Устройство для контроля исправности последовательно соединенных вентилей Советский патент 1984 года по МПК H02H7/10 H02M1/18 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты вентильных преобразователей, реагирующим на повреждение отдельных вентилей при их последовательно-параллельном соединении.

По основному авт.св. № 705594 известно устройство для контроля .исправности последовательно соединенных вентилей, содержащее делител напряжения, образующий с цепью вентилей мост, в диагональ которого через выпрямитель включен реагирующий орган, выход которого через светоканал связан со счетчиком импульсов, дополнительный выпрямитель с конденсатором на выходе, зажимы переменного тока дополнительного выпрямителя подключены к зажимам переменного тока основного выпрямителя, а реагирующий орган включен последовательно с встречно соединенными выходами выпрямителей.

При подаче напряжения на вентили в процессе включения преобразователя, а также в момент запирания .вентилей обратным напряжением величина напряжения может распределяться по цепи последовательно соединенных вентилей крайне неравномерно из-за различия времени восстановления запирающих свойств отдельных вентилей. При этом на диагонали моста воникают импульсы напряжения небаланса.

Для выравнивания распределения напряжения по цепи последовательно соединенных вентилей применяются шунтирование вентилей RC-цепями, однако при реальных значениях емкости ВС-цепей полное выравнивание обратных напряжений не достигается, причем с увеличением значения емкости соответственно увеличивается постоянная времени ее разряда, а таже среднее значение импульсов напряжения небаланса. В этом случае значение напряжения небаланса может превышать значение напряжения на диагонали моста, в результате чего оказывается невозможным отстроиться от напряжения небаланса путем выбора значения сглаживающей емкости в цепи питания источника света.

Целью изобретения является повышение отстройки от ложных сигналов, возникающих при подаче напряжения на вентили.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля исправности последовательно соединенных вентилей снабжено вторым, третьим и четвертым дополнительными выпрямителями, делителем с переменным коэффициентом деления, диодом, конденсатором, резистором, первым и вторым пороговыми элементами, первым и вторым расширителями импульсов, элементом выдержки времени первым и вторым усилителями, блоком суммирования и двумя управляемыми ключами,причем второй и третий допонительные выпрямители с последовательно-согласно включенными входами включены в диагональ моста, к выходу второго дополнительного выпрямителя, подключен делитель с переменным коэффициентом деления, к .выходу которого через диод подсоедине конденсатор, а через резистор и первый контакт первого управляемого ключа - первый вход блока суммирования, выход третьего дополнительного выпрямителя через второй контакт первого управляемого ключа соединен с вторым входом блока суммирования, а через последовательно соединенные первый пороговый элемент, первый расширитель импульсов, элемент времени и первый усилитель соединен с управляющим входом первого управляемого ключа, йыход блока суммирования через последовательно соединенные четвертый выпрямитель, второй пороговый элемент, второй расширитель импульсов и второй усилитель соединен с управляющим входом второго управляемого ключа, который включен последовательно с реагирующим органом.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 а - потенциальные диаграммы его работы при напряжении небаланса на диагонали измерительного моста вследствие разброса времен восстановления запирающих свойств вентилей; на фиг.2 б - то же, при пробое вентили; на фиг.З - то же, при наложении напряжения небаланса на обратное напряжение вентиля(в случае пробоя вентиля) ПРИ их одинаковых (а) и разных (б) знаках.

Устройство содержит последовательно соединенные вентили 1, делитель 2 напряжения, между средними точками цепи последовательно соединенных вентилей 1 и делителя 2 напряжения подключены основной 3 и первый дополнительный 4 выпрямительные мосты, отрицательные полосы которых соединены непосредственно, а положительные - через реагирукнций орган - реле 5. На выходе моста 4 включен сглаживающий конденсатор 6. Контакты 7 реле 5 подключены последовательно с анодом стабилитронного ключа 8 и источником 9 света к накопительному конденсатору 10 и источнику 11 питания. На потенциале Земля расположен фотоприемник 12, выход которого соединен со счетчиком 13 импульсов.

Второй 14 и третий 15 дополнителные выпрямители с последовательносогласно включенными выходами включены в диагональ моста, к выходу второго 14 дополнительного выпрямителя подключен делитель 16 с переменным коэффициентом деления, к выходу которого через диод 17 подсоединен конденсатор 18 и резистор 19. Выход третьего выпрямителя 15 через последовательно соединенные первый пороговый элемент 20, первый расширитель импульсов 21, элемент выдержки времени 22 и первый усилитель 23 подключен к управляющему входу первого ключа 24, выходы которого через блок суммирования 25 и последовательно соединенные четвертый дополнительный выпрямитель 26, второй пороговый элемент 27, второй расширитель импульсов.28 и второй усилитель 29 подсоединены к управляющему входу второго управляемого ключа 30.

Блоки 20-23 и 25-29 могут быть выполнены на основе использования полупроводниковых функциональных и логических элементов. Для коммутации соответствующих цепей могут быть применены транзисторные или тиристорные ключи (24, 30).

На фиг.2 и 3 обозначено:и 5- напряжение небаланса на диагонали моста U -Ujg - напряжение на выходах блоков с соответствующими номерами; JCP 27 напряжение срабатывания порогового блока 27.

Действие устройства основано на сравнении расчетного значения напряжения небаланса.и фактического значения напряжения на диагонали моста

Напряжение небаланса на диагонали моста имеет форму импульсов, передний фронт которых скачком возрастает до максимального значения напряжения небаланса ц , а защний фронт является экспонентой , где Т - постоянная времени, определяемая параметрами КС-цепей, шунтирующих вентили. Бестоковая пауза между импульсами зависит от угла коммутации и лежит в пределах 180120 (10-6,6 мс ).

Сравнение расчетного значения напряжения небаланса и фактического значения напряжения на диагонали моста осуществляется через время -fcр от момента возникновения импульса напряжения, причем время tp должно быть меньше максимальной длительности импульсов t .

Коэффициент деления делителя напряжения 16, подключенного к второму выпрямителю 14, устанавливается равным Ыр е Р Цепочка из последовательно соединенных порогового элемента 20, расширителя импульсов 21, элемента выдержки времени 22 и усилителя 23 обеспечивает подключение выхода делителя 16 и третьего выпрямителя 15 к входам сумматора

25 через время tp от моментов возникновения импульсов напряжения на диагонали моста. Полярность выхода третьего моста противоположна полярности второго моста, поэтому на5 пряжение на выходе сумматора 25 равно разности расчетного момента tp и фактического напряжения на интервале -fcp значений. Неизменность расчетного значения напряже0 ния, подаваемого на первый вход сумматора, достигается путем выбора необходимой постоянной разряда, подг ключенного к делителю конденсатора 18 на первый вход сумматора через

с резистор 19.

При пробое одного или большего числа вентилей напряжение на диагонали моста увеличивается на значение обратного напряжения, соответ- ствующего числу пробитых вентилей

(и об) Поэтому расчетное напряжение, подаваемое на первый вход сумматора, определяется по выражению

ир(и,5„ и ггглКр Действительное значение напряже5 ния на диагонали моста является

функцией времени и описывается выражением

((()

0 Благодаря подключению к вентилям сглаживающих ВС-цепей пульсации обратного напряжения незначительны и можно считать Upf,(tl :(Jp5 поэтому

U,5r.(-tl -и„б

5 Разность между действительным и расчетным значениями напряжения на диагонали моста

flU(t)U(tl-Up.( п,-

.,. 40 ,,,,()-U,j ctp-ci(t|.4U4AU

Для обеспечения коэффициента чувствительности устройства при пробое одного вентиля, равного 2, необхо45 димо выполнить соотно1чение

UoSm(

-1 2

(tn

Тогда наибольшая допустимая крат50ность напряжения небаланса по отношению к обратному падению напряже;ния на одном вентиле, при которой обеспечивается требуемая чувствительность устройства

55

-ot,

-oi,

ЧV(ll

Joipl-r-e

При реальных значениях мс, ti,10,0 - 13,3 Mc,-tp 8 - 11 мс получаем в среднем. X 3, что соответствует наибольшим реальным Значениям перенапряжений на отдельных вентилях вследствие разброса

времен восстановления запирающих свойств антивентилей.

Устройство работает следукяцим образом.

Вход дополнительного устройства включается в диагональ измерительного моста,

С выхода второго моста 14 напряжение подается на вход делителя 16, имеющего изменяемый с помощью переменного резистора коэффициент деления, конденсатор 18 заряжается через диод 17 до значения напряжения, близкого к амплитуде импульсов напряжения на выходе делителя 16,

Значение активного сопротивления 19 выбирается таким, чтобы конденсатор 18 не успевал разряжаться на первый вход сумматора 25 за время замкнутого состояния ключа 24.

При равенстве обратных напряжений на вентилях плеча преобразователя напряжение на диагонали измерительного моста равно нулю, пороговый элемент 20 не срабатывает,ключ 24 разомкнут, напряжение на обоих входах сумматора 25, а также на его выходе равно нулю. В этом случае пороговый элемент 27 не срабатывает, управляющий сигнал с выхода усилителя 29 не поступает, и ключ 30 в цепи обмоток реле 5 разомкнут. При возникновении разброса времен восстановления запирающих свойств вентилей, соединенных последовательно- в плече преобразователя, на диагонали измерительного моста появляются импульсы напряжения небаланса (, которые имеют форму, приведенную на фиг12 а. Напряжение на первом и втором входах сумматора появляется после срабатывания ключа 24, Напряжение небаланса на выходе моста 15 приводит в действие пороговый элемент 20, на выходе которого появляются прямоугольные импульсы, равные по длительности импульсам напряжения небаланса. На выходе расширителя импульсов 21 длительность прямоугольных импульсов превышает длительность импульсов на выходе порогового элемента 20, на выходе элемента вьщержки времени 22 сигнал появляется через время ip от момента возникновения импульса напряжения небаланса и исчезает одновременно с сигналом на выходе расширителя импульсов. Напряжение на выходе усилителя 23 повторяет форму сигнала на выходе-элемента выдержки времени 22 и управляет ключом 24. ПРИ появлении напряжения на выходе усилителя 23 замыкаются оба контакта ключа 24 и подсоединяют выход делителя 16 и выпрямителя 15 к входам сумматора 25, Ключ 24 (Включается на времяtp -t t||, приче

Ти больше длительности импульса напряжения небаланса на величину выдержки времени расширителя импульсов 21.

За BpeMHtp t -t, производится суммирование напряжений на выходе делителя 16 и моста 15, взятых с разными

знаками.. В момент

напряжение

на выходе сумматора теоретически равно нулю, затем оно увеличивается до

. Уставка порогового

момента

элемента 27 выбирается больше максимального значения напряжений на выходе сумматора, которое в этом режиме равно

IP.

И

Т

-Фн.п,е

При этом пороговый элемент 27 не срабатывает, расширитель импульсов

28 и усилитель 29 также не срабатывают, КЛЮ.Ч 30 разомкнут, реле 5 не срабатывает, и ложный сигнал о пробое вентилей не вырабатывается. При пробое одного вентиля и равенстве обратных напряжений на остальных вентилях (фиг.25) на диагонали измерительного моста появляется напряжение, значение и форма которого соответствует обратному напряжению на.вентиле. В этом случае напряжение, подаваемое в интервале , на первый вход сумматора, в меньше амплитуды обратного напряжения, а напряжение, подаваемое на второй вход, практически равно амплитуде обратного напряжения. Разность этигс напряжений превышает уставку срабатывания порогового элемента 27, происходит его срабатывание, замыкается ключ в цепи обмоток

0 реле 5, При срабатывании реле 5 устройство вырабатывает сигнал о пробое вентиля.

При наложении напряжения, вызванного пробоем вентиля, и напряжения

5 небаланса, вызванного разбросом времен восстановления запирающих свойств устройство работает аналогично (фиг. 3 а , 6 ).

Если знак напряжения, вызванного

0 пробоем вентиля, противоположен знаку напряжения небаланса (фиг.ЗГ), то результирующее напряжение на диагонали измерительного моста имеет разнополярный характер. Напряжения

5 на выходах мостов 14 и 15 и порогового блока 20 имеют провал. Поэтому для обеспечения требуемой выдержки времени от момента возникновения импульсов напряжения на диагоQ нали измерительного моста, введен расширитель импульсов 21, в напряжении на выходе которого провал отсутствует

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения определяется повышением отстройки устройства для контроля исправности последовательно соединенных вентилей от напряжения небаланса и исключением вследствие этого выработки устройством ложных сигналов о

пробое вентилей. Экономический эффект при этом определяется исключением отключений преобразователя для его осмотра и предполагаемого ремонта в случае поступления ложных сигналов о пробое вентилей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ ВЕНТИЛЕЙ ПО авт.св. № 705594, отличающееся тем, что, с целью повышения отстройки от ложных сигналов, возникающих при пода- , че напряжения на вентили, оно снабжено вторым, третьим и четвертым дополнительными выпрямителями, делителем с переменным коэффициентом деления, диодом, конденсатором, резистором, первым и вторым пороговыми элементами, первым и вторым расширителями импульсов, элементом выдержки времени, первым и вторым усилителями, блоком суммирования и двумя управляемыми ключами, причем второй и третий дополнительные выпрямители с последовательно-согласно включенными выходами включены в диагональ моста, к выходу второго дополнительного выпрямителя подключен делитель с переменным коэФфициентом деления, к выходу которого через диод подсоединен конденсатор, а через резистор и первый контакт первого управляемого ключа - первый вход блока суммирования, выход третьего дополнительного выпрямителя через второй контакт первого управляемого ключа соединен с вторым входом блока суммирования, а через последовательно соединенные первый порого- § вый элемент, первый расширитель им- пульсов, элемент времении первый усилитель соединен с управляющим входом первого управляемого ключа, выход блока суммирования через по.следовательно соединенные четвертый выпрямитель, второй пороговый элемент, второй расширитель импульсов и второй усилитель соединен с управляющим входом второго управляемого ключа, который включен последовательно с реагирующим органом.

Lkk

VHS

k L k

w

ViO

Vm

Viz n n n

П

Tl

П

IS

fw

..n n n

%

1Г20 rn I-It-I

t

5 t

л

л л

л л

n

2J

I

/

%

-t

n

n y/7

n

-t

5k. t t

4JUi.2