Устройство для измерения прямого и обратного токов мощных вентилей Советский патент 1975 года по МПК H01J9/42 G01R31/24 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники, в частности к устройствам для измерения токов в вентилях.

Измерение токов в моменты отпирания и запирания вентилей имеет больплое значение при определении условий работы вентилей в различных преобразовательных установках, а также при испытаниях и исследованиях вентилей. Обратный ток вентилей в момент запираиия существенно сказывается на показатели их работы. Увеличение обратного тока выше определенных значений в ионных вентилях свидетельствует о возникновении процессов, предшествующих обратному зажиганию. Необходимо знать величину обратных токов и при последовательном соединении вентилей, так как обратные токи обуславливают характер распределения обратного напряжения по вертикалям. Большая скорость нарастания прямого то«а при отпирании вентилей также приводит к нежелательным эффектам: перегреву и распылению электродов в ионных приборах, перегреву тиристоров и выходу их из строя из-за эффекта di/dt и т. д.

Известно устройство для измерения обратнего тока, состоящее из измерительного шунта, включаемого последовательно с испытуемым вентилем. Падение напряжения, создаваемое на измерительном шунте током вентиля, подается на специальный делитель, усиливается и регистрируется с -помощью ЭЛТ. Однако с увеличением прямого тока испытуемого вентиля необходимо снижать активное сопротивление шуита с тем, чтобы ограничить выделявшуюся в нем мощность. В результате уровень полезного сигнала, снимаемого с щунта в момент отпирания вентиля или при протекапии обратного тока, снижается и становится близким к уровню помех. Номинальные токи вентилей для мощных преобразовательпых установок, например для передач постоянного тока, составляют тысячи ампер. При этих токах активное сопротивление шунта и его геометрические размеры даже при специальном исполнении становятся такими, что отношение

(где L и R-соответственно индуктивR

ность и активиое сопротивление шунта) превышает значение, необходимое для получения неискаженного сигнала.

Цель изобретения - расширение области примеиения измерительного шунта и повышение надежности измерения прямого и обратного токов мощных вентилей. Это достигается тем, что последовательно с шунтом включен вспомогательный низковольтный управляемый .вентиль, а параллельно шунту и указанному вспомогательному вентилю присоединены коммутационный узел и силовой иизковольтный управляемый вентиль с номинальйым током, равным току испытуемого вентиля. Чтобы в любой заданный момент времени обеспечить коммутацию тока из цепи, содержащей шунт, в цепь силового низковольтного вентиля или обратно, коммутационный узел содержит последовательно соединенные управляемый вентиль и конденсатор, параллельно которому присоединена цепь перезаряда. Определенная последовательность отпирания вентилей при измерении обратного тока обеспечивается тем, что управляющий электрод силового низковольтного вентиля соединен с генератором управляющих импульсов испытуемого вентиля, а управляющий электрод вспомогательного вентиля через пороговый элемент - с конденсатором коммутационного узла.

При регистрации прямого тока управляющие электроды указанных вентилей соответственно нересоединяются. Управляющий электрод силового низковольтного вентиля соединен через пороговый элемент с конденсатором коммутационного узла, а управляющий электрод вспомогательного вентиля - с указанным генератором управляющих импульсов. Управляющий электрод коммутирующего вентиля в обоих случаях соединен через линию задержки с указанным выше генератором унравляющих импульсов.

Таким образом, ток испытуемого вентиля проходит через шунт только в течение относительно короткого интервала времени, соответствующего, например, переходным режимам работы установки или испытуемого вентиля. Остальную часть времени ток проходит через цепь низковольтного силового вентиля. Активное сопротивление шунта в данном случае не зависит от тока иснытуемого вентиля и может быть выбрано достаточно большим, так как мощность, выделяющаяся в щунте, невелика. Кроме того, исключается влияние сопротивления шунта на протекание процессов в схеме. (Во время переходных процессов параметры схемы, как правило, допускают применение шунтов с большим сопротивлением, чем в остальной части проводящего периода).

На чертеже изображена схема устройства.

В цень преобразовательной установки последовательно с испытуемым вентилем 1 включены измерительный шунт 2 и вспомогательный низковольтный тиристор 3.

Испытуемым вентилем может быть высоковольтный ртутный вентиль, тиристорный блок или любой другой газоразрядный или полупроводниковый вентиль. Параллельно шунту 2 и тиристору 3 присоединены силовой низковольтный тиристор 4, а также коммутационный узел, содержащий последовательно соединенные тиристор 5 и конденсатор 6. Силовой тиристор 4 рассчитан на ток вентиля 1. Параллельно конденсатору 6 включена цепь перезаряда, содержащая последовательно соединенные индуктивность 7 и тиристор 8. Генератор управляющих имнульсов 9 служит для управления испытуемым вентилем 1. Верхнее

положение переключателя 10 соответствует измерению прямого тока. При этом управляющий электрод тиристора 3 соединен с генератором импульсов 9, а управляющий электрод тиристора 4 через пороговый элемент 11-с конденсатором 6. В качестве порогового элемента может быть использован, в частности, стабилитрон.

В нижнем положении переключателя 10, соответствующем измерению обратного тока, унравляющий электрод тиристора 3 соединен через элемент 11 с конденсатором 6, а управляющий электрод тиристора 4 - с генератором 9. Управляющий электрод тиристора 5 подключен через линию задержки 12 к генератору импульсов 9.

При измерении прямого тока испытуемого вентиля тиристор 3 отпирается одновременно с испытуемым вентилем. Поэтому ток испытуемого вентиля в начальный период проходит через шунт 2. Сигнал, снимаемый с шунта, усиливается и регистрируется с помощью электронно-лучевой трубки. Через определенный интервал времени, длительность которого регулируется линией задержки 12, отпирается тиристор 5. Так как конденсатор 6 предварительно заряжен, ток испытуемого вентиля переходит в цепь тиристора 5, а тиристор 3 запирается. Конденсатор 6 перезаряжается и при определенной величине напряжения на конденсаторе 6, определяемой пороговым элементом II, отпирается тиристор 4. После этого под действием напряжения на конденсаторе 6 ток коммутируется в цепь тиристора 4 и в дальнейшем проходит через него. После запирания тиристора 5 конденсатор снова перезаряжается через тиристор 8 и индуктивность 7. При следующем срабатывании генератора управляющих импульсов 9 последовательность работы устройства повторяется.

Если переключатель 10 устанавливается в нижнее положение, одновременно с испытуемым вентилем отпирается силовой тиристор 4, через который и проходит, в основном, прямой ток испытуемого вентиля. В момент, предшествующий окончанию прямого тока, отпирается тиристор 5. После этого тиристор 4 запирается, ток переходит в цепь тиристора 5, конденсатор 6 перезаряжается. Затем отпирается тиристор 3 и в дальнейшем ток испытуемого вентиля проходит через тиристор 3 и шунт 2. Для обеспечения цепи обратного тока тиристор 4 выбирается таким, чтобы его время выключения было больше времени выключения испытуемого вентиля, или тиристор шунтируется встречно включенным диодом.

Таким образом, прямой ток в период его спада и обратный ток испытуемого вентиля проходит через шунт и измеряется указанным способом.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения прямого и обратного токов мощных вентилей, содержащее измерительный шунт, включенный последовательно с испытуемым вентилем, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности измерения, последовательно с шунтом включен низковольтный вспомогательный вентиль, а параллельно шунту и указанному вспомогательному вентилю присоединены коммутационный узел и силовой низковольтный вентиль с номинальным током, равным току испытуемого вентиля.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью коммутации тока в любой заданный момент времени, коммутационный узел образован цепочкой из последовательно соединенных управляемого вентиля и конденсатора, параллельно которому присоединена цепочка перезаряда.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения определенной

У

последовательности отпирания вентилей при измерении обратного тока, управляющие электроды силового и вспомогательного низковольтных вентилей соединены соответственно

с генератором управляющих импульсов испытуемого вентиля и через пороговый элемент - с конденсатором коммутационного узла, а управляющий электрод коммутирующего вентиля соединен с генератором импульсов через

линию задержки.

4. Устройство по пп; 1 и 3, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью обеспечения определенной последовательности отпирания вентилей при измерении прямого тока, управляющие

электроды силового и вспомогательного низковольтных вентилей соединены соответственно с конденсатором коммутационного узла через пороговый элемент и с указанным генератором управляющих импульсов.