Устройство для переключения трансформаторов

 

О П И С А Н И Е 237233

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресоублик

Зависимое от авт. свидетельства _#_o

Кл. 21с, 67/01

Заявлено 03.I II.1966 (№ 1059159/24-7) с присоединением заявки М

Приоритет

МПК Н 02р

УДК 621.314.214.33 (088.8) Номитет ао делам изобретений и открытий ори Совете министров

СССР

Опубликовано 12.II.1969. Бюллетень K 8

Дата опубликования описания 10.VII.1969

Авторы изобретения

В. В. Порудоминский и Ю. Г. Данилов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

ПОД НАГРУЗКОЙ

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 индуктивных 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 различных полярностей, Пик-трансформаторы снабжены отдельной обмоткой подмагничивания и содержат во вторичной цепи включенные

5 встречно-параллельно неуправляемый диод и тиристор, управляющий электрод которого подключен к дополнительному выходу указанного триггера.

На чертеже представлена схема предлаI0 гаемого устройства. Оно содержит, по крайней мере, по два тиристора 1, 2 и 3, 4 в каждой ветви.

Каждый тиристор имеет свои управляющие элементы — триггеры 5, б и 7, 8.

15 В каждую из ветвей переключающего устройства включены пик-трансформаторы 9 и

10. Импульсы с пик-трансформаторов через блок-контакты 11 и 12 и через включающие ячейки 18 и 14 подаются на разделительные

20 трансформаторы 15 и 1б, а со вторичных обмоток этих трансформаторов — на входы триггеров.

Импульсы пик-трансформатора 9 поступают на отключающие входы 17 и 18 триггеров 5

25 и 7 и на включающие входы 19 и 20 триггеров б и 8, а импульсы ппк-трансформатора

10 — на отключающие входы 21 и 22 триггеров б и 8 и включающие входы 28 и 24 триггеров 5 и 7. При состоянии триггера, условно

30 названном «включенное», имеется напряже237233 ние 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 напряжение. Полярности включения обмоток пиктрансформаторов разделительных трансформаторов и диодов 25, 26, 27, 28, 29, 80, 81, 32, включенных в их вторичные цепи, а также диодов 88 и 34 и тиристоров 85 и 86 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

1включающих ячеек (маломощные) управляются напряжением, снимаемым со вспомогательных выходов 87 и 88 триггеров 5 и б.

В схеме имеются также две линии задержки

89 и 40 для создания дополнительных сдвигов импульсов.

Схема работает следующим образом.

В исходном состоянии переключатели 41 и

42 находя тся на соответствующих ответвлениях регулировочной обмотки 43. Триггеры 5 и

7 включены, следовательно, подано напря «ение на управляющие электроды тиристоров

1 и 8. 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 блокконтакты 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 подмагни гиванию 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 88 и закрытым тиристором 85 включающей ячейки 18. После перемены знака тока, следующей за полупериодом, в который ток проходил через тиристор 8, полярность управляющего импульса оказывается положительной, и этот импульс пропускается диодом

83. Благодаря подмагничиванию импульс по является после момента перехода тока через нуль, т. е. уже в начале следующего полупе5

2> зо

65 риода, когда вновь проводит тиристор 1. При этом появляются импульсы на отключающих входах триггеров 5 и 7, которые отключаются и снимают напряжение с управляющих электродов тиристоров 1 и 3. Однако ток через тиристор 1 продолжает протекать. Одновременно подается напряжение на упраьляющий электрод тиристора 85 включающей ячейки, и эта ячейка подготавливается к пропусканию импульсов обратной полярности.

Благодаря диодам 29 и 81 управляющий импульс возникает только на включающем входе триггера б. Последний включается и подает напряжение на управляющий электрод тиристора 2. Задержка, вносимая линией задержки 39, устраняет возможные неправильности в работе схемы, вызванные разбросом времени срабатывания триггеров.

Дальнейшее поведение схемы зависит от характера нагрузки и направления потока энергии через трансформатор. Если в момент подачи напряжения на управляющий электрод тиристора 2, т. е. в момент, близкий к переходу тока нагрузки через нулевое значение, напряжение на этом тиристоре положительное, то тиристор открывается сразу. Если же в этот момент напряжение отрицательное, то оно сделается положительным не более, чем через полперпода. В этом случае тиристор открывается с некоторой задержкой.

В обоих случаях тиристоры 1 и 2 оказываются открытыми одновременно, но короткого замыкания не может произойти, так как оба тиристора проводят ток нагрузки в одном направлении.

Циркулирующий ток в цепи тиристоров 1 и 2, вызванный напряжением ступени, протекает лишь до тех пор, пока общий ток в цепи тиристора 1 не станет равным нулю, а ток в цепи тиристора 2 не станет равным току нагрузки. В этот момент коммутация заканчивается, т. е. тиристор 1 закрывается, и ток нагрузки полностью переходит на включаемую ветвь.

Продолжительность коммутации зависит от направления регулирования, направления потока энергии через трансформатор, фазового угла нагрузки, величины тока нагрузки и величины индуктивности ступени.

По окончании коммутации на вторичной обмотке пик-трансформатора появляется управляющий импульс отрицательной полярности. Тиристор 85 пропускает этот импульс, так как на его управляющем электроде имеется положительное напряжение. Благодаря наличию подмагничивания пик-трансформатора управляющий импульс появляется несколько ранее момента исчезновения тока в тиристоре 1. Подмагничивание обеспечивает также достаточную ве,тичину управляющего импульса при исчезновении тока в тирис1оре 1.

При отсутствии подмагничпвания этот импульс был бы значительно меньше первого, так как при исчезновении тока не происходило бы перемагничивания сердечника пик237233 трансформатора, 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 8 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.

Предмет изобретения

1. Устройство для переключения трансфорт0 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 одним из входов триггеров каждой ветви подключен пик-трансформатор той же ветви через полупроводниковые диоды одинаковой полярности, а к другим входам триггеров каж25 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 во вторичной цепи включенные встречно-параллельно неуправляемый диод и тиристор, управляющий электрод которого подключен к дополнительному выходу указанного тригч5 гера.

Составитель В. Пилипенко

Редактор П. А. Вербова Техред Л. Я. Левина Корректоры: М. Коробова и А. Абрамова

Заказ 1323/1 Тираж 480 Подписное

ЦИНИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Сеоова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2