Устройство для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя Советский патент 1976 года по МПК H02H7/10 B60L3/04 

налов, и управляющие электроды разрядных тиристоров в обоих узлах подключены к другим выходам блока преобразования сигналов через дополнительные разделительны диоды. Кроме того, устройство может быть сн жено конденсатором, подключенным через дополнительный диод к выходу узла формирования импульсов управления тиристоров преобразователя и через другие дополнител ные тиристоры, управляющие электроды кот рых подключены к выходу блока преобразования сигналов, к первичным обмоткам импульсных трансформаторов указанных двух противофазных тиристоров преобразователя. Устройство может быть также снабжено тиристорами противовозбуждения, управляющие электроды .которых подключены через блок формирования импульсов управления этими тиристорами и элементы задержки к выходу блока преобразования сигналов, а силовые электроды подключены к обмоткам якорей и возбуждения электрических машин. На фиг. 1 показана принципиальная элек трическая блок-схема описываемого устрой ства; на фиг. 2 - узел преобразования и задержки сигналов в соединении с узлом формирования импульсов управления тиристоров преобразователя. Как показано на фиг. 1, узел 1 преобразования и задержки сигналов подключен выводами О- к источнику 2 питания перемен ного тока, выводами Ь - на выходные выводы датчика 3, сра:батывающего при возникновении режима опрокидывания преобразователя; выводами с - на выходные вывод датчика 4, который срабатывает при возникновении режима кругового огня и вклю чен на равнопотенциальные точки параллель но включенных цепей обмоток 5-6 якорей двух электрических мащин; выводами d-fiна выводы управляющих электродов тиристо ров 7-8 противовозбуждения, которые совместно с нормально закрытыми 9-11 и открытыми 12-15 контактами тормозного переключателя предназначены для переключения последовательно включенных обмоток 16 воз ждения электрических мащин из рабочего режима возбуждения в режим противовозбужденид условно выводами f - на входы узла 17 формирования импульсов управления тиристоров 18-19 статического возбудителя; выводами - на управляющий электрод тиристора 20 емкостного пре рывателя тока в тиристорах 18-19 статического возбудителя; выводами Ji - на выводы датчика 21, который срабатывает при пробое плеча преобразователя и снабжен удерживающим элементом; условно необозна ченными выводами ч вход узла 22 формирования импульсов управления тиристоров 23-26 преобразователя. Цепи обмоток 5-6 якорей содержат зашунтированные нормально замкнутыми контактами 27-28 тормозного переключателя стабилизирующие резисторы 29-30, сглаживающие реакторы 3132, быстродействующие контакторы 33-34 и включены через преобразователь и датчик 21 пробоя на выводы вторичной обмотки 3 силового трансформатора. Обмотки 16 возбуждения защунтированы резисторами 3637, резистор 37 превосходит по величине резистор 36 и защунтирован диодом 38, который включен встречно напряжению статического возбудителя и обеспечивает получение приемлемой величины перенапряжений при емкостном прерывании тока в тиристорах 18-19 статического возбудителя. Конденсатор 39 емкостного прерывателя подключен к блоку 4О заряда конденсатора 39 через диод 41, а к выводам статического возбудителя - через тиристор 20 и разделительные диоды 42-43, что сделано для облегчения прерывания тока в тиристорах 18-19 статического возбудителя емкостным прерывателем тока. Статический возбудитель включен на выводы вторичной обмотки 44 силового трансформатора. Первичная обмотка силового трансформатора переключена к источнику питания через главный однополюсный воздушный выключатель 45. На фиг. 2 показаны составляющие элементы и связи узлов 1 и 22. Узел 1 содержит блок 46 преобразования сигналов датчика 3 опрокидывания преобразователя, датчика 4 кругового огня и датчика 21 пробоя плеча преобразователя. Блок 46 усиливает, размножает и преобразует длительность сигналов этих датчиков. Узел 22 формирования импульсов управления тиристоров 23-26 преобразователя содержит трансформатор 47 и блок 48 управления зарядным тиристором 49, причем выход блока 48 и управляющий электрод зарядного тиристора 49 соединены через стабилитрон 50. Эти элементы узла 22 совместно с диодом 51 предназначены для заряда конденсатора 52. Конденсатор 52 подключен через тиристор 53 к первичной обмотке импульсного трансформатора 54 одного из тиристоров 23-26 преобразователя. На фиг. 2 условно показан один такой импульсный трансформатор 54. Через разрядный тиристор 55 конденсаор 52 подключен к токоограничивающему езистору 56. Блок 57 управления преобазователем подключен своими выходами к правляющему электроду тиристора 53 неосредственно, а к управляющему электроу разрядного тиристора 55 через разделиельный диод 58. Предлагаемое устройство для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя снабжено также дополнительными тиристорами 59, подключенными через стабилитрон 50 параллельно управляющему эле троду зарядного тиристора 49 в узлах 22 и 17 формирования импульсов управления тиристоров 23-26 преобразователя и статического возбудителя 18-19. Управляющие электроды этих дополнительных тиристоров 59 подключены к выходам блока 46 преобразования сигналов, и управляющие электроды разрядных тиристоров 55 в узлах 22 и 17 формирования импульсов управления тиристоров 23-26 преобразования тиристоров 18-19 статического возбудителя через дополнительные разделительные диоды 60 подключены к другим выходам блока 46 преобразования сигналов. Устройство также снабжено конденсатором 61, подключенным через дополнительный диод 62 к выходу узла 22 формирован импульсов управления тиристоров 23-26 преобразователя и через другие дополнитель ные тиристоры 63, управляющие электроды которых подключены к выходу блока 46 преобразования сигналов, к первичным обмоткам импульсных трансформаторов 54 двух противофазных тиристоров, например, 25 и 26 преобразователя. На фиг. 2 узел 22 условно показан неполностью в части формирования импульсов управления и в час ти заряда конденсаторов для противофазных импульсов управления. Узел 17 аналогичен узлу 22. В отличие от узла 22 он подключен к узлу 1 не одними выводами , как это условно показано на фиг. 1, а двумя парами выводов, как показано на фиг. 2 для узла 22. Одна пара выводов для узла 17 не нужна из-за отсутствия необходимос ти формировать иа плеч статического воз- дителя нулевой вентиль. Управляющие электроды тиристоров 7 и 8 противовозбуждения подключены через блок 64 формирования импульсов управлени этими тиристорами и элементами задержки: конденсатором 65 и стабилитроном 66 - к выходу блока 46 преобразования сигналов. Устройство работает следующим образом При работе электроустановки в режиме потребления энергии устройство работает в ждущем режиме. Это означает, что тирис торы 20, 7, 8, 59, 63 закрыты, конденса торы 39 и 61 заряжены, а конденсатор 65 с помощью щунтирующего его и условно не показанного на фиг. 2 резистора полностью разряжен. При работе электроустановки в режиме потребления энергии и возникновения режима кругового огня и пробоя плечи преобразователя устройство работает Е следующем порядке. Прежде всего срабатывают датчики 4 и 21. Они приводят в действие блок 46 преобразования сигналов, который формирует импульсы управления для тиристоров защиты, длительность которых измеряется от момента их выдачи до момента отключения главного выключателя 45. Подача импульсов управления на управляющие электроды тиристоров 59 и 55 обеспечивает их отпирание и удержание в открытом состоянии до момента отключения главного выключателя 45. Отпирание тиристора 59 обеспечивает закорачивание выхода блока 48 и, следовательно, закрытие зарядного тиристора 49 и исключение последующего заряда конденсатора 52. Отпирание разрядного тиристора 55 обеспечивает разряд конденсатора 52 на токоограничиваюпи1й резистор 56, и следовательно, прекращение формирования импульсов управления тиристоров 23-26 преобразователя. Таким образом, отпирание и удержание в открытом состоянии тиристоров 59 и 55 обеспечивает дли1 ельное и эффективное снятие импульсов управления с тиристоров 23-26 преобразователя. Аналогичным образом снимаются импульсы управления с тиристоров 18-19 статического возбудителя. Снятие импульсов управления с тиристоров преобразователя и возбудителя происходит практически одновременно. Одновременно со снятием импульсов управления с тиристоров возбудителя и преобразователя сформированный блоком 46 импульс управления подается через выводы на управляющий электрод тиристора 20, что обеспечивает его отпирание и, следовательно, разряд в основном через разделительные диоды 42 и 43 конденсатора 39 емкостного прерывателя на тиристоры 18-19 возбудителя, прерывание тока в них и коммутацию тока обмоток 16 возбуждения с возбудителя в цепь, содержащую резистор 36 и диод 38. Этим заверщается подготовка к переводу электрических мащин из рабочего режима в режим противовозбуждения. Сформированный блоком 46 импульс управления подается через элементы задержки, т. е. конденсатор 65 и стабилитрон 66. Длительность времени задержки измеряется от момента выдачи импульсов управления блоком 46 до момента заверщения процесса прерывания тока в тиристорах 18-19 возбудителя. Она принимается, например, равной 1 м/сек, что 3-5 раз больше максимально необходимо, величины времени задержки. Задержка необходима для исключения включения обмоток 5 и 6 якорей на цепь, содержащую вторичную обмотку 44 и тиристоры 18-19 возбудителя и щунтируюшую цепь обмоток 16 -возбуждения, т. е. для исключения значител ной перегрузки по току обмоток 5 и 6 яко рей и снинсения эффективности противовозбуждения. Блок 64 формирует короткие импульсы управления. Они через выводы d-6 узла 1 подаются на управляющие электроды тиристоров 7-8 противовозбуждения. Отпирание тиристоров 7-8 обеспечивает включение обмоток 16 возбуждения через нормально замкнутые контакты 9-11 тормозного переключателя на выводы обмоток 56 якорей и, следовательно, начало режима противовозбуждения электрических машин электроустановки. Если на коллекторе, например, обмотки 5, якоря возник круговой огонь, то обмотка 6 якоря будет включена не только на вышеуказанную цепь обмоток 16 возбуждения, но и на параллельную цеп содержашую нормально замкнутые контакты 27-28 тормозного переключателя, сглаживаюшие реакторы 31-32, сливные контакты быстродействующих контакторов 33-34, дугу, перекрывающую коллектор обмотки 5 якоря. С целью исключения токовой перегрузки обмотки 3 якоря и обеспечения э(Ьфек тивного противовозбуждения датчик 4 обеспечивает отключение быстродействующих контакторов 33-34, что на фиг. 1 и 2 условно не показано. Сформированный блоком 46 импульс управления подается на управля ющий электрод тиристора 63 для формирова ния нулевого вентиля. Отпирание тиристора 63 обеспечивает разряд конденсатора 61 на первичную обмотку импульсного трансформатора 54 тиристоров одного плеча преобразователя. Сформированные двумя противофазными выходами импульсы управления подаются на управляющие электроды тиристоров соответствующих плеч преобразователя, например тиристоры 25-26. Их отпирание обеспечивает формирование нулевого вентиля, что однако возможно, если Э. Д. С обмоток 5-6 якорей согласуется с полярностью тиристоров 25-26. Следовательно при работе электроустановки в режиме потребления энергии формирование нулевого вентиля невозможно. Его формирование необ ходимо и возможно лищь при работе электроустановки в режиме генератора и возникновении режима опрокидывания преобразователя. Срабатывание защиты завершается отключением главного выключателя 45, что на фиг. 1 и 2 условно не показано. Отключение выключателя 45 необходимо как с целью обеспечения резервирования, так и с цр.тью обеспечения возможности вое становления устройства защиты, когда она получает питание от обмоток собственных нужд силового трансформатора. Восстановление устройства для защиты дистанционно невозможно тишь в случае ее срабатывания 29 из-за пробоя плеча преобразователя. Это обеспечивается тем, что датчик 21 снабжен удерживающим элементом и лишен дистанционного восстановления. Это полезно в том отношении, что исключается повторное возникновение режима пробоя плеча преобразователя. Восстановление датчика 21 производится после устранения причины, вызвавшей его срабатывание. При работе электроустановки в режиме генератора и возникновения опрокидывания инвертора и кругового огня устройство работает аналогично вышеизложенному порядку. Отличие состоит в том, что обмотки 56 якорей включаются на обмотки 16 возбуждения через нормально открытые контакты 12-15 тормозного переключателя, быстродействующие контакторы 33-34 отключаются при срабатывании датчиков 3 и 4 из тиристоров 25-26 преобразователя формируется нулевой вентиль, который включает обмотки 5-6 якорей на цепи, содержащие соответственно быстродейс гвующие контакторы 33-34, сглаживаюш е реакторы 31-32 и стабилизирующие р зисторы 29-30. При работе электроустановки в режиме генератора контакты 9-11 тормозного переключателя рбоомкнуты, а контакты 1215 замкнуты. Эффективность устройства для зашиты от аварийных токов управляемого преобразователя применительно к рекуперативным электровозам переменного тока типа ВЛ8ОР выражается в том, что обеспечивает, вопервых, эффективную защиту возбудителя и преобразователя от сверхтока режима пробоя плеча.в случае невозможности применения плавких предохранителей; во-вторых, максимальное приближение электрических машин независимого возбуждения к машинам сернесного возбуждения в части количественных и качественных характеристик вышеуказанных сверхтоковых режимов и переходных процессов; в - третьих, исключает 6 из 8 быстродействующих контакторов. Формула изобретения 1. Устройство для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя, соединенного с электрическими машинами постоянного тока, обмотки возбуждения кс.торых подключены к статическому возбудителю, содержащее зарядные и разряд1;ые иристоры, , также импульсные трансформаторы в узлах формирования импульсов управления тиристорами преобразователя и возбудителя и блок преобразования сигналов датчика пробоя преобразователя, датчика опрокидывания преобразователя, датчика кругового огня, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности действия защиты, оно снабжено дополнительными тиристорами, подключенными через стабилитрон параллельно управляющему электроду зарядного тиристора в обоих узлах, управляющие электроды дополнительных тиристоров подключены к выходам блока преобразования сигналов, и управляющие электроды разрядных тиристоров в узлах подключены к другим выходам блока преобразования сигналов через дополнительные разделительные диоды.

2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю-, щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты путем образования нулевого вентиля из двух противофазных тириси д.

торов преобразователя, оно снабжено ко№денсатором, подключенным через дополнительный диод к выходу узла формирования импульсов управления тиристорами преобразователя и через другие дополнительные тиристоры, управляющие электроды которых подключены к выходу блока преобразования сигналов, к первичным обмоткам импульсных трансформаторов указанных двух противофазных тиристоров преобразователя.

3. Устройство по пп. 1и2, отличающееся тем, что оно снабжено тиристорами противовозбуждения, управляющие электроды которых подключены через блок формирования импульсов управления этими тиристорами и элементы задержки к выходу блока преобразования сигналов, а силовые электроды подключены к обмоткам якорей и возбуждения электрических машин.

N,.

L.AJvл.ЛwnJ

47

ГП

JO

т a «I о

X

6

.j

ve.2