Выключатель каждой фазы т-фазной нагрузки переменного тока

О П И С А Н И Е , 347921 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1.1969 ( 13008 зявлено ЯВК 1. Лв 54312 с присоединением Комитет оо аелв и 3 от 14.Х 1.1969 тор ите пп,обретений и ри Совете М ытии УДК 621,316,544.1 088.8)п, блцкозано 10.И 11,1972. Б л стен ь о 2 описания 26.1 Х,1972 Итя О ата оп Авторыизобретени Могилевский, В. И. Гребенник и Н. С. М Заявит КЛЮЧАТЕЛЬ КАЖДОЙ ФАЗЫ и-ФАЗНОЙ НАГРУЗ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАИзобретение касается низковольтных электрических аппаратов.Известны выклточатели пг-фазттотт нагрузки переменного тока, содержащие в каждой фазе основной тиристор с датчиком тока В силовой цепи, с формирователем импульсов ц оконечным формирователем сигналов и схеме управления, параллельно силовой цепи которого подключена последовательная цепь; дополнительный тиристор - коммуттирующий конденсатор. Однако такие выключатели нс обеспечивают достаточно надежной рабогы при отключении коротких замыканий в цепи нагрузки, особенно в мощных системах.Кроме того, в известных выключателях управляющие импульсы на основные тирцсторы подаются одновременно на оба тцристора, что отрицательно сказывается на работе тирцсторг, который в данный полупериод тока находится под обратным напряжецием, а такгке снижает надежность выключателя в целом. Подача ихтпульсов, правления одновремечно ца оба тиристора приводит к увеличению мощности источника питания цепи управления.Описываемыц выключатель отличается тем, что в каждую фазу его введена последовательная цепь диод - резистор, подключенная параллельно дополнительному тцристору, катод которого соединен с анодом упомяютого диода, ц вторая последовательная цепь, состоящая цз диода, резистора ц обмотки трансформатора тока силовой цепи основного тцрцстора, подключенная параллельно кое-мутирующему конденсатору, ООщая точка которого с катодом дополнтттельного тцрцстора соединена с анодом диод, Второц последовательной цепи. Влючаел снабженсхемой разделения управлтпощцх импульсов, 1 О к Одному из ВходоВ которой подтлточетт Выходформирователя импульсов, к другому входу - ВыОд датчика тока сцлОВОЙ цепи, управляютце: о формирователем импульсов, а выходы схемы разделетцтя подключены кс входам око нечных формирователей сигналов управленияосновных тиристоров. Схема разделения управляющих импульсов выполнена в виде двух :.,акопцтельных цепей резистор в конденсат, общая точка коцденсаторов которых подклю чеца к выходной обмотке формирователя им.пульсов, а резисторы через диоды подключены и выходу дат цтса тока силовой пепи, например к обмоткам трансформатора тока, прттчет общая точка резтистора и коцденсато В ра каждой накопцтельной цепи через диодподключена к Входу упомянутого оконечного формирователя сигнала управления.На фцг, 1 показана силовая схема трехфазного бескотттактнсго выключателя переечттого тока; ца фцг. 2 - устройство длябыстродействующего отключения одного из основных тиристоров; на фиг. 3 - схема одной фазы выключателя с устройством управ ления; на фиг. 4 - принципиальная схема датчика и схема разделения управляющих сигналов; на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства управления.Основные тиристоры Т 1 - Тб включены попарно срено параллельно для ооеспечення проводимости в каждый полупериод,и играют роль управляемых контактов выключателя. Тиристоры работают на трехфазную нагрузку 4, Для отключения короткого замыкания в нагрузке в любой момент времени необходимо обеспечить отключение любого из основных лнристоров, проводящего в данный момент времени, что требует шести отдельных устройств отключения (по числу фаз нагрузки)В выключенном состоянии выключателя один из основных тиристоров Т 1 и дополнительный тиристор Т 7 заперты, так ка 1 с на их управляющие электроды не подаются соответствующие управляющие сигналы, Коммутирующий конденсатор С 1 через ограничивающий резистор Я 1, зарядный диод Д 1 и сопротивление фазы нагрузки Лф заряжаются от фазного напряжения (1 л, до напряжения У, с полярностью, показанной на фиг. 2.Прн этом необходимая полярность заряда обеспечивается диодом Д 1, который пропускает только отрицательную полуволну ЬФ.Резистор 1 с 1 служит для ограничения зарядного тока через конденсатор до допустимого тока диода Д 1, и при соответствующем выборе диода может быть выбран достаточно малым, что обеспечивает быстрый заряд конденсатора.В ряде случаев, когда необходимо ограничить напряжение с 1 з, последовательно с ревистором И может быть введен стабилитрон (или цепочка стабилитронов), напряжение стабилизации которого выбирают исходя из желаемой величины (/з и величины Уфм,1;,.В общем случае нагрузка может не имегь общей точки с нейтралью сети. При этом заряд конденсаторов происходит аналогичным образом с тем отличием, что линейное напряжение с 1, прикладывается через ограничивающие резисторы, зарядные диоды и сопротивления нагрузки к тем конденсаторам, для которых в данный момент зарядные диоды находятся в проводящем состоянии, В связи с разбросом сопротивлений утечек конденсаторов для выравнивания напряжения на них параллельно каждому конденсатору включается резистор Я 2. По окончании заряд конденсатора ток через нагрузку (в каждой фазе) определяется только разрядом конденсатора С 1 через резистор 1 с 2 в тот полупе риод, когда диод Д 1 заперт, Величина 1 х 2 достаточно велика, поэтому током через нагрузку в установившемся режиме можно практически пренебречь, т, е, устройство потрео 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 б 5 ляет ток только для первоначального заряда и обладает высокой экономичностью. Для выключателей с принудительным охлаждением (на токи свыше 63 а) целесообразно электродвигатель вентилятора ЗД подключить на выход выключателя В этом случае даже при отсутствии нагрузки Лее роль выполняют статорные обмотки электродвигателя ЗД, обеспечивая тем самым независимый заряд коммутирующих конденсаторов во всех фазах выключателя.После включения основного тиристора Т 1 подзаряд конденсатора С 1 осуществляется от трансформатора тока ТТ 1, вторичная обмотка которого через резистор Ю и диод Д 2 подключена параллельно конденсатору С 1. В связи с тем, что трансформатор тока работает на сравнительно большое сопротивление Я 2 и заряженный конденсатор С 1, он может быть выполнен маломощным с неболь. шпм сечением сердечника. При возникновении короткого замыкания схема защиты подает сигнал управления на управляющий электрод тиристора Т 7. Тиристор Т 7 открывается, подключая к основному тиристору Т коммутирующий конденсатор С 1. Так ка с напряжение с 1, кодесаора С 1 является запирающим для тиристора Т 1, то он закрывается, отключая тем самым вьпслючатель.Тирпстор Т 7 выключается после того, как ток перезаряда конденсатора С 1 станет меньше тока удеожания Т 7. Разряд конденсатора после запирания тиристора Т 7 происходит через резистор 1 с 2, а также через диод Д 2, резистор Ю и обмотку ТТ 1.Аналогичным ооразом работают схемы отключения тиристоров Т 2 - Тб, Устройства защиты тиристоров от перенапряжений могут быть предусмотрены в общей схеме выключателя.Для включения выключателя необходимо ,подать сигнал управления на управляющ е электроды основных тиристоров Т 1 - Тб.На упоавляющие электроды Т 1, Т 2 (см. фиг, 3) подаются сигналы управления с оконечных формирователей сигнала ФСУ 1 и ФСУ 2 соответственно, выполненных по схеме интегрирующего блокинг-генератора. Эта схема обеспечивает получение достаточно мощного импульса с необходимой длительностью. Оконечные формирователи запускаются импульсами, поступающими со схемы разделения СР, которая управляется датчиком Д. Датчи 1 с Д одновременно управляет и форми. рователем импульсов ФИ, который выполнен по схеме блокинг-генератора с эмиттерным конденсатором. При подаче извне управляющего смещения Г,и отсутствии тока У, (цепь нагрузки разомкнута) блокинг-генератор работает в автоколебательном режиме. Прп этом импульсы с выхода ФИ поступают на схему разделения СР и далее одновременно на ФСУ 1 и ФСУ 2, так как в этом случае датчик Д не работает и не управляет схемой разделения. В первоначальный момент включается тот гиз тиристоров Т 1, Т 2, для которо. го напряжение сети в данный м,)мент имеег прямую полярность. Для надежного первона. чальнсго включения частота автоколебатель. ного режима блокинг-генератсра должна быт выбрана достаточно большой по сравнению с частотой сети. После включения основного тиристора начинает проходить ток нагрузки и датчик Д запирает блокинг-генератор, переводя его в ждущий режим работы. Одновременно начинает работать схема разделения СР. В момент естественного снижения тока до нуля вновь отпирается блокинг-генератор ФИ, однако импульс его, поступая на СР, проходит далее на оконечный формирователь только того из тиристоров (Т 1, Т 2), который должен включаться в наступающий полупе риодОперативное выключение выключателя достигается снятием управляющего смещения О, со входа ФИ. При этом происходит естественная коммутация выключателя в момент .перехода гока через нуль, так как блокинггенератор ФИ заперт и не выдает импульсов. При аварийном выключении также снимаег ся управляющее смещение с ФИ, а в случае короткого замыкания нагрузки начинают работать схемы принудительной коммутации, как было описано выше.Датчик Д состоит из трансформатора тока ТТ 2 (см. фиг. 4) с двумя одинаковыми обмотками ЙГ 1 и К 2. Нагрузкой трансформатора тока являются резисторы Я 4, Р 5 и базовая обмотка блокинг-генератора РБ 1. С помощью диодов ДЗ, Д 4 осуществляется двух. полупериодное выпрямление сигнала, снимаемого с трансформатора тока ТТ 2, Стабилитрон Д 5 ограничивает напряжение в точке А до допустимой величины при больших токах нагрузки, обеспечивая также ненасыщенный режим трансформатора тока (диаграмма нагпряжения в точке А представлена на фиг. 5,а). Блокинг-генератор ФИ выдает импульс в момент снижения напряжения в точке А ниже потенциала К определяемого соотношением величин Р 4, Й 5, величиной Усч, а также параметрами трансформатора тока и величиной тока выключателя. 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 индукции. Параметры обмоток Ю 1, К 2 выбирают таким образом, чтобы обеспечить достаточную крутизну нарастания напряжения в точке А с тем, чтобы опережение включения блокинг-генератора по отношению к моменту перехода тока через нуль было бы минимальным.Схема разделения СР состоит из двух идентичных накопительных цепочек. Конденсаторы С 2, С 2 заряжаются соответственно через диоды Дб, Дб и резисторы Рб, Рб от трансформатора тока ТТ 2 в соответствующие полупериоды. К точке С подключена нагру 1 О 5 20 23 Зо 35 40 45 50 55 60 65 зочная обмотка 1 ГБ 2 блокинг-генератора ФИ. Д;од Д 8, включенный параллельно обмотке ВБ 2, срезает положительные выбросы импульсов блокинг-генератора и шунтирует об. мотку ЙБ 2 во время заряда конденсаторов С 2, С 2. Постоянную времени заряда конгденсаторов выбирают достаточно малой до 1 мсек). После заряда каждый из конденсаторов в течение следующего полупериода (когда соответствующий из диодов Дб, Дб заперт обратным для него напряжением на обмотке трансформатора тока) разряжается только через резисторы Р 7, Я 7. Постоянная разряда выбрана таким образом, чтобы полный разряд конденсатора происходил за период напряжения сети (т. е.,порядка 5 - б мсек .при 1-.=50 его). Поэтому в момент перехода тока через нуль во время след ю. щего полупериода напряжения на разряжающемся конденсаторе достаточно для запирания соответствующего из диодов Д 7, Д 7 в момент выдачи импульса блокинг-генератором ФИ.Следовательно, импульс блокинг-генера. тора ФИ пройдет через второе плечо схемы разделения, в котором конденсатор уже успел разрядиться, и поступит только на один из формирователей ФСУ 1, ФСУ 2. Полярность включения трансформатора тока выбирают такой, чтобы импульс проходил на нужный формирователь. Импульс запуска вызывает срабатывание блокинг-генератора ФСУ, при этом на выходе ФСУ образуется импульс достаточной длительности и мощности для включения основного тиристора (временные диаграммы соответствующих сигналов представлены на фиг. 5,б, 5,в, 5,г).В первоначальный момент (или если нагрузка отключена, а управляющее смещение подано) оба конденсатора С 2, С 2 разряжены, т. е. тиристоры Т 1, Т 2 заперты, ток через выключатель не проходит. Поэтому импульсы блокинг-генератора ФИ, работающего в этом случае в автоколебательном режиме, проходят на оба оконечных формирователя, осуществляя тем самым первоначальное выключение выключателя.В случае т-фазных выключателей применяются т аналогичных устройств управления. При этом следует произвести синхронизацию автоколебательного режима ФИ во всех фазах, выбрав в качестве задающего любой из блокинг-генераторов ФИ.Предм ет изоб ретения1. Выключатель каждой фазы и-фазной нагрузки переменного тока, содержащий основной тиристор с датчиком тока в силовоц цепи, с формирователем импульсов и оконечным формирователем сигналов в схеме управления, параллельно силовоц цепи которого подключена последовательная цепь дополнительный тиристор - коммутирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повы347921 Риг У Яф Фиг щения надежности работы при коротком замыкании цепи нагрузки, в него введена последовательная цепь диод в резист, подключенная параллельно дополнительному тиристору, катод которого соединен с анодом упомянутого диода, и вторая последовательная цепь, состоящая из диод а, резистора и обмотки трансформатора тока силовой цепи основного тиристора, подключенная параллельно коммутирующему конденсатору, общая точка которого с катодом дополнительного тиристора соединена с анодом диода второй последовательной цепи.2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения подачи одного управляющего импульса в течение периода изменения тока на каждый из основных тиристоров в момент перехода тока через нуль, он снабжен схемой разделения управляющих импульсов, к одному из входов которой подключен выход формирователя импульсов, к.другому входу - выход датчика тока силовой цепи, управляющего формирователем импульсов, а выходы схемы разделения под 5 ключены ко входам оконечных формирователей сигналов управления основных тиристоров3. Выключатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что схема разделения управляющих.10 импульсов выполнена в виде двух накопительных цепей резистор - конденсатор, общаяточка конденсаторов которых подключена квыходной обмотке формирователя импульсов,а резисторы через диоды подключены к вы 15 ходу датчика тока силовой цепи, например к.обмоткам трансформатора тока, причем общая точка резистора и конденсатора каждойнакопительной цепи через диод подключена.ко входу упомянутого оконечного формирова 20 теля сигнала управления, 347921347921 дактор Е. Кравцова Заказ 387/1549 Изд,1115 Тираж 406 Поди исноЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Харьк. фил. пред. Патент Составитель В. ЯгнятинскииТехред Л. Багданова Корректс Фигомоьге А над чей мвй гыл агг б гкап Ю вге В Е. Талалаеваи 3. Тарасова