авр для генератора это что такое
Что такое автоматический ввод резерва и как работает АВР?
Нельзя гарантировать бесперебойную работу энергосистемы, поскольку всегда существует вероятность воздействия на нее техногенных или природных внешних факторов. Именно поэтому токоприемники, относящиеся к первой и второй категории надежности, положено подключать к двум или более независимым источникам энергоснабжения. Для переключения нагрузок между основными и резервными питаниями используются системы АВР. Подробная информация о них приведена ниже.
Что такое АВР и его назначение?
В подавляющем большинстве случаев такие системы относятся к электрощитовым вводно-коммутационным распредустройствам. Их основная цель — оперативное подключение нагрузки на резервный ввод, в случае возникновения проблем с энергоснабжением потребителя от основного источника питания. Чтобы обеспечить автоматическое переключение на работу в аварийном режиме, система должна отслеживать напряжение питающих вводов и ток нагрузки.
Типовой щит АВР
Расшифровка аббревиатуры АВР
Данное сокращение это первые буквы полного названия системы – Автоматический Ввод Резерва, как нельзя лучше объясняющее ее назначение. Иногда можно услышать расшифровку «Автоматическое Включение Резерва», такое определение не совсем корректное, поскольку под ним подразумевается запуск генератора в качестве резервного источника, что является частным случаем.
Классификация
Вне зависимости от исполнения, блоки, шкафы или АВР принято классифицировать по следующим характеристикам:
Требования к АВР
В число основных требований к системам аварийного восстановления электроснабжения входит:
Устройство АВР
Существует два основных типа исполнения, различающиеся приоритетом ввода:
В первом случае большинство систем имеют функцию, позволяющую переключиться на рабочий режим питания, как только в главном вводе произойдет восстановление напряжения. Двухсторонние АВР в подобной функции не нуждаются, поскольку не имеет значения от какой линии запитывается нагрузка.
Примеры схем двухсторонней и односторонней реализации будут приведены ниже, в отдельном разделе.
Принцип работы автоматического ввода резерва
Вне зависимости от варианта исполнения АВР в основу работы системы заложено отслеживание параметров сети. Для этой цели могут использоваться как реле контроля напряжения, так и микропроцессорные блоки управления, но принцип работы при этом остается неизменным. Рассмотрим его на примере самой простой схеме АВР для бесперебойного электроснабжения однофазного потребителя.
Рис. 4. Простая схема однофазной АВР
Обозначения:
В штатном режиме работы напряжение подается на индикаторную лампу и катушку реле К1. В результате нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты меняют свое положение и на нагрузку подается питание с линии А (основной). Как только напряжение в на входе А пропадает, лампочка гаснет, катушка реле перестает насыщаться, и положение контактов возвращается в исходное (так, как показано на рисунке). Эти действия приводят к включению нагрузки в линию В.
Как только на основном вводе восстанавливается напряжение, реле К1 производит перекоммутацию на источник А. Исходя из принципа работы, данную схему можно отнести к одностороннему исполнению с наличием возвратной функции.
Представленная на рисунке 4 схема сильно упрощена, для лучшего понимания происходящих в ней процессов, не рекомендуем брать ее за основу для контроллера АВР.
Варианты схем для реализации АВР с описанием
Приведем несколько рабочих примеров, которые можно успешно применить при создании щита автоматического запуска. Начнем с простых схем для бесперебойной системы электроснабжения жилого дома.
Простые
Ниже представлен вариант схемы АВР, переключающей подачу электричества в дом с основной линии на генератор. В отличие от приведенного выше примера, здесь предусмотрена защита от короткого замыкания, а также электрическая и механическая блокировка, исключающая одновременную работу от двух вводов.
Схема АВР для дома
Обозначения:
После переводов автоматов АВ1 и АВ2 алгоритм работы блока АВР будет следующим:
Теперь рассмотрим два варианта простых АВР для трехфазного напряжения. В одном из них энергоснабжение будет организовано по односторонней схеме, во втором применено двухстороннее исполнение.
Обозначения:
Рассмотрим схему «А», у которой два равноправных ввода. Чтобы не допустить одновременное подключение линий применяется принцип взаимной блокировки, реализованный на контакторах МП1 и МП2. От какой линии будет питаться нагрузка, определяется очередностью включения автоматов АВ1 и АВ2. Если первым включается АВ1, то срабатывает пускатель МП1, при этом разрывается контакт мп1.2, блокируя поступление напряжение на катушку МП2, а также замыкается контактная группа мп1.1, обеспечивающая подключение источника 1 к нагрузке.
При отключении источника 1 контакты пускателя ПМ1 возвращаются в исходное положение, что приводит в действие контактор ПМ2, блокирующий катушку первого пускателя и включающий подачу питания от источника 2. При этом нагрузка будет оставаться подключенной к этому вводу, даже если работоспособность источника 1 пришла в норму. Переключение источников можно делать в ручном режиме манипулируя выключателями АВ1 и АВ2.
В тех случаях, когда требуется одностороння реализация, применяется схема «В». Ее отличие заключается в том, что в цепь управления добавлено реле напряжения (РН), возвращающее подключение на основной источник 1, при восстановлении его работы. В этом случае размыкается контакт рн2, отключающий пускатель МП2 и замыкается рн1, позволяя включиться МП1.
Промышленные системы
Принцип работы промышленных систем энергообеспечения остается неизменным. Приведем в качестве примера схему типового шкафа АВР.
Схема типового промышленного шкафа АВР
Обозначения:
Приведенная схема АВР практически идентична, той, что была представлена на рисунке 6 (А). Единственное отличие заключается в том, что в последнем случае используется специальное реле контролирующее состояние каждой фазы. Если «пропадет» одна из них или произойдет перекос напряжений, то реле переключит нагрузку на другую линию, и восстановит исходный режим при стабилизации основного источника.
АВР в высоковольтных цепях
В электрических сетях с классом напряжения более 1кВ реализация АВР более сложная, но принцип работы системы практически не меняется. Ниже в качестве примера приведен упрощенный вариант схемы понижающей ТП 110,0/10,0 киловольт.
Упрощенная схема ТП 110/10 кВ
Из приведенной схемы видно, в ней нет резервных трансформаторов. Это говорит о том, что каждая из шин (Ш1 и Ш2) подключена к своему питающему трансформатору (T1, T2), каждый из которых может на определенное время стать резервным, приняв на себя дополнительную нагрузку. В штатном режиме секционный выключатель СВ10 разомкнут. АВР контролирует работу ТП через ТН1 Ш и ТН2 Ш.
Когда перестает поступать питание на Ш1, АВР выполняет отключение выключателя В10Т1 и производит включение секционного выключателя СВ10. В результате такого действия обе секции работают от одного трансформатора. При восстановлении источника система ввод резерва перекоммутирует систему в исходное состояние.
Микропроцессорные бесконтакторные системы
Завершая тему нельзя не упомянуть о АВР с микропроцессорными блоками управления. В таких устройствах, как правило, используются полупроводниковые коммутаторы, которые более надежны, чем аппараты, выполняющие переключение с помощью контакторов.
Электронный блок АВР
Основные преимущества бесконтакторных АВР несложно перечислить:
К числу недостатков следует отнести сложный ремонт электронных АВР. Самостоятельно реализовать схему устройства также не просто, для этого потребуются знания электротехники, электроники и программирования.
АВР, АТС, ATS, AVR у электрогенераторов — как не запутаться и не стать жертвой маркетологов
Содержание
Содержание
Нередко продавцы дополняют техническую информацию об электрогенераторах большим количеством аббревиатур. Иногда сведения об одной и той же функции преподносят при помощи разных обозначений. Такой прием — типичная уловка маркетологов, которые создают для потенциальных покупателей иллюзию расширенного функционала. Чтобы не стать жертвой этого приема, перед поиском подходящего генератора рекомендуется ознакомиться со значениями основных аббревиатур.
Какие аббревиатуры технически правильны и имеют значение
Теоретически все аббревиатуры, которые производители используют при маркировке генераторов, имеют значение. Просто некоторые характеристики могут оказаться не особенно важными для определенной категории покупателей. Однако это не значит, что информацию о них можно игнорировать. Каждый покупатель решает для себя сам, какие функции ему нужны, а какие — нет.
Что означает аббревиатура ATS
Производители делают упор на наличие у моделей функции ATS. Она обеспечивает самостоятельный запуск двигателя и автоматическое подключение генератора к сети. Аббревиатура ATS расшифровывается как Automatic Transfer Switch (автоматический переключатель резерва). Этот функционал предназначен для самостоятельного запуска генератора сразу после того, как в сети пропало электричество.
Опция ATS полезна, но не всегда нужна. Поскольку ее наличие приводит к повышению стоимости генераторов, целесообразно разобраться в ее необходимости. Она нужна в ситуациях, когда требуется обеспечить бесперебойную работу оборудования и бытовой техники:
Генераторы с ATS необходимы при обогреве частных домов автономными системами отопления. Почти все они подключены к электросети. Любая более-менее серьезная авария на линии в отсутствие хозяев способна создать проблемы.
Дополнительный функционал генераторов с ATS
Системы автоматического запуска генератора и его подключения к основной сети имеют вспомогательные опции. Их не стоит относить к дополнительным функциям, поскольку они отвечают за корректную работу сети. К вспомогательным опциям относят:
Помимо базовых опций, модернизированные установки могут иметь дополнительные функции:
При этом дополнительный функционал нельзя считать отличительным маркером генераторов с ATS, поскольку некоторыми из перечисленных возможностей могут обладать многие другие модели.
В каких случаях не нужны генераторы с ATS
Модели с автоматическим вводом резерва не требуются в тех случаях, когда оборудование планируется эксплуатировать на объектах, которые не подключены к электросетям:
В таких случаях в переключателе резерва нет никакой необходимости. Также эта функция не нужна, когда генератор используют в качестве запасного мобильного источника для разных объектов. Чаще всего это небольшие магазины и торговые павильоны, в которых отключают свет, различные стройки, площадки для выездных выступлений и праздничных мероприятий.
Некоторые продавцы убеждают, что функция ATS обеспечивает стабильную работу бытовой техники и защищает ее от поломок. Они лукавят, поскольку с момента отключения электричества в основной сети и запуска резерва проходит определенное время — около 5–15 секунд. То есть бытовая техника в любом случае перестанет на какое-то время работать, а затем снова включится. Поэтому переплачивать за ATS в таких случаях нецелесообразно.
Иногда логично рассмотреть возможность подключения генератора к системе ATS в будущем. Это может понадобиться, если дом или объект планируется подсоединить к электрическим сетям или может возникнуть необходимость в автоматическом запуске резервного питания. Модернизировать базовую модель можно при помощи независимого блока.
В этом случае нужно учитывать, что не каждый генератор совместим с блоком ATS. Чтобы его можно было подключить, модель должна иметь:
Большинство блоков совместимы с разными генераторами. Благодаря чему можно не ориентироваться на мощность установки и характеристики ее двигателя. Блок ввода резерва можно устанавливать как рядом с генератором, так и в любом другом месте. Важно соблюдать рекомендации из инструкции относительно температурного режима.
Что значит аббревиатура AVR
Буквенное обозначение AVR обозначает, что генератор оснащен устройством, которое стабилизирует напряжение. Также оно выравнивает герцы и позволяет поддерживать частоту тока на уровне 50 Гц. То есть блок AVR можно смело назвать внутренним стабилизатором генератора. Если для подключения современной бытовой техники использовать модели без AVR, могут возникнуть проблемы. Поэтому наличие регулятора напряжения можно считать обязательным условием при покупке генератора, к которому будет напрямую подключена чуткая к перепадам техника.
Что означают аббревиатуры ESP и PRP
Иногда покупателей вводят в заблуждение аббревиатуры ESP и PRP. Они обозначают максимально допустимый уровень мощности и максимальный уровень мощности. Многие не видят принципиальной разницы в этих понятиях, а она есть:
Модели PRP предназначены для постоянного снабжения электричеством объектов, которые не подключены к сети. Генераторы с аббревиатурой ESP используют при аварийных отключениях.
Что означает CRDi
Маркировка CRDi свидетельствует о наличии у модели системы электронного впрыска. Благодаря ей уменьшается расход топлива и продлевается срок безремонтной работы. Эта аббревиатура актуальна лишь для некоторых дизельных моделей генераторов в основном корейского производства. Однако ее могут использовать и другие продавцы, поэтому нужно быть в курсе и уточнять информацию об этой в целом полезной функции. Важно знать, что у бюджетных моделей генераторов ее быть не может.
На что еще стоит обратить внимание
В процессе поиска подходящего электрогенератора можно по незнанию проигнорировать важную информацию о той или иной модели. Избежать ошибок поможет информация, что означают разные символы:
Возможность работы не только от бензина, но и от газа показывает аббревиатура LPG. При выборе модели с возможностью подключения к блоку ATS нужно убедиться, что у генератора проставлена маркировка «A» и «E».
Какие аббревиатуры правильны, но не несут особую важность
Любая современная техника должна отвечать стандартам качества, безопасности, экологичности. Информация об этом соответствии предоставляют в виде аббревиатур:
Эти сведения не имеют отношения к техническим характеристикам и функционалу генераторов. Сегодня любая техника в официальных точках продаж соответствует основным нормативным требованиям, поэтому на изучение этой маркировки можно не тратить много времени.
Какие аббревиатуры — настоящие маркетинговые уловки
Классический пример маркетинговой уловки — одновременное использование аббревиатур ATS, АВР и АТС у одной и той же модели электрогенератора. Это наглядная демонстрация, как продавцы просто дублируют при помощи разных аббревиатур информацию об одной той же функции. Для этого и были придуманы разные варианты для единственного технически правильного обозначения ATS:
Аббревиатуру АВР (кириллица) также могут использовать при дублировании информации о функции AVR. Из-за этого сведения о генераторах с блоками AVR и ATS могут подать следующим образом — АВР, АТС, ATS, AVR. Некоторые производители делают это по незнанию, а другие дублируют информацию из корыстных побуждений.
Как не растеряться при поиске нужного генератора
Разнообразие аббревиатур способно запутать многих. Проблема усугубляется тем, что разные производители могут использовать свои фирменные обозначения. Поэтому при выборе важно меньше реагировать на громкие названия и уловки маркетологов, а внимательно изучать все характеристики понравившихся моделей.
Как я делал себе АВР для генератора
Несколько лет назад делал себе АВР (автоматический ввод резерва) для работы на даче от генератора. Сейчас многие ИТ-шники переходят на удалёнку, работают с дач, где качество электропитания может оставлять лучшего. Поэтому решил написать о своем опыте самодельного АВР на микроконтроллере ATmega8A. Если тема интересна, добро пожаловать под кат, будет много букв и кода.
О заземлении
Стоит помнить, что в сети не всегда 220В. Коммутация на линиях, грозовые разряды вдалеке, статические разряды дают такие наводки, что в сети нередки короткие импульсы в несколько киловольт. С этим борются установкой разрядников и УЗИП на вводе в дом, но это очень редкая практика в РФ. Так что пусть искра в землю уходит, и не через вас – сделайте по всему дому хорошее заземление. Без этого делать что-либо дальше просто нельзя!
О генераторах
К слову, у многих бытовых бензиновых генераторов обмотки никак не соединены с землёй. И это вполне нормально, когда вы питаете от генератора один электроинструмент. Но когда вам надо подключить генератор к дому, нужно сделать нулевой провод (N) и провод фазы (L). Для этого один из выводов генератора заземляется и из этой точки заземления уже независимо нужно вести в дом два провода – один будет нейтралью N, а второй – защитным заземлением (PE). При выборе генератора нужно обратить внимание, можно ли заземлять его выход, порой это запрещено в инструкции к генератору, тогда такой генератор вам не подойдёт.
Часто в Сети можно увидеть схемы подключения генератора без заземления и разделения линий N и PE. Не делайте так, дольше проживёте. Такие схемы хорошо работают до первого неудачного стечения обстоятельств. В типичных блоках питания современных электронных приборов стоят конденсаторы с линий L, N на землю. Если N не заземлить у генератора, то за счёт этих конденсаторов на линии N будет, если повезёт, 110 вольт относительно земли. Кстати, многие газовые котлы в таком режиме вообще перестают работать. Про влияние статики без присутствия заземления я уже писал выше.
О схемах АВР
Есть несколько разных схем реализации АВР. Дальше я буду писать о наиболее безопасной с моей точки зрения схеме однофазного АВР. Я не советую экономно делать АВР на одном контакторе или же с коммутацией только одного фазного провода. Только вместе с нейтралью.
На приведенной схеме питание от сети и от генератора подаётся через вводы 1 и 2. Они защищены спаренными автоматами. Через дополнительные автоматы питаются схемы коммутации и индикации. Видно, что катушки реле взаимно блокируются электрически. За включение того или иного ввода отвечает для упрощения не показанный на схеме микроконтроллер, который замыкает цепи в точке коммутации ТК1 или ТК2.
Принципиальным моментом является наличие в АВР 2х схем блокировок – взаимной механической блокировки коммутирующих вводы контакторов и взаимной электрической блокировки контакторов. Самодельщики ради экономии, бывает, в своих конструкциях пренебрегают этими блокировками, а зря. Схема без блокировок может проработать некоторое время, но в какой-то момент контакты пригорят, возвратные пружины ослабнут и случится КЗ между вводами. Во-первых, это грозит большим бабахом, если обе линии окажутся под напряжением, но это не самая большая проблема. Гораздо важнее, что ваш генератор неожиданно для ремонтирующих проводку электриков может выдать в общую сеть напряжение – при неблагоприятном стечении обстоятельств ремонтирующие линию электрики могут погибнуть. Для вас это уже уголовная статья.
О контакторах
Таким образом, использование обычных реле для нас отпадает, подойдут только специализированные контакторы. Для больших мощностей есть ещё вариант с моторизованными приводами, но это дорого и для типичного домашнего применения избыточно.
Чтобы сделать механическую блокировку, нужно выбрать контакторы, которые могут работать в паре. Обычно взаимная блокировка достигается установкой одинаковых контакторов рядом друг с другом и установкой дополнительной опции – механического блокиратора. Он продаётся отдельно от контакторов и стоит копейки.
Взаимная электрическая блокировка возможна, если на контакторе есть дополнительные сигнальные контакты, работающие на размыкание. Иногда они сразу встроены в контактор, иногда их можно докупить и установить как опцию.
Ведущие производители контакторов имеют в своих линейках такое оборудование. Так что найти и купить комплект не представляет особого труда. Правда цены на брендовые контакторы на порядок выше наших/китайских. Поскольку количество циклов коммутации не ожидается большим, то выбор китайских контакторов вполне оправдан. К недостаткам можно отнести только то, что катушки контактора во время работы довольно сильно гудят.
Еще по поводу коммутируемой мощности. Контакты контактора должны выдерживать максимальную мощность, которую вам разрешено потреблять в доме. У меня это 10 кВт, поэтому контакторы я выбирал на допустимый ток через один контакт примерно в 50 ампер. Стоит отметить, что по какой-то причине коммутируемая мощность для типичного трехфазного контактора указывается в паспорте суммарная для всех трёх фаз, поэтому надо внимательно смотреть, какой допустимый ток именно через один контакт.
О схеме управления
Когда я занимался созданием АВР у меня было несколько особых требований к его работе:
Хорошо бы, чтоб контроллер работал долго и надёжно. Кроме того, чтобы сделать полную гальваническую развязку и снабдить контроллер сторожевым таймером я ничего более не придумал. Ну и сделать схему и программу максимально простыми. Поскольку делалось всё для себя, то все настройки и калибровки решил оставить в коде — весь UI свелся к одному светодиоду )
Основная задача контроллера – мониторить напряжение на вводах и, при необходимости, переключать вводы. При этом приоритетным является ввод от деревенской сети.
Тут стоит отметить, что качество сети таково, что колебания от 150 в до 250 в вполне обычное явление. Поэтому понятие что есть хорошее питание от сети очень размыто. Через какое-то время я решил эту проблему, когда поставил на весь дом один мощный тиристорный стаблизатор напряжения на 11 кВт. Но, важно, стабилизатор можно ставить только до АВР, а не после! Включать стабилизатор для генератора категорически не рекомендуется. Есть опасность, что при определенной комбинации нагрузок, особенно всяких мощных насосов, система из генератора и стабилизатора станет неустойчивой и войдет в автоколебания.
После некоторых раздумий нарисовал такую схему в Eagle.
В схеме есть два идентичных трансформаторных источника питания, при наличии напряжения на любом из вводов схема обеспечена питанием. Между вводами возможно напряжение в 600в, поэтому изоляция трансформаторов должна быть хорошей. Питание берется после пакетников QF3 и QF4 соответственно.
У каждого источника есть резистивный делитель напряжения, защищенный от перенапряжения стабилитроном – с него производится путём нехитрых расчётов измерение напряжение сети с помощью АЦП микроконтроллера.
Для коммутации катушек контакторов применяется стандартная схема из даташита для управления семисторами. 2 штуки ). Катушки — это индуктивная нагрузка, поэтому цепи снаббера на выходе из резистора и конденсатора обязательны.
У меня был релейный модуль с али, который используется для останова генератора. На схеме он просто прямоугольник с тремя выводами.
Из особенностей еще в качестве генератора опорного напряжения использован TL431. В остальном всё включено стандартно для Atmega 8. Есть светодиоды для индикации наличия напряжения питания на вводах и один светодиод статуса устройства. Тактируется схема с помощью внешнего кварца на 16 МГц.
Eagle мне породил вот такую печатную плату. Никаких SMD, симисторы и стабилизатор с легкими радиаторами.
Два тороидальных трансформатора установлены прямо на плате. Плату изготовил традиционным радиолюбительским способом с помощью фоторезиста. После монтажа покрыл тремя слоями акрилового лака. Надеюсь не пробьет его высокое напряжение.
О программе управления
Код программы довольно длинный, извините.
Программа разработана с помощью бесплатного AVR Studio и использует стандартные библиотеки AVR.
В основном цикле программа проверяет напряжение на входах вводов, оценивает состояние включения контакторов, учитывает работу программных таймеров, производит необходимые корректировки включая или выключая реле и контакторы, затем уходит в спячку. Для отладки сделан вывод отладочной печати в последовательный порт микроконтроллера.
Для контроля зависаний предусмотрен сторожевой таймер.
Все циклы измерений сделаны на прерываниях и с использованием аппаратных таймеров. Счетчик секунд сделан на таймере 1. По прерыванию таймера 1 обновляются программные таймеры, отвечающие за задержки включения и отключения контакторов и реле генератора.
Второй таймер используется для создания эффекта мигания светодиода статуса. Предусмотрено три паттерна мигания. Значения из паттерна мигания берутся в прерывании таймера 2. По миганию можно судить о состоянии контроллера.
Два АЦП также работают по таймерам и усредняют по 2500 сэмплов измерений напряжения. Для перевода измерений в реальные вольты предусмотрены калибровочные константы. Их значения надо исправить в ходе настройки АВР.
Кроме того, есть еще ряд констант, которые нужно определить в ходе наладки.
Реле останова генератора при работе от генератора держится включенным, блокируя поступление напряжения на цепь останова генератора. После завершения работы таймера работы генератора на холостом ходу, реле выключается и на цепь останова генератора через это реле начинает поступать ток. На самом генераторе стоит специальный блок, который после появления напряжения с некоторой задержкой замыкает цепь зажигания на массу, что приводит к останову генератора. Этот же блок содержит цепь подзаряда аккумулятора генератора. Если кому интересны детали, напишите в комментах, я сделаю отдельный пост об этом блоке. В нём нет кода, всё аппаратно.
Если кто-то надумает повторить АВР, то стоит подкорректировать значения настроек. Готовую прошивку не публикую, так как программу всё равно надо править в ходе настройки АВР.
Надо сказать, что мой АВР работает уже 4 года без проблем, так что схема можно считать проверенная как и код.