Ни одна энергетическая система не застрахована от проблем с электроснабжением. Они могут причинять дискомфорт, приводить к финансовым убыткам, материальному ущербу, снизить уровень безопасности. Иногда от стабильности энергосистемы зависит здоровье и даже жизнь человека. Для предотвращения этих последствий необходимо подключение к двум и более независимым источникам электроэнергии, а для автоматического переключения нагрузки между ними используют блок АВР.
Что такое АВР?
Аббревиатура АВР расшифровывается как автоматический ввод (или включение) резерва. Это оборудование, которое следит за напряжением на основном и резервном вводах, а при возникновении проблем с централизованным питанием, например, обесточиванием или падением напряжения ниже допустимого, система автоматически отключает потребителя от сети и подключает к резервному источнику электропитания. При появлении или стабилизации сетевого напряжения устройство автоматически переключает нагрузку обратно на основную линию.
К АВР выдвигают следующие требования:
- максимально оперативное восстановление электропитания;
- разрыв связи с основной схемой до переключения на резервную и наоборот;
- исключение повторного выполнения действий.
В качестве резервного источника напряжения часто используют генератор, при этом принцип работы АВР в электроустановках немного изменяется. При обнаружении проблем с электропитанием автоматический ввод резерва сначала отключает потребителя от основной схемы питания, затем запускает двигатель миниатюрной электростанции. После нескольких минут его прогрева и выхода генератора на рабочую частоту автоматический ввод резерва переключает схему на питание от генератора. После возобновления подачи электроэнергии устройство переключает потребителя на сетевое электропитание.
Из чего состоит блок автоматического ввода резерва?
В конструкцию АВР входят логическая часть – принимает решения и коммутационная – переключает вводы. На последних расположено метрологическое оборудование, которое мониторит характеристики рабочего напряжения и позволяет устанавливать пределы рабочего напряжения (минимальное и максимальное).
В первый блок входит логический контроллер – позволяет задавать выдержку срабатывания и реле однократности включения (двухпозиционное). Сигнальная часть или индикаторы – информирует оператора о состоянии источников.
Механику или коммутационную часть выполняют на автоматических выключателях либо контакторах, которые исключают одновременное подключение потребителя к двум выводам за счёт механической и электронной блокировок.
Различают два метода реализации АВР:
- В одностороннем исполнении устройство автоматического включения резерва различает основной и резервный вводы. Оборудование питается от сетевого источника, при возникновении неполадок с ним переходит на резервное, после стабилизации напряжения – обратно на основное.
- При двухстороннем исполнении у обоих вводов одинаковый приоритет.
Первая схема распространена в быту, вторая – пользуется спросом в промышленности.
Принцип работы АВР
Принцип действия системы АВР базируется на постоянном отслеживании входящих параметров электрической сети при помощи микропроцессора или реле контроля напряжения. Рассмотрим работу автомата ввода резерва, используя однофазную схему.
Здесь:
- N – нулевой провод;
- A – сетевое питание;
- B – резервный источник напряжения;
- L – лампочка или индикатор;
- K1 – переключатель, реле;
- К1.1 – группа контактов.
При штатной работе схемы питающее напряжение поступает с основной линии (ЛЭП). Оно параллельно проходит через лампочку и катушку реле. При исчезновении сетевого напряжения (на вводе A) лампочка гаснет, катушка переключает контактную группу во второе положение – на резервную линию (B) вследствие того, что катушка перестаёт насыщаться.
При восстановлении напряжения на источник A реле переключает нагрузки обратно на основной источник электропитания. При этом ситуация подачи питания на оба входа исключена.
Схемы АВР
Рассмотрим распространённые способы реализации автоматического ввода резерва.
Схема с парой вводов
Простейшая схема устройства автоматического ввода резерва подразумевает наличие приоритета у первого ввода. Её реализуют на основе пары контакторов, иногда – автоматических выключателей.
Оператор указывает условия переключения источника питания. Контроллер следит за входящими параметрами напряжения, и при их отклонении от нормы (слишком высокое или низкое напряжение, его отсутствие, короткое замыкание) отправляет автоматике сигнал о переходе на резервное питание.
При этом микроконтроллер следит, чтобы:
- В цепи не было не устраняемых неполадок, иначе задействование резерва может представлять опасность для потребителей.
- Основной ввод оставался активным для исключения ситуаций, когда напряжение в цепи исчезает из-за отключения ввода, а не проблем с напряжением на линии.
- На резервном вводе было допустимое напряжение. В случае с генератором микроконтроллеру нужно убедиться, что его двигатель запустился и вышел на рабочие обороты.
При соблюдении всех условий блок автоматического ввода резерва сначала размывает основной вход, затем переводит цепь на резервный источник электропитания. После возврата параметров на главном вводе в норму АВР переключает питания энергосистемы из резервного питания на основное.
Один ввод плюс генераторная установка
Для бесперебойного электропитания частных домов часто используют схему основной ввод - генератор. В качестве основного источника напряжения используют линию электропередач, резервным выступает дизельная или бензиновая генераторная установка. Ниже приведено объяснение работы схемы.
При наличии сетевого питания потребитель получает напряжение от линии электропередач.
В случае исчезновения напряжения или выхода его значения за допустимые пределы АВР размыкает основной контакт и подаёт сигнал запуска двигателя генератора. Стартер раскручивает его за счёт электроэнергии аккумулятора.
Далее АВР ожидает, пока мотор прогреется, и генератор выйдет на номинальный режим работы – начнёт выдавать требуемое напряжение.
После – задействует резервную линию.
Измерительные устройства следят за параметрами электричества на обоих вводах. При появлении нормального напряжения на первом АВР (в течение определённого времени, чтобы исключить кратковременную подачу тока) активирует основное питание и посылает команду остановки двигателя электростанции.
Схема с тремя вводами и генератором
Схема комбинирует себе две предыдущие с одной особенностью: генератор задействуется при проблемах с основным и резервным питанием. При его отсутствии контакты на двух первых входах (QF1 и QF2) размыкаются, а значит, разомкнутым будет и QF3, поэтому замыкается контакт реле на четвёртом входе. Затем формируется сигнал для запуска двигателя генератора.
Для подробного рассмотрения усложним схему с использованием микроконтроллера от AVR.
Здесь появляется сторонний источник питания +12 В – аккумулятор, за счёт электроэнергии которого стартер раскручивает мотор электрогенератора. После запуска двигатель должен прогреться и выйти на номинальные обороты, чтобы выдавать стабильное напряжение на реле KV1. Когда потенциал достигает нужного значения, реле замыкает контакт KV1.1, напряжение попадает на разъёмы №16, №22 и №9. Вследствие микроконтроллер отправляет реле К3 и катушке КМ3 сигналы на замыкание. Пускатель КМ3.1 включает силовые контакты, в итоге схема питается от электрического генератора.
Самая распространённая схема реализации АВР в быту – основной ввод плюс генератор, в промышленности и энергетике используют более сложные трёхфазные схемы с тремя выводами.