Автомат переключения на резервное питание - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Автомат переключения на резервное питание

АВР и все, все, все: автоматический ввод резерва в дата-центре

В прошлом посте про PDU мы говорили, что в некоторых стойках установлен АВР — автоматический ввод резерва. Но на самом деле в ЦОДе АВР ставят не только в стойке, но и на всем пути электричества. В разных местах они решают разные задачи:

  • в главных распределительных щитах (ГРЩ) АВР переключает нагрузку между вводом от города и резервным питанием от дизель-генераторных установок (ДГУ);
  • в источниках бесперебойного питания (ИБП) АВР переключает нагрузку с основного ввода на байпас (об этом чуть ниже);
  • в стойках АВР переключает нагрузку с одного ввода на другой в случае возникновения проблем с одним из вводов.


АВР в стандартной схеме энергоснабжения дата-центров DataLine.

О том, какие АВР и где используются, и поговорим сегодня.

Основных типа АВР два: ATS (automatic transfer switch) и STS (static transfer switch). Они отличаются принципами работы и элементной базой и используются для разных задач. Если вкратце, то STS — это более «умный» ATS. Он быстрее переключает нагрузку и чаще используется для больших нагрузок/токов. Он более гибок в настройке, зато «с капризами» к сети: может отказаться работать, если 2 ввода питаются от разных источников, например: от трансформатора и ДГУ.

АВР в ГРЩ

Главный АВР дата-центра двадцать лет назад выглядел как сложная система контакторов и реле.


АВР образца начала 2000-х.

Сейчас АВР — это компактное многофункциональное устройство.

Система АВР в ГРЩ управляет вводными автоматами и дает команды на запуск и остановку ДГУ. При нагрузке более 2 МВт на уровне ГРЩ нецелесообразно гнаться за скоростью. Даже если переключится быстро, то пройдет время, пока запустится ДГУ. В этой системе используются более «медленные» ATS и выставляются задержки (уставки). Работает это так: когда питание дата-центра от трансформаторов пропадает, АВР командует устройствам: «Трансформатор, выключись. Теперь ждем 10 секунд (уставка), ДГУ, включись, ждем еще 10 секунд».

АВР в ИБП

На примере ИБП посмотрим, как работает второй тип АВР — STS или static transfer switch.

В ИБП переменный ток преобразуется в постоянный на выпрямителе. Затем на инверторе он превращается обратно в переменный ток, но уже со стабильными параметрами. Это устраняет помехи и повышает качество энергии. При отключении основного источника питания ИБП переключается на аккумуляторные батареи и питает дата-центр, пока в работу включаются ДГУ.

Но что, если из строя выйдет какой-то из элементов: выпрямитель, инвертор или аккумуляторные батареи? На этот случай в каждом ИБП есть механизм обходного пути, или байпас. С ним устройство продолжает работу в обход основных элементов, сразу от входного напряжения. Также байпасом пользуются, когда нужно выключить ИБП и вывести его в ремонт.

STS в ИБП нужен, чтобы безопасно перейти на байпасный ввод. Если коротко, то STS контролирует параметры сети на входе и на выходе, дожидается, когда они совпадут, и переключается в безопасных условиях.

АВР в стойке

Итак, к стойке подведены два ввода электропитания. Если у вашего оборудования два блока питания, вы спокойно подключаете его к разным PDU, и пропадание одного ввода вам не страшно. А если у вашего сервера один блок питания?
В стойке АВР используют, чтобы профит от двух вводов не пропал даром. При проблемах с одним из вводов АВР переключает нагрузку на другой ввод.

Дисклеймер: Если можете, избегайте оборудования с одним блоком питания, чтобы не создавать точку отказа в системе. Дальше мы покажем, в чем недостатки такой схемы подключения.

Задача АВР в стойке — переключить оборудование на рабочий ввод так быстро, чтобы в его работе не было перерыва. Нужную для этого скорость нашли опытным путем: не больше 20 мс. Посмотрим, как это обнаружили.

Сбои в работе серверного оборудования происходят из-за провалов напряжения (из-за работ на подстанциях, подключения мощных нагрузок или аварий). Чтобы проиллюстрировать, как оборудование выдерживает разную амплитуду и длительность перепадов напряжения, разработали кривые безопасной работы электрооборудования CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Сейчас они известны как кривые ITIC (Information Technology Industry Council), их варианты включены в стандарты IEEE 446 ANSI (это аналог наших ГОСТов).

Сверимся с графиком. Наша задача, чтобы устройства работали в «зеленой зоне». На кривой ITIC мы видим, что оборудование готово «терпеть» провал максимум 20 мс. Поэтому мы ориентируемся, чтобы АВР в стойке отрабатывал за 20 мс, а лучше — еще быстрее.


Источник: meandr.ru.

Устройство АВР. Типовой АВР (ATS) в стойке нашего ЦОДа занимает 1 юнит и выдерживает нагрузку 16 А.

На дисплее видим, от какого ввода питается АВР, сколько подключенные устройства потребляют в амперах. Отдельной кнопкой выбираем, отдать приоритет первому или второму вводу. Справа — порты для подключения к АВР:

  • Ethernet port — подключить мониторинг;
  • Serial port — зайти через ноутбук и посмотреть в логах, что происходит;
  • USB — вставить флешку и обновить прошивку.

Порты взаимозаменяемые: можно выполнить все эти операции, если есть доступ хотя бы к одному из них.

На тыльной стороне — вилки для подключения основного и резервного вводов и розеточная группа для подключения ИТ-оборудования.

Подробные характеристики АВР мы смотрим через веб-интерфейс. Там настраивается чувствительность переключения и видны логи.


Веб-интерфейс АВР.

Установка и подключение АВР. Устанавливать АВР по высоте лучше в середину стойки. Если мы заранее не знаем комплектацию стойки, то так оборудование с одним блоком питания сможет дотянуться проводами и с нижней, и с верхней части.

А вот дальше есть нюансы: глубина стандартной стойки гораздо больше, чем глубина АВР. Мы рекомендуем установить его как можно ближе к холодному коридору по двум причинам:

    Доступ к передней панели. Если установить АВР ближе к горячему коридору, мы увидим индикацию, но не сможем подключиться к нему через порты. А значит, не сможем посмотреть логи или перезагрузить устройство.


Где-то там, в глубине, мигает АВР — до порта уже не дотянуться.

  • Холодоснабжение. АВР рекомендуют использовать при температуре не более 45°С. При этом у него нет своих вентиляторов для охлаждения, это просто металлическое устройство с электронной начинкой. Поддерживают нужную температуру двумя способами:
    • потоками воздуха, которые дуют на него извне;
    • крепежами, которые уводят лишнее тепло.

    Если установить АВР со стороны горячего коридора и вдобавок зажать его пирогом из серверов, то мы получим печку. В лучшем случае у АВР сгорят мозги и он потеряет связь с внешним миром, в худшем — начнет хаотично переключать нагрузку или бросит ее.


    АВР парится лицом к горячему коридору.

    Был случай. Инженер на обходе услышал нехарактерные щелчки.
    В недрах горячего коридора под грудой серверов обнаружился АВР, который постоянно переключался с основного ввода на резервный.

    АВР заменили. Логи показали, что целую неделю он переключался каждую секунду — итого более полумиллиона коммутаций. Вот как это было

    Какие еще АВР бывают в стойке

    Вводный ATS для стойки. В нашем ЦОДе такой АВР выступает единственным источником распределения питания в стойке: работает как АВР+PDU. Занимает несколько юнитов, выдерживает нагрузку 32 А, подключается промышленными разъемами и может питать до 6 КВт оборудования. Использовать его можно, когда нет возможности смонтировать стандартные PDU, а одноблочное оборудование в стойке не обслуживает критичные нагрузки.

    Cтоечный STS. STS в стойке используется для оборудования, чувствительного к перепадам напряжения. Этот АВР переключается быстрее, чем ATS.


    Этот конкретный STS занимает 6 юнитов и у него немного «винтажный» интерфейс.

    Мини-АВР. Бывают и такие малышки, но у нас в ЦОДе такого не водится. Это мини-АВР для одного сервера.


    Этот АВР подключается прямо в блок питания сервера.

    Как мы ищем идеальный АВР

    Мы тестируем много разных АВР и проверяем, как они ведут себя в условиях высоких температур.

    Вот как издеваемся над АВР, чтобы это проверить:

    • подключаем к нему регистратор качества сети, сервер и еще несколько устройств для нагрузки;
    • изолируем стойку заглушками или пленкой, чтобы достичь высокой температуры;
    • нагреваем до 50°С;
    • поочередно отключаем вводы по 20 раз;
    • смотрим, не было ли провалов питания, как себя чувствует сервер;
    • если АВР проходит тест — нагреваем до 70°С.


    Фото тепловизором с одного из испытаний.


    Анализатор сети фиксирует напряжение с течением времени. На записи видим, сколько длилось переключение: на этот момент синусоида прервалась

    Кстати, берем АВР на тест: проверим ваше устройство на прочность и расскажем, что получилось ;)

    АВР в стойке: скрытая угроза

    Главная проблема с АВР в стойке в том, что он умеет только переключать нагрузку с основного на резервный ввод, но не защищает от короткого замыкания или перегрузки. Если на блоке питания происходит короткое замыкание, то по защите сработает автоматический выключатель уровнем выше: на PDU или в распределительном щите. В результате один ввод отключается, АВР это понимает и переключается на второй ввод. Если короткое замыкание еще остается, сработает автоматический выключатель второго ввода. В итоге из-за проблемы на одном оборудовании может обесточиться вся стойка.

    Читайте также  Отличие индукционной варочной панели от электрической

    Так что еще раз повторю: тысячу раз подумайте, прежде чем устанавливать АВР в стойку и использовать оборудование с одним блоком питания.

    Автоматическое переключение на резервный источник питания — 2

    Предыдущая версия данного устройства могла сработать только тогда, когда пропадало напряжение основного источника, от понижение или повышения напряжения защитить нагрузку не могло. В новом варианте устройства были исправлены эти недочёты, а именно:

      Устройство не переключит нагрузку на резервный источник питания при наличии даже пониженного напряжения основного источника.

    Устройство не способно работать при напряжении менее 6-ти вольт.

    Устройство не защитит нагрузку при повышении напряжения сверх допустимой величины.

    Новый вариант устройства обладает значительно улучшенными характеристиками.

    Способно работать при входном напряжении основного источника от 6 до 15 в.

    Защита нагрузки от пониженного или повышенного напряжения. Для контроля напряжения основного источника используются два компаратора. При отключении основного источника напряжения, работа устройства аналогична его предыдущей версии.

    Ток потребляемый нагрузкой ограничен только максимальным током, который могут выдержать контакты применяемого электромагнитного реле.

    Питается устройство от резервного источника питания на 12 в и потребляет ток около 100 ма, в случае если напряжение основного источника меньше 12-ти вольт, нужно применить стабилизатор и включить его в разрыв показанный на схеме, а также установить пороги срабатывания защиты построечными резисторами.

    Схема устройства и принцип работы.

    Работа устройства

    Напряжение основного источника поступает на резисторы R6 и R12 с которых напряжение поступает на входы компараторов, где сравнивается с напряжением поступающим со стабилизатора VR1. Отдельный стабилизатор VR1 применён для того, чтобы при изменении величины напряжения резервного источника питания не менялись пороги срабатывания защиты. Кратко опишу для чего предназначены эти подстроечные резисторы. Резистор R12 отвечает за срабатывание защиты при падении напряжения ниже минимального порога, который этим резистором выставляется. В моём случае этот порог 10.5 вольт и для того, чтобы его выставить, нужно при входном напряжении 10.5 вольт с помощью этого резистора выставить на выводе 7 компаратора напряжение 1.3в, что ниже порога срабатывания компаратора, так как на 6 ноге микросхемы напряжение 1.65 вольта, сразу же сработает защита. Резистор R6 отвечает за срабатывание защиты в случае критического повышения напряжения основного источника. В моём случае величина максимального напряжения установлена на уровне 13 вольт. При этом напряжении резистором R6 необходимо выставить на 5-й ноге микросхемы напряжение 4 вольта, что приведёт к срабатыванию защиты и переключению нагрузки на резервный источник. Благодаря этим резисторам защита срабатывает при понижении напряжения до 10.5 вольт, или повышении до 13.

    Самой интересной частью схемы является узел собранный на микросхемах DD1 и DD2. Он собственно и является схемой защиты. Два входа этого узла подключены к компараторам, но для того, чтобы на выводе 8 микросхемы DD1 появился уровень логической 1 и сработала защита должны быть созданы определённые условия. Данный узел интересен ещё и тем, что логическая единица на выходе 8 DD1.1 появится при наличии одинаковых логических состояний на входах, либо два 0 , либо две 1. Если на одном входе будет 1, а на другом 0, то защита не сработает.

    Работает схема защиты следующим образом. При нормальном входном напряжении основного источника работает только компаратор DA1.2, так как напряжение выше минимального порога отключения и следовательно открытый выходной транзистора компаратора DA1.2 замыкает выводы 4 и 5 элемента DD2.4 на массу, что аналогично состоянию логического 0, а на входах 1 и 2 элемента DD2.3 действует напряжение около 4.5 — 5 вольт, что аналогично состоянию логической 1, так как напряжение не достигает 13 вольт и компаратор DA1.1 не работает. При таком условии защита не сработает. При повышении напряжения основного источника до 13 вольт начинает работать компаратор DA1.1, открывается выходной транзистор и замыкая входы 1 и 2 DD2.3 на массу принудительно создаёт уровень логического 0, тем самым на обоих входах принудительно появляется уровень логического 0 и срабатывает защита. Если напряжение упало ниже минимального порога, то напряжение подводимое к 7-й ноге компаратора падает до уровня ниже 1.65 вольта, выходной транзистор закроется и перестанет замыкать входы 4 и 5 элемента DD2.4 на массу, что приведёт к установлению на входах 4 и 5 напряжения 4.5 — 5 вольт(уровень 1). Поскольку DA1.1 уже не работает и DA1.2перестал, то создаётся условие при котором уровень логической единицы появится на обоих входах узла защиты и она сработает. Подробнее работа узла показана в таблице. В таблице показаны логические состояния на всех выводах микросхем.

    Таблица логических состояний элементов узла.

    Налаживание устройства

    Правильно собранное устройство требует минимальной наладки, а именно установки порогов срабатывания защиты. Для этого необходимо вместо основного источника напряжения подключить к устройству регулируемый блок питания и с помощью подстроечных резисторов выставить пороги срабатывания защиты.

    Внешний вид устройства

    Расположение деталей на плате устройства.

    Ручное управление и АВР для генератора в сети частного дома

    Проблемы с перебоями в энергоснабжении существуют, пожалуй, со времен открытия электричества и знакомы каждому. Одним из выходов из создавшегося положения может стать резервный электрогенератор, на который можно перейти до устранения проблемы. Переключиться на него несложно и вручную, но если объект ответственный или у вас нет желания возиться с рубильниками, эту задачу можно возложить на автомат — АВР для генератора.

    Требования к оборудованию резервного питания

    Необходимость перехода на резервный источник, как правило, вызвана либо аварийной, либо нештатной ситуацией. В связи с этим нередко все переключения осуществляются неквалифицированным персоналом и зачастую в сложных условиях — в темноте, тесноте, под открытым небом. Именно поэтому требования к резервирующему оборудованию достаточно жесткие:

    1. Безопасность для оператора. Все резервное электрооборудование не должно иметь открытых токоведущих и движущихся частей (за исключением приводных ручек), а его металлические шасси и кожухи нужно заземлить. Отправляя даже неподготовленного человека на переключение, вы должны быть уверены, что он не попадет под напряжение и не повредит руки какими-нибудь фиксаторами или тягами, даже работая при плохом освещении.
    2. Безопасность для электрооборудования. Схема коммутации должна быть такой, чтобы даже при не полностью или не в той последовательности выполненном переключении оператор не смог создать аварийной ситуации — подать встречное напряжение, переключить не все фазы, вызвать короткое замыкание и пр. Все это обеспечит сохранность основных и резервных цепей даже при неумелых или ошибочных действиях человека.
    3. Оперативность. Переход на резервный генератор должен требовать минимум манипуляций и производиться по возможности быстро. Сами устройства коммутации должны быть максимально доступны, чтобы к ним не нужно было взбираться по стремянкам или лазить по люкам. Это особенно важно для ответственных объектов и специального электрооборудования (холодильные установки, системы микроклимата, котлы, печи и пр.).
    4. Наглядность и простота. Конструкция переключателей и рубильников должна быть максимально простой, а схема переключения — наглядной и интуитивно понятной. Это существенно сокращает вероятность ошибки человека и выхода из строя оборудования. Такие схемы проще обслуживать, а ремонт при их поломке будет стоить дешевле.

    Стоит отметить, что каким бы методом переключения на резервное питание вы ни пользовались, ручным или автоматическим, все условия должны быть по возможности максимально соблюдены. Ведь именно от этого будет зависеть не только обеспечение бесперебойного питания объекта, но и безопасность людей.

    Методы подключения резервного генератора

    В зависимости от конкретных требований и возможностей (наличие или отсутствие дежурного персонала, его квалификации, финансов предприятия и пр.) переход на резервный источник может осуществляться одним из трех способов:

    1. Ручное переключение.
    2. Полуавтоматический переход.
    3. Автоматическое переключение.

    Для небольших объектов и частных домов вполне подойдет ручная схема подключения бензогенератора к домашней сети. Оборудование таких систем стоит недорого, а присутствие людей в жилом доме подразумевается само собой. Полуавтоматический способ переключения требует участия оператора на том или ином этапе коммутации, а значит, он отлично подойдет как для частных домов, так и для объектов с постоянным, пусть даже неквалифицированным персоналом.

    Полностью автоматический переход обычно используется на автоматизированных и ответственных объектах или участках, а также там, где постоянный персонал отсутствует.

    Ручное подключение

    Для реализации этого метода достаточно обычного перекидного рубильника на нужное количество полюсов и резервного генератора, подходящих мощности и напряжения.

    Схема подключения генератора к сети дома через перекидной рубильник

    Читайте также  Соединение кабель канала под углом

    Для того чтобы запитать дом от резервного источника, здесь достаточно лишь повернуть ручку рубильника, на оси которой находятся переключатели А и В. При этом ножи устройства сначала отключат потребителя от основного источника (сети), и лишь затем подключат его к резервному (генератору). В схеме необходимо коммутировать однофазную цепь, рубильник имеет два переключателя или, как принято говорить, полюса. Но существуют и многополюсные приборы, коммутирующие трехфазные линии.

    Трехполюсные перекидные рубильник (слева) и переключатели

    Первым на рисунке приведен двухпозиционный рубильник, два последних — переключатели, имеющие по три позиции. Рубильник позволяет подключить нагрузку либо к сети, либо к резервному источнику. Третьего не дано. Трехпозиционные приборы имеют третье (промежуточное) положение, в котором нагрузка уже отключена от сети, но еще не подключена к генератору.

    Если потух свет, рубильник переключается на бензиновый или дизельный генератор и этот самый генератор запускается. Во время пуска на выходе напряжение частота начнут плавно увеличиваться от нуля до номинала.

    В это время двигатели электроприборов сгорят. Будь в вашем распоряжении трехпозиционный переключатель, вы бы смогли сначала просто отключить дом от сети, потом спокойно запустить генератор, вывести его на режим, а уж затем переключиться к резервному электропитанию.

    Полуавтоматический переход на другой источник

    Этот метод подразумевает автоматизацию тех или иных (не всех) процессов переключения. Участие человека в таком типе переключения все равно необходимо, но сама коммутация становится намного проще и безопаснее как для человека, так и для оборудования.

    Автомат переключения на резерв

    Этот узел, который несложно собрать своими руками, предназначен для автоматического переключения нагрузки с основного на резервный источник при пропадании первого и наоборот. Для его реализации понадобится электромагнитный пускатель или реле, срабатывающие от 220 В и с контактами, выдерживающими ток домовых потребителей. В качестве примера взято электромагнитное реле РЭК77/3 с тремя группами переключающих контактов:

    Электромагнитное реле РЭК77/3 с обмоткой 220 В / 50 Гц

    Устройство выдерживает ток до 10 А, и вполне может использоваться в качестве автоматического переключателя на небольшом объекте или в частном доме. Схема же автомата будет выглядеть следующим образом:

    Здесь реле исполняет роль автоматического перекидного выключателя. Одна группа контактов переключает фазу, другая — ноль, третья не используется. Обмотка реле питается от основной сети. В исходном положении в линии «Сеть» присутствует напряжение, реле включено и подает напряжение на нагрузку. При пропадании сети реле отпускает и переключает нагрузку на питание от генератора. При возобновлении электроснабжения реле К1 вновь срабатывает, и схема возвращается к питанию от основного источника.

    Это полный автомат ввода резерва, но лишь в том случае, когда сам резервный источник всегда под напряжением. Если же в качестве резерва используется бензогенератор, а это чаще всего именно так, то понятно, что система будет полуавтоматической — генератор придется запускать вручную.

    С запуском бензогенератора

    Эта конструкция в состоянии самостоятельно запустить генератор. Единственное условие — сам генератор должен иметь стартер и дистанционную систему пуска хотя бы кнопкой. Для реализации этой идеи понадобится еще одно реле и пусковой таймер произвольной конструкции:

    Подключение бензогенератора к сети дома, схема с автостартом

    Здесь реле К1 исполняет те же функции — переключает нагрузку при пропадании основного напряжения. Но дополнительно оно своей третьей группой контактов подает напряжение на стартер и реле времени. Реле периодически пытается завести генератор, с его запуском появляется напряжение на резервной линии. При этом срабатывает реле К2 и своими контактами отключает систему автозапуска бензогенератора.

    Но и эта конструкция не является полным автоматом. Во-первых, если генератор по каким-либо причинам не запустится (холодно, плохая регулировка пуска, нет топлива и пр.), устройство будет пытаться заводить его до тех пор, пока не сожжет стартер или не посадит пусковой аккумулятор. Во-вторых, при появлении основного напряжения автоматика переключит нагрузку на него, но не заглушит генератор.

    Полный автомат ввода резерва

    Для того чтобы полностью автоматизировать процесс, необходимо нечто большее, чем 2 реле — полноценная система контроля. Такая система существует и называется АВР — Автоматический Ввод Резерва. Создаются подобные устройства на базе программируемых AVR контроллеров, имеют в своем составе множество датчиков обратной связи и регуляторов. Сделать такое оборудование самостоятельно сможет лишь квалифицированный специалист.

    Но оснастить свой дом или любой другой объект подобным автоматом можно — они есть в продаже, хотя и стоят недешево. Зато список функций, выполняемых стандартным АВР, достаточно велик:

    1. Отключение потребителей от основного источника при пропадании в нем питающего напряжения.
    2. «Умный» запуск генератора с контролем неудачного старта.
    3. Вывод бензогенератора на рабочий режим.
    4. Подключение потребителей к линии генератора.
    5. Подсчет моточасов, контроль температуры двигателя, расхода топлива и пр.
    6. Контроль напряжения, частоты и тока с автоподстройкой режима работы генератора.
    7. Автоматическое переключение на основной источник при возобновлении штатного электроснабжения.
    8. Остановка бензогенератора.
    9. Зарядка аккумулятора стартера.

    Сегодня купить блок АВР можно как в комплекте с бензогенератором, так и отдельно. Первый вариант, конечно, проще (узлы адаптированы и подключены друг к другу уже производителем), но финансово неоправдан, если генератор уже есть. В этом случае достаточно приобрести АВР, но перед покупкой обязательно проконсультируйтесь со специалистом о том, сможет ли конкретная модель автомата работать именно с вашим генератором. Структурная же схема подключения генератора с АВР в домовую сеть будет выглядеть примерно так:

    Общая схема подключения генератора с блоком АВР

    Originally posted 2018-07-04 07:16:31.

    Схема подключения АВР на контакторах. Реле контроля фаз.

    09 Сен 2015г | Раздел: Электрика

    Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Бесперебойное электроснабжение потребителей электроэнергии: промышленных предприятий, банков, больниц, теле и радиоцентров, операторов сотовой связи, загородных домов и т.д. всегда было актуальным. Ведь внезапное отключение напряжения, особенно на длительное время, может привести к непредсказуемым последствиям.

    Одним из способов бесперебойной подачи напряжения является раздельное питание потребителя двумя независимыми источниками электроэнергии, один из которых является основным (рабочим), а второй резервным. В качестве основного источника используется рабочая линия подстанции, а в качестве резервного источника может использоваться вторая (резервная) линия подстанции, автономный генератор тока или устройство бесперебойного питания.

    В аварийной ситуации при исчезновении напряжения со стороны основного источника электроэнергии важно обеспечить быстрое включение резервного источника. Для этих целей служит автоматический ввод резерва (сокращенно АВР), который автоматически переключает подачу напряжения между рабочим и резервным источниками, обеспечивая непрерывную подачу электричества потребителю.

    На самом деле процесс переключения между рабочим и резервным источниками очень ответственный и включает в себя целый комплекс функций и параметров, обеспечивающих надежную работу автоматики системы АВР. Поэтому на подстанциях и распределительных пунктах электрических сетей используют сложные многоуровневые схемы АВР, включающие в себя логическую, измерительную и силовую части.

    В рамках этой статьи мы рассмотрим лишь простые электрические схемы автоматического ввода резерва, выполненные на контакторах, а также разберем схему АВР с использованием реле контроля фаз. Все эти схемы Вы сможете легко реализовать в своей домашней электрической сети, и тем самым обеспечить бесперебойное питание бытовой аппаратуры.

    1. 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.

    Читайте также  Геотермальное отопление дома принцип работы

    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.

    2. Схема АВР на одном контакторе, с разрывающимися фазой и нулем.

    В отличие от предыдущей схемы здесь коммутируются как фазный провод, так и нулевой, что позволяет использовать автономный источник электроэнергии, и в случае аварии полностью исключать из домашней сети неработающий ввод. А чтобы счетчик не учитывал выработанную энергию резервным вводом, ввод подключен после счетчика.

    В качестве резервного питания для этого АВР можно использовать свою мини-электростанцию, дизельный или бензиновый генератор тока, бесперебойный источник питания или какой-нибудь другой автономный источник напряжения.

    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 своими нормально-разомкнутыми контактами КМ1.1 и КМ1.2 подключает домашнюю сеть к основному вводу. При этом нормально-замкнутые контакты КМ1.3 и КМ1.4 размыкаются и полностью отключают резервный ввод от домашней сети.

    При исчезновении напряжения на основном вводе катушка КМ1 обесточивается, контакты КМ1.1 и КМ1.2 размыкаются и отключают фазный и нулевой провода основного ввода. Одновременно с этим контакты КМ1.3 и КМ1.4 становятся замкнутыми и через них напряжение с резервного ввода поступает в домашнюю сеть.

    В данной схеме можно применить модульные контакторы типа VS463-22 230V, ESB-63-22 230V, MK-103, КМ-63, Z-SCH230/63-22, что позволяет питать нагрузку с токами до 63 Ампер.

    Иногда возникает ситуация, когда при возобновлении питания на основном вводе не всегда требуется переходить на него автоматически. Чтобы выполнить это условие опять немного изменим схему и добавим в нее кнопку, чтобы переключение на основной ввод происходило только при нажатии этой кнопки. Такой вариант схемы АВР (без счетчика электроэнергии) используется в некоторых электроустановках для питания оборудования КИПиА.

    Здесь кнопка SB1 подключена параллельно контакту КМ1.1, который стоит в цепи питания катушки контактора. Такое включение не позволит контактору автоматически включиться при появлении напряжения на основном вводе.

    Чтобы запитать контактор вручную необходимо кратковременно нажать кнопку SB1. Напряжение попадет на катушку, контактор сработает, замкнет контакты КМ1.1 и КМ1.2 и подключит основной ввод к домашней сети. При этом контакты КМ1.3 и КМ1.4 разомкнутся и отключат резервное питание.

    Конечно, чтобы включить источник резервного питания нужно в схему АВР добавить промежуточное реле, контакты которого бы запускали пусковую электронику аппаратуры резервного питания. Но это нужно делать исходя из каждого конкретного случая.

    В дополнение к этой части статьи посмотрите видеоролик, в котором увидите работу обеих схем автоматического ввода резерва.

    На этом пока все, а во второй части рассмотрим схему АВР с использованием реле контроля фаз.

    Да будет свет! Система резервного питания в загородном доме

    Ничего не может быть хуже, чем отключение света зимой. Любой из загородных жителей рано или поздно сталкивается с ситуацией, когда лампочки гаснут, скважинный насос перестаёт качать воду, а батареи системы отопления остывают на глазах. Время задействовать резервное питание!

    Большинство скажет: надо просто завести генератор и подключить к нему приборы и оборудование в доме. Не всё так просто. Пользователи forumhouse.ru хорошо знают, как запустить генератор на морозе.

    Но есть и другое решение проблемы с перебоями электричества: система резервного питания дома или сокращённо – СРП.

    Для правильного выбора такой системы питания необходимо понять, чем она отличается от системы автономного питания (САП).

    СРП используется в том случае, когда дом подключён к основной электросети. При отключении основного питания резервное электропитание «подхватывает» основных потребителей электроэнергии: скважинный насос, котёл, холодильник, компьютер, телевизор и другое электрооборудование. САП – это основная система электропитания для дома, применяемая при полном отсутствии основной электросети.

    Переходим к выбору системы резервного питания. По мнению Андрей-АА, существует 4 основных типа резервного питания для дома.

    • Если сеть отключается ненадолго, но суммарно в месяц более чем на 10 часов, то оптимальной будет система, состоящая из инвертора, зарядного устройства и блока аккумуляторов, заряжаемых от сети.
    • Если сеть отключают менее чем на 10 часов в месяц, то выгодней система из электрогенератора с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), оборудованного системой автоматического пуска.
    • Если сеть отключают часто и надолго, или когда напряжение в сети слишком низкое, то оптимальной является система, состоящая из генератора, блока аккумуляторов, зарядного устройства и инвертора.
    • Если требуемую мощность можно ограничить 1-1,5 кВт, то в качестве резервной системы питания можно использовать автомобиль с подключённым к нему инвертором.

    Остановимся подробнее на третьем варианте. Пользователь с ником galexy456 предлагает пошаговый план создания бюджетной системы резервного питания для дома.

    1 В электрический щиток заводятся два кабеля из подсобного помещения. Первый кабель необходим, чтобы подать электричество на инвертор. Второй – чтобы передать электричество от инвертора в дом.

    У меня на улице смонтирован маленький щиток, в котором реализована схема автоматического ввода резерва, или сокращённо АВР

    2 В подсобное помещение ставим инвертор, аккумуляторы и коммутируем все устройства.

    Я рекомендую выбирать инвертор с синусоидальным выходным напряжением.

    В случае отключения электричества такая система работает следующим образом. АВР самостоятельно и быстро – так, что приборы не успевают отключиться, переключает питание с основного на резервное.

    Теперь все подключённые энергопотребители продолжают работать от аккумуляторов и инвертора. Если энергоснабжение отсутствует больше 5-6 часов, то, не дожидаясь полного разряда аккумуляторов (от этого сильно сокращается срок их службы), для продолжения бесперебойного питания необходимо вручную завести генератор.

    Существуют системы резервного питания с автоматическим запуском генератора, установленным в отапливаемом подсобном помещении и снабжённом принудительным отводом выхлопных газов. Главный недостаток таких СРП – это их высокая цена.

    После запуска генератора инвертор переводит нагрузку на питание приборов от него и одновременно начинает заряжать аккумуляторы. Таким образом, продлевается время работы системы и экономится моторесурс генератора, т.к. он работает не в постоянном режиме.

    Любая, даже самая продвинутая и дорогая система резервного питания, в первую очередь, приучает экономить энергоресурсы в доме, т.к. от этого напрямую зависит время работы системы резервного электроснабжения дома.

    • заменить все лампочки в доме на энергосберегающие;
    • проложить вторую, резервную линию электросети, к которой, в случае отключения электричества, можно подключить самое необходимое оборудование в доме;
    • как следует утеплить дом, чтобы уменьшить затраты на отопление;
    • при работе резервной системы питания не пользоваться мощными электроприборами: утюгом, электрочайником, пылесосом.

    Включение фена, чайника или утюга на 3-7 минут сильно не разрядит аккумуляторы, но глажку или работу с мощным электроинструментом лучше не допускать.

    Для построения СРП нагрузку в доме можно условно разделить на три части:

    1. Отопление.
    2. Водонагревательные приборы.
    3. Приборы, требующие обязательного резервного питания, а именно:
    • освещение;
    • циркуляционные насосы отопления;
    • скважинный насос и насосная станция;
    • компьютер;
    • холодильник, телевизор, Интернет.

    Также в качестве резервной системы питания можно использовать и автомобиль. Для этого необходимо:

    1. Приобрести инвертор с синусоидальным выходом на 12-220 В мощностью до 2 кВт с защитой от перегрузки по току или по мощности.
    2. Прогреть двигатель автомобиля.
    3. Выключить двигатель.
    4. Подсоединить инвертор непосредственно к клеммам аккумулятора (не отсоединяя его от автомобиля).
    5. Завести двигатель.
    6. Подсоединить нагрузку к инвертору.
    7. После отключения нагрузки необходимо оставить двигатель авто заведённым, чтобы он подзарядил аккумулятор.

    Я постоянно использую энергосистему своего авто в качестве резервного источника электричества на даче. Максимальное время работы в таком режиме составляло 10 часов, работали все основные потребители электрической энергии в доме.

    Пользователи сайта FORUMHOUSE могут узнать, как самостоятельно сделать резервную систему питания питания. Вся информация по расчёту автономной системы питания собрана в этом дневнике. Автоматический запуск и использование генератора «от А до Я» описан в этой теме.

    А в этом видео рассказывается о том, как инвертор и блок аккумуляторов могут увеличить электрическую мощность в доме.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: