(54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ(54) POWER SUPPLY SYSTEM FOR ELECTRICALLY
ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИDC CONSUMERS WITH TECHNOLOGICAL
КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ Изобретение относитс к устройствам силовой преобразовательной техники, примен емым дл электроннолучевой технологии . Известны высоковольтные выпр мительные устройства дл электроннолучевых плавильных установок собранные по трехфазной полууправл емой мостовой схеме 1. При возникновении технологического короткого замыкани в электродной пушке сигнал с токового шунта через интегрируюш .ий элемент подаетс на импульсный датчик, который включает высокочастотный генератор, вырабатываюший сигнал на запирание вентилей управл емой группы . Недостатком известного устройства вл етс большое врем отключени короткого замыкани , так как после прихода сигнала с датчика через пушку продолжает протекать ток до конца полупериода горени вентилей провод щей фазы. За это врем аварийный ударный ток достигает дес тикратного значени номинального тока , что заставл ет выбирать вентили силовой выпр мительной цепи с соответствуюш ,им запасом. Кроме того, .периодическое воздействие ударных токов снижает ресурс работы основных элементов питаюш,ей цепи. Известны также трехфазные мостовые выпр мители дл питани электронных пушек , в которых при возникновении технологического короткого замыкани сигнал с шунта запирает тиристоры, включенные встречно-параллельно на стороне сетевой обмотки трансформатора 2. В этом случае защита выпр мител оказываетс недостаточно быстродействующей, врем отключени достигает 20-30 мс, поскольку тиристоры в каждой фазе запираютс только после естественного прохождени тока через нуль. Недостатком устройства вл ютс значительные токовые перегрузки тиристоров и кремниевых диодов, а также уменьшение ресурса работы основных элементов силовой цепи. Известно также устройство, содержащее быстродействующий коммутатор, емкостной накопитель и импульсный трансформатор , формирующее импульс с крутым фронтом 3. Однако применение данного устройства в качестве датчика К.З при напр жении установки 40-100 кВ невозможно из-за неоЬходимости выполн ть накопитель и имг, пульсный трансформатор на полное напр жение , что приведет к выходу из стро электронной пушки. Наиболее близким по технической сущности решением вл етс источник питани электронной пушки 4. Известное устройство содержит повышаюш,ий трансформатор , блок выпр мител и сглаживаюш.ий фильтр. Первична обмотка трансформатора подключена к сети через силоеой контактор . Дл защиты от коротких замыканий последовательно с электронной пушкой включен импульсный трансформатор, сигнал с которого поступает на электронное токовое реле. Контакты указанного реле наход тс в цепи катушки силового контактора . Недостатком известного устройства вл етс большое врем отключени технологического короткого замыкани в электронной пушке, соизмеримое с периодом промышленной частоты. Посто нна времен и нарастани тока в первичной обмотке импульсного трансформатора, вл ющегос датчиком сигнала, определ етс величиной индуктивности сглаживающего фильтра. Кроме того, отключение источника питани от сети наступает после срабатывани двух контакторов,, вспомогательного и силового. Целью изобретени вл етс повышение эксплуатационной надежности и быстродействи аварийного отключени источника питани электронной пушки при возникновении технологического короткого замыкани . Поставленна цель достигаетс тем. что в системе дл питани электровакуумных потребителей посто нного тока с технологическими короткими замыкани ми, содержащей силовой трансформатор, вторична обмотка которого через выпр митель и сглаживающий фильтр соединена с выводами дл подключени потребител , импульсный трансформатор, выход которого через электронное реле подключен к управл ющему входу коммутатора, включенного последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, первична обмотка импульсного трансформатора соединена с выводом дл подключени потребител через введенную последовательную цепочку , состо щу1р из конденсатора, зашунтированного стабилитроном, диода, включенного в пр мом направлении, и резистора, причем указанные диод и резистор зашунтированы дополнительным диодом, включенным в обратном направлении. В качестве коммутатора использован вакуумный контактор, а первична обмотка силового трансформатора пофазно зашунтирована введенной последовательной цепочкой, состо щей из разр дника и нелинейного резистора. Изобретение по сн етс чертежом, на котором приведена принципиальна схема системы питани . Устройство состоит из коммутационного аппарата 1, повышающего преобразовательного трансформатора 2, трехфазного мостового выпр мител 3. Положительный полюс моста заземлен, а отрицательный через сглаживающий фильтр 4 подсоединен к электронной пушке 5 Параллельно электронной пушке включена цепочка , состо ща из обратного диода 6, диода 7, включенного в пр мом направлении, резистора 8, емкости 9, .зашунтированной стабилитроном 10, и первичной обмотки импульсного трансформатора 11. Выход импульсного трансформатора 11 св зан с электронным реле 12. Устройство снабжено поглотителем энергии перенапр жений 13, собранным в треугольник , кажда ветвь которого состоит из нелинейного резистора 14 и разр дника 15. Работа устройства происходит следующим образом. После выхода на режим мощного источника питани электронной пушки, характеризующегос уровнем сетевого напр жени Ос 6-10 к8, мощностью Р бЗОкВт и выходным напр жение.м 30 кВ, емкость 9 оказываетс зар женной до напр жени пор дка 100 В. Зар дный контур этой емкости образован силовым выпр .мителем 3, фильтром 4, резистором 8, диодом 7 и первичной обмоткой импульсного трансфор.матора 11. При возникновении технологического короткого замыкани в пушке автоматически формируетс разр дный контур: емкость 9 через обратный диод 6, пушку 5 и обмотку импульсного трансформатора 11. Емкость 9 в зар дном цикле включена параллельно электронной пушке, а уровень напр жени на ней определ етс стабилитроном 10. При разр де емкость 9 через разв зывающий диод 6 оказываетс включенной последовательно в контур нагрузки. Поэтому в цепи защиты формируетс селективный , короткий импульс в момент возникновени технологического короткого замыкани в электронной пушке. Выходной сигнал импульсного трансформатора 11 запускает электронное реле 1.2, которое отключает быстродействующий коммутационный аппарат 1, например, вакуумный выключатель класса 6-10 кВ. Вакуумный выключатель или контактор отключает сетевую обмотку повышающего преобразовательного трансформатора за врем пор дка единиц миллисекунд, в пределе до 1 мс. Столь быстрый срез намагничивающего тока трансформатора сопровождаетс перенапр жени ми в цепи источника питани . Поэтому в устройстве предусмотрен поглотитель энергии перенапр жений, возникающих при больших значени х тока, включенный параллельно фазам сетевой обмотки трансформатора, собранный в треугольник. Поскольку в момент среза фазное значениеSHORT CIRCUITS The invention relates to devices for power conversion equipment used for electron beam technology. High-voltage rectifying devices for electron-beam melting plants are known assembled on a three-phase semi-controlled bridge circuit 1. When a technological short circuit occurs in an electrode gun, the signal from the current shunt is fed through an integrating element to a pulse sensor that turns on a high-frequency generator that produces a signal to lock the gates managed group. A disadvantage of the known device is a large short circuit disconnection time, since after the signal arrives from the sensor, a current continues to flow through the gun until the end of the half-period of burning of the conducting phase valves. During this time, the emergency shock current reaches a ten-fold value of the rated current, which makes it necessary to select the valves of the power rectifying circuit with a corresponding reserve. In addition, the periodic effect of shock currents reduces the life of the main elements of the supply circuit. Three-phase bridge rectifiers for powering electronic guns are also known, in which, when a technological short circuit occurs, the signal from the shunt locks the thyristors connected in parallel to the network side of the transformer 2 winding. In this case, the protection of the rectifier is not fast enough 30 ms, since the thyristors in each phase are locked only after the natural passage of the current through zero. The drawback of the device is a significant current overload of thyristors and silicon diodes, as well as a reduction in the service life of the main elements of the power circuit. It is also known a device containing a high-speed switch, a capacitive drive and a pulse transformer that generates a pulse with a steep front 3. However, it is impossible to use this device as a CG sensor with a voltage of 40–100 kV because of the need to full voltage pulse transformer, which will lead to the failure of the electron gun. The closest to the technical essence of the solution is the power source of the electron gun 4. The known device contains a step-up transformer, a rectifier unit and a smoothing filter. The primary winding of the transformer is connected to the network through a strong contactor. To protect against short circuits, a pulse transformer is connected in series with the electron gun, the signal from which is fed to the electronic current relay. The contacts of the indicated relay are located in the coil circuit of the power contactor. A disadvantage of the known device is the large off time of the technological short circuit in the electron gun, which is commensurate with the period of the industrial frequency. The constant time and rise of current in the primary winding of the pulse transformer, which is the signal sensor, is determined by the inductance of the smoothing filter. In addition, the power source is disconnected from the network after the operation of two contactors, auxiliary and power. The aim of the invention is to increase the operational reliability and speed of the emergency shutdown of the power source of the electron gun in the event of a technological short circuit. The goal is achieved by those. that in the system for powering short-circuit technological vacuum consumers containing a power transformer, the secondary winding of which is connected to the control input of the switch through a rectifier and a smoothing filter connected in series with the primary winding of the power transformer, the primary winding of the pulse transformer is connected to the output to connect the consumer through the inserted serial circuit, consisting of a capacitor, a shunting zener diode, a diode connected in the forward direction, and a resistor, and the indicated diode and resistor are shunted by an additional diode connected in the opposite direction. A vacuum contactor was used as a switch, and the primary winding of a power transformer was phase-wound by an injected series circuit consisting of an arrester and a nonlinear resistor. The invention is illustrated in the drawing, which is a schematic diagram of a power supply system. The device consists of a switching device 1, a step-up converter transformer 2, a three-phase bridge rectifier 3. The positive pole of the bridge is grounded, and a negative through a smoothing filter 4 is connected to an electron gun 5 Parallel to the electron gun, a chain is inserted consisting of an inverse diode 6, diode 7, connected in the forward direction, resistor 8, capacitance 9, shunded zener diode 10, and the primary winding of the pulse transformer 11. The output of the pulse transformer 11 is connected to an electronic e 12. The apparatus is provided with energy overvoltages absorber 13 assembled in triangle, each branch of which consists of a nonlinear resistor 14 and the surge arrestor 15. The device operates as follows. After entering the mode of a powerful power source of an electron gun, characterized by the mains voltage OS 6-10 k8, power P BOSKW and output voltage m 30 kV, the capacity 9 is charged to a voltage of about 100 V. the capacitance is formed by a power rectifier 3, a filter 4, a resistor 8, a diode 7 and the primary winding of the pulse transformer 11. When a technological short circuit occurs, a discharge circuit is automatically formed in the gun: through the reverse diode 6, gun 5 and winding them pulse transformer 11. Capacitance 9 in the charge cycle is connected in parallel with the electron gun, and the voltage level at it is determined by the zener diode 10. When discharging capacity 9 through decoupling diode 6 it turns out to be connected in series to the load circuit. Therefore, a selective, short pulse is formed in the protection circuit at the moment of the occurrence of the technological short circuit in the electron gun. The output signal of the pulse transformer 11 triggers an electronic relay 1.2, which disables the high-speed switching device 1, for example, a vacuum circuit breaker of class 6-10 kV. A vacuum switch or contactor disconnects the mains winding of the step-up converter transformer during the order of a few milliseconds, up to 1 ms. Such a fast cut-off of the magnetizing current of the transformer is accompanied by overvoltages in the power supply circuit. Therefore, the device provides an energy absorber for overvoltages that occur at high current values, connected in parallel with the phases of the transformer main winding, assembled in a triangle. Since at the moment of cutting the phase value