Никто не застрахован от проблем с централизованным электроснабжением: скачки напряжения, его исчезновение. Для непрерывного электропитания промышленной, государственной, частной и прочей инфраструктуры целесообразно иметь хотя бы один из альтернативных способов электроснабжения, а для переключения между источниками питания используют устройство автоматического ввода резерва. Оно исключит дискомфорт, материальный, финансовый ущерб, а порой – сохраняет здоровье и жизни людей.
Для чего используется АВР
Автоматический ввод резерва или АВР – электротехническое коммутационное распределительное устройство, которое оперативно переключает нагрузку между основным и резервным (или несколькими) источниками питания, такими, как дизельный генератор. Оно следит за напряжением на главном и резервном вводе, а при выходе значения за допустимые нормы (скачки, исчезновение) автоматически переключает сеть на альтернативный источник питания, предварительно отключив его от основной линии. После стабилизации показателей или появления потенциала в сети централизованного электроснабжения АВР переключает нагрузку на основную электросеть.
АВР следит за параметрами электричества в сети и автоматически переключает питание между централизованной и резервной линиями электроснабжения.
Из чего состоит АВР
Устройство автоматического ввода резерва представлено двумя функциональными блоками. Логический модуль отвечает за принятие решений. Он состоит из:
- Контроллера – благодаря ему можно задавать задержку – время срабатывания и граничные значения напряжения. Он контролирует параметры сети.
- Двухпозиционного переключателя.
- Индикаторов – отображают параметры сети: текущее напряжение, его пределы.
Коммутационный или блок механики – переключает питание между источниками. Его выполняют на контакторах или автоматических выключателях. Они предотвращают подключение потребителя сразу к двум источникам питания за счёт механической или электронной блокировки.
Существует два варианта исполнения АВР.
При односторонней реализации автоматический ввод резерва различает главный (централизованная сеть) и резервный вводы. Потребители питаются от основного источника. В случае проблем с напряжением на нём – переводятся на резервный, а после его появления / стабилизации переходят обратно на централизованное энергоснабжение. Эту схему применяют в быту: дом, дача; небольших мастерских, цехах, СТО.
Двухсторонняя реализация подразумевает одинаковый приоритет у обоих вводов. Актуальна преимущественно для питания объектов промышленности.
Принцип работы автоматического ввода резерва
Реле контроля напряжения или микроконтроллер постоянно мониторит напряжение электрической сети (в трёхфазных сетях дополнительно могут следить за последовательностью чередования фаз, проверять, подключён ли нулевой провод).
Рассмотрим на примере простой схемы.
На рисунке:
- A – сетевое напряжение (220 В);
- B – резервное питание, например, генератор;
- K1 – реле;
- K1.1 – контакторы;
- L – потребитель, в данном случае – лампочка;
- N – нулевой провод.
При питании потребителя от централизованной сети напряжение проходит через переключатель K1 и лампочку (любой потребитель, может быть дом). Когда питание исчезает, катушка переводит потребителя на резервное электропитание B, ведь она перестаёт насыщаться. При появлении или стабилизации напряжения в основной сети реле включает сетевое питание обратно.
В более совершенных схемах реле срабатывает после определённой выставленной пользователем задержки во избежание переключения на резервное питание при кратковременных скачках напряжения, при этом можно указывать его пиковые показания.
Заметьте, ситуация подачи электропитания с обоих источников исключена.
Реле может заменить микроконтроллер, а контакторы – автоматический выключатель с электроприводом.
Схемы работы АВР
Для питания однофазных сетей используют три основные схемы реализации автоматического ввода резерва.
Два ввода с приоритетом
Собирается при помощи контакторов или автоматических выключателей. Потребитель питается от первого ввода. Микроконтроллер мониторит параметры сети, и при коротком замыкании во внешней цепи, исчезновении или отклонении напряжения от указанного оператором (снижение или повышение) отключает потребителя от первого ввода, а затем подключает к резервному.
Схему применяют для питания частных домов, небольших мастерских, дач, сервисных центров. Микроконтроллер дополнительно следит, чтобы в сети отсутствовали другие неполадки, а на резервном вводе было напряжение в пределах нормы.
Два ввода: централизованная сеть и генератор
Схема повторяет предыдущую, где в качестве основного источника напряжения используют централизованную сеть, а резервного – генератор. Работает аналогично, но с поправкой на мини-электростанцию.
- Потребитель получает централизованное питание.
- Микроконтроллер обнаруживает выход напряжения за установленные пределы, после истечения задержки разрывает контакт с основной сетью. Дальше отправляет сигнал запуска двигателя электростанции при помощи стартера (за счёт энергии аккумулятора).
- После прогрева мотора генератора и появления на резервном вводе допустимого напряжение в течение определённого времени (когда установка наберёт рабочие обороты) сеть переходит на резервное энергопитание.
- Микроконтроллер продолжает мониторить оба ввода. После обнаружения стабильного напряжения на основном вводе (централизованное питание) на протяжении установленного времени АВР отключает потребителя от резервного источника, подключает к основному, а затем посылает сигнал на остановку генератора.
Если дизельная электростанция не оснащена стартером, её двигатель придётся запускать и останавливать вручную.
Три ввода и генератор
Комбинация двух предыдущих схем. При проблемах с напряжением на основном вводе АВР размыкает контакт QF1 и замыкает QF2. Если допустимого напряжения не будет и на нём, размыкается QF2, а значит и QF3, после АВР активирует QF4 – питание от генератора.
Схему автоматического ввода резерва для трёхфазной сети, усложнённая микроконтроллером AVR от компании Atmel и генератором со стартером, а значит, в ней появится аккумулятор для запуска стартера двигателя.
При проблемах с питанием на двух вводах микроконтроллер отключает их, отправляет аккумулятору сигнал активации стартера. Тот раскручивает двигатель электрогенератора, он прогревается до рабочей температуры и выходит на номинальные обороты, а значит, выдаёт нужное напряжение. Его фиксирует реле KV1 и активирует контакт KV1.1.
Питающее напряжение поступает ко входам 9, 16, 22. После этого микроконтроллер отправляет сигналы активации на катушку KM3 и реле K3. При помощи пускателя KM3.1 замыкаются силовые контакты, и потребитель подключается к энергоснабжению от электростанции.
Что лучше: релейно-контактная или микропроцессорная AVR?
Сравним обе схемы по основным параметрам. Для удобства сделаем это в табличном виде.
| Релейно-контактная схема | Микропроцессорное решение | |
|---|---|---|
| Логика | Неизменяемая | Программируемая |
| Ремонтопригодность | Быстрый поиск неполадок и их устранение | Неисправности находит сам микропроцессор, но устраняют их обычно эксперты |
| Настройки | Изменяются на реле времени | Выставляют через панель оператора, в том числе дистанционно |
| Устойчивость к помехам | Высокая | Низкая, порой нужны защитные устройства. |
Устройства АВР восстанавливают питание потребителя путём автоматического переключения между основным и резервным (-ыми) источниками питания. Их реализуют на автоматических переключателях / контакторах и реле / микропроцессорах, при этом существует несколько различных схем подключения АВР.