Устройство для ограничесния перенапряжения в сети постоянного тока Советский патент 1977 года по МПК H02H9/06 

Изобретение касается вопроса защиты электрической сети постоянного тока и может быть испшшзёвано во всех отраслях народного хозяйства, где имеются электртческне сети м цепи постоянного тока.

Известно устройство, содержащее мнш-оолойные полупровсщниковые структуры вместо искро вого промежутка ( 1 .

Оонако это устройство пригодно только для цепей переменного тока. того, из-за жравенства значений токов управлеш1я включенных встречно-параллельно тиристоров, особенно при OTpHuaTejftHbix температурах окружающей среды, необходимо иметь нендентичные и в то же время мощные делители напряжения, что влечет за собой несяравданные потери электроэнергии в них, осложняет настройку и затрудняет унификаиию.

Известно также устройство, содержащее ограничивающий резистор, соединенный последовательно с тиристорным блоком, шунтированным в обратном направлении диодом, в котором предусмотрен включенный параллельно тиристору делитель, к средней точке которого подк)П(тена управляхнцая цепь тиристора (.2 .

Недостатком известнсхо устройства является ю что оно не июжет быть применено в устройствах, где может вроисходить хотя бы кратковременное иэменекие полярности напряжения. Надежность и функШ10налы1ые возможности устройства огранн.чены 1вм, что (яю чувствительно к толчкам рабочего напряжения, например, при сбросе нагрузки. Щж этом в управлякмцей цепи, состоящей из последовате;в ио соединенных ;конденсат(фа и , сопротнвлешш, возникает импульс тока, который вызывает падение на1фяжения на ссяфотнвлеине и 1фиводиг к отпиранию тиристора устройства. Устройство срабатьшает также при включении рабочего напряжения. {фоме того, нелинейное сопротивление в рязрядной nsrai, задерживая разряд конденсатора, влияет на уровень импульса напряжения в защищаемой сети, при котором срабатывает устройство. Существующие нелинейные активные сопротивления дооускают ограниченное шсло импульсов тока, после чего В(1ходят из строя. Эти недостатки препятствуют применению устройства в цепях постоянного тока, где происходит большое число коммуташ101гаьи операш(й, вызывающих импульсы переиапряжеиий И толчки рабочего напряжения. К таким орпям относятся тяговые сети, где наряду с коммупщконHbiivm, возникают также атмосферные перенапряжения.

Цель изобретения - расширение функциональных р лможностей устройства. Достигается это тем, что допопйитепьно введен тиристорн1 1Й блок, встреч но вкля)ченнь(й по отношению к первому гиристор)юму finoKy, причем аногш тиристоров соединены через два последовательно включегшых конденсатора, а между соединенными катодами тиристоров и точкой соединения конденсаторов включено нелинейкое сопротившние, достигается также тем, что в ткристорных блоках делитель выполнен в виде последовательно соединенных диода и стабилитрона, а в управляющую цепь тиристора дополнительно введены два стабигмтрона, катоды которых подключены к диоду, анод одного стабилитрона подключен к катоду тиристора, а другого - к управляющему электроду тиристора.

На чертеже показана принципиальная устрсйства.

Устройство состоит из двух Ьдинаковых встречно включенных блоков, поэтому аналогичные элементы второго блока имеют по схеме одинаковые обозначения. В каждом блоке тиристор () шунтирован в обратном направлении диодами 2(2 ) и 3(3 ). Диод имеет лавинную или стабилитронну о характеристику. .Между управляюцдам электродом гаристора 1 и точкой соединения диодов 2 и 3 включена цепочка соединенных между собой катодами диодов 4 и 5. Диод 5 имеет ста-. бювитронную характеристику. Катоды стабилитро нов 4 (4 ) и 5 (5 ) соединены с катодом стабилитрона 6 (б ), а его анод соединен с катодом тиристора 1. Аноды тиристоров 1 и l соединены с последовательно включенными конденсаторами 7 и 7 , а нх средняя точка соединена с катодами тиристоров 1 и l нелинейным сопротивлением 8. К аноду тиристора 1 присоединен ограничивающий резистор 9. При возникновении на клемме 10 импульса перенапряжения положительной полярности, амплитуда которого достигает величинь суммарного напряжения лавинообразованкя или стабшшзадаи диодов 3 и 5, по цепи 3,4, 5, 1, 2, 3 и 9 пойдет ток, и тиристор 1 откроется, В результате перенапряжение между точками 10 и 11 будет ограничено, его энергия рассеится в резисторе 9. Если величина перенапрюкения выше наг1ряжения уставки разрядника произойдет его повторное включение.

После прохождения импульса тока, вызванного перенапряжением, через тиристор 1 пойдет ток разряда конденсатора 7, напряжетше которого в мо мент отпирания тиристора 1 было равно амплитуде ограничиваемого импульса перенапряжения. Разряд - конденсатора 7 происходит по контуру 7, 1, 8, 7. Так как эта цель является колебательным контуром, то заряд конденсатора 7 изменит знак. Обратный перезаряд конденсатора 7 происходит по цепи 7, 8, 2, 3, 7. В связи с тем, что. прямое падение напряжения на диодах 2 и 3 больше, чем прямое

падение на тиристоре 1, последний запирается, и устройство готово для ограничения последующего импульса И1Ш повторного включе1шя, если уровень перенапряжения к этому моменту все еще вьпле напряжения фабатывания разрядника.

При возникновении импульса перенапряжения положительной полярности на клемме 11 процесс происходит аналогично, но при этом в работе участвуют элементы, отмеченные на схеме штрихом. Нелинейное сонротивленне 8 участвует в запирании как тиристора 1, так и тиристора l .

Величина линейного резистора 9 выбирается такой, чтобы падение напряжения на нем при любых возможных токах через тиристор 1 или l не превьпшло суммы напряжений стабилизации или лавЙ11ообразования диодов 3 и 5 шш 3 и 5 Сумма зтих напряжений должна равняться величине принятого уровня ограничения перенапряжений. При этом в случае необходимости вместо диода 3 и З может быть использована цепб последовательно соединенньгх лавинных вентилей или стабилитронов. Напряжение стабитазации стабилитронов 5 или 5 должно быть меньше напряжения стабилизации стабилитрона 6 и б .Параметры 7, 7 и 8 выбираются так, чтобы процесс ререзаряда конденсатора в направлении 7 (7 ), 8, 2 (2 ), 3 (З ), 7 (7 ) начался после прохождения импульса перенапряжения.

В сетях высокого напряжения ограничение перенапряжения осуществляется путем последовательного соединения нескольких предлагаемых устройств, число которых зависит от уровня рабочего напряжения.

Применение предложенного устройства ограничивает перенапряжение в сетях постояйного тока до уровня, близкого к максимальному значению рабочего напряжения,это в свою очередь повышает проздюсть изоляции, ее долговечность, сокращает эксплуатационные расходы на содержание оборудования устройств постоянного тока, особенно на электрических железных дорогах.. Кроме того, за .счет резкого снижения уровня перенапряжений можно существенно снизить число последовательна соединенных полупроводниковых приборов в преобразовательных агрегатах и капиталовложения щ их сооружение, а также расходы по содержанию устройств и потери электроэнергии.

Формула изобретения

1. Устройство для 01ракичения перенапряжения в сети постоянного тока, содержащее ограничиваюищй резистор, соединенный пгкледовательно с тиристорным блоком, . шунтирюванным в обратном направлении диодом, в котором предусмотрен включенный параллельно тиристору делитель, к средней точке которого подключена управляющая цепьтиристфасдиодом, отличающееся тем,что, целью расширения функциональных возможностей,

дополнительно введен второй тиристорный блок, встречно включенный по отношению к первому тиристорному блоку, причем аноды тиристоров соединены через два последовательно включенных конденсатора, а между соединенными катодами тиристоров и точкой соединения конденсаторов включено нелинейное сопротивление.

2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что в тиристорных блоках делитель вьшолнен в виде последовательно соединенных диода и

ктабилитрона, а в управляющую цепь tHpiiciopa дополнительно введены два стабилитрона, катоды котфых подключены к диоду, анод одного она подключен к каюду тиристора, а другого-к упр авля11}щему электроду тщрмяскфа.

Источнюш явформааии, цринягые во

при экспертизе:

1.Авторское свидетельство С(ХЗ №202289, М.Кл.Н 01 Н 9/06; 1972.

2.Патент Англии № 960667,кдаос Н 2 Н 58,1964.