Проектирование АВР — Работы с любыми объектами

Проектирование АВР — один из важнейших этапов создания любого проекта, в котором задействовано электроснабжение. Устройства автоматического ввода резерва можно встретить на различных объектах, в том числе в таких организациях, как клиники и больницы, где перебои электроэнергии недопустимы.

Разработка и монтаж данного оборудования должны выполняться профессионалами при строгом соблюдении установленных требований. Только в этом случае можно быть уверенным в том, что система функционирует правильно и сможет обеспечить подачу электроэнергии в критических случаях.

Что такое АВР

АВР (автоматический ввод резерва) — это способ защиты, предназначенный для обеспечения бесперебойного функционирования электросети, суть его заключается в подключении дополнительных источников питания при возникновении сложностей в подаче электричества на объект.

Использование такой системы очень важно, поскольку аварийное отключение питания в некоторых организациях может привести не только к временным неудобствам, но также к человеческим жертвам, материальным убыткам и другим серьезным последствиям.

В некоторых случаях можно добиться бесперебойной подачи электроэнергии путем использования двух источников, функционирующих одновременно. Однако такой путь решения проблемы имеет следующий ряд недостатков: 

• Высокая вероятность короткого замыкания;
• Большой уровень потери энергии в трансформаторах питания;
• Сложность реализации релейной защиты;
• Возможные сложности при выборе режима работы, связанные с учетом перетоков мощности. 

Кроме того, в некоторых случаях установленное на объекте оборудование не позволяет реализовать такую схему питания. В данных ситуциях, а также при возникновении вышеуказанных сложностей, необходимо использование АВР.

Как работает АВР

Принцип работы АВР основан на автоматическом включении дополнительных источников энергии при возникновении перебоев в подаче электричества. Для выявления необходимости использования дополнительного источника применяется фазное реле. Аппарат АВР контролирует максимальный и минимальный уровень входного напряжения, а также осуществляет проверку чередования фаз. При выходе значения из допустимого диапазона происходит выключение основного источника и включение аварийного. После срабатывания выключателя все потребители отключаются от главного источника и переходят на использование дополнительного. 

В большинстве таких систем одна из фаз является приоритетной. При возникновении в ней перебоев в подаче энергии и принудительном включении резервного источника, прибор не перестает контролировать показатели напряжения на основной фазе. Когда показатели восстанавливаются до допустимых значений, резервный источник питания отключается и возобновляется питание от приоритетного.

Таким образом, АВР позволяет обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии на различных объектах.

Классификация АВР

Все щиты АВР можно поделить на три основных группы в зависимости от их конструкции и вида используемых переключателей.

Щиты ввода резерва на электромагнитных контакторах

Данный тип АВР наиболее распространен, благодаря его простоте и невысокой стоимости. В этом типе приборов используются электромеханические блокировки контактов. Система снабжается устройством защиты контактов от одновременного включения. Контрольные реле могут быть снабжены дополнительными функциями.

Кроме простоты конструкции и низкой стоимости достоинством данной категории АВР является его надежность.

АВР с электроприводом рубильника

В приборах такого типа для переключения используется рубильник, который приводится в движение при помощи электропривода. Контроллер, управляемый электромотором может быть установлен отдельно на специальной монтажной панели либо являться частью переключателя.

Данный тип АВР отличается более высокой надежностью, но его конструкция сложнее, а стоимость выше, чем для щитов на электромагнитных контакторах.

Электронные АВР

В устройствах этого типа для переключения между основным и резервным источниками питания используются тиристоры. Такие переключатели отличаются высокой скоростью срабатывания. Время, необходимое для переключения, меньше, чем частота одного колебания переменного тока. Это означает, что переключение между двумя источниками электропитания никаким образом не может отразиться на работе электроприборов, подключенных к сети. 

Данная конструкция АВР позволяет отказаться от использования источников бесперебойного питания. В случае использования систем других типов ИБП необходимы для заполнения времени, затрачиваемого на переключение от одного источника питания к другому.

Такие приборы бесперебойного электропитания используются на объектах высокой важности, где отключение питания даже на короткое время может привести к серьезным последствиям.

Требования к проектированию АВР

Проектирование АВР — это сложный процесс, выполняемый специалистами. При выборе для объекта того или иного типа устройства принимается во внимание характер деятельности организации, численность персонала, финансовые возможности заказчика и другие факторы.

С целью обеспечения нормального функционирования системы автоматического ввода резерва, а также обеспечения безопасности, к проектированию предъявляются определенные требования: 

• При монтаже оборудования необходимо обеспечить минимальное время переключения от основного источника энергии к резервному. В соответствии с установленными требованиями, этот временной промежуток не должен превышать 0,3 сек.
• Автоматическое отключение главного источника и включение аварийного не должно зависеть от причины падения напряжения в электросети.
• Переключение с резервного источника на основной должно быть реализовано только в случае его восстановления. При этом для предотвращения замыкания, должна быть выдержана определенная временная задержка.
• В случае отсутствия достаточно мощного источника питания, который мог бы выдержать нагрузку от всех потребителей, необходимо предусмотреть аварийное отключение некоторых из них, имеющих наименьшее значение.
• С целью предотвращения ложных срабатываний, в системе должен быть предусмотрен режим ручного переключения.
• Желательно снабдить систему датчиками и индикаторами. 

В случае соблюдения установленных требований эксплуатация системы становится эффективной и безопасной.

Проекты — AVR devices

В виду нехватки в хозяйстве термометров и в виду избытка халявных термодатчиков и еще кое-валяющихся без дела деталек, решил сбацать себе этот девайс. Как известно из прошлого поста, датчик измеряет не только температуру но и влажность. Для меня практическая польза от этой фичи сомнительна, но поскольку кому-то возможно пригодится — решил задействовать и её. Кстати это пожалуй один из самых моих долгих проектов: софт писался месяц(!). Разработка затянулась главным образом из-за нехватки свободного времени и глючности кое-какого компилятора от кое-какой фирмы. Но обо всём по-порядку.

Читать далее «Термометр на SHT21»

После того как NXP прислали мне кучу всяких микросхем с интерфейсом i2c, я начал их раскуривать некоторые из них. Как известно работа с i2c устройствами сводится к тому, чтоб записать или считать значения хранящиеся в определённых регистрах микросхемы. Обычно на время изучения какой либо микрухи я городил на своей отладочной плате небольшой макет из контроллера, программатора, RS232<-> UART преобразователя и непосредственно самой микросхемы. Через компьютер посылаются команды и контроллер что-то передаёт по шине i2c или наоборот читает, отправляет стартовые и стоповые посылки итд. Примерно таким же образом у меня происходит процесс изучение микросхем с интерфейсами SPI и 1-wire. Чтоб не городить каждый раз тестовый макет было принято решение собрать универсальный отладчик с поддержкой протоколов i2c SPI и 1-wire.

Читать далее «Отладчик i2c SPI 1-wire»

Что не говори, а человек существо ленивое. Иногда так не хочется вставать с кровати чтобы отрегулировать громкость во время просмотра фильма или еще чего. Сейчас конечно есть куча всяких девайсов вроде мышек и клавиатур соединенных с компом по радиоканалу, но меня дико душит жаба при виде негуманных цен. Да и зачем покупать все это если в доме есть не нужный ик пульт и в загашнике завалялся tiny2313. Итак, будем ваять usb ик приёмник.

Читать далее «USB ИК приёмник на AVR»

Вот представьте себе вы тихо-мирно набираете текст на компьютере. Постепенно начинаете замечать, что периодически на клавиатуре начинают нажиматься случайные буквы. Сначала это не особо напрягает, но через некоторое время начинает очень злить 🙂 Вы меняете клавиатуру на другую, но проблема не исчезает. Проверяете компьютер всеми возможными антивирусами но все усилия ни к чему не приводят и проблема не решается. В конце концов переустановка операционной системы. Но и после этого ничего не изменяется. Через некоторое время вы обнаруживаете подозрительную «флешку»

Читать далее «Маленькая USB пакость»

Акселерометр — прибор измеряющий ускорение. Если говорить простым языком, то ускорение это скорость изменения скорости чего-либо. К примеру лежит на столе предмет. Пока его ни кто не двигает ускорение равно нулю. Когда предмет начнут перемещать ускорение будет расти. После того как предмет будет перемещаться с постоянной скоростью ускорение вновь станет нулевым. При уменьшении скорости движения ускорение тоже будет расти но уже с отрицательным знаком. Однако этот  акселерометр фиксирует даже незначительные изменения ускорения в зависимости от его положения в пространстве несмотря на то что сам находится в покое. Такие приборы нашли широкое применение в мобильных телефонах. Именно благодаря акселерометру, в телефонах есть возможно разворачивать дисплей в зависимости от того как повернут телефон. Еще говорят, что акселерометры можно встретить в некоторых моделях жестких дисков от ноутбуков. Поскольку ноутбуки эксплуатируются в самых разных условиях, то в случае резкой встряски или падения жесткий диск своевременно паркует головку. Это позволяет избежать повреждения поверхности диска внутри винчестера. Поскольку используются акселерометры в портативной технике, то их размер не внушает оптимизма — запаять такую мелкоту с первого раза не всегда просто. Без фена я бы даже не рискнул наверное 🙂 Смотрите сами:

Читать далее «Акселерометр MMA7455L»

Понадобился мне для одного из моих проектов блок питания. Да такой чтоб с небольшими габаритами и с приличными характеристиками. Мне требовалось напряжение 5 вольт и ток не менее двух ампер. Однозначно, что блок питания должен быть импульсным. Сейчас существует великое множество различных ШИМ контроллеров на которых можно сделать такой блок питания. Я решил остановится на микросхемах от Power Integrations а точнее на Top Switch. Выбор обусловлен популярность и низкой ценой при неплохих характеристиках.

Читать далее «Блок питания на TOP222Y»

Подобные датчики очень популярны в различных сигнализациях, предназначены они как не странно для обнаружения человека, а точнее его перемещения по охраняемой зоне. Сигнализацию я делать не собираюсь, этот девайс послужит  в моем будущем роботе. Буду детектировать присутствие людей при помощи него. Разумеется можно сделать на этом датчике хоть сигнализацию, хоть автовключатель света в комнате. Сердцем данного устройства является пироэлектрический датчик PIS209S. Внешне ничего особенно интересного он из себя не представляет, чем то напоминает транзистор, но с окошком по середине:

Читать далее «Датчик движения на PIS209S»

Данный пост написан в связи с огромным количеством вопросов по термометру на ds18b20, о котором я писал ранее. Вопросы были в основном где купить датчик и чем его можно заменить. Если не требуется большая точность измерений температуры и использование  корпуса soic с 8-ю ногами  приемлемо, то можно смело лепить термометр на датчике LM75AD. Это пожалуй самый дешевый цифровой термодатчик из всех что мне удалось найти в интернете. Но несмотря на его дешевизну и распространённость, он имеет неплохие характеристики и некоторые фишки, которых нет у других термодатчиков.  Ну и конечно же ему присущи некоторые недостатки. Обо всем этом пойдет рассказ ниже.

Читать далее «Термометр на LM75AD»

Программатор это пожалуй один из основных инструментов разработчика устройств на микроконтроллерах. Ведь именно он позволяет вдохнуть жизнь в микросхему. Такой инструмент должен быть качественным и отвечать современным требованиям:

• Иметь интерфейс USB, а не устаревшие COM или LPT
• Поддерживаться популярными программами
• Поддерживать прошивку самых распространённых контроллеров
• Прошивать с высокой скоростью

Конечно программатор можно и купить, но у Atmel к сожалению слишком неадекватные цены на средства программирования и отладки. В сети очень много схем различных программаторов, но как правило вышеизложенным требованиям они не удовлетворяют. Особенно это касается интерфейса подключения к компьютеру. Например у  USBasp интерфейс USB реализован программно, и гарантии что он будет работать на всех компьютерах нет. Так какой же программатор собрать? Я предлагаю аналог AVRISP mkII.

Читать далее «USB программатор для AVR»

Для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, используют устройства под названием цифро-аналоговые преобразователи. Как правило, они существуют в виде отдельных микросхем которые порой труднодоставаемы. Если к ЦАПу не предъявляются серьёзные требования, то его можно сделать самостоятельно из обычных резисторов. Называется такой ЦАП — R 2R. Своё название он получил из-за номиналов применяемых в нём резисторов с сопротивлениями R и 2*R. Сопротивления по идее могут быть любыми, но в разумных пределах разумеется. Если поставить очень большие например по несколько мегаом, то нагрузка которая подключена к выходу, внесет существенные искажения в сигнал. Напряжение начнёт проседать. Я взял резисторы с сопротивлениями 1Ком и 2Ком (просто первое что попалось под руку). Читать далее «R 2R ЦАП. Практическое применение»

Возникла однажды у меня потребность в нормальном блоке питания. В таком, чтоб мог отдавать в нагрузку ток 4-5 ампера и чтоб напряжение регулировалось. Сказано — сделано. Нашел старинный блок AT блок питания от компа, перепаял. Напряжение регулируется, да вот только сколько там вольт на выходе не понятно. А каждый раз подключать мультиметр мне лень. Для этого спаял вот это чудо:

Читать далее «Вольтметр на AVR»

Когда перед разработчиком какого либо устройства, встает вопрос «Как получить нужное напряжение?», то обычно ответ прост — линейный стабилизатор. Их несомненный плюс это маленькая стоимость и минимальная обвязка.  Но кроме этих достоинств, у них есть недостаток — сильный нагрев. Очень много драгоценной энергии, линейные  стабилизаторы превращают в тепло.  Поэтому использование таких стабилизаторов, в устройствах с батарейным питанием не желательно. Более экономичными являются DC-DC преобразователи. О них то и пойдёт речь.

Читать далее «DC-DC преобразователь на MC34063»

Иногда, программа зашитая в микроконтроллера работает совсем не так как надо её создателю. Тогда наступает стадия отладки (Отлаживать — избавлять программу от лажи 🙂 прим. автора) Кто-то использует для отладки USART, кто-то цепляет на свободную ногу мк светодиод, кто-то записывает отладочные данные в EEPROM итд. Одним словом вариантов тут масса. Но самым удобным способом отладки на мой взгляд, является отладка с использованием специальных устройств называемых отладчиками. Отладчик позволят построчно исполнять программу зашитую в микроконтроллер, ставить точки останова. В процессе отладки программисту доступны все регистры микроконтроллера. Так же с помощью него можно прошить микроконтроллер и изменить фьюзы.
Представляю вашему вниманию отладчик JTAG ICE:

Читать далее «Отладчик JTAG ICE»

Довольно долгое время у меня в заначке валялся старый, уже не выпускающийся контроллер AT90S2313. И в один прекрасный день, когда в очередной раз чайник на кухне убежал, я нашел применение этому контроллеру. Встречайте: Кухонный таймер!

Читать далее «Таймер на AT90S2313»

Несмотря на то что схем термометров в сети гуляет полно, я всё таки решил изобрести велосипед и сделать термометр своей мечты. 🙂

Читать далее «Термометр на DS18B20»

Как собрать и подключить АВР

АВР – это автоматический ввод резерва, то есть устройство, которое обеспечивает бесперебойную работу электросети за счет переключения с основного источника питания на запасной и обратно. Как следует из названия, АВР осуществляет такие переключения автоматически, когда технические характеристики сети принимают определенные программой числовые значения.

АВР представляет собой блок, состоящий из металлического корпуса с управляющим электронным устройством внутри. Аппарат подключается в общую электросеть и соединяется с обоими источниками питания. Также существуют модели, рассчитанные на автоматическое переключение между тремя взаимно резервирующими источниками электрической энергии.

Наиболее простые конструкции автоматического ввода резерва могут быть собраны штатными электротехниками без привлечения узкопрофильных специалистов. Однако электромонтажные работы в Москве и других крупных городах не только жестко регулируются надзорными органами, но и сопряжены со сложным устройством электросетей. Поэтому в таком случае для производства подобных работ лучше обращаться к узкопрофильным специалистам-электрикам.

Виды АВР

Существуют две основные классификации устройств АВР: по способу разграничения электрогенераторов на основные и запасные и по принципу переключения между ними в зависимости от наличия или отсутствия на них напряжения.

По способу разграничения источников электропитания на основные и резервные все существующие модели автоматического ввода резерва подразделяются на две группы:

• АВР одностороннего действия – в модификациях такого рода одна из подключенных сетей определяется как основная, а другая как резервная, и переключение между ними осуществляется устройством с учетом приоритета основной линии;
• АВР двустороннего действия – в таких моделях нет четкого разграничения источников питания на основной и запасной; каждый из них может выступать в обоих качествах, а переключение производится исходя из фактических показаний приборов.

По способу переключения между основным и резервным генераторами электричества современные модели автоматического ввода резерва относятся к одной из двух групп:

• АВР с восстановлением – конструкции данного типа при возобновлении подачи тока с отключенного источника переводят сеть на него после некоторого времени; при этом ряд моделей могут поддерживать подачу электричества потребителям одновременно с двух источников в кратковременном режиме;
• АВР без восстановления – наиболее простые конструкции, которые не осуществляют автоматического возврата к отключенному источнику питания при восстановлении на нем напряжения, а продолжают подавать ток с резервного генератора; такой тип характерен для АВР двустороннего действия.

Если мощности запасного источника питания недостаточно для обеспечения нужд в электроэнергии всех конечных потребляющих устройств, связанных с основным генератором, АВР может быть запрограммирована на временное отключение наименее важных потребителей, в соответствии с установленным в алгоритме программы приоритетом.

Устройство и сборка АВР

Блок автоматического ввода резерва представляет собой блок, состоящий из реле-переключателя и металлического корпуса, в котором находится это реле. Переключающее устройство представляет собой реле контроля фаз, которое реагирует на изменение количественных показателей электротехнических характеристик на подключенных к АВР генераторах.

• Посредством контакторов реле соединяется с остальными элементами электросети и тем самым встраивается в нее. Подключение осуществляется как к источникам питания, так и к приборам, являющимся конечными потребителями электроэнергии.
• Также в корпусе может быть установлен подключенный к реле блок электронного управления, посредством которого осуществляется передача АВР команд и алгоритмов, на основании которых происходит выбор приоритетных потребителей и смена генераторов.

При возникновении необходимости переключить с основного источника на запасной происходит размыкание контактов реле с тем генератором, который перестал подавать электроэнергию. Контакты с другим источником, напротив, замыкаются. Для восстановления исходного положения происходит замыкание контактов с первым генератором и размыкание со вторым.

Направлятор — Проекты — AVR project.ru

 Это устройство задумывалось как маленький помощник тем, кто любит побродить по лесу — грибникам, лыжникам и другим любителям природы. Хотя в большинстве телефонов уже есть GPS, для работы навигации требуется подгрузка карт через интернет, что в глуши является проблемой. Не меньшей проблемой является короткое время работы смартфонов без подзарядки, что в один момент может оставить человека не только без навигации, но и без связи. Поэтому иметь отдельное навигационное устройство в таких случаях будет весьма полезно.

  Суть устройства заключается в том, чтобы указать в каком направлении двигаться и показать оставшееся расстояние до точки к которой нужно придти, тем самым не дав заблудится. Пользователю остается только перед выходом сохранить контрольную точку, к которой хочет вернуться, и после этого стрелка будет указывать на место отправления. Конечно же, при условии, что спутники ловятся и координаты текущего местоположения определены.

 Схема строится на микроконтроллере ATMega64 с тактированием от внешнего кварцевого резонатора на 11,0592 МГц. За работу с GPS отвечает NEO-6M от U-blox, это хоть и старенький, но очень распространенный и недорогой модуль с достаточно точным определением координат. Информация выводится на дисплей от Nokia 3310 (5110). Еще в схеме присутствуют магнитометр HMC5883L и акселерометр ADXL335, о них расскажу позже.

 Итоговая схема устройства

 

печатная плата:

 

 Схема и плата спроектированы в системе EasyEDA, глянуть на проект можно здесь

 

  

 

 Перед прошивкой контроллера рекомендую отключить GPS приемник, так как ножка RXD совмещена c линией MOSI и модуль может начать отправлять данные во время прошивки, что вызовет ошибку в загружаемой программе.

 Включение и выключение устройства происходит длинным нажатием на кнопку S5. После включения и поиска спутников (при холодном старте может уйти до 10 минут или даже больше) мы можем посмотреть текущие координаты, нажав на кнопку S2.

 

 Координаты конечной точки можно посмотреть нажав на кнопку S3.

 

 Нажав кнопку S4 попадаем в меню сохранения точки. Сохранить точку можно двумя способами: сохранить текущие координаты

  

 

или же забить координаты вручную

   

 Ввод интуитивно понятен, по очереди изменяем градусы, минуты и секунды. Выбранное значение для редактирования мигает.

 

 

 Вернуться в режим следования к точке можно по короткому нажатию на кнопку S5

 

 

 Теперь об использовании магнитометра и акселерометра. Для расчета азимута используются данные полученные с GPS приемника, поэтому в случае если рассчитать координаты не возможно (например если спутники не видны или их мало) пропадает возможность и рассчитать направление в котором нужно двигаться, чтобы придти к точке. И первоначально моя задумка была в том, чтобы использовать магнитометр как вспомогательное средство для указания курса.  Но столкнулся с некоторыми трудностями.

 Во-первых. Кто знакомился с работой цифровых магнитометров знают что, точность их данных зависит от того в каком положении они находятся. Поэтому для корректной работы в любом положении необходимо использовать акселерометр, который бы давал более точную картину проекции магнитного поля на все три оси магнитометра. Возможное решение этой задачи я подсмотрел в одном журнале. но пока не осилил перенести весь расчет в Bascom (может кто-то из энтузиастов возьмется?).

 Во-вторых, заметно сказывается различие магнитного склонения в разных частях Земли. Например в Поволжье магнитное склонение составляет 13°, а на другом конце страны склонение уже 11° и в другую сторону.  А ведь есть еще и магнитное наклонение — когда линии магнитного поля входят или выходят под углом к горизонту, и много других факторов влияющих на показания.

 

     

<<< расчет >>>

 Конечно, для примерного указания направления можно использовать и такие не калиброванные данные с магнитометра, но пока решил оставить эту задумку и сделал простой компас, который тоже может быть полезен. Компас включается нажатием на кнопку S1. А для того чтобы он указывал более менее правильное направление на север (точнее на северный магнитный полюс), устройство необходимо держать горизонтально. Для помощи в этом по бокам экрана бегают две черточки, которые показывают наклон в ту или иную сторону.

 

 Осталось распечатать под устройство корпус, его модель я выложу позже, а пока о результатах уличных испытаний. Девайс получился очень интересным и вполне помогающим выйти к сохраненной точке. Но нужно понимать, что миллиметровой точности ожидать не следует. Ошибка определения GPS координат всего в одну секунду даст неточность определения положения в 20 метров. Также погрешность неизбежно накапливается при округлении в математических  расчетах.  Но тем не менее устройство даже в городских условиях плотной застройки позволило вернутся к точке с точность несколько метров.

 

 И напоследок немного фоток с уличных испытаний

    

 

Используемые компоненты

GPS модуль NEO-6M

ЖК дисплей

Магнитометр HMC5883

Акселерометр ADXL335

 

Исходники и прошивка

 

   Коротко о точности измерения расстояний. Вручную набрал координаты рандомной точки, находящейся где-то в Уфе и посмотрел какой результат расчитает. На мониторе можно разглядеть измеренное расстояние в гугл картах. Результат более чем отличный.

        

 

UPD:

вот такой получился корпус для направлятора

 

 Архив с файлами модели (SolidWorks + STL)

 

 Обновил прошивку, исключив из схемы акселерометр и магнитометр. Теперь по нажатию на кнопку S1 будет выводится информация о напряжении на аккумуляторе, время и дата по UTC, а также азимут (по сути тот же компас).

 

Скачать обновленную прошивку

 

Про схемы АВР, про ошибки

Блокам автоматического ввода резерва я посвятил немало статей на этом блоге. В данной теме хочу напомнить основные схемы блоков АВР и расскажу из своей практики как не стоит проектировать, чтобы не возникло проблем при согласовании.

Выбор конкретной схемы АВР зависит от количества вводов или категории электроснабжения.

Рассмотрит основные схемы АВР.

1 АВР 2.0 

АВР 2.0

При такой схеме в работе находится только один ввод. Данную схему можно использовать, если вторым вводом является ДГУ (ДГА) или для питания одиночных электроприемников от двух независимых вводов.

2 АВР 2.1. 

АВР 2.1

Схема используется при наличии двух вводов. Вся нагрузка делится на две панели. В нормальном режиме секционный аппарат отключен, а при аварии включается.

3 АВР 3.0. 

АВР 3.0

При наличии трех вводов можно применить схему АВР 3.0. Питание нагрузки осуществляется от одного из вводов.

4 АВР 3.1. 

АВР 3.1

Данная схема (как и предыдущая) применима для элекроприемников первой особой категории электроснабжения, например, больницы. Выделяется нагрузка, которая в случае аварии двух основных вводов будет подключена к дизель-генератору.

А теперь самое интересное.

Схемы АВР 2.0 я применяю для ЭП первой категории. Как правило, все они находятся внутри здания и имеют достаточно не большую нагрузку (вентиляторы дымоудаления, подпора воздуха, дымовые клапаны и т.п.).

Я не люблю корректировать чужие проекты, но однажды мне пришлось вносить изменения в проект магазина. Расчетный ток магазина был (400-450)А. Для магазина бала построена двухтрансформатораная подстанция 2×400кВА. Выбор трансформаторов был производен еще на стадии архитектурного проекта не понятно по каким нагрузкам, соответственно и построена была в первую очередь. Трансформаторы тока в подстанции были выбраны на 800А. 98% — нагрузка магазина. Архитектурный проект делала совсем другая организация, наставили несколько ВРУ, нагрузки были далеки от реальных. Разные ВРУ подключили от разных трансформаторов.

При разработке строительного проекта было установлено лишь одно ВРУ. В здании имелись электроприемники первой категории и по каким-то причинам решили на ВРУ установить централизованный блок АВР 2.0. При такой схеме второй ввод находится в резерве, а это не очень хорошо.

Получилось, что вся нагрузка подключена к одному трансформатору, а второй трансформатор работает практически в холостом режиме.

Не знаю, насколько это правда, но если кабель находится в земле (без тока), то его срок эксплуатации уменьшается, поскольку в рабочем режиме по нему проходит ток и нагревает кабель, тем самым не дает изоляции отсыреть.

По-хорошему, в трансформаторной подстанции нужно было менять трансформаторы тока на 600А, но для заказчика это дополнительные деньги. Поэтому мне пришлось доказывать в энергосбыте, что все будет работать с необходимой точностью. Нелегко удалось согласоварие, но все же у меня получилось.

ТП находится в городе, поэтому со временем загрузится и второй трансформатор Резерв никогда еще не мешал.

В данном проекте необходимо было предусмотреть схему АВР 2.1, тогда все было бы значительно проще и лучше при эксплуатации объекта. Оба трансформатора были бы загружены и оба питающих кабеля были бы всегда в рабочем состоянии.

Нужно очень серьезно относиться к таким вопросам и не допускать подобных решений в своих проектах.

Советую почитать:

что это такое, расшифровка, устройство, варианты схем АВР

Нельзя гарантировать бесперебойную работу энергосистемы, поскольку всегда существует вероятность воздействия на нее техногенных или природных внешних факторов. Именно поэтому токоприемники, относящиеся к первой и второй категории надежности, положено подключать к двум или более независимым источникам энергоснабжения. Для переключения нагрузок между основными и резервными питаниями используются системы АВР. Подробная информация о них приведена ниже.

Что такое АВР и его назначение?

В подавляющем большинстве случаев такие системы относятся к электрощитовым вводно-коммутационным распредустройствам. Их основная цель — оперативное подключение нагрузки на резервный ввод, в случае возникновения проблем с энергоснабжением потребителя от основного источника питания. Чтобы обеспечить автоматическое переключение на работу в аварийном режиме, система должна отслеживать напряжение питающих вводов и ток нагрузки.

Типовой щит АВР

Расшифровка аббревиатуры АВР

Данное сокращение это первые буквы полного названия системы – Автоматический Ввод Резерва, как нельзя лучше объясняющее ее назначение. Иногда можно услышать расшифровку «Автоматическое Включение Резерва», такое определение не совсем корректное, поскольку под ним подразумевается запуск генератора в качестве резервного источника, что является частным случаем.

Классификация

Вне зависимости от исполнения, блоки, шкафы или АВР принято классифицировать по следующим характеристикам:

• Количество резервных секций. На практике чаще всего встречаются АВР на два питающих ввода, но чтобы обеспечить высокую надежность электроснабжения, может быть задействовано и больше независимых линий. Шкаф АВР на три ввода
• Тип сети. Большинство устройств предназначено для коммутации трехфазного питания, но встречаются и однофазные блоки АВР. Они применяются в бытовых сетях электроснабжения для запуска двигателя генератора. Применение АВР в частном доме
• Класс напряжения. Устройства могут быть предназначены для работы в цепях до 1000 или использоваться при коммутации высоковольтных линий.
• Мощностью коммутируемой нагрузки.
• Время срабатывания.

Требования к АВР

В число основных требований к системам аварийного восстановления электроснабжения входит:

• Обеспечение подачи питания потребителю электроэнергии от резервного ввода, если произошло непредвиденное прекращение работы основной линии.
• Максимально быстрое восстановление электропитания.
• Обязательная однократность действия. То есть, недопустимо несколько включений-отключений нагрузки из-за КЗ или по иным причинам.
• Включение выключателя основного питания должно производиться автоматикой АВР до подачи резервного электропитания.
• Система АВР должна контролировать цепь управления резервным оборудованием на предмет исправности.

Устройство АВР

Существует два основных типа исполнения, различающиеся приоритетом ввода:

1. Одностороннее. В таких АВР один ввод играет роль рабочего, то есть используется, пока в линии не возникнут проблемы. Второй – является резервным, и подключается, когда в этом возникает необходимость.
2. Двухстороннее. В этом случае нет разделения на рабочую и резервную секцию, поскольку оба ввода имеют одинаковый приоритет.

В первом случае большинство систем имеют функцию, позволяющую переключиться на рабочий режим питания, как только в главном вводе произойдет восстановление напряжения. Двухсторонние АВР в подобной функции не нуждаются, поскольку не имеет значения от какой линии запитывается нагрузка.

Примеры схем двухсторонней и односторонней реализации будут приведены ниже, в отдельном разделе.

Принцип работы автоматического ввода резерва

Вне зависимости от варианта исполнения АВР в основу работы системы заложено отслеживание параметров сети. Для этой цели могут использоваться как реле контроля напряжения, так и микропроцессорные блоки управления, но принцип работы при этом остается неизменным. Рассмотрим его на примере самой простой схеме АВР для бесперебойного электроснабжения однофазного потребителя.

Рис. 4. Простая схема однофазной АВР

Обозначения:

• N – Ноль.
• A – Рабочая линия.
• B – Резервное питание.
• L – Лампа, играющая роль индикатора напряжения.
• К1 – Катушка реле.
• К1.1 – Контактная группа.

В штатном режиме работы напряжение подается на индикаторную лампу и катушку реле К1. В результате нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты меняют свое положение и на нагрузку подается питание с линии А (основной). Как только напряжение в на входе А пропадает, лампочка гаснет, катушка реле перестает насыщаться, и положение контактов возвращается в исходное (так, как показано на рисунке). Эти действия приводят к включению нагрузки в линию В.

Как только на основном вводе восстанавливается напряжение, реле К1 производит перекоммутацию на источник А. Исходя из принципа работы, данную схему можно отнести к одностороннему исполнению с наличием возвратной функции.

Представленная на рисунке 4 схема сильно упрощена, для лучшего понимания происходящих в ней процессов, не рекомендуем брать ее за основу для контроллера АВР.

Варианты схем для реализации АВР с описанием

Приведем несколько рабочих примеров, которые можно успешно применить при создании щита автоматического запуска. Начнем с простых схем для бесперебойной системы электроснабжения жилого дома.

Простые

Ниже представлен вариант схемы АВР, переключающей подачу электричества в дом с основной линии на генератор. В отличие от приведенного выше примера, здесь предусмотрена защита от короткого замыкания, а также электрическая и механическая блокировка, исключающая одновременную работу от двух вводов.

Схема АВР для дома

Обозначения:

• AB1 и AB2 – двухполюсные автоматические выключатели на основном и резервном вводе.
• К1 и К2 – катушки контакторов.
• К3 – контактор в роли реле напряжения.
• K1.1, K2.1 и K3.1 – нормально-замкнутые контакты контакторов.
• К1.2, К2.2, К3.2 и К2.3 – нормально-разомкнутые контакты.

После переводов автоматов АВ1 и АВ2 алгоритм работы блока АВР будет следующим:

1. Штатный режим (питание от основной линии). Катушка К3 насыщается и реле напряжения срабатывает, замыкая контакт К3.2 и размыкая К3.1. В результате напряжение поступает на катушку пускателя К2, что приводит к замыканию К2.2 и К2.3 и размыканию К2.1. Последний играет роль электрической блокировки, не допускающей подачи напряжения на катушку К1.
2. Аварийный режим. Как только напряжение в главной линии исчезает или «падает» ниже допустимого предела, катушка К3 перестает насыщаться и контакты реле принимают исходную позицию (так, как показано на схеме). В результате на катушку К1 начинает поступать напряжение, что приводит к изменению положения контактов К1.1 и К1.2. Первый играет роль электрической защиты, не допуская подачи напряжения на катушку К2, второй снимает блокировку подачи питания на нагрузку.
3. Чтобы работала механическая блокировка (на схеме отображена в виде перевернутого треугольника) необходимо использовать реверсивный пускатель, где ее наличие предполагается конструкцией электромеханического прибора.

Теперь рассмотрим два варианта простых АВР для трехфазного напряжения. В одном из них энергоснабжение будет организовано по односторонней схеме, во втором применено двухстороннее исполнение.

Рисунок 6. Пример односторонней (В) и двухсторонней (А) реализации простого трехфазного АВР

Обозначения:

• AB1 и AB2 – трехполюсные автоматы защиты;
• МП1 и МП2 – магнитные пускатели;
• РН – реле напряжения;
• мп1.1 и мп2.1 – групповые нормально-разомкнутые контакты;
• мп1.2 и мп2.2 – нормально-замкнутые контакты;
• рн1 и рн2 – контакты РН.

Рассмотрим схему «А», у которой два равноправных ввода. Чтобы не допустить одновременное подключение линий применяется принцип взаимной блокировки, реализованный на контакторах МП1 и МП2. От какой линии будет питаться нагрузка, определяется очередностью включения автоматов АВ1 и АВ2. Если первым включается АВ1, то срабатывает пускатель МП1, при этом разрывается контакт мп1.2, блокируя поступление напряжение на катушку МП2, а также замыкается контактная группа мп1.1, обеспечивающая подключение источника 1 к нагрузке.

При отключении источника 1 контакты пускателя ПМ1 возвращаются в исходное положение, что приводит в действие контактор ПМ2, блокирующий катушку первого пускателя и включающий подачу питания от источника 2. При этом нагрузка будет оставаться подключенной к этому вводу, даже если работоспособность источника 1 пришла в норму. Переключение источников можно делать в ручном режиме манипулируя выключателями АВ1 и АВ2.

В тех случаях, когда требуется одностороння реализация, применяется схема «В». Ее отличие заключается в том, что в цепь управления добавлено реле напряжения (РН), возвращающее подключение на основной источник 1, при восстановлении его работы. В этом случае размыкается контакт рн2, отключающий пускатель МП2 и замыкается рн1, позволяя включиться МП1.

Промышленные системы

Принцип работы промышленных систем энергообеспечения остается неизменным. Приведем в качестве примера схему типового шкафа АВР.

Схема типового промышленного шкафа АВР

Обозначения:

• AB1, АВ2 – трехполюсные устройства защиты;
• S1, S2 – выключатели для ручного режима;
• КМ1, КМ2 – контакторы;
• РКФ – реле контроля фаз;
• L1, L2 – сигнальные лампы для индикации режима;
• км1.1, км2.1 км1.2, км2.2 и ркф1 – нормально-разомкнутые контакты.
• км1.3, км2.3 и ркф2 – нормально-замкнутые контакты.

Приведенная схема АВР практически идентична, той, что была представлена на рисунке 6 (А). Единственное отличие заключается в том, что в последнем случае используется специальное реле контролирующее состояние каждой фазы. Если «пропадет» одна из них или произойдет перекос напряжений, то реле переключит нагрузку на другую линию, и восстановит исходный режим при стабилизации основного источника.

АВР в высоковольтных цепях

В электрических сетях с классом напряжения более 1кВ реализация АВР более сложная, но принцип работы системы практически не меняется. Ниже в качестве примера приведен упрощенный вариант схемы понижающей ТП 110,0/10,0 киловольт.

Упрощенная схема ТП 110/10 кВ

Из приведенной схемы видно, в ней нет резервных трансформаторов. Это говорит о том, что каждая из шин (Ш1 и Ш2) подключена к своему питающему трансформатору (T1, T2), каждый из которых может на определенное время стать резервным, приняв на себя дополнительную нагрузку. В штатном режиме секционный выключатель СВ10 разомкнут. АВР контролирует работу ТП через ТН1 Ш и ТН2 Ш.

Когда перестает поступать питание на Ш1, АВР выполняет отключение выключателя В10Т1 и производит включение секционного выключателя СВ10. В результате такого действия обе секции работают от одного трансформатора. При восстановлении источника система ввод резерва перекоммутирует систему в исходное состояние.

Микропроцессорные бесконтакторные системы

Завершая тему нельзя не упомянуть о АВР с микропроцессорными блоками управления. В таких устройствах, как правило, используются полупроводниковые коммутаторы, которые более надежны, чем аппараты, выполняющие переключение с помощью контакторов.

Электронный блок АВР

Основные преимущества бесконтакторных АВР несложно перечислить:

• Отсутствие механических контактов и всех связанных с ними проблем (залипание, пригорание и т.д.).
• Отпадает необходимость в механической блокировке.
• Более широкий диапазон управления параметрами срабатывания.

К числу недостатков следует отнести сложный ремонт электронных АВР. Самостоятельно реализовать схему устройства также не просто, для этого потребуются знания электротехники, электроники и программирования.

Проект блока автоматического ввода резерва

Проект блока автоматического ввода резерва

Сегодня на рынке представлено немалое количество готовых блоков АВР, производимых различными компаниями. Такие блоки часто используются проектировщиками при создании электропроектов для разных объектов. В то же время уже готовые блоки редко позволяют создать экономически выгодную электросеть. Отдельный проект блока автоматического ввода резерва может серьезно сократить траты собственника объекта на устройство электрической системы.

 

 

Проектирование блока АВР может провести любой специалист, разбирающийся в сфере разработки электропроектов и монтажа электрического оборудования. В то же время с такими работами знакомы не все мастера просто потому, что многим гораздо проще использовать уже готовые технические решения при устройстве электрической системы, несмотря на то, что готовые блоки стоят значительно дороже.

Как создать проект блока АВР

Любой специалист может научиться самостоятельно создавать простые блоки АВР. Простой блок такого типа должен иметь два ввода – рабочий и резервный, а также отдельную секцию для установки шин. Создать блок АВР можно с помощью контакторов или автоматов отключения с электрическими приводами. Контакторы применяются намного чаще, так как автоматические выключатели не всегда целесообразно устанавливаться при низкой величине тока. Оборудование всегда должно выбираться на основе расчета и проектирования водоснабжения или электрической системы.

Такие простые блоки отлично подходят для бытового использования, их надежность и долговечность будет ничуть не меньшей, чем у заводских устройств. Следует учитывать также, что чем проще устройство, чем меньше элементов обеспечивает его работу, тем меньше вероятность появления проблем в работе прибора из-за поломок.

На рисунке ниже представлен пример схемы простейшего блока АВР, имеющего два ввода и одну секцию с шинами.

В приборе, создаваемом на основе данной схемы, реализуются механическая и электрическая блокировки.

Условные обозначения на схеме:

— QF1, QF2 – модульные автоматические выключатели на 16А;

— QF3 – автомат на 6А;

— КМ, КМ2 – контактор, приставка и механизм блокировки;

— HL1, HL2 – лампы LED на 230 В;

— КV – реле контроля.

В целом, можно сказать, что это действительно простая схема, по которой блок АВР может собрать любой квалифицированный специалист. Вся работа заключается в соединении и подключении контакторов, автоматических выключателей, сигнальных ламп и реле. Размер готового устройства напрямую зависит от числа отдельных групп электроснабжения, организованных на объекте. В бытовых условиях можно использовать небольшие щитки с монтажными панелями.

На указанной схеме используются автоматические выключатели, которые подобраны в соответствии с уровнем нагрузки на устройства. При большей потребляемой нагрузке контакторы и автоматы следует подбирать под индивидуальные условия. Особенности и состав системы электроснабжения следует учитывать при расчетах отопления, горячего водоснабжения дома.

Узнать цену проектирования внутреннего электроснабжения заказчик может, воспользовавшись нашим калькулятором.

Поделитесь ссылкой

 

Дата публикации: 12.10.2015