Как сделать авр для бензогенератора своими руками пошаговая инструкция

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

Прежде чем что-либо делать с электричеством, нужно позаботиться о наличии хорошего заземления в вашем доме. Просто так взять и подключить обычный бытовой бензиновый/дизельный/газовый генератор к электросети дома не получится. Нужно соблюдать меры предосторожности. Первая из них – ваш генератор должен быть хорошо заземлен. Тогда у вас есть хорошие шансы не получить удар током, когда статика от вашего любимого свитера пробъёт изоляцию обмотки генератора. Вообще, к работающему генератору не стоит без нужды прикасаться.

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:

• У меня не так часто отключают электричество, поэтому я решил, что мне не нужен автозапуск генератора, а вот от автоматической остановки генератора я решил не отказываться: когда сеть восстанавливается, генератор сам затихает и сразу понятно, что теперь с питанием всё хорошо, да и бензин экономится
• После старта генератора ему надо дать время прогреться и только после прогрева давать ему нагрузку. Т.е. мне нужен был таймер включения АВР после подачи напряжения от генератора
• После восстановления напряжения в сети часто происходили повторные отключения через короткий промежуток времени, поэтому мне нужен был таймер, который бы выждал перед переходом с генератора на сеть некоторое время и не глушил сразу генератор
• Генератору, говорят, полезно перед выключением немного поработать без нагрузки. И для этого мне тоже нужен был таймер

Таким образом вырисовывалась картина, что мне нужен контроллер с несколькими таймерами. В те времена я увлекался кодингом на AVR, поэтому решил сделать такой контроллер на Atmega 8a.

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.

/*
 * ABP - программа управления блоком "Автоматического ввода резерва"
 * В блоке управления есть два ввода напряжения от сети и генератора и три выхода-
 * один выход для управления контактором включения сети, второй - контактором
 * включения генератора и третий - реле запуска стартера генератора.
 * В блоке управления есть выход RS232 для отладочной информации, порт SPI для 
 * программирования микроконтроллера и 3 светодиода. Два зеленых светодиода 
 * показывают наличие напряжения питания на входах сети и генератора. Красный 
 * светодиод показывает состояние контроллера количеством вспышек.
 *
 * для нормальной печати напряжений нужно линковать большие библиотеки printf
 * дополнительные опции в линкере -Wl,-u,vfprintf -lprintf_flt
 */
 #ifndef F_CPU
 #  define F_CPU 16000000UL
 #endif
#define BAUD 9600

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/wdt.h>
#include <avr/sleep.h>

// переменные для сохранения состояния контроллера после запуска
// используются только для отладки
uint8_t mcusr_mirror __attribute__ ((section (".noinit")));

void get_mcusr(void) 
__attribute__((naked)) 
__attribute__((section(".init3")));
void get_mcusr(void)
{
   mcusr_mirror = MCUSR;
   MCUSR = 0;
   wdt_disable();
}

//настройка UART для отладочной печати в порт RS232
void uart_init( void )
{
/* //настройка скорости обмена
   UBRRH = 0;
   UBRRL = 103; //9600 при кварце 16 МГц */
    #include <util/setbaud.h>
    UBRRH = UBRRH_VALUE;
    UBRRL = UBRRL_VALUE;   
    #if USE_2X
      UCSRA |= (1 << U2X);
    #else
      UCSRA &= ~(1 << U2X);
   #endif
   //8 бит данных, 1 стоп бит, без контроля четности
   UCSRC = ( 1 << URSEL ) | ( 1 << UCSZ1 ) | ( 1 << UCSZ0 );
   //разрешить прием и передачу данных
   UCSRB = ( 1 << TXEN ) | ( 1 <<RXEN );
}

int uart_putc(  char c, FILE *file )
{
   //ждем окончания передачи предыдущего байта
   while( ( UCSRA & ( 1 << UDRE ) ) == 0 );
   UDR = c;
   wdt_reset();
   return 0;
}

FILE uart_stream = FDEV_SETUP_STREAM( uart_putc, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE );

// настройка счетчика 1 для счета секунд - главный таймер в программе
void timer1_init( void )
{
   TCCR1A = 0; // регистр настройки таймера 1 - ничего интересного
   /* 16000000 / 1024 = 15625 Гц, режим СТС со сбросом 15625 должен давать прерывания раз в 1 сек */
   // режим CTC, ICP1 interrupt sense (falling)(not used) + prescale /1024 + без подавления шума (not used) 
   TCCR1B = (0 << WGM13) | (1 << WGM12) | (0 << ICES1) | ((1 << CS12) | (0 << CS11) | (1 << CS10)) | (0 << ICNC1); 
   OCR1A = 15625;  
   
   // прерывание 
   TIMSK |= (1 << OCIE1A);
}

// описание состояния контакторов
typedef enum _ABP_RLY_STATES {
   RLY_OFF = 0, // контактор выключен
   RLY_ON // контактор включен
} ABP_RLY_STATES;

// перечень используемых в блоке реле
typedef enum _ABP_RLY {
   RLY_220N = 0,
   RLY_220G,
   RLY_GEN
} ABP_RLY;

volatile ABP_RLY_STATES contactors[RLY_GEN+1]; // расчетные состояния контакторов

// описание состяния софтовых таймеров
typedef enum _ABP_TMR_STATES {
   TMR_OFF = 0, // таймер выключен
   TMR_ON // таймер включен
} ABP_TMR_STATES;

// структура описывающая софтовый таймер
typedef struct {
   ABP_TMR_STATES state; // состояние включения таймера
   unsigned char passed_secs; // сколько секунд прошло (ограничение до 255!!!)
   unsigned char set_secs; // установка срабатывания таймера в секундах
} TMR_INSTANCE;

// перечень используемых софтовых таймеров
typedef enum _ABP_TMRS {
   TMR_220N_ON = 0,  // задержка включения контактора после появления 220 от сети
   TMR_220G_ON, // задержка включения контактора после появления 220 от генератора
   TMR_220N_OFF, // задержка выключения контактора после пропадания 220 в сети
   TMR_220G_OFF, // задержка выключения контактора после пропадания 220 от генератора 
   TMR_PRINT, // задержка отладочной печати в последовательный порт
   TMR_GEN_OFF // задержка выключения реле стартера генератора после появления 220 от сети
} ABP_TMRS;

volatile TMR_INSTANCE abp_timers[TMR_GEN_OFF+1]; // таймеры по перечню ABP_TMRS

void abp_timers_init( void ) {
   // время срабатывания таймеров в секундах
   abp_timers[TMR_220N_ON].set_secs = 10; // ожидание после включения сетевого напряжения
   abp_timers[TMR_220G_ON].set_secs = 60; // ожидание для переключения на генератор для прогрева генератора
   abp_timers[TMR_220N_OFF].set_secs = 5; // ожидание после пропадания сетевого напряжения
   abp_timers[TMR_220G_OFF].set_secs = 5; // ожидание после пропадания напряжения генератора
   abp_timers[TMR_GEN_OFF].set_secs = 60; // ожидание для охлаждения генератора перед остановом
   abp_timers[TMR_PRINT].set_secs = 2; // задержка печати
   
   unsigned char i;
   for(i=TMR_220N_ON; i<=TMR_GEN_OFF; i++ ) {
      abp_timers[i].state = TMR_OFF;
      abp_timers[i].passed_secs = 0;
   }
   for(i=RLY_220N; i<=RLY_GEN; i++ ) {
      contactors[i] = RLY_OFF;
   }
}

// запуск таймера 
void abp_timer_start( ABP_TMRS tmr ) {
   abp_timers[tmr].passed_secs = 0;
   abp_timers[tmr].state = TMR_ON;    
}

// остановка таймера 
void abp_timer_stop( ABP_TMRS tmr ) {
   abp_timers[tmr].state = TMR_OFF;
   abp_timers[tmr].passed_secs = 0;
}

// проверка срабатывания таймера
unsigned char abp_timer_check( ABP_TMRS tmr ) {
   if (abp_timers[tmr].passed_secs >= abp_timers[tmr].set_secs) {
      return 1; 
   } else {
      return 0;
   }
}

// прерывание для подсчета секунд в таймерах
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{
   // сюда надо добавлять переменные счетчиков таймеров включения/выключения
   unsigned char i;
   for(i=TMR_220N_ON; i<=TMR_GEN_OFF; i++ ) {
      if (abp_timers[i].state) {
         abp_timers[i].passed_secs++;   
      }
   }
}


//настройка COUNTER2 для управления светодиодом через переменную led_State
void counter2_init( void )
{
   ASSR = 0;  /* AS0 = 0 */  /* disable asynchronous mode */
   while (ASSR); /*EMPTY*/

   OCR2 = 223;             /* 70 Гц на выходе */

   TCCR2 |= (1 << CS22) | (1 << CS21) | (1 << CS20);  /* prescale /1024 */
   
   TCCR2 |= (1 << WGM21);                /* mode CTC */
   TCCR2 &= ~(1 << WGM20);
   
   TCCR2 &= ~(1 << COM21);              /* не выводить на OC2 */
   TCCR2 &= ~(1 << COM20);
   
   TIMSK |= (1 << OCIE2);          /* enable compare interrupt */
}

typedef enum _ABP_LED_STATES {
   ABP_UNDEF = 0, // режим неопределен
   ABP_1RELAY, // включено 1 реле
   ABP_2RELAY  // включено 2 реле
} ABP_LED_STATES;
ABP_LED_STATES led_State = ABP_UNDEF;

const unsigned char led_pattern[3][10] =
{ { 1,0,1,0,1,0,1,0,1,0 }, // статус не определен
  { 1,0,0,0,0,0,0,0,0,0 }, // включено 1 реле
  { 1,0,1,0,0,0,0,0,0,0 } }; // включено 2 реле

volatile unsigned char timer2_count = 0;         
volatile unsigned char led_cycle = 0; // от 0 до 9

ISR(TIMER2_COMP_vect)  // должно вызываться примерно 70 раз в секунду
{
   if (++timer2_count > 6)       // типа примерно через 0.1 сек. нужно сменить режим светодиода
   {
      timer2_count = 0;           // сбрасываем счетчик
      if (led_pattern[led_State][led_cycle]) {
         PORTB &= ~(1 << PB0); // включаем        
      } else {
         PORTB |=  (1 << PB0); // выключаем
      }
      if (++led_cycle >= 10)
         led_cycle = 0;
   }  
}

// количество семплов для усреднения значения датчиков напряжения
#define SAMPLES 2500
// используемое опорное напряжение TL431
#define REFERENCEV 2.479
// экспериментальные коэффициенты пересчета для делителей напряжения
#define DIVIDER1 (12.3/2.13)
#define DIVIDER2 (12.4/2.03)

double realV1 = 0; // здесь итоговое зхначение измерения V0
double realV2 = 0; // здесь итоговое зхначение измерения V1

volatile int sampleCount = 0;
volatile unsigned long tempVoltage1 = 0; // переменные для накопления суммы
volatile unsigned long tempVoltage2 = 0;
volatile unsigned long sumVoltage1 = 0; // переменные для передачи суммы семплов в основной цикл 
volatile unsigned long sumVoltage2 = 0;

void ADC_init() // ADC1,0
{
   // внешний ИОН 2,5В, 10 bit преобразование
   ADMUX = (0 << REFS0) | (0 << REFS1) | (0 << ADLAR) |
   (0 << MUX3) | (0 << MUX2) | (0 << MUX1) | (0 << MUX0); // ADC0
   // включить, free running, с прерываниями
   ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADFR) | (1 << ADIE) |
   (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0); // делитель 128
   
   ADCSRA |= (1 << ADSC);             // Start ADC Conversion
}

ISR(ADC_vect) // должен накапливать измерения по 2500 семплам по каждому каналу
{
   if ((ADMUX & (1 << MUX0))) { // если работаем с ADC1
      if (sampleCount++) // пропускаем первое измерение
         tempVoltage1 += ADC;
      if (sampleCount >= SAMPLES) {
         sampleCount = 0;
         sumVoltage1 = tempVoltage1;
         tempVoltage2 = 0;
         tempVoltage1 = 0;
         ADMUX &= ~(1 << MUX0); // переключаем на ADC0
      }        
   } else { // если работаем с ADC0
      if (sampleCount++) // пропускаем первое измерение
         tempVoltage2 += ADC;
      if (sampleCount >= SAMPLES) {
         sampleCount = 0;
         sumVoltage2 = tempVoltage2;
         tempVoltage2 = 0;
         tempVoltage1 = 0;
         ADMUX |= (1 << MUX0); // переключаем на ADC1
      }  
   }
   ADCSRA |=(1 << ADIF);              // Acknowledge the ADC Interrupt Flag
}

// валидность напряжения на входах блока АВР
typedef enum _ABP_U_STATES {
   U_INVALID = 0, // напряжение не в норме
   U_VALID // напряжение в норме
} ABP_U_STATES;

ABP_U_STATES u220n, u220g; // расчетная валидность напряжения на входах

// допустимый диапазон напряжений питания в В на выходе выпрямителей
// напряжения меняются не только от изменения сетевого напряжения, но и 
// плавают под нагрузкой (реле стартера), поэтому диапазон широкий
#define MAX_V 14.0
#define MIN_V 7.5

void ports_init() {
   // настройка порта светодиода индикации
   PORTB &= ~(1 << PB0);
   DDRB  |=  (1 << PB0); // output
   PORTB &= ~(1 << PB0); // включаем
   
   // настройка порта Контактора 1
   PORTD |=  (1 << PD4);
   DDRD  |=  (1 << PD4); // output
   PORTD |=  (1 << PD4); // высокий уровень - выключаем
   // настройка порта Контактора 2
   PORTD |=  (1 << PD3);
   DDRD  |=  (1 << PD3); // output
   PORTD |=  (1 << PD3); // высокий уровень - выключаем
   // настройка порта Реле запуска генератора
   PORTD &= ~(1 << PD2);
   DDRD  |=  (1 << PD2); // output
   PORTD &= ~(1 << PD2); // низкий уровень - выключаем
}

void validate220() {
   // логика валидации напряжения питания сети и генератора
   realV1 = DIVIDER1 * ((sumVoltage1 * REFERENCEV) / 1024) / SAMPLES;
   realV2 = DIVIDER2 * ((sumVoltage2 * REFERENCEV) / 1024) / SAMPLES;
   
   if( realV1 > MAX_V || realV1 < MIN_V ) { // проверка напряжения от генератора
      u220g = U_INVALID;
      } else {
      u220g = U_VALID;
   }
   if( realV2 > MAX_V || realV2 < MIN_V ) { // проверка напряжения от сети
      u220n = U_INVALID;
      } else {
      u220n = U_VALID;
   }
}

void validate_contactors() {
      // проверка валидности включения контактора сети 220 в
      // на выходе RLY_220N = RLY_ON или RLY_OFF
      if( u220n == U_VALID && contactors[RLY_220N] == RLY_OFF
      && abp_timers[TMR_220N_ON].state == TMR_OFF) { // есть напряжение, реле пока выкл, и таймер не вкл
         abp_timer_stop( TMR_220N_OFF ); // остановка таймера выключения 220
         abp_timer_start( TMR_220N_ON ); // запуск таймера включения 220
      }
      if( u220n == U_VALID && contactors[RLY_220N] == RLY_OFF
      && abp_timers[TMR_220N_ON].state == TMR_ON && abp_timer_check(TMR_220N_ON)) { // есть напряжение, реле пока выкл, таймер сработал
         abp_timer_stop( TMR_220N_OFF ); // остановка таймера выключения 220
         abp_timer_stop( TMR_220N_ON ); // остановка таймера включения 220
         contactors[RLY_220N] = RLY_ON; // ставим флаг включения 220
      }
      if( u220n == U_VALID && contactors[RLY_220N] == RLY_ON
      && abp_timers[TMR_220N_OFF].state == TMR_ON) { // есть напряжение, реле вкл, и таймер выкл включен
         abp_timer_stop( TMR_220N_OFF ); // остановка таймера выключения 220
      }
      if( u220n == U_INVALID && contactors[RLY_220N] == RLY_ON
      && abp_timers[TMR_220N_OFF].state == TMR_OFF) { // нет напряжение, реле пока выкл, и таймер не вкл
         abp_timer_stop( TMR_220N_ON ); // остановка таймера включения 220
         abp_timer_start( TMR_220N_OFF ); // запуск таймера выключения 220
      }
      if( u220n == U_INVALID && contactors[RLY_220N] == RLY_ON
      && abp_timers[TMR_220N_OFF].state == TMR_ON && abp_timer_check(TMR_220N_OFF)) { // нет напряжения, реле пока вкл, таймер сработал
         abp_timer_stop( TMR_220N_OFF ); // остановка таймера выключения 220
         abp_timer_stop( TMR_220N_ON ); // остановка таймера включения 220
         contactors[RLY_220N] = RLY_OFF; // ставим флаг выключения 220
      }
      if( u220n == U_INVALID && contactors[RLY_220N] == RLY_OFF
      && abp_timers[TMR_220N_ON].state == TMR_ON) { // нет напряжения, реле выкл, и таймер вкл включен
         abp_timer_stop( TMR_220N_ON ); // остановка таймера включения 220
      }
      
      // проверка валидности включения контактора генератора
      // на выходе RLY_220G = RLY_ON или RLY_OFF
      if( u220g == U_VALID && contactors[RLY_220G] == RLY_OFF
      && abp_timers[TMR_220G_ON].state == TMR_OFF) { // есть напряжение, реле пока выкл, и таймер не вкл
         abp_timer_stop( TMR_220G_OFF ); // остановка таймера выключения ген
         abp_timer_start( TMR_220G_ON ); // запуск таймера включения ген
      }
      if( u220g == U_VALID && contactors[RLY_220G] == RLY_OFF
      && abp_timers[TMR_220G_ON].state == TMR_ON && abp_timer_check(TMR_220G_ON)) { // есть напряжение, реле пока выкл, таймер сработал
         abp_timer_stop( TMR_220G_OFF ); // остановка таймера выключения ген
         abp_timer_stop( TMR_220G_ON ); // остановка таймера включения ген
         contactors[RLY_220G] = RLY_ON; // ставим флаг включения ген
      }
      if( u220g == U_VALID && contactors[RLY_220G] == RLY_ON
      && abp_timers[TMR_220G_OFF].state == TMR_ON) { // есть напряжение, реле вкл, и таймер выкл включен
         abp_timer_stop( TMR_220G_OFF ); // остановка таймера выключения ген
      }
      if( u220g == U_INVALID && contactors[RLY_220G] == RLY_ON
      && abp_timers[TMR_220G_OFF].state == TMR_OFF) { // нет напряжение, реле пока выкл, и таймер не вкл
         abp_timer_stop( TMR_220G_ON ); // остановка таймера включения ген
         abp_timer_start( TMR_220G_OFF ); // запуск таймера выключения ген
      }
      if( u220g == U_INVALID && contactors[RLY_220G] == RLY_ON
      && abp_timers[TMR_220G_OFF].state == TMR_ON && abp_timer_check(TMR_220G_OFF)) { // нет напряжения, реле пока вкл, таймер сработал
         abp_timer_stop( TMR_220G_OFF ); // остановка таймера выключения ген
         abp_timer_stop( TMR_220G_ON ); // остановка таймера включения ген
         contactors[RLY_220G] = RLY_OFF; // ставим флаг выключения ген
      }
      if( u220g == U_INVALID && contactors[RLY_220G] == RLY_OFF
      && abp_timers[TMR_220G_ON].state == TMR_ON) { // нет напряжения, реле выкл, и таймер вкл включен
         abp_timer_stop( TMR_220G_ON ); // остановка таймера включения ген
      }
      
      // запуск и останов генератора с таймером
      if( contactors[RLY_220N] == RLY_OFF && contactors[RLY_GEN] == RLY_OFF) { // нет сети, стартуем ген
         abp_timer_stop( TMR_GEN_OFF ); // остановка таймера останова генератора
         contactors[RLY_GEN] = RLY_ON; // ставим флаг запуска генератора
      }
      if( contactors[RLY_220N] == RLY_ON && abp_timers[TMR_GEN_OFF].state == TMR_OFF 
      && u220g == U_VALID) { // есть 220 в сети и есть от генератора
         abp_timer_start( TMR_GEN_OFF ); // запуск таймера останова генератора
      }
      if( contactors[RLY_220N] == RLY_ON && abp_timers[TMR_GEN_OFF].state == TMR_OFF
      && u220g == U_INVALID) { // есть 220 в сети и нет от генератора
         abp_timer_stop( TMR_GEN_OFF ); // остановка таймера останова генератора
         contactors[RLY_GEN] = RLY_OFF; // ставим флаг останова генератора
      }
      if( contactors[RLY_220N] == RLY_ON && abp_timers[TMR_GEN_OFF].state == TMR_ON
      &&  abp_timer_check(TMR_GEN_OFF) ) { // есть 220 в сети и истекло время таймера
         abp_timer_stop( TMR_GEN_OFF ); // остановка таймера останова генератора
         contactors[RLY_GEN] = RLY_OFF; // ставим флаг останова генератора
      }
}

void switch_contactors() {
   // логика переключения контакторов
   if( contactors[RLY_220N] == RLY_ON ) {
      PORTD |=  (1 << PD4); // высокий уровень - выключаем контактор 1 ген
       _delay_ms(50); //даем возможность отключиться контактору генератора  
      PORTD &= ~(1 << PD3); // низкий уровень - включаем контактор 2 220
      led_State = ABP_2RELAY;
   } else {
      if( contactors[RLY_220G] == RLY_ON ) {
         PORTD |=  (1 << PD3); // высокий уровень - выключаем контактор 2 220
         PORTD &= ~(1 << PD4); // низкий уровень - включаем контактор 1 ген
         led_State = ABP_1RELAY;
      } else {
         PORTD |=  (1 << PD3); // высокий уровень - выключаем контактор 2 220
         PORTD |=  (1 << PD4); // высокий уровень - выключаем контактор 1 ген
         led_State = ABP_UNDEF;
      }
   }
   if( contactors[RLY_GEN] != RLY_ON ) { // v2 реле работает на время работы генератора - не дает напряжения на стоппер
      PORTD &= ~(1 << PD2); // низкий уровень - выключаем реле - возврат напряги на стоппер - стоп гены
   } else {
      PORTD |= (1 << PD2); // высокий уровень - включаем реле - держим режим работы гены
   }
}


int main(void)
{
   ports_init(); // настройка портов светодиода, реле и контакторов
   
   uart_init(); //настройка uart
   stdout =  &uart_stream;
   
   counter2_init(); // настройка таймера мигания светодиода
   ADC_init(); // настройка АЦП измерения 220
   abp_timers_init(); // настройка таймеров задержек включения и выключения
   timer1_init(); // настройка секундного таймера на аппаратном счетчике 1

    set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE);  // разрешаем сон в режиме IDLE
    sleep_enable();

    wdt_enable(WDTO_2S); // Сторожевой таймер настроен на таймаут в 2 секунды

   sei(); // запускаем работу прерываний
   
   _delay_ms(1000); // ждем первых результатов ЦАП, отличных от 0
   wdt_reset();
   printf( "Start flag after reset = %urn", mcusr_mirror );
   abp_timer_start(TMR_PRINT);
   
    while(1)
    {
      wdt_reset(); // сбрасываем сторожевой таймер
      
      validate220(); // проверка качества 220 от сети и генератора
   
      validate_contactors(); // валидация возможности включения контакторов с таймерами
      
      switch_contactors(); // переключение контакторов по схеме
      
      // отладочная печать раз в 2 секунды
      if (abp_timer_check(TMR_PRINT)) {
         printf( "V220 = %4.2f VG = %4.2frn", realV2, realV1 );
         printf( "valid = %u %u rn", u220n, u220g );
         printf( "rly = %u %u %urn", contactors[RLY_220N], contactors[RLY_220G], contactors[RLY_GEN] );
         abp_timer_start(TMR_PRINT);
      }
      
        sleep_cpu(); // заснуть до следующего пррывания по таймерам
    }
}

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.

abp_timers[TMR_220N_ON].set_secs = 10; // ожидание после включения сетевого напряжения
abp_timers[TMR_220G_ON].set_secs = 60; // ожидание для переключения на генератор для прогрева генератора
abp_timers[TMR_220N_OFF].set_secs = 5; // ожидание после пропадания сетевого напряжения
abp_timers[TMR_220G_OFF].set_secs = 5; // ожидание после пропадания напряжения генератора
abp_timers[TMR_GEN_OFF].set_secs = 60; // ожидание для охлаждения генератора перед остановом

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.

При сборке схемы автоматического ввода резерва можно выбрать три варианта. Два более простых и один посложнее.

Рассмотрим каждый из вариантов схемы поподробнее.

Простая схема АВР на 2 ввода

Простейшая схема АВР для двух однофазных вводов собирается всего лишь на одном магнитном пускателе. Для этого понадобится контактор с двумя парами контактов:

Если таковых в вашем контакторе не оказалось, можно использовать специальную приставку.

Только учтите, что контакты у большинства из них не рассчитаны на большие токи. А если вы решите подключать через АВР нагрузку всего дома, то уж точно не стоит этого делать, используя блок контакты расположенные по бокам стандартных пускателей.

Для этих целей лучше выбирать аппаратуру, изначально в своей конструкции имеющую именно силовые замкнутые и разомкнутые контакты. Подойдут такие марки как VS 463-33 или ESB-63-22, МК-103 от DeKraft, КМ ИЭК.

Вот самая простая схема АВР:

Описание и принцип работы

Катушка магнитного пускателя подключается на один из вводов. В нормальном режиме напряжение поступает на катушку, она замыкает контакт КМ1-1, а контакт КМ1-2 размыкается.

SF1 и SF2 в схеме – это однополюсные автоматические выключатели.

Напряжение через контактор поступает к потребителю. Дополнительно в схеме могут быть подключены сигнальные лампы. Они визуально будут показывать какой из вводов в данный момент подключен. Немного измененная схемка с лампочками:

Если напряжение на первом вводе исчезло, контактор отпадает. Его контакты КМ1-1 размыкаются, а КМ2-1 замыкаются. Напряжение начинает поступать к потребителю с ввода №2.

Если вам в нормальном режиме просто нужно проверить работоспособность схемы, то выключите автомат SF1 и смотрите как реагирует сборка. Все ли работает исправно.

Самое главное здесь изначально проконтролировать на какой ток рассчитаны эти самые нормально замкнутые и разомкнутые контакты.

При этом обратите внимание, что эту простейшую схему можно собрать двумя способами:

Схема ввода резерва с разрывом ноля

Без разрыва можно применять в том случае, если у вас есть две независимые линии эл.передач или кабельных ввода, от которых вы собственно и подключаете весь дом. А вот когда резервной линией является какой-то автономный источник энергии – ИБП или генератор, то здесь придется разрывать как фазу, так и ноль.

Естественно, что все контакторы подключаются после счетчика kWh. QF – это модульные автоматы в щитке дома.

Если у вас второй источник питания подает напряжение не автоматически, например бензиновый генератор без пусковой аппаратуры. Который нужно сначала вручную завести, прогреть и только потом переключиться, то схемку можно немного изменить, добавив туда одну единственную кнопку.

За счет нее не будет происходить автоматического переключения. Вы сами выберите для этого нужный момент, нажав ее когда потребуется. Монтируется эта кнопка SB1 параллельно катушке контактора.

Когда у вас напряжение на основном вводе не исчезает на долго, а периодически пропадает и появляется (причины могут быть разными), в этом случае не желательны постоянные переключения контакторов туда-обратно. Здесь целесообразно использовать специальную приставку к контактору типа ПВИ-12 с задержкой времени.

Схема АВР на два ввода 380В

Трехфазная схема практически аналогична однофазной.

Только особо следите за правильной фазировкой АВС. Она должна совпадать на вводе-1 с вводом-2. Иначе 3-х фазные двигатели после переключения будут крутиться в обратную сторону.

Вторая схема немного посложнее. В ней используется уже два магнитных пускателя.

Допустим, у вас есть два трехфазных ввода и один потребитель. В схеме применены магнитные пускатели с 4-мя контактами:

Катушка пускателя КМ1 подключается через фазу L3 от первого ввода и через нормально замкнутый контакт КМ2. Таким образом, когда вы подаете питание на ввод №1, катушка первого пускателя замыкается и вся нагрузка подключается к источнику напряжения №1.

Второй контактор при этом отключен, так как нормально замкнутый разъем КМ1, будет в этот момент размокнут, и питание на катушку второго пускателя поступать не будет. При исчезновении напряжения на первом вводе, отпадает контактор-1 и включается контактор-2. Потребитель остается со светом.

Самый главный плюс этих схем – их простота. А минусом является то, что подобные сборки называть схемами автоматизации можно с очень большой натяжкой.

Стоит лишь исчезнуть напряжению на той фазе, которая питает катушку включения и вы легко можете получить встречное КЗ.

Можно конечно усовершенствовать всю систему, выбрав катушку контактора не на 220В, а на 380В. В этом случае будет осуществлен контроль уже по двум фазам.

Но на 100% вы все равно себя не обезопасите. А если учесть момент возможного залипания контактов, то тем более.

Кроме того, вы никак не будете защищены от слишком низкого напряжения. Пускатель №1 может отключиться, только если U на входе будет ниже 110В. Во всех остальных случаях, ваше оборудование будет продолжать получать не качественную электроэнергию, хотя казалось бы, рядом и есть второй исправный ввод.

Чтобы повысить надежность, придется усложнять схему и включать в нее дополнительные элементы:

Поэтому в последнее время, для сборки схем АВР, все чаще стали применяться специальные реле или контроллеры — ”мозги” всего устройства. Они могут быть разных производителей и выполнять функцию не только включения резервного питания от одного источника.

Вдруг перед вами стоит более сложная задача. Например, нужно чтобы схема управляла сразу двумя вводами и вдобавок еще генератором. Причем генератор должен запускаться автоматически.

Алгоритм работы здесь следующий:

1.При неисправном вводе №1 происходит автоматическое переключение на ввод №2.
2.При отсутствии напряжения на обоих вводах осуществляется запуск генератора и переключение всей нагрузки на него.

Как и на чем реализовать подобный ввод резерва? Здесь можно применить схему АВР на базе AVR-02 от компании ФиФ Евроавтоматика.

В принципе есть смысл один раз потратиться и защитить себя и свое оборудование раз и навсегда.

AVR-02 блок ввода резерва

Данное устройство является многофункциональным и с помощью него можно построить 8 разных схем АВР. Чаще всего применяются три из них:

Рассмотрим сначала самую сложную, которая с двумя вводами и генератором. Второй ввод может быть как от отдельной ВЛ-0,4кв или непосредственно КЛ с ближайшей ТП, так и собран на аккумуляторном ИБП с гибридными инверторами.

При этом, на варианте с источником бесперебойного питания, следует предусмотреть ситуацию, когда аккумуляторы разряжаются до допустимого максимума, а потом происходит переключение на генератор. Это очень удобно, дабы не гонять дизельгенератор при кратковременных перерывах в электроснабжении.

Какими функциональными возможностями обладает AVR-02?

На передней панели AVR-02 расположены:

Как же работает схема собранная на базе AVR-02? Вот основные ее элементы:

Если произошла неисправность в мотор приводе, на них поступает напряжение и работа реле блокируется.

Вдруг вам понадобится провести какие-либо пусконаладочные работы. Здесь можно использовать модульный вариант от ИЭК КМУ11.

Нужна для сброса, после поступления сигнала на контакты №18,19,20. Нажимаете ее и работа реле восстанавливается.

Благодаря его контактам, напряжение на катушки может поступать как от двух вводов, так и от генератора. Можно использовать тип РК-1Р.

Рассмотрим три алгоритма работ и три ситуации для данного АВР.

Ввод №1 и ввод №2 исправны

Первый ввод является основным, второй – резервным. Устройство посредством контактов А1,В1,С1 через защитный автомат QF2 следит за напряжением на вводе-1.
То же самое происходит по вводу-2, через контакты А2,В2,С2.

Так как на всех этих контактах все в норме, AVR-02 должен подать напряжение на катушку КМ. Как это происходит?

Контакт 1 и 11 формируют сигнал управления посредством реле К5. Данное реле К5, если уровень напряжения нормален на обоих вводах, должно включить ввод№1.
То есть находится в том положении, как на изначальной схеме. Напряжение через него попадает на 10 контакт и идет до катушки КМ4. Это промежуточное реле. Его контакты обозначены КМ4.1 и КМ4.2

Реле срабатывает, замыкая свои контакты и напряжение через них попадает на 22-й контакт. Далее AVR включает реле К1. Через него и контакт №24 фаза достигает катушки включения КМ1. При этом другие реле К2,К3,К4 остаются разомкнутыми.

Алгоритм №2 — ввод №1 неисправен

Напряжение на вводе №1 исчезло. AVR-02 видит, что на А1,В1,С1 напряжения нет, зато на А2,В2,С2 оно есть. Поэтому К5 переключается в позицию №11.

Далее U с ввода-2 поступает через 11 на 10 и потом вся схема повторяется как было рассмотрено ранее.

Только в этом случае происходит замыкание не К1, а К2. И соответственно катушки контактора КМ2.

При этом устройство следит за тем, чтобы напряжение на №13,14,15 отсутствовало. Дабы не получилось встречного включения питания (при залипании контактов и восстановлении эл.снабжения).

АВР с автозапуском генератора

А как будет запускаться генератор, если исчезнет питание с обоих вводов? Контакт №12 служит для подключения к АВР внешнего источника питания +12В.

Когда у вас пропало напряжение на двух вводах, все контакты К1,К2,К3 получаются в разомкнутом состоянии. При этом автоматически происходит замыкание внутреннего контакта реле К4. За счет этого, формируется сигнал запуска для генератора.

Большинство генераторов с возможностью АВР, управляют заслонкой своей собственной автоматикой. Для этого им нужен только сигнал на старт. Вы его как раз и подаете.

Если у вас этого нет, то можно смастерить такую систему самостоятельно.

После подачи импульса, происходит запуск ДГУ и его прогрев. Когда он прогрелся, напряжение на реле KV1 достигает нормы. KV1 представляет из себя, что-то вроде реле защиты трехфазных двигателей.

Оно необходимо для контроля напряжения 3-х фазной сети (правильное чередование фаз и их номинальное значение). Подойдет например такое — CKF-317.

После срабатывания, реле KV1 замыкает свой контакт KV1.1 и напряжение достигает разъема №16. Также U поступает на контакт №9 (он управляет внутренними цепями AVR) и №22.

AVR это видит и подает сигнал на замыкание реле К3 и катушки КМ3. После чего включаются силовые контакты пускателя генератора КМ3.1 Вся нагрузка запитывается от генератора.

Ввод№1+генератор (резерв)

Ну и напоследок рассмотрим чаще всего применяемую схему АВР для частного дома – ввод№1+генератор.

Далеко не все имеют два независимых ввода, плюс еще и ДГУ. Зато наличие отдельно генератора у владельцев особняков, не такая уж и большая редкость.

Основное эл.снабжение осуществляется от первого ввода. Принцип работы здесь такой же как и рассмотренный выше.

При изменение параметров напряжения на выходе за его номинальные значения (резко упало или повысилось, исчезло), происходит смена источника оперативного напряжения. Контакт КМ3.1 размыкается, а контакт КМ3.2 замыкается.

Также размыкаются контакты 22 и 24. Пускатель QF2 выключается. Спустя три секунды AVR 02 дает сигнал на запуск генератора. После его прогрева, происходит замыкание контактов 22-26. Подается напряжение на катушку КМ2 и включается пускатель QF8.

Вся нагрузка переводится на генератор.

Если на первом вводе U вновь появилось или нормализовалось, то контакты 1-10 снова замыкаются и КМ3 включается. Через заданное время контакты на разъемах №22-№26 отключаются, а вслед за ними отключается и КМ2+QF8.

Опять же, спустя установленное время, происходит замыкание №22-№24, после чего включается КМ1 и QF2. Питание восстанавливается от основного ввода. При этом контакты 29-30 будут замкнуты пока генератор не охладится.

Время расхолаживания ДГУ лучше выставлять в районе 3-5 минут.

Среди альтернативных источников энергии широкое распространение получили различные виды генераторов электрического тока. Они наилучшим образом подходят для загородных домов и дач, а также других мест, где нередко случаются перебои с электроснабжением. При внезапном исчезновении электроэнергии возникает необходимость в быстром запуске резервного источника, чтобы предотвратить нарушение жизнеобеспечения объекта. Ручной запуск достаточно сложен и требует специальный знаний. Поэтому в подобных ситуациях, а также при полном отсутствии людей, функция запуска выполняется автоматически.

Преимущественно используется АВР для генератора, скомпонованный на специальном щите. Данная система позволяет в считанные секунды включить агрегат и возобновить подачу питания. В рабочем процессе участвуют два магнитных пускателя и реле, контролирующее наличие напряжения в щите и систему автозапуска в самом генераторе.

АВР для генератора: что это такое

АВР — расшифровывается как автоматическое включение (ввод) резерва. Под резервом подразумевается какой-либо генератор, вырабатывающий электрический ток, в случае прекращения энергоснабжения объекта. Основной функцией АВР является своевременное переключение нагрузки между двумя источниками. Некоторые АВР настраиваются вручную, однако большинство устройств управляются автоматически, по сигналу о потере напряжения, в том числе и АВР для бензогенератора.

Одним из важнейших показателей, необходимых для автоматического управления служит напряжение, которое контролирует первичная обмотка. Сам переключатель обеспечивает изоляцию резервного генератора от переменного тока, поступающего из общей электрической сети. В этот период генератор находится во включенном состоянии и обеспечивает подачу временного питания потребителям.

Работа автоматического ввода резерва осуществляется следующим образом:

• При отключении электричества через АВР генератору поступает команда о начале работы.
• После поступления на устройство сигнала о готовности генератора, АВР осуществляет его соединение с домашней электрической сетью.
• При возобновлении подачи электроэнергии в частный дом, АВР получает соответствующий сигнал и отключает резервное устройство.
• Одновременно автоматически переключается проводка между генератором и домашней сетью.

В случае необходимости можно выполнить настройку переключений с целью обеспечения питания только наиболее важных электрических цепей и участков. В качестве приоритетных назначаются системы отопления помещений, охлаждения оборудования и другие дополнительные схемы. Более сложные распределения применяются для крупных систем резервных установок, образующих мягкую нагрузку, плавно переходящую из синхронизированного генератора туда и обратно. Как правило эти установки применяются для того, чтобы сократить величину пиковых нагрузок.

Подключение АВР

Перед тем как выполнять подключение, необходимо правильно разместить все детали в электрическом щите. Они устанавливаются таким образом, чтобы не было пересечений проводников, обеспечивался свободный доступ к контактам и клеммам. После этого выполняется подключение силовой части АВР и контроллеров в соответствии с принципиальной электрической схемой.

Коммутация силовой части и контроллеров осуществляется с помощью контакторов. После всех подключений выполняется непосредственное соединение АВР с генератором. Правильность и качество подключений и соединений проводников и других элементов проверяется с помощью мультиметра.

При использовании обычного режима, когда подача напряжения производится от обычной ЛЭП, в системе АВР срабатывает автоматика для генератора и происходит включение первого магнитного пускателя, подающего напряжение к щиту частного дома. С наступлением аварийного режима, при котором напряжение в сети отсутствует, при помощи реле выполняется отключение магнитного пускателя № 1 и подача сигнала генератору на производство автозапуска. После начала работы генератора в щите АВР наступает срабатывание второго магнитного пускателя, через который напряжение начинает поступать на распределительный щит домашней электрической сети.

Работа в таком режиме будет продолжаться до появления основной подачи электричества или до окончания горючего в самом генераторе. Когда основное напряжение включается в сеть, генератор и магнитный пускатель № 2 выключаются, а магнитный пускатель № 1, наоборот, включается, и вся система переходит на обычный режим работы.

Установка щита автоматического ввода резерва выполняется после электросчетчика. Таким образом, во время работы генератора учет потребленной электроэнергии не производится. Кроме того, щит АВР для генератора устанавливается до основного щита домашней сети. В результате, он оказывается установленным между счетчиком электроэнергии и распределительным щитом.

Если суммарная мощность потребителей, имеющихся в доме, превышает возможности генератора или сам агрегат недостаточно мощный, на его линию подключаются только те приборы и оборудование, которые действительно необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности объекта до того момента, пока не будет включено основное электропитание.

Как самому изготовить АВР

Устройства, оборудованные автозапуском отличаются высокой стоимостью, поэтому рекомендуется собрать АВР для генератора своими руками, используя те же элементы, что и в заводских моделях.

Основной и наиболее дорогостоящей частью автомата является универсальный контроллер. В качестве силовой части используются контакторы, выполняющие непосредственное переключение с общей сети на локальную сеть генератора. Для размещения всех деталей понадобится щит или шкаф, наиболее подходящий по размерам для данного устройства. В качестве блока питания схема АВР для генератора рекомендует использовать специальный центр управления на 1-3А, а в переключателе должны быть три уровня рабочих режимов. Следует заранее приготовить электрические инструменты, кабель и соединители.

Для обеспечения качественной сборки avr для генератора необходимо соблюдать определенные рекомендации и порядок действий. При самостоятельном выборе контроллера нужно обращать внимание на наличие инверсной воздушной заслонки. Данный элемент очень полезен для генератора, оборудованного механической заслонкой. Выбирая контакторы, следует ориентироваться на их пропускную способность. При отсутствии в приборе электромеханической защиты, ее нужно приобрести отдельно.

Для того чтобы собрать АВР своими руками, схема предусматривает автоматическое контролирующее устройство, которое должно иметь нормальное постоянное напряжение. Выполнение этого условия возложено на блок питания. Обычно используется аккумулятор повышенной мощности, поскольку при значительных нагрузках он очень быстро разряжается. С помощью этого блока питания происходит регулировка выходящего напряжения. Все детали рекомендуется приобретать только в проверенных специализированных торговых точках, отдавая преимущество продукции наиболее известных производителей.

Сборка начинается с установки внутри электрического щита всех деталей и элементов. Монтаж осуществляется таким образом, чтобы не было пересечений проводников между собой, а контакты и клеммы были доступны. Для сборки используется схема подключения АВР к генератору. После этого подключаются контроллеры и силовая часть.

Следует обратить серьезное внимание на недопущение параллельного включения генератора с городской электрической сетью. В этом случае агрегат может быть серьезно поврежден, вплоть до полного выхода из строя. Для того чтобы избежать подобных негативных последствий, рекомендуется воспользоваться специальными щитами, обеспечивающими автоматическое или ручное переключение на автоматический ввод резерва. Это могут быть различные виды сильноточных коммутаторов нагрузки или автоматических регуляторов напряжения генератора.

При подключении нужно учитывать наличие двух кабелей, входящих в щит АВР. Один из них относится к основной сети, а другой – к резервной. При различных алгоритмах работы происходит их поочередное переключение. На выходе к потребителям протягивается единственный силовой кабель.

Схема АВР на двух магнитных пускателях

При сборке схемы автоматического ввода резерва можно выбрать три варианта. Два более простых и один посложнее.

Рассмотрим каждый из вариантов схемы поподробнее.

Простейшая схема АВР для двух однофазных вводов собирается всего лишь на одном магнитном пускателе. Для этого понадобится контактор с двумя парами контактов:

нормально разомкнутым

нормально замкнутым

Если таковых в вашем контакторе не оказалось, можно использовать специальную приставку.

Только учтите, что контакты у большинства из них не рассчитаны на большие токи. А если вы решите подключать через АВР нагрузку всего дома, то уж точно не стоит этого делать, используя блок контакты расположенные по бокам стандартных пускателей.

Вот самая простая схема АВР:

Катушка магнитного пускателя подключается на один из вводов. В нормальном режиме напряжение поступает на катушку, она замыкает контакт КМ1-1, а контакт КМ1-2 размыкается.

SF1 и SF2 в схеме – это однополюсные автоматические выключатели.

Напряжение через контактор поступает к потребителю. Дополнительно в схеме могут быть подключены сигнальные лампы. Они визуально будут показывать какой из вводов в данный момент подключен. Немного измененная схемка с лампочками:

Если напряжение на первом вводе исчезло, контактор отпадает. Его контакты КМ1-1 размыкаются, а КМ2-1 замыкаются. Напряжение начинает поступать к потребителю с ввода №2.

Если вам в нормальном режиме просто нужно проверить работоспособность схемы, то выключите автомат SF1 и смотрите как реагирует сборка. Все ли работает исправно.

Самое главное здесь изначально проконтролировать на какой ток рассчитаны эти самые нормально замкнутые и разомкнутые контакты.

При этом обратите внимание, что эту простейшую схему можно собрать двумя способами:

без разрыва ноля

с разрывом нулевого провода

Без разрыва можно применять в том случае, если у вас есть две независимые линии эл.передач или кабельных ввода, от которых вы собственно и подключаете весь дом. А вот когда резервной линией является какой-то автономный источник энергии – ИБП или генератор, то здесь придется разрывать как фазу, так и ноль.

Естественно, что все контакторы подключаются после счетчика kWh. QF – это модульные автоматы в щитке дома.

Если у вас второй источник питания подает напряжение не автоматически, например бензиновый генератор без пусковой аппаратуры. Который нужно сначала вручную завести, прогреть и только потом переключиться, то схемку можно немного изменить, добавив туда одну единственную кнопку.

За счет нее не будет происходить автоматического переключения. Вы сами выберите для этого нужный момент, нажав ее когда потребуется. Монтируется эта кнопка SB1 параллельно катушке контактора.

Когда у вас напряжение на основном вводе не исчезает на долго, а периодически пропадает и появляется (причины могут быть разными), в этом случае не желательны постоянные переключения контакторов туда-обратно. Здесь целесообразно использовать специальную приставку к контактору типа ПВИ-12 с задержкой времени.

Трехфазная схема практически аналогична однофазной.

Только особо следите за правильной фазировкой АВС. Она должна совпадать на вводе-1 с вводом-2. Иначе 3-х фазные двигатели после переключения будут крутиться в обратную сторону.

Вторая схема немного посложнее. В ней используется уже два магнитных пускателя.

Допустим, у вас есть два трехфазных ввода и один потребитель. В схеме применены магнитные пускатели с 4-мя контактами:

3 нормально разомкнутые

1 нормально замкнутый КМ1

Катушка пускателя КМ1 подключается через фазу L3 от первого ввода и через нормально замкнутый контакт КМ2. Таким образом, когда вы подаете питание на ввод №1, катушка первого пускателя замыкается и вся нагрузка подключается к источнику напряжения №1.

Второй контактор при этом отключен, так как нормально замкнутый разъем КМ1, будет в этот момент размокнут, и питание на катушку второго пускателя поступать не будет. При исчезновении напряжения на первом вводе, отпадает контактор-1 и включается контактор-2. Потребитель остается со светом.

Самый главный плюс этих схем – их простота. А минусом является то, что подобные сборки называть схемами автоматизации можно с очень большой натяжкой.

Стоит лишь исчезнуть напряжению на той фазе, которая питает катушку включения и вы легко можете получить встречное КЗ.

Можно конечно усовершенствовать всю систему, выбрав катушку контактора не на 220В, а на 380В. В этом случае будет осуществлен контроль уже по двум фазам.

Но на 100% вы все равно себя не обезопасите. А если учесть момент возможного залипания контактов, то тем более.

Кроме того, вы никак не будете защищены от слишком низкого напряжения. Пускатель №1 может отключиться, только если U на входе будет ниже 110В. Во всех остальных случаях, ваше оборудование будет продолжать получать не качественную электроэнергию, хотя казалось бы, рядом и есть второй исправный ввод.

Чтобы повысить надежность, придется усложнять схему и включать в нее дополнительные элементы:

реле напряжения

реле контроля фаз и т.п.

Поэтому в последнее время, для сборки схем АВР, все чаще стали применяться специальные реле или контроллеры — ”мозги” всего устройства. Они могут быть разных производителей и выполнять функцию не только включения резервного питания от одного источника.

Вдруг перед вами стоит более сложная задача. Например, нужно чтобы схема управляла сразу двумя вводами и вдобавок еще генератором. Причем генератор должен запускаться автоматически.

Алгоритм работы здесь следующий:

1.При неисправном вводе №1 происходит автоматическое переключение на ввод №2.
2.При отсутствии напряжения на обоих вводах осуществляется запуск генератора и переключение всей нагрузки на него.

Как и на чем реализовать подобный ввод резерва? Здесь можно применить схему АВР на базе AVR-02 от компании ФиФ Евроавтоматика.

В принципе есть смысл один раз потратиться и защитить себя и свое оборудование раз и навсегда.

Данное устройство является многофункциональным и с помощью него можно построить 8 разных схем АВР. Чаще всего применяются три из них:

Управление источником резервного питания ручным запуском во многих случаях оправдано. Однако, для обеспечения непрерывного процесса функционирования электрического оборудования существует необходимость в бесперебойном питании. Актуальность вопроса автоматизации вводу резерва довольно часто выходит на первый план. С этой целью применяются устройства автоматического включения резерва (АВР). Современные устройства АВР для генератора – это надёжные приборы, исключающие участие человека в управлении резервным питанием.

Автоматическое управление запуском генераторов в случае пропадания сети позволяет возобновлять подачу электричества практически мгновенно или с небольшой задержкой. Таким образом, обеспечивается непрерывное функционирование электрооборудования, остановка которого может повлечь нежелательные последствия или спровоцировать аварийный режим в работе контролируемой системы. Оборудование дизельных и бензиновых генераторов электронным блоком автозапуска объективно является необходимой мерой для повышения безопасности эксплуатации отдельных электрических приборов.

Что такое АВР

Это блок, состоящий из нескольких узлов, который в автоматическом режиме переключает нагрузку между основным и резервным источником тока. Некоторые однофазные и трёхфазные модели бензиновых и дизельных генераторов оборудованы АВР изначально. Для переключения нагрузки потребуется только установить специальный переключатель после электросчётчика. Положение силовых контактов управляется основным источником электроэнергии.

Практически все модели с запуском электростанции от аккумулятора можно оборудовать автономными системами АВР. При этом для монтажа блоков резервного ввода применяются шкафы АВР. При этом щиты АВР (рисунок 1) можно размещать непосредственно возле газовых генераторов либо устанавливать блоки в общем электрическом щите.

Рисунок 1. Пример электрического щита АВР

Основная функция блока АВР заключается в том, чтобы осуществить автоматический запуск электростанции после исчезновения электрического тока в общей сети, а затем подключить нагрузку к резервному электроснабжению. При возобновлении подачи электроэнергии блоком автоматики нагрузка переключается на основную электрическую сеть, а резервный источник отключается.

Классификация устройств АВР:

• по количеству резервных секций;
• классу напряжения;
• типу резервной сети (применение в однофазных сетях или для трехфазных потребителей);
• мощности обслуживаемой нагрузки;
• времени задержки переключения.

Электрическую схему АВР можно настроить таким образом, чтобы обеспечить энергией не всей локальной сети, а лишь тех линий, которые являются критическими. Некоторые схемы позволяют учитывать приоритетность линий. В первую очередь питанием обеспечиваются те цепи, которые обеспечивают электричеством важные системы жизнеобеспечения. Такой подход позволяет рационально распределить нагрузки.

Устройство и принцип работы

АВР для генератора состоит из трёх взаимосвязанных основных блоков:

• семейства контакторов, коммутирующих вводные и нагрузочные цепи;
• логических и индикационных устройств;
• блока релейных переключателей, предназначенных для управления генератором.

С целью повышения надёжности резервной энергосистемы устройства АВР могут комплектоваться дополнительными блоками. Например, включение в схему инверторов позволяет выровнять провалы в напряжениях, исключить временные задержки, сделать выходной ток более качественным.

Включение резервной линии обеспечивает контактная группа. За наличием вводного напряжения следит реле контроля фаз.

Рассмотрим принцип работы системы резервного питания на примере упрощённой схемы (рис. 2). В штатном режиме, когда питание осуществляется от основной сети, контакторный блок направляет электроэнергию на линии потребителей. На схеме показан дополнительный блок – инвертор, преобразующий постоянный ток от аккумулятора в переменный, напряжением 220 В.

Рис. 2. Упрощённая схема резервного питания

Сигнал о наличии вводного напряжения подаётся на блок логических и индикационных устройств. В номинальном режиме вся система находится в устойчивом состоянии. При аварии в основной сети (напряжение падает ниже установленного уровня) насыщение соленоида реле контроля фаз становится недостаточным для удерживания контактов в рабочем (нормально замкнутом) состоянии. Происходит разъединение контактов и отключение нагрузки от линии электропередач.

Если система оборудована инвертором, как показано на схеме, он переходит в режим генерации переменного тока, напряжением 220 В. Таким образом, потребители получают стабильное напряжение даже при полном отсутствии тока в коммерческой сети.

Если параметры линий электропередач не восстанавливаются в заданный промежуток времени, контролёр подаёт сигнал на запуск генератора. При поступлении от альтернатора стабильного напряжения, контакторы переключаются на резервную линию.

Автоматическое включение потребительской сети происходит следующим образом: на реле контроля фаз поступает напряжение, переключающее контакторы на основную линию. Цепь резервного питания разъединяется. Сигнал от контролёра поступает на механизм управления подачей топлива, который закрывает заслонку в бензиновом двигателе или перекрывает дизтопливо в системе питания дизеля. Электростанция отключается.

При полном автоматическом переключении участие оператора не требуется. Система надёжно защищена от взаимодействия встречных токов и КЗ. Для этого применяются дополнительные реле и механизмы блокировок, которые не показаны на схеме.

При необходимости оператор может переключать линии вручную с панели контролёра. Он также может изменять настройки блока управления, включать ручной или автоматический режим работы. Фото панели показано на рис. 3.

Рис. 3. Панель контролёра резервного питания

В АВР могут реализовываться несколько режимов функционирования:

• ручной;
• автоматический;
• полуавтоматический.

Ручной режим чаще всего используют наладчики при настройке АВР.

Схемы подключения АВР и их описание

Основная функция АВР – автоматическое переключение вводов, причём таким способом, чтобы исключить встречные токи.

Простая схема на рис. 4 объясняет принцип переключения.

Рисунок 4. Схема АВР

Контакты КМ1и КМ2 взаимосвязаны. После размыкания одного контакта, замыкается другой. Они не могут быть одновременно включены.

Существует множество различных схем подключения автоматического ввода резерва, но принцип их построения всегда такой: АВР устанавливают между вводом и потребителями. Обычно после электросчётчика. Сам щит с автоматикой может располагаться где угодно, но принцип его подключения именно такой. Этот принцип наглядно иллюстрирует схема на рис. 5.

Рис. 5. Наглядная схема подключения АВР

Детальная схема подключения блока автоматического запуска генератора показана на рисунке 6. На схеме К1 и К2 – это контакторы. Цифрами в кружках обозначены номера клемм. Пользуясь этой схемой не сложно подключить такой блок самостоятельно.

Рис. 6. Детальная схема подключения блока автозапуска генератора (БАГ)

Принципиальная схема подключения АВР для частного дома показана на рис. 7.

Рис. 7. Принципиальная схема

В данной схеме применено АЗУ, обеспечивающее стабильное напряжение и непрерывное питание в локальной сети.

В качестве примера приводим две схемы для трёхфазного тока (рис. 8). На изображении В показано одностороннее исполнение(дополнительное реле напряжения PH). При таком подключении генератор запускается в автоматическом режиме, после прекращения подачи электроэнергии. Другими словами, ввод от генератора является резервным.

На изображении А – исполнение двухстороннее. Обе секции имеют одинаковый приоритет. Такое подключение позволяет переключать линии, не зависимо от наличия напряжения в каждой из них.

Рис. 8. Подключение АВР для трёхфазного тока

Выбор схемы зависит от поставленной задачи, которую вы намерены решить.

Самостоятельное изготовление АВР

Если вы приобрели генератор с электростартером, то можете самостоятельно автоматизировать процесс ввода резерва. Для этого необходимо подобрать схему, отвечающую особенностям вашей домашней сети. После этого купите все необходимые детали, с учётом мощностей потребителей.

Вам понадобится:

1. Универсальный контроллёр.
2. Контакторы (для самой простой схемы – не менее 2-х).
3. Электрический шкаф.
4. Трёхуровневый переключатель рабочих режимов.
5. Блок питания на 1 – 3 Ампера.
6. Автоматика для пуска/остановки двигателя генератора (если он не оборудован таковой).
7. Соединительные кабели, рабочие инструменты.

Этапы работы:

1. Установка шкафа. Выберите подходящее место для электрощита (желательно ближе к основному вводу).
2. Монтаж деталей. Размещайте все узлы так, чтобы был доступ ко всем контакторам и клеммам.
3. Подключение линий. Строго следуйте схемам и соблюдайте назначение клемм. Пользуйтесь обозначениями на крышках и корпусах приборов. Следите, чтобы провода не пересекались. В последнюю очередь присоединяйте провода ввода, разумеется, при отключённом вводном автомате.
4. После монтажа обязательно протестируйте работоспособность блока АВР.

Выбор АВР

Приведенная ниже таблица поможет вам определиться с выбором типа АВР.