В настоящее время одними из самых передовых источников питания светодиодов являются источники питания с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ или PWM). Источник питания ШИМ состоит из следующих пяти частей:
Принцип работы источников питания ШИМ: при изменении входного напряжения и/или внешней нагрузки, в управляющей схеме производится коррекция по разнице сигнала управления и опорного сигнала посредством обратной связи, которая регулирует ширину импульса питающего напряжения, увеличивая или уменьшая его. В результате чего на выходе получается стабильное напряжение, стабильный ток (т.е. соответствующие постоянное напряжение или ток).
Высокая эффективность и защищенность. Режим ШИМ обеспечивает высокую эффективность источников питания. В схемах наших источников питания предусмотрены все необходимые меры защиты.
По типу, наши источники питания подразделяются на 2 большие нижеуказанные группы - постоянного тока и постоянного напряжения, в зависимости от вида питания нагрузки.
Особенности работы источников питания постоянного напряжения:
Под словом «источник питания постоянного напряжения» подразумевается то, что когда мощность нагрузки не больше номинальной выходной мощности питания и входное напряжение изменяется в определенном диапазоне, его выходное напряжение является постоянным (величина изменения в допустимой погрешности). Пример спецификации:
Максимальная входная мощность - 70Вт
номинальная выходная мощность - 60Вт
диапазон рабочего напряжения - 170-250В
выходное напряжение - 12В
Подразумевается то, что когда на выходе источника мощность нагрузки 60Вт и входное напряжение изменяется в диапазоне от 170В до 250В, выходное напряжение питания постоянно и равно 12В.
Если мощность нагрузки превышает выходную мощность источника питания (обычно на 5%-15%), то в источнике питания срабатывает защита, появляется перемежающее напряжение включения и выключения. Долгосрочная работа в таком режиме будет сокращать ресурс питания, т.е. при этом необходимо отключить источник питания и устранить неисправность в нагрузке.
Согласуйте мощность нагрузки и мощность источника питания. Когда мощность нагрузки слишком маленькая, выходной сигнал слишком слаб, что так же не хорошо для работы источников питания. Если действительно нужно работать с очень низкой нагрузкой, то советуем подключить параллельно нагрузке резистор небольшой мощности. В особенности, если необходимо запитать светодиодную линейку, то некоторое время на линейке может быть включен только один светодиод из, может, сотен подключенных и нагрузка будет очень низкой некоторое, пусть, очень короткое время, что приведет к нестабильности в работе источника питания. Для устранения этого, так же, необходимо подключить небольшую постоянную нагрузку к источнику питания. Если подключить параллельно небольшую нагрузку, приблизительно 0,5Вт, то это будет способствовать нормальной работе наших источников питания и увеличению их срока службы.
Например:
вычисление дополнительной нагрузки при выходном напряжении 12В и ультраслабой нагрузке:
Pном. = U 2 /R R= U 2 / Pном.=12 2 /0,5=288Ом т.е. примерно 300Ом
Практически (реально надо брать в 1,5 раза большую мощность резистора): P=1,5xPном.=1,5x0,5=0,75Вт т.е. примерно 1Вт
В результате получаем дополнительный резистор 300Ом, 1Вт и подключаем его в соответствии с данной схемой:
Особенности работы источников питания постоянного тока:
Под словом «источник питания постоянного тока» подразумевается то, что когда выходное напряжение находится в определенном диапазоне и входное напряжение изменяется в определенном диапазоне, выходной ток является постоянном.
Пример спецификации:
максимальная выходная мощность - 30Вт
диапазон входного напряжения - 170-250В
выходной ток - 900мА
диапазон выходного напряжения - 15-36В
При этом подразумевается, что к источнику питания можно подключить нагрузку максимальной мощностью 30Вт, при напряжении на нагрузке в диапазоне 15В-30В, и при колебаниях входного напряжения в диапазоне 170В-250В - выходной ток будет постоянным и равным 900мА.
Выберите выходной ток источника питания по необходимому току нагрузки;
Диапазон выходного напряжения:
У всех источников питания постоянного тока есть определенный диапазон выходного напряжения. При эксплуатации этот диапазон номинального напряжения должен соблюдаться. Если превысить данный диапазон, источник питания не сможет работать нормально, и его ресурс будет сокращен.
Например:
при выходном напряжении 2,5-12В и выходном постоянном токе 350мА, максимальная и минимальная мощность считается так:
Рмак. = 0,35Аx12В = 4,2 Вт
Рмин. = 0,35Аx2,5В = 0,88Вт
Минимальное напряжение на нагрузке 2,5В, максимальное напряжение 12В.
При эксплуатации в граничных условиях:
Например, необходимо запитать один светодиод 2В/350мА при помощи данного источника питания, что делать? Советуем подключить последовательно к источнику резистор для того, чтобы эквивалентное напряжение нагрузки было выше 2,5В. И только тогда источник будет работать нормально. Расчет дополнительной нагрузки:
R=(Uпит.-Uсид)/I=(2,5-2) /0,35=1,4Ом т.е. примерно 1,5Ом
Рном.= I 2 xR=0,35 2 x1,5=0,18Вт
Практически выбираем: Р=1,5xРном.=1,5x0,18=0,27Вт, значит необходимо выбрать 0,5Вт или 1Вт, т.е. присоединить последовательно резистор 1,5Ом/0,5Вт. См. схему:
Выбор источника питания постоянного напряжения
Pнагруз.<=Pпит.
Uнагруз.=Uпит.
Выбор источника питания постоянного тока
(советуем мощность нагрузки выбирать в пределе 80% от выходной мощности источника питания)
Pнагруз.<=Pпит. Iпит.= Iнагруз.
Uмин.пит.<=Uнагруз.<=Uмак.пит.
Упрощенный расчет количества подключаемых светодиодов (LED), в соответствии с мощностью источника питания.
Отношение между температурой и ресурсом питания.
Источник питания представляет собой электронный прибор. Ресурс электронных приборов в большинстве своем зависит от температуры, в которой они работают. Чем выше температура прибора, при его работе, тем короче ресурс. Так же источник питания сам расходует энергию, что в итоге проявляется как дополнительный нагрев прибора. Поэтому при установке и эксплуатации необходимо избегать среды с высокой температурой работы и по возможности усилить теплоотвод различными возможными методами (дополнительный радиатор, вентилятор и т.п.). Т.е. ресурс питания можно увеличить уменьшением температуры объекта.
Принцип теплопередачи (теплоотвода)
Теплота прибора передаётся изнутри прибора на его поверхность, и потом в окружающую среду при помощи передачи по элементам конструкции прибора, конвекции и излучения. Чем быстрее происходит теплоотвод, тем ниже температура источника питания. Ниже указаны три принципа теплоотвода, и на что надо обратить внимание при установке и эксплуатации источника питания.
Три принципа по установке и эксплуатации:
При установке и эксплуатации изделия необходимо соблюдать следующие принципы:
Метод и порядок установки
Для теплоотвода источник питания обычно установиться на большой металлической пластине или специальном радиаторе; Реально наши источники питания рассчитаны на работу при своей номинальной мощности без дополнительного радиатора, но дополнительный радиатор улучшит работу и продлит время эксплуатации наших источников питания.
Провода должны припаиваться надежно. Проверить входной и выходной провода, так чтобы выход «+» подсоединяется с положительным полюсом светодиодов, выход «-» подсоединяется с его отрицательным полюсом.
При помощи тестера проверить соответствие напряжения в сети и рабочее напряжения источника питания. Включить только после подтверждения.
Схема подключения
Примечание:
Источники питания светодиодов комплектуются тремя парами цветов проводов: коричневый и синий, красный и черный, белый и черный. При этом коричневый, красный и белый провода являются выходом положительного полюса питания, а синий, черный (с красным) и черный (с белым) провода являются выходом отрицательного полюса. Входной провод является белым (сетевой).
Если провод в двойной изоляции, то черный цвет внешней изоляции является входом, белый является выходом. Белый внутренний провод является положительным полюсом, черный является отрицательным.
Примеры установки
Плохой для теплоотвода метод установки и правильная установка:
Липкая лента (двухсторонний скотч) и стеклянный цемент представляются плохими проводниками тепла. Поэтому при установке, прежде всего, необходимо установить радиатор для обеспечения хорошей теплопередачи, и потом клеить источник питания на другой предмет.
Расстояния установки источников питания светодиодов.
Метод для установки несколько источников питания в металлическом корпусе.
При установке нескольких источников питания в герметичном корпусе, необходимо установить источники на металлическую пластину и герметизировать эпоксидной смолой, для улучшения теплопередачи.
Метод подземной установки источников питания.
При подземной установке теплопередачу от источников питания невозможно осуществить с помощью воздуха, поэтому теплоотвод осуществляется обязательно через проводник тепла. Например, можно герметизировать эпоксидной смолой и т.п.
Особенность эксплуатации при ультранизкой нагрузке.
При ультранизкой нагрузке источника питания необходимо обязательно с помощью дополнительной нагрузки согласовать работу источника питания: подключить параллельно дополнительный резистор на выходе источника постоянного напряжения, или подключить последовательно резистор на выходе источника питания постоянного тока для увеличения нагрузки. (см. пункт Характеристика нагрузки изделия)
Источники питания светодиодов нельзя установить близко к огнеопасному и взрывоопасному объекту.
Окружающая среда для эксплуатации наружного изделия: температура от минус 25° до 40°; относительная влажность 100%;
Окружающая среда для эксплуатации внутреннего изделия: температура от минус 10° до 40°; относительная влажность не больше 90%;
Условия хранения изделия: температура от минус 10° до 60°; относительная влажность не больше 85%.
При условии нормальной эксплуатации гарантийный срок 1 год с даты выпуска.
Нижеуказанные случаи не включаются в гарантию.
Повреждение изделия из-за не соблюдения инструкции по эксплуатации;
Повреждение изделия из-за того, что покупатель самостоятельно демонтировал какую-либо внутреннюю или наружную деталь; и т.п.
Сильное повреждение или деформация изделия; и т.п.
Дата выпуска или серийный номер на изделии был стерт или исправлен.
Для резервирования питания ответственных энергопотребителей используют параллельное соединение нескольких источников питания, исключая при этом взаимное влияние одного источника на другой.
При повреждении или отключении одного из нескольких питающих устройств нагрузка автоматически и без разрыва цепи питания подключится к источнику питания, напряжение которого выше остальных. Обычно в цепях постоянного тока для разделения питающих цепей используют полупроводниковые диоды. Эти диоды препятствуют влиянию одного источника питания на другой. В то же время на этих диодах нерационально расходуется некоторая доля энергии источника питания. В этой связи в схемах резервирования стоит использовать диоды с минимальным падением напряжения на переходе. Обычно это германиевые диоды.
В первую очередь питание на нагрузку подают с основного источника, имеющего обычно (для реализации функции самопереключения на резервное питание) более высокое напряжение. В качестве такого источника чаще всего используют сетевое напряжение (через блок питания). В качестве источника резервного питания обычно используют батарею или аккумулятор, имеющие напряжение заведомо меньшее, чем у основного источника питания.
Самые простые и очевидные схемы резервирования источников постоянного тока показаны на рис. 10.1 и 10.2. Подобным образом можно подключить неограниченное количество источников питания к ответственному радиоэлектронному оборудованию.
Схема резервирования источников питания (рис. 10.2) отличается тем, что роль диодов, разделяющих источники питания, выполняют светодиоды. Свечение светодиода индицирует задействованный источник питания (обычно имеющий более высокое напряжение). Недостатком подобного схемного решения является то, что максимальный ток, потребляемый нагрузкой, невелик и непревышает максимально допустимого прямого тока через свето-диод.
Рис. 10.1. Основная схема резервирования источников питания
Рис. 10.2. Схема резервирования источников питания с использованием светодиодов
Рис. 10.3. Схема резервирования источника питания охранного устройства
Кроме того, на светодиоде падает около двух вольт, необходимых для его работы. Световая индикация неустойчива при несущественной разности напряжений питания.
Схема авторезервирования источника питания для ответственного оборудования - охранного устройства - приведена на рис. 10.3. На схеме условно показан основной - сетевой источник питания. На его выходе - нагрузке RH и конденсаторе С2 - формируется стабильное напряжение 12 6 или более! Батарея резервного питания GB1 подключена к сопротивлению нагрузки через цепочку диодов VD1 и VD2. Поскольку разность напряжения на этих диодах минимальна, ток через диоды в нагрузку не протекает. Однако, стоит отключиться основному
источнику питающего напряжения, как диоды откроются. Таким образом питание подается на нагрузку без перебоев.
Светодиод HL1 индицирует исправное состояние резервного источника питания, а диод VD2 не допускает питание светодио-да от источника основного питания.
Схему можно изменить таким образом, чтобы два светодио-да независимо друг от друга индицировали рабочее состояние обоих источников питания. Для этого достаточно схему (рис. 10.3) дополнить элементами индикации.
Устройство для автоматического включения резервной батареи питания описано в патенте ГДР № 271600 , а его схема показана на рис. 10.4.
Рис. 10.4. Схема устройства для автоматического включения резервной батареи питания
В исходном (штатном) режиме ток от источника основного питания Еа через светодиод-индикатор тока нагрузки поступает в нагрузку. Транзистор VT1 открыт, транзистор VT2 закрыт, резервная батарея питания Еь отключена. Как только произойдет отключение основного источника питания, светодиод HL1 погаснет, закроется транзистор VT1 и, соответственно, откроется транзистор VT2. Батарея Еь подключится к нагрузке.
Недостатком устройства является то, что максимальный ток через нагрузку не может превышать максимально допустимого тока через светодиод. Кроме того, на самом светодиоде теряется до 2 В. Если пожертвовать функцией индикации и заменить светодиод на германиевый диод, рассчитанный на повышенный ток, это ограничение снимется.
Для нормальной работы телефонных автоматических определителей номера (АОН) необходимым условием является
использование резервного источника питания. Схема одного из них показана на рис. 10.5.
Когда источник питания включают в сеть, срабатывает реле К1, которое одновременно является датчиком разряда аккумулятора GB1. Через резистор R2 протекает зарядный ток 5... 10 мА. При отключении сетевого напряжения устройство получает питание от аккумулятора GB1, однако, если напряжение на аккумуляторе упадет ниже 6,5 В, реле отключится. Контакты реле разомкнут цепь питания и защитят таким образом аккумулятор от дальнейшего разряда.
Рис. 10.5. Схема автоматического включения резервного источника питания для АОНа
Аккумуляторная батарея состоит из шести элементов Д-0,55. Ее ресурса хватает для автономной работы телефона в течение часа.
В схеме использовано реле РЭС-64А РС4.569.724.
Налаживают устройство подбором резистора R1, которым устанавливают напряжение отпускания реле К1. Подбором R2 устанавливают величину зарядного тока. Для исключения перезаряда аккумулятора рекомендуется снизить величину зарядного тока до 0,2 мА.
Автоматический перевод питания нагрузки, например, радиоприемника, на резервное батарейное питание при отключении сетевого источника питания позволяет осуществить устройство по схеме на рис. 10.6 . Режим работы устройства индицируется свечением светодиода: зеленый цвет -- работа в штатном режиме; красный - в аварийном (на батареях).
Особенностью индикатора является то, что при работе от батареи ее разряд через подключенный основной блок питания исключен за счет использования диода в цепи затвора полевого транзистора.
Для того чтобы при работе устройства от блока питания не происходила подпитка нагрузки от батареи, выходное напряжение блока питания должно на 0, 7... 0, 8 В превышать напряжение батареи.
Рис. 10.6. Схема автоматического переключения нагрузки на резервное питание с индикацией
Рис. 10.7. Схема автоматического коммутатора питания
Дальнейшим развитием предыдущего устройства является автоматический коммутатор питания (рис. 10.7) . Устройство предназначено для установки в любые носимые и переносные устройства (приемники, плейеры, магнитофоны), имеющие внутренние источники питания. Автоматический коммутатор питания позволяет автоматически переходить от внутреннего к внешнему питанию и обратно.
В исходном состоянии, когда внешний источник питания отключен, реле К1 обесточено, и через его нормально замкнутые контакты напряжение подается с батареи GB1 на нагрузку RH и через диод VD1 на нижний по схеме (красный) диод HL1. При подключении внешнего источника питания реле К1 срабатывает, его контакты К1.1 устанавливаются в нижнее по схеме положение, и питание на нагрузку подается от внешнего источника. Так как на анод верхнего по схеме диода HL1 (зеленого цвета) подается напряжение на 2 В больше, чем на анод нижнего диода HL1 (красного цвета), двухцветный двуханодный светодиод HL1 светится зеленым цветом, указывая на режим работы от сети. При пропадании сетевого напряжения обмотка реле К1 обесточивается, и нагрузка автоматически переключается на работу от батареи GB1. Об этом сигнализирует индикатор HL1, меняя цвет свечения с зеленого на красный. Диод VD1 следует взять типа КД503, КД521 или КД510. Падение напряжения на нем в прямом включении должно быть не менее 0,7 б.-Тогда при свечении зеленого светодиода не будет подсвечиваться красный.
Резистором R2 устанавливают ток через HL1, равный 20 мА. Реле К1 типа РЭС-15 (паспорт РС4.591.005) или другое с рабочим напряжением не более 5 В. Обычно срабатывание реле происходит при напряжении, на 30...40% меньшем его рабочего напряжения.
При настройке устройства резистор R1 подбирают такой величины, чтобы реле К1 надежно срабатывало при напряжении 4 В. При использовании реле К1 других типов с напряжением срабатывания, близким к 4,5 В, резистор R1 можно исключить.
При сетевом питании электронно-механических часов наблюдается неприятный эффект: при отключении сетевого напряжения происходит остановка хода часов.
Более надежными и удобными в эксплуатации являются комбинированные блоки питания - сетевые блоки питания в сочетании с никель-кадмиевыми аккумуляторами Д-0,1 или Д-0,125 (рис. 10.8) .
Здесь конденсаторы С1 и С2 выполняют функцию балластных реактивных элементов, гасящих избыточное напряжение сети. Резистор R2 служит для разрядки конденсаторов С1 и С2 при отключении устройства от сети.
Если контакты выключателя SA1 замкнуты, то при отрицательной полуволне сетевого напряжения на верхнем (по схеме) проводе диод VD2 откроется, и через него будут заряжаться конденсаторы С1 и С2. При положительных же полуволнах конденсаторы станут перезаряжаться, ток потечет, в первую очередь, через открытый диод VD3 и начнет подзаряжаться аккумулятор GB1 и конденсатор СЗ. Напряжение на полностью заряженном аккумуляторе будет не менее 1,35 В, на светодиоде HL1 -- около 2 В. Поэтому светодиод начнет открываться и тем самым ограничивать зарядный ток аккумулятора. Следовательно, аккумулятор постоянно будет в заряженном состоянии.
Рис. 10.8. Комбинированный блок питания электронно-механических часов
При наличии напряжения в сети часы питаются от нее во время положительных полупериодов, а во время отрицательных полупериодов - энергией, запасенной аккумулятором GB1 и конденсатором СЗ. При пропадании сетевого напряжения источником питания становится аккумулятор.
Освещение циферблата включают размыканием контактов выключателя SA1. В этом случае ток зарядки и разрядки конденсаторов С1 и С2 протекает через нити накала ламп EL1 и EL2, и они начинают светиться. А ранее замкнутый двуханодный стабилитрон VD1 теперь выполняет две функции: ограничивает напряжение на лампах до значения, при котором они светятся с небольшим недокалом, а в случае перегорания нити накала одной из ламп пропускает через себя зарядно-разрядный ток конденсаторов, что предотвращает нарушение работы блока питания в целом.
Двуханодный стабилитрон VD1 типа КС213Б можно заменить на два включенных встречно-последовательно стабилитрона Д814Д, КС213Ж, КС512А. Светодиод HL1 - АЛ341 с прямым падением напряжения при токе 10 мА - 1,9...2,1 В. Лампы накаливания EL1 и EL2 типа СМН6,3-20 (на напряжение 6,3 В и ток и м/ч; или аналогичные, корпус выключателя SA1 должен быть надежно изолирован от сети.
В блоке питания для электронных часов (рис. 10.9) гашение избыточного сетевого напряжения осуществляется резисторами R1 и R2 . Это не самое экономичное решение проблемы, но при малых токах потребления вполне оправдано. Кроме того, при случайном касании выхода выпрямителя максимальный ток через тело человека не достигнет опасных значений (не более 4 мА), поскольку величина ограничивающих ток резисторов достаточно велика.
Рис. 10.9. Схема резервированного питания электронных часов
С выхода стабилизатора (аналога стабилитрона и, одновременно, индикатора включения - светодиода HL1) напряжение питания через германиевый диод VD5 подается на электронные часы. В случае отключения сетевого напряжения часы получают питание от батареи GB1, при наличии сетевого напряжения ток выпрямителя подзаряжает элемент питания. В схеме не использован конденсатор фильтра. Роль конденсатора фильтра большой емкости выполняет сам элемент питания.
Электронно-механические часы обычно питают от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В. Предлагаемый источник бесперебойного питания (рис. 10.10) для кварцевых электронно-механических часов вырабатывает напряжение 1,4 В при среднем токе нагрузки 1 мА . Напряжение, снимаемое с емкостного делителя С1 и С2, выпрямляет узел на элементах VD1, VD2, СЗ. Без нагрузки напряжение на конденсаторе СЗ не превышает 12 В.
Рассмотренные ранее устройства автоматического перехода на резервное питания в случае отключения основного источника использовали в качестве базового (основного) источник постоянного тока. Менее известны схемы резервирования устройств, работающие на переменном токе. Схема одного из них, способного работать в цепях как постоянного, так и переменного тока приведена ниже .
Рис. 10.10. Схема низковольтного источника бесперебойного питания
Рис. 10.11. Схема включения источника резервного питания с гальванической развязко й
Схема включения источника резервного питания с гальванической развязкой (ИР/7) питается от источника управляющего сигнала (рис. 10.11), потребляя при этом минимальный ток (доли мА). Управляющий сигнал поступает на резистивный делитель R1, R2. Стабилитрон VD6 и диоды VD1 - VD5 защищают вход устройства от перенапряжения и неправильного подключения полярности. ИР/7 отключен контактами реле К1.1. Напряжение, снимаемое с резистора R2 и стабилитрона VD6, поступает через диод VD5 на электролитический конденсатор С1 большой емкости. Этот конденсатор при первом включении устройства заряжается до 9... 10 В за 2.. .3 минуты, после чего схема готова к работе. Скорость заряда и потребляемый устройством ток определяются резистором R1. Транзистор VT1 закрыт падением напряжения на VD5.
Через диод VD7 и резистор R4 устройство подключено к ИР/7.
При отключении управляющего напряжения переход эмиттер - база входного транзистора устройства более не шунтируется. Транзисторы VT1 и VT2 открываются. Конденсатор С1 разряжается через реле К1 и транзистор VT2. Контакты К1.1 реле замыкаются, включая ИРП. Питание на схему поступает от ИРП. Одновременно контакты реле К1.2 могут управлять другой нагрузкой. Если на входе устройства вновь появляется управляющее напряжение, транзистор VT1 запирается. Соответственно, запирается и транзистор VT2. Реле К1 обесточивается, отключая своими контактами К1.1 ИРП. Напряжение на конденсаторе С1 сохраняется на уровне 9... 10 Б, и схема переходит в ждущий режим работы.
Варианты схем АВР применяемых при работе с автономным источником питания.
Питание нагрузки осуществляется от сетевого или от автономного источника питания.
На схеме Ввод1 - сетевой, автономный источник - ввод с ДГУ. Нагрузка общая подключена через автоматический выключатель QF3. Между контакторами КМ1 и КМ2 устанавливается механическая блокировка.
РАБОТА СХЕМЫ: при наличии нормального сетевого напряжения на ВВоде1 нагрузка запитывается от него по цепи - автомат QF1, контактор КМ1, автомат QF3. При отсутствии нормального напряжения на вводе подается команда на запуск ДГУ, он запускается, выходит на рабочий режим и через QF2,КМ2, QF3 подается питание на нагрузку. Данная схема может работать в однофазной или трехфазной сети. Для этого необходимо предусмотреть соответствующие изменения.
Питание нагрузки 
осуществляется от одного из двух вводов Ввода1, Ввода2 или от автономного источника ДГУ. На схеме три ввода, первый и второй вводы это сетевые, ввод с ДГУ.
Логика работы следующая: при пропадании напряжения на сетевом Вводе 1, переключается питание от Ввода2, или наоборот, если работает АВР от Ввода 2 при пропадании напряжения на этом вводе переключается на Ввод 1. В случае отсутствия напряжения (нормального напряжения) на Вводах 1 и 2, через время Т1 (выдержка времени после пропадания напряжения на основных вводах) подается команда на запуск ДЭС. Питание происходит от ДЭС через КМ4. Питание осуществляется с вводов 1,2 через КМ1 или КМ2 и далее через КМ3. КМ3 введен в схему для обеспечения предотвращения встречного напряжения между появлением напряжения на основном вводе и напряжением с ДГУ, между КМ3 и КМ4 установлена механическая блокировка. Рубильник QS отключает часть нагрузки.
Питание нагрузки осуществляется от внешней сети и двух автономных источников. Да схеме три ввода, первый ввод это сетевой, два других ввода от ДГУ одно установленное в контейнере, второе ДГУ в существующем здании. Логика работы следующая: при пропадании напряжения на сетевом вводе, через время Т1 подается команда на запуск ДЭС в контейнере и питании от ДЭС осуществляется пока не закончится топливо (или в случае неполадок, в других случаях). АВР №2 выдает команду на запуск ДГА, находящегося в помещении, после истечении времени Т2, которое устанавливается больше чем время Т1.
Схема №8. Питание нагрузок осуществляется от двух источников питания внешней сети Ввод №1 и Ввод №2 и одного автономного источника Ввод №3 ДГУ. При наличии напряжения на обеих сетевых вводах № 1,2 питание на нагрузки поступает через рубильники с моторизированным приводом. Рубильник QS отключает часть нагрузки.
При наличии нормального напряжения на обеих вводах АВР 1 и АВР2 подают команду на включение 4QS - 7QS в левом положении.
Питание с Ввода №1 на Нагрузку 1 поступает через рубильник 1QS, автоматический выключатель 1QF и далее последовательно через контакты реверсивного рубильника с моторным приводом 4QS, 6QS.
Питание с Ввода №2 на Нагрузку 2 поступает через рубильник 2QS, автоматический выключатель 2QF и далее последовательно через контакты реверсивного рубильника с моторным приводом 5QS, 7QS.
В этом случае питание нагрузки Выхода №2 происходит от рабочего Ввода №1. Первый АВР подает команду 5QS и он переводится в правое положение. Цепь прохождения питания Ввод №1 1QS, 1QF,5QS и далее как и при обычной работе 7QS, 5QF нагрузка Выхода №2.
Отсутствие напряжения на Вводе №1 работа подобная как и в предыдущем случае, за исключением 4QS переводится в другое положение.
Отсутствие напряжения на Вводах №1, №2.
При отсутствии напряжения на обеих рабочих вводах, через время задержки Т1 подается команда на запуск ДГУ. После появления нормального напряжения на Вводе №3 через время задержки Т2 срабатывает АВР №2 переключает питание нагрузок Выходов №1 и№2 от ДГУ, подается команда на переключение 6QS, 7QS в правое положение. Работа от ДГУ продолжается до тех пор пока на вводах 1,2 или вводе 1(2) не появится нормальное напряжение - переключение происходит в обратном порядке: подается команда "СТОП" ДГУ, переключаются 6QS, 7QS в левое положение, а 4QS и 5QS в зависимости на каком вводе (вводах) нормальное напряжение.
Реверсивные рубильники с моторным приводом типа ОТМ производства АВВ или Socomec.
Преимущества схемы
: наличие механической блокировки между всеми вводами.
На рисунке слева приведено решение похожее на схему №8, но вместо рубильников с моторным приводом применены контакторы.
Схема АВР на 80А собрана на восьми контакторах, на три ввода, между парами контакторов установлена механическая блокировка.
Схема позволяет обеспечить защиту от встречного включения вводов во всех вариантах питания, управление контроллером Zelio, коммутирующие элементы - контакторы Шнайдер Электрик:
1. При работе от двух сетевых сетевых вводов.
2. Работа обеих нагрузок от одного сетевого ввода, а при восстановлении второго сетевого ввода переключение питания соответственно от своего ввода (в исходное каждая нагрузка подключается к своему вводу).
3. При работе нагрузки №1 и №2 от ДГУ, а с появлением сетевого ввода (вводов) происходит переключение питания от сети.
Данная схема предлагается к применению производителями дизельных генераторных установок, подобные схемы можно увидеть в технической документации на станцию. 
Суть предназначения этой схемы в следующем
:
Если установка ДГУ (ДГА) поставляется на объект который запитан с одного ввода, а в случае неполадок на вводе автоматически включается ДГУ (по желанию заказчика) и по команде с контроллера происходит включение питание от ДГУ, при восстановлении нормального напряжения на основном вводе питания переключается обратно на основной ввод, ДГУ останавливается.
РАБОТА схемы: для проверки напряжение сетевого ввода поступает на контроллер ДГУ, в случае неполадок с сетевым трехфазным напряжением, с контроллера подается команда на отключение контактора КС и на запуск ДГУ, после выхода на нормальный режим дизельной станции, по команде с контроллера ДГУ включается контактор КГ, питания нагрузки осуществляется от автономного агрегата. Для защиты от перегрузок служат автоматические выключатели. К клеммам подключаются цепи автоматики ДГУ. Имеются схемы и с применением 4-х полюсных контакторов.
Существенным недостатком
схемы можно считать то, что при неисправном ДГУ или находящемся на техническом обслуживании (и в других случаях) - АВР не работает, на нагрузку не поступает напряжение от сетевого ввода, что вызовет недовольство потребителя.
Решение
: для исключения указанного недостатка схему необходимо доработать, дополнительно ввести ручной режим (установить переключатель и желательно еще РКН по Вводу №1).
Особенности
схемы: маломощный ДГУ не в состоянии обеспечить полную нагрузку, а только часть.
В схеме имеется два основных равнозначных ввода, при пропадании обеих вводов запускается дизельная станция, её нагрузочная способность составляет 25 кВт.
Работа схемы управления
:
Питание осуществляется от одного из основных вводов Ввод №1 или Ввод №2, через контакторы КМ1 (КМ2) и КМ3. В случае пропадания напряжение на Вводе №1 АВР переключает питание от Ввода №2, (включает контактор КМ2) и наоборот. При аварийном состоянии обеих вводов (контакторы КМ1, КМ2 и КМ3 обесточены и находятся в выключенном состоянии) через время задержки Т1 подается команда на запуск ДГУ. После выхода на рабочий режим дизельной установки, через время задержки Т2 включается контактор КМ4, контактор КМ3 остается в выключенном состоянии, питание подается на приоритетные нагрузки.
В схеме напряжение с вводов с начало подается через рубильники QS1, QS2 и далее через контакторы на общую нагрузку. С общего выхода напряжение поступает через автоматический выключатель к потребителям через свои автоматические выключатели.
Для учета электрической энергии предусмотрены электрические счетчики устанавливаемые на оба основных ввода. Контроль входного напряжения и потребляемого тока осуществляется вольтметрами и амперметрами, вольтметры с переключателем для измерения по фазно линейного и фазного напряжений.
На фото показан исполненный по вышеуказанной схеме электрический щит.
1. На левой фотографии общий вид ВРУ с АВР: на панели расположены контрольные приборы с переключателями, лапы сигнализации. На левой половине шкафа в верхнем ряду находятся амперметры для измерения контроля тока нагрузки от сетевых вводов 1 и 2, вольтметры для измерения напряжения 1 и 2 вводов.
В верхнем ряду вольтметр (под ним переключатель) для контроля напряжения от ДГУ, для измерения тока потребляемого от ДГУ амперметры в каждой фазе.
Ниже расположены лампы индикации состояния вводов АВР, переключатель режима работы и выбора ввода в ручном режиме, переключатель отключения цепи запуска ДГУ.
2. На втором и третьем снимке показан монтаж внутри шкафа, пластроны защиты от поражения электрическим током, слева вверху оставлено место для установки счетчика электроэнергии.
Схема АВР с одним основным вводом Ввод от ЩАВР1 и с питанием от автономного источника Ввод ДГУ
В данной схеме два основных ввода и ввод от автономного источника питания.
Между вводом №1 и Вводом №2 устанавливается механическая блокировка.
В этом решении отсутствует механическая блокировка между основными вводами и ДГУ.
Схема рассчитана на четыре ввода: три основных ввода и ввод от ДЭС, механической блокировки между вводами нет. Для уменьшения размеров и стоимости устанавливаются автоматические выключатели с моторным приводом.
1. На структурной схеме показан пример АВР с общей нагрузкой, к выходу которого подключаются три отходящих фидера.
2. В данной схеме ДГУ должен обеспечивать полную мощностью потребляемой нагрузки, в примере потребляемый ток 160А, поэтому ток автоматических выключателей на каждом вводе одинаков.
3. При необходимости устанавливаются электрические счетчики нужного типа.
4. Управление работой моторных приводов осуществляется программируемым контроллером, при этом необходимо учитывать, что между включениями и отключениями делается некоторая задержка по времени, что позволит увеличить надежность работы данной схемы.
5. Команда на запуск и остановку ДГУ подается с контроллера, при пропадании напряжения на основных вводах, при восстановлении напряжения происходит переключение на основной ввод.
6. Для уменьшения количества электрических связей данные мониторинга могут передавать по протоколу MODBUS через интерфейс RS-485 и выводиться на ПК, но при этом можно реализовать и по другому передачу информации.
