Автоматический ввод резерва (АВР): назначение и классификация

Системы АВР применяют для бесперебойного электроснабжения частных домов, предприятий, других объектов. Автоматическое включение резерва повышает уровень безопасности, предотвращает материальные потери. В некоторых ситуациях исключает угрозы жизни и здоровью людей. Для корректного выбора компонентов необходимо ознакомиться с принципами действия специализированного оборудования.

Что такое устройство АВР

Сохранение рабочего состояния источника питания обеспечивается с применением особых инженерных решений. При возникновении аварийной ситуации автоматика подключает генератор. Необходимые действия выполняются без тщательного контроля и вмешательства со стороны пользователя.

Основные функциональные компоненты типовой системы АВР:

• контрольные приборы фиксируют изменения электрических параметров сети питания;
• при регистрации разрыва цепи (КЗ) или отклонения от установленного порогового уровня автоматика отключает поврежденный участок;
• устройство сигнализации сообщает о нарушении рабочего режима;
• контактная группа подключает дежурный источник питания.

Далее проводят необходимые мероприятия для восстановления штатной системы. Аббревиатура (АВР) расшифровывается как «Автоматический Ввод Резерва». Кроме дежурного генератора используют переключение на работоспособную сеть или блок аккумуляторных батарей.

Назначение АВР

Функциональность системы основана на принципах обеспечения бесперебойной работы источника питания. Автоматизация основных процессов подразумевает исключение действий обслуживающего и эксплуатационного персонала. Профессиональные требования к оборудованию изложены в правилах ПУЭ. В частности, для подключения потребителей 1-й категории применяется схема АВР на 2 ввода с секционником на автоматах.

Дублирование распределительных устройств и других важнейших элементов обеспечивают высокий уровень надежности. Такие блоки рассчитаны на автономную работу. В ходе создания конструкторской документации исключают взаимное влияние для предотвращения ошибочных действий автомата АВР.

Необходимость применения таких систем поясняет пример хорошего оснащения частного загородного дома. Как правило, в таких объектах устанавливают локальную систему отопления. Управление современного газового котла обеспечивает электроника. Для принудительной циркуляции теплоносителя по контурам применяют насосы. Отключение этих компонентов при сильном морозе провоцирует разрушение труб и радиаторов.

Ремонтно-восстановительные работы намного дороже по сравнению с автозапуском специального генератора. Наличие дежурного источника питания пригодится при авариях в сетях электроснабжения. Если подключение напряжения выполняется достаточно быстро, пользователи не будут испытывать дискомфорт.

Принцип работы

Для изучения рабочих алгоритмов можно использовать пример сборки на простой элементной базе.

• Постоянный контроль электрических параметров основной линии обеспечивает контактор.
• Переменный ток через выключатель по замкнутой цепи поступает в локальную сеть к потребителям.
• Если напряжение пропадет, индукционная катушка не сможет удерживать шток.
• Пружина переместит через привод для замыкания контактную группу резервного ввода.
• Одновременно отключается основной автомат.
• При появлении напряжения в рабочей линии действия выполняются в обратном порядке.

Лампочки в соответствующих цепях сигнализируют о запуске определенных режимов.

Требования к системе

Функциональность представленной схемы органичена. Если неполадки в основной линии сопровождаются коротким замыканием, повторное включение провоцирует повреждение нагрузки. Определенное влияние оказывают реактивные характеристики электродвигателей. При подключении станка или мощного вентилятора падение напряжения способно вызвать ложное срабатывание системы защиты.

Отдельно следует рассмотреть скорость подключения запасного источника. При значительных временных интервалах в некоторых подключенных устройствах срабатывают локальные схемы защиты. Подобные ситуации сопровождаются сбоями в работе. Они провоцируют поломки, ускоренный износ приводов.

Чтобы устранить недостатки применяют логические схемы управления, созданные на основе электронных блоков со специализированным программным обеспечением. Некоторые компоненты оснащают механическими узлами блокировки. Такие элементы сохраняют работоспособность при полном отключении основного и аварийного питания.

Основные требования к АВР современного уровня:

• надежность подключения запасного источника питания (ИП) при пиковых нагрузках и значительных изменениях рабочих параметров сети;
• достаточное быстродействие для исключения повреждения потребителей электроэнергии;
• регулируемая настройка пороговых уровней включения системы защиты;
• блокировка подсоединения к цепи с КЗ и параллельного подключения двух вводов;
• однократное срабатывание;
• автоматизированная проверка функционального состояния резервного ИП.

Плавное переключение обеспечивают с помощью добавления в схему трансформаторов.

Выбор автоматики

Промышленное оборудование и технику профессиональной категории оснащают автоматикой в стандартной комплектации. Как минимум, предлагают в составе ящик с набором контакторов для воспроизведения защитного алгоритма. В зоне доступности размещают аварийную кнопку. При необходимости рукой установку отключают одним быстрым движением.

Специализированный щит АВР можно приобрести в собранном состоянии либо создать функциональный аналог самостоятельно. При выборе готового изделия следует обратить внимание на репутацию производителя. Пригодится предварительное изучение отзывов покупателей и мнения опытных экспертов.

В нижнем ценовом диапазоне представлены изделия сомнительного происхождения. Если АВР однофазный стоит до 1500-2000 р., вряд ли можно рассчитывать на длительный срок службы и высокую надежность. Подделки отличаются плохой сборкой, низким качеством контактных групп. Достаточно часто в подобных моделях используют маломощные электронные ключи, которые не приспособлены к броскам напряжения и нагрузкам с выраженными индуктивными характеристиками.

От 4 000 до 8 000 р. можно найти качественные АВР малоизвестных торговых марок. В надежных комплектах оборудования применяют электромеханические функциональные компоненты.

В диапазоне от 20 000 р. и выше представлена продукция ответственных производителей. На эти изделия предоставляют официальные гарантийные обязательства. Быстродействие и другие важные параметры контролируют в каждой отдельной товарной партии.

Автоматика без контроллера

Расшифровка обозначения подчеркивает главную особенность оборудования данной категории. «Автоматический» способ подключения резерва современного уровня подразумевает не только отсутствие вмешательства со стороны пользователей. Электронный контроллер обеспечивает оперативную проверку состояния питающей и резервной сети. Он блокирует выполнение ошибочных операций, препятствует возникновению потенциально опасных ситуаций. При выборе АВР следует проверить наличие в комплекте этого полезного компонента.

АВР в сетях 0,4 кВ

Для коммутации цепей питания в сетях со сравнительно небольшим напряжением (0,4 кВ) применяют серийные контакторы с магнитным приводом. Также используют пускатели в комплекте с АВ. Компоненты схемы подбирают с учетом токовых нагрузок (потребляемой мощности).

В типовые щиты АВР на 2 ввода устанавливают приборы учета электроэнергии, устройства защиты от импульсных бросков напряжения, реле с функцией задержки для создания дополнительного временного интервала перед подключением нагрузки.

Классификация АВР и варианты реализации

Применяют следующие схемы организации рабочих алгоритмов:

• Односторонняя подразумевает подключение резервного ввода при необходимости. Например, для временного питания от АКБ.
• В двустороннем исполнении обе секции равнозначны. Такое решение применяют, если возможно переключение на резервную сеть с аналогичными параметрами.

Отдельно определяют логику восстановительного процесса. Используют:

• последующее автоматизированное подключение к основной линии;
• переход на резервное питание с изменением режима в ручном управлении.

Особенности работы с бытовыми генераторами

Популярность такого решения обусловлена простотой выбора техники необходимой мощности. В соответствующем сегменте рынка предлагают генераторы с приводом от бензиновых (дизельных, газовых) моторов для подключения к одно- и трехфазным сетям. Они рассчитаны на длительную непрерывную эксплуатацию без тщательного контроля. Автономность фактически зависит лишь от запаса топлива.

Для запуска силового агрегата секционный шкаф автоматики комплектуют специализированным блоком управления. Он подает питание на стартер по установленному алгоритму. В частности, можно настроить программу на предварительный прогрев дизельного двигателя в зимних условиях.

АВР на аккумуляторах

Такие источники резервного питания подают в линию постоянный ток. Для преобразования в синусоиду определенной амплитуды (220 или 380 V) применяют инвертор. Следует понимать ограниченную автономность такого варианта. Однако параллельным подключением нескольких АКБ можно обеспечить необходимый временной интервал. Перспективное направление – литий-ионные накопители энергии. Они превосходят свинцово-кислотные аналоги по главным техническим характеристикам. Высокая цена ограничивает широкое применение. Однако по мере увеличения спроса и расширения производства производители начинают предлагать качественные изделия по приемлемой стоимости.

Подключение АКБ проще по сравнению с генератором. В этом варианте АВР можно собрать по стандартной схеме без специального блока управления запуском двигателя.

Применение логического контроллера

Такие блоки применяют для точной настройки алгоритма рабочих операций. Специальными регуляторами устанавливают допустимый процент отклонения напряжения от номинала, временные интервалы, другие параметры. Цепи управляющих сигналов подсоединяют к устройствам коммутации.

Организация АВР в высоковольтных цепях

Чтобы упростить контроль рабочих параметров сети применяют понижающий трансформатор. Определенным количеством витков уменьшают напряжение с 1000 до 100 V. Если в цепь управления добавить реле контроля фаз, подключение резерва выполняется при обрыве хотя бы одной линии.

Схемы подключения

Оптимальный вариант выбирают с учетом:

• рабочих параметров сети питания;
• типа нагрузок;
• особых требований по скорости ввода резерва и другим параметрам.

Для однофазных сетей при подключении частного дома или небольшого коммерческого объекта можно применить простейший вариант на модульных контакторах с двухполюсным АВ. Схему АВР с реле контроля фаз на два ввода используют при подключении мощных нагрузок. В соответствующем исполнении кроме уровня напряжения контролируют искажения синусоиды, корректность фазировки. Если предполагается работа с несколькими источниками (больше двух), создают систему с необходимым количеством вводов.

Назначение, выбор и подключение автоматического переключателя фаз

В ряде случаев промышленные, а иногда и бытовые однофазные линии запитываются от сети с тремя-четырьмя фазами. Для того чтобы выбрать фазу с напряжением, соответствующим параметрам линии, в цепь устанавливается автоматический переключатель фаз. Это устройство обеспечивает бесперебойную подачу напряжения, а также защищает подключенные приборы от перепадов, которые могут стать причиной выхода техники из строя. Переключатель фаз автоматический подсоединяется к трёхфазной или четырехфазной сети, через которую происходит подача электричества в однофазную линию. Один из фазных проводников на его выходе подключается к защищаемой цепи. При выходе параметров напряжения на нем за пределы нормы прибор переключает электросеть на питание от другого кабеля.

Порядок работы переключателя

Автоматический переключатель – это цифровой прибор, изготовленный на базе микропроцессоров. Устройство долговечно и отличается высокой точностью, позволяющей обеспечить надежную защиту включенной в сеть аппаратуры.

При подсоединении аппарата к линии может быть выбрана в качестве питающего проводника любая фазная жила.

Чтобы контакты встроенных в прибор выходных реле не залипали, устройство оснащено внутренней блокировкой. Кроме того, оно контролирует состояние контактов пускателей, которые имеются во внешней электроцепи. Использование этого прибора позволяет не допустить перегрузки по фазам.

Параметры установки АПФ

Для моделей этих устройств характерны нижеперечисленные установочные параметры:

• Предельное напряжение (верхнее и нижнее). Показатель максимального напряжения наиболее значим, и важно правильно его подобрать, не ошибившись при настройке. Если он слишком низок, то прибор будет постоянно срабатывать, а если подобранное значение слишком велико – неизбежен перегрев внутренней проводки, что может привести к пожару.
• Приоритетная фаза АПФ. Если перепады напряжения на ней отсутствуют, аппарат не будет переключаться на другие линии. При перепадах питание линии будет переключено на другой проводник, но вместе с тем аппарат продолжит контролировать приоритетную жилу. Когда разность потенциалов на ней нормализуется, нагрузка переключится обратно.
• Время включения. Этим термином обозначается период задержки после исчезновения напряжения на всех токоведущих проводниках. По истечении его устройство вновь попытается включить питание.

• Время возврата. Это интервал после переключения питания с приоритетной жилы на резервную, по истечении которого прибор произведет проверку основной фазы, и если ее параметры будут в норме, переключит снабжение линии электроэнергией на нее. Если приоритетный проводник не готов к подключению нагрузки, повторная проверка будет произведена через тот же временной промежуток.

Особенности подключения и функционирования устройства

Монтаж автоматического переключателя производится сразу после электросчетчика. Аппарат, подсоединенный к линии, тестирует состояние проводников и подключает цепь к жиле, параметры которой максимально соответствуют требуемым. В ходе работы прибор постоянно следит за напряжением, которое не должно выходить за установленные пределы.

Порядок работы и устройство переключателя фаз на видео:

При работе контроль напряжения осуществляется не только на приоритетной фазе, но и на двух резервных. Это нужно для того, чтобы при нарушении параметров на основном проводнике без задержек выбрать другую жилу для переключения питания. Если напряжение на обеих резервных линиях находится в допустимых пределах, переключение идет от L1 к L2 и далее (обозначения фаз имеются на корпусе приборов, каждой соответствует свой светодиод).

Если разность потенциалов не соответствует заданным параметрам ни на одном проводнике, питание подаваться через них не будет. При нормализации напряжения на приоритетной линии подключение произойдет к ней в первую очередь.

Основные виды АПФ

В современных сетях нашей страны наиболее распространены модели переключателей PF 431 и PF 451. Рассмотрим их более подробно.

PF 431

Этот прибор обеспечивает надежную защиту бытовой аппаратуры от скачков напряжения на фазных жилах. Он может устанавливаться вместе с кондиционерами, холодильниками и морозильными камерами, компьютерами, системами сигнализации и видеонаблюдения и другой аппаратурой, которая должна непрерывно снабжаться электроэнергией.

Устройство работает по следующему принципу. Ко входу АПФ подключается трехфазное напряжение, к выходу – однофазная сеть с параметрами 220В, 50Гц. Прибор осуществляет контроль выходной разности потенциалов, и если она выходит за установленные пределы, подключает линию к фазной жиле, параметры которой соответствуют норме. При этом контроль за приоритетным проводником, которым для этой модели является L3, не прекращается.

Когда напряжение на ней нормализуется, происходит обратное подключение. Если разность потенциалов на L3 стабильна, переподключения питания на резервные фазы происходить не будет.

PF 451

Это устройство предназначено для обеспечения стабильности питания однофазных линий. Оно используется с различной бытовой аппаратурой, как и PF 431, и работает по аналогичному принципу, который незачем описывать повторно. Основная разница между ними заключается в том, что у PF 451 приоритетная фаза отсутствует. Поэтому для подключения всегда выбирается линия с оптимальными показателями напряжения.

Принцип работы и монтаж электроцепи на основе переключателя фаз на видео:

Заключение

Переключатель фаз бывает не только автоматического, но и ручного типа. Однако электронное устройство более удобно в использовании, поскольку оно не требует контроля и вмешательства. Чтобы обеспечить надежную защиту бытовой аппаратуры, достаточно правильно настроить АПФ, и за сохранность техники можно будет не беспокоиться.

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

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:

Источник https://strojdvor.ru/elektrosnabzhenie/avr-cto-eto-v-elektrike/

Источник https://yaelectrik.ru/jelektroshhitok/avtomaticheskij-pereklyuchatel-faz

Источник https://pochini.guru/byt/avr-dlya-generatora-v-seti