Щит управления электропитанием

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество АГАТ-системы управления - управляющая компания холдинга Геоинформационные системы управления(72) Авторы Юревич Геннадий Брониславович Макаревич Иосиф Иосифович Кирасов Леонид Петрович Горбузов Григорий Прокофьевич Горбузова Наталия Викторовна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество АГАТ-системы управления - управляющая компания холдинга Геоинформационные системы управления(57) 1. Щит управления электропитанием, содержащий блок контроля параметров сетей,три входа которого соединены с промышленной сетью и двумя электроагрегатами, блок коммутации сетей с элементами индикации 220 В, четвертый вход которого соединен с четвертым выходом блока контроля параметров сетей, блок защиты и подключения потребителей с элементами индикации 220 В, вход которого соединен с выходом блока коммутации сетей, а выходы - с шестью линиями потребителей, блок защиты и подключения вторичный с элементами индикации 27 В, выходы которого соединены с шестью линиями потребителей, блок контроля напряжений с платой управления, контроля, сигнализации и элементами индикации 27 В, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок защит, пять входов которого соединены с тремя выходами блока контроля параметров сетей,с цепями заземления и вторым выходом блока коммутации сетей, три выхода соединены 85082012.08.30 с тремя входами блока коммутации сетей, а четвертый - с четвертым входом блока контроля параметров сетей, блок защиты и управления, три входа которого соединены с двумя источниками напряжения 27 В и аккумуляторной батареей, блок коммутации с элементами индикации 27 В, два выхода которого соединены с двумя входами блока защиты и подключения вторичного, первые три входа соединены с первыми тремя выходами блока защиты и управления, вторые три входа соединены со вторыми тремя выходами блока защиты и управления и тремя входами блока контроля напряжений, блок подключения и управления освещением с элементами индикации 27 В, два входа которого соединены с двумя выходами блока коммутации, а выходы - с двумя линиями цепей освещения. 2. Щит по п. 1, отличающийся тем, что блок контроля параметров сетей содержит три указателя напряжения и три реле контроля наличия и чередования фаз. 3. Щит по п. 1, отличающийся тем, что блок защит содержит выключатель дифференциальный по вводу СЕТЬ, три автоматических выключателя с тремя независимыми расцепителями, три реле, защитное отключающее устройство, содержащее реле безопасности, трансформатор, кнопку и розетку для цепей заземления. 4. Щит по п. 1, отличающийся тем, что блок коммутации сетей содержит три тракта коммутации напряжения, один вывод обмотки контакторов подключен к фазе соответствующего тракта, а второй - через нормально замкнутые контакты двух других контакторов к блоку контроля параметров сети, входы контакторов подключены к соответствующим выходам блока защит, а выходы объединены и подключены ко входам блока защиты и подключения потребителей. 5. Щит по п. 1, отличающийся тем, что блок защиты и управления содержит три датчика тока, подключенных входами и выходами к плате управления, контроля, сигнализации, элементы индикации н 27 В 1, н 27 В 2, нАКБ, 27 В, 27 В,27 В, подключенные к соответствующим выходам платы управления, контроля, сигнализации, тумблер подключения/отключения аккумуляторной батареи, кнопку сброса. 6. Щит по п. 1, отличающийся тем, что блок коммутации содержит три тракта коммутации напряжения 27 В, каждый из которых состоит из контактора и элемента индикации, выводы обмоток контакторов подключены к выводам платы управления, контроля,сигнализации, входы контакторов подключены к соответствующим выходам блока защиты и управления, а выходы 27 В 1 и АКБ объединены. 7. Щит по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения и управления освещением содержит два автоматических выключателя, контактор, два реле, тумблер выбора режима освещения и шесть элементов индикации 27 В. 8. Щит по п. 1, отличающийся тем, что плата управления, контроля, сигнализации содержит три тракта контроля напряжения 27 В, три тракта контроля напряжений 27 В 2,27 В 1, АКБ, состоящих каждый из компаратора, логических элементов, силового ключа,три тракта контроля выходного напряжения датчиков тока с элементами памяти, тракт формирования временной задержки, состоящий из логических элементов, двоичного счетчика, резисторов, конденсатора, источник напряжений /-15 В. 9. Щит по п. 1, отличающийся тем, что элемент индикации 27 В состоит из последовательно соединенных резистора и светодиода. 10. Щит по п. 1, отличающийся тем, что элемент индикации 220 В состоит из последовательно соединенных резистора, диода и светодиода, параллельно которому в обратной полярности подключен второй диод. 85082012.08.30 Полезная модель относится к области преобразования и распределения электрической энергии и может быть использована в мобильных автоматизированных системах управления. Известен наиболее близкий по технической сущности к заявляемой полезной модели щит управления электропитанием, содержащий блок коммутации сетей, блок контроля первичной сети и блок чередования фаз (соответствуют блоку контроля параметров сетей предлагаемой полезной модели), блок подключения потребителей (соответствует блоку защиты и подключения потребителей предлагаемой полезной модели), блок коммутации вторичного напряжения (соответствует блоку защиты и подключения вторичному), блок контроля вторичной сети и блок контроля заряда аккумулятора (соответствуют блоку контроля напряжений предлагаемой полезной модели), плата контроля и сигнализации (соответствует плате управления, контроля, сигнализации предлагаемой полезной модели),индикаторные элементы (соответствуют элементам индикации предлагаемой полезной модели). Недостатком прототипа являются недостаточные функциональные возможности устройства, ограничивающие его эксплуатационные характеристики (отсутствие системы защиты по вводам 380/220 В, системы защиты, управления и коммутации по вводам 27 В,АКБ (аккумуляторных батарей) и системы подключения, управления освещением не позволяет использовать щит в изделиях, которые не оснащены этими системами). Технической задачей полезной модели является создание устройства с расширенными функциональными и эксплуатационными возможностями. Поставленная задача решена со следующими техническими результатами обеспечена защита источников электроэнергии переменного тока 380/220 В от перегрузки по току, защита персонала от поражения электрическим током обеспечена защита источников электроэнергии 27 В и АКБ от перегрузки по току и обеспечено управление коммутацией напряжений обеспечена коммутация напряжений от источников электроэнергии 27 В и АКБ обеспечено подключение и управление освещением. Для достижения указанных технических результатов заявляемый щит управления электропитанием, содержащий блок контроля параметров сетей, три входа которого соединены с промышленной сетью и двумя электроагрегатами, блок коммутации сетей с элементами индикации 220 В, четвертый вход которого соединен с четвертым выходом блока контроля параметров сетей, блок защиты и подключения потребителей с элементами индикации 220 В, вход которого соединен с выходом блока коммутации сетей, а выходы - с шестью линиями потребителей, блок защиты и подключения вторичный с элементами индикации 27 В, выходы которого соединены с шестью линиями потребителей, блок контроля напряжений с платой управления, контроля, сигнализации и элементами индикации 27 В, дополнительно содержит блок защит, пять входов которого соединены с тремя выходами блока контроля параметров сетей, с цепями заземления и вторым выходом блока коммутации сетей, три выхода соединены с тремя входами блока коммутации сетей, а четвертый - с четвертым входом блока контроля параметров сетей, блок защиты и управления, три входа которого соединены с двумя источниками напряжения 27 В и АКБ,блок коммутации с элементами индикации 27 В, два выхода которого соединены с двумя входами блока защиты и подключения вторичного, первые три входа соединены с первыми тремя выходами блока защиты и управления, вторые три входа соединены со вторыми тремя выходами блока защиты и управления и тремя входами блока контроля напряжений, блок подключения и управления освещением с элементами индикации 27 В, два входа которого соединены с двумя выходами блока коммутации, а выходы - с двумя линиями цепей освещения. При этом блок контроля параметров сетей содержит три указателя напряжения и три реле контроля наличия и чередования фаз блок защит содержит выключатель дифференциальный по вводу СЕТЬ, три автоматических выключателя с тремя независимыми расце 3 85082012.08.30 пителями, три реле, защитное отключающее устройство, содержащее реле безопасности,трансформатор, кнопку и розетку для цепей заземления блок коммутации сетей содержит три тракта коммутации напряжения, один вывод обмотки контакторов подключен к фазе соответствующего тракта, а второй - через нормально замкнутые контакты двух других контакторов к блоку контроля параметров сети, входы контакторов подключены к соответствующим выходам блока защит, а выходы объединены и подключены ко входам блока защиты и подключения потребителей блок защиты и управления содержит три датчика тока, подключенных входами и выходами к плате управления, контроля, сигнализации,элементы индикации н 27 В 1, н 27 В 2, н АКБ, 27 В, 27 В,27 В, подключенные к соответствующим выходам платы управления, контроля, сигнализации, тумблер подключения (отключения) АКБ, кнопку сброса блок коммутации содержит три тракта коммутации напряжения 27 В, каждый из которых состоит из контактора и элемента индикации,выводы обмоток контакторов подключены к выводам платы управления, контроля, сигнализации, входы контакторов подключены к соответствующим выходам блока защиты и управления, а выходы 27 В 1 и АКБ объединены блок подключения и управления освещением содержит два автоматических выключателя, контактор, два реле, тумблер выбора режима освещения и шесть элементов индикации 27 В плата управления, контроля, сигнализации содержит три тракта контроля напряжения 27 В, три тракта контроля напряжений 27 В 2, 27 В 1, АКБ, состоящих каждый из компаратора, логических элементов,силового ключа, три тракта контроля выходного напряжения датчиков тока с элементами памяти, тракт формирования временной задержки, состоящий из логических элементов,двоичного счетчика, резисторов, конденсатора, источник напряжений /-15 В элемент индикации 27 В состоит из последовательно соединенных резистора и светодиода элемент индикации 220 В состоит из последовательно соединенных резистора, диода и светодиода,параллельно которому в обратной полярности подключен второй диод. Блок защит обеспечивает защиту источников электроэнергии переменного тока 380/220 В от перегрузки по току, защиту персонала от поражения электрическим током при появлении на корпусе опасных напряжений, а также с помощью устройства защитного отключения. Блок защиты и управления обеспечивает защиту источников электроэнергии 27 В и АКБ от перегрузки по току и обеспечивает управление коммутацией напряжений. Блок коммутации обеспечивает коммутацию напряжений от источников электроэнергии 27 В и АКБ на потребителей. Блок подключения и управления освещением обеспечивает подключение и управление режимами освещения. Полезная модель представлена на чертежах фиг. 1 - структурная схема щита фиг. 2 - схема электрическая принципиальная блока контроля параметров сетей фиг. 3 - схема электрическая принципиальная блока защит фиг. 4 - схема электрическая принципиальная блока коммутации сетей фиг. 5 - схема электрическая принципиальная блока защиты и подключения потребителей фиг. 6 - схема электрическая принципиальная блока защиты и управления и блока контроля напряжений фиг. 7 - схема электрическая принципиальная блока коммутации фиг. 8 - схема электрическая принципиальная блока защиты и подключения вторичного фиг. 9 - схема электрическая принципиальная блока подключения и управления освещением фиг. 10 - схема электрическая принципиальная платы управления, контроля, сигнализации фиг. 11 - схема электрическая принципиальная элемента индикации 220 В 4 85082012.08.30 фиг. 12 - схема электрическая принципиальная элемента индикации 27 В. Щит управления электропитанием содержит блок 1 контроля параметров сетей (БКПС), блок 2 защит (БЗ), блок 3 коммутации сетей (БКС), блок 4 защиты и подключения потребителей (БЗПП), блок 5 защиты и управления (БЗУ), блок 6 коммутации (БК), блок 7 контроля напряжений (БКН), блок 8 защиты и подключения вторичный (БЗПВ), блок 9 подключения и управления освещением(БПУО), а также входные и выходные цепи 10 - подключения защитного отключающего устройства, 11 - подключения промышленной сети и двух электроагрегатов, 12 - подключения источника напряжения 27 В 2, 13 - подключения источника напряжения 27 В 1, 14 подключения АКБ, 15 - выход напряжений 380/220 В на линию 1 - линию 6, 16 - выход напряжений 27 В на линию 7 - линию 12, 17 - первый выход цепей освещения, 18 - второй выход цепей освещения, плата 19 управления, контроля, сигнализации (ПУКС). На фиг. 2-9 введены следующие обозначения 1, 2 - конденсаторы 1 - микросхема стабилизатора 2-6 - микросхемы компараторов 1 - микросхема 2 И-НЕ 2, 6 - инверторы 3 - триггеры 4 двоичный счетчик 5, 9 - микросхемы 2 И 7, 8 - силовые ключи- источник напряжений /-15 В 1-6 - потенциометры 1-29 - резисторы 1-4 - диоды 1 - элемент звуковой сигнализации И 220 В 1-И 220 В 9 - элементы индикации 220 В И 27 В 1-И 27 В 23 - элементы индикации 27 В КМ 1-КМ 7 - контакторы РТ 1 - счетчик времени наработки 1 - выключатель дифференциальный 2-18 - автоматические выключатели 1, 2 - тумблеры 1 - кнопка ХР 1-ХР 6 - вилки 1-14 - розетки ХТ 1-ХТ 21 - клеммы. Щит управления электропитанием работает следующим образом. Напряжение от одного, двух или трех источников электропитания трехфазного переменного тока 380/220 В поступает на вход(ы) ХР 1, ХР 2, ХР 3 блока БКПС, при этом на цифровых указателях напряжения индицируются значения фазных напряжений источника(ов) - СЕТЬ, Э/АГРЕГАТ 1, Э/АГРЕГАТ 2, а на реле контроля наличия и чередования фаз при правильном чередовании фаз будет свечение зеленого индикатора единичного,будут замкнуты исполнительные контакты реле, через которые нейтраль выбранного источника напряжения при включенном соответствующем автоматическом выключателе (по вводу СЕТЬ и выключателя дифференциального) БЗ подключится к обмотке контактора БКС, коммутирующего напряжение выбранного источника через нормально замкнутые контакты других контакторов, что блокирует одновременное включение нескольких контакторов. При наличии напряжения 380/220 В на выходе БКС (входе БЗПП) будет свечение элемента индикации КМС (или) КМА 1, (или) КМА 2. Автоматические выключатели 5-7 БЗПП коммутируют трехфазное напряжение на линии 1-3 соответственно для подключения потребителей с помощью розеток 24, автоматические выключатели 8-10 коммутируют однофазное напряжение на линии 4-6 соответственно для подключения потребителей с помощью розеток 5-7. Наличие напряжения на линиях вызывает свечение соответствующих элементов индикации. Через вилки ХР 4-ХР 6 и датчики тока БЗУ напряжения от источников напряжения 27 В и АКБ, являющейся источником постоянного напряжения 24 В для кратковременного питания потребителей 27 В, поступают на клеммы ХТ 1-ХТ 3 ПУКС для анализа и транслируются на БК. С клемм ХТ 8, ХТ 9 ПУКС на датчики поступают напряжения /-15 В, а выходы датчиков подключены к клеммам ХТ 5-ХТ 7. Минусовые выводы источников напряжения 27 В и АКБ объединены и подключены к клемме ХТ 4 ПУКС и транслируются на БК. Результаты анализа напряжений источников и АКБ, выходных параметров датчиков тока отображаются с помощью элементов индикации БЗУ и БК. При наличии напряжений формируются сигналы для включения соответствующих контакторов БК. При возникновении перегрузки источников или АКБ выходной(ые) сигнал(ы) датчиков превышает(ют) 5 85082012.08.30 установленный порог и на ПУКС снимется(утся) сигнал(ы) включения соответствующего(их) контактора(ов) БК. Повторное включение отключенного источника или АКБ - после нажатия кнопки СБРОС БЗУ. Счетчик времени наработки работает при наличии напряжения (ий) на входах ПУКС. БК коммутирует напряжения от источников 27 В и напряжение АКБ на два направления. На одно направление - напряжение одного источника 27 В и напряжение АКБ, на другое - напряжение второго источника 27 В. Постоянное напряжение с каждого из выходов БК подается на три автоматических выключателя 11-13, 14-16 БЗПВ и на два автоматических выключателя 17, 18 БПУО соответственно. К выходам автоматических выключателей 11-13 БЗПВ подключены розетки 8-10 (ЛИНИЯ 7-ЛИНИЯ 9) и соответствующие элементы индикации, а к выходам автоматических выключателей 14-16 подключены розетки 11-13 (ЛИНИЯ 10-ЛИНИЯ 12) и соответствующие элементы индикации. Напряжение, поступающее через автоматический выключатель 17 БПУО обеспечивает работу дежурного и маскировочного освещения. При включении тумблера ОСВЕЩЕНИЕ в положение ОБЩ обмотки реле 5, 6 обесточены и через нормально замкнутые контакты этих реле напряжение подключено к цепям дежурного освещения. При включении тумблера ОСВЕЩЕНИЕ в положениеи при отсутствии 0 В на входах Блок 1, Блок 2 розеток 14, 15 (контакты дверных выключателей разомкнуты) напряжение подключено к цепям дежурного освещения. При наличии 0 В на входах Блок 1, Блок 2 розеток 14, 15 (контакты дверных выключателей замкнуты) реле 5, 6 включаются и напряжение подключено к цепям маскировочного освещения. Напряжение, поступающее через автоматический выключатель 18 БПУО, обеспечивает работу общего освещения. При включении тумблера ОСВЕЩЕНИЕ в положение ОБЩ обмотка контактора КМ 7 обесточена и через нормально замкнутые контакты контактора напряжение подключено к цепям общего освещения. При включении тумблера ОСВЕЩЕНИЕ в положениеконтактор КМ 7 включается и напряжение отключается от цепей общего освещения. Наличие напряжения в цепях освещения вызывает свечение соответствующего элемента индикации. ПУКС контролирует напряжения и токи нагрузки источников 27 В, напряжение и ток нагрузки АКБ и формирует сигналы включения (отключения) соответствующих контакторов, БК, преобразует напряжение 27 В в напряжения /-15 В для датчиков тока,9 В для питания микросхем ПУКС, формирует временную задержку перед отключением контактора АКБ при достижении величины разряда АКБ предельного значения. Напряжения с источников напряжения 27 В и АКБ через клеммы ХТ 1-ХТ 4, делители напряжения 1, 5, 6 поступают на инверсные входы компараторов 5.2, 6. Компараторы 5.2, 6.1 контролируют напряжения источников напряжения 27 В 1 и 27 В 2,6.2 - напряжение АКБ, для чего на их неинверсные входы через делители 13,19 14, 20 15, 21 подаются опорные напряжения. Переменные резисторы позволяют настраивать порог срабатывания компаратора. При напряжении источников напряжения 27 В ниже 25 В и напряжении АКБ ниже 20,5 В происходит переключение компараторов в состояние логической единицы, что приводит к отключению сигналов включения контакторов источников напряжения 27 В и появлению сигнала на клемме ХТ 20 (АКБ Р) на определенный промежуток времени от двух до пяти минут, формируемый счетчиком 4 с помощью микросхем 1.3, 1.4, 2.4 и генератора на микросхемах 1.1, 1.2,конденсаторе С 2, резисторах 5, 6 перед снятием сигнала включения контактора АКБ. Напряжения с источников напряжения 27 В и АКБ через диоды 4-6 также поступают на инверсные входы компараторов 4.1, 4.2, 5.1, а на их неинверсные входы через делители 10, 16 11, 17 12, 18 подаются опорные напряжения, обеспечивающие контроль величины напряжения 26.7 В, 27.6 В,27-27.4 В. Выходы компараторов через инверторы 2.5, 2.6, 4.1 подключены к клеммам ХТ 11-ХТ 13. 6 85082012.08.30 Выходы датчиков тока 27 В и АКБ через клеммы ХТ 1-ХТ 4 подключены к нагрузочным резисторам 1-3 и через диоды 1-3 поступают на неинверсные входы компараторов 2.1, 2.2, 3.1, а на их инверсные входы через делители напряжения 26 подаются опорные напряжения. Питание схемы осуществляется от 27 В (входы ХТ 1 и ХТ 2) и от 24 В (вход ХТ 3) через диоды 4-6 с помощью гасящего резистора 4 и микросхемы 1. На ПУКС установлен источник напряжений /-15 В для питания датчиков тока. Звуковая сигнализация включается при разряженной АКБ, а АКБ считается разряженной при снижении напряжения до 20,5 В. Заявляемый щит управления электропитанием является многофункциональным устройством с расширенными эксплуатационными возможностями и используется преимущественно в мобильных изделиях, не оснащенных системами электропитания, защиты и освещения. Кроме того, щит имеет приемлемые габариты и массу. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 10