CS226957B1 - Zapojení obvodu pro měření strmostního efektu tyristorů - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení obvodu pro měření strmostního efektu tyristorů.

Měření strmostního efektu tyristorů se provádí tak, že na tyristor s odpojenou řídící elektrodou se přikládá napětový impuls s přesně definovanou strmostí nárůstu napětí a požadovanou amplitudou. Strmost napětí se zvyšuje do té míry až posuvný proud uvnitř systému ty·· ristoru způsobí jeho samovolné sepnutí.

Strmost napětí, při které tyristor samovolně sepne ee nazývá kritickou strmostí nárůstu blokovacího napětí.

V současné době jsou měřící obvody realizovány tak, že přes spínací výkonový prvek jako tyristor, thyratron je ze zdroje napětí realizovaného kondenzátorem přes přepínatelné odpory nabíjen kondenzátor. Kapacita tohoto kondenzátorů musí být nejméně lOx větší než součet statické a dynamické kapacity měřeného tyristorů. Paralelně k tomuto kondenzátorů je připojen měřený tyristor přes ochranný odpor, ^apští na tomto kondenzátorů exponenciálně vzrůstá. Amplituda napětí je zpravidla omezována dalším pomocným zdrojem napětí přes diodu.

Některá zapojení místo nabíjecích odporů používají kombinaci odporů a indukčností nebo tlumivky předem vybuzené proudem a zapojované do obvodu pomocné diody. Všechny tyto způsoby slouží k linearizaoi průběhu nárůstu napětí a obvody pro jejich realizaci jsou složité a mají _amnoho nevýhod uvedených v následujícím:

Značná energetická náročnost při opakovači frekvenci 50 Hz vlivem nabíjení a vybíjení velkých kapacit.

226 957

226 957

K realizaci uspokojivého lineárního průběhu nárůstů napětí je potřeba napětí generátoru zvýšit na dvojnásobek požadované hodnoty a limitovat velikost jeho amplitudy.

Dynamická kapacita měřeného prvku připojená paralelně ke kondenzátoru, vidy ovlivňuje průběh nárůstu napětí.

Spínací prvek měřícího obvodu Je namáhán velkou strmostí nárůstu proudu di/dt, a současně musí mít zaručenu vysokou hodnotu blokovacího napětí.

Většinou nelze realizovat vyšší strmosti nárůstu napětí než 1000 V/^us s uspokojivými vlastnostmi.

Strmost nárůstu napětí v okolí nuly, vlivem konečných spínacích vlastností prvku měřicího obvodu, je menší než strmost požadované a tento fakt negativně ovlivňuje výsledky měření.

Dalěí nevýhodou současných měřicíoh obvodů je možnost výskytu překmitu napětí v amplitudě při realizaci vysokých strmostí nárůstu proudu.

Ochrana prvku proti nadproudu při sepnutí je prováděna ochranným sériovým odporem, který způsobuje dalěí deformaci průběhu nárůstu napětí na měřeném prvku,

Zapojení obvodu pro měření strmostního efektu tyristorů podle vynálezu výše uvedené nedostatky odstraňuje. Jeho podstatou je, že do serie s měřeným tyristorem je zapojena pomocná dioda, jejíž katoda je spojena se záporným pólem zdroje proměnného napětí, jehož kladný pól je spojen s anodou pentody.

Anoda měřeného tyristoru je spojena jednak přes paralelní kombinaci odporu a kondenzátoru s katodou pentody a jednak přes mřížkový odpor s kladným pólem zdroje napětí první mřížky pentody, jehož záporný pól je přes sériové spojení omezovacího odporu a prvního oddělovacího odporu spojen s první mřížkou pentody. Kladný pól zdroje napětí první mřížky pentody je přee spínač spojen s paralelním uzlem omezovacího odporu a prvního oddělovacího odporu. Dále k paralelně k sériové kombinaci měřeného tyristoru a pomocné diody je zapojen zatěžovací odpor a paralelně k sériovému spojení zatěžovacího odporu a mřížkového odporu je zapojen derivacní kondenzátor. Dále katoda pomocné diody je přes druhý oddělovací odpor spojena s kladným pólem zdroje napětí druhé mřížky pentody, jehož záporný pól je spojen s anodou měřeného tyristoru, přičemž druhá mřížka pentody je spojena jednak přes odpor druhé mřížky s kladným pólem zdroje napětí druhé mřížky a jednak přes kondenzátor druhé mřížky s katodou pentody, která je zároveň propojena s třetí mřížkou.

Zapojení obvodu podle vynálezu se vyznačuje malou energetickou náročností, dobrou linearitou průběhu nárůstu napětí, snadnou a plynulou změnou strmosti i amplitudy napětí bez použití omezovacího zdroje.

Zapojení podle vynálezu je vhodné pro vytváření průběhu napětí s nízkou strmostí řádu desítek V/^us, i strmostí řádu kV/^us. Vhodnou volbou konstanty RC v druhé mřížce pentody je možno volit maximální proud při sepnutí tyristoru. Vlastní kapacita měřeného tyristoru ne-, ovlivňuje průběh nárůstu napětí. Strmost nárůstu napětí v okolí nuly je ovlivňována pouze spínacími vlastnostmi pomocné diody. Jelikož je amplituda dána velikostí napětí zdroje proměnného napětí nevyskytují se překmity.

Příklad zapojení obvodu pro měření strmostního efektu tyristorů je na obrázku.

Katoda měřeného tyristoru 15 je připojena k anodě pomocné diody 14, jejíž katoda je spojena se záporným pólem zdroje proměnného napětí 2, jehož kladný pol je připojen k anodě pentodyK.

226 957

Katoay pentody 17 je přes paralení kombinaci odporu 10 a kondenzátoru 11 připojena k anodě měřeného tyristoru 15. Paraleně k sériové kombinaci měřeného tyristoru 15 a pomocné diody 14 je připojen zatěžovaoí odpor 8. První mřížka pentody je přes první oddělovací odpor 4 první mřížky a omezovači odpor 2 zdroje prvá mřížky připojena k zápornému pólu zdroje napětí 2 první > mřížky. Kladný pól zdroje napětí 1. první mřížky je jednak přes mřížkový odpor 9 připojen k anodě měřeného tyristoru 15 a jednak přes spinač 16 připojen ke společnému uzlu omezovacího * odporu 2 ^a prvního oddělovacího odporu 4 prvé mřížky. Druhá mřížka pentody 17 je přes kondenzátor 12 druhé mřížky připojena ke katodě pentody 17, dále je připojena přes odpor 6 druhé mřížky ke kladnému pólu zdroje napětí 2 druhé mřížky. Záporný pol zdroje napětí 2 druhé mřížky je připojen k anodě měřeného tyristoru 15. ^Mezi kladný pol zdroje napětí 2 druhé mřížky a záporný pól zdroje 2 proměnného napětí je zapojen druhý oddělovací odpor 7. Derivační kondenzátor 12 je připojen mezi záporný pol zdroje 2 proměnného napětí a kladný pól zdroje napětí 1 prvé mřížky. Třetí mřížka pentody 17 je spojena přímo s katodou pentody 17.

Po zvýěení výkonu lze zapojení rozšířit připojením jedné nebo více pentod zapojených tak, že anoda druhé pentody 18 ge připojí paralelně k anodě pentody 17. Třetí mřížka, spojená s katodou pentody 18, se připojí přes paralelní kombinací odporu 19 a kondenzátoru 20 k anodě měřeného tyristoru 15. Druhá mřížka pentody 18 je přes kondenzátor 21 druhé mřížky připojena ke katodě pentody 18, dále je připojena přes odpor 22 druhé mřížky ke kladnému pólu zdroje napětí 3 druhé mřížky. První mřížka pentody 18 je přes první oddělovací odpor 23 prvé mřížky a omezovači odpor 2 zdroje prvé mřížky připojena k zápornému pólu zdroje napětí 1 prvé mřížky.

Funkce obvodu pro měření strmostního efektu tyristorů je následující:

V klidovém stavu jsou rozepnuty kontakty spínače 16. Ka první mřížku pentody 17 ja přes první oddělovací odpor 4 prvé mřížky a přes omezovači odpor 5 zdroje prvé mřížky připojen záporný pól zdroje napětí 2 prvé mřížky. Kladný pól zdroje 1 je přes mřížkový odpor 2 a odpor 10 připojen ke katodě pentody 17. Velikost napětí zdroje 1 první mřížky je taková, aby pentodou 17 neprotékal žádný anodový proud. Proud ze zdroje napětí 3 druhé mřížky protékající přes oddělovací odpor 7 a zatěžovaoí odpor 8 vytváří na katodě pomocné diody 14 oproti anodě měřeného tyristoru 15 kladné napětí a tím se pomocná dioda 14 udržuje v nevodivém stavu. *ezi katodou a anodou měřeného tyristoru 15 je nulové napětí.

Měřící cyklus začíná sepnutím spínače 16. Tím se připojí první mřížka pentody 17 přes první oddělovací odpor 4 prvé mřížky, mřížkový odpor 2 ^a odpor 10 ke katodě pentody 17 a tím začne anodou pentody 17 protékat anodový proud ze zdroje 2 proměnného napětí. Průchodem proudu v obvodu zdroj 2 proměnného napětí, pentoda 17, odpor 10, zatěžovaoí odpor 8 - vzniká na zatěžovacím odporu 8 úbytek napětí. ^měna tohoto napětí je přes derivační kondenzátor 12 přiváděna na mřížkový odpor 9 a přes sepnutý spínač 16 a první oddělovací odpor 4 na prvou mřížku pentody 17. Záporným napětím vznikajícím na mřížkovém odporu 2 d^e pentoda 17 částečně uzavírána,Vlivem zpětné vazby si pentoda 17 udržuje: na prvé mřížce konstantní záporné napětí,

k.

bez ohledu na změnu zátěže v obvodu anody a tím konstantní nárůst záporného napětí na katodě pomocné diody 14 a tím i na katodě měřeného tyristoru 15. Vzhledem k tomu, že v klidovém stavu je na katodě pomocné diody 14 napětí kladné vůči anodě měřeného tyristoru 15, odchází v počátku měřícího cyklu k poklesu kladného napětí k nule a k jeho přechodu do záporných hodnot. Tím jsou odstraněny možné nelinearity nárůstu napětí v počátku děje. ^Aapětí na katodě

226 957 měřeného tyristorů 15 narůstá lineárně se strmostí danou velikostí derivačního kondensátoru 13 a mřížkového odporu 9 až do velikosti napětí zdroje 2 proměnného napětí. Při sepnutí měřeného tyristorů 15 vlivem strmostního efektu dochází k zvýšení anodového proudu pentody 17, a tím i ke zvýěení proudu druhé mřížky. Velikost tohoto proudu pro ustálený zkratový stav je nastavena velikostí odporu 6 druhé mřížky, náboj kondenzátoru 12 druhé mřížky určuje velikost náboje, který je obvod v průběhu pulsu schopen dodat při sepnuté měřeného tyristorů 15, vlivem strmostního efektu. Ukončení napětového pulsu nastává rozepnutím spínače 16. Tím je na první mřížku pentody 17 přivedeno záporné napětí zdroje napětí 1 prvé mřížky a pentoda 17 se zcela uzavře.

Po zvýěení dosahovaných proudů v impulsu je možno řadit pentody paralelně způsobem v^ěe uvedeným. Stejnosměrné výkonové zatížení věech paralelně řazených pentod zajiětují odpory 10 a 19, paralelní kondenzátory 11 a 20 a oddělovaoí odpory 4 a 23 prvé mřížky.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1.Zapojení obvodu pro měření strmostního efektu tyristorů, sestávající ze zdroje napětí první a druhé mřížky pentody, zdroje proměnného napětí, alespoň jedné pentody a diskrétních elektronických prvků, vyznačované tím, že do serie s měřeným tyristorem (15) je zapojena pomocná dioda (14), jejíž katoda je spojena se záporným pólem zdroje (2) proměnného napětí, jehož kladný pol je spojen s anodou pentody (17) a anoda měřeného tyristorů (15) je spojena jednak přes paralelní kombinaci odporu (10) a kondenzátoru (11) s katodou pentody (17) a jednak přes mřížkový odpor (9) s kladným polem zdroje (1) napětí první mřížky pentody, jehož záporný pol je přes sériové spojení omezovacího odporu (5) a prvního oddělovacího odporu (4) spojen s první mřížkou pentody (17), přičemž kladný pol zdroje (1) napětí první mřížky pentody je přes spínač (16) spojen se společným uzlem omezovacího odporu (5) a prvního oddělovacího odporu (4) a dále paralelně k sériové kombinaci měřeného tyristorů (15) a pomocné diody (14) je zapojen zatěžovací odpor (8) a paralelně k sériovému spojení zatěžovacího odporu (8) a mřížkového odporu (9) je zapojen derivační kondenzátor (13) a déle katoda pomocné diody (14) je přes druhý oddělovací odpor (7) spojena s kladným polem zdroje (3) napětí druhé mřížky pentody, jehož záporný pol je spojen s anodou měřeného tyristorů (15), přičemž druhá mřížka pentody (17) je spojena jednak přes odpor (6) druhé mřížky s kladným polem zdroje (3) napětí druhé mřížky a jednak přes kondenzátor (12) druhé mřížky s katodou pentody (17), které je zároveň propojena s třetí mřížkou.

2. Napojení obvodu pro měření strmostního efektu tyristorů podle bodu 1, vyznačené tím, že paralelně k anodě pentody (17) je zapojena anoda alespoň jedné dalěí pentody (18), jejíž první mřížka je přes dalěí oddělovací odpor (23) a omezovači odpor (5) spojena se záporným pólem zdroje (1) napětí první mřížky, jejíž druhá mřížka je spojena jednak přes odpor (22) druhé mřížky s kladným pólem zdroje (3) napětí druhé mřížky a jednak přes kondenzátor (21)' druhé mřížky s katodou pentody (18), spojenou jednak s třetí mřížkou a jednak přes paralelní kombinaci odporu (19) a kondenzátoru (20) spojena s anodou měřeného tyristorů (15).