Тиристорный выключатель переменного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.04.81 (21) 3275601/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М, Кл.з

Н 01 Н 9/30

Н 03 К 17/04

Гееударстеелнмй комитет (53) УДК 621 ..3! 4..315 (088.8) Опубликовано 30.10.82. Бюллетень №40

Дата опубликования описания 05.11.82 по делам лзобретений и открытий (72} Авторы изобретения

К. К. Намитоков, Г. В. Могилевский и С. В. Дикань

Харьковский институт инженеров коммунального., строительства (71) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЫй ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, в частности, к устройствам коммутации источников переменного тока в системах бесперебойного питания ответственных потребителей, не терпящих перерыва питания длительностью более 1 мс, а именно к тиристорным выключателям с искусственной .конденсаторной коммутацией.

Известен тиристорный выключатель переменного тока, содержащий силовые тиристоры, зашунтированные диодами, и узлы искусственной конденсаторной коммутации (1) .

Недостатком указанного выключателя является ограниченная индуктивностью узла коммутации скорость нарастания восстанавливающегося напряжения на тиристорах, что снижает коммутационную способность схемы в режимах отключений токов короткого замыкания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является тиристорный выключатель, содержащий в каждом полюсе встречнопараллельно включенные силовые тиристоры, каждый из которых шунтивуется последовательно соединенными коммутирующим вентилем и конденсатором (2).

Недостатком данного выключателя является наличие коммутационных перенапряжений в номинальной нагрузке в течение времени выключения тиристоров, при повышенной коммутационной способности в режиме отключения тока короткого замыкания и неизбирательной коммутации, что снижает надежность выключателя.

Цель изобретения — повышение надежности выключателя.

Указанная цель достигается тем, что выключатель снабжен двумя дополнительными коммутирующими вентилями и двумя реакторами, включенными последовательно с силовыми тиристорами в диагональ моста, образованного из коммутирующих вентилей, причем точки соединения реакторов и тиристоров в каждой параллельной ветви под ключены к соответствующим выходам мос та через конденсаторы.

2О На фиг. 1 приведен вариант выполнения принципиальной схемы предлагаемого выключателя с диодным мостом; на фиг. 2— то же, с тиристорным мостом; на фиг. 3— то же, с избирательной коммутацией, на

970500

4 фиг. 4 — схема замещения выключателей в режиме отключений токов„например, положительной полярности; на фиг. 5 временные диаграммы напряжений и токов в коНтуре отключения, поясняк>щие работу схем для режима оперативных коммутаций; на фиг. 6 — то же, для режима коммутаций тока КЗ.

Тиристорный выключатель (фиг. 1) содержит силовые тиристоры 1 и 2, через которые протекает ток нагрузки в установившемся режиме, вентильный мост 3 — 6, служащий для выключения силовых тиристоров, реакторы 7 и 8, ограничивающие разрядный ток предварительно заряженных конденсаторов 9 и 10, и коммутирующие вен.тили 11 и 12, управляющие процессом выключения.

Тиристорный выключатель (фиг. 2) содержит силовые тиристоры 13 и 14, тиристорный мост 15 — 18, реакторы 19 и 20 и конденсаторы 21 и 22.

Тиристорный выключатель (фиг. 3) содержит силовые тиристоры 23 и 24, диоды 25 — 28, реактор 29, конденсатор 30 и тиристорный мост 31 — 34.

Схема замещения (фиг. 4) содержит ключ 35, имитирующий диод 5, ключ 36, имитирующий тиристор 1, конденсатор 37, реактор 38 и нагрузку 39.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При отключении тока i, протекающего, например, в предкоммутационный период

30 через силовой тиристор 1, снимается управление с силовых тиристоров 1 и 2 и подается на коммутирующие тиристоры 12.

В этом случае коммутирующие конденсаторы разряжаются через реакторы и соответствующие вентили моста. Так, конденсатор 9 разряжается через реактор 7 и диод 5.

В случае коммутации тока нагрузки диод 5 открыт в течение времени выключения силового тиристора 1 и ток нагрузки протекает через коммутирующие диоды 3 и 5, чем исключаются перенапряжения в

40 нагрузке. При коммутации тока КЗ нараставскольку реактор ограничивает ток КЗ уже в процессе восстановления управляющих свойств силовых тиристоров.

Отличие тиристорного выключателя на фиг. 2 от рассмотренного выше состоит в том, что управление процессом коммута55 ции здесь осуществляется тиристорами моста 15 — 18. шего со скоростью, превышающей граничную, у Усо

45 гр где 1 — индуктивность реактора 7, диод 5 закрывается и ограниченный конденсаторами ток КЗ протекает через диод 3, тиристор 11, конденсатор 9 и реактор 7, благодаря чему повышается коммутационная способность выключателя, поВ выключателе на фиг. 3 за счет избирательной коммутации количество реакторов и конденсаторов уменьшается вдвое.

Здесь конденсатор 30 подключается к выключаемому силовому тиристору с помощью тиристорного моста 31 — 34.

Процесс коммутации тока положительной полярности (протекающего через тиристор

1 в схеме фиг. 1) наиболее наглядно можно рассмотреть с помощью схемы замещения фиг. 4, где i —; U напряжение на конденсаторе; i — ток в цепи; U — напряжение источника.

В момент коммутации ключ 36 мгновенно размыкается. При этом в режиме коммутации практически неизменного тока нагрузки (фиг. 5) ключ 35 замкнут в течение времени выключения тиристора 1 и через него продолжает протекать практически неизменный ток нагрузки.

В режиме коммутации тока КЗ со скоростью (в предкоммутационный период), превышающей Vrp ключ 35 разомкнут (фиг. 6, где i„— ток КЗ без ограничения контуром искусственной коммутации; ток разряда конденсатора при замкнутом ключе 35).

Таким образом, предлагаемый выключатель выгодно отличается от известного тем, что достигается: исключение коммутационных перенапряжений в нагрузке во время выключения тиристоров (поскольку падение напряжения в силовом ключе уменьшается во время выключения по сравнению с падением напряжения в предкоммутационный период); повышение коммутационной способности выключателя в режиме,отключения токов КЗ (за счет изменения структуры схемы коммутации в зависимости от скорости нарастания тока КЗ); неизбирательность коммутации (поскольку наличие реакторов предотвращает мгновенный разряд конденсаторов через проводящие силовые тиристоры).

Формула изобретения

Тиристорный выключатель переменного тока, содержащий в каждом полюсе встречно-параллельно включенные силовые тиристоры, каждый из которых шунтируется последовательно соединенными коммутирующим вентилем и конденсатором, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен двумя дополнительными коммутирующими вентилями и двумя реакторами, включенными последовательно с силовыми тиристорами в диагональ моста, образованного из коммутирующих вентилей, причем точки соединения реакторов и тиристоров в каждой параллельной ветви подключены к соответствующим выходам моста через конденсаторы.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Добрусин Л. А. и др. Новая техника в электрооборудовании промышленных предприятий. Общество «Знание», Московский

970500

Дом научно-технической пропаганды им. Ф. Э. Дзержинского, 1979, с. 129 — 135.

2. Касьянов В. Е. и др. Разработка и ис; следование эффективности устройств по ограничению неполнофазных токов корот ких замыканий в электрических системах, Отчет о НИР, № гос. регистрации 78.043.183, инв. № 5.744.504, 1978, с. 7, рис. 1, 1 в.

4 д

Составитель В. Рыков

Редактор К). Ковач Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Заказ 7412/66 Тираж 76! Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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