Схемы переключения устройства на резервный источник. Да будет свет! Система резервного питания в загородном доме. Выполнение АВР на контакторах

При сборке схемы автоматического ввода резерва можно выбрать три варианта. Два более простых и один посложнее.

Рассмотрим каждый из вариантов схемы поподробнее.

Простая схема АВР на 2 ввода

Простейшая схема АВР для двух однофазных вводов собирается всего лишь на одном магнитном пускателе. Для этого понадобится контактор с двумя парами контактов:

• нормально разомкнутым

• нормально замкнутым

Если таковых в вашем контакторе не оказалось, можно использовать специальную приставку.

Только учтите, что контакты у большинства из них не рассчитаны на большие токи. А если вы решите подключать через АВР нагрузку всего дома, то уж точно не стоит этого делать, используя блок контакты расположенные по бокам стандартных пускателей.

Для этих целей лучше выбирать аппаратуру, изначально в своей конструкции имеющую именно силовые замкнутые и разомкнутые контакты. Подойдут такие марки как VS 463-33 или ESB-63-22, МК-103 от DeKraft, КМ ИЭК.

Вот самая простая схема АВР:

Описание и принцип работы

Катушка магнитного пускателя подключается на один из вводов. В нормальном режиме напряжение поступает на катушку, она замыкает контакт КМ1-1, а контакт КМ1-2 размыкается.

SF1 и SF2 в схеме – это однополюсные автоматические выключатели.

Напряжение через контактор поступает к потребителю. Дополнительно в схеме могут быть подключены сигнальные лампы. Они визуально будут показывать какой из вводов в данный момент подключен. Немного измененная схемка с лампочками:

Если напряжение на первом вводе исчезло, контактор отпадает. Его контакты КМ1-1 размыкаются, а КМ2-1 замыкаются. Напряжение начинает поступать к потребителю с ввода №2.

Если вам в нормальном режиме просто нужно проверить работоспособность схемы, то выключите автомат SF1 и смотрите как реагирует сборка. Все ли работает исправно.

Самое главное здесь изначально проконтролировать на какой ток рассчитаны эти самые нормально замкнутые и разомкнутые контакты.

При этом обратите внимание, что эту простейшую схему можно собрать двумя способами:

• без разрыва ноля

• с разрывом нулевого провода

Схема ввода резерва с разрывом ноля

Без разрыва можно применять в том случае, если у вас есть две независимые линии эл.передач или кабельных ввода, от которых вы собственно и подключаете весь дом. А вот когда резервной линией является какой-то автономный источник энергии – ИБП или генератор, то здесь придется разрывать как фазу, так и ноль.

Естественно, что все контакторы подключаются после счетчика kWh. QF – это модульные автоматы в щитке дома.

Если у вас второй источник питания подает напряжение не автоматически, например бензиновый генератор без пусковой аппаратуры. Который нужно сначала вручную завести, прогреть и только потом переключиться, то схемку можно немного изменить, добавив туда одну единственную кнопку.

За счет нее не будет происходить автоматического переключения. Вы сами выберите для этого нужный момент, нажав ее когда потребуется. Монтируется эта кнопка SB1 параллельно катушке контактора.

Когда у вас напряжение на основном вводе не исчезает на долго, а периодически пропадает и появляется (причины могут быть разными), в этом случае не желательны постоянные переключения контакторов туда-обратно. Здесь целесообразно использовать специальную приставку к контактору типа ПВИ-12 с задержкой времени.

Схема АВР на два ввода 380В

Трехфазная схема практически аналогична однофазной.

Только особо следите за правильной фазировкой АВС. Она должна совпадать на вводе-1 с вводом-2. Иначе 3-х фазные двигатели после переключения будут крутиться в обратную сторону.

Схема АВР на 2 пускателя

Вторая схема немного посложнее. В ней используется уже два магнитных пускателя.

Допустим, у вас есть два трехфазных ввода и один потребитель. В схеме применены магнитные пускатели с 4-мя контактами:

• 3 нормально разомкнутые

• 1 нормально замкнутый КМ1

Катушка пускателя КМ1 подключается через фазу L3 от первого ввода и через нормально замкнутый контакт КМ2. Таким образом, когда вы подаете питание на ввод №1, катушка первого пускателя замыкается и вся нагрузка подключается к источнику напряжения №1.

Второй контактор при этом отключен, так как нормально замкнутый разъем КМ1, будет в этот момент размокнут, и питание на катушку второго пускателя поступать не будет. При исчезновении напряжения на первом вводе, отпадает контактор-1 и включается контактор-2. Потребитель остается со светом.

Самый главный плюс этих схем – их простота. А минусом является то, что подобные сборки называть схемами автоматизации можно с очень большой натяжкой.

Стоит лишь исчезнуть напряжению на той фазе, которая питает катушку включения и вы легко можете получить встречное КЗ.

Можно конечно усовершенствовать всю систему, выбрав катушку контактора не на 220В, а на 380В. В этом случае будет осуществлен контроль уже по двум фазам.

Но на 100% вы все равно себя не обезопасите. А если учесть момент возможного залипания контактов, то тем более.

Кроме того, вы никак не будете защищены от слишком низкого напряжения. Пускатель №1 может отключиться, только если U на входе будет ниже 110В. Во всех остальных случаях, ваше оборудование будет продолжать получать не качественную электроэнергию, хотя казалось бы, рядом и есть второй исправный ввод.

Чтобы повысить надежность, придется усложнять схему и включать в нее дополнительные элементы:

• реле напряжения

• реле контроля фаз и т.п.

Поэтому в последнее время, для сборки схем АВР, все чаще стали применяться специальные реле или контроллеры - ”мозги” всего устройства. Они могут быть разных производителей и выполнять функцию не только включения резервного питания от одного источника.

Вдруг перед вами стоит более сложная задача. Например, нужно чтобы схема управляла сразу двумя вводами и вдобавок еще генератором. Причем генератор должен запускаться автоматически.

Алгоритм работы здесь следующий:

1.При неисправном вводе №1 происходит автоматическое переключение на ввод №2.
2.При отсутствии напряжения на обоих вводах осуществляется запуск генератора и переключение всей нагрузки на него.

Схема АВР на 3 ввода с генератором

Как и на чем реализовать подобный ввод резерва? Здесь можно применить схему АВР на базе AVR-02 от компании ФиФ Евроавтоматика.

В принципе есть смысл один раз потратиться и защитить себя и свое оборудование раз и навсегда.

AVR-02 блок ввода резерва

Данное устройство является многофункциональным и с помощью него можно построить 8 разных схем АВР. Чаще всего применяются три из них:

• ввод№1+ввод№2

• ввод№1+генератор

• ввод№1+ввод№2+генератор

Рассмотрим сначала самую сложную, которая с двумя вводами и генератором. Второй ввод может быть как от отдельной ВЛ-0,4кв или непосредственно КЛ с ближайшей ТП, так и собран на аккумуляторном ИБП с гибридными инверторами.

При этом, на варианте с источником бесперебойного питания, следует предусмотреть ситуацию, когда аккумуляторы разряжаются до допустимого максимума, а потом происходит переключение на генератор. Это очень удобно, дабы не гонять дизельгенератор при кратковременных перерывах в электроснабжении.

Какими функциональными возможностями обладает AVR-02?

• она управляет силовыми элементами – контакторами или пускателями. Также могут использоваться мотор приводы.

• контролирует чередование фаз

• контролирует синфазность вводов

• формирует сигнал запуска генератора

• может работать от внешней батареи 12В

• измеряет уровень напряжений и отключает неисправную линию с низким или высоким напряжением, автоматически переводя питание на ту, где все нормально

• формирует сигнал авария

На передней панели AVR-02 расположены:

• двухстрочный жидкокристаллический дисплей

• кнопки навигации

• светодиодные индикаторы №1 и №2 – показывают подключенный ввод

• К1,К2,К3,К4 – состояние исполнительных реле

Принцип работы AVR 02

Как же работает схема собранная на базе AVR-02? Вот основные ее элементы:

• КМ1.1, КМ2.1, КМ3.1 – это силовые контакты пускателей

• KV1 – реле контроля трехфазной сети

• контакты №18,19,20 – предназначены для контроля аварийных цепей в мотор приводах

Если произошла неисправность в мотор приводе, на них поступает напряжение и работа реле блокируется.

• S1 – это что-то вроде кнопки, с помощью которой можно подать сигнал и принудительно заблокировать работу AVR-02

Вдруг вам понадобится провести какие-либо пусконаладочные работы. Здесь можно использовать модульный вариант от ИЭК КМУ11.

• SB1 – кнопка Reset

Нужна для сброса, после поступления сигнала на контакты №18,19,20. Нажимаете ее и работа реле восстанавливается.

• КМ4 – промежуточное реле

Благодаря его контактам, напряжение на катушки может поступать как от двух вводов, так и от генератора. Можно использовать тип РК-1Р.

Рассмотрим три алгоритма работ и три ситуации для данного АВР.

Ввод №1 и ввод №2 исправны

Первый ввод является основным, второй – резервным. Устройство посредством контактов А1,В1,С1 через защитный автомат QF2 следит за напряжением на вводе-1.
То же самое происходит по вводу-2, через контакты А2,В2,С2.

Так как на всех этих контактах все в норме, AVR-02 должен подать напряжение на катушку КМ. Как это происходит?

Контакт 1 и 11 формируют сигнал управления посредством реле К5. Данное реле К5, если уровень напряжения нормален на обоих вводах, должно включить ввод№1.
То есть находится в том положении, как на изначальной схеме. Напряжение через него попадает на 10 контакт и идет до катушки КМ4. Это промежуточное реле. Его контакты обозначены КМ4.1 и КМ4.2

Реле срабатывает, замыкая свои контакты и напряжение через них попадает на 22-й контакт. Далее AVR включает реле К1. Через него и контакт №24 фаза достигает катушки включения КМ1. При этом другие реле К2,К3,К4 остаются разомкнутыми.

Алгоритм №2 — ввод №1 неисправен

Напряжение на вводе №1 исчезло. AVR-02 видит, что на А1,В1,С1 напряжения нет, зато на А2,В2,С2 оно есть. Поэтому К5 переключается в позицию №11.

Только в этом случае происходит замыкание не К1, а К2. И соответственно катушки контактора КМ2.

При этом устройство следит за тем, чтобы напряжение на №13,14,15 отсутствовало. Дабы не получилось встречного включения питания (при залипании контактов и восстановлении эл.снабжения).

Если же напряжение хотя бы на одном из разъемов 13-14-15 есть, то катушка КМ2 никогда не сработает. Это и есть защита от встречного напряжения.

АВР с автозапуском генератора

А как будет запускаться генератор, если исчезнет питание с обоих вводов? Контакт №12 служит для подключения к АВР внешнего источника питания +12В.

Когда у вас пропало напряжение на двух вводах, все контакты К1,К2,К3 получаются в разомкнутом состоянии. При этом автоматически происходит замыкание внутреннего контакта реле К4. За счет этого, формируется сигнал запуска для генератора.

Большинство генераторов с возможностью АВР, управляют заслонкой своей собственной автоматикой. Для этого им нужен только сигнал на старт. Вы его как раз и подаете.

Если у вас этого нет, то можно смастерить такую систему самостоятельно.

После подачи импульса, происходит запуск ДГУ и его прогрев. Когда он прогрелся, напряжение на реле KV1 достигает нормы. KV1 представляет из себя, что-то вроде реле защиты трехфазных двигателей.

Оно необходимо для контроля напряжения 3-х фазной сети (правильное чередование фаз и их номинальное значение). Подойдет например такое - CKF-317.

После срабатывания, реле KV1 замыкает свой контакт KV1.1 и напряжение достигает разъема №16. Также U поступает на контакт №9 (он управляет внутренними цепями AVR) и №22.

AVR это видит и подает сигнал на замыкание реле К3 и катушки КМ3. После чего включаются силовые контакты пускателя генератора КМ3.1 Вся нагрузка запитывается от генератора.

Ввод№1+генератор (резерв)

Ну и напоследок рассмотрим чаще всего применяемую схему АВР для частного дома – ввод№1+генератор.

Далеко не все имеют два независимых ввода, плюс еще и ДГУ. Зато наличие отдельно генератора у владельцев особняков, не такая уж и большая редкость.

Основное эл.снабжение осуществляется от первого ввода. Принцип работы здесь такой же как и рассмотренный выше.

При изменение параметров напряжения на выходе за его номинальные значения (резко упало или повысилось, исчезло), происходит смена источника оперативного напряжения. Контакт КМ3.1 размыкается, а контакт КМ3.2 замыкается.

Также размыкаются контакты 22 и 24. Пускатель QF2 выключается. Спустя три секунды AVR 02 дает сигнал на запуск генератора. После его прогрева, происходит замыкание контактов 22-26. Подается напряжение на катушку КМ2 и включается пускатель QF8.

Если на первом вводе U вновь появилось или нормализовалось, то контакты 1-10 снова замыкаются и КМ3 включается. Через заданное время контакты на разъемах №22-№26 отключаются, а вслед за ними отключается и КМ2+QF8.

Опять же, спустя установленное время, происходит замыкание №22-№24, после чего включается КМ1 и QF2. Питание восстанавливается от основного ввода. При этом контакты 29-30 будут замкнуты пока генератор не охладится.

Время расхолаживания ДГУ лучше выставлять в районе 3-5 минут.

Довольно часто возникает необходимость обеспечить резервное питания вашего устройства, в данной статье рассматривается 4 способа как обеспечить это.

Самый простой

Самый простой способ перейти на резервное питание-2 диода

Будет открыт только один из диодов, от того источника питания, напряжение на котором больше. Преимущества схемы-простота и дешевизна. Недостатки схемы очевидны, зависимость напряжения на нагрузке от тока, типа диода(шотки или обычный), температуры. Напряжение всегда будет ниже чем у источника на величину падения напряжения на диоде.

Немного сложней

Это схема немного сложнее, работает она следующим образом: когда напряжение VCC присутствует, и оно больше чем напряжение резервного источника(в данном случае это батарея BT2), то мосфет закрыт, потому что напряжение на затворе(Gate) выше чем на Истоке(Source), пропуск напряжения к нагрузке и Истоку обеспечивает открывшийся диод D3. Когда VCC пропадет, напряжение на Затворе пропадет вслед за ним, зато откроется диод внутри мосфета, обеспечив напряжение на Истоке, ну а поскольку на истоке теперь есть напряжение, а на Затворе нет, то транзистор полностью откроется, обеспечив коммутацию батареи без потери напряжения. Данный способ отлично подходит для коммутации питания для модуля GSM, внешнее напряжение выбираем 4,5в, тогда к модулю через диод D3 придет 4,2-4,3в а от батареи напряжение будет идти без потерь.

Дорогой но без потерь

Без потерь напряжения можно коммутировать источники с помощью специальных микрочхем, в частности LTC4412 скачать даташит Однако, эта микросхема бывает дефицитной и дорогой.

Оптимальный без потерь

Ну вот и подошли к оптимальному способу, причем без потерь. Для начала рассмотрим блок схему LTC4412

Сразу понятно, что в ней нет ничего сложного, так почему бы не повторить её на дискретных элементах? Блок PowerSorceSelector-это матрица из двух диодов, обеспечивает питание остальной схемы, A1-это компаратор, AnalogController-непонятно что, однако можно предположить, что ничего особо важного он не делает, позже станет понятно почему.

Попробуем изобразить это.

DA3-это компаратор. Он сравнивает напряжения на двух источниках. Питается через диод D4 или D5. Когда напряжение на VCC больше чем на батарее, на выходе компаратора устанавливается высокий уровень, это закрывает VT2, и открывает VT3, потому что он подключен на выход через инвертор. Таким образом, VCC проходит на нагрузку без потерь. В случае, когда VCC будет меньше батареи, низкий уровень на выходе компаратора закроет VT3 и откроет VT2.

Надо сказать пару слов о выборе деталей. DA3, DD1 должны иметь потребление, которое допустимо в данной системе, выбор очень широк, от единиц миллиампер, до сотен наноампер (например MCP6541UT-E/OT и 74LVC1G02). Диоды обязательно шотки, если падение на диоде будет выше порога открытия транзистора(а у IRLML6402TR он может быть -0,4в), то он не сможет полностью закрыться.

Сбой в электропитании создает не только дискомфорт, но может привести к значительному материальному ущербу и к угрозе безопасности людей. Бесперебойное питание обеспечивается двумя источниками электроэнергии, одним из которых обычно является электросеть, а другим – аккумулятор, дизель-генератор и другие.

Щит подключения резерва с двумя независимыми вводами

Бесперебойность питания может быть создана подачей питания от двух источников сразу. Способ имеет следующие недостатки:

• более высокий ток КЗ;
• повышенные потери электроэнергии;
• усложнение системы защиты.

Автоматический ввод резерва (АВР) позволяет быстро восстанавливать подачу электричества посредством включения коммутирующего устройства, разделяющего питающие линии. Реальное время срабатывания составляет десятки секунд, но может достигать 0,3 сек. При этом необходимо учитывать мощность дополнительного источника питания, чтобы он справлялся с подключением системы потребителей. Если этого достичь не удается, схема защиты организуется таким образом, что подключаются только наиболее важные нагрузки.

На фото выше изображен щит АВР с двумя независимыми вводами.

Типы и требования к АВР

Переключатель АВР бывает 2 типов:

• односторонний – одна из линий питания является рабочей, а другая резервной;
• двухсторонний – любой ввод может быть рабочим или резервным.

От АВР требуются высокое быстродействие и обязательное включение, независимо от того, по каким причинам исчезло напряжение.

Автоматическое включение резерва происходит по сигналу от датчика, например, реле минимального напряжения. Контролируется питание на вводах и чередование фаз.

К АВР предъявляются следующие требования:

1. Отсутствие короткого замыкания на контролируемом участке.
2. АВР служит для подключения резерва всегда, когда исчезает напряжение на входе к потребителю. Исключением является КЗ, при котором АВР блокируется.
3. Однократность срабатывания. Переключатель не может включаться больше одного раза, пока не устранено КЗ.
4. Возможность настройки порога срабатывания по напряжению, чтобы уменьшить влияние его просадок при пусках двигателей нагрузок.
5. Переключатель будет срабатывать только при условии присутствия напряжения на резервном участке.

Если перечисленные условия выполняются, логическая система АВР подает команду отключить вводной выключатель и включить секционный. При этом осуществляется электрическая блокировка их одновременного включения. Некоторые модели АВР комплектуются еще механической блокировкой.

Работа АВР с генератором

Электроснабжающие компании разделяют потребителей на три категории по степени надежности снабжения электроэнергией. Частные дома и квартиры относятся к третьей – самой низкой категории. В квартирах обычно применяют бесперебойные источники питания на аккумуляторах.

Для частного дома резервным источником питания также может быть бензиновый или дизель-генератор. Если прежде их вводили в работу вручную, то теперь возможен автоматический запуск. Все зависит от того, какую за это платить цену.

Для автоматического резервирования предпочтительно применять устройство с микропроцессорным управлением. В быту и производстве широко распространены программируемые реле-контроллеры Easy. На вход реле поступают сигналы с датчиков напряжения. При отключении питания контроллер запускает двигатель генератора. После достижения номинальных параметров, на что тратится определенное время, схема АВР переключает нагрузку на резервное питание. При этом имеют место временные задержки с подключением. Для бытовых нужд они допустимы, а для мощных и ответственных нагрузок задача становится более сложной.

На рисунке изображена схема бесперебойного питания с помощью дополнительного дизель-генератора.

Схема подключения резервного дизель-генератора к нагрузке

К входу АВР подключены сеть и генератор, а выход – к нагрузке. Основным источником питания обычно является сеть. При отключении напряжения в сети запускается генератор, после чего АВР подключает нагрузку к нему. Как только работа электросети восстанавливается, происходит переключение питания в прежний режим, а генератор через заданное время выключится. На рисунке ниже изображена электрическая схема бесперебойного питания.

Выполнение АВР на контакторах

Схема применяется для однофазной сети частного дома или небольшого производственного здания.

Схема АВР на одном контакторе для однофазной сети

Для ввода схемы в работу включаются автоматы SF1 и SF2. Питание подается на контактор КМ1 – переключатель основного и резервного ввода. При его срабатывании контактом КМ1.1 подключается цепь основного источника питания, а цепь резервного размыкается контактом КМ1.2.

Включается двухполюсный выключатель QF1, контакты которого замыкают цепь основного источника питания.

При возникновении аварийной ситуации, когда главный ввод обесточивается, контактор КМ1 отключается и происходит отключение главной сети и подключение резерва нормально замкнутым контактом КМ1.2. Когда питание основного ввода восстанавливается, снова происходит переключение на него нагрузок с помощью контактора.

При необходимости ручного подключения резерва, достаточно отключить автоматический выключатель SF1.

Необходимо учитывать мощность резервного источника. Обычно от него запитываются самые необходимые нагрузки, например, освещение и отопление.

Коммутация фазы и нейтрали (контакты КМ1.1 и КМ 1.2 на рис. ниже) одновременно дает возможность полностью исключить из работы неработающий ввод и использовать автономный резерв.

Схема АВР на одном контакторе с отключением фазы и нуля

Включение АВР в работу производится как и в предыдущей схеме, только переключатель КМ1 разрывает или подключает фазу и ноль. Схема наиболее распространена для подключения автономного источника напряжения, например, бесперебойника или дизель-генератора. Здесь подробно изображено подключение нагрузок через двухполюсные автоматы QF2, QF3, QF4, а также показан провод заземления РЕ, который не связан с питанием нагрузок. Он подключается к корпусам электроприборов и выполняет функцию защиты от поражения током.

На рисунке изображена типовая схема подключения модуля АВР-3/3 для трехфазных цепей питания и резерва.

Типовая схема подключения модуля АВР -3/3

Фазы на модуле имеют маркировку L1, L2, L3, нейтраль – N. К клеммам 11, 12, 14 подключены переключающие контакты встроенных реле. Устройство имеет управление с помощью микропроцессора, контролирующего напряжение по двум трехфазным линиям.

Видео про ввод резерва

Как собрать блок АВР для генератора, можно узнать из этого видео.

Перерывы в подаче электроэнергии могут быть причиной различных негативных явлений у потребителей. Устройство АВР позволяет сохранить работоспособность объектов, для которых крайне необходима постоянная подача напряжения питания.