Могла спрацювати лише тоді, коли зникала напруга основного джерела, від зниження чи підвищення напруги захистити навантаження не могло. У новому варіанті пристрою були виправлені ці недоліки, а саме:

1. Пристрій не перемкне навантаження на резервне джерело живлення за наявності навіть зниженої напруги основного джерела.

Пристрій не здатний працювати при напрузі менше 6 вольт.

Пристрій не захистить навантаження при підвищенні напруги понад допустиму величину.

Новий варіант пристрою має значно покращені характеристики.

Здібно працювати при вхідній напрузі основного джерела від 6 до 15 ст.

Захист навантаження від зниженої чи підвищеної напруги. Для контролю напруги основного джерела використовуються два компаратори. При відключенні основного джерела напруги робота пристрою аналогічна його попередньої версії.

Струм споживаний навантаженням обмежений тільки максимальним струмом, який можуть витримати контакти застосовуваного електромагнітного реле.

Живиться пристрій від резервного джерела живлення на 12 і споживає струм близько 100 ма, у разі якщо напруга основного джерела менше 12 вольт, потрібно застосувати стабілізатор і включити його в розрив показаний на схемі, а також встановити пороги спрацьовування захисту будівельними резисторами.

Робота пристрою

Напруга основного джерела надходить на резистори R6 і R12 з яких напруга надходить на входи компараторів, де порівнюється з напругою, що надходить зі стабілізатора VR1. Окремий стабілізатор VR1 застосований для того, щоб за зміни величини напруги резервного джерела живлення не змінювалися пороги спрацьовування захисту. Коротко опишу навіщо призначені ці підстроювальні резистори. Резистор R12 відповідає за спрацювання захисту при падінні напруги нижче за мінімальний поріг, який цим резистором виставляється. У моєму випадку цей поріг 10.5 вольт і для того, щоб його виставити, потрібно при вхідній напрузі 10.5 вольт за допомогою цього резистора виставити на виведенні 7 компаратора напруга 1.3в, що нижче порога спрацьовування компаратора, так як на 6 нозі мікросхеми напруга 1.65 вольта відразу ж спрацює захист. Резистор R6 відповідає за спрацювання захисту у разі критичного підвищення напруги основного джерела. У моєму випадку величина максимальної напругивстановлена ​​на рівні 13 вольт. При цьому напрузі резистором R6 необхідно виставити на 5-й нозі мікросхеми напруга 4 вольта, що призведе до спрацьовування захисту та перемикання навантаження на резервне джерело. Завдяки цим резисторам захист спрацьовує при зниженні напруги до 10.5 вольт або підвищенні до 13.

Найцікавішою частиною схеми є вузол зібраний на мікросхемах DD1 та DD2. Він і є схемою захисту. Два входи цього вузла підключені до компараторів, але для того, щоб на виведенні мікросхеми 8 DD1 з'явився рівень логічної 1 і спрацював захист повинні бути створені певні умови. Даний вузол цікавий ще й тим, що логічна одиниця на виході 8 DD1.1 з'явиться за наявності однакових логічних станів на входах або два 0 або дві 1. Якщо на одному вході буде 1, а на іншому 0, то захист не спрацює.

Працює схема захисту в такий спосіб. При нормальній вхідній напрузі основного джерела працює тільки компаратор DA1.2, так як напруга вище мінімального порогу відключення і, отже, вихідний транзистора компаратора DA1.2 замикає висновки 4 і 5 елемента DD2.4 на масу, що аналогічно стану логічного 0, а на входах 1 і 2 елементи DD2.3 діє напруга близько 4.5 - 5 вольт, що аналогічно стану логічної 1, так як напруга не досягає 13 вольт і DA1.1 компаратор не працює. За такої умови захист не спрацює. При підвищенні напруги основного джерела до 13 вольт починає працювати компаратор DA1.1, відкривається вихідний транзистор і замикаючи входи 1 і DD2.2 на масу примусово створює рівень логічного 0, тим самим на обох входах примусово з'являється рівень логічного 0 і спрацьовує захист. Якщо напруга впала нижче мінімального порогу, то напруга, що підводиться до 7-ї ноги компаратора падає до рівня нижче 1.65 вольта, вихідний транзистор закриється і перестане замикати входи 4 і 5 елемента DD2.4 на масу, що призведе до встановлення на входах 4 і 5 напруги 4.5 - 5 вольт (рівень 1). Оскільки DA1.1 вже не працює і DA1.2 перестав, то створюється умова, за якої рівень логічної одиниці з'явиться на обох входах вузла захисту і вона спрацює. Докладніше робота вузла показана в таблиці. У таблиці показані логічні стани усім висновках мікросхем.

Таблиця логічних станів елементів вузла.

Налагодження пристрою

Правильно зібраний пристрійвимагає мінімального налагодження, а саме встановлення порогів спрацьовування захисту. Для цього необхідно замість основного джерела напруги підключити до пристрою регульований блок живлення та за допомогою підстроювальних резисторів виставити пороги спрацьовування захисту.

Зовнішній вигляд пристрою

Розташування деталей на платі пристрою.

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
DD1, DD2	Логічна ІС	К155ЛА3	2			До блокноту
DA1	Компаратор	LM339-N	1			До блокноту
VR1, VR2	Лінійний регулятор	LM7805	2			До блокноту
VT1	Біполярний транзистор	КТ819А	1			До блокноту
Rel 1	Реле	RTE24012	1			До блокноту
R1	Резистор	3.3 ком	1			До блокноту
R2, R3	Резистор	1 ком	2

У роботі електропостачання котеджу або заміського будинкунерідко трапляються перебої в електроживленні, особливо при великому видаленнівід мегаполісів. Для забезпечення автономного резервного електропостачання сьогодні пропонується чимало ефективних приладів та схем, які захищають чутливу до перепадів напруги. побутову технікута високотехнологічне обладнання. Нескладно уявити собі, як почуваються у глибинці господарі будинків у холодну пору року при відключенні електрики, особливо якщо на ньому працює система автономного опаленнята всі електроприлади. Щоб вирішити цю проблему, варто встановити в будинку резервне електропостачання.

Способи усунення перебоїв у системі подачі електроенергії

Вимкнення лінії електропередач несе чимало незручностей, і щоб запобігти багатьом проблемам, пов'язаним з відключенням електрики, розроблено чимало варіантів. Фахівці рекомендують не відмовляти собі у всіх благах цивілізації, тим більше що нічого не треба винаходити - прилади для резервного електропостачання будинку є у продажу. Вони покликані стати альтернативним джерелом, який забезпечуватиме електрикою у тому обсязі, який довгий часзабезпечуватиме роботу основних електроприладів:

• охоронних та протипожежних систем;
• примусову вентиляцію та кондиціювання;
• запуск твердопаливного казана;
• насоси для роботи водопостачання та каналізації;
• побутові електроприлади та інше обладнання.

Всі вони не можуть працювати без електромережі, тому така важлива ефективна схема резервного електропостачання. У багатьох заміських будівель не завжди гарантується надійна роботацентралізованої подачі електрики. Через нестабільні характеристики напруги в мережі та часті непланові відключення електропостачання на кілька годин, а то й доби, такі системи або чутливі електроприлади виходять з ладу. Заміський будинок не повинен бути місцем вирішення постійних проблем, А чудовим місцем для відпочинку. Безперебійне автономне електропостачання котеджу чи заміського домоволодіння повинне функціонувати стабільно – для роботи всіх систем життєзабезпечення.

Існує кілька варіантів вирішення проблеми з перебоями електроживлення. Наприклад, монтаж автономного резервного джерела електропостачання безперебійного типу, який можна придбати разом із комплектом АКБ (акумуляторних батарей). Вони здатні працювати автономно деякий час, залежно від їхньої потужності та загального навантаження.

Акумулятори для резервної системиживлення гарантує безперебійне постачання електроенергією споживачів при тривалих відключення мережі або за відсутності зовнішніх електромереж у віддалених районах.

Проект резервного електропостачання

У проект резервного електропостачання входить вся документація, де враховується сумарна потужність усіх автономних джерел. У систему резервного автономного енергопостачання заміського будинку можуть входити ультрасучасні міні-електростанції, і традиційні джерела електрики. Чим більше передбачається джерел живлення мережі, тим більше ефективність. Однак, у такий проект мають бути внесені всі показники потужності генераторів та ємності акумуляторів.

Проектна потужність автономного резервного електропостачання, включаючи інвертор, розраховується так – сумарна потужність працюючих пристроїв плюсується та множиться на 3. Це викликано тим, що при запуску техніка тягне максимальна кількістьенергії. Цей показник враховується для того, щоб автономна мережасправлялася з максимально можливим навантаженням за проектною потужністю. У розрахунки входять потреби електроживлення приладів, що живляються схемою:

• активні нагрівальні (плита та електрочайник, лампочки розжарювання);
• індуктивні (холодильник, пральна машина, телевізор, мікрохвильова піч та ін.)

Їх споживану потужність підсумовують (по таблиці або згідно з інструкцією, що додається) і додають 20-25% від максимальної величини, на той випадок, якщо всі електроприлади будуть працювати одночасно. Тобто, невелика дача з мінімальним освітленням, телевізором та холодильником працюватиме за схемою резервного електропостачання заміського будинку за потужності 2 кВт. Якщо скористатися електроінструментом та іншими приладами, то додаємо ще 5-6 кВт.

Різновиди генераторів

Сьогодні найпоширеніші автономні резервні джерела електропостачання:

• станція безперебійного живлення;
• дизельний генератор;
• вітряний генератор;
• бензиновий генератор;
• інвертор.

1. Бензиновий електрогенераторвважається одним із найбільш ефективних, хоча економічним його не назвеш. Але для нього достатньо при споживаній потужності близько 6 кВт. Такі джерела енергії є доречними там, де немає іншої альтернативи, а бензин можна транспортувати без проблем. Наприклад, якщо заміський будинок стоїть десь біля траси чи неподалік бензоколонки.

Основні переваги:

• майже безшумна робота;
• добре запускається у зимовий період;
• може використовуватись як резервне джерело.

2. У великому домоволодінні споживання енергії досить більше, особливо якщо багато освітлювальних приладіві немає іншого опалення, окрім електрокамінів. За споживаної потужності понад 6 кВт фахівці рекомендують придбати дизельний генератор. Однак тут також не обійдеться без значних фінансових вливань. Зате він працює практично в будь-яких умовах.

3. Вітряний генератор, або у просторіччі «вітряк», досить ефективний, але він може бути встановлений у місцевості, де завжди дмуть досить сильні вітри або тягнуть по гонній ущелині сезонні протяги.

4. Серед резервних джерел електропостачання нового покоління також часто використовуються імпульсні конденсатори (ІКЕ). Прекрасна альтернатива іншим системам автономного електроживлення, практично інноваційне обладнання, яке можна придбати в готовому вигляді. Ці портативні моделіпропонують покращені характеристики безперебійного живлення, які можуть працювати автономно або в системі резервного електропостачання. Вони припускають такий комплект:

• перетворювач напруги;
• реле перемикання від мережі до акумулятора;
• зарядний пристрій.

При підключенні до схеми інвертора та автономних акумуляторних батарей також виходить міні-електростанція з достатньою потужністю.

Інверторна система на основі сонячних панелей

У всьому світі встановлення на дах сонячних панелей – не новинка, а звична справа. Щоправда, коштує це дорого, але інвестиції через час окупаються. Енергія сонця легко перетворюється на змінний струм, проте не в кожному регіоні її достатньо для зарядки потужних батарейта повноцінного забезпечення цілого житлового будинку.

У літній час для зарядки акумулятора для резервного електропостачання цього може бути цілком достатньо, щоб накопичувати його для роботи електромережі вечірній час- протягом декількох годин. З іншого боку, такі панелі виправдані, коли є друге джерело автономного електропостачання, таке як дизельний генератор або інвертор.

Основне обладнання для роботи за схемою отримання енергії сонця та перетворення на електрику:

• сонячні панелі, що монтуються на даху будинку або в іншому місці;
• контролер електричної зарядки;
• автоматичний захист постійного/ змінного струму;
• набір акумуляторних батарей великої ємності;
• інверторний блок необхідної потужності.

Виходить невелика домашня електростанція біля видаленого великих міст котеджу. Вона може бути доповнена ефективною схемою інверторного типуде джерела енергії покликані ефективно доповнювати один одного.

Система інверторного типу ідеально підходить для забезпечення безперебійного живлення у комплексі з сонячними панелями. Генератор можна відключати, поки працює акумулятор, що заряджається від енергії сонця, суттєво збільшуючи термін його роботи.

Інвертор

Інвертор – важлива складова автономного електропостачання заміського будинку чи котеджу. Він дозволяє періодично відключати генератор, щоб мінімізувати витрати палива. За кордоном як альтернативна схема забезпечення електрикою інвертори вважаються невід'ємною частиною автономного електроживлення. Вони універсальні й у тому випадку, коли немає можливості використовувати енергію вітру та сонця.

Цей апарат наднадійний, функціонує за схемою «включи та забудь». Сучасні інвертори гарантують безперебійне резервне харчування не лише об'єктів нерухомості, а й «мобільного» житла типу вагончики, яхти та авто-трейлери та ін.

Для захисту від перебоїв електроживлення при відключенні електроенергії добре справляється інвертор для резервного електропостачання будинку. При напрузі 220В він здатний забезпечити постачання електроенергією, при мінімальних витратахобслуговування. При цьому він надає можливість підключати акумуляторні батареї, що дають тривале резервне постачання електрики. Інвертори відносять до лінійки найбільш витривалих ДБЖ для використання домашніх електроприладів та чутливої ​​до перепадів напруги техніки.

Важливі плюси інвертора:

• безшумне функціонування;
• можливість встановлення у будь-якому приміщенні;
• мінімальний догляд та обслуговування;
• висока надійність;
• тривала гарантія виробника;
• відмінна якість;
• стабільне подання електрики;
• автоматичний перехід із підключенням на схему резервного електропостачання.

Інвертор при відключенні живлення лінії електропередач на вулиці або у селищі строком до доби – поза конкуренцією. Безперебійне електропостачання дачі або заміської ділянки за допомогою інвертора при частому відключенні вигідніше за схему роботи з генератором.

Порада: Як варіант – генератор плюс інвертор. Тут підсумовуються їхні плюси і нівелюються мінуси. Інвертор здатний запустити генератор, якщо розряджені акумулятори, а потім відключиться без необхідності. Генератор шумить, тому доцільно включати його вдень, поки перебувати на роботі чи поза домом, а ввечері переходити на безшумний інвертор.

Особливості роботи електрогенератора

Електричні генератори працюють на різних джерелахенергії та виробляють:

• 1-фазний струм – для живлення приладів на 220 Вт;
• 3-фазний струм – на 380 Вт.

Генератор для резервного електропостачання дуже ефективний, яке потужність може перевищувати 16 кВт, тому цілком підходить для повноцінного автономного забезпечення заміського будинку. Як варіант – для підтримки безперебійного живлення за частих відключень електрики.

Генератор відкритого виконання йде в комплекті з:

• автоматичною системою вентиляції;
• щитом для забезпечення роботи;
• системою газовідведення вихлопів;
• модулем автоматичної паливної дозаправки;
• системою автоматичного гасіння полум'я (протипожежні заходи).

Мінуси генератора:

Без зміни фільтрів, свічок та олії генератор виходить з ладу, а також йому потрібно:

• приміщення із вентиляцією;
• каністри для транспортування дизельного палива або якісної зимової солярки для роботи в холодну пору року;
• фоновий шум та претензії сусідів при неузгоджених включеннях;
• запах дизпалива, що переробляється;
• потреба в періодичному облуджуванні, заправці та контролі роботи;
• дотримання графіка заміни витратних матеріалів.

Хоча цих проблем не так багато, щоб відмовитися від можливості його використання, але це порушує спокій та нормальний відпочинок у заміському будинку. І хоча він гарантує резервне електропостачання та безперебійне живлення будинку, його краще використовувати в комплексі з іншими системами та без господарів будинку.

Саме тому дизельні електрогенератори найчастіше застосовується як резервне джерело забезпечення електрикою. Сьогодні на вітчизняному ринку пропонується чимало різновидів дизель-генераторів, які використовуються для резервного електропостачання заміських будинків, а також для опалення та подачі води. Сучасні дизельні електростанції йдуть у модульному та класичному (відкритому) варіанті.

Частина 2. Виготовлення простого контролерадля свинцево-кислотного акумулятора

Почнемо з визначення параметрів контролера.

Оскільки був потрібен досить простий варіант контролера заряду/розряду, то й серйозних вимог до параметрів не пред'являлося.

1. Потрібно захистити акумулятор від перезарядження. У моєму випадку струм із СП не перевищує 1,4а, тому не потрібно його обмежувати. А от кінцева напруга при зарядці потрібно обмежити у зв'язку з тим, що СП може давати до 20в (див. розрахунки вище).

2. Необхідно захистити від розряду. Наприклад, відключати все навантаження, коли напруга на ньому знизиться до виставленого рівня.

3. Зробити світлодіодну індикаціюдля наочності.

Для обмеження кінцевої напруги зарядки використовував стандартне включення стабілізатора напруги LM317, який обмежує напругу до 13,6в.

Для уникнення можливості розряду акумулятора скористаємося операційним підсилювачем LM358, який відстежуватиме напругу на нашому акумуляторі та, при зниженні його до 10в, відключатиме все навантаження.

Крім того, LM358 є "здвоєним" операційним підсилювачем, тому і індикацію на світлодіоді ми також реалізуємо на цій мікросхемі.

Стисло за схемою. КН1 – кнопка без фіксації, є запуском для увімкнення навантаження (наприклад резервного освітлення). КН2 - примусове вимкненнянавантаження. Реле має бути з напругою живлення 12в. Струм реле вибирається виходячи з навантаження.

Робота схеми полягає у відстеженні напруги на акумуляторі мікросхемою і, при зниженні напруги до рівня, налаштованого підстроювальним резистором, на виведенні мікросхеми 1 зникає напруга для живлення реле і реле відключається. При цьому знеструмлюється вся схема, тобто відключається навантаження.

А ось друга частина мікросхеми, яка відповідає за індикацію, працює навпаки. При зниженні напруги до настроєного рівня другим підстроювальним резистором, на виведенні 7 з'являється струм і, відповідно, світиться світлодіод.

Налагодження схеми зводиться до встановлення напруги спрацьовування.

Для цього нам знадобиться блок живлення з плавним регулюванням напруги.

БП ми підключаємо до "входу 12-15в з акумулятора" (імітуємо акумулятор) і подаємо напругу 12в. Далі натискаємо КН1 і чуємо як спрацювало реле.

Плавно знижуємо напругу живлення до 10в. Після обертаємо підстроювальний резисторна третьому виведенні мікросхеми і домагаємося відключення схеми. Таким чином, при розрядженні акумулятора до 10в наша схема сама відключиться і захистить акумулятор від глибокого розряду.

Аналогічно налаштовуємо напругу спрацьовування світлодіода. Він повинен спалахувати при 11в на БП.

У результаті: при падінні напруги до 11в включається світлодіод, що повідомляє про швидке відключення всієї схеми. При падінні напруги на акумуляторі 10в вся схема відключиться.

Друковані плати розведені в lay і, за допомогою методу ЛУТ, протруєні в хлорному залозі.

Блок обмеження напруги заряду.

Блок контролю розряду акумулятора.

Як корпус для контролера я використовував короб від старого CD-ROM.

У процесі експлуатації мені знадобилася додаткова індикація струму заряджання, струму споживання навантаженням та напруги на акумуляторі. Для цього я замовив готові індикатори на «АЛІ» і підключив у відповідні ланцюги.

Жодний електронний пристрій не може бути застрахований від несподіваного зникнення живлення. Особливо, якщо мова йде про мережевому напрузі 220 В і справа відбувається в сільскої місцевості. Для підвищення надійності намагаються передбачити запасне джерело енергії. В ідеальному випадку він повинен при аварії автоматично вмикатися в роботу, причому самостійно, без участі людини.

Для резервування зазвичай використовують змінні батареїта акумулятори. При батарейному живленні бажано застосовувати алкалінові гальванічні елементи (Alkaline). Вони мають велику ємність, низький саморозряд, щоправда, і за ціною дорожче. Відрізнити, що є що, можна по маркуванню на корпусі, наприклад, R6 (звичайна батарея типорозміру АА) і LR6 (те ж саме, але Alkaline).

Специфіка сучасних МК полягає в тому, що вони можуть програмно переходити в енергозберігаючий. режим SLEEPіз дуже малим споживанням струму. Це дозволяє замість батарей/акумуляторів використовувати електролітичні конденсатори великої ємностіабо, ще краще, іоністори.

Перші іоністори були розроблені 1966 р. фірмою Standard Oil Company. Вони є спеціальні накопичувальні конденсатори з органічним електролітом. Типова ємність досягає 0.1...50 фарад при робочій напрузі 2... 10 В. Для довідки, ємність Землі (куля розміром із Землю, як відокремленого провідника) становить лише 0.0007 фарад.

Іоністори відомі у зарубіжній технічній літературі як конденсатори з подвійним електричним шаром (Double-Layer capacitors), суперконденсатори (SuperCaps), резервні конденсатори (Backup capacitors). Трапляються і фірмові назви: UltraCap (EPCOS), Gold Capacitors (Panasonic), DynaCap (ELNA), BOOSTCAP (Maxwell Technologies). У країнах СНД використовується стійкий термін «іоністор», який відбиває іншу особливість цих приладів - участь іонів у формуванні заряду.

Сучасні іоністори умовно поділяються на три групи залежно від тривалого струму навантаження, що рекомендується в датасіті:

• Low current (низький струм, менше 1.5 мкА);
• Medium current (середній струм, від 1.5 мкАдо 10 мА);
• High current ( великий струм, Від 10 мА до 1 А).

Робоча напруга іоністорів підпорядковується ряду: 2.5; 3.3; 5.5; 6.3 Ст.

Рис. 6.16 ат показані схеми організації безперебійного живлення.

Мал. 6.16. Схеми організації безперебійного живлення (початок):

а) діоди VDI, VD2 служать для розв'язування каналів, щоб струм із основного джерела не перетікав у резервний, і навпаки. Якщо два джерела живлення різні за величиною, то основним буде канал із вищою напругою. При абсолютній рівності напруг живлення діод Шоттки в резервному каналі слід замінити звичайним кремнієвим діодом 1N4004.

б) розв'язувальні діоди VDI, VD2 включаються до (а не після) стабілізатора напруги DA 1. Основне живлення надходить через звичайний діод VD1 (щоб на ньому розсіювалося більше потужності), а резервне батарейне - через діод Шоттки VD2 (щоб напруга на вході стабілізатора DA I було якомога вище);

в) діоди VD2...VD4 включаються після (а не до) стабілізатора DA 1;

г) діод VD2 дозволяє організувати додаткове джерелонегативної напруги -0.7, який, однак, перестає функціонувати з переходом на резервне живлення від батареї GB1. Діод Шоттки VD1 можна замінити на звичайний кремнієвий діод КД102А;

д) іоністор С J дозволяє «на ходу» робити заміну виснажених батарей GBl, GB2, не перериваючи живлення МК досить тривалий час. Якщо напруга на іоністорі знижується повільно, то М К не вимагає рестарту. Резистор RI обмежує струм заряду ионистора;

Мал. 6.16. Схеми організації безперебійного живлення (продовження):

е) стабілізатор DAI обмежує початковий струм заряду резервного ионистора СЗ лише на рівні трохи більше 100 мА. Для довідки великий струм, починаючи приблизно з 250 мА, може пошкодити іоні-стор. Діод VDI знижує вихідна напругана 0.2 В. Крім того, при відключенні основного живлення він не дає розряджатися іоністору СЗ через вихідні ланцюги всередині стабілізатора DA1

ж) транзистор VT1 виконує функцію диода, що розв'язує, нарівні з «справжнім» діодом VD1, але має менше падіння напруги «колектор - емітер» у відкритому стані (0.1...0.15 В замість 0.2 В). Основне харчування +5 (1), резервне харчування +5 (2);

з) аналогічно Мал. 6.16 ж, але на польовому транзисторі VT1, при цьому падіння напруги на відкритому переході «стік - виток» буде менше, ніж у біполярного транзистораза інших рівних умов;

і) накопичувальний конденсатор C1 підтримує деякий час працездатність МК у разі відключення батареї GB1. Тривалість аварійного функціонування залежить від ємності та струму витоку конденсатора C1, а також від тактової частоти МК та його здатності стійко працювати при зниженому живленні;

к) завдяки діодному мосту VDI... VD4, вхідна напруга 9... 12 може бути як постійним (DC), так і змінним (АС);

Мал. 6.16. Схеми організації безперебійного живлення (продовження): л) резервний іоністор С2 деякий час підтримує напругу в ланцюзі +4.8 (до якої підключається МК) при знятті основного живлення +11 від мережевого джерела. Транзистори VTI, VT2 не дають розряджатися іоністору через внутрішній опірмікросхеми DAI та навантаження в ланцюзі +5 В;

м) світлодіод HL1 індикує живлення лише у тому випадку, коли працює резервна батарея GB1. Резистором R1 встановлюється потрібна яскравість свічення. При замиканні контактів перемикача SAI живлення надходить від основного джерела +5, при цьому діод VD1 і транзистор VT1 закриваються і світлодіод HL1 гасне;

н) основний канал харчування - це пальчикові батареї GBl, GB2, а резервний канал — літієвий акумулятор GB3. При відключених батареях GBl і GB2 МК отримуватиме живлення від акумулятора GB3, перебуваючи в черговому режимі, оскільки зовнішні виконавчі пристрої(ланцюг +3.2 В) будуть знеструмлені. Діод VD1 не дозволяє розряджатися акумулятору GB3 через навантаження, підключене до ланцюга +3.2;

о) в вихідний станживлення пристрою проводиться від трьох батарей GB1...GB3, при цьому індикатор HL1 світиться зеленим кольором. При подачі зовнішнього живлення+5 Спрацьовує реле К1, контакти К1.1 замикаються, батареї відключаються, індикатор HL1 світиться червоним кольором. Якщо замість червоного спостерігається жовтий колір індикатора, слід послідовно з виведенням «G» світлодіода включити діод типу КД522Б катодом до HL1. Резистор R1 зменшує струм споживання ланцюга +5, проте, при нестійкому спрацьовуванні реле цей резистор можна замінити перемичкою; Про

Мал. 6.16. Схеми організації безперебійного живлення (закінчення): п) резервний акумулятор GB1 постійно заряджається невеликим струмом через резистор R1. Стабілітрон VD6 спільно з діодом VD7 обмежують напругу на акумуляторі на рівні +13.7 В. Діоди VD4, VD5 відкриваються тільки при знятті основного живлення +16 В. Діоди VD3, VD8 необхідні, оскільки ємність конденсаторів на виході стабілізаторів DAI (порівняти C1 і CJ, СЗ та С4)

р) живлення +5 є основним, а живлення від літієвої батареї/акумулятора GBI - резервним. На вихід OUT надходить більша з двох напруг, що подаються на входи VCC та ВАТ мікросхеми DA1. При зниженні напруги на виводі VCC нижче +4.75 (підлаштовується резистором R2), на виході PFO формується Низький рівень. Це система раннього попередження про неполадки у харчуванні, щоб МК міг переключитися на резервне джерело. При зниженні напруги на виведенні VCC нижче +4.65, генерується імпульс скидання RES;

с) аналогічно Мал. 6.16 р, але з резервним харчуванням від іоністора C1. Сигнал скидання RES надходить на вхід переривання INT, оскільки апаратно скидати МК не обов'язково через плавне зниження напруги OUT;

т) ВИСОКИМ/НИЗКИМ рівнем з виходу МК живлення комутується або від ланцюга +5 В, або від резервного акумулятора GB1, який заряджається невеликим струмом через елементи VDI, R4. При пропаданні живлення +5 В акумулятор GB1 включається автоматично, при цьому в МК треба зробити скидання, оскільки він може "зависнути" при різкому стрибку напруги.

Забезпечення надійності та безперебійності електропостачання має першорядне значення. І, природно, одним із основних засобів вирішення цього завдання є автоматизація включення резервного електроживлення (АВР). Схеми АВР широко застосовуються в енергосистемах та розподільчих електромережах усіх напруг.

Нижче даються описи трьох варіантів виконання АВР у простих електромережах напругою до 1000 В, з якого найбільше часто доведеться мати справу електромонтерів.

Схема АВР у двопровідних мережах напругою до 220 В (рис.1) розрахована на наявність двох ліній, одна з яких є робочою, інша - резервною, і застосовується як у однофазних мережахзмінного струму, і у двопровідних мережах постійного струму.

Практичне застосування системи двох ліній з АВР поширюється на відповідальні електромережі з невеликою підключеною потужністю струмоприймачів, як, наприклад, аварійне освітлення, ланцюги управління та сигналізації та ін У випадках живлення виключно ламп розжарювання при рівності напруг робочої та резервної ліній схема може бути використана спільно для змінного та постійного струмів, наприклад з живленням робочої лінії від джерела змінного, а резервного - від джерела постійного струму.

Сама проста схемаАВР здійснюється за допомогою реле контролю наявності напруги РКН, контакти якого безпосередньо включені до лінії робочого та резервного живлення. У двопровідних мережах змінного струму 220 як реле РКН може бути застосовано реле типу ЕП -41/33Б. Контакти цього реле розраховані робочий струм до 20 А, що з 220 В відповідає потужності 4,4 кВт, достатньої більшість невеликих однофазних установок змінного струму. При постійному струмінеобхідно вибрати відповідне реле іншого типу, маючи при цьому на увазі, що розмикати ланцюг при постійному струмі значно важче, ніж при змінному. Отже, навіть при порівняно невеликих струмах доведеться застосувати не реле, а контактор з камерами, що дугогасять.

Дія схеми показано на рис.1. Реле РКН отримує живлення від робочої лінії та має замикаючі контакти в тій же лінії, що і лінії резервного живлення, що розмикають. Тому за наявності живлення на робочій лінії реле РКН використовується та харчування навантаження здійснюється від неї; резервна лінія (незалежно від того, є на ній напруга чи ні) від навантаження від'єднано. За відсутності напруги в робочій лінії відбувається перемикання контактів реле РКН, тобто розмикаються контакти в ланцюзі живлення від робочої лінії і клацання в ланцюзі живлення резервної.

Рис 1. Схема АВР у двопровідних мережах.

При відновленні напруги робочої лінії відбувається зворотне перемикання.

Схема АВР у трифазних мережахзмінного струму до 380/220 без контролю обриву фаз (рис. 2). Як і попередньому випадку, схема розрахована на наявність двох ліній, у тому числі одна робоча, інша - резервна.

Взагалі кажучи, схеми АВР у трифазних мережах змінного струму з електросиловим або змішаним електросиловим та освітлювальним навантаженням вимагають контролю обриву фаз. Це пояснюється тим, що трифазні електродвигунине можуть працювати під навантаженням на двох фазах: вони зупиняться і їх обмотки можуть згоріти (запобіжники в цьому випадку вчасно не перегорають). Однак у деяких, але досить поширених випадках необхідність контролю відпадає. Це має місце при захисті ліній автоматичними вимикачами, які відключають усі три фази одночасно при будь-якому пошкодженні в електромережі, яка захищається, без запобіжників, та виконанні ліній живлення трижильними або чотирижильними кабелями, в яких обрив однієї фази малоймовірний. Відсутність контролю обриву фаз дозволяє суттєво спростити схему АВР.

На противагу описаній вище схемі для двопровідних мереж, де перемикання в ланцюгах робочої та резервної ліній здійснювалися безпосередньо контактами реле, у схемі АВР для мереж трифазного змінного струму як виконавчі органивикористовуються магнітні або пускачі триполюсні контактори. Це дозволяє суттєво розширити сферу застосування схеми, тому що номінальні робочі струми для магнітних пускачів серії П лежать у межах від 15 до 135 А, а триполюсних контакторів (типів КТЕ та КТВ) – від 75 до 600 А.

Режими роботи схеми. У розглянутій схемі кожне із чотирьох можливих положень перемикача режимів ПП (пакетний перемикач) визначає один із чотирьох режимів роботи схеми.

Положення АВР-1: лінія №1 є робочою, лінія №2 – резервною з автоматичним включенням резерву.

Положення АВР-2: лінія №2 робоча, лінія №1 резервна з автоматичним включенням резерву.

Положення Місць (місцеве управління): перемикання ліній відбувається пакетними вимикачами 1В і 2В.

Положення 0 (нуль): обидві лінії відключені від ланцюга управління контакторами 1К і 2К та позбавлені живлення.

Перш ніж перейти до детального розгляду схеми, необхідно звернути увагу на те, що в ланцюзі управління обома лініями введені контакти того ж перемикача Пп. Тому його контакти, які відповідають тому чи іншому положенню, в ланцюгах котушок 1К і 2К обох контакторів замкнуті одночасно. Так, наприклад, при замиканні контакту перемикача 1-7 Лінії №1 одночасно виявляється замкнутим контакт 11-13 Лінії №2, потім вказують чорні кружки на пунктирних лініях АВР-1.

Мал. 2. Схема АВР у трифазних мережах змінного струму напругою до 380/220В без контролю обриву фаз.

Але контакти 1-3 і 11-17, а також контакти 1-5 і 11-15 розімкнені. Контакти 1-3 та 11-17 замкнуться у положенні ЛВР-2, при цьому контакти 1-7, 11-13, 1-5 та 11-15 будуть розімкнені. Контакти 1-5 та 11-15 замкнуті в положенні Місць і, нарешті, у положенні 0 всі контакти розімкнуті, на що вказує відсутність чорних кружків на пунктирній лінії 0.

Автоматична робота схеми. У положенні АВР-1, котушка контактора 1К живильного Лінії №1 отримує живлення ланцюгом 1-7-0. При цьому головні контакти 1К замкнуті і навантаження живить Лінія №1, тим часом котушка контактора 2К Лінії №2 (ланцюг якої розімкнена блоком-контактом 1К) позбавлена ​​живлення. Отже, Лінія №2 відключена від шин та є резервною.

Припустимо, що Лінія №1 залишилася без напруги. В цьому випадку контактор 1К відпустить, його головні контакти від'єднають Лінію №1 від шин, а блок-контакт замкне ланцюг котушки 2К (11-13-17-0). Якщо Лінії №2 є напруга, то контактор 2К включиться і живлення шин відновиться. Інакше кажучи, відбудеться АВР, тобто автоматичне включеннярезерву.

При поновленні живлення Лінією №1 створюються зворотні перемикання, тобто автоматично включиться контактор 1К, а потім відключиться контактор 2К, тому що при включенні контактора 1К його блок-контакт 13-17 розмикає ланцюг котушки 2К.

Таким чином, розглянута схема відноситься до категорії схем із самоповерненням.

Необхідно підкреслити, що таке самоповернення не завжди допустиме, особливо в складних мережахвисокої напруги. У цих випадках схема повертається в вихідне положенняпісля низки попередніх операцій, які здійснюються вручну або за допомогою телемеханіки.

Якщо перемикач ПП займає положення АВР-2, то робочою є лінія №2, а резервна - лінія №1. Котушка контактора 2К включена ланцюгом 11-17-0, тим часом як котушка контактора К1 відключена блоком-контактом 2К 3-7. При зникненні напруги на лінії №2 автоматично включається лінія №1 аналогічно описаному вище.

Робота схеми на місцевому (ремонтному, "ручному") управлінні. У положенні перемикача Місць ланцюга АВР розімкнені. Контактор 1К керується вимикачем 1В ланцюга 1-5-7-0, контактор 2К. - Вимикачем 2В ланцюга 11-15-17-0. Цей режим передбачений для випробування та перевірок дії всього пристрою потім або ремонту налагодження, а також на випадок несправності в ланцюгах автоматичного керування.

Нарешті, положення перемикача відповідає повному відключенню як головних ланцюгів, так і ланцюгів управління, що необхідно при ремонтних роботах.

Попереджувальна сигналізація. Дія АВР відновлює живлення електроустановки по резервній лінії, але водночас свідчить про порушення нормального режиму роботи та необхідність вжити заходів для усунення причин, що викликало дію АВР. Тому потрібне негайне оповіщення чергового персоналу пункту, у віданні якого знаходиться електроустановка, про перемикання. Для оповіщення служить попереджувальна сигналізація, яка особливо необхідна для повністю автоматизованих установок, які працюють без чергового персоналу, де ненормальність у харчуванні, що викликало дію АВР, може залишатися непоміченою дуже довго.

Для попереджувальної сигналізації використовується третій полюс перемикача режимів ПП через який включені блоки-контакти 1К і 2К. Схема працює у такий спосіб. При нормальному живленні шин ланцюг попереджувальної сигналізації розімкнуто.

При автоматичному перемиканнівведень у положення перемикача ПП АВР-1 Лінія №2 увімкнеться, блок-контакт 2К замкнеться, завдяки чому на черговий пункт подається попереджувальний сигнал. У положенні перемикача АВР-2 при включенні Лінії №1 ланцюг попереджувальної сигналізації замикається блоком-контактом 1К.

Аварійна сигналізація. Оповіщення про повному відключенніустановки виконує аварійна сигналізація. Для аварійної сигналізації, що діє за відсутності напруги на обох лініях, використовується спеціальний ланцюг з послідовно включеними блоками-контактами контакторів обох ліній. Якщо хоча б одна з ліній знаходиться в робочому стані, то ланцюг аварійної сигналізації перервано відповідним блоком-контактом 1К або 2К. При зникненні напруги обох лініях обидва блоки-контакта виявляться замкнутими і з ланцюга аварійної сигналізації буде поданий сигнал на черговий пункт.

Важливе зауваження. Розглянута схема, так як розглянута нижче схема з контролем обриву фаз, допускає можливість одночасного живлення шин по двох лініях протягом дуже короткого часу, необхідного для процесу перемикання. Хоча цей час обчислюється частками секунди, проте для обох ліній мають бути дотримані умови рівнобіжної роботи (той самий вид струму - постійний чи змінний, рівність напруг, дотримання фаз).

Схема АВР у трифазних мережах змінного струму до 380/220В з контролем обриву фаз (рис. 3) застосовується у випадках, коли можливий обрив однієї чи двох фаз без відключення всієї живильної лінії.

Найчастіше це виникає в електромережах, захищених плавкими запобіжниками, коли коротке замиканняабо перевантаження викликає перегорання запобіжника лише однієї чи двох фазах. Аналогічне явище можливе при обриві одного або двох проводів внаслідок вітру, ожеледиці, необережності обслуговуючого персоналу тощо

Як і схемою на рис. 2, шини електроустановки отримують незалежне одне від одного живлення по двох трифазних лініях, одна з яких є робочою, а друга резервною. На вступах ліній встановлюються магнітні пускачічи триполюсні контактори.

Вибір режиму здійснюється за допомогою перемикача режимів ПП, що виконує ті ж функції, що і в описаній вище схемі.

Реле контролю обриву фаз. Для контролю обриву фаз служить спеціальне реле типу Е-511 Київського заводу реле та автоматики. Воно складається з двох електромагнітних реле напруги: основного реле 2ПП для лінії №1 (4ПП для лінії №1) та допоміжного реле 1ПП (3ПП), а також містить конденсатори C1, С2 та активні опори R1 та R2. Як видно зі схеми, конденсатор C1 і опір R1 з'єднані послідовно і включені між фазами А1 та В1 лінії №1 (А2, В2 лінії №2). Конденсатор С2 і опір R2 також послідовно з'єднані і приєднані між фазами В1 і С1 (У2, С2).

Величини опорів та конденсаторів підібрані таким чином, що за відсутності обриву фаз ( нормальний режим) між точками X1 та Y1 для реле лінії №1 (Х2 та Y2 для реле лінії №2) напруга дорівнює нулю. Отже, реле 1ПП (3ПП, проходить між точками X1 і Y1 (X2 і Y2), відпущений та його контакт у ланцюзі реле 2ПП (4ПП) замкнуті: реле 2ПП (4ПП) притягнуте.

При обриві однієї із фаз симетрія напруг порушується. Внаслідок цього між точками X1 та Y1 (Х2 та Y2) виникає різниця потенціалів, достатня для спрацьовування реле 1ПП (3ПП). При спрацьовуванні реле 1ПП (3ПП) його контакт розмикає ланцюг котушки реле 2ПП (4ПП), реле відпускає, що, як пояснюється нижче, призводить до дії АВР.

Мал. 3. Схема АВР у трифазних мережах змінного струму напругою до 380/220В з контролем обриву фаз. Пунктирними лініями обведені елементи, що входять до реле типу Е-511.

При обрив двох фаз, наприклад А1 і В1, реле 2ПП також відпускає, тому що воно залишається приєднаним тільки до однієї фази С1. При обрив фаз У1 і С1 реле 2ПП відпускає, тому що залишається приєднаним тільки на одній фазі А1. І, нарешті, при обрив фаз А1 і С1 реле 2ПП повністю позбавляється живлення.

Взаємодія реле обриву фаз із схемою АВР. Для приведення схеми робочий станнеобхідно перемикач режимів ПП встановити у положення АВР-1, а потім увімкнути рубильник 1P. При цьому реле 2ПП спрацює та включить котушку контактора 1К: на шини буде подана напруга від лінії №1. Потім слід увімкнути рубильник 2Р. При включенні рубильника 2Р контактор 2К не включиться, тому що ланцюг його котушки вже розімкнена блоком-контактом 11-13 раніше включеного контактора 1К, але реле 4ПП спрацює і замкне свій контакт 15-13.

При перегоранні запобіжників і обрив проводів в одній, двох або трьох фазах ліній № 1 реле 2ПП відпустить і контактом 1-3 відключить контактор 1К, після чого через блок-контакт, який замкнувся, 1К 11-13 включиться контактор 2К: живлення шин відновиться від лінії №2.

При поновленні нормального живлення по лінії №1 схема автоматично повернеться в первісне положення: увімкнеться контактор 1КО, після чого відключиться контактор 2К.

У положенні перемикача ПП АВР-2 відбуватимуться аналогічні перемикання.

Необхідно особливо наголосити на наступному:

а) У процесі відновлення живлення після дії АВР обидві лінії короткочасно виявляються з'єднаними через шини.

б) При перемиканні перемикача ПП із положення АВР-1 (АВР-2) у положення АВР-2 (АВР-1) можлива перерва живлення шин на час, необхідний для включення контактора 2К (1К).

в) Перш ніж переводити схему на місцеве управління, необхідно включити вимикач 1В або 2В залежно від того, яка лінія повинна продовжувати живити шини.

Причини застосування у схемі реле типу Е-511. Реле типу Е-511, як видно з наведеного вище опису, є порівняно складним пристроєм, і, природно, виникає питання: чи не можна контролювати обрив фаз більш простими засобами. Відповідь дає рис. 4. На ньому показано, що у системах трифазного змінного струму за наявності приєднаних до мережі електродвигунів обрив однієї фази не викликає повної відсутностінапруги у цій фазі з боку навантаження. Деяка частина напруги в обірваній фазі Uост підтримуватиметься через обмотки невідключеного електродвигуна, і вона досить велика, щоб утримувати притягнутим якір простого проміжного реле (яке з метою здійснення контролю за обривом фази мало б відпустити). Виходить, контроль навіть за допомогою трьох проміжних реле не досягає мети.

Мал. 4. Неприпустимість контролю обриву фаз трьома проміжними реле.

а - при з'єднанні обмоток електродвигуна у зірку; б - при з'єднанні трикутник.

Надійний контроль забезпечується або трьома реле мінімальної напругизначно чуттєвішими, ніж проміжні реле, або спеціальним реле, наприклад типу Е-511.