Статический выключатель Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 H03K17/424 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике безыскровой коммутации цепей переменного тока с применением силовых тиристоров, и может использоваться в системах электроснабжения.

Известен тиристорный выключатель с автоматическим контролем исправности тиристоров, используемый для коммутации электрических нагрузок в сетях переменного тока 1. Недостатком дан-, ного выключателя является его невысокое быстродействие.

Из известных тиристорных, выключателей с автоматическим контролем исправности тиристоров наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является выключатель 2, содержащий три пары встречно-параллельно включенных тиристоров, посредством которых трехфазная нагрузка подключается в трехфазной сети переменного напряжения, формирователь импульсов управления тиристорами, и датчик Проводимости. Последний содержит сигнальное реле, включенное между искусственными нулями, образованными двумя группами резисторов, которые подключены к фазным проводам со сторон нагрузки и питающей сети и соединены в звезду.

В рабочем состоянии выключателя потенциалы искусственных нулей разны. Вследствие перекоса напряжения на сто10роне нагрузки одного из тиристоров при обрыве нити баланс нарушается и но обмотке сигнального реле протекает электрический ток, вызывающий срабатывание последнего. Срабатывая, сигнальное реле: включает звуковой или световой сигнал, при этом отключение нагрузки осуществпяют вручную, С момента выхода из строя тиристора до момента отключения нагрузки электроприемники, подключен20|1ые к неисправной фазе выключателя, пи таются постоянным пульсирующим током, что является недопустимым для электрических двигателей, трансформаторов п 7 т. п, и, следовательно, ограничивает об ласгь пртге енеиия указанного устройства. Кроме того, тиристорньзй выключатель использующий подобный датчи.к проводИ , мостйз неработоспособен в случае двухстороннего питания и нагрузки. Цель изобретен1ш ° повышение быстро действия и расширение функционштьных возможностей вьжлючателя. Это дойти гается т-ем, что статический- выключател содерлсащий пары встречно-шараллельно :Ышюченных тиристоров, параллельно которым подключены Входы датчиков состо ния тиристоров, и формирователь импуль сов управления тиристорами, снабжен дро селями по числу TVipHCTopHHx пар, высок частотным генератором прямоугольного напряжения, разделительным трансформат ром, элементом И. Датчики состояния Т15ристоров выполнены в виде двух.полу« периодных транзисторных ключей, выходы которых через элемент И под1шючены к входу формирователя импульсов управления, входы через измерительные тран- сформаторы, разделительные конденсаторы и вторичные обмотки разделительно- го трансформатора, первичная обмотка которого подключена к высокочастотному генератору прямоугольных импульсов напряжения, иодкягочень параллельно со- ответствующим тиристорным парам. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 . вре менные диаграк мы. Выключатель содержит три пары вйтречно параллельно включенных тирист э ров 1, к каждой паре которых наралпельно присоединена цепь, образованная разделительным конденсатором 2, вторичной обмоткой разделительного трансформато. ра 3, первичная обзчтотка которого гюд ключена к высокочастотному генерат(5ру 4 прямоугольного напряжения и первичной обмоткой измерительного трансформа тора 5, вторичная обмотка которого сое динена со входом двухполупериодного транзисторного ключа 6. Входы ключей через, схему совпадекия 7 поданы на Фход формирователя 8 импульсов управления. К выходу формирователя 8 подключены трансформатор 9, шесть вторичных Обмоток которого присоединены к управляющим цепям тиристоров 1. Последова1 льно каждой тиристорной паре включен дроссель 10, а питание схемы управяени осуществляется блоком питания, подключенным к фазным проводам со стороны сети {на фиг. 1 не показан). 54 При включенной нагрузке высокочастотный генератор 4 на вторичных обмотках трансформатора 3 наводит ЭДС. В период проводимости тиристорных пар под действием этих ЭДС в контурах, об разованных в каждой фазе соответствующими вторичными обмотками трансформатоа 3, первичными обмотками трансформа- торов 5, проводяигими тиристорами 1 и д азделительными конденсаторами 2, циркулируют высокочастотные токи, в свою очередь, наводящие на входах соответствующих штючей 6 сигналы. Эти сигналы поддерживают на выходах ключей 6, а следовательно и на соответствующих вхо дах схемы совпадения 7 отрицательные потенциал), В момент естественной коммутация очередного тиристора высокочастотный контур нарушается и высокочастотгаЕй сигнал на входе соответствующего ключа исчезает, что приводит к формированию на eix) выходе положительного фронта напряжения. Положительный фронт напряжения через схему совпадения 7 поступает на вход формирователя 8 импульсов управления, вызывая сра.батывание последнего и появление в трансформаторе 9 импульса тока, отпирающего следующий по порядку тиристор и, самым, восстанавливающего указанный контур При обрыве цепи хотя бы одного тиристора на соответствующем входе . схемы совпадения появляется нулевой по- тенциап, запрещающий прохождение на вход формирователя сигналов с двух других ключей 6, что ведет к автоматическому отключению нагрузки. Дроссели 10 предупреждают неправильную работу выключателя, предотвращая замыкание высокочастотных токов через нагрузку или питающую сеть. В рабочем состоянии выключателя подключение нагрузки к сети осуществляют одновременной подачей управляющих импульсов на все тиристоры, отключение подачей на дополнительный вход схемы совпадения нулевого потенциала от блока питания. В результате предварительных испытаний натурного образца выключателя получают временные диаграммы, представ- леншзЮ на фиг. 2. Кривые 11, 12 и 13 1шлюстируют изменение во времени токов в фазах вьпшючателя ; кривая 14 - изменение во времени сигнала на входе двухполупериодного транзисторного ключа 6 в фазе С; кривая IS™ изменение во времени сигнала на выходе схемы совпадения 7; кривая 16 - изменение во времени сигнала на выходе формирователя 8 импульсов управления. В момент времени tj в фазе С симитирован выход из строя одного тиристора. Предлагаемый статический выключатель надежно защищает электроприемни ки от аварийных режимов работы, а питающую сеть от нежелательных искажений формы напряжения, что значительно расширяету его область применения и повышает надежность и качество электро снабжения. Формула изобретения Статический выключатель, содержащий пары встречно-параллельно включен- ных тристоров, параллельно которым под ключены входы датчиков состояния тирис торов, и формирователь импульсов управ ления тиристорами, отличающи с я тем, что, с целью повышения быстр 56 действия и расширения фу1исциональных позможностей, он снабжен дросселями по числу Т1фисторных пар, высокочастотным генератором прямоугольного напряисения, раздейительньгм трансс{юрмагором, элементом И, а датчики состояния тиристоров выполнены в виде двух пслупериоднык транзисторных ключей, выходы которых через элемент И подключены к входу формирователя импульсов управления, входы через измер гтельные трансформаторы, разделительные конденсаторы и вторичные обмотки разделитэяьного тран сформатора, первигшая обмотка которого) подключена к вьлсокочастотному 1 нера- тору прямоугольных импульсов напряжения, подключены параллельно соответствующим Т1фисторным .парам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патеет США № 3665193, кл. 323-24, 1975. 2.Патент Англии № 1348494, 1Ш. Н 2 К, 1975.

LLULU

t

-