Устройство для испытания вентилей

 

% !

Союз Советских

Социалистических

Республик ((ù 66 1 4 3 4

ОПИСЯНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.06.76 (21) 2375232/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл 2

G 01 R 31/26

Гасударственный комитет

СССР ао делам нзооретеннй н открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень №17 (53) УДК 621.382. .2 (088.8) Дата опубликования описания 15.05.79 (72) Авторы изобретения

М. И. Абрамович, В. Е. Либер и А. А. Сакович (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ВЕНТИЛЕЙ

Изобретение касается контроля и испытаний вентилей, конденсаторов и реакторов в режимах, характерных для их работы в схемах преобразователей.

Известно устройство для испытания вентилей, содержащее трансформатор пита- ° 5 ия и схемные ячейки, начала которых соединены с общей точкой трансформатора, а концы с его фазными выводами. Обшей точкой трансформатора служит средняя точка его вторичных обмоток или точка, образованная вентилями, подключенными к его фазным выводам (1) .

Известно также устройство для HcIIbITBний вентилей, содержащее трансформатор с обшей точкой и схемные ячейки, начала ячеек соединены с обшей точкой трансформатора, а концы — с его фазовыми выводами.

Эти устройства позволяют воспроизводить режим работы вентилей и других элементов схем преобразователей с частотой питающего устройства напряжения. Они просты в наладке и надежны в эксплуатации(2).

Недостатком этих устройств является взаимное влияние работающих ячеек, влияние на форму напряжения питающей сети, не равномерность загрузки трансформатора пи2 тания и питающей сети, невысокий коэффициент мощности и невозможность воспроизведения режимов испытаний с частотой, отличающейся от частоты питающего напряжения.

Указанные особенности свидетельствуют о том, что эти устройства применяются в тех случаях, когда требуется испытание вентилей и других элементов схем преобразователей на промышленной частоте, при этом мощность питающей сети значительно больше мощности, потребляемой устройством.

Однако вб многих случаях требуется проводить испытания, исследования, тренировку и входной контроль вентилей, конденсаторов и реакторного оборудования преобразователей при наличии относительно маломощной питающей сети и при этом сводить к минимуму влияние устройства на форму питающего напряжения и тока в сети, поскольку от этой сети могут питаться другие потребители, чувствительные к помехам, обеспечивать заданную точность воспроизведения режимов испытаний, исключив влияние ячеек, обеспечивать высокий коэффициент мощности, потребляемой из сети, малые потери мощности, равномерную загрузку фаз661434

3 питающей сети, и кроме того, обеспечивать воспроизведение заданных режимов испытаний в широком диапазоне частОт (от значений близких к нулю до 10000 Гц и выше), характерных для работы вентилей и других элементов в схемах преобразователей, получивших распространение в последнее время, например агрегатах бесперебойного питания потребителей тока повышенной частоты, высокочастотных источниках питания устайовок термической обработкй металлов, преобразователях для частотно-регулируемого электропривода, преобразователях постоянного напряжения в постоянное и т. д.

Целью изобретения является расширение - диапазона частот и повышение энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что ячейка снабжена диодом и последовательно соединенными дополнительной индуктивнотьв и вентилями, причем дополнительная индуктивность соединена с накопительной индуктивностью, а вентили соединены с концами ячейки, а общая точка этих индуктивностей соединена через указанный диод с началом схемной ячейки.

На фиг. 1 изображен вариант схемы устройства с двумя схемными ячейками; на фиг. 2 — эпюры токов и напряжений в различных точках схемы.

Каждая схемная ячейка 1 имеет ветви 2 и 3, состоящие из последовательно включен-

- ньцс первого вентиля 4, 5, индуктивности 6, 30

7 и второго вентиля 8, 9. Общие точки 10, 11 первых вентилей и индуктивностей соединены между собой через конденсатор 12 и ограничительную индуктивность 13. Параллельно первым вентилям 4 и 5 через разделительные диоды 14 и 15 подключена ограничительная емкость 16 и узел 17 регулирования напряжения на ней, выполненный, на пример в виде ветви из соединенных последовательно сопротивления и стабилитронов или по схеме инвертора, ведомого сетью. 40

Начала ветвей 2 и 3 подключены к среднему выводу 18 обмотки трансформатора 19, а концы в каждой ячейке подключены к фазиым выводам 20, 21 и 22 через соединенные последовательно накапливающую и дополнительную индуктивности 23, 24 и вентили

25, 26 и 27. Параллельно цепи, образованной последовательно соединенными схемной ячейкой 1 и накапливающей индуктивностью

24, между точками 18 и 28 включен диод 29. при коммутации приборов и т. д. Эти элементы могут испытываться одновременно с испытанием вентилей 4, 5, 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на вентили 25, 26 и 27 поданы управляющие импульсы и выпрямленное напряжение трансформатора 19 приложено к схемной ячейке 1 с полярностью «плюс» сверху, а «минус» снизу. В интервале t i — tz вентили 4, 8 открыты, и через них и индуктивности 6, 23 и 24 протекает испытательный ток (. (фиг. 2 а, д, ж) . Конденсатор 12 заряжен с полярностью «плюс» слева, а

«минус» справа до испытательного напряжения Ui, которое через вентили 4 и 8 приложено в прямом направлении к вен- . тилю 5 (фиг. 2, г) и в обратном — к вентилю 9. Конденсатор 16 также заряжен до

Ui с полярностью «плюс» сверху, а «минус» снизу.

В момент tz управляющим импульсом отпирают вентиль 5 и под действием емкос,и 12 ток переводится с вентиля 4 на вентиль 5 с требуемой скоростью изменения

dI/dt (фиг. 2 а, в). В момент t» вентиль 4 запирается.

В интервале t> — ts происходит перезаряд емкости 12 по контуру, включающему вентили 5 и 8, индуктивности 13, 6, 23 и диод 29 (фиг. 2 в, д. е). При этом в интервале t3 — tq ток в контуре перезаряда увеличивается в момент t< достигает амплитудного значения. Убывающее напряжение емкости 12 приложено в этом интервале к вентилю 4 в обратном направлении (фиг. 2, б) обеспечивает восстановление его управляющих свойств, и в момент 4 становится равным нулю. В интервале t> — ts ток в контуре перезаряда уменьшается, а напряжение на емкости возрастает с требуемой скоростью Й3/М. Конденсатор 12 заряжается с IIoJIIIpHocTbIo «плюс» справа, а «минус» слева, и его напряжение прикладывается к вентилям 4 и 9 в прямом направлении.

В момент ts уменьшающийся ток перезаряда конденсатора 12 становится равным току, протекающему по индуктивности 24 и вторичной обмотке трансформатора 19, после чего диод 29 запирается, а ток перезаряда в интервале 14 — te, продолжая убывать. протекает по индуктивностям 23 и 24 и вентилям 25, 26 или 27, и фазе вторичной обмотки трансформатора 19.

Вентили 4, 5, 8 и 9 могут представлять собой вентильные блоки из последовательно и параллельно соединенных полупроводниковых IIpH6opoB с элементами для-деления тока между -параллельно включенными цепями йз последовательно соединенных приборов,"с элементамй- для деления напряжения между последовательно соединенными приборами, с элементами для- ограничения

"==скорости нарастания тока и напряжения

В момент ti ток становится равным наперед заданной величине 1 (фиг. 2 в, д, ж), при которой управляющим импульсом отпирают вентиль 9. После этого в интервале т4 — tI ток индуктивностей 23 и 24 протекает по ветви 3, минуя конденсатор 12, а ток индуктивностей 6 и 13 продолжает протекать через конденсатор 12, увеличивая напряжение на нем. Когда напряжение на конденсаторе 12 превысит величину U, начи

661434

6 нает подзаряжаться конденсатор 16 через открытый вентиль 5 и диод 14.

В момент 1, ток в индуктивностях 6 и 13 обрывается. Напряжение на вентиле 4 достигает величины Us (фиг. 2, б), равной повторяющемуся испытательному напряжению.

В интервале t> — ts напряжение на емкостях 12 и 16 уменьшается до величины

U, задаваемой режимом работы узла 17.

В интервале ts — tg испытательный ток через вентили 5 и 9 и индуктивности 7, 23 и 24 увеличивается до За (фиг. 2 в, д. ж) . под действием напряжения, приложенного к ячейке. Напряжение. емкости 12 приложено к вентилю 4 в прямом направлении (фиг. 2, б), а к вентилю 8 — в обратном.

В момент t9 управляющим импульсом снова отпирают вентиль 4, и описанный в интерваЛе 4 — tg процесс повторяется на интервале. tq — t< i с той разницей, что испытательный ток теперь протекает через вентили 4, 8 (фиг. 2, а), а испытательное напряжение приложено к вентилям 5 (фиг. 2, г) и 9. Отпирание вентиля, 8 производят L задержкой по отношению к моменту отйираI ния вентиля 4 в момент t q, когда спадаю1 щий ток перезаряда ем) ости-12 станет равным Jl, т. е. току, при котором в момент был открыт вентиль 9. При таком способе управления обеспечивается стабилизация испытательного тока. Для изменений величины испытательного тока вентили 8, и 9 отпирают при большей или меньшей величине тока, чем J<, что соответствует уменьшеник) или увеличению испытательного тока.

Интервалы tg,— 4 и tg — t«задают, исходя из требуемой частоты f„= -1- испытать тельного тока и напряжения, независимо от длительности периода напряжения трансфор1 матора питания.

На- фиг. 2, з приведены формы напряжения U и тока i в фазе трансфо матЬра

19 и питающей сети для случая —,„ — =;, 8 например, при 4 = 50 Гц и f» = 400 Гц.

Задержку в отпирании вентилей 8 и 9 можно производить и в функции испытатель-! ного напряжения на емкости 12, а регулирование тока осуществлять вентилями 25, 26 и 27. В этом случае ограничительная емкость

16 и узел 17 в схеме не используются.

Технико-экономическая эффективность от применения предложенного изобретений сводится к следующему:

1. Обеспечивается повышение точности воспроизведения заданных режимов испытаний вентилей и других элементов схем преобразователей, благодаря устранению взаимного влияния работающих ячеек.

2. Обеспечивается возможность проведения испытаний при любых заданных значениях частоты испытательного тока и напряжения.

3. Уменьшается потребная мощность трансформатора питания и снижаются потери мощности в питающей сети, увеличивается коэффициент мощности, благодаря равномерной загрузке фаз трансформатора питания и питающей сети и существенному умень. шению искажения формы тока в сети.

4. Уменьшается влияние на других потребителей электроэнергии, питающихся от той же сети и чувствительных к помехам, благодаря уменьшению искажения формы напряжения питающей сети.

При проведении испытаний в схеме устройства на любой заданной частоте в диапазоне от частот, близких к нулю до 10000 Гц

10 и выше, обеспечивается а) возможность на стадии проектирования преобразователей без затрат на проведение натурных испытаний определять напря15 женность работы вентилей, реакторов и конденсаторов при полном комплексе воздействий, соответствующем работе их в схемах преобразователей. Это обеспечивает возФормула изобретения

Устройство для испытания вентилей, содержащее трансформатор с общей точкой и схемные ячейки, каждая из которых имеет накопительную индуктивность, начала ячеек соединены с общей точкой трансформатора, а концы — с его фазовыми выводами, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона частот и повышения энергетических показателей, ячейка снабжена диодом и последовательно соединенными дополнительной индуктивностью и вентилями, причем дополнительная индуктивность соедине50

55 можность правильного выбора и эффективного использования вентилей и других элементов в схемах преобразователей, повышения надежности их работы, уменьшает массу, габариты и стоимости преобразователей; б) возможность выбора наиболее рациональных схем и параметров элементов устройств для ограничения воздействий на вентили в схемах преобразователей. Это, в свою очередь, обеспечивает повышение надежности работы вентйлей и уменьшение сгоимости преобразователей;

30 в) возможность проведения тренировкч вентилей в условиях и режимах максимально приближающихся к реальным, что позволяет отбраковать вентили, имеющие скрытые дефекты, и повысить качество вентилей до установки их в схемы преобразователей. При этом существенно сокращаются затраты средств и времени, необходимые для наладки и приработки преобразователей на объектах, а также повышается надежность работы преобразователей в эксплуатации;

40 г) возможность проведения ускоренных испытаний при комплексной нагрузке вентилей по всем параметрам. При этом повышается производительность заводского испытательного оборудования и снижаются денежные затраты.

661434

4Ъе 1

Составитель В. Немцев

Редактор В. Фельдман Техред О. Луговая Корректор Е. Папи

Заказ 2454/45 Тираж 1089 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на с накопительной индуктивностью, вентили соединечы с концами ячейки, а общая точка этих индуктивностей соединена через указанный диод с началом схемной ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 436302, кл. G 01 R 31/26, 15.07.74

2, Заявка № 2193052/25, кл. G 01 R 31/26, 24.02.75, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.