SU1742934A1 - Устройство дл защиты тиристорного преобразовател от аварийных токов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Сущность изобретени : устройство содержит подвижный и неподвижный силовые контакты 1 и 2, служащие дл  подключени  входного вывода тиристорного преобразовател  и выходного вывода сети переменного тока, пружину 3, разомкнутый магнитопровод 4, на котором расположена удерживающа  катушка 5 и размагничивающа  катушка 6, цепочку последовательно со- единенных тиристора 7 и резонансной LC-цепи 8,9, подключенной к размагничивающей катушке, датчик тока 10, выпр митель 11, компаратор 12, формирователь уставки тока 13, формирователь импульсов управлени  14, зар дный узел 15, ограничительный резистор 16. 2 ил.

Description

со

С

vj -Ьь

hO

ю

со

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть применено в устройствах токовых защит силовых цепей тиристорных преобразователей т говых приводов электроподвижного состава переменного тока как с коллекторными, так и с бесколлекторными т говыми двигател ми.

Известно устройство дл  защиты от ава- рийных токов тиристорного преобразовате- л , представл ющее собой главный выключатель, установленный в первичную цепь т гового трансформатора электроподвижного состава переменного тока, содержащий силовые контакты, пневмосистему с клапанами, рычажную систему, датчик тока, отключающий электромагнит, подключенный к выходу датчика тока.

Недостатком известного устройства  вл етс  низкое быстродействие и, следовательно , низка  эффективность защиты от аварийных токов.

Указанный недостаток обусловлен тем, что в момент возникновени  перегрузки по току и последующего возбуждени  отключающего электромагнита приводитс  в деист- вне механическа  рычажна  система, воздействующа  на выключающий клапан, в результате чего воздух из главного резервуара пневмосистемы начинает поступать в дугогасительную камеру, затем при дости- жении давлени  воздуха в дугогасительной камере определенной величины производитс  размыкание силовых контактов, при этом подвижный контакт, сдвига сь под действием давлени  воздуха, преодолевает давление нажимной пружины. Таким образом , поскольку процесс срабатывани  механической системы отключени  и процесс нагнетани  давлени  воздуха в дугогасительной камере пневмосистемы протекает в течение длительного интервала времени при отключении аварийного тока, можно утверждать , что известное устройство защиты обладает низким быстродействием.

Общими признаками данного известно- го технического решени  и предлагаемого изобретени   вл ютс  силовые контакты, один из которых подвижный, и датчик тока.

Известно также устройство дл  защиты от аварийного тока тиристорного преобра- зовател , содержащее подвижный и неподвижный силовые контакты, магнитопровод, удерживающую и размагничивающую катушки , размещенные на магнитопроводе, магнитный шунт, подключенный параллель- но размагничивающей катушке и одним выводом подключенный к одному из силовых контактов, пружину, закрепленную между корпусом устройства и подвижным контактом .

Недостатком известного устройства  вл етс  низкое быстродействие защиты от аварийных токов тиристорного преобразовател .

Указанный недостаток обусловлен тем, что при питании тиристорного преобразовател  переменным током в момент возникновени  перегрузки устройство способно отключить аварийный ток только в течение одного из полупериодов переменного тока, а именно, в течение того полупериода, когда направление магнитного потока в магнитопроводе , созданного аварийным током в размагничивающей катушке, направлено навстречу магнитному потоку удерживающей катушки. Таким образом, поскольку максимальное врем  отключени  аварийного тока в сети переменного напр жени  частотой 50 Гц составл ет более 12-14 мс, можно утверждать, что известное устройство обладает низким быстродействием защиты .

Обшими признаками данного известного технического решени  и предлагаемого изобретени   вл ютс  подвижный и неподвижный силовые контакты, пружина, закрепленна  между основанием устройства и подвижным контактом, магнитопровод, удерживающа  и размагничивающа  катушки , размещенные на магнитопроводе.

Дл  современных полупроводниковых преобразователей устройств электроподвижного состава требуетс  высока  надежность работы силовых элементов, стойкость к аварийным перегрузкам, быстродействующа  защиты от аварийных токов. Одним из способов надежной защиты силовых полупроводниковых приборов управл емых преобразователей т говых приводов электровозов переменного тока  вл етс  применение быстродействующих устройств защиты от аварийных токов в первичных цеп х преобразователей. Таким образом, проблема создани  быстродействующих устройств защиты  вл етс  актуальной задачей .

Целью изобретени   вл етс  устранение указанных недостатков, а именно, повышение эффективности защиты от аварийных токов за счет увеличени  быстродействи .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство защиты тиристорного преобразовател  от аварийных токов, содержащее выключатель, выполненный в виде подвижного и неподвижного силовых контактов , предназначенных дл  последовательного включени  в защищаемую цепь, пружину, закрепленную между корпусом выключател  и подвижным контактом, маг- нитопровод с размещенными на нем удерживающей катушкой, подключенной к источнику посто нного тока, и размагничивающей катушкой, дополнительно ввод тс  датчик тока, двухполупериодный выпр митель , компаратор, источник напр жени  ус- тавки тока, тиристор, формирователь импульсов управлени  тиристором, резистор , вспомогательный источник питани , резонансна  LC-цепь, содержаща  по крайней мере два дроссел  и два конденсатора, причем выход датчика тока, включенного в защищаемую цепь, через двухполупериодный выпр митель подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника напр жени  уставки, а выход компаратора через формирователь импульсов управлени  тиристором подключен к управл ющему электроду тиристора, при этом отрицательный вывод вспомогательного источника питани  сое- динен с катодом тиристора и с первыми выводами всех конденсаторов, вторые выводы которых подключены к первым выводам соответствующих дросселей, соединенных между собой последователь- но, положительный вывод вспомогательного источника питани  через резистор подключен к второму выводу одного из дросселей, несоединенному с конденсатором , и к первому выводу размагничиваю- щей катушки, второй вывод который подключен к аноду тиристора.

Введение датчика тока.двухполупериод- ного выпр мител , источника напр жени  уставки тока, компаратора и формировател  импулыов управлени  тиристором, соединенных указанным способом, позвол ет обнаружить момент превышени  силовым током допустимой величины и сформировать сигнал на срабатывание защиты от ава- рийного тока, введение зар дного узла и цепочки последовательно соединенных тиристора и резонансной распределенной LC- цепи, соединенных указанным образом, позвол ет по сигналу защиты сформировать импульс тока, который протека  через размагничивающую катушку, создает в магни- топроводе магнитный поток, равный по величине и противоположный по направлению магнитному потоку, созданному удер- живающей катушкой.

В результате снижени  суммарного магнитного потока силовые контакты выключател  перестают удерживатьс  в замкнутом состо нии, подвижный контакт под действием раст гивающей пружины сдвигаетс  в отключенное состо ние ,что разрывает цепь протекани  аварийного тока и защищает силовые элементы тиристорного преобразовател . Поскольку освобождение

подвижного силового контакта из включенного состо ни  осуществл етс  за короткий промежуток времени, складывающийс  из времени фиксации аварийного тока и формировани  импульса управлени  (доли микросекунд ), времени включени  тиристора (единицы микросекунд) и времени размагничивани  сердечника магнитопровода (дес тки микросекунд), завис щего от скорости нарастани  импульса тока LC-цепи и не завис щего от направлени  протекани  силового тока, повышаетс  быстродействие и эффективность защиты от аварийных токов.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы токов.

Устройство содержит подвижный и неподвижный силовые контакты 1 и 2, служащие дл  подключени  входного вывода тиристорного преобразовател  и выходного вывода сети переменного тока, пружину 3, магнитопровод 4, на котором расположены удерживающа  катушка 5 и размагничивающа  катушка 6, расположенна  на дополнительном сердечнике магнитопровода, цепочку последовательно соединенных тиристора 7 и резонансной LC-цепи 8 и 9, подключенной к размагничивающей катушке 6, датчик 10 тока, выходом подключенный к входу двухполупериодного выпр мител  11, который своим выходом подключен к одному входу компаратора 12, к второму входу которого подключен выход источника 13 напр жени  уставки тока, формирователь 14 импульсов управлени  тиристором, входом подключенный к выходу компаратора 12 и выходом подключенный к управл ющему электроду тиристора 7. вспомогательный источник 15 питани , через ограничительное сопротивление 16 подключенный к зажимам резонансной LC-цепи 8 и 9.

Устройство работает следующим образом .

Пусть в исходном состо нии удерживающа  катушка 5 запитана от источника посто нного напр жени  1)5(ток15) , за счет чего в магнитопроводе создаетс  магнитный поток, подвижный силовой контакт 1 находитс  во включенном положении за счет удержани  его  кор  (не показан) прит нутым к магнитопроводу 4 в месте воздушного зазора, при этом пружина 3 находитс  в раст нутом состо нии. Через замкнутые контакты 1 и 2 протекает силовой переменный ток преобразовател , величина которого контролируетс  датчиком 10 тока . Если контролируемый ток преобразовател , выпр мленный с помощью выпр мител  11, превышает по величине уставку максимально допустимого тока на выходе источника 13 напр жени  уставки тока, то выход компаратора 12 из нулевого состо ни , в котором он находилс  первоначально, переключаетс  в единичное состо ние. В момент переключени  компаратора 12 формирователь импульсов управлени  тиристором 14 формирует короткий импульс управлени , по которому включаетс  тиристор 7. Под действием напр жени  зар да конденсатора 9 (пол рность указана на фиг. 1), зар женного от вспомогательного источника 15 напр жени ,.через ограничительное сопротивление 16 протекает импульс тока по цепи , 9, 8, 6, 7, - 9, создава  в катушке 6 магнитный поток, направленный встречно магнитному потоку, созданному удерживающей катушкой 5. Величина импульса ie выбираетс  за счет подбора параметров LC-цепи и величины напр жени  Ui5 такой, чтобы результирующий ток i,;, представл ющий собой разницу между током катушки Is и приведенным значением тока катушки Ге , на интервале времени f|-t2 (фиг.2) был близок к нулю. В результате суммарный результирующий магнитный поток на интервале времени ti ta также становитс  близким к нулю , подвижный контакт 1 тер ет удерживающую силу, прит гивающую его  корь к магнито- проводу4,и под действием раст нутой пружины 3 переходит в выключенное состо ние, силовые контакты размыкаютс , что защищает тиристорный преобразователь от аварийного тока. Возврат силового контакта 1 вновь во включенное положение осуществл етс  любым из известных способов .

Поскольку резонансна  LC-цепь выполнена в виде цепи с распределенными LC-na- раметрами (по крайней мере два дроссел  и два конденсатора), форма импульса тока более приближена к пр моугольной (фиг.2б, что (по сравнению со случаем применени  обычной резонансной цепи с сосредоточен- ными параметрами, фиг.2а) позвол ет уменьшить врем  достижени  суммарного тока (потока) нулевого значени  (интервал времени 0-ti), увеличить интервал времени ti-t2 , необходимый дл  перемещени   кор  контакта 1 до потери удерживающей силы, прит гивающей  корь к магнитопроводу, и этим обеспечить более эффективную защиту от аварийных токов.

Предлагаемое устройство позвол ет фиксировать аварийный ток и производить размыкание силовых контактов независимо от направлени  протекани  силового тока,

как в положительный, так и в отрицательный полупериоды, чем обеспечиваетс  повышение быстродействи  защиты.

Выполнение резонансной LC-цепи в виде цепи с распределенными параметрами позвол ет сократить врем , за которое суммарный магнитный поток и удерживающа  сила  кор  подвижного контакта достигают нулевого значени , что также обеспечивает

повышение быстродействи  защиты тири- сторного преобразовател  от аварийных токов .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  защиты тиристорного

   преобразовател  от аварийных токов, содержащее выключатель, выполненный в виде подвижного и неподвижного силовых контактов, предназначенный дл  последовательного включени  в защищаемую цепь,

   пружину, закрепленную между корпусом выключател  и подвижным контактом, маг- нитопровод с размещенными на нем удерживающей катушкой, подключенной к источнику посто нного тока, и размагничивающей катушкой, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и быстродействи  при работе в цепи переменного тока, введены датчик тока, двухполупериодный выпр митель, компаратор , источник напр жени  уставки, формирователь импульсов управлени  тиристором, резистор, вспомогательный источник питани , резонансна  LC-цепь, содержаща  по крайней мере два дроссел  и

   два конденсатора, причем выход датчика тока , предназначенного дл  включени  в защищаемую цепь, через двухполупериодный выпр митель подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника напр жени  уставки , а выход компаратора через формирователь импульсов управлени  тиристором подключен к управл ющему электроду тиристора, при этом отрицательный

   вывод вспомогательного источника питани  соединен с катодом тиристора и первыми выводами всех конденсаторов резонансной LC-цепи, вторые выводы которых подключены к первым выводам соответствующих

   дросселей, соединенных между собой последовательно , положительный вывод вспомогательного -источника питани  через резистор подключен к второму выводу одного из дросселей, несоединенному с конденсатором , и к первому выводу размагничивающей обмотки выключател , второй вывод которой подключен к аноду тиристора.

   Фиг. 2