Устройство для регулирования мощности электрофильтра Советский патент 1978 года по МПК G05F1/66 

:-яого устройства; на фиг. 3-5 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

При нажатии на нусковую кнопку 1 (фиг. 1) возбуждаются главное реле MR и реле времени TDR. Контакты главного реле MRI, MR2 и AIRS замыкаются, нодсоединяя источник нитаНИ.Я переменного тока 2 через регулятор мощности 3 и высоковольтный трансформатор 4. После выдержки времени, например 13 с, контакты реле времени TDR1 замыкаются, а контакты реле времени TDR2 размыкаются. Контакты реле MR3 обеспечивают самоудержание реле MR и реле Т DR.

F3 течение тринадцатисекундной временной выдержки регулятор мощности 3 подключен с.хема.чи аналоговой вычислительной 5 к высоковольтному трансформатору 4. Это приводит к увеличению мопшости, поданной к фильтру, до величины, определяемой, с одной стороны, ручным управляюн им элементом, 6 (если переключатель рода работ 7) находится в положении «ручное и, с другой стороны, автоматической работой схем, что будет объяснено ниже. Контакты реле YRl разомкнуты в течение тринадцатисекундного периода выдержки времени. Иредположи.м, что в электрофильтре 8 возникла искра или дуга. При этом 13 аналоговый вычислительный блок 9 будут поступать сигналы, характеризующие ток и напряжения фильтра. В случае нормального искрения схемы аналогового вычислительного блока будут реагировать на сигналы искрения путем генерирования сигналов управления, которые обусловят уменьшение мощности, нодаваемой к трансформатору 4. Если имеет место короткое замыкание (в фильтре), то сигналы на щинах 10, И и 12 будут удовлетворять некоторым условиям, запрограммированным в схемах аналогового вычислительного блока 9 (как будет показано ниже), а контакты реле yRI будут замкнуты, возбуждая сигнальный индикатор 13 и первое реле управления 1CR. При этом нормально закрыть е контакты реле 1CR1 будут разомкнуты и главное реле MR и реле времени TДR обесточатся. Первые контакты управления 1CR2 будут также замкнуты, сохраняя возбужденное состояние первого реле управления до тех пор, пока не будет нажата кнопка 14. Замыкание контактов управления первого реле управления 1CR3 возбудит второе реле управления и обусловит размыкание контактов второго реле управления 2CRi и замыкание контактов второго реле управления 2CR2. указывая оператору на возникновение короткого замыкания в фильтре.

Дальнейщая работа устройства будет лучше понята после рассмотрения схемы аналогового вычислительного блока (фиг. 2, 3).

К выходу выпрямителя 15 подсоединяется датчик 16, регистрируюпшй мгновенные прова; Ь напряжения пита1 ия до нуля. На выходной пине 17 этого датчика формируется отрицательный импульс длительностью 1 мсек всякий раз, когда напряжени.е на первичной обмотке трансформатора 4 и, следовательно, на выпрямителе 15 уменьшается до нуля. Отрицатель ный импульс длительностью в 1 мсек возникает в шине 17 всякий раз, когда провал до нуля

происходит в напряжении, подаваемом на. фильтр. Это осуществляется путем зарядки конденсатора 18, тогда когда напряжение выще нуля. Когда напряжение уменьщается до нуля при переходе синусоиды напряжения пи тания через нулевое значение вследствие возникновения искры или дуги в фильтре 8, тогда отрицательно заряженная пластина конденсатора 18 заземляется. Результирующее входное напряжение становится положительны.м, а

Q на щине 17 будет формироваться отрицательный импульс. Делитель напряжения, образованный резисторами 19 и 20, объединенный со входным резистором 21 усилителя 22 обеспечивает постоянное отрицательное опорное напряжение, исключающее возможность формирования усилителем 22 ложных выходных сигналов.

Инвертор 23 преобразует импульсы отрицательной полярности в положительные импульсы длительностью 1 мсек, поступающие на один из входов схемы совпадения 24. При этом последняя будет находиться в открытом состоянии в течение 1 мсек, а все пропускаемые через нее сигналы будут инвертироваться по полярности. Шина 10 подключена к схеме

5 ограничения и фильтрации 25, выход которой подсоединен ко второму входу с.хе.мы 24.

Работа с.че.мы ограничения и фильтрации дана на фиг. 3, которая показывает сигналы в двух точках схемы. Кривая А показывает сигнал, представляющий ток фильтра в 1ни0 не 10. Кривая В соответствует сигналу па выходе схемы 25. Она же является верхней частью кривой А, однако передние и задние фронты кривой В значительно удалены от начала отсчета и от точки нерехода напряжения

питания через нулевое значение. Это предотвращает возникновение ложных сигналов па выходе схемы 24, благодаря тому, что сигнал, представляющий ток фильтра, не перекрывает импульсы инвертора 23 при нормальной работе схемы (т.е. при отсутствии искрения).

Выход схемы 24 подсоединен к быстродействующей схеме 26, которая реагирует на перегрузки и соединена с блоком управления регулятора 3. Если выходной сигнал схемы 24 является результатом сильного искрения, то в обмотке 27 появляется импульс, обеспечиваю- щий уменьшение угла отпирания тиристоров регулятора 3. Если искрение является относительно небольшим, то ток в обмотке 27 обусловливает только частичное уменьщение угла отпирания тиристоров регулятора.

Выходные импульсы схемы 24 также подаются по шинам 28 и 29 к блоку 30, обеспечивающе.му двойное интегрирование выходных и.мпульсов схемы 24.

Блок 30 интегрирует выходной сигнал отрицательной полярности (т.е. сигнал на выходе схемы 24) дважды. Результат интегрирования поступает на вход усилителя 31.

Работа блока 30 дана на фиг. 4, на которой показана кривая С, соответствующая форме сигнала выходного импульса схемы 24 на 29. Кривая Д соответствует сигналу на

выходе усилителя 31.

При работе (фильтра оптимальная эффскти.вность достигается путем приложения напряжения к пластинам фильтра несколько пиже уровня, при котором имеет место искренне. Таким образом, желательно носле 1скрения регулировать рабочее напряжение фильтра до уровня немного меньшего, чем уровень напряжения, нри котором возникает искрение и происходит образование дуги. В описанном устройстве такой уровень может быть достигнут автоматически при помощи одновибратора 32.

Выходные импульсы схемы 24 по шине 28 подаются ко входу одновпбратора 32. который при возбуждении генерирует импульс отрнцате.чьной полярности (фиг. 4, г) на выходной ишне 33. Этот импульс поступает на накопительный конденсатор 34, связанный с блоком задания 35.

Перед началом работы аналогового вычислительного блока 9 конденсатор 36 заряжается через диод 37 для получения напряжения, подаваемого через переключатель 38 (в автоматическом режиме) на блок 35.

Если требуется задать уровень напряжения вручную, то переключатель 38 переводят в другое положение.

Токовый сигнал фильтра действует как сигнал обратной связи, поступаюш.ий вместе с сигналом от конденсатора 34 на блок 35 и обуславливаюпшй уменьшение уровня выходного сигнала на шине 39, соединяющей выход блока 35 со входом усилителя 31.

При незначительном искрении в фильтре 8 отклонения напряжения могут быть недостаточными для создания и.мпульсов, отпирающих схему 24. Однако важно обнаружить такое незначительное искрение и уменьшить напряжение на пластинах фильтра путем уменьшения мош.рюсти, подводимой к фильтру. Чтобы выполнить эту функш ю, предус.мотрен высокочувствительный детектор, реагирующий на искрение и соотоящий 113 ди(|1ференциатора 40. на который поступают сигналы, характеризующие ток фильтра (с шины 10). Когда токовые импульсы, проходящие через фильтр, являются стабильными (как показано в течение периода времени t: на фиг. ), то дифференциатор 40 не обеспечивает и.мпульсного выхода на щине 41. Однако искра в фильтре, которая по своей природе вызывает быстрый подъем токового импульеа (период t; фиг. 4, а), обеспечивает выходной импульс от дифференциатора 40 на шине 41, что обуславливает срабатывание одновибратора 42. Выходной импульс последнего поступает на усилитель 31, уменьшая величину тока в обмотке управления 43. Это обеспечивает уменьшение угла управления тиристорами регулятора 3. Отрицательный выходной импульс одновибратора 42 поступает па одновибратор 32. Результирующий отрицательпый имг.1ьс. формируе.мый на шине 44, поступает на конденсатор ЗЧ, уменьшая выбранный уровень напряжения. Схема защ.иты от короткого замикания обеспечивает снятие мощности с фильтра 8 в течение короткого замыкания между высоковольтными элементами в фильтре и землей. Состояние короткого замыкания обнаруживается путем контролирования и определения величины первичного напряжения высоковольтного трансформатора и величины тока фильтра. Состояние короткого замыкания, запрогра.м.мировапное в блоке 9, означает, что первичное напряжение будет низким, например от двух до сорока вольт среднеквадратичного значения, а ток фильтра будет больще или равен 5% максимального тока фильт.ра, если только одновибратор 32 не будет возбужден. Трансформатор 45 изолирует сигнальные цепи от силовой цепи. Выходной резистор 46, подсоединенный к шине 10, подвергается воздействию сигнала напряжения, характеризующего величину тока фильтра. Резистор 47, потенциометр 48 и резистор 49 создают требуемое смещение. Схема регулирования напряжения и схема регулирования тока вместе выполняют функцию сравнения напряжения и тока. Выходные сигналы усилителей 50 и 51 обуславливают и обесточивание реле YR, когда напряжения, приложенные к диодам 52 и 53, отрицательны. Реле YR нормально возбуждает ся, когда фильтр работает, обеспечивая размыкание контактов реле YR1 (фиг. 1). При обесточении реле YR контакты реле YR1 замыкаются, позволяя току протекать между шинами 54, 55, что, в свою очередь, (фиг. 1) приводит к возбуждению первого реле управления 1CR и обесточивает г чвное реле MR. Прп этом контакты реле MR1 и MR2 отключают питание. Для лучшего понимания работы устройства рассмотрим диаграммы на фиг. 5. При наличии искры токовые импульсы Е (фиг. 5, а), которые детерминированы напряжением на резисторе 56 формируются регулярно до тех пор, пока не будет иметь место искра F в фильтре (фиг. 5, а) Функция управления устройства обуславливает при этом уменьщение тока фильтра до величины, показанной и.мпульсом G.

Первичное напряжение на трансформаторе 4 показано кривой Н (фиг. 5, б). Регулярные нулевые пересечения при последующем выпрямлении мостом 15 обеспечивают нулевые значения пульсирующего напряжения. При каждом нулевом отклонении датчик 16 генерирует импульс отрицательной полярности, который изменяется на положительную полярность инвертором 23 для получения положительных импульсов К (фиг. 5, в). Искра в фильтре также вызывает уменьшение до нуля первичного напряжения. Датчик 16 реагирует на это путем генерирования другого импульса L (фиг. 5, в). В то же самое время и.мпульсы К и L подаются в схему 24, обуславливая ее отпирание. Импульсы М (фиг. 5, г), характеризующие устойчивый режим работы и формируемые схемой 25. подаютея ко входу схемы 24. Обычно импульсы К и М подаются к схеме 24 сдвинутыми по фазе и, в результате этого,схема заперта. При наличии искры генерируется импульс L (как показано Bbinie) и сигнал .. характеризующий протекание тока фильтра совпадает с импульсом L. Это iipiiводит к п{1опусканию по крайней мере части сигьала Х -;ojie3 схему 24. В резу,1ьтате r:o.i чают выходн ;й имг;у, О (фиг. 5, д), величина и форма которого зависят от тока фильтра. являющегося результатом искры или дуги. Схема 26, реагируя на импульс О. уменьшает угол отпирания тиристоров регулятора 3 и, следовательно, уменьшает ток питания фильтра (фиг. 4, а). В случае короткого замыкания, например между шинами, ток фильтра будет отставать от напряжения фильтра на 90 дл. град, что обус.1овит совпадение между исходными импульсами К и током фильтра М (фиг. 5) и, следовательно, появление сигнала на выходе схемы 24. Сигнал искрения F будет также прикладываться к высокочувствительному искровому детектору и дифференцироваться дифференциатором 40 для подачи импульса включения к одновибратору 42. Результирующий отрицательный импульс Р (фиг. 5, и) подается к усилителю 31 для уменьшения тока, протекаюш.его в управляющей обмотке 43. Таким образом, налитое искры приводит к уменьшению мощности, подаваемой к фильтру 8 даже если искра является такой слабой, что она не СОСТОЯНИЙ вызвать обна4 уживаемое нулевое отклонение первичного напряжения и отпирания схемы 24. Выходной импульс С схемы 24 (фиг. 4, б) также подается к блоку 30. Параметры импульса искрения определяют форму выходного импульса Д, показанного на фиг. 4, в, который поступает на усилитель 31. вызывает быстрое уменьшение тока, протекающего через управляющую обмотку 43, .и уменьшает тем самым ток фильтра, как показано на фиг. 4, а. Однако быстрая, но не мгновенная подача моЩг ности к фильтру имеет место, если искра вызвала создание дуги, обуславливающей отключение устройства. Таким образом, в результате реакции схемы (30) мощность прикладывается к фильтру по линейному закону (фиг. 4, а). .Изучая формы сигналов более детально, заметим, что ток фильтра быстро уменьшается до нуля в течение временного периода t после возникновения импульса искрения F: В течение временного периода ta, схема (30) обеспечивает быстрое; изменяющееся по линейному закону, повторное приложение мощности. Максимальный уровень мощности, --достигаемый в конце этого периода, равен уровню, предшествующему рабочему уровню до искрения,- минус постепеино увеличивак щееся уменьшение, вызываемое зарядом, накопленным конденсатором 34. В течение временного периода t4 (фиг. 4, а), мощность фильтра постепенно увеличивается вследствие разряда конденсатора 34. Это приводит к появлению на выходе блока задання сигнала, подаваемого на усилитель 31 и обуславливающего увеличение тока в обмотке управления 43 по линейному закону. Медленный подъем уровня мощностей фильтра продолжается до тех пор, пока новый уровень искрения не достигнет того момента, при котором весь процесс полностью повторится. Формула изобретения Устройство для регулирования мощности электрофильтра, содержащее траисформатор, первичная обмотка которого через тирнсторные ключи, связанные с блоком управления, соединена со входными выводами, а втсфичая - с высоковольтным выпрямителем, в иагональ постоянного тока которого включен лектрофильтр, датчик, связанный с первичной бмоткой трансформатора и регистрирующий мгновенные провалы напряжения до нуля и хемы ограничений и фильтрации, отличающеся тем, что, с целью повышения эффективноси и надежности, оно сн;абжено схемой совпаения, один вход когорой соединен с упомянуым датчиком, а другой - со схемой ограниения фильтрации, а выход - со входом блока управления. Источники информации, принятые во внимаие при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 217502, л. G 05 F 1/22, 07.05.68. 2.Авторское свидетельство СССР № 318922, кл. G 05 F 1/00, 28.10.71. 3.Авторское свидетельство СССР.№ 300944, кл. G 05 F 5/00, 07.04.71. 4.Патент США № 3173772, кл. G 05 F 1/66.

f

/(AftA/

Ь

rrn иг

я

.г о

flEi

17

«вг.4

IP

Фие.З