Устройство для защиты от перенапряжений сети постоянного тока
Союз Советских
Социалистических
Республнк
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.06.77 (21) 2492177/24-07
<» 680105
I 1
Я (51) М. Кл
Н 02 Н 9/04 с присоединением заявки №
Государственный комитет
СССР оо делам неооретений н открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 15.08,79. Бюллетень № 30
Elàòà опубликования описания 15.08,79 (53) УДК
621.3 6.9,315. .052.5 (088.8) (72) Авторы изобретения
Л. А. Куликова, В. С. Сидоров, Г. А. Третьяков, В. П. Феоктистов и Ю. П. Григорьев (71) Заявитель
Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА(((ИТЫ OT ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ СЕТИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для зашиты преобразователей, сетей и потребителей постоянного тока от коммутационных и атмосферных перенапряжений, и может быть использовано для зашиты устройств энергоснабжения электрических железных дорог постоянного тока и других тяговых сетей постоянного тока от перенанряженнй.
Известно устройство для зашиты электроустановок от перенапряжений, содержащее пороговый элемент в виде тиристора с управлением ю анодному напряжению и резистор (1).
В известном разряднике энергия перенапряжения гасится в резисторе в виде тепла при = протекании сопровождающего тока. Протекание тока через разрядник обуславливает действие остающегося напряжения на элементы защищаемой электрической цепи.
Недоста1ком известного разрядника является то, что при значительной мошности источника перенапряжения, когда импульсный ток велик (при ать»сфернь1х перенапряжениях), зашита оказывается несостоятельной вследствие соизмеримого уровня остающегося напряжения и перенапряжения. Вторым недостатком известного разрядника является ограниченность Его функциональных возможностей: он може1 быть применен только для зашиты цепей пс1 еменного тока, так как в нем не предусмотрено принудительное гашение тиристора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, содержащее подключенные к электрической сети между положительным и отрицательным полюсами тиристор, включенный последовательно с цепью, составленной из параллельно соединенных резистора и конденсатора, и коммутирчю1ций дроссель «2).
В этом устройстве применено постоянное подключение конденсатора к за1цишаемой сети, а второй конденсатор, зашунтнрованный резилором, подключается к зажимам за шпцаем»й сети через тнристор для снятия перенапряжения.
Это устройство удовлетворительно зашишает сеть от перенапряжения только. при очень &глыбой емкости конденсатора.
680105
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает необходимой надежности защиты, так как напряжение в защищаемой сети не стабилизировало на определенном уровне вследствие зависимости величины напряжения на конденсаторе от ампер-секундной характеристики импульса сопровождающего тока перенапряжения. Другим недостатком известного устройства является трудность выключения тиристора, т.е. отсутствие самовосстанавливаемости схемы после пропуска импульса тока, определяемого уровнем напряжения в сети и величиной шунтирующего конденсатор резистора. Величина сопротивления шунтирующего резистора выбирается из условия обеспечения ве- is личины сопровождающего тока (под действием напряжения сети) меньшей тока удержания тиристора, следовательно, сопротивление шунтирующего резистора должно быть большим. Но при этом увеличивается длительность восстанов- >о ления схемы к следующему срабатываншо и в случае малых интервалов следования импульсов перенапряжения снятие перенапряжений вообще невозможно, что может быть квалифицировано
KBK неудовлетворительная надежность устрой- 25 ства. Третьим недостатком известного устройства является отсутствие защиты от переключения тиристора по анодной цепи при нарушениях в цепи управления, которые приведут к выходу из строя (повреждению) тиристора. зо
Белью изобретения является повышение надежности, Для этого в устройство для защиты от перенапряжений сети постоянного тока, содержащее цепь, включенную между полюсами сети и вы- 3g полненную из последовательно соединенных тиристора и конденсатора, шунтированного резистором, и коммутирующий дроссель, дополнительно снабжено двумя лавинными диодами, резистором и блоком управления, причем катод О одного лавинного диода подсоединен к положительному полюсу сети, его анод соедипен с выводом дополнительного резистора, второй вывод которого соединен с выводом шунтирующего резистора, к точке соединения диода 4 с дополнительным резистором подсоединен вывод блока управления, второй вывод которого подключен к катоду тиристора, второй лавщ ный диод соединен катодом с катодом тиристо. ра, а его анод присоединен к отрицательному О полюсу сети, при этом коммутирующий дроссель включен между выводом конденсатора и отрицательным полюсом сети.
На чертеже приведено предлагаемое устройство. 5S
Оно содержит положительньй 1 и отрицательньтй 2 полюсы электрической сети, тиристор 3, лавинные диоды 4, 5, резисторы 6, 7, конденсатор 8, коммутирующий дроссель
9 и блок 10 управления. Лавинный диод 4 выполняет функции чувствительного элемента для управления через блок 10 управления включением тиристора 3 и, одновременно, защищает последний. До появления импульса перенапряжения напряжение сети постоянного тока между полюсами 1 и 2 приложено к встречно-параллельной цепи, образованной лавинным диодом 4 и тиристором 3. Напряжение на конденсаторе 8, зашунтированном резистором 7, отсутствует.
Устройство работает следующим образом.
При возникновении перенапряжения в защищаемой сети, уровень которого превышает напряжение лавинообразования диода 4, последний начищает проводить ток. Указанный ток является сигналом для отпирания тиристора 3 через блок 10 управления. Включение тиристора 3 сопровождается зарядом конденсатора 8 через коммутирующий дроссель 9. Энергия перенапряжения заряжает конденсатор и напряжение на нем повышается. Если энергия перенапряжения велика, то напряжение на конденсаторе может достичь напряжения лавинообразования лавинного диода 5. Напряжение срабатывания диода 5 целесообразно выбрать в 1,5 раза превышающим номинальное напряжение защищаемой сети. Указанный диод 5 пропускает часть импульса тока перенапряжения. После прохождения импульса перенапряжения уровень напряжения на конденсаторе, оказывается больше напряжения сети. Это приводит к запиранию тиристора обратным напряжением, равным разности напряжения на конденсаторе и напряжения сети. Коммутирующий дроссель, кроме ограничения скорости нарастания тока включаемого тиристора, способствует дозаряду конденсатора до напряжения, превышающего сетевое.
Этим обеспечивается стабильное запирание тиристора. Разрядный резистор 7 служит для гашения энергии, запасенной в конденсаторе 8.
Технико-экономическая эффективность изоб ретения состоит в повышении надежности устройства защиты от перенапряжений электрических сетей и потребителей постоянного тока. Дополнительная эффективность состоит в уменьшении уровня остающегося напряжения в сети.
° Так как лавинный диод 5 имеет стабилитронную характеристику, то напряжение на конденсаторе не может быть больше стабилизированного, следовательно, на элементы защищаемой сети не может быть подано напряжение большей величины. Третьим фактором, определяющим. эффективность устройства, является защищенность тиристора от переключения по анодной цепи благодаря параллельному соединению лавинного диода.
680105
Составитель Л. Дементьева
Техред З.Фанта Корректор А. Власенко
Редактор 10.. Челюканов
Тираж 857 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская каб., д. 4/5
Заказ 4807/51
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Устройство для зашиты от перенапряжений сети постоянного тока, содержащее цепь для включения между полюсами сети, выполненную из последовательно соединенных тиристора и и конденсатора, шунтированного резистором, и коммутирующий дроссель, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно дополнительно снабжено двумя лавинными диодами, резистором, блоком управления to и дополнительными зажимами для подключения к полюсам сети, причем катод одного лавинного диода соединен с дополнительным зажимом для подключения к сети к положительному полюсу сети, его анод соединен с выво- 5 дом дополнительного резистора, второй вывод которо о соединен с выводом шунтирующего .
6 резистора, к точке соединения диода с дополнительным резистором подсоединен вывод блока управления, второй вывод которого подсоединен к катоду тиристора, второй лавинный диод соединен с катодом тиристора, а его анод соединен с дополнительным зажимом для подключения к сети к отрицательному полюсу сети, при этом коммутирующий дроссель включен между выводом конденсатора с дополнительным зажимом для подключения к отрицательному полюсу сети.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР У 202289, кл. Н 01 H 9/06, 1972.
2. Патент США Р 3793535, кл. 307-202, 1972.
