Устройство для ограничения коммутационных перенапряжений в вентильных преобразователях

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ, содержащее поглотитель энергии, включенный последовательно с конденсатором, отличающееся тем, что, с целью упрощения и уменьшения стоимости, поглотитель энергии выполнен в виде тонкостенного и:-йлиндра из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением с каналом для протекания охлаждающей жидкости, на наружную поверхность которого нанесен слой изоляции из материала с высокой электрической прочностью, поверх которого размещена обмотка из материала с низким удель (/) ным электрическим сопротивлением, выводы которой являются выводами поглотителя энергии.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D Н 02M1 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3535070/24-07 (22) 06.01.83 (46) 30.04.84. Бюл. 9 16 (72) Г.Б.Элиасберг, Л.Л.Ермолина и E.Â.Ãàëèáèí (71) Ленинградское производственное электромашиностроительное объединение

"Электросипа им.С.M.Êèðîâà (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Глух Е.M., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей.

M., Энергоиздат, 1982, с. 142-145.

2. Полупроводниковые выпрямители.

Под ред. Ф.И.Ковалева и Г.П.Мостковой.

"Энергия", 1978, с. 360-384.

„„Я0„„1089728 A (54) (57) УСТРОЙСТВО |ЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ

КО||МУТАЦИОННЪ|Х ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В

ВЕНТИЛЬНЪ|Х ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ, содержащее поглотитель энергии, включенный последовательно с конденсатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и уменьшения стоимости, поглотитель энергии выполнен в виде тонкостенного цйлиндра из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением с каналом для протекания охлаждающей жидкости, на наружную поверхность которого нанесен слой изоляции из материала с высокой электрической прочностью, поверх которого размещена обмотка из материала с низким удельным электрическим сопротивлением, выводы которой являются выводами поглотителя энергии.

1089728 (l 3()бpi. òe «111(r>7 EE()r и7 (я к !«р(()брл 3()—

1E;) 7 r. l 1 ° 11(>1! т(х ни «((и )1())3(e т б ..i«ò ü и с il o rl ь 3 (> B . t I I o 13 13 e и т и! 7 1> н ых I I p (. о б р л 3 о!3 1 т е л л х Э Л (. «(Т () И >1 ((E((> I1 3 Н Е P 1 И И» К:> T O P b«X В (. Н тl«ли ф$ и«(lj!1(ltilp p ют н p(!жиме нe .!Ipepыв ной коммутлции с нек(?торой ча(тотой вентиле, »(7зниклющих при его выклю— чении. Устройства содержат цепи из

10(ледовлтельно включенных резисторов и конденсаторов, которые подключаются к шинлм питания перемен«tot o To«(» преобразователя (1(.

Недостатком из»естных устройств является выделение рассеиваемой моз!— ности сопротивлений непосредственно

В шкаф преобразователя, что ведет к перегреву шкафа.

Наиболее близким к предлагаемому

20 по технической сущности является устройство для ограничения коммутационных перенапряжений в вентильных 25 преобразователях, содержащее поглотитель энергии, Включенный последовательно с конденсатором t2 g, Указанное устройство обладают тем недостатком, что использование для 70 отвода выделяющихся в их резисторах потерь жидкостного охлаждения требу— ет применения специально изготовлен— ных резисторов и охладителей, имеющих сложную конструкцию и высокую стоимость, так как серийно изготовляемые промы!««пенностью резисторы не допускают жидкостного охлаждения, что усложняет конструкцию устройства и увеличивает его стоимость.

Цель изобретения — упрощение уст— ройства и уменьшение его стоимости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ограничения 4 коммутационных перенапряжений в вентильных преобразователях, содержащем поглотитель энергии, включенный последовательно с конденсатором, поглотитель энергии выполнен в виде тон—

50 костенного цилиндра из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, с каналом для протекания охлаждающей жидкости, на наружную поверхность которого нанесен слой изо55 ляции из материала с высокой электрической прочностью, поверх которого размещена обмотка из материала с низким удельным электрическим сопротиви в которых используется жидкостное охллждени е тепло»ыде.«яю!!!Их элеме нтов .

Известны уст()ой«ст»а для ограничения г коммутационных перенлпряжений на l0

ЛЕ НИЕМ> BE>IBOIjl>1 К(ЗТОРОИ ЯВ:«ЯЮТСЯ ВЫВО дами поглотителя энергии.

Нл фиг.1 показана принципиальная

-электрическая схема предлагаемого ус7ройстнл, на фиг.2 — поглотитель энергии.

Входящи(в состав устроиства конrjpH(»7 ор 1 и поглотитель 2 энергии электрически соединены между собой последовательно, причем одним вне«лним выводом устройства является свободный вывод конденсатора, а вторым — свободный вывод поглотителя энергии.

Своими внешними выводами устройство подключается к шинам питания переменного тока преобразователя либо парал.«ельно вентилю. Конструктивно погло— титель энергии включает в себя то»косте нный LIHJiHHgp 3, BbIIIo!!пенный проводящег о матея)иала с высоким удельным элекгрическим сопротивлением, например из к:оррозионностойкой стали, на котором размещается слой изоля— ции 4, выполненный из материала с высокой электрической прочностью, например фторопласта, а поверх слоя изоляции 4 размещается обмотка 5, выг!олненная из провода с малым уде>тьньгм электрическим сопротивлением, например меди, причем выводы обмотки я»ля« T(«j злектрическими выводами поглотителя, Внутри цилиндра 3 протекает поток охлаждающей жидкости, например воды.

Устройство работает следующим образом.

Во время переходного процесса восстановления напряжения на запирающихся вентилях преобразователя через конденсатор 1 и обмотку 5 поглотителя 2 энергии протекает ток. Поглотитепь энергии по существу представгяет со- бой трансформатор без магнитопровода с пе рвичной обмоткой 5 и короткозамкнутой вторичной обмоткой, роль котороА Ii;ðàåò цилиндр 3. Благодаря малой толщине слоя изоляции 4 выполненной из материала с высокой электрической прочностью, коэффициент связи между обмотками может быть сделан достаточно высоким порядка 0,93-0,9з, Протекание тока в первичной обмотке з вызывает появление тока во вторичной обмотке-цилиндре 3. Благодаря высокому удельному электрическому сопротивлению материала цилиндра и малой толщине его стенок потери энергии в цилиндре при протекании в нем тока значительно превышают потери энергии в

1089728 напряжению.

Составитель В.Широков

Редактор М.Ткач Техред Т.Дубинчак Корректор }O,Макаренко

Заказ 2950/53 Тираж 667 Подписное

ВНИИ}}И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 первичной обмотке 5. Поэтому при анализе электрического переходного процесса поглотитель энергии может быть представлен эквивалентным активным сопротивлением, величина которого приблизительно равна приведенной к первичной обмотке величине электрического сопротивления цилиндра 3 в направлении протекания в нем тока, т.е. по его окружности. Таким образом,все }О устройство в целом может быть представлено эквивалентной последовательной ЯС -цепью, применение и работа которой, как устройства ограничения коммутационных перенапряжений в вен- }5 тильных преобразователях общеизвестны.

Выделяющиеся при работе устройства в виде тепла потери энергии отводятся охлаждающей жидкостью.

Связь новой совокупности сущест- 20 венных признаков с достигаемым положительным эффектом выражается в том, что использование поглотителя энергии, в котором основное тепловыделение происходит в тонкостенном цилиндре, 25 позволяет достаточно просто изолировать тепловыделяющий элемент от токоведущих частей преобразователя, что дает возможность применить для отвода тепла жидкостное охлаждение простейшей конструкции.

Использование в преобразователях предлагаемого устройства позволяет уменьшить габариты преобразователей за счет исключения значительного числа резисторов и уменьшения необходимого объема охлаждающего воздуха, а также дает возможность, увеличив суммарную установленную емкость в устройствах ограничения коммутационных перенапряжений, уменьшить эти перенапряжения и, соответственно, снизить класс по напряжению применяемых тиристоров.

Экономический эффект от использования изобретения выразится пуи этом в снижении стоимости преобразователей за счет уменьшения их габаритов, упрощения конструкции и использования тиристоров более низкого класса по