УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ Советский патент 1969 года по МПК H02P13/06 

В известных устройствах для переключения трансформаторов под нагрузкой, содержащих включенные встречно-параллельные тиристоры с управляющими элемептам 1 в переключаемых ветвях, пик-трансформаторы, фиксирующие момент прохождения тока в тиристорах через нуль, и полупроводниковые диоды, происходит кратковременный разрыв цепи нагрузки, необходимый для обеспечения надежности работы самого переключающего устройства и для предотвращения короткого замыкания регулируемого трансформатора.

Этот разрыв ввиду кратковременности не влияет существенно на режим нагрузки (потребителя), однако вызывает значительные перенапряжения на элементах переключающего устройства и требует специальных мер по защите управляемых вентилей от перенапряжений, особенно при индуктивных нагрузках.

В предлагаемом устройстве в качестве управляющих элементов для каждого тиристора включаемой и отключаемой ветвей использованы триггеры с двумя входами, причем к одним из входов триггеров каждой ветви подключен пик-трансформатор той же ветви через полупроводниковые диоды одинаковой полярности, а к другим входам триггеров каждой ветви - пик-трансформатор другой ветви

через полупроводниковые диоды различных полярностей. Пик-трансформаторы снабжены отдельной обмоткой подмагничивания и содержат во вторичной цепи включенные встречно-параллельно неуправляемый диод и тиристор, управляющий электрод которого подключен к дополнительному выходу указанного триггера.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Оно содержит, по крайней мере, по два тиристора 1,2 н 3, 4 в каждой ветви.

Каждый тиристор имеет свои управляющие элементы - триггеры 5, 6 и 7, 8.

В каждую из ветвей переключающего устройства включены пик-трансформаторы 9 и 10. Импульсы с пик-трансформаторов через блок-контакты 11 и 12 и через включающие ячейки 13 и 14 подаются на разделительные

трансформаторы 15 и 16, а со вторичных обмоток этих трансформаторов - на входы триггеров.

Импульсы пик-трансформатора 9 поступают на отключающие входы 17 и 18 триггеров 5

и 7 и на включающие входы 19 и 20 триггеров 6 и 8, а импульсы пик-трансформатора 10 - на отключающие входы 21 и 22 триггеров 5 и S и включающие входы 23 и 24 триггеров 5 и 7. При состоянии триггера, условно

ние на основном выходе, а при отключенном состоянии - на всномогательном выходе. Из одного состояния в другое схема переводится подачей импульсов на включающие н отключающие входы.

Кроме основных обмоток, каждый пиктрансформатор имеет обмотку нодмагничивания, на которую лодается постоянное напряжение. Полярности включения обмоток пиктрансформаторов разделительных трансформаторов и диодов 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, включенных в их вторичные цепи, а также диодов 33 и 34 и тиристоров 35 и 36 включающих ячеек выбирают такие, которые обесиечнвают поступление управляющих, импульсов в нужные моменты для получения правильной последовательности операний.

Назначение включающих ячеек - согласование полярности управляющих импульсов с полярностью намагничивания. Тиристоры включающих ячеек (маломощные) управляются напряжением, снимаемым со вспомогательных выходов 37 и 38 триггеров 5 и 6. В схеме имеются также две линии задержки 39 и 40 для создания дополнительных сдвигов импульсов.

Схема работает следующим образом.

В исходном состоянии иереключатели 41 и 42 находятся .на ооответсгвующих ответвлениях регулировочной обмотки 43. Триггеры 5 и 7 включены, следовательно, подано напряжение на управляющие электроды тиристоров

Iк 3. Эти тиристоры попеременно открываются, обеспечивая прохождение тока нагрузки 44 через ответвление 41. Если триггеры 6 и 8 отключены, напряжение на управляющие электроды тиристоров 2 и 4 не. поступает, и эти тиристоры остаются все время закрытыми. Блок-контакты // разомкнуты, а блокконтакты 12 замкнуты. При прохождении тока через нуль на вторичной обмотке пиктрансформатора 9 возникают импульсы напряжения, однако, они не поступают в цепи управления триггерами, так как блок-контакт

IIразомкнут. Благодаря подмагничиванию управляющие импульсы оказываются сдвинутыми навстречу друг другу.

Для переключения тока с ответвления переключателя 41 на ответвление переключателя 42 необходимо разомкнуть блок-контакт 12 и включить блок-контакт 11. Если при этом ток протекает через тиристор 1, то при ближайшем переходе этого тока через пулевое значение на вторичной обмотке пик-трансформатора появляется импульс отрицательной полярности, который не пропускается диодом 33 и закрытым тиристором 55 включающей ячейки 13. После перемены знака тока, следующей за полупериодом, в который ток проходил через тиристор 3, полярность управляющего импульса оказывается положительной, и этот импульс пропускается диодом 33. Благодаря подмагничиванию импульс появляется после момента перехода тока через нуль, т. е. уже в начале следующего полупериода, когда вновь проводит тиристор /. При этом появляются имиульсы на отключающих входах триггеров 5 и 7, которые отключаются и снимают напряжение с уиравляющих электродов тирцсторов / и 5. Однако ток через тиристор 1 продолжает протекать. Одновременно подается напряжение на уиравляющий электрод тиристора 35 включающей ячейки, и эта ячейка подготавливается к пропусканию импульсов обратной полярности.

Благодаря диодам 29 и 31 управляющий импульс возникает только на включающем входе триггера 6. Последний включается и подает напряжение на управляющий электрод

тиристора 2. Задержка, вносимая линией задержки 39, устраняет возможные неправильности в работе схемы, вызванные разбросом времени срабатывания триггеров.

ДальнеЙ1нее поведение схемы зависит от

характера нагрузки и направления потока энергии через трансформатор. Если в момент подачи напряжения на управляющий электрод тиристора 2, т. е. в момент, близкий к переходу тока нагрузки через нулевое значевне, напряжение на этом тиристоре положительное, то тиристор открывается сразу. Если же в этот момент наиряжение отрицательное, то оно сделается положительным не более, чем через полиериода. Б этом случае тиристор открывается с некоторой задержкой.

В обоих случаях тиристоры 1 и 2 оказываются открытыми одиовременно, но короткого замыкания не может произойти, так как оба тиристора проводят ток нагрузки в одиом направлении.

Циркулирующий ток в цепи тиристоров 1 и 2, вызванный напряжением ступени, протекает лишь до тех нор, нока общий ток в цепи тиристора 1 не станет равным нулю, а ток в

цепи тиристора 2 не станет равным току нагрузки. В этот момент коммутация заканчивается, т. е. тиристор 1 закрывается, и ток нагрузки полностью переходит на включаемую ветвь.

Продолжительность коммутации зависит от направления регулироваиия, направления потока энергии через трансформатор, фазового угла нагрузки, величины тока нагрузки и величины индуктивности ступени.

По окончании коммутации на вторичной обмотке пик-трансформатора появляется управляющий имнульс отрицательной полярности. Тиристор 35 пропускает этот импульс, так как на его управляющем электроде имеется положительное напряжение. Благодаря наличию подмагничивания пик-трансформатора управляющий импульс появляется несколько ранее момента исчезновения тока в тиристоре 1. Подмагничивание обеспечивает также

достаточную величину управляющего импульса при исчезновении тока в тиристоре 1. При отсутствии подмагничивания этот импульс был бы значительно меньше первого, так как при исчезновении тока не происходитрансформатора. Управляющий импульс поступает через диод 5/ на включающий вход триггера 8 и включает этот триггер - напряжение подается на управляющий электрод тиристора 4.

Тиристоры 2 и 4 открываются попеременно, обеспечивая прохождение тока нагрузки через ответвление переключателя 42. Для включения в обратную сторону необходимо отключить блок-контакты 11 к включить блок-контакты 2, а для дальнейщего переключения в ту же сторону предварительно перевести переключатель с ответвления переключателя 41 на ответвление переключателя 45, после чего переключить блок-контакты.

В обоих случаях схема работает так , как было описано, но при этом импульсы получаются от второго пик-трансформатора, отключаются триггеры 5 и S и тиристоры 2 н 4, а триггеры 5 и 7 и тиристоры 1 и 3 включаются.

Таким образом, переключение происходит без разрыва цепи, благодаря чему восстанавливающиеся напряжения промышленной частоты на тиристорах не больше напряжения ступени.

В тех случаях, когда пик-трансформаторы дают достаточные по величине импульсы при отсутствии перемагничивания, т. е. не при переходе тока через нуль, а при подходе к нулю, надобность в иодмагничивании, а следовательно, и во включающих ячейках отпадает.

Разделительные трансформаторы могут не устанавливаться в случае применения в схеме магнитных триггеров.

Во избежание длительного обтекания тиристоров током в схеме должны быть предусмотрены специальные шунтирующие контакты.

Предмет изобретения

1.Устройство для переключения трансформаторов под нагрузкой, содержащее включенные встречно-параллельно тиристоры с управляющими элементами в переключаемых ветвях, пик-трансформаторы, фиксирующие момент прохождения тока в тиристорах через

нуль, и иолупроводниковые диоды, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности переключения, в качестве управляющих элементов для каждого тиристора включаемой и отключаемой ветвей использованы

триггеры с двумя входами, причем к одним из входов триггеров каждой ветви подключен пик-трансформатор той же ветви через полупроводниковые диоды одинаковой полярности, а к другим входам триггеров каждои ветви - пик-трансформатор другой ветви через полупроводниковые диоды различных полярностей.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пик-трансформаторы снабжены отдельной

обмоткой подмагничивания и содержат во вторичной цепи включенные встречно-параллельно неуиравляемый диод и тиристор, управляющий электрод которого подключен к дополнительному выходу указанного триггера.

И5