключению нагрузки, повторная проверка будет произведена через тот же временной промежуток.
Особенности подключения и функционирования устройства
Монтаж автоматического переключателя производится сразу после электросчетчика. Аппарат, подсоединенный к линии, тестирует состояние проводников и подключает цепь к жиле, параметры которой максимально соответствуют требуемым. В ходе работы прибор постоянно следит за напряжением, которое не должно выходить за установленные пределы.
Порядок работы и устройство переключателя фаз на видео:
При работе контроль напряжения осуществляется не только на приоритетной фазе, но и на двух резервных. Это нужно для того, чтобы при нарушении параметров на основном проводнике без задержек выбрать другую жилу для переключения питания. Если напряжение на обеих резервных линиях находится в допустимых пределах, переключение идет от L1 к L2 и далее (обозначения фаз имеются на корпусе приборов, каждой соответствует свой светодиод).
Если разность потенциалов не соответствует заданным параметрам ни на одном проводнике, питание подаваться через них не будет. При нормализации напряжения на приоритетной линии подключение произойдет к ней в первую очередь.
Автоматический переключатель источников питания
Автоматический переключатель источников питания при питании устройства от нескольких источников (например, с использованием буферного источника питания) чаще всего необходимо использовать тот, который в настоящее время имеет наибольшую мощность. Обычная схема с диодами Шоттки вносит небольшие потери энергии, особенно при высоком токе нагрузки. Представленная схема использует транзисторы MOSFET — N в качестве переключающих элементов, что сводит к минимуму потери энергии.
Работа этого автоматический переключатель источников питания основана на том факте, что он сравнивает два источника напряжения в режиме реального времени и выбирает тот, который имеет более высокое напряжение. Выбранный источник используется для питания устройства, подключенного к третьей паре клемм. Значение этого напряжения не важно. Другими словами, он ведет себя как диодный переключатель.
Этот переключатель в качестве управляющих элементов использует МОП-транзисторы с каналом N — они имеют самое низкое сопротивление открытого канала. Кроме того, диод между стоком и истоком направлен так, чтобы он не вызывал утечку тока из приемника после выключения обоих источников питания. Поскольку положительный кабель прерван, для поляризации затворов потребовался более высокий потенциал, чем у кабеля. Принципиальная схема автоматический переключатель источников питания показана на рисунке.
Диоды D1 и D2 защищают затвор транзистора, ограничивая максимальное напряжение затвора примерно до 13В. Это напряжение, в свою очередь, достаточно для полного включения этого транзистора. Резистор R1 разряжает затвор — транзистор случайно не включится. Резистор R2 ограничивает ток, протекающий через стабилитроны и выход операционного усилителя, до нескольких миллиампер.
Операционный усилитель US1A работает как компаратор выходного напряжения (поступающего на потребитель), подключенный к инвертирующему входу и входу от источника, уменьшенный примерно на 0,1%, подключенный к не инвертирующему входу. Если напряжение источника выше, чем то, которое подается на приемник, потенциал не инвертирующего входа перевешивает инвертирующий вход. Выходной сигнал операционного усилителя высокий, что поляризует затвор транзистора, открывая его.
Даже при нулевом падении напряжения на транзисторе взаимосвязь между входными потенциалами системы US1A все еще сохраняется. Этому способствует делитель напряжения, состоящий из резисторов R3 и R4, задачей которого является уменьшение входного напряжения на величину, превышающую смещение напряжения используемого усилителя — около 5 мВ.
Транзистор будет закрыт, когда выходной потенциал превысит входной потенциал. Выход будет иметь потенциал около 0В, то есть напряжение затвора станет отрицательным. Стабилитроны, включенные в обоих направлениях, гарантируют, что транзистор не будет поврежден в этой ситуации. Указанный делитель R3 + R4 необходим при выключении. Их роль состоит в том, чтобы преодолеть смещение усилителя настолько, что входное напряжение все еще выше, чем входное.
Без этого транзистор может щелкнуть в своем состоянии проводимости. Только с идеальным усилителем, с нулевым смещением напряжения, вы можете отказаться от этого делителя. Напряжение питания для операционного усилителя обеспечивается простым импульсным преобразователем. Он питается от напряжения, предназначенного для потребителя, чтобы не зависеть от его работы.
Автоматический переключатель источников питания был собран на микросхеме MC34063A в обычном ее включении, и выходное напряжение составляет около 28В. Микросхема LM358 допускает напряжение питания не более 32В. Схема собрана на двухсторонней печатной плате размером 45 мм × 55 мм показана на рисунке.
Транзисторы должны быть установлены на радиатор. В модели используются транзисторы типа IRL3705N. Нагрузка, потребляемая ток 2 А, вызывала падение напряжения на 23 мВ. Для сравнения, диод Шотки SK34 вызывает падение напряжения на 0,5 В. Ничто не мешает вам использовать транзисторы MOS-FET-N другого типа, если их выводы имеют, то же расположение, что и IRL3705N. Диапазон допустимых входных напряжений, подаваемых на разъёмы J1 и J2, составляет 5 … 16В. Нижний предел обусловлен необходимостью обеспечения нормальных условий работы преобразователя. Диапазон 5 … 16В делает схему идеальной для взаимодействия с батареями и устройствами на 6 и 12В.
Основные виды АПФ
В современных сетях нашей страны наиболее распространены модели переключателей PF 431 и PF 451. Рассмотрим их более подробно.
PF 431
Этот прибор обеспечивает надежную защиту бытовой аппаратуры от скачков напряжения на фазных жилах. Он может устанавливаться вместе с кондиционерами, холодильниками и морозильными камерами, компьютерами, системами сигнализации и видеонаблюдения и другой аппаратурой, которая должна непрерывно снабжаться электроэнергией.
Устройство работает по следующему принципу. Ко входу АПФ подключается трехфазное напряжение, к выходу – однофазная сеть с параметрами 220В, 50Гц. Прибор осуществляет контроль выходной разности потенциалов, и если она выходит за установленные пределы, подключает линию к фазной жиле, параметры которой соответствуют норме. При этом контроль за приоритетным проводником, которым для этой модели является L3, не прекращается.
Когда напряжение на ней нормализуется, происходит обратное подключение. Если разность потенциалов на L3 стабильна, переподключения питания на резервные фазы происходить не будет.
PF 451
Это устройство предназначено для обеспечения стабильности питания однофазных линий. Оно используется с различной бытовой аппаратурой, как и PF 431, и работает по аналогичному принципу, который незачем описывать повторно. Основная разница между ними заключается в том, что у PF 451 приоритетная фаза отсутствует. Поэтому для подключения всегда выбирается линия с оптимальными показателями напряжения.
Принцип работы и монтаж электроцепи на основе переключателя фаз на видео:
Описание и назначение АВР
Электрический щит либо шкаф АВР представляет собой устройство, использующееся для запуска резервного питания в ручном режиме или автомате при падении напряжения. Если основное оборудование электроснабжения выходит из строя, это становится причиной обесточивания потребителей. Поэтому система резервирования энергии с автозапуском для генератора или щита позволит предотвратить нарушение работы технологического процесса. Схема АВР может использоваться для активации дополнительного оборудования при отключении основных устройств.
Сами шкафы и оборудование изготовляются для одностороннего обслуживания и применяются с целью установки на объекты первой и второй категории. Время срабатывания системы автоматического ввода резерва может быть разным в зависимости от типа оборудования. На устройство выполняется подача напряжения, для этого используется два или три независимых источника. Оборудование должно подключаться к сети заблаговременно, чтобы потребитель мог заранее осуществить управление и настройку. Появление сбоев в нагрузке возможно при переключении на дополнительный блок питания.
О принципе работы системы автоматического резерва рассказал канал TheMIKLLLE.
Требования
К системам ввода резерва предъявляются такие требования:
- Включение щита на 40 А, 100 А или с другими параметрами должно выполняться при пропадании нагрузки в шинах оборудования, независимо от причины. Это происходит при аварийном, случайном либо произвольном выключении переключателей функционирующего источника питания. Также активация оборудования АВР должна производиться при пропадании напряжения в шинах, которые питаются от основного источника, при появлении короткого замыкания на шинах оборудования.
- Активация резервного оборудования выполняется сразу при отключении основного устройства питания. Это позволит снизить длительность перерыва в питании щитов.
- Работа системы ввода резерва должна быть однократной.
- Активация АВР не должна выполняться до момента отключения выключателя функционирующего источника. Благодаря этому параллельная работа нескольких источников будет предотвращена.
- В современных щитах производители предусматривают защиту дополнительного источника после активации системы резервирования.
