Патент ссср 355606

 

3556

О П И- C А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. G 05f 1122

Заявлено 27. Ill.1970 (№ 1416096124-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 16.Х.1972. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 4.XI.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР ДК 621 316 722 078 621 .359.484 (088. 8) Авторы изобретения

К. А. Веремьев, В. И. Сикорский, В, В. Нагорный, В. В. Кутляшов, Г. Я. Надыко, Т. А. Кравченко и И. А. Кисельников

Научно-исследовательский и проектный институт по газоочистным сооружениям, технике безопасности и охране труда в промышленности строительных материалов и Актюбинский завод рентгеновской аппаратуры з

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА

Известен автоматический повысительно-выпрямительный агрегат для электрических фильтров газоочистки, содержащий высоковольтный выпрямитель, силовой повышающий трансформатор, блок силовых тиристоров, автоматический регулятор, включающий измерительный орган, формирователь управляющего сигнала длительното режима, амплитудно-фазовый преобразователь и формирователь импульсов управления тиристорами.

В предлагаемом устройстве с целью повышения точности и надежности регулирования электропитания регулятор содержит блок переходного режима, выполненный в виде управляемого ключа и параллельной RC-цепочки, причем цепь управления блока подключена к выходу селектора искровых разрядов, а выход блока соединен со входом амплитуднофазового преобразователя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, HB .котором изображена принципиальная электрическая схема устройства для автоматического регулирования напряжения электрофильтра.

Устройство содержит высоковольтный трансформатор 1, высоковольтный полупроводниковый выпрямителя 2, высоковольтный делитель напряжения 3, с которого на вход регулятора снимается сигнал, пропорциональный напряжению на электродах фильтра, сопротивление 4 в цепи высоковольтного выпрямителя, с которого на вход регулятора снимает5 ся сигнал, пропорциональный току через электрофильтр, селектор 5 искровых разрядов, представляющий собой параллельную схему «И», состоящук из двух включенных на общую нагрузку б усилительных каскадов 7

10 и 8, на входы которых подаются сигналы, пропорциональные напряжению и току электрофильтра соответственно. Назначением селектора является выделение переходных составляющих напряжения на электрофильтре, со15 ответствующих искровым разрядам, и формирование импульсных сигналов, импульс напряжения которых пропорционален импульсу снижения напряжения на электродах фильтра. Кроме того устройство содержит форми20 рователь 9 управляющего сигнала длительного режима, состоящий из инверторного усилительного каскада 10 и интегрирующе-дифференцирующей цепи, включающей конденсатор

11, зарядное сопротивление 12, разрядное со25 противление И, зарядное сопротивление 12, разрядное сопротивление 13, диоды 14 и 15.

Назначением данного узла является определение величины, пропорциональной средне355606

1О

2О

25 зо

5О

65 взвешенному за некоторый период времени снижению напряжения на электрофильтре, обусловленному искровыми разрядами, и формирование из этой величины управляющего сигнала, уровень которого определяет угол включсния силовых тиристоров. Блок 16 переходного режима состоит из параллельной RCцепи, включающей конденсатор 17 и разрядное сопротивление 18, управляемого тиристорного ключа 19 и развязывающего диода

20. Назначением данного узла является формирование управляющего сигнала, уровень которого определяет угол включения тиристоров в ближайшие несколько полупериодов сетевого напряжения после искрового разряда.

Лмплитудно-фазовый преобразователь 21 состоит из формирователя пилообразного напряжения (транзистора 22, конденсатора 28, резисторов 24 — 26, двухкаскадного усилителяформирователя (составной транзистор 27, транзистор 28, резисторы 29, 80) . Назначением данного узла является преобразование уровня входных сигналов, поступающих с формирователей 9 и 16 в прямоугольный импульс, фазовый угол переднего фронта которого соответствует углу включения силового тиристора, а длительность — углу проводимости последнего.

Формирователь 81 импульсов управления тиристорами состоит из .последовательной схемы «И» (транзисторы 82, 88), дифференцирующей цепи (конденсатор 84, резистор 85) и ждущего блокинг-генератора с трансформаторным выходом (транзистор 86, резисторы

87, 88, конденсатор 89, трансформатор 40) .

Назначением данного узла является формирование кратковременного импульса управления силовыми тиристорами, фаза которого соответствует переднему фронту прямоугольного импульса, поступающего с преобразователя 21, или переднему фронту импульса, поступающего с узла обратной связи по напряжению на тиристорном блоке, Блок 41 силовых тиристоров состоит, например, из двух встречно-параллельно включенных тиристоров 42, 48.

Назначением блока является регулирование напряжения на первичной обмотке высоковольтного трансформатора.

Устройство 44 обратной связи по напряжению на тиристорном блоке состоит из трансформатора напряжения 45, диодного моста 46, стабилитрона 47, резистора 48, конденсатора

49. Назначением узла является формирование прямоугольных импульсов напряжения, фазовый угол переднего фронта которых определяется моментом закрытия тиристоров, а длительность — углом включения последних.

Кроме того предлагаемое устройство содержит блок 50 защиты от коротких замыканий и ограничения рабочего тока; блок 51 питания регулятора; блок 52 управления и сигнализации.

В предлагаемом состоянии агрегата на все узлы и бло ки подается питающее напряжение. При этом на эмиттерном переходе составного транзистора 27 появляется пилообразное напряжение частотой 100 гц, синхронизированное с напряжением питающей сети.

Одновременно через нормально-закрытый блокировочный контакт 58 силового контактора 54 заряжается конденсатор 11 до напряжения, определяемого делителем 55, 56, превышающего амплитудное значение пилообразного напряжения. Так как потенциал базы составного транзистора 27, определяемый разностью постоянного напряжения на конденсаторе 11 и пилообразного напряжения на конденсаторе 28 положителен относительно эммитера, то транзистор 27 закрыт, управляющие импульсы на выходе формирователя 81 отсутствуют.

При пуске агрегата включается контактор

54, замыкаются его контакты 57, 58 в силовой цепи, однако напряжение на первичной обмотке высоковольтного трансформатора равно нулю, так как тиристоры 42, 48 закрыты из-за отсутствия управляющих импульсов, и напряжение сети полностью падает на тиристорном блоке. При этом трансформатор напряжения 45 находится под полным напряжением сети, и узел обратной связи 44 формирует прямоугольные импульсы длительностью в полный полупериод сетевого напряжения. Эти импульсы поступают на базу транзистора 82 и держат его в открытом состоянии.

Одновременно с замыканием силовых контактов 57, 58, размыкается блокировочный контакт 58, и конденсатор 11 начинает разряжаться через диод 15 и резистор 12. В тот момент,;когда текущее значение пилообразного напряжения на конденсаторе 28 превисит величину снижающегося напряжения на конденсаторе 11, транзистор 27 открывается и подает запирающий потенциал на базу транзистора 28, ранее открытого прямым током через резистор 29. Закрытие транзистора 28 приводит к появлению открывающего тока базы транзистора 88 и к разряду конденсатора 84 через открытый импульсом обратной связи по напряжению на тиристорном блоке транзистор 82 и переход база-эмиттер и — р — и транзистора 86. Разрядный ток конденсатора

84, открывающий транзистор 86, является запускающим импульсом ждущего блокинг-генератора, который генерирует кратковременный включающий импульс, поступающий через выходные обмотки трансформатора 40 на управляющие электроды силовых тиристоров

42, 48. Это приводит к открытию того из тиристоров, для которого полярность сетевого напряжения совпадает с направлением проводимости. Включенный тиристор шунтирует первичную обмотку трансформатора напряжения 45. Это приводит к исчезновению напряжения обратной связи на базе транзистора 82, который закрывается и прерывает цепь разряда конденсатора 84.

355606

Таким образом, на первичной обмотке высоковольтного трансформатора появляется напряжение, фаза возникновения которого определяется моментом уравнивания экспоненциально снижающегося напряжения на конденсаторе 11 и пилообразного напряжения на конденсаторе 23. Постоянная времени разряда конденсатора 11 значительно превышает длительность полупериода сетевого напряжения, а следовательно, и длительность периода пилообразного напряжения на конденсаторе

28, поэтому в следующем периоде пилооб разного напряжения момент уравнивания его текущего значения с напряжением на конденсаторе 11, определяющий фазу включения тиристоров, наступит раньше на некоторую долю полупериода питающего напряжения. Следовательно, фазовый угол включения силовых тиристоров будет постоянно уменьшаться по экспоненциальному закону. Это обеспечивает быстрое нарастание напряжения на первичной обмотке высоковольтного траноформатора в начале процесса включения электрофильтра и замедленный подход к его максимуму.

По мере возрастания напряжения на электрофильтре, транзистор 7 открывается током высоковольтного делителя напряжения 3 и при потенциале на коронирующей системе, близком к напряжению зажигания короны, переходит в режим насышения. При этом транзисторы 8 и 10 открыты, сигнал на выходе селектора 5 отсутствует.

При повышении напряжения до уровня возникновения коронного разряда в силовой цепи агрегата появляется ток, изменение которого носит импульсный характер. Это вызывает периодические закрытия транзистора 8, что не приводит к возникновению сигнала на выходе селектора 5, так как транзистор 8 зашунтирован открытым транзистором 7.

При дальнейшем повышении напряжения и при какой-то его величине, зависящей от технологических параметров фильтруемых газов, в осадительном пространстве возникают искровые разряды, сопровождающиеся скачкообразными снижениями напряжения на электродах фильтра и импульсными возрастаниями тока. Это приводит к одновременному закрытию транзисторов 7, 8 и появлению при каждом искровом разряде сигнала на выходе селектора. Указанный сигнал носит характер импульса напряжения, форма которого повторяет форму скачкообразных изменений напряжения на электрофильтре. Последнее достигаеI- я тем, что транзистор 7 в процессе закрыгия переходит из режима насыщения в режим отсечки через активную область. Сигнал, сформированный селектором, своим передним фронтом закрывает транзистор 10.

При этом конденсатор 11 подзаряжается через резистор 12 и диод 14. Величина приращения напряжения на конденсаторе 11 зависит от формы и длительности импульса, поступившего с селектора 5.

В результате суммарного воздействия подзаряда конденсатора 11 последовательностью сигналов селектора и разряда его через диод

15 и резистор 18 на конденсаторе 11 устанавливается динамический уровень напряжения, определяющий угол включения силовых тиристоров и, следовательно, средний уровень напряжения на электродах фильтра.

При каждом искровом разряде транзисторы

7, 8 селектора закрываются на время, равное длительности разряда. При закрытии транзисторов 7, 8 конденсатор 59 в цепи управляющего электрода тиристора 19 через конденсатор 17, управляющий переход тиристора 19 и резистор б оказывается подключенным к источнику. питания. Происходит заряд конденсатора 59, однако при этом включение тиристора 19 не происходит, так как импульс зарядного тока через управляющий переход имеет полярность, противополохкную включающей.

После окончания искрового разряда транзисторы 7, 8 открываются, конденсатор 5 разряжается через управляющий переход тиристора 19, конденсатор 17 и транзисторы 7, 8 и включает тиристор 19. Это приводит к практически мгновенному заряду конденсатора 17 до напряжения источника питания и выключению тиристора 19. Так как величина напряжения на конденсаторе 17 значительно превышает амплитудное значение пилообразного напряжения на конденсаторе 23, то составной транзистор 27 закрывается, что приводит к прекращению подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры 42, 48 и следовательно, к снятию напряжения с электрофильтра. Тем самым предупреждается возникновение вторичных разрядов и производится гашение дуговых.

Предупреждение развития однополупериодных режимов питания высоковольтного трансформатора осуществляется сдвигом фазы прохождения управляющего импульса с помощью устройства обратной связи.

В течение затянувшегося полупериода первичного тока трансформатор напряжения 45 устройства обратной связи 44 зашунтировап проводящим тпристором. Открывающее напряжение на базе транзистора 82 отсутствует и открытие транзистора 88 в момент уравн«вания пилообразного напряжения на конденсаторе 23 и напряжения на конденсаторе 11 не приводит к возбуждению блокинг-генератора. При этом транзистор 22 остается открытым до окончания периода пилообразного напряжения. Восстановление напряжения на тиристорном блоке приводит к формированию устройством обратной связи 44 прямоугольного импульса, открывающего транзистор 32, ii тем самым к формированию блокинг-генератором импульса, включающего тиристор. 3атем трансформатор 45 снова шунтируется, и импульс обратной связи прерывается.

Для защиты агрегата от возможных перегрузок в регуляторе предусмотрено ограничение рабочего тока.

355606

Предмет изобретения

Составитель М. Кузнецова

Техред А. Камышникова

Редактор В. Фельдман

Корректор Е. Усова

Заказ 3678/2 Изд. Ми 1524 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Рауьпская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2

Напряжение на делителеб0 пропорционально рабочему току электрофильтра. При увеличении рабочего тока, выше номинального, стабилитрон бl открывается, и на базу транзистора 10 подается напряжение отрицательной полярности, что приводит к запиранию транзистора 10 и подзаряду конденсатора 11 через резистор 12 и диод 14. Уровень напряжения на конденсаторе 11 возрастает, угол включения тиристоров увеличивается, ток через электрофильтр уменьшается до заданной делителем б0 предельной величины.

В схеме регулятора предусмотрена защита от коротких замыканий, действующая на отключение контактора 54.

Предусмотрено ручное управление агрегатом. Переход на ручное управление осуществляется переключателем б2. Регулирование напряжения на конденсаторе 11 при этом производится переменным сопротивлением бб.

Устройство для автоматического регулирования напряжения электрофильтра, содержа5 щее силовой повышающий трансформатор, высоковольтный выпрямитель, селектор искровых разрядов, блок силовых тиристоров, измерительный орган, формирователь управляющего сигнала длительного режима, амплитуд10 но фазовый преобразователь и формирователь импульсов управления тиристорами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования и надежности, оно снабжено блоком переходного режима, вы15 полненным в виде управляемого ключа и параллельной RC-цепочки, причем цепь управления блока подключена к выходу селектора искровых разрядов, а выход блока соединен со входом амплитудно-фазового преобразова20 тел я.