Простые схемы
Если владелец частного дома хочет избежать перебоев с электроснабжением, то он может самостоятельно собрать несложную схему АВР. Она содержат минимальное количество элементов и является довольно надежными.
На базе контакторов
Наиболее простой считается схема АВР на контакторах, которая предназначена для однофазных сетей.
В таком режиме система будет работать до того момента, пока не восстановится энергоснабжение на вводе 1. Описанная схема отличается высокой надежностью и может эффективно функционировать даже без механической блокировки пускателей. Более того, подобное усовершенствование является чрезмерным.
Для запуска одного из вводов, достаточно кратковременного отключения напряжения с помощью автоматических выключателей SA 1 либо SA 2. Логика система проста и не требует детального описания. Стоит лишь помнить, что замыкающие клеммы контакторов необходимо подбирать по показателю полного тока нагрузки. Для размыкающих контактов определенных требований нет, так как они используются в роли блок-контактов.
На реверсивном рубильнике
Эта конструкция вызывает интерес тем, что способна потреблять электроэнергию исключительно в момент переключения. Этим она существенно отличается от схемы на контакторах. В ее основе находится автоматический разъединитель, например NH40SZ. Это устройство способно работать в режиме сетевого источника электроэнергии и обеспечить автоматическое переключение между вводами.
Кроме этого, прибор предлагает три режима работы в качестве основного источника питания, выполняя при этом следующие функции:
- Переключение на основной ввод в автоматическом режиме с тестированием работоспособности потерянной фазы.
- Самовозврат с одновременным тестированием показателя минимального напряжения и перенапряжения.
- При возврате к работе от основного источника питания выполняется проверка минимального напряжения, частоты и перенапряжения.
Классификация АВР и варианты реализации
Осуществляться резервное питание и его автоматический ввод может от отдельного генератора, аккумуляторной батареи либо отдельной линии.
В свою очередь все системы АВР по своему действию делятся на:
- Односторонние. Одна секция или же ввод является рабочим (основным), а второй резервный. В случае исчезновения рабочего напряжения включается резерв.
- Двухсторонние. Когда существуют две раздельно питающиеся секции и соответственно две линии являются рабочими, и при отключении одной любой из них, другая является резервной.
Также АВР может быть с восстановлением питания по нормальной схеме и без него. Во втором случае происходит полное погашение нерабочей сети и даже при повторном возобновлении питания схема не будет работать как прежде по двум линиям.
Особенности работы с бытовыми генераторами
Для того чтобы организовать автоматический ввод резерва в доме можно в качестве источника резервного питания использовать автономный генератор. Он даст возможность длительное время обеспечить электрической энергией целый дом, а величина подключаемой нагрузки зависит от мощности самого генератора. Вот схема подключения:
Введение генератора в качестве источника электроэнергии вместо сетевого напряжения можно практиковать в однофазной и трёхфазной сети с учетом модели генератора. Однако для того, чтобы этот процесс был полностью автоматизирован необходимо, чтобы генератор был оснащён стартером, а также понадобится специальный блок, состоящий из набора коммутационных устройств, включающих стартер только на время запуска и отключающих при возобновлении подачи сетевого напряжения. Выглядит он вот так:
Такой блок для генератора совместим с любым типом двигателя и имеет три положения: «Стоп», «Включен, «Запуск». Правда, в зимнее время необходим прогрев двигателя внутреннего сгорания, но этот блок можно запрограммировать, учитывая и эту особенность. Крепится он на дин рейку в распределительном щитке.
На видео доходчиво объясняется схема, по которой можно сделать автоматический ввод резерва для генератора своими руками:
АВР на аккумуляторах
С развитием преобразователей, трансформирующих постоянный ток в переменный, появляется возможность использовать, например, автомобильный аккумулятор в качестве источника резервного питания. Помимо аккумулятора, понадобится приобрести современный автомобильный инвертор, преобразующий 12 Вольт постоянного напряжения в 220 Вольт переменного.
Правда, этот источник вряд ли можно использовать для силовой нагрузки, но цепи освещения он может легко обеспечить стабильным напряжением на время непродолжительной аварии на линии. При этом длительность работы будет зависеть от мощности потребителей и емкости аккумуляторов.
Для увеличения ёмкости можно параллельно подключить несколько аккумуляторных батарей. Схема соединения самой системы АВР может быть реализована с помощью пускателя.
Пускатель включается в основную цепь, а при проблемах в сети его подвижная часть отпадает, тем самым его размыкающий блок-контакт, введённый в цепь аккумулятора, запускает систему автоматического электроснабжения. Этот способ менее затратный, нежели генераторный, но не способен выдавать длительное время ток для мощных бытовых приборов.
Применение логического контроллера
Для двух сетей электроснабжения трехфазным питанием применяются уже готовые блоки АВР с применением логического цифрового контролера, который может учитывать множество параметров, требуемых для создания идеальной системы. На нём имеется вся нужная маркировка и инструкция по управлению и подключению.
Правда, перед тем как подключить модуль и приобрести его, нужно задуматься, имеется ли резервный источник питания с более надёжным электроснабжением. Так как нет смысла подключать его к одной и той же системе трёхфазной сети, то есть питающейся от одного трансформатора 6/0,4 кВ.
Схема АВР на одном контакторе.
Рассмотрим простейшую схему АВР, которую можно применить для однофазной сети собственного дома, небольшого производственного или административного здания. Схема выполнена на одном контакторе КМ1, двух однополюсных автоматических выключателей SF1 и SF2, и одном двухполюсном автоматическом выключателе QF1.
При первом включении АВР в работу поочередно включаем автоматы SF1 и SF2.
В рабочем режиме напряжение питания от основного ввода поступает на катушку контактора КМ1. Контактор срабатывает и его нормально-разомкнутый контакт КМ1.1 замыкается, а нормально-замкнутый КМ1.2 размыкается.
Фаза А1 через однополюсный выключатель SF1 и силовой контакт КМ1.1 приходит на вход двухполюсного выключателя QF1. Ноль N нигде не разрывается, а сразу подключается на второй вход выключателя QF1. При включении QF1 его контакты замыкаются, и напряжение основного ввода поступает в сеть к потребителю.
В аварийном режиме, когда напряжение на основном вводе отсутствует, катушка контактора обесточивается, контакт КМ1.1 размыкается, а КМ1.2 становится замкнутым.
Теперь от резервного ввода фаза А2 через выключатели SF2, QF1 и контакт КМ1.2 поступает к потребителю в сеть.
При восстановлении питания на основном вводе на катушку контактора КМ1 вновь поступает напряжение и контактор срабатывает. При этом контакт КМ1.1 замыкается, а КМ1.2 размыкается, и к потребителю опять поступает напряжение от основного ввода.
Бывают ситуации, когда при нормальном режиме работы возникает необходимость перевести питание нагрузки с основного ввода на резервный. Для этого достаточно отключить автоматический выключатель SF1.
Данная схема АВР классическая и прекрасно работает, но при ее использовании необходимо учитывать коммутирующую мощность силовых контактов: если контакты рассчитаны на рабочий ток, например, 12 Ампер, то и нагрузку к АВР следует подключать не более 12 Ампер.
В случае же, когда общая потребляемая мощность, например, дома, будет более 12 Ампер, то от резервного ввода можно запитать только самое необходимое электрооборудование, которое будет обеспечивать нормальную жизнедеятельность до восстановления напряжения на основном вводе.
Однако в таком варианте схема пригодна только для объектов, где есть возможность получить от подстанции две независимые линии питающего напряжения. В домашних условиях такой роскоши нет, поэтому немного видоизменим схему, чтобы адаптировать ее под домашнюю сеть.
Как работает АВР?
Основная роль в работе этого переключателя возложена на контакторную группу. Речь идет о группе контакторов, которые, по сути, представляют элементы, контролирующие наличия света.
Если свет исчезает, то от контакторов поступает соответствующий сигнал на управляющий механизм. В качестве последнего здесь выступает контролёр. От него уже поступают команды дальше, а они становятся основанием для переключения на питание генератора и его включения. В тот момент, когда основная сеть начинает работать, контролером осуществляется обратное переключение на сеть, в результате происходит отключение электроустановки. В этом и состоит суть работы автоматического переключателя.
Разобравшись с тем, каким образом работает АВР, можно уделить внимание и особенностям выбора автоматики, что поможет избежать проблем при использовании этого переключателя. Большинство потребителей не считает должным при выборе генератора уделять внимание и автоматике для электростанций
И в этом они ошибаются. Дело в том, что в случае использования некачественной автоматики последняя уже по прошествии 6 месяцев работы начинает издавать неприятный шум, через год возникает ее перегрев, на фоне чего увеличивается вероятность возникновения возгорания. А это уже создает серьезную опасность не только для устройств и приборов, установленных в здании, но и для людей, проживающих в нем.
Подключение генератора. Варианты схем АВР для генератора
Сразу скажу, что генератор тут ни при чём, это в данном случае всего лишь источник резервного питания. В качестве этого источника может быть не только генератор, но и вторая фаза, и фаза с другой подстанции или другой линии. Схемы Автоматического включения резерва (АВР) универсальны и могут работать в разных ситуациях.
В принципе, что тут подключать? У генератора есть обычная розетка, в комплекте штепсельная вилка, какие проблемы? Но куда идёт провод от вилки? И как сделать так, чтобы схема подключения была удобной, правильной, а главное – безопасной?
Казалось бы, что проще – поставить переключатель, и нет проблем.
1. Схема подключения генератора через переключатель
Так многие и делают, и я так делаю, в зависимости от финансовых возможностей клиента. Только не надо забывать о двух важных вещах:
- Не переключать под нагрузкой!
- Правильно подобрать защиту и ток рубильника (переключателя).
Но мы не ищем лёгких путей, нам подавай автоматику и защиту от аварий и человеческого фактора.
Поэтому предлагаю рассмотреть второй вариант схемы:
2. Схема подключения генератора через реле контроля напряжения. Простейшая схема АВР.
Во второй схеме АВР применяется реле контроля напряжения KV. Фактически это обычное реле, которое находится во включенном состоянии, когда напряжение из города в норме. И перекидной контакт будет в левом по схеме положении.
Когда напряжение из города пропадает, реле выключается, и схема приобретает изображенный вид – нагрузка питается от генератора.
Реле контроля напряжения – основа любой схемы АВР. Для однофазных схем это обычное реле, которое питается от основной фазы.
Для трехфазных схем применяется трехфазное реле контроля фаз, которое подробно описано в другой моей статье.
Идём далее, совершенствуем схему АВР для автоматического подключения генератора:
3. Схема подключения генератора через реле и контакторы. АВР с усилением
Третья схема отличается от второй тем, что она может пропускать через себя гораздо бОльший ток. Реле напряжения KV используется только по своему назначению – автоматически переключает нагрузку, подавая питание на катушку соответствующего пускателя.
Когда напряжение из города есть, KV включено, оно своим нормально открытым (НО) контактом включает контактор КМ1, и фаза L1 поступает на нагрузку (выход схемы L).
Когда напряжение из города поступать перестаёт, KV выключается, и своим НЗ контактом включает контактор КМ2, и фаза L2 поступает на нагрузку.
Схема прекрасная, и даже рабочая. Но использовать её крайне опасно. Из-за отсутствия защит от замыкания “фаза L1 на фазу L2”. Такое замыкание может произойти из-за неисправности (залипания контактов, заклинивания реле или контакторов), или из-за пресловутого человеческого фактора – что если колхозный электрик решит нажать пускатель КМ2, когда включен КМ1?
Так вот, чтобы на порядок уменьшить вероятность аварий, на практике применяется такая схема АВР для генератора:
4. Схема АВР для генератора с электрической и механической блокировками
Отличие её от схемы 3 всего лишь в том, что в неё введены защиты от одновременного включения контакторов КМ1 и КМ2. Защита имеет две ступени – электрическая и механическая.
Электрическая блокировка реализована на НЗ контактах КМ1 и КМ2, которые взаимоисключают одновременное включение пускателей.
А механическая (обозначена на схеме перевернутым треугольником) обеспечивается конструкцией пускателей. Пускатель в данном случае должен быть обязательно реверсивным, подробнее читайте в статье про схему включения реверсивного пускателя.
Ну а практическая схема автоматики, будет выглядеть так:
5. Схема АВР для подключения генератора с блокировками и защитами
Добавились двухполюсные защитные автоматы QF1 и QF2, и ещё силовой контакт, рвущий нолевой провод N1 в случае отключения города.
Рвать “городской” ноль нужно для дополнительной безопасности. Дело в том, что на выходе генератора нет понятия “рабочий ноль” и “фаза”, и названы они так могут быть условно. И в случае залипания “фазного” контакта, когда ноль N1 не разорван (как в схеме 4) в городскую линию пойдёт напряжение 220В.
Эту схему я и собрал, сейчас покажу как.
По какому принципу происходит автоматический ввод резерва
Независимо от типа подключения по одностороннему или двустороннему принципу, в системе заложена функция отслеживания параметров сети. Для этих целей служит реле контроля напряжения, а также управляющие микропроцессорные блоки, что не сказывается на работе системы в целом. Например, можно рассмотреть принцип действия АВР, чтобы обеспечить бесперебойное энергоснабжение для однофазного потребителя.
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.
При штатном режиме подача напряжения производится на индикаторную лампу с катушкой реле К1. Таким образом положение нормально-замкнутого (и нормально-разомкнутого) контакта меняется. Нагрузка поступает с основного источника линия А. Напряжение В пропадает на входе А, гаснет лампа, прекращается насыщение катушки реле, что, соответственно, приводит к возврату контактов в начальное положение. Таким образом нагрузка включается на входе В.
Когда на основном вводе напряжение восстанавливается, то в реле производится перекоммутация на источник А, что соответствует принципу работу источника с односторонним исполнением.
Это упрощенная схема, иллюстрирующая происходящие процессы в системе АВР, которую обычно берут в пример для объяснения.
Тип запуска
Современные генераторы – большой класс агрегатов, отличающихся набором технических характеристик, видом топлива, на котором они работают и разными функциями. Также одним из важных элементов, определяющих удобство работы с агрегатом, является тип запуска. На сегодня существует несколько типов запуска генераторов, которые я подробно опишу ниже.
- Ручной тип запуска. Выполняется путем продергивания пускового троса. То есть, вы самостоятельно приводите в работу устройство при возникновении неисправностей в центральной электрической сети. Этот запуск хорош тем, что всегда готов к работе, но удобный он только для небольших генов. Чем тяжелее и мощнее аппарат, тем больше силы нужно приложить, чтобы продернуть зажигание, поскольку возникает сопротивление при запуске. Помимо того, на холоде и морозе, с первого раза вы никогда не запустите генератор, хорошо, если получится с пятого-шестого.
- Электростарт. Этот тип запуска на порядок выше. Запуск генератора с электростартером выполняется простым поворотом ключа в замке зажигания. Как в автомобиле – одно движение, и все зажужжало и заработало. Низкие температуры на эту функцию никак не влияют, можно легко запускать и в мороз. С таким поворотом ключа справляется и женщина, и пожилой человек.
- Дистанционный запуск считается довольно комфортным. Как правило, это брелок типа того, который включает и отключает сигнализацию на автомобиле. При отключении электричества в стационарной сети, вы уже не должны выходить из дома и и идти в темный подвал к генератору, а можете просто нажать кнопку на брелоке, и дом осветится. Удобно, но возможно только при наличии в гене электростартера.
- Автоматический запуск без вмешательства оператора. Его я считаю самым комфортным и удобным в настоящее время. Поэтому остановимся на этом типе включения подробнее.
Возможные способы реализации АВР с анализом работы
Функционирование АВР проще проанализировать на анализе нескольких типовых решений, указанных далее.
Простые
На рисунке указана типовая система, переключающая бытовую сеть на работу от резервного генератора:
Данная схема предусматривает дополнительно защиту сети от КЗ, наличие электрического и механического блокирования, исключающего одновременное подключение обоих источников.
Также читайте: Автоматическая частотная разгрузка — АЧР
На рисунке представлены следующие элементы:
- АВ1 и АВ2 – коммутаторы двухполюсного типа на главном и запасном входе, срабатывающие автоматически;
- К1 и К2 – контакторные катушки;
- К3 – реле напряжения;
- К1.1, К2.1, К3.2, К3.1 – контакторные клеммы нормально-замкнутого типа;
- К1.2, К2.2, К3.2, К2.3 – клеммы нормально-разомкнутого типа.
При нормальной работе К3 подключена, со срабатыванием посредством реле К3.2 и отключением К3.1. Подключена обмотка К2, замыкая К2.2 и К2.3, размыкая К2.1, являющегося электрическим блокированием, исключающим включение К1.
При создании аварийной ситуации, ток перестаёт поступать на обмотку К3, с занятием клемм реле начального положения. К1 отключается, изменяется статус клемм К1.1 и К1.2. К1.1 обеспечивает защищает сеть, исключая включение К2. К1.2 убирает блокировку нагрузки.
Срабатывание механической блокировки обеспечивается реверсивным устройством, представленным на рисунке в виде треугольного значка, вершиной книзу.
Схема подключения АВР на контакторах:
АВР в промышленной сфере
Промышленные системы работают в аналогичном порядке. На рисунке представлен типовой вариант шкафа АВР:
Изображены элементы:
- АВ1, АВ2 – защитные устройства трехполюсного типа;
- S1, S2 – механические коммутационные устройства;
- КМ1, КМ2 – контакторные устройства;
- РКФ – фазные контролирующие реле;
- L1, L2 – индикаторные модули;
- км1.1, км2.1, км2.2, ркф1 – клеммы в разомкнутом состоянии при нормальном режиме;
- км1.3, км2.3, ркф2 – замкнутые клеммы.
Система функционирует по аналогичному принципу, но применяется реле, выполняющее контроль по каждой фазе. В случае перекоса или пропажи питания, схема переключается на запасной ввод, возвращаясь в штатный режим при восстановлении нормальных характеристик.
АВР для высоковольтных линий
Для систем высокого напряжения порядок работы сохраняется прежний, но конструкция устройства усложняется:
Представленная система исключает применение резервных трансформаторов. Шины Ш1 и Ш2 задействованы соответственно через трансформаторы Т1 и Т2, равнозначными по значению. При нормальной работе характерно разомкнутое положение секционного коммутирующего элемента СВ10, с контролем работы ТП от ТН1 Ш и ТН2 Ш.
Также читайте: Оказание первой помощи при поражении электрическим током
При прекращении подачи питания на Ш1, отключается выключатель В10Т1, и включается СВ10. При этом напряжение на обе секции подаётся от одного трансформатора. При нормализации ситуации, схема возвращается в исходное положение.
Виды АВР для высоковольтной сети:
Микропроцессорные бесконтактные системы
Для микропроцессорных управляющих блоков используются АВР на полупроводниковых элементах, отличающихся большей надёжностью.
Блок АВР
Такие системы обладают следующими достоинствами:
- исключением механических соединений, что позволяет избавиться от связанных с этим неудобств в виде дефектов указанных контактов;
- пропадает надобность использования механического блокирования;
- расширенным спектром регулировки характеристик переключения.
К минусам стоит отнести сложность в ремонте и непростую конструкцию, разобраться в которой по силам только квалифицированным специалистам.
Применение АВР позволяет обеспечить штатный режим эксплуатации энергосистем, как в условиях бытового потребителя, так и на промышленных предприятиях.
Назначение АВР
Назначение данной системы в электрике схоже с организацией бесперебойного питания. Главная задача автоматического ввода резервного питания — это быстрое восстановление электроснабжения без участия в этом процессе человека. На больших подстанциях всегда имеется два ввода на две, разделённые секционным выключателем, секции распределительного устройства, работающие автономно друг от друга. Согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок) автоматическое подключение резервного питания и снабжение на 2 ввода является обязательной мерой обеспечения электричеством потребителей первой категории.
Простой пример необходимости данной системы можно привести относительно освещения какого-то важного охраняемого участка. То есть при отключении основного ввода система сама включит питание от резервного источника, при этом данный важный участок останется осветлен
Максимум что может возникнуть — это непродолжительное прекращение питания, которое визуально даже отследить тяжело. Это зависит от скорости срабатывания АВР, время включения резерва должно составлять порядка 0,3–0,8 секунд.
Предназначение и что представляет собой АВР
Система АВР – электрощитовое вводно-коммутационное распредустройство – оперативно переключает нагрузку на резервный источник, если возникнут проблемы энергетического плана на основной линии. Перед автоматическим переключением в режим аварийной работы система выявляет проблемы с напряжением в цепи вводов и проблемы с нагрузками.
Что скрывается под аббревиатурой
Есть немало способов усовершенствования работы системы энергоснабжения зданий и жилых домов. Среди них – АВР имеет особое значение. Название АВР – автоматический ввод резерва – объясняет назначение системы. Иногда «ввод» заменяют на «включение», что не совсем корректно. Включение резерва подразумевает запуск резервного генератора в определенных случаях.
Класификация АВР
Принип классификации работы рабочей системы позволяет выявить наиболее сложные участки цепи подачи напряжения. АВР блоки или шкафы принято классифицировать по определенным параметрам:
по количеству резервных секций (например, АВР на два питания для обеспечения большей надежности энергоснабжения);
по типу сети (обычно используются однофазные блоки АВР, но есть устройства для коммутации трехфазного питания, применяющиеся для запуска генератора)
по времени срабатывания;
по мощности коммутируемой нагрузки;
по классу напряжения (например, в цепях для коммутации высоковольтных линий).
Классификация служит наглядным примером работы системы энегообеспечения с контролем переключений от исновного источника к резервному. АВР ускоряет и защищает автоматические переключения.
Особенности эксплуатации в высоковольтных цепях
Для того чтобы установка автоматического резервирования работала в цепи, где стандартное напряжение превышает отметку 1 тыс. вольт, необходим специальный трансформатор напряжения. На второй обмотке такого агрегата в нормальном режиме работы должно, быть 100 вольт. Чтобы собрать и запустить установку, используют специальное реле минимального напряжения либо реле контроля фаз. Оно оперативно реагирует не только на понижение величины сетевого напряжения, но даже на исчезновение минимум одной из фаз. В этом случае электрики должны выполнить все требования, которые касаются правильного ввода АВР в первичную эксплуатацию.
