SU347921A1 - ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ КАЖДОЙ ФАЗЫ т-ФАЗНОЙ НАГРУЗКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА - Google Patents

Description

Изобретение касаетс  низковольтных электрически .х аииаратов.

Известны выключатели т-фазной нагрузки переменного тока, содержащие в каждой фазе основной тиристор с датчиком тока в СИЛОВОЙ цеии, с формирователем импульсов и оконечным формирователем сигналов в схеме управлени , иараллельно силовой цепи которого иодключена последовательна  цепь: д.ополнительный тиристор - коммут1ирующий конденсатор. Однако такие выключатели не обеспечивают достаточно надежной рабогы при отключении коротких замыканий в цепи нагрузки, особенно в мощных системах.

Кроме того, в известных выключател х , управл ющне импульсы на основные тиристоры подаютс  одновременно на оба тиристора , что отрицательно сказываетс  на работе тиристора, который в данный полупериод тока находитс  под обратным напр жением, а также снижает надежность выключател  в целом. Подача имлульеов управлени  одновременно на оба тиристора приводит к увеличенню мощности источника питани  цепи управлени .

Описываемый выключатель отличаетс  тем, что в каждую фазу его введена последовательна  цепь диод - резистор, по.т;ключенна  параллельно дополнительному тиристору, катод которого соединен с анодом упом нутого диода, и втора  последовательна  цепь, состо ща  из диода, резистора и обмотки трансфорл атора тока силовой цеии основного TiipiiCTopa, подключенна  параллельно коммутирующему конденсатору, обща  точка которого с катодом дополнительного тиристора соединена с анодом диода второй последовательной цепи. Выключатель снабжен также схемой разделени  управл ющих импульсов, к ОДНОМ} из входов которой подключен выход фop iиpoвaтeл  импульсов, к другому входу- выход датчика тока силовой цеии, управл юидего формирователем импульсов, а выходы схемы разделени  подключены ко входам оконечных формирователей сигналов правлени  основных тиристоров. Схема разделени  управл ющих импульсов выполнена в виде двух накопительных цепей резистор-коиденсатор, обща  точка конденсаторов которых подключена к выходной обмотке формпровате 1  импульсов , а резисторы через диоды подключены к выходу тока силовой цепи, например к обмоткам трансформатора тока, причем обща  точка реЗИстора и конденсато ,ра каждой накопительной цепи через диод подключена к входу упом нутого оконечного формировател  сигнала управлени .

быстродействующего отключени  одного из основных тиристоров; на фит. 3 - схема одной фазы выключател  с устройством управ лени ; на фиг. 4 - нринциииальна  схема датчика и схема разделени  управл ющих сигналов; на фнг. 5 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройства управлени .

Основные тиристоры Т1-Т6 включены попарно встречно параллельно дл  обеспечени  проводимости в каждый полупериод и играют роль управл емых контактов выключател . Тиристоры работают на трехфазную нагруз У Дл  отключени  короткого замыкани  в нагрузке в любой момент времени необходимо обеспечить отключение любого из основных 1иристоров, провод щего в данньи момент времени, что требует шести отдельных устройств отключени  (по числу фаз нагрузки)В выключенном состо нии выключател  один из основных тиристоров Т1 и дополнительный тиристор Т7 заперты, так каж на их управл ющие электроды не подаютс  соответствующие управл ющие сигналы. Коммутирующий конденсатор Ct через ограничивающий резистор , зар дный диод Д1 и сопротивление фазы нагрузки 2щ, зар жаютс  от фазного папр жепи  t/ф до напр жени  f/3 с пол рностью, показанной на фиг. 2. При этом необходима  пол рность зар да обеспечиваетс  диодом Д1, который пропускает только отрицательную полуволну 6ф.

Резистор R1 служит дл  ограничени  зар дного тока через конденсатор до допустимого тока диода Д1, и при соответствующем выборе диода может быть выбран достаточно малым, что обеспечивает быстрый зар д конденсатора .

В р де случаев, когда необходимо ограничить напр жение t/з, последовательно с реви;стором R1 может быть введен стабилитрон (или цепочка стабилитронов), напр жение стабилизации которого выбирают исход  из желаемой величины t/з и величины общем случае нагрузка может не имегь общей точки с нейтралью сети. При этом зар д конденсаторов происходит аналогичным образом с тем отличием, что линейное напр жение (Ус прикладываетс  через ограничивающие резисторы, зар дные диоды и сопротивлени  нагрузки к тем конденсаторам, дл  которых в данный момент зар дные диоды наход тс  в провод щем состо нии. В св зи с разбросом сопротивлений утечек конденсаторов дл  выравнивани  напр жени  на них параллельно каждому конденсатору включаетс  резистор R2. По окончании зар д-т конденсатора ток через нагрузку (в каждой фазе) определ етс  только разр дом конденсатора С1 через резистор R2 в тот полупе .риод, когда диод Д/ заперт. Величина R2 достаточно велика, поэтому током через нагрузку в установившемс  режиме можно практически пренебречь, т. е. устройство потребл ет ток только дл  первоначального зар да и обладает высокой экономичностью. Дл  выключателей с принудительным охлаждением (на токи свыше бЗа) целесообразно

электродвигатель вентил тора ЭД подключить на выход выключател - В этом случае даже при отсутствии нагрузки 2„ ее роль выполн ют статорные обмотки электродвигател  ЭД, обеспечива  тем самым независимый зар д коммутирующих конденсаторов во всех фазах выключател .

После выключени  основного тиристора Т подзар д конденсатора С1 осуществл етс  от трансформатора тока ТТ1, вторична  обмотка которого через резистор R3 и диод Д2 подключена параллельно конденсатору С1. В св зи с тем, что трансформатор тока работает на сравнительно большое сопротивление R2 и зар женный конденсатор СУ, он может быть выполнен маломощным с небольшим сечением сердечника. При возникновении короткого замыкани  схема защиты подает сигнал управлени  на управл ющий электрод тиристора Т7. Тиристор Т7 открываетс , подключа  к основному тиристору Т коммутирующий конденсатор С/. Так как напр жение i/з конденсатора С  вл етс  запирающим дл  тиристора Т1, то он закрываетс , отключа  тем самым выключатель.

Тиристор Т7 выключаетс  после того, как ток перезар да конденсатора С/ станет меньше тока удержани  Т7. Разр д конденсатора после запирани  тиристора Т7 происходит пеg рез резистор R2, а также через диод Д2, резистор R3 и обмотку ТТ1.

Аналогичным образом работают схемы отключени  тиристоров Т2-Т6. Устройства защиты тиристоров от перенапр жений могут

быть предусмотрены в общей схеме выключател .

Дл  включени  выключател  необходимо подать сигнал управлени  на управл ющие электроды основных тиристоров Т -Т65На управл ющие электроды Т1, Т2 (си.

фиг. 3) подаютс  ситналы управлени  с оконечных формирователей сигнала ФСУ1 и ФСУ2 соответственно, выполненных по схеме интегрирующего блокинг-генератора. Эта схема обеспечивает получение достаточно мощного илшульса с необходимой длительностью. Оконечные формирователи запускаютс  импульсами , поступающими со схемы разделени  СР, котора  управл етс  датчиком Д.

5 Датчик Д одновременно управл ет и формирователем импульсов ФИ, который выполнен по схеме блокинг-генератора с эмиттерным конденсатором. При подаче извне управл ющего смещени  f/см и отсутствии тока /н

0 (цепь нагрузки разомкнута) блокинг-генератор работает в автоколебательном режиме. При этом импульсы с выхода ФИ поступают на схему разделени  СР и далее одновременно на ФСУ1 и ФСУ2, так как в этом случае датчик- Д не работает н не управл ет схемой

чаетс  тот .из тиристоров Т, Т2, дл  которого напр жение сети в данный момент имеет ир мую пол рность. Дл  надежного первоначального включени  частота автоколебательного режима блокинг-генератора должна быт: выбрана достаточно большой по сравнению с частотой сети. После включени  основного тиристора начинает проходить ток нагрузки и датчик Д запирает блокинг-генератор, перевод  его в ждущий режим работы. Одновременно начинает работать схема разделени  СР. В момент естественного снижени  тока до нул  вновь отпираетс  блокинг-генератор ФИ, одна-ко импульс его, поступа  на СР, .проходит далее на оконечный формирователь только того из тиристоров (Т1, Т2), который должен включатьс  в наступающий полупериод- Оперативное выключение выключател  достигаетс  сн тием управл ющего смещенг1  t/cM со входа ФИ. При этом происходит естественна  коммутаци  выключател  в момент .перехода тока через нуль, так как блокинггенератор ФИ заперт и не выдает импульсов. При аварийном выключении также сннмаегс  управл ющее смещение с ФИ, а в случае короткого замыкани  нагрузки начинают работать схемы принудительной коммутаци:. как было описано выше.

Датчик Д состоит из трансформатора тока ТТ2 (см. фиг. 4) с двум  одинаковыми обмотками W1 и W2. Нагрузкой трансформатора тока  вл ютс  резисторы R4, R5 и базова  обмотка блокинг-генератора WBL С помощью диодов ДЗ, Д4 осуществл етс  двухполупериодное выпр мление сигнала, снимаемого с трансформатора тока ГТ2. Стабилитрон Д5 ограничивает напр жение в точке 4 до допустимой величины при больших токах нагрузки, обеспечива  также ненасыщенный режим трансформатора тока (диаграмма напр жени  в точке Л представлена на фиг. 5,а). Блокинг-генератор ФИ выдает импульс в момент снижени  напр жени  в точке А ниже потенциала U,,. определ емого соотнощением величин R4 R5, величиной t/си, а также параметрами трансформатора тока и величиной тока выключател . Этот порог может быгь достаточно низким при надлежащем выборе параметров схемы. Сердечник трансформатора тока должен быть изготовлен из материала с малым значением коэрцитивной силы и -остаточной и дукции. Параметры обмоток W1, W2 выбирают таким образом, чтобы обеспечить достаточную крутизну нарастани  напр жени  в точке А с тем, чтобы опережение включени  блокинг-генератора по отношению к моменту перехода тока через нуль было бы минимальным.

Схема разделени  СР состоит из двух идентичных накопительных цепочек. Конденсаторы С2, С2 зар 1жаютс  соответственно через диоды Д6, Д6 и резисторы R6, R6 от трансформатора тока ТТ2 в соответствующие полупериоды. К точке С подключена нагрузочна  обмотка WB2 блокинг-генератора ФИ. Диод Д8, включенный параллельно обмотке WB2, срезает положительные выбросы импульсов блокинг-генератора и щунтирует обмотку Wb2 во врем  зар да конденсаторов С2, С2. Посто нную времени зар да конденсаторов выбирают достаточно малой (до i мсек). После за.р да каждый из конденсаторов в течение следующего полупериода (когда соот1ветствующ1 Й из диодов Д6, Д6 заперт обратным дл  него на1пр .жением на обмотке трансформатора тока) разр жаетс  только через резисторы R7, R7. Посто нна  разр да выбрана таким образом, чтобы полный разр д конденсатора происходил за период напр жени  сети (т. е. пор дка 5-6 мсек .при /-.50 гц). Поэтому в момент перехода тока через пуль во врем  следующего полупериода напр жени  на разр жающемс  конденсаторе достаточно дл  запирани  соответствующего из диодов Д7, Д7 в момент выдачи импульса блокинг-генератором ФИ.

Следовательно, импульс блокинг-генератора ФИ пройдет через второе плечо схемы разделени , в котором конденсатор уже успел разр дитьс , и поступит только на один из формирователей ФСУ1, ФСУ2. Пол рность включени  трансформатора тока выбирают такой, чтобы импульс проходил на нужный формирователь- Импульс запуска вызывает срабатывание блокинг-генератора ФСУ, при этом на выходе ФСУ образуетс  импульс достаточной длительности и мощности дл  включени  основного тиристора (временные диаграммы соответствующих сигналов представлены на фшг. 5,6, 5,в, 5,г).

В первоначальный момент (или если нагрузка отключена, а управл ющее смещение подано) оба конденсатора С2, С2 разр жены , т. е. тиристоры Т, Т2 заперты, ток через выключатель не проходит. Поэтому импульсы блокинг-генератора ФИ, работающего в этом случае в автоколебательном режиме, проход т на оба оконечных формировател , осуществл   тем самым первоначальное выключение выключател .

В случае / 7-фазных выключателей примен ютс  т аналогичных устройств управлени . При этом следует произвести синхронизацию автоколебательного режима ФИ во всех фазах, выбрав в качестве задающего любой из б.токинг-генераторов ФИ.

Предмет изобретени 

Claims (3)

1. Выключатель каждой фазы ш-фазной нагрузки переменного тока, содержащий основной тиристор с датчиком тока в спловой цепи, с формирователем импульсов и оконечным формирователем сигналов в схеме управлени , параллельно силовой цепи которого подключена последовательна  цепь дополнительный тиристор - коммутирующий конденсатор , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы при коротком замыкании цепи нагрузки, в него введена последовательна  цепь диод-резистор, подключенна  параллельно дополнительному тиристору , катод которого соединен с анодом упом нутого диода, и втора  последовательна  .цепь, состо ща  .из диода, резистора и обмотки трансформатора тока силовой цепи основного тиристора, подключенна  параллельно коммутирующему конденсатору, обща  точка которого с катодом дополнительного тиристора соединена с анодом диода второй последовательной цепи.

2. Выключатель по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  подачи одного управл ющего импульса в течение периода изменени  тока на каждый из основных тиристоров в момент перехода тока через нуль, он снабжен схемой разделени  управл ющих импульсов, к одному из входов которой подключен выход формировател  импульсов, к. другому входу - выход датчика тока силовой цепи, управл ющего формирователем импульсов , а выходы схемы разделени  иодключены ко входа-м оконечных формирователей сигналов управлени  основных тиристоров .

3. Выключатель по пп. I и 2, отличающийс  тем, что схема разделени  управл ющих, импульсов выполнена в виде двух накопительных цепей резистор-конденсатор, обща  точка конденсаторов которых подключена к выходной обмотке формировател  импульсов, а резисторы через диоды подключены к выходу датчика тока силовой цепи, например к. обмоткам трансформатора тока, причем обща  точка резистора и конденсатора каждой накопительной цепи через диод подключена, ко входу упом нутого оконечного формировател  сигнала управлени .

с

и,

и см I

гг1

.

Ш2

.J