Система питания для электровакуумныхпОТРЕбиТЕлЕй пОСТОяННОгО TOKA СТЕХНОлОгичЕСКиМи КОРОТКиМи зАМыКАНияМи Советский патент 1981 года по МПК H02J1/04 H02M7/515 H05B7/00 

(54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ

ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ

КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ Изобретение относится к устройствам силовой преобразовательной техники, применяемым для электроннолучевой технологии. Известны высоковольтные выпрямительные устройства для электроннолучевых плавильных установок собранные по трехфазной полууправляемой мостовой схеме 1. При возникновении технологического короткого замыкания в электродной пушке сигнал с токового шунта через интегрируюш.ий элемент подается на импульсный датчик, который включает высокочастотный генератор, вырабатываюший сигнал на запирание вентилей управляемой группы. Недостатком известного устройства является большое время отключения короткого замыкания, так как после прихода сигнала с датчика через пушку продолжает протекать ток до конца полупериода горения вентилей проводящей фазы. За это время аварийный ударный ток достигает десятикратного значения номинального тока, что заставляет выбирать вентили силовой выпрямительной цепи с соответствуюш,им запасом. Кроме того, .периодическое воздействие ударных токов снижает ресурс работы основных элементов питаюш,ей цепи. Известны также трехфазные мостовые выпрямители для питания электронных пушек, в которых при возникновении технологического короткого замыкания сигнал с шунта запирает тиристоры, включенные встречно-параллельно на стороне сетевой обмотки трансформатора 2. В этом случае защита выпрямителя оказывается недостаточно быстродействующей, время отключения достигает 20-30 мс, поскольку тиристоры в каждой фазе запираются только после естественного прохождения тока через нуль. Недостатком устройства являются значительные токовые перегрузки тиристоров и кремниевых диодов, а также уменьшение ресурса работы основных элементов силовой цепи. Известно также устройство, содержащее быстродействующий коммутатор, емкостной накопитель и импульсный трансформатор, формирующее импульс с крутым фронтом 3. Однако применение данного устройства в качестве датчика К.З при напряжении установки 40-100 кВ невозможно из-за неоЬходимости выполнять накопитель и имг, пульсный трансформатор на полное напряжение, что приведет к выходу из строя электронной пушки. Наиболее близким по технической сущности решением является источник питания электронной пушки 4. Известное устройство содержит повышаюш,ий трансформатор, блок выпрямителя и сглаживаюш.ий фильтр. Первичная обмотка трансформатора подключена к сети через силоеой контактор. Для защиты от коротких замыканий последовательно с электронной пушкой включен импульсный трансформатор, сигнал с которого поступает на электронное токовое реле. Контакты указанного реле находятся в цепи катушки силового контактора. Недостатком известного устройства является большое время отключения технологического короткого замыкания в электронной пушке, соизмеримое с периодом промышленной частоты. Постоянная времен и нарастания тока в первичной обмотке импульсного трансформатора, являющегося датчиком сигнала, определяется величиной индуктивности сглаживающего фильтра. Кроме того, отключение источника питания от сети наступает после срабатывания двух контакторов,, вспомогательного и силового. Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и быстродействия аварийного отключения источника питания электронной пушки при возникновении технологического короткого замыкания. Поставленная цель достигается тем. что в системе для питания электровакуумных потребителей постоянного тока с технологическими короткими замыканиями, содержащей силовой трансформатор, вторичная обмотка которого через выпрямитель и сглаживающий фильтр соединена с выводами для подключения потребителя, импульсный трансформатор, выход которого через электронное реле подключен к управляющему входу коммутатора, включенного последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, первичная обмотка импульсного трансформатора соединена с выводом для подключения потребителя через введенную последовательную цепочку, состоящу1р из конденсатора, зашунтированного стабилитроном, диода, включенного в прямом направлении, и резистора, причем указанные диод и резистор зашунтированы дополнительным диодом, включенным в обратном направлении. В качестве коммутатора использован вакуумный контактор, а первичная обмотка силового трансформатора пофазно зашунтирована введенной последовательной цепочкой, состоящей из разрядника и нелинейного резистора. Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема системы питания. Устройство состоит из коммутационного аппарата 1, повышающего преобразовательного трансформатора 2, трехфазного мостового выпрямителя 3. Положительный полюс моста заземлен, а отрицательный через сглаживающий фильтр 4 подсоединен к электронной пушке 5 Параллельно электронной пушке включена цепочка, состоящая из обратного диода 6, диода 7, включенного в прямом направлении, резистора 8, емкости 9, .зашунтированной стабилитроном 10, и первичной обмотки импульсного трансформатора 11. Выход импульсного трансформатора 11 связан с электронным реле 12. Устройство снабжено поглотителем энергии перенапряжений 13, собранным в треугольник, каждая ветвь которого состоит из нелинейного резистора 14 и разрядника 15. Работа устройства происходит следующим образом. После выхода на режим мощного источника питания электронной пушки, характеризующегося уровнем сетевого напряжения Ос 6-10 к8, мощностью Р бЗОкВт и выходным напряжение.м 30 кВ, емкость 9 оказывается заряженной до напряжения порядка 100 В. Зарядный контур этой емкости образован силовым выпря.мителем 3, фильтром 4, резистором 8, диодом 7 и первичной обмоткой импульсного трансфор.матора 11. При возникновении технологического короткого замыкания в пушке автоматически формируется разрядный контур: емкость 9 через обратный диод 6, пушку 5 и обмотку импульсного трансформатора 11. Емкость 9 в зарядном цикле включена параллельно электронной пушке, а уровень напряжения на ней определяется стабилитроном 10. При разряде емкость 9 через развязывающий диод 6 оказывается включенной последовательно в контур нагрузки. Поэтому в цепи защиты формируется селективный, короткий импульс в момент возникновения технологического короткого замыкания в электронной пушке. Выходной сигнал импульсного трансформатора 11 запускает электронное реле 1.2, которое отключает быстродействующий коммутационный аппарат 1, например, вакуумный выключатель класса 6-10 кВ. Вакуумный выключатель или контактор отключает сетевую обмотку повышающего преобразовательного трансформатора за время порядка единиц миллисекунд, в пределе до 1 мс. Столь быстрый срез намагничивающего тока трансформатора сопровождается перенапряжениями в цепи источника питания. Поэтому в устройстве предусмотрен поглотитель энергии перенапряжений, возникающих при больших значениях тока, включенный параллельно фазам сетевой обмотки трансформатора, собранный в треугольник. Поскольку в момент среза фазное значение