SU1760594A1 - Устройство дл сигнализации пробо диодов выпр мительной установки - Google Patents

Description

1

(21)4812740/07 (22) 10.04 90 (46)07.09.92. Бюл. N 33

(71)Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта

(72)О. И. Новиков

(56)Полупроводниковые выпр мители / Под ред. Ф.И. Ковалева, изд. Энерги , 1967, с. 358- 359.

Авторское свидетельство СССР Nfe 702455, кл Н 02 Н 7/10, 1976.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ ПРОБОЯ ДИОДОВ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

(57)Сущность изобретени - устройство содержит 3 блока сравнени  напр жений и

один блок индикации, причем блок сравнени  включает 4п измерительных цепей, кажда  из которых имеет 1 диод (4), 1 первый резистор и 1 резистор, шунтирующий ее конденсатор, 2 ключевых элемента 2 измерительных элемента, которые выполнены в виде реле напр жени  с обмотками и группами контактов, причем диоды измеритель- ных цепей включены встречно по отношению к диодам выпр мительной установки . При пробое одного или нескольких диодов выпр мительной установки нарушаетс  равенство напр жений в контурах соответствующего блока сравнени . В этом случае устройство срабатывает, его блок индикации , запоминает и выдает информацию о наличии пробитых диодов в выпр мительной установке. 2 ил.

Ё

Изобретение относитс  к устройствам защиты силовых полупроводниковых выпр мителей , предназначено дл  получени  информации о техническом состо нии и защиты диодов, может быть использовано в выпр мительных преобразовател х, включа  выпр мительные установка тепловозов с электропередачей переменно-посто нного тока.

Известны устройства дл  контрол  технического состо ни  последовательно соединенных полупроводниковых элементов силовых преобразователей (а. с. № 481963, а. с. N 712893. а. с. N 955345). Такие устройства имеют сложное исполнение, которое может быть оправдано при использовании этих устройств в тиристорных преобразовател х определенных классов (инверторы с коммутирующими тиристорами, преобразователи дл  питани  нагрузки с измен ющейс  реактивной мощностью). Использование таких устройств дл  сигнализации пробо  диодов выпр мительных установок  вл етс  нецелесобразным.

Наиболее близким к изобретению по совокупности технических средств  вл етс  устройство (а. с. № 702455) Это устройство обеспечивает сигнализацию пробо  последовательно соединенных диодов выпр мительной установки путем сравнени  напр жени  конденсаторов, которые запоминают обратного напр жени  контролируемых диодов. Известное устройство имеет большое количество элементов и поэтому  вл етс  сложным техническим средством .

Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства.

Сущность изобретени  заключаетс  в следующем. Известное устройство, которое

4 О О

ел о

- Ј1еспечивает сигнализацию пробо  диодов выпр мительной установки, состо щей из дпух параллельно соединенных трехфазных мостовых выпр мителей с п последовательно соединенными диодами в каждом плече, дополн ют промежуточным реле, индикатором , кнопкой и п-1 измерительной цепью. Кажда  така  цепь подключена параллельно диоду выпр мительной установки и состоит из последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора, который зашунтирован вторым резистором. Введение в схему устройства дополнительных элементов позвол ет сократить общее количество элементов устройства и таким обра- эом упростить его.

На фиг, 1 показана принципиальна  электрическа  схема выпр мительной установки; на фиг. 2 - устройство сигнализации пробо  ее диодов

Выпр мительна  установка состоит из двух трехфазных обмоток 1 синхронного генератора , как это имеет место на тепловозе, или аналогичных обмоток трансформатора и двух трехфазных мостовых выпр мителей. В каждое плечо мостовых выпр мителей включены два последовательно соединенных диода 2. В общем случае каждое такое плечо может иметь п последовательно соединенных диодов. Мостовые выпр мители соединены своими выходами параллельно и подключены к минусовому (-) и плюсовому (-) выходным выводам выпр мительной установки, к которым подключаетс  ее нагрузка (на схеме не показана). На теплово- зе нагрузкой выпр мительной установки  вл ютс  т говые электродвигатели. Системы трехфазных напр жений обмоток 1 могут быть сдвинуты друг относительно дру га на люрой угол. В выпр мительных ус- тановках тепловозов этот угол составл ет 30 град. эл.

Устройство состоит из трех блоков 3 сравнени  напр жений (см фиг. 1) и одного блока 11 индикации (см фиг. 2).

Блок 3 включает в себ  4п измерительных цепей, кажда  из которых имеет диод 4. первый резистор 5 и резистор 6. шунтирующий ее конденсатор 7, два ключевых элемента 8, два измерительных элемента, которые выполнены в виде реле напр жени  с обмотками 9.1, 10.1 и группами кон- тактов9.2, 102 (см. фиг. 2) В измерительных цеп х диоды 4 включены встречно по отно шению к диодам 2 выпр мительной уста- новки. Измерительные цепи, которые подключены непосредственно к выходным выводам выпр мительной установки,  вл ютс  первыми измерительными цеп ми На схеме фиг. 1 показаны ключевые элементы

8, которые выполнены на антипараллельно соединенных динисторах, .Эти элементы могут быть выполнены и на других полупроводниковых приборах, например, на тиристорах и стабилитронах, которые включены в их цепи управлени .

Блок 11 индикации (см. фиг. 2) имеет кнопку 12 с размыкающим контактом, промежуточное реле 13 с обмоткой 13.1 и контактами 13.2, 13.3 и 13.4, индикатор 14 (на схеме показан световой индикатор) и клеммы 15 дл  подключени  блока 11 к вспомогательному источнику питани , который на схеме не показан, Кажда  пара контактов 13.3 и 13.4 реле 13 включена в измерительные элементы (см. фиг. 1) блока 3. Включенные в цепи блока 11 контакты 9.2 и 10.2 принадлежат к реле напр жени  блоков 3, имеющим обмотки 9.1 и 10.1 (см. фиг. 1). Кажда  пара контактов 9.2 и 10.2 принадлежит к реле напр жени  одного блока 3.

Устройство работает в такой последовательности .

В рабочих режимах выпр мительной установки ее мостовые выпр мители выпр мл ют трехфазное переменное напр жение обмоток 1. Выпр мленное напр жение поступает в нагрузку выпр мительной установки .

В процессе выпр млени  к диодам 2 в интервалы времени, когда они не провод т ток, прикладываетс  обратное напр жение. Под действием этого напр жени  конденсаторы 7 измерительных цепей зар жаютс . Конденсатор 7 каждой измерительной цепи зар жаетс  через диод 4 и резистор 5 до напр жени , которое имеет пол рность по- на схеме фиг. 1.

В интервалы времени, когда диоды 2 провод т ток и обратное напр жение на них отсутствует, происходит разр д конденсаторов 7 через резисторы 6. При этом диоды 4 преп тствуют разр ду конденсаторов 7 через диоды 2, которые провод т ток и имеют в этом режиме небольшое сопротивление .

При выбранных определенным образом и одинаковых параметрах резисторов 5, 6 и конденсаторов 7 они зар жаютс  за врем  действи  обратного напр жени  до его амплитудного значени . За врем  протекани  по диодам 2 тока напр жение конденсаторов 7 уменьшаетс  на незначительную величину . Поэтому имеет место запоминание конденсаторами 7 величины обратного напр жени  диодов 2.

Если происходит изменение напр жени  обмоток 1, то пропорционально этому напр жению мен ютс  обратное напр жение диодов 2 и напр жение конденсаторов

7, При уменьшении (увеличении) напр жени  обмоток 1 происходит дополнительный разр д (зар д) конденсаторов 7. Процесс дополнительного зар да конденсаторов 7 не создает запаздывани  между изменени ми напр жени  обмоток 1 и напр жени  конденсаторов 7. Так как конденсаторы 7 обладают свойством запоминани  напр жени , то процесс дополнительного разр да конденсаторов 7 происходит с некоторым запаздыванием относительно изменени  напр жени  обмоток 1.

Если выпр мительна  установка не имеет пробитых диодов, то в ее рабочих режимах, которые сопровождаютс  изменением (преднамеренным регулированием) напр жени  обмоток 1, напр жение конденсаторов 7 имеет одинаковую величину и пол рность, котора  показана на схеме фиг. 1. В таких режимах в контурах блока 3, образованных двум  конденсаторами 7, которые подключены к минусовому (плюсовому) выводу выпр мительной установки, верхним (нижним) ключевым элементом 8, обмоткой 9,1 (10.1) реле - напр жени , контактом 13.3 (13.4) промежуточного реле 13, напр жени  конденсаторов уравновешивают друг друга. Поэтому напр жение не прикладываетс  к ключевым элементам 8 и к обмоткам 9.1, 10.1 реле напр жени .

При пробсе одного или нескольких диодов 2 нарушаетс  равенство напр жений в таких контурах соответствующего блока 3. В этом случае устройство срабатывает его блок 11 запоминает и выдает информацию о наличии пробитых диодов в выпр мительной установке.

Рассмотрим работу устройства дл  характерных случаев пробо  диодов 2 выпр мительной установки.

Если пробиваетс  нижний диод 2 левого верхнего плеча левого мостового выпр мител , то напр жение конденсатора 7 измерительной цепи, котора  шунтирует пробившийс  диод 2, уменьшаетс . При этом увеличиваетс  напр жение конденсатора 7 измерительной цеди, котора  шунтирует диод 2, включенный последовательно с пробившимс  диодом 2. Конденсатор 7, напр жение которого возросло, входит в контур , образованный верхним ключевым элементом 8, обмоткой 9.1, реле напр жени , контактом 13.3 реле 13 и вторым конденсатором 7 (правый верхний на фиг. 1), напр жение которого после пробо  диода 2 не изменилось. Величина разности напр жений конденсаторов 7 рассматриваемого контура зависит от количества последовательно соединенных диодов в плечах мостовых выпр мителей и характера

повреждени . Например, при пробое одного из двух последовательно соединенных диодов наибольша  величина этой разности равна 1 /2 части обратного напр жени  пле- ча. Если плечо имеет три последовательно соединенных диода и пробилс  один из них. то предельное значение разности составл ет не более 1/3 части обратного напр жени  плеча.

0По вивша с  после пробо  диода 2 в

рассматриваемом контуре блока 3 разность напр жений конденсаторов 7 прикладываетс  к ключевому элементу 8 достигнет его напр жени  включени . После этого ключе5 вой элемент 8 замыкает цепь и разность напр жений конденсаторов 7 прикладываетс  к обмотке 9.1 реле напр жени , которое срабатывает и замыкает свой контакт 9.2 в блоке 11. После замыкани  контакта

0 9.2 напр жение поступает на обмотку 13.1 реле 13 блока 11. Это реле срабатывает, замыкает контакт 13.2 и размыкает контакты 13.3 и 13.4,

Замкнувшийс  контакт 13.2 обеспечи5 вает независимое от положени  контакта 9.2 питание от вспомогательного источника обмотки 13.1 реле 13 и светового индикатора 14. После этого индикатор 4 начинает светитьс , указыва  о наличии пробитых ди0 адов в выпр мительной установке. Благодар  использованию в блоке 11 контакта 13.2 промежуточного реле 13, который обеспечивает его самоблокировку, этот блок запоминает на сколько угодно длительное врем 

5 информацию в пробое диодов и отображает ее в удобной дл  визуального воспри ти  световой форме.

Размыкание контакта 13.4 не вызывает каких-либо изменений в схеме устройства.

0 Разомкнувшийс  контакт 13.3 снимает напр жение с обмотки 9.1 реле напр жени  блока 3. На этом заканчиваетс  цикл контрол  устройством технического состо ни  диодов выпр мительной установки.

5 Дл  повторного контрол  нажимают кнопку 12, она размыкает свой контакт и напр жение снимаетс  с обмотки 13.1 реле 13 и с индикатора 14 блока 11. После этого индикатор 14 прекращает светитьс , реле

0 13 отпадает, размыкает контакт 13.2 и замыкает контакты 13.3 и 13.4. Благодар  размыканию контакта 13.2 реле 13 оно продолжает находитьс  в обеспеченном состо нии после того, когда при незамкнутых

5 контактах 9,2 и 10.2 кнопка 12 отпущена и ее контакт замкнул цепь. После замыкани  контактов 13.3 и 13.4 при наличии имеющей соответствующую величину разности напр жени  конденсаторов 7 снова сначала замыкает цепь ключевой элемент 8. затем

срабатывает реле напр жени  блока 3. Долее устройство работает в такой последовательности , котора  уже описана, и снова начинает светитьс  индикатор 14 блока 11, указыва  на наличие пробитых диодов 2. Если после повторного цикла контрол  индикатор 14 не загораетс , то это указывает на то, ч.то в первый раз устройство либо сработало от помехи, либо имело место временное ухудшение состо ни  изол ции изолирующих конструкций выпр мительной установки. Затем изол ци  улучшалась, например , влага испарилась, изолирующа  поверхность очистилась от пыли и поэтому после повторного контрол  индикатор 14 не излучает свет.

При пробое верхнего диода 2 в том же плече, дл  которого рассматривалс  пробой его нижнего диода 2, напр жение конденсатора 7 измерительной цепи исправного диода 2 увеличиваетс , а напр жение конденсатора 7 измерительной цепи поврежденного диода 2 уменьшаетс . Последнее вызывает неравенство напр жений конденсаторов 7 соответствующего контура блока 3. После этого устройство сигнализации работает в описанной последовательности .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  сигнализации пробо  диодов выпр мительной установки, выполненной в виде включенных параллельно между собой и подключенных к ее выходным выводам трехфазных мостовых выпр мителей , в каждом из плеч которых п диодов соединены последовательно, содержащее вспомогательный источник питани , измерительные элементы, ключевые элементы, и на каждое из плеч первую измерительную цепь, состо щую из последовательно включенных диода, первого резистора и конденсатора , шунтированного вторым резистором, причем первые выводы диода и конденсатора первой измерительной цепи предназначены дл  подключени  соответственно к первому выводу диода

   выпр мительной установки и его второму выводу, соединенному с выходным выводом , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройстза. введены промежуточное реле, индикатор, кнопка с размыкающим контактом и в каждое из плеч п-1 измерительна  цепь, аналогична  первой измерительной цепи, причем измерительные цепи предназначены дл  подключени  параллельно соответствующим диодам выпр мительной установки так, что диоды измерительных цепей включены в направлении , встречном по отношению к соответствующему диоду выпр мительной установки, измерительный элемент выполнен в виде реле напр жени , при этом вторые выводы конденсаторов, объединенных первыми выводами и вход щих в первые измерительные цепи, предназначенные дл  подключени  к диодам разных трехфазных

   мостовых выпр мителей, соединены через включенные последовательно обмотку реле напр жени , ключевой элемент и размыкающий контакт промежуточное реле, обмотка которого включена параллельно индикатору,

   подключена к вспомогательному источнику питани  через контакт и включенные между собой параллельно замыкающие контакты все« реле напр жени .

   т

   № 1Л О ID Г159 .2 92 9.2 10.2 10.2 10.1

   15 0//

   Фиг. 2.

   13

   13.1

   L±e.j

   #