Устройство для защиты от перенапряжений Советский патент 1977 года по МПК H02H3/20 H01T15/00 

1

Изобретение относится к области электротехники и может быть иснользовано в высоковольтных полупроводниковых преобразователях.

Известно устройство для защиты преобразовательного блока, содержащее управляемый разрядник, блок управления разрядником с формирователем запускающих импульсов и цепочку из встречно включенных лавннных диодов, в котором блок управления разрядником снабжен датчиком тока, включенным между указанными встречно соединенными диодами, иричем его выход подключен к формирователю импульсов 1. Недостатками этого устройства являются сложность схемы, низкое быстродействие, а также возможность ложной работы нз-за разброса во временах восстановления тиристоров.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для заHuiTbi от перенапряжений, содержащее включенные параллельно запиндаемому оборудованию лавннный ограничитель и уиравляемый разрядннк с формирователем запускающнх импульсов 2. Однако это устройство также сложно по .своей схеме, так как формпрователь запускающих импульсов содержит пороговый элемент и схему усиления, что связано с примененнем посторонннх источннков питания.

Для упрощения схемы н новышення надежности и быстродействия в предлагаемом устройстве формирователь запускающнх импульсов включен последовательно с лавииным ограничителем и выполнен в внде параллельно соединенных ннтегрирующей ценочки из последовательно включенных конденсатора, реактора и резистора, донолннтельного конденсатора и донолнительного резистора.

На чертеже дана схема оп1 сываемого устройства.

Устройство содержит высоковольтный нолуироводниковый преобразователь 1, лавннный ограничитель 2, управляемый разрядннк 3,

формирователь имнульсов, включающнй в себя конденсатор 4, реактор 5, резнстор 6, дополнительный конденсатор 7 н дополннтельиый резистор 8, искровой промежуток 9 и импульсный трансформатор 10. Конденсатор 4

является интегрирующей емкостью, и напряжение, до которого он заряжается, пронорциоиальио интегралу тока в лавине (J /лап- О т. е. энерпп перенапряжения. Реактор 5 осун1ествляет фо 5сировку срабатывапия устройства ирн больших скоростях

/

иарастання тока в лавнне

dt

Резистор 6 осуществляет запуск управляемого разрядника по доп)стнмой амплитуде 30 тока в лавнне.

Конденсатор 7 предназначен для создания крутого фронта имнульса управлення. Емкость GZ конденсатора 7 на 1-2 норядка меньше емкостн Ci конденсатора 4.

Резнстор 8 служит для разряда емкостей Ci и С2 конденсаторов 4 и 7 в режимах, не приводящих к срабатыванию устройства.

Искровой нромежуток 9 выполняет роль порогового и коммутирующего элементов. В частности, это может быть вакуумный или газонаполненный высокостабильный разрядник.

Импульсный трансформатор 10 формирует импульс высокого напряжения с крутым фронтом для запуска управляемого разрядника 3. Для этого его первичная обмотка выполнена маловитковой с минимальной индуктивностью рассеивания.

Ири перенапряжениях с амплитудой ннже напряжения лавииообразования лавинного ограничителя ток в лавине отсутствует и устройство находится в обесточенном состоянии.

При перенапряжениях с амплитудой выше напряжения лавииообразования лавинного ограничителя 2, но энергиями меньще допустимой для лавиииого ограничителя, через лавинный ограничитель начинает протекать ток лавины (1лав). при этом суммарное напряжение на элементах 4-6 последовательной цепи

1

di.

. + U, + U,,.dt+L +

: d Jdt

Г лавЧи

где L - индуктивность реактора 5, R - сопротивление резистора 6, меньше пробивного напряжения искрового промежутка 9. Сигнал запуска при этом не вырабатывается.

После окончания тока лавины конденсаторы 4 и 7 разряжаются через резистор 8 и схема готова к работе.

При перенапряжениях с амплитудой выше напряжения лавинообразования лавинного ограничителя 2 и энергосодержанием, приближающимся к допустимому для лавиииого ограничителя, или при токе в лавине, приближающемся к опасной амплитуде, суммарное напряжение И- на элементах 4-6 последовательной цепи становится выше пробивного напряжения искрового промежутка 9, он пробивается и через иервичиую обмотку имиульсного трансформатора 10 протекает ток разряда конденсатора 7, ток разряда конденсатора 4 и коммутируется ток лавины (глав}Разряд конденсатора 7 формирует фронт импульса, а ток лавииы и ток разряда конденсатора 4 создают необходимую длительность импульса. Импульсный трансформатор 10 формирует импульс запуска управляемого разрядника 3, после срабатывания которого ток, вызванный перепапряжепием, коммутирзетсй с

лавинного ограничителя 2 на управляемый разрядник 3, где иеренанряжение гасится.

Иапряжеиие, создаваемое на элементах устройства нри протекании тока в лавине, иаходится в пределах 1-3 кВ. Эта величина не влияет па характеристику лавинного ограничителя, напряжение лавинообразования которого составляет десятки и сотни киловольт. Параметры Сь L и выбраны так, что при

работе устройства запуска по энергии в лавине (в этом случае невелико) напряжение f/4, до которого заряжается конденсатор 4 от иротекания тока в лавине, значительно иревосходит падение наиряжения UQ на резисторе 6 и падение напряжения t/s на реакторе 5, т. е.

.

При работе устройства запуска по токовой отсечке (по допустимой амплитуде тока в лавине) иадение напряжения UQ на резисторе 6 значительно иревосходит падение напряжения f/4 па конденсаторе 4 н падение напряжения

t/5 на реакторе 5, т. е.

(

.

Формула изобретения

1.Устройство для защиты от перенапряжеиий, содержащее включенные параллельно защищаемому оборудованию лавинный ограничитель и уиравляемый разрядник с формирователем запускающих импульсов, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности и быстродействия, формирователь запускающих импульсов включен последовательно с лавннным ограничителем и выполнен в виде параллельно соединенных интегрирующей цепочки из иоследовательно включенных конденсатора, реактора и резистора, дополнительного коиденсатора и дополнительного резистора.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкости С конденсатора и С дополнительиого кондеисатора выбраны в пределах соотношення

.

С2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР №279582, М. Кл.2 Н 02Н 3/20, 1969.

2.Патент Франции № 2192743, М. Кл. Н 01Т 5/00, 15.03.74 (прототип).

L I