SU765935A1 - Устройство контрол состо ни последовательно соединенных вентилей - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к контролю вентилей в высоковольтных преобразователях.

Известно устройство для контроля последовательно соединенных вентилей, содержащее четырехобмоточные трансформаторы, выпрямители, контрольно-измерительное устройство [1].

Недостатком известного устройства является сложность реализации высоковольтных трансформаторов.

Известно также устройство [2] контроля состояния вентилей, содержащее блок управления, индикатор, включенный через разделитель полярности напряжения в диагональ несимметричного моста, состоящего из цепочки контролируемых вентилей с их защитными цепями, головного вентиля с подключенными к нему параллельновстречно шунтирующим тиристором, а последовательно датчиком тока, соединенным с управляющим электродом'тиристора, и делителя напряжения.

Недостатком данного устройства является возможность ложного срабатывания.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля.

Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит два счетчика напряжения и логическое устройство ’’ЗАПРЕТ”, причем датчики прямого напряжения подключены параллельно головному вентилю и низковольтному плечу делителя напряжения, а выходы их через логическое устройство ’’ЗАПРЕТ” соединены с управляющим электродом головного вентиля и управляющий электрод шунтирующего вентиля соединен с блоком управления.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит: логическое устройство ’’ЗАПРЕТ” 1, головной вентиль 2, высоковольтное плечо делителя напряжения 3, низковольтное плечо делителя напряжения 4, шунтирующий вентиль 5, датчик обратного тока 6, блок управления 7, индикатор неисправности вентилей 8, устройство разделения полярности напряжения 9, датчики прямого напряжения 10, 11, вентиль 12.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства при выполнении защитной цепи вентилей й свободной цепи различного исполнения. Например,, защитная цепь вентилей выполняется на стабилитронных ограничителях, как основное средство защиты, с параллельно включенными цепочками RC и шунтирующим сопротивлением Вщ, предназначенных для равномерного распределения напряжения по вентилям в закрытом состоянии. Свободная цепь 3, 4 выполняется резисторной, как самая простая. Рассмотрим работу устройства в наиболее характерных трех режимах: выпрямительном, инверторном и при ’’транзисторном” .эффекте. При поступлении управляющих импульсов на вентили цепочки 12,2 происходит их включение. На встречно включенный вентиль 5 также поступит управляющий импульс, но условий для его отпирания нет, так как вентиль 2 своим' включением сбрбсил напряжение, и полярность напряжения для вентиля 5 отрицательная. При включенном состоянии вентилей 12,2 устройство контроля состояния вентилей не работает, так как нет напряжения. В момент включения со стороны головного вентиля 2 возможен кратковременный (3—5 мкс) всплеск прямого напряжения из-за задержки во включении. Для защиты индикаторного устройства 8 от воздействия этого напряжения, параллельно индикатору или в диагональ в целом необходимо включить RC-непь, которая для данного импульса напряжения представляет малое сопротивление и выполнит роль шунтировки. При протекании прямого тока вентилей 12,2 на выходе датчика обратного тока 6 сигнал не вырабатывается. После протекания рабочего тока в момент коммутации вентилей 12,2 по ним протекает Обратный ток восстановления вентилей, и датчик обратного тока 6 формирует управляющий импульс. Этот испульс управления поступает на управление встречно параллельным вентилем 5, который открывается и выполняет роль задержки нарастания обратного напряжения на головном вентиле, чем исключается необходимость в подборе головного вентиля по времени восстановления.

Обратное напряжение'на головном вентиле нарастает по экспоненте с постоянной времени Rm С разряда делительных RC-цепей вентилей. Эта постоянная времени обычно выбирается в пределах 0,5—2 мс, т.е. за время действия обратного напряжения (порядка 10 мс) происходит полное восстановление обратного напряжения на головном вентиле 2, равное напряжению, установленному со стороны свободной цепочки или ниже, без изменения фазы, если в диагонали создавалось запирающее напряжение за время действия обратного напряжения, если нет поврежденных вентилей. Напряжение на низковольтном плече свободной цепи по абсолютно му значению выше, чем напряжение на головном вентиле, и индикатор не работает, так как он заперт устройством разделения напряжения по полярности. Это условие нарушается, если в плече вентилей 12 имеются пробитые вентили. В этом случае на головном вентиле 2 напряжение восстанавливается до величины, превышающей напряжение на низковольтном плече свободной цепочки по абсолютной величине, и через индикатор потечет ток. При изменении полярности напряжения на всей цепочке вентилей, ' одновременно оно изменяется и в точках диагонали моста. С появлением прямого напряжения начинают одновременно свою работу датчики прямого напряжения 10, И. Сигналы датчиков поступают в логическое устройство 1, но на выходе ячейки сигнала не будет и соответственно не будет дополнительного включения голов ного вентиля 2. В инверторном режиме работы преобразователя, характеризующемся' малым временем воздействия обратного напряжения, устройство контроля состояния последовательно соединенных вентилей работает аналогично работе в выпрямительном режиме в момент включения и выключения вентилей 12,2. В связи с малым временем воздействия обратного напряжения на вентили, длительная RC-цепочка головного вентиля не успевает зарядиться до напряжения, равного напряжению на низковольтном плече свободной цепи 3, 4, или равного установленному значению в случае подпора со стороны свободной цепи. В данном случае происходит фазовый сдвиг двух напряжений головного вентиля 2 и низковольтного плеча 4, причем, напряжение на головном вентиле вдет с опережением, так как цепь перезаряда делительных емкостей вентилей общая, и соответственно, у них общий ток ·. Это ток.изменяет полярность напряжения на емкостях вентилей раньше, чем успеет зарядиться емкость головного вентиля.

На головном вентиле напряжение изменяет свою. полярность, раньше, чем это происходит на всей последовательной цепи вентилей. В момент изменения напряжения на головном вентиле 2 на положительную полярность, вступает в работу датчик прямого напряжения 10. Импульсы датчика 10 преходят через логическое устройство Г й поступает на управление голов-. ным вентилем 2, который включается и не дает зарядиться защитной емкости. Включенное состояние вентиля сохраняется до тех пор, пока не начнет нарастать прямое напряжение на всей цепи. В этот момент вступает в работу датчик прямого напряжения свободной цепи 11 и закрывает выход логического устройства 1. Работа датчика прямого напряжения головного вентиля 10 может быть циклической или генерирующей, непрерывной при наличии прямого напряжения. Такая работа датчика 10 вызвана необходимостью удержания головного вентиля 2 В открытом состоянии, так как токи утечки и емкостные токи по основной частоте ниже тока удержания вентилей. 5

В дальнейшем изменение напряжения на головном вентиле 2 и на низковольтном плече 4 свободной цепи будет изменяться без фазового сдвига. В данном случае режима работы преобразователя контроль состояния вентилей прак- Ю тически происходит в зоне воздействия прямого напряжения. При целостности всех вентилей разности напряжения в диагонали моста (точки ”а” и ”б”) нет или имеется подпорное (запирающее) напряжение со стороны свободной 15 цепи. При наличии поврежденных вентилей прямое напряжение на головном вентиле 2 нарастает быстрее и превышает напряжение со стороны свободной цепи, тем самым вызывает работу индикатора 8. 20

Работа преобразователя в режиме ’’транзисторного” эффекта характеризуется наличием управляющих импульсов на вентилях 12,2 в зоне отрицательного напряжения. При этом обратный ток утечки отдельных вентилей резко вырастает и происходит перераспределение напряжения по всем элементам. Если защитная цепь вентилей содержит малую емкость, то на отдельных вентилях напряжение возрастает, а на других падает. На головном вентиле 2 также может 30 произойти изменение напряжения. Если это изменение идет в сторону уменьшения, то оно не отразится на работу ' индикатора 8, но если оно увеличивается, то появляются условия для работы индикатора 8. Время действия из- 35 мененного состояния напряжения на вентилях определяется временем действия управляющих импульсов.

Для исключения влияния ’’транзисторного” эффекта на индикатор 8 введена связь от си- 40 стемы управления на встречно-включенный вентиль 5. Управляющий импульс блока 7 запускает вентиль 5 и происходит разряд делительной RC-цепи.

Если за время действия управляющего импульса от блока управления 7 не произойдет включение всей последовательной цепи вентилей и будет продолжать изменяться напряжение не положительное, то вступают в работу датчики прямого напряжения головного вентиля 10 и затем свободной цепи 11. Т.е. встречно включенный вентиль 5 будет удерживаться в открыто^ состоянии до .момента появления положительного напряжения со стороны свободной цепи.

Claims (2)

1. 37 Рассмотрим работу усфойства при выполнении защитной цепи вентилей и свободной цепи различного исполнени . Например,, защитна  цепь вентилей выполн етс  на стабилитронных ограничител х, как основное средство защиты, с параллельно включе}шыми цепочками RC и шунтирующим сопротивлением Нщ, предназначенных дл  равномерного распределени  .напр жени  по вентил м в закрытом состо нии. Свободна  цепь 3, 4 выпо;п1 етс  резисторной, как сама  проста . Рассмотрим работу устройства в наиболее характерных трех режимах; выпр мительном , инверторном и при транзисторном .эффекте. При поступлении управл ющих импуль сов на вентили цепочки 12,2 происходит их включение. На встречно включенный вентиль 5 также поступит управл ющий импульс, но условий дл  его отпирани  нет, так как вентиль 2 своим включением сбрбсил напр жение, и пол рность напр жени  дл  вентил  5 отрицател на . При включенном состо нии вентилей 12,2 устройство контрол  состо ни  вентилей не работает, так как нет напр жени . В момент включени  со стороны головного вентил  2 возможенКратковременный (3-5 мкс) всплеск пр мого напр жени  из-за задержки во включе нии. Дл  защиты индикаторного устройства 8 от воздействи  этого напр жени , параллельно индикатору или в диагональ в целом необходи мо включить ПС-цепь, котора  дл  данного импульса напр жени  представл ет малое сопротивление и выполнит роль шунтировки. При протекании пр мого тока вентилей 12,2 на выходе датчика обратного тока 6 сигнал не вырабатываетс . После протекани  рабочего тока в момент коммутации вентилей 12,2 по ним протекает Обратный ток восстановлени  венти . ей, и датчик обратного тока 6 формирует управл ющий импульс. Этот испульс управлени  поступает на управление встречно пара.Ш1ельным вентилем 5, который открываетс  и выполн ет роль задержки нарастани  обратного напр жени  на головном вентиле, чем исключаетс  необходимость в подборе головного вентил  по времени восста говлени . Обратное напр жениена головном вентале нарастает по экспоненте с посто нной времени RIU С разр да делительных RC-цепей вентилей. Эта посто нна  времени обышо выбираетс  в пределах 0,5-2 мс, т.е. за врем  действи  обратного напр жени  (пор дка 10 мс) происходит полное восстановление обратного напр жени  на головном вентиле 2, равное напр жению уста 6вленному со стороны свободной цепочки или ниже, без изменени  фазы, если- в.диагона ли создавалось запирающее напр жение за врем  действи  обратного напр жени , если нет поврежденных вентилей. Напр жение на низковольтном плече свободной цепи по абсолютному значению вьпле, чем напр жение на головном вентиле, и индикатор не работает, так как он заперт устройством разделени  напр жени  по пол рности. Это условие н рущаетс , если в плече вентилей 2 имеютс  пробитые вентили. В этом случае на головном вентиле 2 напр жение восстанавливаетс  до величины, превышающей напр жение на низковольтном плече свободной цепочки по абсолютной величине, и через индикатор потечет ток. При изменении пол рности Напр жени  на всей цепочке вентилей, одновременно оно измен етс  и в точках диагонали моста. С по влением пр мого напр жени  начинают одновременно свою работу датчики пр мого напр жени  10, 11. Сигаалы датчиков поступают в логическое устройство 1, но на выходе  чейки сигнала не будет и соответственно не будет дополнительного включени  головного вентил  2. В инверторном режиме работы преобразовател , характеризующемс  малым временем воздействи  обратного напр жени , устройство контрол  состо ни  последовательно соединенных вентилей работает аналогично работе в выпр мительном режиме в момент включени  и выключени  вентилей 12,2. В св зи с малым временем воздействи  обратного напр жени  на вентили, длительна  RC-цепочка головного вентил  не успевает зар дитьс  до напр жени , равного напр жению на низковольтном плече свободной цепи 3, 4, или равного установленному значению в случае подпора со стороны свободной цепи. В данном случае происходит фазовый сдвиг двух напр жений головного вентил  2 и низковольтного плеча 4, причем, напр жение на головном вентиле вдет с опережением , так как цепь перезар да делительных емкостей вентилей обща , и соответственно, у них общий ток . Это ток.измен ет пол рность напр жени  на емкост х вентилей раньше , чем успеет зар дитьс  емкость головного вентил . На головном вентиле напр жение измен ет свою. пол рность, раньше, чем это происходит на всей последовательной цепи вентилей. В момент изменени  напр жени  на головном вентиле 2 на положительную пол рность, вступает в работу дагшк пр мого напр жени  10. Импульсы датчика 10 преход т через логическое устройство 1 и поступает на управление голов-. ным вентилем 2, который включаетс  и не дает зар дитьс  защитной емксхти. Включенное состо ние вентил  сохран етс  до тех пор, пока не начнет нарастать пр мое напр жение на всей цепи. В этот момент вступает в работу датчик пр мого напр же 1и  свободной цепи 11 и закрывает выход логического устройства 1. Работа датчика пр мого напр жени  головного вентил  10 может быть циклической или генерирующей , непрерьшной при наличии пр мого 57 напр жени . Така  работа датчика 10 вызвана необходимос1ью удержани  головного вентил  2 Э открытом состо нии, так как токи утечки и емкостные токи по основной частоте ниже тока удержани  вентилей. В дальнейшем изменение напр жени  на головном вентиле 2 и на низковольтном плече 4 свободной цепи будет измен тьс  без фазового сдвига. В данном случае режима работы преобразовател  контроль состо ни  вентилей практически происходит в зоне воздействи  пр мого напр жени . При целостности всех вентилей разности напр жени  в диагонали моста (точки а и б) нет или имеетс  подпорное (запираю цее ) напр жение со стороны свободной цепи. При наличии поврежденных вентилей пр мое напр жение на головном вентиле 2 нарастает быстрее и превышает напр жение со сторо ны свободной цепи, тем самым вызывает работу индикатора 8. Работа преобразовател  в режиме трагоисторного эффекта характеризуетс  налтием уп ;равл ющих импульсов на вентил х 12,2 в зоне отрицательного напр жени . При этом обратный ток утечки отдельных вентилей резко вырастает и происходит перераспределение напр жени  по всем элементам. Если защитна  цепь вентилей содержит малую емкость, то на отдельных вентил х напр жение возрастает, а на других падает. На головном вентиле 2 также может прризойти измене1те напр жени . Если это изменение идет в сторону уменьшени , то оно не отразитс  на работу индикатора 8, но если оно увеличиваетс , то по вл ютс  услови  дл  работы индикатора 8. Врем  действи  измененного состо ни  напр жени  на вентил х определ етс  временем действи  управл ющих импульсов. Дл  исключени  вли ни  траизисторного эффекта на индикатор 8 введена св зь от системы управле1ш  на встречно-включенный вентиль 5. Управл ющий импульс блока 7 запускает вентиль 5 и происходит разр д делительной RC-цепи. Если за врем  действи  управл ющего импульса от блока управлени  7 не произойдет включение всей последователы)ой цепи вентилей и будет продолжать измен тьс  напр жение не положительное, то вступают в работу датчики пр мого напр жени  головного вентил  10 и затем свободной цепи П. Т.е. встречно включенный вентиль 5 будет удерживатьс  в открытол состо нии до .момента по влени  положительного напр жени  со стороны свободной цепи. Формула изобретени  Устройство контрол  состо ни  последовательно соединеннь х вентилей, содержащее блок управлений,инидкатор, включенный через разделитель пол рности напр жени  в диагональ несимметричного моста, состо щего из цепочки контролируемых вентилей с их защитными цеп ми, головного вентил  с подключенными к нему параллельно-встреч со шунтирующим тиржтором , а последовательно датчиком тока, соединенным с управл ющим электродом тиристора и делител  капр же п«1, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  достоверности контрол , допотштельно содержит два датчика напр жени  и логическое устройство ЗАПРЕТ, причем датчики пр мого напр жени  подключены параллельно головному вентилю и низковольтному плечу делител  напр жени , а выходы их через логическое устройство ЗАПРЕТ соединены с утправл ющим электродом головного вентил , и управл ющий электрод шунтирующего вентил  соед1шен с блоком управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 235157, кл. Н 02 Н 7/12, 1969.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 404431, кл. Н 02 Н 7/10, 1972 (прототип).