Устройство для защиты выпрямителя с индуктивно емкостным фильтром,работающего на индуктивую нагрузку Советский патент 1983 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в уст ройствах вентильных преобразователей для питания мощных электромагнитов и установок сильных магнитных полей. Известен источник питания, содержащий вентильный преобразователь,под ключенный выходом к нагрузке через фильтр, и устройство полосовой отрицательной обратной связи Cl}.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является регулируемый источник питания электромагнита, содержащий вентильный преобразователь, индуктивно-емкостной фильтр, подключенный к выходу преобразователя, трансформатор, один вывод вторичной обмотки которого подключен к одному выходному выводу фильтра, а другой предназначен для подключения через нагрузку к другому выходному выводу фильтра, двухтактный транзисторный усилитель, первый и второй транзисторы которого объединены коллекторами в общую точку, предназначенную дл подключения к одному выводу источника коллекторного питания, первый и второй вентили, анодами подключенные соответственно к коллекторам первого и второго транзисторов, катодами соответственно к катодам первого и второго тиристоров и к одним входным выводам первого и второго датчиков, другие входные выводы которых объединены и подключены к средней точке первичной обмотки трансформатора, а выходы первого и второго датчиков подключены соответственно к управляю 1иЕИМ переходам первого и второго тиристоров, полосовой усилитель обратной связи,, входами подключенный к вы ходу фильтра, а выходами - к базам первого и второго транзисторов соответственно r2j. Недостатком этого устройства явля ется низкая надежность, обусловленная низкой надежностью защиты транзисторов, подвергаюцихся воздействию перенапряжения в переходных процессах в течение времени перехода источ ника коллекторного питания в инверторный режим. Целью изобретения является повыше ние надежности устройства для защиты Поставленная цель достигается тем,,устройство для защиты выпрямите ля синдуктивно-емкостным фильтром, работающего на индуктивную нагрузку содержащее трансформатор, один вывод вторичной обмотки которого подключен к одному выходному выводу фильтра, а другой предназначен для подключения через нагрузку к другому выходному выводу фильтра, двухтактный транзисторный усилитель, первый и второй транзисторы которого объеди йены коллекторами в общую точку. предназначенную для подключения к одному выводу источника коллекторного питания, первый и второй вентили, анодами подключенные соответственно к коллекторам первого и второго транзисторов, катодами - соответственно к катодё1М первого и второго тиристоров и к одним входным выводам первого и второго датчиков, другие вхс5дные выводы которых объединены и подключены к средней точке первичной обмотки трансформатора, а выходы первого и второго датчиков подключены соответственно к управляющим переходам первого и второго тиристоров, полосовой усилитель обратной связи, входом подключенный к выходу фильтра, а выходами -к базам первого и второго транзисторов сЪответственно,- снабжено диодом,дросселем и первым и вторым предохранителями , причем дистд анодом подключен к объединенным в общую точку анодам первого и Второго тиристоров, предназначенных для подключения к другому выводу источника коллекторного питания, катод диода подключен к среднему выводу первичной обмотки трансформатора, дроссель - параллельно диоду, а катоды первого и второго тиристоров через первый и второй предохранители соответственно подключены к началу и концу первичной обмотки трансформатора. На чертеже представлена схема устройства для за1ф1ты. Устройство содержит вентильный преобразователь 1, выходом подключенный к U-C фильтру, выполненному на индуктивности 2 и конденсаторе 3, трансформатор 4, вторичная обмотка 5 которого включена между фильтроми нагрузкой б, двухтактный транзисторный усилитель, первый 7 и второй 8 транзисторы которого объединены коллекторами в общую точку, подключенную, к одному выводу.источника коллекторного питания 9, другой вывод которого подключен к анодам первого 10 и второго 11 тиристоров и к одним выводам диода 12 и дросселя 13, другие выводы которых объединены и .подключены к средней точке первичной обмотки 14 трансформатора 4 и к одним входным выводам первого 15 и второго 16 датчиков. Эгдаттеры первого 7 и вторе го 8 транзисторов через первый 17 и второй 18 вентили соответственно подключены к объединенным вместе катоду первого тиристора 10, другому входному выводу первого датчика 15 и одному выводу первого предохранителя 19 и к объединенным вместе катоду второго тиристора 11, другому выходному выводу второго датчика 16 и одному выводу второго предохранителя 20. Другие выводы первого 19 и второго 20 предохранителей подключены

соответственно к началу и концу первичной обмотки 14 трансформатора 4. База первого 7 и второго 8 транзисторов подключены соответственно к одному и другому выходам полосового усилителя обратной связи 21, входомподключенного к выводу фильтра 2-3.

Устройство работает следующим образом,

В номинальном режиме выпрямленное напряжение преобразователя 1 рагулируется в соответствии с изменением управляющего, напряжения, подаваемого на вход управления выпрямителем извне Пульсации напряжения предварительно сглаживаются Ц С-фильтром. Напряжение на выходе фильтра прикладывается к последовательной цепи из вторичной обмотки 5 трансформатора 4 и обмотки электромагнита нагрузки 6 ЭДС вторичной обмотки 5 трансформатора 4, ив,дуцируеьые из первичной обмотки 14, в полосе частот действия отрицательной обратной связ;и примерно от 10 Гц до 10 кГц, встречны напряжению на выходе фильтра с точностью до обратной амплитудной частотной характеристики разомкнутого контура Обратной связи. Частотная характеристика коэффициента сглаживания пульсации этим контуром совпадает с прямой амплитудной частотной характеристикой разомкнутого контура. В этом режиме каскг д работает в классе А, ток через лроссель 13 постоянный и равен сумме коллекторных токов первого 7 и второго 8 транзисторов.

Напряжение источника коллекторного питания 9 и параметры усилителя выбираются исходя из ряда условий. Индуктивность и сопротивление вторичной обмотки 5 трансформатора 4 должны &1ть много меньше индуктивности и сопротивления обмотки электромагнита нагрузки 6, соответственно индуктивность и сопротивление первичной обмотки должны быть такими, чтобы было обеспечено необходимое значение нижней частоты полосыравномерного пропускания усилителя по напряжению, равное примерно 10-20 Гц, а ЭДС,индуцируемая в первичной обмотке 14 из вторичной 5, при номинальном значении скорости изменения тока через обмотку 14 и обмотку 5 электромагнита нагрузки 6 не превышала 10-20% от напряжения источника коллекторного питания 9, равного примерно 35-40% от предельно допустимого значения напряжения .

В аномальных режимах, когда скорость изменения тока через вторичную обмотку 5 больше номинальной, составляю1чая ЭДС, индуцируемгш в первичной обмотке 14, превышает пороговое значение, установленное в первом и втором датчиках 15, 16, сигналом с выхода которых открывается один из тиристоров 10, 11. В результате плечо первичной йбмотки 14, йа яжение на котором согласно с напряжением источника коллекторного питания 9, оказывается зашунтированным через дроссель 13. Индуктивность дросселя 13 намного больше индуктивности плеча первичной обмотки 14. Поэтому постоянная времени образованной цепи намного больше времени существования аномального режима и максимальное значение- тока в этой цепи может быть снижено в 100 и более раз. В частности, для снижения тока с 10-50 кА до 20-100 А достаточно установить дроссель с габаритной мощностью 5-10% от габаритной мощности трансформатора. В то же время, при указанных значениях тока, достаточно использовать по одному тиристору 10 или 11.

При больших скоростях изменения тока через вторичную обмотку 5 арАбатывает первый или второй предохранитель 19 или 20 соответственно.

Диод 12 предназначен для заьвлкания цери рассеивания энергии, накопленной в дросселе 13.

Применение изобретения позволяет повысить надежность регулируемого источника питания электромагнита путем повыюения надежности работы двухтактного транзистс ного усилителя исчочника.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗМЩТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ С ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНЫМ ФИЛЬТРОМ, РАБОТАКЯЧРГО НА ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ, содержащее трансформатор, один вывод вторичной обмотки которого подключен к одному выходному выводу ультра, а другой предназначен для подключения через нагрузку к другому выходному выврду фильтра, двухтактный транзисторный усилитель, первый и второй транзисторы которого .объединены коллекторами в общую точку, предназначенную дляподключения К одному выводу источника коллекторного питания, первый и второй вентили, анодами подключенные соответст- I . вскпш:;,- ; I If ч liATEfHHff- ,J 13f I ТгХ ш;5 : лЯ j ««ЙИОГНйА .венно к коллекторам первого и второго транзисторов, катодами - соответственно к катодам первого,и второго тиристоров и к одним BxoritflJM выводам первого и второго датчиков, .другие входные выводы которых объединены и подключены Кч средней точке первичной обмотки трансформатора, а выходы первого и второго датчиков подключены соответственно к управляюп1им переходам первого и второго тиристоров, полосовой усилитель обратной связи, входом подключенный к выходу фильтра, а выходами - к базам первого и второго транзисторов соответственно, отличающее ся тем, что, i с целью покдиения надежности, оно снабжено диодом, дросселем и первым (Л и вторым предохранителями, причем анодом подключен к объединенным в общую точку анодам первого и второго тиристоров,- предназ наченных для подключения к другому выводу источника коллекторного -питания, катод диода подключен к среднему выводу пер-, вичиой обмотки трансформатора, дроссель - параллельно диоду, а катоды со ел 10 первого и второго тиристоров через первый и второй предохранители соответственно подключены к началу и концу первичной обмотки трансформатора.