Способ переключения ответвлений обмотки трансформатора

(53)М. Кл. 6 05 Р 1/20 Гфеудлрстееииый кемитет ве делам иэееретеиий и еткрытий) СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОТВЕТВЛЕНИЙ ОБМО ТРАНСФОРМАТОРАотЭтот способ обеспеветвлений трансформатока нагрузки, однакофазовый сдвиг момен переключени ри любой ф ивае а п рон пер ы вольно заключения е 20товозникн ельно напряжения приво нию замыкания ступени,тельность ко вину периода- амплитудноека замыкания го может превышать пол ичи напр ия сети тановившегося т начение,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулирования напряжения силовых н преобразовательных трансформаторов под нагрузко с помощью тиристоров.Известен способ переключения ответвле. ний обмотки трансформатора, заключающийся в поочередном включении последующего и отключении предыдущего ключей, обеспечи. вая протекание тока через эти ключи и соответствующие ответвления обмотки трансф матора в момент времени, сдвинутый по относительно одной из полуволн напряжени сети 1. ступени. Поэтому для реализации этого способа требуются дополнительные тиристоры и токоограничивающие реакторы.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому резуль. тату является способ переключения ответвлений обмотки трансформатора, заключающийся в поочередном включении последующего и отключении предыдущего ключей, обеспечивая протекание тока через эти ключи и соответствующие ответвления обмотки трансформатора в моменты времени, зависящие от фазового сдвига синусоидального тока относи тельно напряжения.Известный способ характеризуется высокой надежностью, так как переключение тиристоров происходит без токов замыкания ступени и в устройстве, посредством которого способ может быть реализован, не требуется токоогр ничивающий реактор и дополнительные тиристоры 2) . Однако он характеризуется ограниченнымфункциональными возможностями и пред10030 Датчик 6 напряжения, выполненный на основе выпрямителя и регулируемого нуль-орга.на, имеет выходной сигнал в виде прямоугольных импульсов (фиг. 2 б), задний фронткоторых опережает переход напряжения черезнулевое значение на время, равное временивыключения тиристоров. Это время можно по.лучить, регулируя порог срабатывания нуль- органа. назначен для применения в цепях синусоидаль.ного тока при наличии фазового сдвига между током и напряжением,Такой способ не позволяет переключатьответвления преобразовательного трансформатора, у которого фазный ток отличаетсяот синусоидального, может не иметь фазовогосдвига относительно напряжения и может иметьзначительные паузы нагрузочной составляющей,обусловленные работой выпрямителя, например 1 Отрехфазного моста.Целью изобретения является расширениефункциональных возможностей переключенияответвлений,15Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переключения ответвлений обмотки трансформатора, путем поочередного включения последующего и отключения предыдущего тиристорных ключей заданные моменты20 времени, включение последующего и отключение предыдущего тнристорных ключей осуществляют в момент времени, опережающий переход напряжения через нулевое значение на время, равное времечки выключения тири 25 сторов ключей.Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.Протекание тока любой формы через тиристорный ключ одного из ответвлений обеспечивается наличием непрерывных импульсов на З 0 обоих тиристорах работающего ключа, что исключает перейапряжения на тиристорах при паузах тока, обусловленных работой выпрямителя.35Для переключения ответвлений на оба тиристора последующего ключа подают импульсы управления, одновремнно сняв их с обоих тиристоров предыдущего ключа, в момент времени, опережающий переход напряжения через нулевое значение на время, равное времени выключения тиристоров. При этом коммутация тиристоров может сопровождаться кратковременным замыканием ступени регулирования, длительность тока которого не превышает двухкратного значения времени выключения тиристоров, а величина - в несколько раз меньше амплитудного значения, установившегося тока короткого замыкания ступени. При коммутации тиристоров, когда замыкание50 ступени не происходит, необходимо обеспечитьФзакрывание тиристоров до смены полярности напряжения, что и обуславливает опережение момента переключения по отношению к нулевому значению напряжения на величину времени выключения тиристоров.На фиг. 1 представлена функциональная схе. ма устройства, реализующего предлагаемый способ; на фит, 2 - диаграммы, поясняющие 39 4процесс переключения ответвлений по предлагаемому способуУстройство содержит преобразовательныйтрансформатор 1 (фиг. 1) с ответвлениями,последовательно с которыми включены тири.сторные ключи, причем тиристоры 2 и 3 образуют ключ ответвления пониженного напряжения нагрузки, а тиристоры 4, 5 - ключ ответвления повышенного напряжения, датчикнапряжения 6, вход которого подсоединен квыводам питания 7 и 8, логические элементыИ 9 и 10, к первым входам которых присоединен. выход датчика напряжения 6, а ковторым - цепи управления "Выше" 11 и"Ниже" 12, триггер 13, входы которого соединены с выходами логических элементов 9и 10, а выходы - через согласующие цепи 14 и 15 присоединены к цепям управления тиристоров 2 и 3, 4 и 5.На фиг. 2 даны следующие диаграммы:г 1 - напряжение питающей сети на входныхвыводах 7 и 8 (фиг. 1), фазный ток трансформатора;д - выходной сигнал датчика 6 напряжеНИ 5 ,4 - сигнал "Выше" по цепи 11;- сигнал "Ниже" по цепи 12;д - сигнал управления тиристоров 2 и 3с инверсного выхода триггера 13;6 - сигнал управления тиристора 4 и 5с прямого выхода триггера 13;Ж - напряжение на тиристорах 2 и 3;г - напряжение на тиристорах 4 и 5;о. - ток через тиристоры;- момент переключения тока нагрузки1с тиристоров 2 и 3 на тиристоры 4 и 5;- момент переключения тока нагрузкис тиристоров 4 и 5 на тиристоры 2 и 3;Е - длительность тока замыкания ступени. Устройство работает следующим образом.Предположим, что первоначально открыты тиристоры 2 и 3 ключа ответвления по. ниженного напряжения, что обеспечивается импульсами управления, поступающими на тири. сторы с согласующей цепи 15 по сигналу с инверсного выхода триггера 13. На тиристорах 4 и 5 импульсы управления отсутствуют, при этом переключение импульсов управления происходит в следующем порядке1003039 После появления сигнала "Выше" (фиг.2 в) по .цепи 11 (фиг. 1) на выходе элемента И - 9 появляются сигналы, совпадающие по форме с сигналом напряжениядатчика 6. По заднему фронту первого сигнала с элемента 5 9 триггер 13 опрокидывается, сняв импульсы с тиристоров 2 и 3 и перебросив их на ти. ристоры 4 и 5.Переброс импульсов управления с тиристоров 4 и 5 на тиристоры 2 и 3 происходит по сигналу "Ниже" (фиг. 2 г) аналогично, только триггер 13 опрокидывается по сигналу с элемента И.Таким образом, переключение импульсов15 управления с тиристоров одного ключа на тиристоры другого ключа происходит в момент, опережающий переход напряжения через нулевое значение на время, равное времени выключения тиристоров.Рассмотрим процесс тех переключений ответвлений, которые сопровождаются замыканием ступени в соответствии с предлагаемым способом.Предположим, что первоначально открытым тиристорам 2 и 3 ток нагрузки протекаетчерез отвод пониженного напряжения.Предположим также, что к моменту т, ток нагрузки протекает через тиристор 3, что соответствует активно-емкостному характеру нагрузки и ЭДС ступени имеет полярность 30 . (фиг. 1).Если в момент т, перебросить импульсы управления с тиристоров 2 и 3 на тиристоры 4 и 5, то под действием ЭДС ступени открывается тиристор 4, образуя контур замыкания З 5 ступени через тиристоры 3 и 4, В момент времени, когда ток замыкания ступени становится равным нулю, закрывается тиристор 3, разрывая контур замыкания ступени. После закрывания тиристора 3 в работе остаются тиристоры 4 и 5, которые обеспечивают протекание тока через ответвление повышенного напряжения.Длительность короткого замыкания ступени не превышает двухкратного времени выклю. чения тиристоров, а максимальное значение тока в несколько раз меньше амплитуды установившегося тока замыкания ступени, что обеспечивается выбором момента начала замыкания ступени и закрыванием тиристора 3 при нулевом значении тока.Переключение тока на ответвление пониженного напряжения может сопровождаться замыканием ступени, если к моменту т (фиг.2) при полярности ЭДС ступени (фиг, 1), ток55 протекает через тиристор 4, что соответствует индуктивно.активному характеру нагрузки. В момент 12, когда импульсы перебрасывают с тиристоров 4 и 5 на тиристоры 2 и 3 возникает контур замыкания ступени через тиристо ры 4 и 3, Короткое замыкание прекращается в момент закрывания тиристора 4, что про. исходит при прохождении тока через нулевое значение. После закрывания тиристора 4 ток нагрузки протекает через тиристоры 2 и 3.Короткое замыкание ступени не возникает при переключении на ответвление повышенного напряжения, если на полярности ЭДС ступени (фиг. 1) в момент т, ток протекает через тиристор 2. В этом случае, в момент переброса импульсов с тиристоров 2 и 3 на тиристоры 4 и 5, открывается тнристор 4, а к тиристору 2 прикладывается обратное напряжение. Тиристор 2 должен закрываться до смены полярности напряжения ЭДС ступени, в противном случае после смены полярности возникает замыкание ступени через тиристоры 2 и 5, длительность которого соизмерима с половиной периода напряжения сети и величина тока может достигнуть максимального значе. ния установившегося тока замыкания ступени,При переключении на ответвление пониженного напряжения замыкание не возникает, если прн указанной полярности ЭДС ступени в мо. мент т, ток протекает через тиристор 5. В этом случае ток переключается на тиристор 3. При этом тиристор 5 закрывается до смены полярности ЭДС ступени для предотвращения замыкания ступени длительностью до полупериода, Последние два переключения являются частными случаями переключения по известному способу (2).Длительность и величина тока замыкания ступени зависит от параметров ступени ЭДС и полного сопротивления, а также от момента начала замыкания, и не зависит от направле. ния переключения ответвлений. При заданном моменте переключения, определяемом временем выключения тиристоров, длительность и величина тока замыкания минимальны.Предлагаемый способ позволяет переключать ответвления как на первичной, так и на вторичной обмотках трансформатора при его работе на многофазный выпрямитель, на хо. лостом ходу трансформатора, на индуктивную, емкостную и активную нагрузки, т,е, имеет более широкие функциональные возможности по сравнению с известным способом и позволяет уменьшить до минимального значения ток замыкания ступени при переключении тиристоров, что снижает установленную мощность тиристоров и токоограничивающих элементов, т.е, повышает его технико. экономические харак теристики за счет снижения потерь в номинальных режимах,.Формула изобретенияСпособ переключения ответвлений обмоткитрансформатора путем поочередного включения1003039 8поспедующего и отключения предыдущего ти- на время, равное времени выключения тириристорных ключей в заданные моменты време. старов ключей,ни, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с Источники информации,целью расширения функциональных воэмож- принятые во внимание при экспертизеностей, включение последующего и отключе З 1. Патент Японии У 53 - 38020,ние предыщтцего тиристорных ключей осу. кл. Н 02 Р 13/16, 1978,ществляют в момент времени, опережающий 2. Патент Франции Яо 2163916,переход напряжения через нулевое значение кл Н 02 Р 13/00, 1973.1003039 Составитель Д, ФурлыгТехред Т.Маточка Корректор В дактор Г. Подписное аж 872 енного комитета Сений и открытий аказ 1550 30 ВНИИПИ Государст по делам изобре13035, Москва, Ж - 3