Устройство для защиты статического преобразователя напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗМЦИТЫ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ «АПРЯЖЕНИЯ, выполненного на силовых коммутирующих элементах по двухтактной схеме, содержащее Датчик тока, выполненный на двух резисторах я трансформаторе, входная обмотка которого соединена с реэибтсфами в треугольник и подключена: своими выводами в силовую цепь коммутирупщих элементов,диодный выпрямитель, входная диагональ которого подключена к выходной обмотке трансформатора, при этом выход выпрямителя подключен к входу порогового элем1ен а и к базе транзистора ключа, в коллектор которого включен сигнальный элемент и тиристорный исполнительный элемент, анод которого соединен через предохранитель с для подключения плюсового вывода источниiTa питания и входом преобразователя, а катод тиристорного исполнительного элемента соединен с кле11 юй для подключения минусового вывода источника питания, отличающееся тем что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительныг пороговым элементом, трансформатором и выпрямителем , дополнительным транзистор ным ключом и -Ключевым элементом на основе тиристора и двух транзистдров, реле-времени, включенным -межДу выходом порогового элемента и управляющим электродом тиристорного исполнительного элемента, причем входная обмотка дополнительного трансформато ра подсоединена к клеммам для подклю 1ения нагрузки и его выходная обмотка подключена к входным выводам дополнительного , выпрямителя, выходные выводы которого подключены соответ (Л ственно к базе -и эмиттеру транзистора дополнительного ключа коллекс тор которого подключен к базе транзистора основного ключа, а входная обмотка основного трансформатора подключена к кдллекторам транзисторов дополнительного ключевого элемента , эмиттеры которых подсоединеЭ ны к клемме для подключения минуND сового вывода источника питания и базы которых подключены к анода тиристора исполнительного элемента чеU ) рез тиристор дополнительного ключевого элемента, управляющий электрод которого подключен через дополнитель:о ный пороговый элемент к эмиттеру транзистора дополнительного ключа.

ХМОЗ СОИЕТСНИХ

Ын INN

РЕСПУБЛИК

ПЮ <1П

3(59 Н 02 Н 7 12 р

ФСУД4РСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛ4М ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOIViV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (g (Q ат д g (21 ) 3332122/24-07 (22) 26.08.81 (46) 15.07.83. Вюл. 9 26 (72) A.Ñ. Абрамычев,- В.A. Крюков, А.В. Петров, Е.Г. Шестаковский

:,и В.В. Канавин

:,(53) 621.316.925.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 570952, кл. Н 02 Н 7/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2912070/24-07, кл. Н 02 Н 7/10, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗИЦИТЫ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ» выполненного на силовых коммутирующих элементах по двухтактной схеме, содержащее датчик тока, выполненный на двух резисторах а трансформаторе, входная обмотка которого соединена с резисторами в треугольник и подключена- своими выводами в силовую цепь коммутирующих элементов,диодный выпрямитель, входная диагональ которого подключена к выходной обмотке трансформатора, при этом выход выпрямителя подключен к входу порогового элемента и к базе транзистора ключа, в коллектор которого включен сигнальный элемент и тиристорный исполнительный элемент, анод которого соединен через предохранитель с клеветой для подключения плюсового вывода источниКа питания и входом. преобразователя, а катод тиристорного исполнительного элемента соединен с клеююй для подключения минусового вывода источника питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, он снабжено дополнительными пороговым элементом, трансформатором и выпрямителем, дополнительным транзисторным ключом и тключевым элементом на основе тиристора и двух транзнстдров, реле. времени, включенным между:выходом порогового элемента и управляющим электродом тиристорного исполнительного элемента, причем входная обмотка дополнительного трансформатора подсоединена к клеммам для подключения нагрузки и его выходная обмотка подключена к входным выводам дополнительного. выпрямителя, выходные Е

Ф выводы которого подключены соответственно к базе и эмиттеру транзистора дополнительного ключа, коллектор которого подключен к бане транзистора основного ключа, а входная обмотка .основного трансформатора подключена к кдллекторам транзисто.ров дополнительного ключевого элемента, эмиттеры которых подсоединены к клемме для подключения минусового вывода источника питания и базы которых подключены к аноду тирисчора исполнительного элемента через тиристор дополнительного ключевого элемента, управляющий электрод которого подключен через дополнитель

;ный пороговый элемент к змиттеру транзистора дополнительного ключа.

1029313

Изобретение относится к преобра; зовательной технике и может быть использовано дяя защиты статических преобразователей напряжения,выполненных на силовых коммутирующих элементах по двухтактной схеме,от . токов короткого замыкания и пере- грузки.

Известно устройство для защиты статического преобразователя напряжения, содержащее датчик тока,вклю-, ченный в силовую цепь коммутирующих элементов преобразователя, выпрямитель, соединенный с базой ключевого элемента и с пороговым элементом, который через исполнительный блок соединен с источником питания (1J.

Недостатком этого устройства является невысокая надежность, обусловленная потерей работоспособности преобразователя при обрыве цепи дат« чика тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для защиты статического преобразова теля напряжения, содержащее датчик тока, выполненный на двух резисторах и трансформаторе, входная обмотка,которого соединена с резисторами в треугольник и подключена своими выводами в силовую цепь коммутирую.щих элементов, диодный выпрямитель, входная диагональ которого подключена к выходной обмотке трансфор-, матора, при этом выход выпрямителя подключен к входу порогового элемента и к базе транзистора ключа с заземленным эмиттером, в коллектор которого включен сигнальный элемент, и, тиристорный исполнительный элемент, анод которого соединен через предохранитель с клеммой для подключения плюсового вывода источника питания и входом преобразователя, а катод тиристорного исполнительного элемента соединен с клеммой для подключения минусового вывода ис точника питания Г2 .

Недостатком этого устройства является невысокая надежность, обусловленная потерей работоспособности преобразователя в случае обрыва цепи одного из резисторов датчика тока.

Цель изобретения — повышение надежности устрбйства для защиты статического преобразователя напряжения

Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено дополнительными пороговый элементом, трансформатором и выпрямителем, дополнительным транзисторным ключом и ключевым элементом на основе тиристора и двух транзисторов, реле времени, включенным между выходом порогового элемента и управляющим электродом тиристорного исполнительного элемента, причем входная обмотка дойолнительного трансформатора подсоединена к клеммам для подключения нагрузки и

его выходная обмотка подключена к входным выводам дополнительного выпрямителя, выходные выводы которого подключены соответственно к базе и эмиттеру транзистора дополнительного ключа, коллектор которого подключен к базе транзистора основного. о ключа, а входная обмотка основного трансформатора подключена к коллекторам транзисторов дополнительного ключевого элемента, эмиттеры которых подсоединены к клемме для подключе15 ния минусового вывода источника питания и базы которых подключены к аноду тиристора исполнительного элемента через тиристор дополнительного ключевого элемента, управляющ@й злектрОд кОТОрОГО пОдключен ерее допол нительный пороговый элемент к эм ттеру транзистора дополнительного ключа, На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для защиты статического преоб разователя напряжения.

Устройство содержит датчик 1 тока, в состав которого входят трансфординена через дополнительный порогоbO вый элемент 18 с входом-ключевого элемента 19, подключенного к выводам первичной обмотки трансформатора 2 датчика 1 тока и к общей шине пита65 ния. Ключевой элемент 19 выполнен матор 2 и резисторы 3 и 4, причем первичная обмотка трансформатора 2 и резисторы 3 и 4 соединены треугольником, к-вершинам которого подключены шина питанИя и силовые коммутирующие элементы (транзисторы) статического преобразователя 5 напряжения, 35 выполненного по двухтактной мостовой схеме, в диагональ которой включена нагрузка б. Вторичная обмотка трансформатора 2 включена Во входную диагональ диодного выпрямителя 7, выход

40 которого соединен с базой транзистора ключевого элемента 8, коллектор которого соединен с сигнальным эле- ментом 9 в виде лампы накаливания и через последовательно включенные по45 роговый элемент 10 и реле 11 времени — с входом исполнительного элемента 12, осуществляющего подачу напряжения на преобразователь 5 и выполненного в виде последовательно включенных в цепь источника питания пос5О тоянного тока предохранителя 13 и тиристорного ключа 14. Параллельно нагрузке 6 преобразователя включена входная обмотка дополнительного трансформатора 15, выходная обмотка которого через дополнительный выпрямитель 16 соединена с входом дополнительного ключевого элемента

17, подключенного к выходу основного выпрямителя 7 и одновременно сое10-29313 в виде. тиристорного ключа 20, включеййого последовательйо в цепь источника питания через токоограничиваю- щий резистор 21, выравнивающие резисторы 22 и 23, транзисторы 24 и

25,. включенные параллельно резисто.— рам 3 и 4 датчика 1 тока.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания .силовые коммутирующие элементы ста- 10 тического преобразователя 5 напряжения попарно переключаются с частотой задающего генератора (не показан), в результате чего на нагрузке

6 возникает знакопеременное напря- 15 жение прямоугольной формы, которое после трансформирования дополнительным трансформатором 15 и выпрямлении дополнительным выпрямителем 16 подается на вход дополнительного ключевого элемента 17 и включает . его.

Под воздействием токов, протекающих через плечи преобразователя

5, попеременного на каждом из резисторов 3 и 4 датчика 1 тока появляются импульсы напряжения длительностью, равной половине периода, которые прикладываются к входной обмотке трансформатора 2, в результате чего с выходной обмотки последнего с нимается знакопеременное напряжение.

Это напряжение выпрямляется выпрямителем 7 и поступает одновременно на входы порогового элемента 10, нлючевого элемента 8 и через допол- 35 нительный ключевой элемент 17 — на вход дополнительного порогового элемента 18. Коэффициент трансфор))))ации трансформатора 2 выбирается таким, чтобы величина напряжения, снимаемого с выхода выпрямителя 7 в режиме холостого хода преобразователя 6, была достаточна для включения ключевого элемента 8, осуществляющего включение лампы 9 накаливания,сигналиэирующей о нормальной;работоспособ)" сти устройства защиты преобразователя. Напряжение срабатывания порогового элемента 10 выбирается несколько большим, чем постоянное напряжение, снимаемое с выхода выпрямителя 7 в режиме номинальной нагрузки, а напряжение срабатывания дополнительного порогового элемента 18 выбирается из условия срабатывания ключевого устройства 19 при обрыве 55

:цепи одного из резисторов 3 и 4.

Напряжение срабатывания дополнитель" ного порогового элемента 18 выбирается выше напряжения срабатывания: порогового элемента 10. В рабочем 6О режиме напряжение на выходной обмотке трансформатора 2 ш

К

В„+Рш)

65 где Š— напряжение источника питания преобразователя, Й,„ - сопрОтивление шунта;

H — сопротивление» нагрузки.

При обрыве цепи одйого из шунтов

3 или 4 напряжение на входной обмотке трансформатора 2 равно т

О =Е ) T+A) apuk где к - приведенное сопротивление т цепей управления, питающихся от трансформатора.

Цепи управления выполняются маломощными, сопротивление шунтов в целях экОномии энергии выбираются ,малыми, и Б > НШ, поэтому

Таким образом, в режиме номйнальной нагрузки и на холостом ходу преобразователя 5 пороговый элемент

10 и дополнительный пороговый эле- мент 18 остаются .в выключенном состоч янин, при этом срабатывания исполнительного элемента 12 и включения ключевого элемента 19 не происходит.

При возникновении режима перегрузки в преобразователе возрастает падение напряжения на резисторах 3 и 4 датчика 1 тока и напряжение на выходе выпрямителя 7, которое становится достаточным для включения порогового элемента 10, но недостаточным для включения дополнительного поро гового элемента 18 и ключевого элемента 19.Происходит включение поро гового элемента 10, в результате чего включается реле 11 времени, которое по истечении заданного времени Г срабатывает и передает сигнал с выхода порогового элемента 10 на вход исполнительного органа 12, вызывая срабатывание последнего, т.е. включение тиристора 14 и, как результат этого, перегорание предохранителя 13 и обесточивавие преобразователя 5. Время срабатывания W р ле

11 времени выбирается несколько больше суммарного времени включения дополнительного порогового элемента 18 и ключевого устройства 19, т.е. времени включения тиристорного ключа 20 и шунтирующих транзисторов 24 и 25, и при современной элементной базе не превышает нескольких мкс.

При возникновении .короткого замыкания в преобразователе или в цепи нагрузки возрастает падение напряжения на резисторах 3 и 4 датчика 1 тока практически до величины напряжения источника питания и с выхода выпрямителя 7 поступает напряжение:, значительно превосходящее по .своей величине напряжения срабатывания порогового элемента 10 и дополнительного порогового элемента 18.

Однако в связи с тем, что в данный момент времени отсутствует напряжение на входной обмотке дополнительного трансформатора 15, а, следовательно, и на выходе дополнительного

1029313

ЪыпрФмителя 16, дополнительный ключбвов элемент 17 переходит в выключен ное состояние, в результате . чего на-, пряжение с выхода выпрямителя 7 на вход дополнительчого..порогового эле мента 18 не подается.и ключевой эле- мент 19 остается г выключенном состоя нии. В этбм случае также происходит включение порогового элемента 10, а по .истечении времени Г - срабаты ванне исполнительноге,органа 12 и 10 обесточивание преобразователя 5.

В случае обрыва цепи одного иэ ре зисторов 3 и 4 датчика 1 тока в течение одного из полупериодов к входной обмотке трансформатора 2 прикладывается импульс напряжения повышенной амплитуды, в результате чего на выходе выпрямителя 7 появляется напряжение, превосходящее по своей величине напряжение срабатывания порогового элемента 10 и дополнительного порогового элемента 18. В связь с тем, что дополнительный ключевой элемент 17 находится во включенном состоянии, происходит одновременное включение порогового элемента 10 и дополнительного порогового элемента

18, что приводит к включению реле

11 времени и ключевого элемента 19.

Включение ключевого элемента 19 сопровождается включением тиристорного ключа 20, в результате чего шунтирующие транзисторы 24 и 25, включен» ные параллельно резисторам 3 и 4 .датчика 1 тока, переходят в.насыщен- 35 ное состояние. Токи, протекакщие через rnite преобразователя 5, замы каются Йа общую шину питания через открытые транзисторы 24 и 25. Напряжение на выходе выпрямителя 7 сни-$() жается до значения, при котором про-: исходит одновременное выключение .ключевого элемента 8, порогового элемента 10 и дополнительного порогового элемента 18 ° Таким образом, время включенного состояния порогового элемента 10 оказывается меньше времени Ф, поэтому срабатывание реле 11 времени и исполнительного органа не происходит, в то время как ключевой элемент 19 остается во вклю= ченном состоянии, и преобразователь °

5 сохраняет свой раббтоспособность.

Выключение ключевого элемента 8 приводит к выключению сигнального элемей» та 9,что указывает на неисправность

-защиты преобразователя и необходимость принятия мер по ее устранению.

В случае обрыва или закорачивания одной из.обмоток трансформатора 2, а также в случае закорачивания резисторов 3 и 4.или .одного из н х, на выходе выпрямителя 7 происходит понижение напряжения, которое приводит к выключению ключевого элемента 9, однако при этом пороговый элемент

10 и дополнительный элемент 18 остаются в выключенном состоянии, т.е. преобразователь не теряет своей работоспособности, В алучае обрыва цепей обоих резисторов 3 -и 4 в связи с отсутствием цепи для протекания токов через силовые коммутирующие элементы преобразователя 5, последний теряет свою работоспособ- ность, при этом происходит выключение сигнального элемента 9.

Исполвзование предлагаемого изоб-. ретения повышает надежность "устройства для защиты статического преобразователя напряжения.

1029313Составитель В. Костюхина

ТехредМ.Гергель Корректор О. Билак

Редактор И. Касарда

Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ, 4995/54

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4