Устройство для защиты от перенапряжений

 

О П И С А Н И Е 1111 546982

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АЗТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.05.74 (21) 2026772 07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. 15юллстеиь Л"е 6

Дтlта DIII Il."I II KQII3 IIIIII 0IIIIc3 IIII H 29.06.77 (51) 1ч. Кл.- н 02н 3! 20

Н 01Т 15/00

Государственный комитет

Совета й1инистрав СССР

Il0 делам иаабретений и открытии (53) УДК 621.316.033 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Л, Тимошенко и С. Л. Безуглый (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЪ| ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области электротехники п мо кет быть использовано в высоковольтных полупроводниковых преобразователях.

Известно устройство для защиты преобразовательного блока, содержащее управляемый разрядник, блок управления разрядником с формирователем запускающих импульсов и цепочку из встречно включенных лавпнных диодов, в котором блок управления разрядником снабжен датчиком тока, включенным между указанными встречно соединенными диодами, причем его выход подключен к формирователю импульсов (1). Недостатками этого устройства являются слоакность схемы, низкое быстродействие, а также возможность ложной работы из-за разброса во временах восстановл01111я тиристоров.

Наиболее близким и изобретеншо техническим решением является устройство для защиты от перенапряжений, содержащее вклюiII нные 113P3JI Ic IhIIo 33LILIII1130момi OOOP) Дованию ла винный огранич1ггель и управляемый разрядник с формирователем запускающих импульсов (2). Однако это устройство также сложно по своей схеме, так как формирователь запускающих импульсов содержит пороговый элемент и схему усиления, что связано с применением посторонних источников питания.

Для упрощения схемы и повышения надежности и быстродействия в предлагаемом устройстве формирователь запускающих импульсов включен последовательно с лавинным ограничителем и выполнен в виде параллельно соединенных интегрирующей цепочки из последовательно включенных конденсатора, реактора и резистора, дополнительного конденсатора и дополнительного резистора.

10 На чертеже дана схема описываемого устройства.

Устройство содержит высоковольтный полупроводниковый преобразователь 1, лавиHíûé ограничитель 2, управляемый разрядник 3, 15 формирователь импульсов, включающий в себя конденсатор 4, реактор 5, резистор 6, дополнительный конденсатор 7 и дополнительный резистор 8, искровой промежуток 9 и импульсный трансформатор 10. Конденсатор 4

20 является интегрирующей емкостью, и напряжение, до которого он заряжается, пропорционально интегралу тока в лавине (j I;,;„, df), т. е. энергии перенапряжения.

Реактор 5 осуществляет форсировку срабаБ тывания устройлва при больишх скоростях

/ авив нараста1шя тока в лаише и /

Резистор 6 осуществляет запуск управляемого разрядника по допустимой амплитуде

30 то и в лавине.

546982

Конденсатор 7 предназначен для создания крутого фронта импульса управления. Емкость

С конденсатора 7 на 1 — 2 порядка меньше емкости С> конденсатора 4.

Резистор 8 служит для разряда емкостей

С> н С конденсаторов 4 и 7 в режимах, не приводящих к срабатываншо устройства.

Искровой промежуток 9 выполняет роль порогового и коммутирующего элементов. В частности, это может быть вакуумный или газонаполненный высокостабильный разрядник.

Импульсный трансформатор 10 формирует импульс высокого напряжения с крутым фронтом для запуска управляемого разрядника 3.

Для этого его первичная обмотка выполнена маловитковой с минимальной пндуктивностью рассеивания.

При перенапряжениях с амплитудой ниже напряжения лавнпообразования лавинного ограничителя ток в лавине отсутствует и устройство находится в обесточенном состоянии.

При перенапряжениях с амплитудой выше напряжения лавинообразования лавинного ограничителя 2, но энергиями меньше допустимой для лавинного ограничителя, через лавинный ограничитель начинает протекать ток лавины (4„). При этом суммарное напряжение на элементах 4 — 6 последовательной цепи — - 4 + б + +a — лзВ dt + +

=с, dt

+ aasRx где L — индуктивность реактора 5, R> — сопротивление резистора 6, меньше пробивного напряжения искрового промежутка 9. Сигнал запуска при этом не вырабатывается.

После окончания тока лавины конденсаторы

4 и 7 разряжаются через резистор 8 и схема готова к р а б оте.

При перенапряжениях с амплитудой выше напряжения лавинообразования лавинного ограничителя 2 и энергосодержанием, приближающимся к допустимому для лавинного ограничителя, илн при токе в лавине, приближающемся к опасной амплитуде, суммарное напряжение Ui на элементах 4 — 6 последовательной цепи становится выше пробивного напряжения искрового промежутка 9, он пробивается и через первичную обмотку импульсного трансформатора 10 протекает ток разряда конденсатора 7, ток разряда конденсатора

4 и коммутируется ток лавины („„).

Разряд конденсатора 7 формирует фронт импульса, а ток лавины и ток разряда конденсатора 4 создают необходимую длительность импульса. Импульсный трансформатор 10 формирует импульс запуска управляемого разрядника 3, после срабатывания которого ток, вызванный перенапряжением, ком мутнрустся с лавинного ограничителя 2 на управляемый разрядник 3, где перенапряжение гасится.

Напряжение, создаваемое на элементах устройства при протекании тока в лавине, нахо5 днтся в пределах 1 — 3 кВ. Эта величина не влияет на характеристику лавинного ограничителя, напряжение лавинообразования которого составляет десятки н сотни киловольт.

Параметры C>, L и R> выбраны так, что при

1р работе устройства запуска по энергии в лавине (в этом случае dia ldt невелико) напряжение U4, до которого заряжается конденсатор

4 от протекания тока в лавине, значительно превосходит падение напряжения U6 на рези15 и падение напряжения U„- на реакторе 5 г 4 6 4)) /5.

При работе устройства запуска по токовой отсечке (по допустимой амплитуде тока в лавине) падение напряжения U6 на резисторе 6 значительно превосходит падение напряжения

U4 на конденсаторе 4 и падение напряжения

У5 на реакторе 5, т. е. 76 (74 76 ) /5. зр

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее включенные параллельно защищаемому оборудованию лавинный ограничитель и управляемый разрядник с формирователем запускающих импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности и быстродействия, формирователь запускающих импульсов включен последовательно с лавинным ограничителем и выполнен в виде параллельно соединенных интегрирующей цепочки из последовательно включенных конденсатора, реактора и рези4 стора, дополнительного конденсатора и дополнительного резистора.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что емкости Ci конденсатора и С дополнительного конденсатора выбраны в пределах соотношения

10((100.

С, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР М 279582, М. Кл Н 02Н 3/20, 1969.

2, Патент Франции М 2192743, М. Кл.

Н 01Т 5/00, 15.03.74 (прототип).

Рсдактор А. Пейсоченко

Составитель Е. Бочкова

Тсхрсд Е. Хмелева Корректор Т. Добровольская

Заказ 1700/9 Изд. j¹ 227 Тираж 899 Подписнос

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2