バッテリーバックアップ回路。自宅でのバックアップ電源：UPS、発電機、自動始動

定期的な停電は、暖房システム全体に損傷を与え、動作に影響を与える可能性があります。家庭用器具..。家庭でのバックアップ電源の整理は、一見しただけでは難しい作業です。この記事では、自宅でバックアップ電源を独自に編成する方法を説明します。

ほとんどすべての家庭で、バックアップ電源を提供すると便利なデバイスがいくつか見つかります。これには、冷蔵庫、揚水装置、暖房ボイラー、コンピューター、電話装置が含まれます。電源の突然の中断または電力サージは、モーターの寿命を縮め、電子機器の電源に損傷を与える可能性があります。

あなたの生活のリズムに対する都市の電力網の影響を減らすには2つの方法があります。このために、無停電電源装置（UPS）または非常用発電機のいずれかが使用されます。

家庭用UPSの使用

ほとんどすべての現代デスクトップコンピュータデータ損失から保護するための無停電電源装置を装備。設計は似ていますが、より強力なクラスのデバイスを使用して、緊急停電時に家電製品に電力を供給することができます。それらの使用の特異性は、家全体に1日または2日間電気を供給することができるバッテリー貯蔵施設の組織にまで及びます。

それでも、日常生活では、UPSが最も広く使用されており、1人または複数の消費者を保護し、専用のラインに組み合わせて、ボイラー室や非常灯を接続することもできます。これにより、家の電力供給計画が根本的に変わります。追加の配線が必要になる場合があります。

インバーター無停電電源装置：1-ネットワーク; 2-バッテリーインバーター; 3-バッテリーバンク; 4-消費者

UPSを購入する前に、緊急時の消費者のリストを作成し、停電が発生する可能性のある最長期間の消費電力を計算する必要があります。この場合、機器の動作モードと過去の電気のないダウンタイムの経験の両方が必ず考慮されます。

たとえば、バックアップ電源が必要です。

冷蔵庫-400W、稼働時間-6時間。
循環ポンプ-95W、動作時間-24時間。
ガスボイラーとボイラー室の自動化-85W、稼働時間-24時間。
ノートパソコンと電話の充電-200W、動作時間-4時間。

したがって、アプライアンスの総消費量を決定することができます：2.4 + 2.28 + 2.04 + 0.8 = 7.52 kW / h /日。 UPSバッテリーの一時的な劣化を考慮して補償するには、この値に30％を追加します。その結果、UPSバッテリーに必要な1日あたりの容量はほぼ9.8 kW / hになります。緊急時を考慮に入れると、必要なパワーが得られます。この電力クラスのデバイスは非常に高価であり、必ずしも追加の電力を確保する必要はないことに注意してください。UPSは全負荷で動作しないため、計算された容量で十分です。

安全なネットワーク構成

1人または2人の消費者へのバックアップ電源を編成する必要がある場合は、ローカルUPSを使用するのが妥当です。そのため、家の中で配線をやり直す必要はなく、デバイスの設置場所を正しく選択するだけで、非常に面倒です。

一般に、3 kVA / hを超える負荷では、すべての消費者に1つのバックアップ電源を設置し、消費者専用の回線を編成するのが理にかなっています。強力なUPSを1つ購入する方が、強力でないUPSをいくつか購入するよりも収益性が高くなります。この場合、新しい配線を設置するコストは完全に正当化されます。

ハイパワーUPSのもう1つの利点は、出力電流のモードと特性をより長く独立して決定できることです。自律的な仕事..。このようなデバイスに組み込まれている充電コントローラーは、バッテリーの寿命を大幅に延ばし、長期間使用しない場合でもバッテリーを完全に使用できる状態に保ちます。ほとんどのデバイスには、ロギングと診断用のPC通信インターフェイスがあり、電圧レギュレーターが組み込まれているため、電力サージとネットワークノイズが排除されます。

長期的な自律作業-発電機を接続します

バッテリーの寿命を延ばすには、バッテリーの寿命を延ばす方法と、自律電源を使用する方法の2つがあります。最初のオプションはより高価であり、アパートやオフィスなど、内燃エンジンの設置が不可能な状況でのみ使用する必要があります。物議を醸す質問が発生します：なぜ発電機の存在下でUPSが必要なのですか？

実践では、これらのデバイスを並行して使用することには利点があることが示されています。

電源は完全に連続して供給されます。
ポータブル発電所が生成する電流の特性は、理想からはほど遠いものです。 UPSスタビライザーは干渉を滑らかにし、電子タイプのSPDを備えています。
発電機で動作する場合、高電力クラスのデバイスは必要ありません。同時に電源がオンになっている消費者でピーク負荷に対応するだけで十分です。上記の場合、1 kVA / hUPSで十分です。

場合によっては、自動実行機能を備えたジェネレーターを使用することが理にかなっています。非常用発電機から電源に切り替えた瞬間、および緊急事態（発電機が停止した、燃料がなくなった）の場合、電源はUPSに切り替えられます。通常モードでは、生成された電力は、バッテリーの完全な充電を維持し、動作中のすべての消費者をオンにするのに十分です。

ハイブリッド無停電電源装置：1-ネットワーク; 2-インバーター; 3-ジェネレータ; 4-バッテリーバンク; 5-消費者

多機能ATSでの回路の構築

UPSを使用する快適さは十分に高いため、多くの所有者は、個々の消費者ではなく、電力網全体のバックアップ電源について考えています。これにはいくつかの解決策もあります。

発電機を設置できない場合は、十分な容量のバッテリーを組み立てることでバックアップ電源機能を引き継ぎます。バッテリーの種類は、動作モードによって決まります。ヘリウムバッテリーは周期性が最も高く、頻繁にオンになるように設計されています。鉛蓄電池AGMバッテリーは安価であり、バイパスモードでの動作に最適です。

バッテリーパークは、100〜200 A / hの容量を持つ複数の並列接続されたメンテナンスフリーバッテリーから組み立てられます。パークの総容量は、低電圧の観点からの総エネルギー消費量に対応する必要があります。つまり、上記の場合、230Vネットワークからのデバイスの消費量は9.8kW / hまたはkVA / hでした。 12 Vの電圧では、これは816 A / hの総消費量に相当します。これにより、フリートの総容量が決定されます。組み立てるときは、システム自体のエネルギー消費とケーブル損失も考慮する必要があります。低い電圧、これは元の電力の約5〜7％です。無停電電源装置を管理するためのすべての機能は、電子制御インバーターによって引き継がれます。 1 kWのピーク電力に対する適切な品質のデバイス（MeanWell）のコストは、3〜5 kW〜1200〜1400ドルで400〜600ドルです。ちなみに、同じパラメータを持つ複雑なデバイスは、少なくとも2〜3倍のコストがかかります。

ATSユニットを備えたバックアップシステム：1-ネットワーク; 2-ジェネレータ; 3-バッテリーバンク; 4-自動転送スイッチボード（ATS）; 5-多機能インバーター; 6-消費者

発電機を使用すると、バッテリーパークを1時間または2時間の中断のない動作に大幅に短縮できます。ただし、発電機始動機能を備えたATS装置を設置する必要があります。 ShAPg-3-1-50「Tekhenergo」（約20,000ルーブル）や自作のATSアセンブリなど、国内生産の最も単純なシールドも適しています。

初心者のための電子機器

プロローグ

暖房システムの循環ポンプの出力に正弦波を備えた60Wの電力を備えた低電力バックアップ電源の開発に関する問題の定式化では、考慮されました。実装コンセプトが選択されましたこの装置..。この記事では、デバイスを構成するコンポーネントの定格を選択するために必要な計算とともに、デバイスの電気回路の開発について説明します。

CADシステムと教科書、ドラフト、鉛筆、グーグルを装備して、デザインを始めましょう。簡単なものから始めましょう-デバイスの電源システム。

ケータリング

回路要素に電力を供給するために、12、5、および3.3ボルトの3種類のDCバスが必要です。

12ボルトのバスがメインです。線形ネットワーク変圧器の低電圧巻線に電流を注入するのは、ブリッジの電源です。それから、ブリッジに含まれるトランジスタのドライバに電力を供給します。ネットワークスイッチングリレーもこのバスから電力を供給されます。

ACS712電流マイクロ回路、ロジックマイクロ回路、キャラクターLCDなどに電力を供給するために5ボルトのバスが必要です。

3ボルトバスは、デバイスの「頭脳」であるMKSTM32F100C8T6Bに電力を供給します。

叙情的な逸脱

わかりやすくするために、回路の一部はProteuse v7.7で描かれています。そのライブラリには、使用されているすべてのコンポーネントが含まれているわけではないため、一部のコンポーネントはアナログに置き換えられています。最後の、完全な回路 CADディップトレース形式になります。承認されたすべてのコンポーネントを使用。しかし、これはすでに次の記事にあります。

そのような計画が生まれました：

写真はクリック可能です。

5ボルトと3.3ボルトのバスシェイパーは、NCP1117STxxタイプの1％LDOスタビライザーで構成されています。 ADCモジュールのアナログ電源は、3.3ボルトのバスからインダクタンス、平滑化、ブロッキングコンデンサを介して供給されます。アナロググラウンドも共有する価値があります。しかし、これはこの回路には当てはまりません。測定は重要ではなく、数桁の誤差がデバイスの「障害」につながることはないからです。ソフトウェアフィルターを適用してみましょう-移動平均、そして1桁のエラーを達成することさえできます。

電流測定と過負荷保護

ACS712ELCTR-05B-T電流センサーは集積回路です。電流検出はホール効果で行われます。このセンサーにより、MCは順方向電流と逆方向電流の両方を測定できます。残りの特性は、そのpdfで見つけることができます。センサー出力はアナログです。ゼロ電流中点= 2.5V。アンペアあたり185mVのゲイン。センサーも大電流を記録しますが、直線性のみが歪んでおり、特定の電流で飽和状態になります。そのため、センサーの出力をMKと一致させるために、分圧器を配置します。そして、スケールを半分に分割します。 MK ADCのビット幅は、許容できる精度を得るのに十分です。

線形変圧器の低電圧巻線の即効性の過負荷または短絡保護のために、電流シャントを取り付けます。オペアンプのシャントからの信号を増幅し、コンパレータのラッチを使用して比較回路を組み立てます。過負荷データをMKにドライブし、この信号で閉じます全てブリッジキー。

過電流保護の動作をシミュレートした短いビデオを以下に示します。

電源セクション

RIPの電源セクションを図に示します。

写真はクリック可能です。

トランジスタブリッジは、電流シャントによって「サポート」され、即効性のある保護を提供します。〜1 kHzのカットオフ周波数用に設計されたLCフィルタを介したブリッジ出力は、トランスの低電圧巻線に供給されます。フィルタとトランスについて詳しく説明する価値があります。

フィルタの計算は、いわゆるオフへのプログラム「CalculatorRL」リンクで行われました。サイトが見つかりません。そこで、電卓を使ってアーカイブをここに投稿しました。これが計算のスクリーンショットです。

結果として得られる10mHのインダクタンスはかなり印象的です。しかし、容量もまともです。フィルタの出力に変化があるため、極性コンデンサではできません。回路に2つのセラミックコンデンサを並列に配置しました-4.7μF、X7R、25V（1206）。

チョークは、Coil32プログラムで取得したデータを使用して計算されました。プログラムのアーカイブへのリンクは次のとおりです。このようなチョークには、次のパラメータを持つフェライトリングを選択しました。リングN87R25x15x10。これは、プログラムでの計算のスクリーンショットです。

必要なインダクタンスを提供するために、直径1mmのワイヤが70ターンになりました。手巻きにはかなり問題ありません。

変圧器の選択は、2次電圧が9ボルトのTTP-60タイプのトロイダル変圧器に当てはまりました。計算は簡単です。 9ボルトの交流電圧は12.7ボルトの振幅を与えます。充電されたバッテリーの電圧は約13ボルトです。したがって、出力で多かれ少なかれ220ボルトを得ることができます。もちろん、バッテリーを充電するだけでは十分ではありません。したがって、二次コイルを5〜6ターン巻き上げるという提案があります。つまり、タップ付きの低電圧巻線が得られます。ネットワークからの動作中に、バッテリーを充電するために、巻線の端の端子から増加した電圧を取り除きます。そして、バッテリーで作業するときは、ブリッジから端と中間の端子に電圧を印加します。巻線の端の端子から取られた電圧によって、バッテリーからの動作中の高電圧巻線の電圧を判断します。フィードバック調整。

ブリッジトランジスタは、MCからIRS2101Sハーフブリッジドライバを介して制御されます。上位キーは、ブートストラップ方式を使用して制御されます。 Pチャネル充電トランジスタは、従来のバイポーラによって制御されます。平滑化充電チョークは、ブリッジ後のLCフィルターのチョークと同じ寸法と設計値を持っています。

ネットワークプレゼンスの検出と切り替え

ネットワーク検出には、コンデンサ電源回路を使用しています。電圧はオプトカプラーに印加されます。ネットワークの存在を制御するために、オプトカプラーの出力をMCに駆動します。以下に図を示します。

写真はクリック可能です。

クエンチングコンデンサ、ダイオード、ツェナーダイオード、スムージングコンデンサ、電流制限抵抗を介した主電源電圧がフォトカプラLEDに供給されます。出口はMKに行きます。

ネットワークを負荷に切り替えるリレーは、MCから制御されます。

電流保護は、オペアンプとコンパレータに実装されています。コンパレータ出力は2つのトランジスタに分割されています。 1つはMKに信号を入力するためのもので、もう1つは閉じるためのものです。 全部のブリッジトランジスタ。

次の図は、ブリッジのドライバーをオンにするための図を示しています。

写真はクリック可能です。

IRS2101Sドライバーのデータシートによると、すべてが一般的です。

ブリッジパルス整形回路

無駄な作業でMCに負荷をかけないようにするために、ブリッジパルス信号の形成はIロジックで収集されます。MCからの3つの信号が必要です。周期ごとに1つの正弦波PWMと、最初の半波と2番目の2つの個別の信号。このアプローチの実装を図に示します。

写真はクリック可能です。

過電流、MKに巻き込まれ、LEDによって複製されます。充電中のPチャネルトランジスタの制御は、バイポーラNPNトランジスタで構成されています。

ブリッジのロジックは次のようになります。 20 kHz PWMは、400個の値の正弦波テーブルで変調されます。 PWMレジスタへの値の転送はDMAを介して編成されます。バッファの半分、つまり1つの半サイクルの200の値をロードした後、DMAは割り込みをトリガーし、MCU_P_1信号とMCU_P_2信号が相互に反転します。バッファ全体をロードした後、DMAからの割り込みにより、MCU_P_1およびMCU_P_2信号の反転が逆になります。そして、サイクリックモードで。一定の半波レベルがアッパーアームトランジスタに供給され、正弦波PWMが反対側のアームのロアスイッチに供給されます。次の半サイクルは、トランジスタの別のペアです。

過電流の間、NPNトランジスタQ7はロジック入力を提供します低レベル、これにより、ロジックの出力で低レベルになり、その結果、ブリッジのすべてのトランジスタがブロックされます。

ハードウェアプラットフォーム

3ボルトバスは、デバイスの「頭脳」であるMKSTM32F100C8T6Bに電力を供給します。

上記のように、MKはSTM32ファミリのSTからのものになります。この選択の原因は何ですか？

MKは低コストです。 ATMELまたはPICの同等の機能は、8ビットの容量で、さらに高い価格になっています。
ボード上の12ビットADC、DAC、DMAコントローラー。
32ビットカーネル。
プログラムとデータのメモリ容量が増加しました。

一言で言えば、それは多くの位置で勝ちます。

KS0066（HD44780）コントローラーを搭載したサイン合成LCDを使用して、デバイスの動作を示し、回路に必要なデータを出力します。 Runetには、このようなディスプレイを操作するためのライブラリがたくさんあります。

ディスプレイをコントローラに接続するための図は次のとおりです。

写真はクリック可能です。

接続は直接行われます。 MKのポートはディスプレイに直接接続されています。 3ボルトと5ボルトのロジックのペアリングは実行されませんでした。ここで問題が発生する可能性があり、MK出力はオープンコレクターを備えた出力として構成する必要があり、ラインは5ボルトまで引き上げ、MK出力自体は5ボルトに耐えて使用する必要があります。彼らが言うように、人生は示されますが、発達するときプリント回路基板、この「更新」を行う必要があります。

ディスプレイに表示されるメニューとパラメータをナビゲートするには、ユーザーボタンが必要です。

追加の計算

ブートストラップコンデンサを計算するには、この記事で提案する方法を使用します。説明の最後に、ブートストラップコンデンサの必要な容量を計算する例があります。それを基礎として、私たちの現実のために再計算してみましょう。

回路のパラメータを定義しましょう：

V IN、MAX = 15V最大入力電圧、
V DRV = 12Vドライバー供給電圧と制御信号振幅、
dV BST =コンデンサCBSTの両端の0.5V定常状態電圧リップル、
dV BST、MAX =低電圧保護回路がトリガーされる前、または制御信号の振幅が不十分になる前のCBSTでの最大電圧降下3V、
f DRV = 100 Hzの変換周波数、コンデンサは10 msの間隔で動作するため、
D MAX = 1最小入力電圧での最大デューティサイクル。

使用するコンポーネントの特性：

Q G = 24 nC V DRV = 5VおよびVDS = 44VでのIRLZ44ZSの合計スイッチング電荷
R GS = 10K抵抗値RGS、
I R = 10uAダイオードリーク電流DBST、最大入力電圧およびその接合部温度TJ = 80°C、
V F = 0.1A電流および接合部温度TJ = 80°CでのダイオードDBST両端の0.6V電圧降下、
I LK =最大入力電圧および水晶体温度TJ = 100°Cでのレベルシフト回路の0.13mAリーク電流、
I QBS =上位レベルのドライバーが消費する1mAの電流。

標準シリーズから計算値を選択します。コンデンサ自体の漏れ電流を低減するために、コンデンサタンタルのタイプを採用しています。合計は47μFx25V、タイプDです。

コンデンサの充電電流を計算して、ダイオードを選びましょう。

したがって、1Aの順方向電流用に設計されたダイオードがその役割を果たします。

結論

この記事は開発されました電子回路 RIPa。次に、回路のすべての部分をまとめます。そして、すでに承認されているスキームに基づいて、プリント回路基板のトポロジーを開発します。プリント回路基板のレイアウトとコンポーネントの仕様を含む一般的な電気回路図については、次の記事で説明します。

デバイスの機能のソフトウェア実装については、別の記事で説明します。プログラムに多くの興味深いソリューションを実装するというアイデアがあります。たとえば、バッテリーで動作するときの出力電圧のPID調整などです。

エピローグ

この記事では、アマチュアではなく、一般の経験豊富なアマチュア無線家にも概略的な解決策を提示したいと思いました。おそらく、注意深い読者は何かを見つけるでしょう重大なエラー回路内で、または個々のノードのより正確な実行を提供します。より単純なノードソリューションがあるか、信頼性を向上させるために、回路ソリューションを追加します。

図に示す概略図は、主電源から供給電圧が印加されると、バックアップバッテリを負荷に自動的に接続し、負荷を切断します。この回路は、外部MOSFETを駆動するリニアテクノロジーのLTC4412チップに基づいています。回路内のトランジスタは理想的なダイオードとして使用され、その両端の電圧降下は20mV以下です。ショットキーダイオードの両端の電圧降下直接包含は0.2〜0.4ボルトであり、従来のシリコンダイオードなどの場合、この値は約0.6〜0.7ボルトです。

入力電圧は3〜28 Vの範囲で、バッテリ電圧は2.5〜28Vです。最大負荷電流は2A以下です。 LTC4412マイクロ回路の消費電流は11μA以下です。

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多くの場合、デバイスにバックアップ電源を提供する必要があります。この記事では、これを確実にする4つの方法について説明します。

最も単純な

バックアップ電源に切り替える最も簡単な方法は、2つのダイオードです。

電源からは、電圧が高い方のダイオードの1つだけが開きます。回路の利点は、シンプルさと低コストです。回路の欠点は明らかです。負荷の両端の電圧が電流に依存すること、ダイオードのタイプ（ショットキーまたは通常）、温度です。電圧は、ダイオード両端の電圧降下の量だけ、常にソースの電圧よりも低くなります。

もう少し難しい

この回路はもう少し複雑で、次のように機能します。電圧VCCが存在し、バックアップソースの電圧よりも大きい場合（この場合バッテリーBT2）の場合、ゲートの電圧がソースの電圧よりも高いため、MOSFETが閉じられ、負荷とソースに渡される電圧は、開いたダイオードD3によって提供されます。 VCCがなくなると、ゲートの電圧はその後消えますが、MOSFET内のダイオードが開き、ソースに電圧が供給されますが、ソースには電圧がありますが、ゲートには電圧がないため、トランジスタは開きます。完全に、電圧損失なしでバッテリーが切り替えられることを保証します。この方法 GSMモジュールのスイッチング電源に最適です。外部電圧4.5Vを選択すると、4.2〜4.3VがダイオードD3を介してモジュールに到達し、電圧は損失なしにバッテリーから供給されます。

高価ですが損失はありません

電圧損失なしで、特別なマイクロ回路、特にLTC4412ダウンロードデータシートを使用してソースを切り替えることができます。ただし、このマイクロ回路は希少で高価です。

最適なロスレス

さて、私たちは最適な方法に到達し、損失はありませんでした。まず、LTC4412のブロック図を見てみましょう。

複雑なことは何もないことがすぐにわかりますので、個別の要素で繰り返してみませんか？ PowerSorceSelectorブロックは、2つのダイオードのマトリックスであり、回路の残りの部分に電力を供給します。A1はコンパレータであり、AnalogControllerは何を明確にしませんが、特に重要なことは何もしないと想定できます。後で明らかになります。どうして。

これを描いてみましょう。

DA3はコンパレータです。 2つのソース間の電圧を比較します。ダイオードD4またはD5から電力を供給されます。 VCCの電圧がバッテリの電圧よりも高い場合、コンパレータ出力は次のように設定されます。高いレベル、これはVT2を閉じ、VT3を開きます。これは、インバータを介して出力に接続されているためです。したがって、VCCは損失なしに負荷に渡されます。 VCCがバッテリよりも小さい場合、コンパレータの出力の低レベルはVT3を閉じ、VT2を開きます。

パーツの選択について一言言わなければなりません。 DA3、DD1は、このシステムで許容される消費量を持っている必要があります。選択肢は、ミリアンペアから数百ナノアンペアまで非常に広くなります（たとえば、MCP6541UT-E / OTおよび74LVC1G02）。ダイオードは必然的にショットキーであり、ダイオードの降下がトランジスタの開放しきい値よりも高い場合（IRLML6402TRの場合は-0.4vになる可能性があります）、完全に閉じることはできません。

電源の信頼性と継続性を確保することが最も重要です。そしてもちろん、この問題を解決する主な手段の1つは、バックアップ電源（ATS）のスイッチを自動化することです。 ATS回路は、すべての電圧の電力システムおよび配電網で広く使用されています。

以下は、最大1000 Vの電圧の単純な電力グリッドでATSを実行するための3つのオプションの説明です。これらのオプションのうち、電気技師はほとんどすべてを処理する必要があります。

最大220Vの電圧を持つ2線式ネットワークのATS回路（図1）は、2つのラインが存在するように設計されており、一方は動作し、もう一方はバックアップであり、単相ACネットワークと2線式DCネットワークで。

ATSからの2つのラインのシステムの実際のアプリケーションは、緊急照明、制御および信号回路などの交流および直流などのパントグラフの小さな接続電力を備えた重要な電力グリッドにまで及びます。交流電源からの作業ライン、および直流電源からのバックアップ。

最も簡単な回路 ATSは、電圧プレゼンス制御リレーRKNを使用して実行されます。このリレーの接点は、現用電源とバックアップ電源のラインに直接接続されています。 2線式AC220 Vネットワークでは、EP-41 / 33BリレーをRKNリレーとして使用できます。このリレーの接点は、最大20 Aの動作電流用に設計されており、220Vで4.4kWの電力に対応し、ほとんどの小規模な単相AC設置に十分です。で直流交流よりも直流で回路を開くのははるかに難しいことを念頭に置いて、別のタイプの適切なリレーを選択する必要があります。したがって、電流が比較的小さい場合でも、リレーではなく、消火室を備えたコンタクタを使用する必要があります。

回路の動作を小さく示します。1。 RKNリレーは、動作ラインから電力を受け取り、バックアップ電源の切断ラインと同じラインにラッチ接点があります。したがって、操作ラインに電力が供給されている場合は、RKNリレーが使用され、そこから負荷が供給されます。バックアップライン（電圧があるかどうかに関係なく）は負荷から切断されます。作業ラインに電圧がない場合、RKNリレーの接点が切り替えられます。つまり、作業ラインからの供給回路の接点が開き、バックアップ供給回路にスナップします。

図1.2線式ネットワークのATS図。

現用ラインの電圧が回復すると、逆スイッチングが発生します。

三相ACネットワークのATS回路は、相故障制御なしで380 / 220Vになります（図2）。前の場合と同様に、このスキームは2つの回線が存在するように設計されており、一方は機能しており、もう一方はバックアップです。

一般的に、電力または電力と照明の負荷が混在する三相ACネットワークのATS回路には、相故障制御が必要です。これは、三相電気モーターが2相の負荷で動作できないという事実によるものです。つまり、モーターが停止し、巻線が焼損する可能性があります（この場合のヒューズは時間内に焼損しません）。ただし、一部の、しかしかなり一般的なケースでは、制御の必要性がなくなります。これは、ヒューズなしで保護されている電源ネットワークに障害が発生した場合に、3つのフェーズすべてを同時に切断する回路ブレーカーによってラインが保護されている場合、および電力線が3つで実行されている場合です。 1相が破損する可能性が低いコアまたは4コアケーブル。相故障制御がないため、ATS回路を大幅に簡素化できます。

作動線と予備線の回路の切り替えがリレー接点によって直接実行された2線式ネットワークの上記のスキームとは対照的に、三相交流ネットワーク、磁気または3極接触器のATS回路ではアクチュエータとして使用されます。これにより、回路の範囲を大幅に拡大できます。これは、Pシリーズの磁気スターターの定格動作電流が15〜135 Aの範囲であり、3極コンタクタ（タイプKHPPおよびKTV）の定格動作電流が75〜 600A。

回路の動作モード。検討対象の方式では、PPモードスイッチ（パケットスイッチ）の4つの可能な位置のそれぞれが、回路の4つの動作モードの1つを決定します。

AVR-1の位置：1号線は作動しており、2号線は予備であり、予備の自動スイッチがオンになっています。

AVR-2の位置：2号線は作動しており、1号線は予備であり、予備の自動スイッチがオンになっています。

場所の位置、（ローカル制御）：ラインの切り替えはバーストスイッチ1Bおよび2Bによって行われます。

位置0（ゼロ）：両方のラインがコンタクタ1Kおよび2Kの制御回路から切断され、電源がオフになっています。

回路の詳細な検討に進む前に、両方のラインの制御回路に同じPPスイッチの接点が挿入されていることに注意する必要があります。したがって、両方のコンタクタのコイル1Kおよび2Kの回路内の、したがってまたは別の位置に対応するその接点は、同時に閉じられます。したがって、たとえば、ラインNo. 1のスイッチ1〜7の接点が閉じると、AVR-1の破線の黒い円で示されているように、ラインNo.2の接点11〜13も同時に閉じられます。。

米。 2.相故障制御なしで最大380 / 220Vの電圧を持つ三相ACネットワークのATS回路。

ただし、連絡先1〜3とそれぞれ11〜17、および連絡先1〜5と11〜15は開いています。接点1-3および11-17はLVR-2の位置で閉じ、接点1-7、11-13、1-5および11-15は開きます。接点1-5と11-15は、Loc位置で閉じられ、最後に0ですべての接点が開きます。これは、破線0に黒い円がないことで示されています。

回路の自動操作。 ABP-1の位置では、給電線No. 1の1Kコンタクタのコイルは、1-7-0回路を介して電力を受け取ります。この場合、メイン接点1Kは閉じられ、負荷はラインNo. 1によって供給されますが、ラインNo. 2のコンタクタ2Kのコイル（ブロック接点1Kによって回路が開いている）は奪われます。パワー。その結果、ライン＃2はバスから切断され、冗長になります。

ライン＃1が緊張せずに残ったことが今では認められています。この場合、1Kコンタクタが解放され、そのメイン接点がラインNo. 1をバスから切断し、補助接点が2Kコイル回路（11-13-17-0）を閉じます。ライン＃2がオンになると、2Kコンタクタがオンになり、バスの電源が再開されます。言い換えれば、ABPが発生します。自動スイッチオン予約。

1号線の電源が復旧すると、逆スイッチングが発生します。つまり、1Kコンタクタが自動的にオンになり、次に2Kコンタクタがオフになります。これは、1Kコンタクタがオンになると、そのブロック接点が13- 17は2Kコイル回路を開きます。

したがって、検討対象のスキームは、セルフリターンスキームのカテゴリに属します。

特に複雑な高電圧ネットワークでは、このような自己リセットが常に許可されるとは限らないことを強調する必要があります。これらの場合、回路は、手動または遠隔力学の助けを借りて実行された一連の以前の操作の後に元の位置に戻ります。

PPスイッチがABP-2の位置にある場合、ラインNo. 2が作業ラインであり、バックアップラインがラインNo.1です。コンタクタ2Kのコイルは回路11-17-0でオンになり、コンタクタK1のコイルは補助接点2K3-7でオフになります。ライン＃2の電圧がなくなると、上記と同様にライン＃1が自動的にオンになります。

ローカル（修理、「手動」）管理での回路の作業。シートスイッチの位置では、ATS回路が開いています。 1Kコンタクタは、1-5-7-0回路の1Vスイッチである2Kコンタクタによってガイドされます。 -回路11-15-17-0のスイッチ2B。このモードは、その後のデバイス全体の動作のテストとチェック、または調整の修復、および自動制御回路の誤動作が発生した場合に使用することを目的としています。

最後に、スイッチ位置0は、修理作業中に必要な、主回路と制御回路の両方の完全なシャットダウンに対応します。

警告信号。 ATSの動作により、バックアップラインを介して電気設備の電源供給が再開されますが、同時に、通常の動作モードに違反し、ATSの動作を引き起こした原因を排除するための対策を講じる必要があることを示しています。そのため、スイッチについては、電気設備担当者に直ちに連絡する必要があります。警告信号は通知に使用されます。これは、ATSの動作を引き起こした電源の異常が非常に長い間見過ごされる可能性がある、当直の人員なしで動作する完全自動化された設備に特に必要です。

警告信号には、PPモードスイッチの3番目の極が使用され、接続されたブロックが1Kと2Kに接触します。回路はこのように機能します。通常のバス電源では、警告回路が開いています。

で自動切り替えスイッチの位置の紹介PPAVR-1ラインNo.2がオンになり、ブロック接点2Kが閉じます。これにより、警告信号がデューティステーションに送信されます。 AVR-2スイッチの位置で、ラインNo. 1がオンになると、警告信号回路は1K接点ブロックによってラッチされます。

警報。インストールの完全なシャットダウンは、アラームによって通知されます。にとって警報、両方のラインに電圧がない状態で動作するため、直列に接続された両方のラインのコンタクタのコンタクトブロックで特別な回路が使用されます。少なくとも1つのラインが正常に機能している場合、アラーム回路は対応するブロック接点1Kまたは2Kによって中断されます。両方のラインの電圧がなくなると、両方の接点ブロックが閉じられ、アラーム回路を介して信号がデューティステーションに送信されます。

重要な注意点。検討対象の回路、および以下で検討する欠相制御を備えた回路により、スイッチングプロセスに必要な非常に短い時間で2つのライン上のバスに同時に電力を供給することができます。この時間は数分の1秒で計算されますが、両方のラインで、等しい動作の条件が満たされている必要があります（同じタイプの電流-直接または交流、張力の均等、位相の遵守）。

相損失制御付きの380 / 220Vまでの三相ACネットワークのATS回路（図3）は、供給ライン全体を切断せずに1つまたは2つの相を遮断できる場合に使用されます。

これは、ヒューズ付き回路の電力網で最も頻繁に発生します。短絡または、過負荷により、ヒューズが1相または2相でのみ溶断します。風、氷、保守要員の不注意などにより、1本または2本の電線が断線した場合にも同様の現象が発生する可能性があります。

図の図のように。 2、電気設備のバスは、2つの三相ラインを介して1つの電源から独立したバスを受け取ります。1つは動作しており、もう1つはバックアップです。磁気スターターまたは3極接触器がライン入口に取り付けられています。

モードの選択は、PPのモードの切り替えを使用して実行されます。これは、上記のスキームと同じ機能を実行します。

相故障制御リレー。リレーとオートマチックのキエフプラントの特別なリレータイプE-511は、相故障を監視するために使用されます。これは、2つの電磁電圧リレーで構成されています。ラインNo. 1のメインリレー2PP（ラインNo. 1の4PP）と補助リレー1PP（3PP）で、コンデンサC1、C2、アクティブサポートR1およびR2も含まれています。図からわかるように、コンデンサC1と抵抗R1は直列に接続され、ライン＃1のフェーズA1とB1（ライン＃2のA2、B2）の間に接続されています。コンデンサC2と抵抗R2も直列に接続され、フェーズB1とC1（U2、C2）の間に接続されています。

抵抗とコンデンサの値は、相故障がない場合に（ノーマルモード）ラインNo.1のリレーのポイントX1とY1（ラインNo.2のリレーのX2とY2）の間の電圧はゼロに等しくなります。したがって、1PPリレー（3PP、ポイントX1とY1（X2とY2）の間を通過し、解放され、2PP（4PP）リレー回路の接点が閉じられます。2PP（4PP）リレーが引っ張られます。

相の1つが壊れると、電圧の対称性が破られます。その結果、ポイントX1とY1（X2とY2）の間に電位差があり、1PP（3PP）リレーが動作するのに十分です。 1PP（3PP）リレーがトリガーされると、その接点が2PP（4PP）リレーのコイル回路を開き、リレーが解放されます。これは、以下で説明するように、ATSの動作につながります。

米。 3.相故障制御を備えた最大380 / 220Vの電圧の三相ACネットワークのATS回路。破線は、E-511タイプのリレーの一部である要素を丸で囲んでいます。

A1とB1などの2つのフェーズが切断されると、2PPリレーも解放されます。これは、1つのフェーズC1にのみ接続されたままであるためです。フェーズU1とC1が切断されると、2PPリレーは解放されます。これは、1つのフェーズA1にのみ接続されたままであるためです。そして最後に、A1相とC1相が壊れた場合、2PPリレーは完全に電源を取り除きます。

相故障リレーとATS回路の相互作用。回路を動作状態にするには、PPモードスイッチをAVR-1の位置に設定してから、1Pスイッチをオンにする必要があります。この場合、2PPリレーが機能し、1Kコンタクタのコイルがオンになります。バスにはラインNo.1から電圧が供給されます。次に、2Pスイッチをオンにする必要があります。 2Pブレーカをオンにすると、2Kコンタクタはオンになりません。これは、以前にオンにした1Kコンタクタのブロック接点11-13によってコイル回路がすでに開いているためですが、4PPリレーは機能して閉じます。その連絡先15-13。

ヒューズが切れ、ワイヤがラインNo. 1の1、2、または3相で断線すると、2PPリレーが解放され、接点1〜3が1Kコンタクタを切断します。その後、2Kコンタクタが補助装置を介してオンになります。閉じたコンタクタ、1K 11-13：バス電源はライン番号2から再開します。

ライン＃1の通常の電源が再開されると、回路は自動的に元の位置に戻ります。1KOコンタクタがオンになり、その後2Kコンタクタがオフになります。

スイッチPPAVR-2の位置では、同様の切り替えが行われます。

以下を特に強調する必要があります。

a）ATSの動作後の電力再開のプロセスでは、両方の回線がバスを介して短時間接続されます。

b）PPスイッチをAVR-1（AVR-2）の位置からAVR-2（AVR-1）の位置に切り替えると、コンタクタ2K（1K）をオンにするのに必要な時間バス電源が中断する可能性があります。

c）回路をローカル制御に移す前に、どちらのラインがバスに供給し続けるかによって、1Bまたは2Bスイッチをオンにする必要があります。

回路にE-511リレーを使用する理由。上記の説明からわかるように、タイプE-511のリレーは比較的複雑なデバイスであり、当然のことながら、疑問が生じます。または、位相損失を以上に制御することは不可能です。簡単な方法で..。答えは図に示されています。 4.ネットワークに接続された電気モーターが存在する三相交流システムでは、1つの相が遮断されても、この相の電圧が負荷側から完全に失われることはありません。カットオフフェーズの電圧の一部は、切断されていない電気モーターの巻線を介して維持され、単純な中間リレーの電機子を引っ張ったままにするのに十分な大きさです（フェーズの中断を監視します）。 3つの中間リレーを使用しても制御しても目標は達成されないことがわかります。