Устройство для переключения трансформаторов

О П И С А Н И Е 237233ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства Ме Кл, 21 с, 67 явлено 03.111,1966 ( 1059159/24 с присоединением заявки Ле МПК Н орит Номитет по делам обретений и открыти ри Совете министров СССРпубликовано 12.11.1969. Бюллетень М 8 ата опубликования описания 10.И 1,196 ДК 621.314,214.3Авторыизобретения оминский и Ю. Г. Данилов В, В. явител ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОПОД НАГРУЗКОЙ О СТРО ров геро 30 наз В известных устройствах для переключения трансформаторсв под нагрузкой, содержащих включенные встречно-параллельные тиристоры с управляющими элементами в переключаемых ветвях, пик-трансформаторы, фиксирующие момент прохождения тока в тиристорах через нуль, и полупроводниковые диоды, происходит кратковременный разрыв цепи нагрузки, необходимый для обеспечения надежности работы самого переключающего устройства и для предотвращения короткого замыкания регулируемого трансформатора.Этот разрыв ввиду кратковременности не влияет существенно на режим нагрузки (потребителя), однако вызывает значительные перенапряжения на элементах переключающего устройства и требует специальных мер по защите управляемых вентилей от перенапряжений, особенно при инду ктивных нагрузках.В предлагаемом устройстве,в качестве управляющих элементов для каждого тиристора включаемой и отключаемой ветвей использованы триггеры с двумя входами, причем к одним из входов триггеров каждой ветви подключен пик-трансформатор той же ветви через полупроводниковые диоды одинаковой полярности, а к другим входам триггеров каждой ветви - пик-трансформатор другой ветви через полупроводниковые диоды различныхполярностей, Пик-трансформаторы снабженыотдельной обмоткой подмагничивания и содержат во вторичной цепи включенные5 встречно-параллельно неуправляемый диоди тиристор, управляющий электрод которогоподключен к дополнительному выходу указанного триггера,На чертеже представлена схема предлаО гаемого устройства. Оно содержит, по крайней мере, по два тиристора 1, 2 и 3, 4 в каждой ветви,Каждый тиристор имеет свои управляющиеэлементы - триггеры 5, б и 7, 8.5 В каждую из ветвей переключающего устройства включены пик-трансформаторы 9 и10. Импульсы с пик-трансформаторов черезблок-контакты 11 и 12 и через включающиеячейки 18 и 14 подаются на разделительныеО трансформаторы 15 и 1 б, а со вторичных обмоток этих трансформаторов - на входытриггеров.Импульсы пик-трансформатора 9 поступаютна отключающие входы 17 и 18 триггеров 55 и 7 и на включающие входы 19 и 20 триггеров б и 8, а импульсы ппк-трансформатора10 - на отключающие входы 21 и 22 триггеб и 8 и включающие входы 28 и 24 тригв 5 и 7. При состоянии триггера, условнованном включенное, имеется напряже 237233ние на основном выходе, а при отключенном состоянии - на вспомогательном выходе. Из одного состояния в другое схема переводится подачей импульсов на включающие и отключающие входы.Кроме основных обмоток, каждый пиктрансформатор имеет обмотку подмагничивания, на которую подается постоянное напряженне. Полярности включения обмоток пиктрансформаторов разделительных трансформаторов и диодов 25, 2 б, 27, 28, 29, 30, 31, 32, включенных в их вторичные цепи, а также диодов 33 и 34 и тиристоров 35 и 3 б включающих ячеек выбирают такие, которые обеспечивают поступление управляющих импульсов в,нужные моменты для получения правильной последовательности операций,Назначение включающих ячеек - согласование полярности управляющих импульсов с полярностью намагничивания. Тиристоры включающих ячеек (маломощные) управляются напряжением, снимаемым со вспомогательных выходов 37 и 38 триггеров 5 и б. В схеме имеются также две линии задержки 39 и 40 для создания дополнительных сдвигов импульсов.Схема работает следующим образом.В исходном состоянии переключатели 41 и 42 находятся на соответствующих ответвлениях регулировочной обмотки 43. Триггеры 5 и 7 включены, следовательно, подано напряжение на управляющие электроды тиристоров 1 и 3. Эти тиристоры попеременно открываются, обеспечивая прохождение тока нагрузки 44 через ответвление 41, Если триггеры 6 и 8 отключены, напряжение на управляющие электроды тиристоров 2 и 4 не поступает, и эти тиристоры остаются все время закрытыми. Блок-контакты 11 разомкнуты, а блок- контакты 12 замкнуты. При прохождении тока через нуль на вторичной обмотке пиктрансформатора 9 возникают импульсы напряжения, однако, они не поступают в цепи управления триггерами, так как блок-контакт 11 разомкнут. Благодаря подмагничиванию управляющие импульсы оказываются сдвинутыми навстречу друг другу.Для переключения тока с ответвления переключателя 41 на ответвление переключателя 42 необходимо разомкнуть блок-контакт 12 и включить блок-контакт 11. Если при этом ток протекает через тиристор 1, то при ближайшем переходе этого тока через нулевое значение на вторичной обмотке пик-трансформатора появляется импульс отрицательной полярности, который не пропускается диодом 33 и закрытым тиристором 35 включающей ячейки 13. После перемены знака тока, следующей за полупериодом, в который ток проходил через тиристор 3, полярность управляющего импульса оказывается положительной, и этот импульс пропускается диодом 33. Благодаря подмагничиванию импульс появляется после момента перехода тока через нуль, т. е. уже в начале следующего полупе 5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 риода, когда вновь проводит тиристор 1. Приэтом появляются импульсы на отключающихвходах триггеров 5 и 7, которые отключаютсяи снимают напряжение с управляющих электродов тиристоров 1 и 3. Однако ток черезтиристор 1 продолжает протекать. Одновременно подается напряжение на упраьляющийэлектрод тиристора 35 включающей ячейки,и эта ячейка подготавливается к пропусканию импульсов обратной полярности.Благодаря диодам 29 и 31 управляющийимпульс возникает только на включающемвходе триггера б. Последний включается и подает напряжение на управляющий электродтиристора 2. Задержка, вносимая линией задержки 39, устраняет возможные неправильности в работе схемы, вызванные разбросомвремени срабатывания триггеров,Дальнейшее поведение схемы зависит отхарактера нагрузки и направления потокаэнергии через трансформатор. Если в моментподачи напряжения на управляющий электрод тиристора 2, т. е. в момент, близкий кпереходу тока нагрузки через нулевое значение, напряжение на этом тиристоре положительное, то тиристор открывается сразу, Еслиже в этот момент напряжение отрицательное,то оно сделается положительным не более,чем через полпериода, В этом случае тиристор открывается с некоторой задержкой.В обоих случаях тиристоры 1 и 2 оказываются открытыми одновременно, но короткогозамыкания не может произойти, так как обатиристора проводят ток нагрузки в одном направлении.Циркулирующий ток в цепи тиристоров 1и 2, вызванный напряжением ступени, проте.кает лишь до тех пор, пока общий ток в цепитиристора 1 не станет равным нулю, а ток вцепи тиристора 2 не станет равным току нагрузки. В этот момент коммутация заканчивается, т. е. тиристор 1 закрывается, и токнагрузки полностью переходит на включаемую ветвь.Продолжительность коммутации зависитот направления регулирования, направленияпотока энергии через трансформатор, фазового угла нагрузки, величины тока нагрузки ивеличины индуктивности ступени.По окончании коммутации на вторичнойобмотке пик-трансформатора появляется управляющий импульс отрицательной полярности. Тиристор 35 пропускает этот импульс,так как на его управляющем электроде имеется положительное напряжение. Благодаря наличию подмагничивания пик-трансформаторауправляющий импульс появляется несколькоранее момента исчезновения тока в тиристоре 1, Подмагничивание обеспечивает такжедостаточную ве,тичину управляющего импульса при исчезновении тока в тирисоре 1.При отсутствии подмагничпвания этот импульс был бы значительно меньше первого,так как при исчезновении тока не происходило бы перемагничивания сердечника пик 237233трансформатора, Управляющий импульс поступает через диод 81 на включающий вход, триггера 8 и включает этот триггер - напряжение подается на управляющий электрод тиристора 4.Тиристоры 2 и 4 открываются попеременно, обеспечивая прохождение тока нагрузки через ответвление переключателя 42, Для включения в обратную сторону необходимо отключить блок-контакты 11 и включить блок-контакты 12, а для дальнейшего переключения в ту же сторону предварительно перевести переключатель с ответвления переключателя 41 на ответвление переключателя 45, после чего переключить блок-контакты.В обоих случаях схема работает так же, как было описано, но при этом импульсы получаются от второго пик-трансформатора, отключаются триггеры б и 8 и тиристоры 2 и 4, а триггеры 5 и 7 и тиристоры 1 и 3 включаются.Таким образом, переключение происходит без разрыва цепи, благодаря чему восстанавливающиеся напряжения промышленной частоты на тиристорах не больше напряжения ступени.В тех случаях, когда пик-трансформаторы дают достаточные по величине импульсы при отсутствии перемагничивания, т. е. не при переходе тока через нуль, а при подходе к нулю, надобность в подмагничивании, а следовательно, и во включающих ячейках отпадает.Разделительные трансформаторы могут не устанавливаться в случае применения в схеме магнитных триггеров. Во избежание длительного обтекания тиристоров током в схеме должны быть предусмотрены специальные шунтирующие контакты,5Предмет изобретения 1. Устройство для переключения трансфор маторов под нагрузкой, содержащее включенные встречно-параллельно тиристоры с управляющими элементами в переключаемых ветвях, пик-трансформаторы, фиксирующие момент прохождения тока в тиристорах через 15 нуль, и полупроводниковые диоды, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности переключения, в качестве управляющих элементов для каждого тиристора включаемой и отключаемой ветвей использованы 20 триггеры с двумя входами, причем к однимиз входов триггеров каждой ветви подключен пик-трансформатор той же ветви через полупроводниковые диоды одинаковой полярности, а к другим входам триггеров каж дой ветви - пик-трансформатор другой ветви через полупроводниковые диоды различных поля рностей.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что пик-трансформаторы снабжены отдельной 50 обмоткой подмагничивания и содержат вовторичной цепи включенные встречпо-параллельно неуправляемый диод и тиристор, управляющий электрод которого подключен к дополнительному выходу указанного триг гера.аказ 1323/1 Тираж 480БИИПИ Комитета по делам изобретений и открытиМосква, Центр, пр. Сеоовография, пр, Сапунов Подписное и Совете Министров СССР 4