Устройство для защиты статического преобразователя напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано дяя защиты статических преобразователей напряжения,выполненных на силовых коммутирующих элементах по двухтактной схеме,от: токов короткого замыкания и перегрузки.

Известно устройство для защиты статического преобразователя напряжения, содержащее тока,вклю-г ченный в силовую цепь коммутирующих элементов преобразователя, выпрямитель, соединенный с базой ключе-. зого элемента и с пороговым элементом, который через исполнительный блок соединен с источником питания .

Недостатком этого устройства яв ляется невысокая надежность, обусловленная потерей работоспособности преобразователя при обрыве цепи датчика тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для защиты статического преобразователя напряжения, содержащее датчик тока,- выполненный на двух резисторах и трансформаторе, входная обмотка, которого соединена с резисторами в треугольник и подключена своими выводами в силовую цепь коммутирующих элементов, диодный выпрямитель, входная диагональ которого подключена к выходной обмотке трансфорт матора, при этом выход выпрямителя подключен к входу порогового элемента и к базе транзистора ключа с заземленным эмиттером, в коллектор которого включен сигнальный элемент, и, тиристорный исполнительный элемент, анод которого соединен через предохранитель, с клеммой для подключения плюсового вывода источника питания и входом преобразователя, а катод тиристорного исполнительного элемента соединен с клеммой для подключения минусового вывода источника питания Г2Д.

Недостатком этого устройства является невысокая надежность, обусловленная потерей работоспособности преобразователя в случае обрыва цепи одного из резисторов датчика тока.

Цель изобретения - повышение надежности устройства для защиты статического преобразователя напряжения

Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено дополнительными пороговым элементом, трансформатором и выпрямителем, дополнительным транзисторным ключом и ключевым элементомна основе тиристора и двух транзисторов, реле времени, включенным между выходом порогового элемента и управляющим электродом тиристорного исполнительного элемента, причем входная обмотка дополнительного трансформатора подсоединена к клеммам для подключения нагрузки и его выходная обмотка подключена к входным выводам дополнительного выпрямителя , выходные выводы которого подключены соответственно к базе и эмиттеру транзистора дополнительного ключа, коллектор которого подключен к базе транзистора основного. ключа,, а входная рбмотка основного трансформатора под1 лючена к коллекторам транзисторов дополнительного ключевого элемента, эмиттеры которых подсоединены к клемме для подключен.ия минусового вывода источника питания и базы которых подключеньГ к аноду тиристора исполнительного элемента через тиристор дополнительного ключевого элемента, управляющей электрод которого подключен через допонительный пороговый элемент к эм 1ттеру транзистора дополнительного ключа.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для защиты статического преобразователя напряжения.

Устройство содержит датчик 1 тока, в состав которого входят трансфоматор 2 и резисторы 3 и 4, причем первичная обмотка трансформатора 2 и резисторы 3 и 4 соединены треуголь.ником. К вершинам которого подключены шина питания и силовые коммутирующие элементы (транзисторы) статического преобразователя 5 напряжения, выполненног о по двухтактной мостовой схеме, в диагональ которой включена нагрузка 6. Вторичная обмотка трансформатора 2 включена во входную диагональ диодного выпрямителя 7, выход которого соединен с базой транзистора ключевого элемента 8, коллектор которого соединен с сигнальным элементом 9 в виде лампы накаливания и 4eg)e3 последовательно включенные пороговый элемент 10 и реле 11 времени - с входом исполнительного элемента 12, осуществляющего подачу напряжения на преобразователь 5 и выполненного в виде последовательно включенных в.цепь источника питания постоянного тока предохранителя 13 и тиристорного ключа 14. Параллельно нагрузке 6 преобразователя включена входная обмотка дополнительного трансформатора 15, выходная обмотка которого через дополнительный выпрямитель 16 соединена с входом дополнительного ключевого элемента 17, подключенного к выходу основного выпрямителя 7 и одновременно сое-динена через дополнительный пороговый элемент 18 с входом-ключевого элемента 19, подключенного к выводам первичной обмотки трансформатора 2 датчика 1 тока и к общей шине питания. Ключевой элемент 19 выполнен

,Eie. тиристорного ключа 20, вклю ченного последовательно s цепь источника питания через токоограничивак)щий резистор 21, выравнивающие резисторы 22 и 23, транзисторы 24 и 25,. включенные параллельно резисторам 3 и 4 датчика 1 тока.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания .силовые коммутирукяцие элементы статического преобразователя 5 напряжения попарно переключаются с частотой задающего генератора (не показан), в результате чего на нагрузке б возникает знакопеременное напряжение прямоугольной формы, которое после трансформирования дополнительным трансформатором 15 и выпрямления дополнительным выпрямителем 16 подается на вход дополнительного ключевого элемента 17 и включает . его.

Под воздействием токов, протекающих через плечи преобразователя 5, попеременного на каждом из резисторов 3 и 4 датчика 1 тока появляются импульсы напряжения длительностью, равной половине периода,которые прикладываются к входной обмотке трансформатора 2, в результате чего с выходной обмотки последнего снимается знакопеременное напряжение.

Это напряжение выпрямляется выпрямителем 7 и поступает одновременно на входа порогового элемента 10, ключевого э)емента 8 и через дополнительный ключевой элемент 17 - на вход дополнительного порогового элемента 18. Коэффициент трансфор1 ации трансформатора 2 выбирается таким, чтобы величина напряжения, снимаемого с выхода выпрямителя 7 в режиме холостого хода преобразователя 6, была достаточна для включения ключевого элемента 8, осуадествляквдего включение лампы 9 накаливания,сигнализирующей о нормальной.работоспособности устройства защиты преобразователя. Напряжение срабатывания порогового элемента Ю выбирается несколько большим, чем постоянное напряжение, снимаемое с выхода выпрямителя 7 в режиме номинальной нагруки, а напряжение срабатывания дополнительного порогового элемента 18 выбирается из условия срабатывания ключевого устройства 19 при обрыве цепи одного из резисторов 3 и 4. Напряжение срабатывания дополиительного порогового элемента 18 выбирается вьиые напряжения срабатывания порогового элемента 10. В рабочем режиме напряжение на вь1ходной обмочке трансформатора 2

(1 -с ,

Е - напряжение источника питания преобразователя; RUJ- сопротивление шунта; RH - сопротивление, нагрузки. При обрыве цепи одного из шунтов 3 или 4 напряжение на входной обмотке трансформатора 2 равно и -F т

.йш где R - приведенное сопротивление

цепей управления, питающих . ся от трансформатора. Цепи управления выполняются ма.ломощными, сопротивление шунтов в целях экономии энергии выбираются (Малыми, и R 7 Нщ , поэтому Uj. Такимобразом, в режиме номинальной нагрузки и на холостом ходу преобразователя 5 пороговый элемент

10и дополнительный пороговый элемент 18 остаются в выключенном состоянии, при этом срабатывания исполнительного элемента 12 и включения ключевого элемента 19 не происходит.

При возникновении режима перегрузки в преобразователе возрастает па(Дение напряжения на резисторах 3 и 4 датчика 1 тока и напряжение на выходе выпрямителя 7, которое станов тся достаточным для включения порогового элемента 10, но недостаточным

.для включения дополнительного порогового элемента 18 и ключевого элемента 19.Происходит включение порогового элемента 10, в результате чего включается реле 11 времени, которое по истечении заданного времени f срабатывает и передает сигнал с выхода порогового элемента 10 на вход исполнительного органа 12, вызывая срабатывание последнего, т.е. включение тиристора 14 и, как

результат этого, перегорание предохранителя 13 и обесточивание преобразователя 5, Время срабатывания С

11времени выбирается несколько больше суммарного времени включения дополнительного порогового элемента 18 и ключевого устройства 19, т.е. времени включения тириСторного ключа 20 и шунтирующих транзисторов 24 и 25, и при современной элементной базе

не превышает нескольких мкс.

При возникновении короткого замыкания в преобразователе или в цепи нагрузки возрастает падение напряжения на резисторах 3 и 4 датчика 1 тока практически до величины напряжения источника питания и с выхода выпрямителя 7 поступает напряжение, значительно превосходящее по своей величине напряжения срабатывания порогового элемента 10 и дополнительного порогового элемента 18. Однако в связи с тем, что в данный момент времени отсутствует напряжение на входной обмотке дополнительного трансформатора 15, а, следовательно, и на выходе дополнительного Выпрямителя 16j дополнительный ключе вой, элемент 17 переходит в выключенное состояние, в результате наг пряжение с выхода выпрямителя 7 на вход дополнительного порогового элемента 18 не подается,и ключевой элемент 19 остается г выключенном состо НИИ. В этбм случае также происходит включение порогового элемента 10, а по .истечении времени ZT - срабатываяие исполнител.ьногв лргана 12 и обесточивание преобразЬвателя 5. I. В случае обрыва цепи одного из ре эисторов 3 и 4 датчика 1 тока в течение одного из полупериодов к входной обмотке трансформатора 2 прикладывается импульс напряжения повышенной амплитуды, в результате чего на выходе выпрямителя 7 появляется напряжение, превосходящее по своей величине напряжение срабатывания порогового элемента 10 и дополнительного порогового элемента 18. В связь с тем, что дополнительный ключевой элемент.17 находится вОвключенном состоянии, происходит одновременное включение порогового элемента 10 и дополнительного порогового элемента 18, что приводит к включению реле IIвремени и ключевого элемента 19, Включение ключевого элемента 19 сопровождается включением тиристорного ключа 20, в результате чего шунтирукедие транзисторы 24 и 25, включен- ные параллельно резисторам 3 и 4 датчика 1 тока, переходят в.насыщенное состояние. Токи, протекаквдие через пйеЧйг. преобразователя 5, aaNbi даются на общую шину питания через открытые транзисторы 24 и 25, Напряжение на выходе выпрямителя 7 сни жается до значения, при котором происходит одновременное выключение ключевого элемента 8, порогового элемента 10 и дополнительного порогового элемента 18. Таким образом, время включенного состояния порогового элемента 10 оказывается меньше времени -К , поэтому срабатывание реле 11 времени и исполнительного органа не происходит, в то время как ключевой элемен 19 остается во jbJlinoченном состоянии, и преобразователь 5 сохраняет свой работоспособность, выключение ключевого элемента 8 приводит к выключению сигнального элемента 9,что указывает на неисправность Эащиты преобразователя и необходимость принятия -мер по ее устранению. В случае обрыва или закорачивания одной из обьюток трансформатора 2, а также в случав закорачивания резисторов 3 и 4 или-ОДНОГО из нчх, на выходе выпрямителя 7 происходит понижение напряжения, которое приводит к выключению ключевого элемента 9, однако при этом пороговый элемент 10 и дополнительный элемент 18 остаются в выключенном состоянии, т.е. преобразователь не теряет своей работоспособности , В алучае обрыва цепей обоих резисторов 3 -и 4 в связи с отсутствием цепи для протекания токов через силовые ко№1утирующие элементы преобразователя 5, последний теряет свою работоспособность, при этом происходит выключение сигнального элемента 9. Исполвзование предлагаемогоизоб-; ретения повышает надежность устройства для залиты статического преобразователя напряжения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗМЦИТЫ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ «АПРЯЖЕНИЯ, выполненного на силовых коммутирующих элементах по двухтактной схеме, содержащее Датчик тока, выполненный на двух резисторах я трансформаторе, входная обмотка которого соединена с реэибтсфами в треугольник и подключена: своими выводами в силовую цепь коммутирупщих элементов,диодный выпрямитель, входная диагональ которого подключена к выходной обмотке трансформатора, при этом выход выпрямителя подключен к входу порогового элем1ен а и к базе транзистора ключа, в коллектор которого включен сигнальный элемент и тиристорный исполнительный элемент, анод которого соединен через предохранитель с для подключения плюсового вывода источниiTa питания и входом преобразователя, а катод тиристорного исполнительного элемента соединен с кле11 юй для подключения минусового вывода источника питания, отличающееся тем что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительныг пороговым элементом, трансформатором и выпрямителем, дополнительным транзистор ным ключом и -Ключевым элементом на основе тиристора и двух транзистдров, реле-времени, включенным -межДу выходом порогового элемента и управляющим электродом тиристорного исполнительного элемента, причем входная обмотка дополнительного трансформато ра подсоединена к клеммам для подклю 1ения нагрузки и его выходная обмотка подключена к входным выводам дополнительного, выпрямителя, выходные выводы которого подключены соответ(Л ственно к базе -и эмиттеру транзистора дополнительного ключа коллекс тор которого подключен к базе транзистора основного ключа, а входная обмотка основного трансформатора подключена к кдллекторам транзисторов дополнительного ключевого элемента, эмиттеры которых подсоединеЭ ны к клемме для подключения минуND сового вывода источника питания и базы которых подключены к анода тиристора исполнительного элемента чеU) рез тиристор дополнительного ключевого элемента, управляющий электрод которого подключен через дополнитель:о ный пороговый элемент к эмиттеру транзистора дополнительного ключа.