Система питания для электровакуумныхпотребителей постоянного toka стехнологическими короткими замыканиями

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистичесмил

Республик

< >845220 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.06.78 (21) 2636399/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 02 J 1/04

Н 02 М 7/515

Н 05 В 7/00

Гееударстееллмй кемлтет

СССР

Опубликовано 07.07.81. Бюллетень № 25Дата опубликования описания 17.07.81 (53) УДК 621.314..632 (088.8) IIo делам лзеератеннй и еткрытий (72) Авторы изобретения

Ф. Н. Михеев, В. Н. Лисин и С. В. Покров4кий ;,-:;-..-, I (.. ..

/-: -..

1 т (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ

ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ

КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ

Изобретение относится к устройствам силовой преобразовательной техники, применяемым для электроннолучевой технологии.

Известны высоковольтные выпрямительные устройства для электроннолучевых плавильных установок; собранные по трехфазной полууправляемой мостовой схеме (1). При возникновении технологического короткого замыкания в электродной пушке сигнал с токового шунта через интегрирующий элемент подается на импульс- 1Е ный датчик, который включает высокочастотный генератор, вырабатывающий сигнал на запирание вентилей управляемой группы.

Недостатком известного устройства является большое время отключения коротко- 15 го замыкания, так как после прихода сигнала с датчика через пушку продолжает протекать ток до конца полупериода горения вентилей проводящей фазы. За это время аварийный ударный ток достигает десятикратного значения номинального то- ка, что заставляет выбирать вентили силовой выпрямительной цепи с соответствующим запасом. Кроме того, периодическое воздействие ударных токов снижает ресурс работы основных элементов питающей цепи.

Известны также трехфазные мостовые выпрямители для питания электронных пушек, в которых при возникновении технологического короткого замыкания сигнал с шунта запирает тиристоры, включенные встречно-параллельно на стороне сетевой обмотки трансформатора (2).

В этом случае защита выпрямителя оказывается недостаточно быстродействующей, время отклгочения достигает 20 — 30 мс, поскольку тиристоры в каждой фазе запираются только после естественного прохождения тока через нуль. Недостатком устройства являются значительные токовые перегрузки тиристоров и кремниевых диодов, а также уменьшение ресурса работы основных элементов силовой цепи.

Известно также устройство, содержащее быстродействующий коммутатор, емкостной накопитель и импульсный трансформатор, формирующее импульс с крутым фронтом (3).

Однако применение данного устройства в качестве датчика К.З при напряжснии ус845220 тановки 40 — 100 кВ невозможно из-за не. обходимости выполнять накопитель и импульсный трансформатор на полное напряжение, что приведет к выходу из строя электронной пушки.

Наиболее близким по технической сущности решением является источник питания электронной пушки (4J. Известное устройство содержит повышающий трансформатор, блок выпрямителя и сглаживающий фильтр. Первичная обмотка трансформатора подключена к сети через силовой контактор. Для защиты от коротких замыканий последовательно с электронной пушкой включен импульсный трансформатор, сигнал с которого поступает на электронное токовое реле. Контакты указанного реле находятся в цепи катушки силового контактора.

Недостатком известного устройства является большое время отключения технологического короткого замыкания в электронной пушке, соизмеримое с периодом промышленной частоты. Постоянная времен и нарастания тока в первичной обмотке импульсного трансформатора, являющегося датчиком сигнала, определяется величиной индуктивности сглаживающего фильтра. Кроме того, отключение источника питания от сети наступает после срабатывания двух контакторов, вспомогательного и силового.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и быстродействия аварийного отключения источника питания электронной пушки при возникновении технологического короткого замыкания.

Поставленная цель достигается тем, что в системе для питания электровакуумных потребителей постоянного тока с технологическими короткими замыканиями, содержащей силовой трансформатор, вторичная обмотка которого через выпрямитель и сглаживающий фильтр соединена с выводами для подключения потребителя, импульсный трансформатор, выход которого через электронное реле подключен к управляющему входу коммутатора, включенного последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, первичная обмотка импульсного трансформатора соединена с выводом для подключения потребителя через введенную последовательную цепочку, состоящую из конденсатора, зашунтированного етабилитроном, диода, включенного в прямом направлении, и резистора, причем указанные диод и резистор зашунтированы дополнительным диодом, включенным в обратном направлении.

В качестве коммутатора использован вакуумный контактор, а первичная обмотка силового трансформатора пофазно зашунтирована введенной последовательной цепочкой, состоящей из разрядника и нелинейного резистора.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема. системы питания. Устройство состоит из коммутационного аппарата 1, повышающего преобразовательного трансформатора 2, трехфазного мостового выпрямителя 3. Положительный полюс моста заземлен, а отрицательный через сглаживающий фильтр 4 подсоединен K электронной пушке 5 . Параллельно электронной пушке включена цепочка, состоящая из обратного диода 6, дио10 да 7, включенного в прямом направлении, резистора 8, емкости 9, .зашунтированной стабилитроном 10, и первичной обмотки импульсного трансформатора 11. Выход импульсного трансформатора 11 связан с электронным реле 12.

Устройство снабжено поглотителем энергии перенапряжений 13, собранным в треугольник, каждая ветвь которого состоит из нелинейного резистора 4 и разрядника 15.

Работа устройства происходит следуюуо щим образом.

После выхода на режим мощного источника питания электронной пушки, характеризующегося уровнем сетевого напряжения U =6 — 10 кВ, мощностью Р>630 кВт и выходным напряжением )30 кВ, емкость 9 оказывается заряженной до напряжения порядка 100 В. Зарядный контур этой емкости образован силовым выпрямителем 3, фильтром 4, резистором 8, диодом 7 и первичной обмоткой импульсного трансформа„ тора 11. При возникновении технологического короткого замыкания в пушке автоматически формируется разрядный контур: емкость 9 через обратный диод 6, пушку 5 и обмотку импульсного трансформатора 11.

Емкость 9 в зарядном цикле включена na3s раллельно электронной пушке, а уровень напряжения на ней определяется стабилитроном 10. При разряде емкость 9 через развязывающий диод 6 оказывается включенной последовательно в контур нагрузки.

Поэтому в цепи защиты формируется селек4о тивный, короткий импульс в момент возникновения технологического короткого замыкания в электронной пушке. Выходной сигнал импульсного трансформатора 11 запускает электронное реле 12, которое от4 ключает быстродействующий коммутационный аппарат 1, например, вакуумный выключатель класса 6 — 10 кВ. Вакуумный выключатель или контактор отключает сетевую обмотку повышающего преобразовательного трансформатора за время поряд50 ка единиц миллисекунд, в пределе до 1 мс.

Столь быстрый срез намагничивающего тока трансформатора сопровождается перенапряжениями в цепи источника питания.

Поэтому в устройстве предусмотрен поглотитель энергии перенапряжений, возникающих при больших значениях тока, включенный параллельно фазам сетевой обмотки трансформатора, собранный в треугольник.

Поскольку в момент среза фазное значение

5 845220 токов в цепи первичной обмотки трансформатора неодинаково, то защитные цепочки будут срабатывать несимметрично. При этом энергия перенапряжений, обусловленных быстрым отключением источника питания, будет поглощаться на стороне сетевой обмотки, препятствуя возникновению перенапряжений в цепи мостового выпрямителя.

При восстановлении электрической прочности пушки коммутационный аппарат через блок АПВ вновь подключает источник питания к сети, в результате чего конденсатор 9 заряжается и цепь датчика тока короткого замыкания в пушке будет снова подготовлена к срабатываниюИ7.

При возникновении в цепи электровакуумного потребителя постоянного тока щастичных разрядов, характеризующихся большой величиной остаточного напряжения в разрядном промежутке, обратный диод оказывается запертым и сигнал на отключение коммутационного аппарата не формируется. Поскольку частичные разряды яв- 20 ляются самовосстанавливающимися, то в этом случае несрабатывание коммутатора повышает эксплуатационную надежность системы питания.

Формула изобретения

1. Система питания для электровакуумных потребителей постоянного тока с технологическими короткими замыканиями, содержащая, силовой трансформатор, вторичная обмотка которого через выпрямитель и сглаживающий фильтр соединена с выводами для подключения потребителя, импульсный трансформатор, выход которого через электронное реле подключен к управляющему входу коммутатора, включенного последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и быстродействия, первичная обмотка импульсного трансформатора соединена с выводом для подключения потребителя через введенную последовательную цепочку, состоящую из конденсатора, зашунтированного стабилитроном, диода, включенного в прямом направлении, и резистора, причем указанные диод и резистор зашунтированы дополнительным диодом, включенным в обратном направлении.

2. Система по п. I, отличающаяся тем, что в качестве коммутатора использован вакуумный контактор, а первичная обмотка силового трансформатора пофазно зашунтирована введенной последовательной цепочкой, состоящей из разрядника и нелинейного резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР Х 33725, кл. 21 Н--16/60, 1963.

2. Патент США Мо 3609200, кл. 13/11, 1970.

3. Куликовский А. А. Справочник по радиоэлектронике. М., «Энергия», 1968,с. 55. зп 4. Чвертко А. И. и др. Оборудование для электроннолучевой сварки. К, «Наукова думка», 1973, с. 182, рис. 121.

Составитель В. Фуфлыгин

Редактор О. Иванова Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 4 i 75/5 Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4