Устройство для защиты преобразователя

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем защиты от замыкания на землю одной из выходных шин преобразователя, повышения надежности путем диагностирования изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, повышения безопасности обслуживания и сокращения времени отключения преобразователя путем диагностирования аварийного состояния изоляции между выходными шинами преобразователя и землей. В случае ухудшения изоляции между выходной шиной 50 или 51 и землей до критического состояния, замыкание одной из этих шин на землю или при прикосновении к одной из указанных шин человека, имеющего электрическую связь с землей, разность выходных токов шин становится достаточной для срабатывания компаратора 56. На его выходе появляется сигнал, который формирует сигнал на срабатывание тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и отключение преобразователя 1 от нагрузки 2. Кроме того, указанный сигнал поступает на вход исполнительного органа 49, который отключает преобразователь 1 от сети. При этом сигнал с выхода сумматора 54 запускает блок 55, который сигнализирует о возникновении аварийного режима и о срабатывании защиты. 1 ил.

„„SU„„1576970

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51)5 ««02 11 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4473998/24-07 (22) 25.05.88 (46) 07.07.90. Бюл, И 25 (71) Павлодарский индустриальный институт

{72) В.С. Копырин (53) 621.316.925..4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР К 1408495, кл. Н 02 Н 7/12, 1987.

Авторское свидетельство СССР

У 1487123, кл. «1 02 Н 7/12, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗЩИТ«1 ПРВОВРАЗОBAT EJÈ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем защиты от замыкания на землю одной иэ выходных шин преобразователя, повышения надежности путем диагностирования изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, повышения безопасности обслуживания и сокращения времени отключения преобразовате2 ля путем диагностирования аварийного состояния изоляции между выходными шинами греобразователя и землей. В случае ухудшения изоляции между выходной шиной 50 или 51 и землей до критического состояния замыкание одной из этих шин на землю или при прикосновении к одной из укаэанных шин человека, имеющего электрическую связь с землей, разность выходных токов шин становится достаточной для срабатывания компаратора 56. «1а его выходе появляется сигнал, которь;й формирует сигнал на срабатывание тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и отключение преобразователя 1 от нагрузки 2. Кроме того, указанный сигнал поступает на вход исполнительного органа 49, который отключает преобразователь 1 от сети. !1ри этом сигнал с выхода сумматора 54 запускает блок

55, который сигнализирует о возникновении аварийного режима и о срабатывании защиты. 1 ил.

1576970

Изобретение относится к преобразовательной технике, я именно к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем защиты от замыкания на землю одной из выходных шин преобразователя, повыше ие надежности путем диагностирования 10 изоляции между выходившими шинами преобразователя и землей, повышение бе— зопясности обслуживания и сокращение времени отключения преобразователя утем диагностирования аварийного 1 5 состояния изоляции между выходными ши(:нами преобразователя и землей.

Ня чертеже предс.тавленя функциональная схема устройства для защиты преобразователя. 20

Между преобразователем l и нагруз. кой 2 подсоединен обратно включенный диод 3 по отношению к току на выходе преобразователя. Ня выходе преобразо вателя 1 установлены последовательно включенные с диодом 3 датчик 4 скорости изменения тока, первый датчик

5 тока и датчик 6 направления тока.

Параллельно диоду 3 и датчику 6 напpàвления тока подключена цепь из пос- 30 ледовятельно соединенных источника 7 опорного тока, тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и дросселя 9, причем элементы 3 и 7 включены согласно, Выход датчика 4 скорости измене .:.я тока подключен к входу первого компаратора 10, à выход датчика

5 тока подключен к блоку 11 контроля тока, к блоку 12 регулируемой задержки и к блоку 13 задания устявки.Вхо- 4п ды блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима подключены соответственно: первый — к выходу первого компаратора 10 и к первому входу элемента ИЛИ 15 второй — к выходу бло9 45 ка 12 регулируемой задержки и к второму входу элемента ИЛИ 15. К третьему входу элемента ИЛИ 15 подключен выход блока 16 ручного отключения. Выход элемента ИЛИ 15 подключен к входу

S0 блока 17 управления отключением тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией, выход блока 17 управления подключен к первому управляющему входу тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией. Вход первого датчика 18 напряжения подключен параллельно соединенным последовательно диода 3 и датчика 6 направления тока, а вход второго датчика 19 напряжения подключен к узлу искусственной коммутации тиристорного ключа 8. Выход первого датчика 18 напряжения подключен к вхо-ду второго компаратора 20, а выход второго датчика 19 напряжения подключен к входу третьего компаратора 21.

Выход первого элемента И 22 подключен к входу блока 23 управления включением тиристорного ключа с искусственной коммутацией, а выход блока 23 управления включением подключен к второму управляющему входу тиристорного ключа

8 с искусственной коммутацией. Выходы компараторов 20 и 21 подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И 24, выход которогс подключен к первому входу первого элемента И 22 и к входу блока 25 автоматического повторного включения.К ВТорому входу первого элемента И 22 подключены выходы блока 25 автоматического повторного включения и блока 26 ручного включения тиристорного ключа с искусственной коммутацией. Выходы второго 20 и третьего 21 компараторов подключены соответственно к Входам первого 27 и второго 28 блоков контроля и сигнализации. Последовательно соединенные стабилизированный источник 29 напряжения, второй датчик

30 тока и первый бесконтактный ключ

31 подключены соответственно к аноду диода 3 и первой клемме 32 для подключения второй шины преобразователя 1.

Выходы блока 33 управления периодического контроля изоляции между шинами преобразователя 1 подключены соответственно к четвертому входу элемента

ИЛИ 15 и к первым входам третьего 34 и четвертого 35 элементов И. Выход первого датчика 5 тока подключен через четвертый компаратор 36 к второму входу четвертого элемента И 35. Выход элемента И 35 подключен к входу блока

37 управления бесконтактным ключом, а выход блока 37 подключен к входу блока 38 контроля изоляции между шинами преобразователя и через последовательно соединенный пятый компаратор 39 и элемент НЕ 40 к второму входу третьего элемента И 34. Выход элемента И 34 подключен к третьему входу первого элемента И 22. Выход пятого компарагора 39 подключен через первый блок

4! запрета к первому входу первого сумматора 42, к второму входу которо го подключен в лсод блока 13 задания

157697О установки. Выход генератора 43 периодических сигналов подключен к перво»у входу второго сумматора 44 и к первому входу второго блока 45 запрета, 3 к второму входу которого подключен выход блока 13 задания уставки. Выход второго блока 45 запрета подключен к второму входу второго сумматора 44, выход которого подключен к третьему 0 входу первого сумматора 42. Выход первого сумматора подключен к входу блока 46 управления источником опорного тока, а вьгход блока 46 управления подключен к входу источника опорного тока 7. Выход датчика 6 направления тока подключен к блоку 47 сигнализации пробоя диода 3 и через шестой комплрлтор 48 — к входу исполнительного органа 49 и к пятому входу элемента 20

ИЛИ 15. Анод диода 3 соединен с первой клеммой для подключения нлгр <эки

2 первой шиной 50 преобразователя 1, а вторая клемма для подсоединения нагрузки 2 соединена второй шиной 51 с ее первой клеммой 32 для подключения. Первый входной вы*. од третьего датчика 52 тока подключен к второгй вь<ходной клемме преобразователя 1, а второй выходной вывод подключен к пер- 30 вой клемме 32 для подключения второй

1иины 51 преобразователя 1. Второй бесконтактный ключ 53 подключен параллельно цепи, содежлщей последовательно соединенные да<чик 6 направления тока, диод 3 и стабилизированный источник 29 напряжения. Выход третьего датчика 52 тока подключен к первому входу третьего сумматора 54, к второму входу которого подключен выход пер- g0 вого датчика 5 тока. Выход третьего сумматора 54 подключен к входу блока

55 контроля изоляции между шинами преобразователя и землей и через седьмой компаратор 56 подсоединен к входу 45 исполнительного органа 49 и к третьему входу блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима, к четвертому входу которого подключен выход пятого комплратора 39. 50

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе преобразователя 1 ток на его выходе I < равен то„ку I„ нагрузки 2 и меньше тока срабатывания защиты I (I Ä=I H (I С ).

Источник 7 опорного тока создает опорнь<й ток 1 О, протекающий по цепи. источник 7 опорного тока, тиристорнь:й клю < 8 с искусственной коммутацией, дроссель 9, диод 3. Для протекания опс рного ToK l тиристорный ключ 8 должен быть включен. Опорный ток больше тока нагрузки нл величину dI=I <,„-I „ и гсэтому ток, протекающий через диод

3, рлвен рлэности опорного тока и тока преобрлз<-влтеля, т. е. 1 = с!1

1΄— 1 и = !. » — (, !.игнлл с выхода датчика т,",ка 5 в бл< ке 13 задания устлг ки суммируется с сигналом, пропорцис нлл..ным величине тока Т., и поступает нл псрвы<, вход сум;:лторл 42. При нормлльной рлб< те пре<1брлзователя 1 нл втором вход. сумматора 42 сигнал мпретл отсутствует и поэтсму сигнал, прспс:!ьционлльнсый сумме токов (1Т+Тп), поступлет «л г<ход блока 46 управления ист<;чыикл oi:< рного тока, который обеспе и<влет протекание опорного тока I „, пропорционального сигналу управления нл входе блока 46. При измег<ении тока нагрузки от и;ля до тока I

Э ток изменяется от JT до I >. В нормальном режиме работы преобразователя скорость изменения опорного тока

d!,„ /dt должна быть больше или рав-.. на <аксимлльной скорости измеНения тока нагрузки (d1„/с!с) „„с, чтобы исключить ложн<.е срабатывание защиты. С учетом этого условия выбирается вели-ьннл приращения ток" Л !!ри перег;,гузке ток нл выходе преобразователя 1 становится .больше опорного тока I„ v I „ = ? . Ы результате диод 3 запирается и ток через него прерывается. ок преобразователя начинает протекать по вспомогательной цепи <

9. Если и ре"рузка преобразователя 1 кратковременна и ее время не превышает время задержки t з<д на срабатывание защиты (с яе, (t ), определен30< 4 ное гля данного преобразователя, то защита не отклю:лет нагрузку 2 от преоораэователя 1, После окончания крата ковремен;<ой перегрузки преобразователь 1 переходит в нормальный режим (I ä ) 1„) и через диод 3 вновь протекает ток DI. Время задержки определяется для каждого преобразователя и устанавливается блоком 12 регулируемой злдерски. Причем время задержки может изменяться блоком в зльиси— мости от величины перегрузки. Сигнал с датчика тока 5 поступает нл вход

1576970 блока 11 контроля тока, где происходит контроль ампер- !асов на выходе преобразователя 1.

Если длительность перегрузки превышлет заданную (допустимую) (t

nep > д), на выходе блока 12 регулируемой задержки появляется сигнал, поступающий на второй вход плтивходового элемента ИЛИ 15 на выходе котороУ

10 го !лкже появляется сигнал, поступлю!ци!! ня вход блока 17 управления отключения тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией. Выходной сигнал с блока 17 поступает на первый

1 управляющий вход тиристорного ключа

8, последний срабатывает, разрывает вспомогательную цепь, шунтирующую диод 3, и ток в цепи преобразователя

1 и нагрузки 2 прекращается. Кроме

26 того, сигнал а выхода блока 12 регулирования задержки поступает также на второй вход блока 14 контроля и сигняличации аварийного режима, которыи с!!г!!ализирует о возникновении аварийного режима и о том, что аварийн!>!м режимом является перегрузка преобразователя 1.

При коротком замыкании в нагрузке

2 ня ее входе или между шинами 50 и

51 постоянного тока, соединяющими устройство для быстродействующей за-! щ!ты преобразователя 1 H нагрузку 2, скорость изменения тока преобразователя (dI /dt) больше максимальной скорости изменения тока нагрузки

35 (dI „/dt),„. Сигнал, пропорциональный скорости изменения тока ня выходе преобразователя 1, поступает с выхода датчика 4 скорости изменения тока нл вход первого компаратора 10. Компяратор 10 настроен так, что при скорости тока в нагрузке 2, соответствующей норма!!ьному режиму работу преобразователя 1*, на его выходе сигнал отсутствует. При коротком замыкании скорость изменения тока преобразователя больше порогового значения, равного максимальной скорости .изменения тока нагрузки. (dI„/dt) кэ >(dI„/dt) пор

=(dIz/dt) „„,. В результате компаратор 10 срабатывает, сигнал с его выхода поступает на первый вход элемента ИЛ1! 15, который запускает блок 17

55 управления на отключение тока короткого замыкания тиристор!!ым ключом с принудительной коммутацией. Сигнал с выхода компяраторл 10 поступает также

HB первый вход блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима, который сигнализирует, что произошло короткое замыкание и сработало устройство залиты.

В случае необходимости отключение нагрузки 2 от преобразователя 1 может производиться и при отсутствии герегрузки или короткого замыклния, с ис IoJ!bçîHÿíJ!eì ручного упрлвлевия. Для этой цели предусмотрен блок 16 ручногп отключения, который может быть выполнен на основе кнопки с замыкакнцим контактом, к одной пластине которого подсоединенл клемма источника питания.

При нлжлтии ня эту кнопку на выходе блока 16 появляется сигнал, поступающий на четвертый вход элемента ИЛИ 15.

В дальнейшем, кяк в случае длительной перегрузки или короткого замыка— ния, срабатывает тиристорный ключ 8 с искусственной коммутацией и отключает нагрузку 2 от преобразователя

Короткие замыкания в нагрузке 2 между шинами 50 и 51 могут быть проходящими и устойчивыми. Важной особенностью устройства защиты является то, что в случае наличия короткого замыкания или перегрузки после срабатывания устройства защиты, его нельзя включать, так как устройство защить! не может отключить в этом случае аварийный ток. Зто объясняется высоким бь!стродействием устройства при отключении аварийного тока, которое приводит к тому, что время включения тиристорного ключа 8 с принудительной коммутацией намного больше времени отключения о, (!- к„ > с,„,). И поэтому, при наличии непроходящего аварийного режима, за время включения тиристорного ключа 8 произойдет его включение, "àòåì отключение, а после этого вновь включение и аварийный ток уже не сможет быть отключен, так как к этому не готов узел принудительной коммутации. Следовательно, при устойчивом коротком замыкании или перегруз<е, устройство защиты не должно включаться, так как включение вызовет выход из строя элементов устройства за-! циты и преобразователя. Кроме того, аналогичные последствия будут иметь место в случае отсутствия готовности узла искусственной коммутации тиристорного ключа 8. Его готовность выражается в наличии необходимой величины и соответствующей полярности нап1 ) j f) (I 7 () Рнж(!!IIH !!;l K»;I".(У Г!1!ъУ) ИЩ(.!(К (1!;!(!«. Т»РЕ

ЕОJllt 41(! Греб !! !l!He I«. 1ии«:Ill!!(!T н, Т() 1(OMMVTH lilt» Tlfpll(Т< p kl(? I O KJII()(I«1 !le ва 1!Io)KI!;I с)1едо»<1 те!!1,»<, пи»Озможно и отклн)челне лB(lpffi1!1«)ão т»кл уcтрс йс Tвам злщить!. 1!рп Отклн)чепци авлр;!йпо—

ГО TOKЛ IIPO! tCХ()ДИТ ПС- ТОЛЬКО РЛ ЗР ЛД каммутирун)щего конденсатора, па и ега пере.)лряд.

С Ifелвю ис.клн)че!(ия несрлблты лпил зли(иты при включении устройства !<ли его повторном включении после отключения аварийного тока устройство защиты сплбжепа двумя датчиками 18 и

19 напряжения. !1ервый датчик 18 напряжения под?;лючеп к диоду 3 и контролирует на нем напряжение. В норма.<ьнам режиме работы преабразонлтсля по диоду 3 протекает так Л:(в прямом направлении и поэтому падение нлпря— жения па диоде 3 не превьииает 1 В, а при отключенной нагрузке 2 напряжение нл диоде 3 равнс? нулю. Если в нагрузке 2 или между шипами 50 и 51 короткое замыкание, то напряжение на диоде 3 равно напряжению на выходе пре— образавлтеля 1. !!»этому по величине напрлжепия па диоде 3 можно судить о наличии нли отсутстпии короткого злмыкания. При наличии короткого злмыкянил пл пь!ходе первого датчика 10 нлпрлжения имеется сигнал, поступающий на вход кампараторл 20, а на ега выходе сигнал «тсутстпует. (:ледовател),па, отсутствует сигнлл на втором входе и выходе»тор(1го эигеыентл И 24, а также на первом входе и выходе пер— вага элемента И 22. 1!оэтаму отсут<. гву. ет управляющий сигнал па входе блока

23 управления включениеM тиристорного ключа 8, что означает запрет нл включение последнег о. Далее, если появятся сигналы ня выходах блока 25 автоматического повторного включения или блока 26 ручного включения, тиристорный ключ 8 не включится из-за отсутствия сигнала на первом входе элемента И 22. Также не произойдет включе.ние тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией, если напряжение на коммутирующем конденсаторе последнего не достигнет заданной величины, необходимой для надежной коммутации главного тиристора тиристорного ключа 8.

1(онтраль за напряжением на коммутирующем конденсаторе .осуществляет второй датчик 19 напряжения.

1,(Jill l I tip(< ° <(Hit(пл K<) H, t<. и(«1 Тор е меп I I!1(J злjlf! пп»г() тс пл»1!х»д< т! с— тl-(! < ".ОмплрлтОрл 21 cиГплл Отсутст»% ет, и, следс)»лт(л).но, Отсутствует входной 11»ь!ходп сиГпллы »Top»I элс мента 11;?4 и отсутствуют сигналы пл 1?ервом»ходе и выходе первого элемента И 22, ч-го Означает запреT вклю— (с пня тириетарп< ГО ключа Я с искусст»е fl»olf KOMMy TH II«<- il, Как только па пРЯ?неппе пл коммутирующем конденсаторе достигнет зядлнп<)гo уровня, сигнал на

»ыхаде второга длтчикл 19 напряжения аклз!1»летая достаточным для сраблты»л п1л третьего кампярлторл 21, нл вых<)де последнего появлятся сигнал, ггоступлниций 1«л вход второго элемента

И 24, что <)знлчлет разрешение пл вклю20 «ние тирист<)p»ohio клк)ча 8. (;ледог<лт< лг.по талька при Отсутст("

»ии короткого злмь(клния в нагрузке 2 или между IIIII»(IM!t 50 и 51 ?t при нани:1lflf нлпрлжения IIH коммутирукщем Ко»

25 денслтаре тг!ристарнога ключа 8 с искусст»енной коммутацией дастлтсчноГО ДЛЯ f1ËÄÅ?JI!Oil КОММУТЛЦИИ ГЛсlвнаl О тиристарл тиристорного ключа 8, возможно вклн)ч< пие послед»его клк блоком

26 ручного »ключения, тлк и блоком

5 лвтомлтичс.ского повторного включе) ния.

1!лаки 27 и 28 соответст»епна осущест»ллют контроль и cf!I нллизлцию наличия к< рс)ткого злмыклпия в нлгруз35 ке 2 или между шинлми 50 и 51 и Отсутствие задлпной величины и полярности напряжения нл коммутирукицеM конденсаторе тиристорпаго ключа 8 С искус-1<

40 ствсн»с)й коммутлцией.

Если режим короткаг«замыкания в нагрузке 2 IJJH межггу шинами 50 и 51 или пере г ру з кл г!рахадящие, та б??с) к

25 автоматического повторного включе45 пил обеспечит автоматическое включение тиристорпаго ключа 8 с искус< твен»ой коммутацией прп условии устранения короткого злмыкл!<ил или перегрузки и при дастижс нии плпр); кс)пия H

50 коммутирующем конденсаторе зада»пай

ВЕЛИЧИНЫ H ПОЛЯРНОСТ?l, 1!ри работе преобразователя 1 производится периодический контроль изоляции между шш(лми 50 и 51 и нагрузкой 2. !!ер?!Одич нс) стг контроля зя» ис пт

55 ат конкрет<и lx технологических тр ебавлни11, обусловленных усло»иями зкс плуатлции нагрузки 2, шин 50 и 51 постоянного тока и преобразователя 1 и

Ф..

15i () 9/(2 чает наличие сигнала на ег О выходе, который поступает на второй вход пятого элемента И 34.

Ыирина импульса, поступающего с выхода блока 33 на первый вход четвертого элемента И 35, определяется временем контроля изоляции и ее фиксацией блоком 38 контроля изоляции и составляет десятые доли миллисекунды.

30 После окончания импульса, на выходе элемента И 35 сигнал прекращает и формируется блоком 37 сигнал на отключение бесконтактного ключа 31 и прек ращение процесса измерения изоляции.

После этого блоком 33 формируется сигнал, поступающий на первый вход пятого элемента И 34. Так как на его втоз(!>(потея ()JloI;<)и 33 уира нл< 1!Ия гн рио-

1 ди < с к <)(и кО)1 1 po!If(и !О)1я (пиl 1< к ач< .cT не KoTopo(0 может Hc .1(О!11 >o( ге нерлтОр пери<)д(!ч вских HMTljj!(bcoB .

8 момент начала контроля изоляции блоком 33 управления периодического контроля изоляции формируется импульс, иОстуилющий H;l четвертый вход пятинходового элемента ИПИ 15. На выходе элемента ИЛИ 15 появляется сигнал, ги>ступающий на блок 17, который формирует сигнал на срабатывание тирист«>рного клн>ча 8 с искусственной коммутацией. Последний срабатывает и отк>1ю(лет нагрузку 2 от иреобразователгг 1. Р ремя отключения зависит от н1<>еыени восстановления запирающих с()>о((ств гллнног о тиристора и времени коммутации и не превышает 0,3-0,5 мс.

Одновременно с импульсом, поданаем((м на вход элемента И21И 15, формируе)гся импульс на первый вход четвертого >лемента И 35. Однако, на его выходе «е будет сигнала до тех пор, пока ток в цепи нагрузки 2 не станет равным нулю. Как только ток на выходе преобразователя 1, и, следовательно, нагрузки 2 становится равным нулю, на выходе датчика 5 тока сигнал становится равным нулю, и четвертый компаратор 36 срабатывает. На выходе компаратора 36 появляется сигнал, поступающий нл второй вход элемента И 35, А так как на первом входе элемента И 35 уже есть сигнал от блока 33, то,на

e ro выходе также появляется сигнал, поступающии на вход блока 37 управления бесконтактным ключом, который фор ь1ирует сигнал на включение бесконтакт ного ключа 31. Бесконтактный ключ 31 включается и подключает параллельно нагрузке цепь последовательно включенньгх стабилизированного источника

29 напряжения и второго датчика 30 тока, причем минусовая клемма источника 29 подключена к аноду диода 3, а плюсовая — к одной из входных клемм датчика 30 тока. Создается измеритель ная цепь: стабилизированный источник

29 напряжения — второй датчик тока

30 — бесконтактный ключ 31 — вторая шина 51 — нагрузка 2 — первая шина

50 и производится измерение тока утечки между шинами 50 и 51 (при этом предусматривается установка в нагрузке диода, включенного согласно с ра1)ю(им током нагрузки).

Сиг)(1,

3(2 тока, Ilpn((oI>l(I(ol(aльныи току утечки, поступает >Ià íх<>д блока 38 ко(проля изоляции, который фиксирует состоя ние и золя ции между шинами 50 и

51, и на вход пятого компарлтора 39, FcJlH изоляция В xopo)l(pH сОстоянии H нет прикосновений человека к шинам

50 и 51, то сигнал с выхода второг о длтчикл тока 30 йедостаточныи,(» сраблть>влиия пятого ко;)иарлтора 39 и

HR е г О. г!ыхОд е От с)iтc .т н уе т с(! Г и ал, (,ле†донате ьио, нет сигнала на входе и выходе блока 41 запрета включения и на нтором входе сумматора 42 также с>тсутствуеT oзначает отсутствие запрета ка включение источника 7 опорного тока. 11рН этом отсутствие сигнала на вход» элемента НЕ 40 ознаром входе уже имеется сигнал, то и на выходе элемента И 34 появляется сигнал, поступающий на третий вход первого элемента И 22. При наличии готовности узла искусственной коммутации к отключению тиристорного ключа 8, отсутствии короткого замыкания между шинами 50 и 51 и в нагрузке 2 и при разрешении на включение тиристорного ключа 8 от блока 25 или блока 26 на всех входах элемента И 2? имеется сигнал, следовательно, и на его выходе, который запускает блок 23 управления включением тиристорного ключа с искусственной коммутацией, также появится сигнал и тиристорный ключ 8 включается, что означает подкг(ючение нагрузки 2 к преобразователю 1. В результате контроль изоляции производится в течение 1-2 мс.

Если состояние изоляции достигло критического уровня, или к шинам 50 и

1576970

При работе преобразователя 1 производится периодический контроль состояния диода 3, т.е. его целостность или пробой, в«3званный3, например, старением полупроводниковой структуры

50 или низким качеством изготовле ия. Периодич««ость а«3 то»«атическОГО кон 1 poJI«t диода 3 зависит От -.ребовяний, предъявляемых к надежности преобразователя

1 и нагрузки 2 и задается генератором

43 и риодических с3«гнялов. Автоматический контроль состояния диода 3 проИЗВОДИТСЯ ПРИ ПОДКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ преобразовaòåëÿ 1 к нагрузке 2 и протскании тока нагру3ки, т.е. в нормаль51 прикоснулся человек, то сигtt:1л ня

30 ТоКВ достаточным для срябять«влния пятого компарятора 39, нл его выходе появля5 ется сигнал, поступающий «3л четвертый вход блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима, сигнализируя о Возникнове«3ии ряссматри«3аемого аварийного реж1«мя, и поступающий на Вход элемента НЕ 40 и на Вход блока 41 запрета на включение. Появление сигнала нл Входе элемента ПЕ 40 означает отсутствие сигнала на его Выходе, на втором входе и выхо е пятого элемента 15

И 34, нл третьем входе и выходе первого элемента И 22, а следовательно, имеет место запрет нл включение тиристорного ключа Я и подключение нагрузки 2 к преобразователю 1. При этом lfo явление сигналя на выходе компараторл

39, и на входе и вь«ходе блока 41 запрета включения и на втором входе сумматора 42 означает запрет на включение источника 7 опорного тока, что дополнительно исключает подключение нагрузки 2 к преобразователю 1. Это особенно важно В случае прикосновения к шинам 50 и 51 человека.

При работе преобразователя, кроме периодического контроля изоляции между выходными шинами 50 и 51, производится постоянный контроль изоляции ме»ду шинами 50 и 51 и землей. Если изоляция между пинами 50 и 51 и зем- леи не повреждена или отсутствует касание человека одной из шин 50 и

51, имеющего электрический контакт с землей, то токи утечки между и,инами

50 и 51 и землей очень малы. Следо«3а- 40 тельно, токи в шинах на выходе преобразователя 1 равны между собой и равны току нагрузки (Iðù I п IH), равны и сигналы на выходе датчиког3 5 и 52 токов. Эти сигналы сравниваются в сумматоре 54, результатом чего является отсутствие сигнала на его выходе. Блок 55 контроля показывает наличие хорошей изоляции между выходными шинами преобразователя 1 и землей, а компаратор 56 находится в несработанном состоянии, что означает на его выходе отсутствие сигнала.

При ухудшении изоляции м жду Одной из выходных шин 50 или 51 преобразователя 1 токи в шинах 50 и 51 непосредственно на выходе преобразователя 1 отличаются. Например, при ухудшении изоляции между шиной 50 и землей ток в нине 50 непосредственно ня выходе преобразователя будет больше тока в шине 51 и больше тока в Itar нагрузке На Величину тока утечки (I I 3 =1,3. Результатом этой ш ug H рлз«3ицы токов будут различные выходные с««гналь3 датчиков 5 и 52 токов и

Входных токов сумматора 54. РезультаToм их срлв3,ения (81=I,3« — I ) будет сигнал «ta выходе сумматора 54, поступлющий на Вход блока 55, который .покажет Величину т 3кл утечки, и, следовательно, обеспечит контроль изоляции между Выходной шиной преобрязова-! теля 1 и землей „Пока изоля;ия не ухудшиляс - до критическогс состояния комплратора 56, элемент ИЛИ 15 и исполнительный орган 49 не срабатывают.

В сл.чаз ухудшения изоляции между выходной н3«3««ой 50 или 51 и землей до критического состояния, замыкания одной из этих шин нл землю или при прикосновении к одной из указанных шин человека, имеющего электрическую связь с землей, разность c5I Вь«ходнь«х токов ?ш и 1ш стлновитсЯ Достаточ1 ной для срабатывания комплрятора 56 и на его выходе появляется сигнал. . )тот сигнал поступает ня вход элеменТ1 И!П1 15, который формирует сигнал на сраб,.тываниг тиристорного ключа 8 с искусственнои коммутацией и отключение преобразователя 1 от нагрузки 2, и на вход ис"олнительного органа 49, который срабатывает и отключает преобразователь 1 от сети, снимая потенциал с вь;ходных шин преобразователя

1. При этом сигнал с выхода сумматора

54 запускает блок 55, который сигнализирует о возникновении рассмотренного аварийного режима и о срабатывании зл:.33иты, 15 1576

»ом »агрузочном режиме преобразователя.

В момент автоматического контроля состояния диода 3 ге»ератором 43 периОдических. сигналов формируется импулт.с, ширина которого определяется требуемым временем контроля состояния диода 3. Импульс поступает на первый вход второго сумматора 44 и на первый разрешающий вход второго блока 45 за1 рета. 11а второй вход второго блока

45 запрета поступает сигнал с выхода блока 13 задания уставки. 11ри разреШающем сигнале на первом входе блока

45 запрета, т.е. во время контроля состояния диода 3, сигнал с выхода блока 13 задания уставки через блок

45 запрета поступает на второй вход второго сумматора 44, где суммируется с неизменным по величине сигналом, поступающим с выхода генератора. 43 периодических сигналов. Суммарный сигнал с выхода второго сумматора

44 поступает на третий вход первого сумматора 42, в котором он алгебраически суммируется с сигналом, поступающим с вйхс да блока 13 задания уставки, причем эти сигналы направлены встречно. В результате на выходе первого сумматора 42 во время контроля состояния диода 3 сигнал ранен по »еличине сигналу на выходе генератора

43 периодических сигналов »езависимо от величины сигнала на выходе блока

13 задания уставки и, следовательно, независимо от зеличины опорного тока источника 7 опорного тока, в момент контроля состояния диода 3. Величина сигнала генератора 43 задается такой, чтобы при контроле состояния диода

3 величина опорного тока стала равной нулю. Если диода 3 »е пробит, ток через него прекращается, так как ?

О, а ток нагрузки практически »е изменяется по величине, так как падение напряжения на источнике 7 опорногo тока, тиристорном ключе 8 и дросселе 9 очень мало, и протекает по цепи: 1, 4, 5, 7, 8, 9, 50, 2, 51, 1, 11оскольку ток через диод 3 не изменил направление, то сигнал на выходе датчика 6 направления тока равен нулю, отсутствуют сигналы на входе блока 47 сигнализации пробоя диода, что говорит о его целостности на входе исполнительного органа 49, не вызывая его срабатывания и отключения преобразователя l от сети„ и на пятом входе эле97п l6 мента ИЫ 15, »е формируя сигнал срабатыва»«я тиристор»огo ключа 8, и не отключая преобразователь 1 от »агруз ки 2.

Если диод 3 пробит, то с»ижение о и О р н О Г 0 T О к я д 0 н gл я В t>l 3 0 В f. т и 3 и е» е

»ие направления тока через диод 3, причем большая часть тока нагрузки будет протекать через диод 3 в запорном направлении из-за малости его сопротивления. Меньшая часть тока

»агруз|си будет протекать по цепи, шунтирующей диод 3; 7, 8, 9, так как ее сс.противление больше диода 3 из-за его пробитого состояния, Изменение тока через диод 3 вызовет появление сиг»ала на выходе датчика 6 направления тока, Этот сигнал поступает -!a входы: блока 47 сигнализации пробоя диода 3, вызывая его срабатывание и звуковую или световую сигнализацию о пробое диода 3, исполнительного органа 49, который обеспечит отключение преобразователя 1 от сети, элемента

И31И 15, выходной сигнал которого вызовет срабатывание тиристорного клю- ча 8 и отключение преобразоватс я 1 от нагрузки 2, ЗО

4О

g5

Проверка состояния диода 3 при отключенном преобразователе 1 от сети в отсутствии тока в нагрузке 2 производится вручную путем включения бесконтакт»ого ключа 53. Ири этом образуется замкнутая цепь: стабилизированный источник 29 напряжения, бесконтактный ключ 53, датчик 6 направления тока и диод 3. При анализе работы устройства во время контроля изоляции указывалось, что отрицательная клемма стабилизирова. ного источника 29 напряжения подклн чена к аноду диода

3. Следовательно, в созданной при включении бесконтактного ключа 53 замкнутой цепи диод 3 оказывается включенным в запорном направлении по отношению к стабилизированному источнику 29 напряжения .В случае нормального состояния диода 3 ток через него не протекает, сигнал на выходе датчика 6 направления тока отсутствует и блок 47 сигнализации пробоя диода не срабатывает. И наооорот, если диод 3 пробит, через него протекает ток в запорном направлении, на выходе датчика 6 направления тока появляется сигнал, блок 47 срабатывает, сигнализируя о пробитом состоянии диода 3.

10 ля.

Зкспериь1ентальные исследования предлагаемого устройства для защитt преобразователя показали, что по сравнению с известным предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями эа счет обеспечения защиты от замыкания на землю одной из выходных шин преобразователя, обеспечивает более высокую надежность путем диагностирования изоляции: между выходными шинами преобразователя и землей, более повышенной безопасностью обслуживания и позволяет сократить время отключения преобразователя путем диагностирования аварийного pe>mMa, а следовательно, снизить потери электроэнергии и время простоя нагрузки прес бразоватеФормула изобретения

Устройство для защиты преобразователя, содержащее диод, предназначенный для включения в обратном направлении в первую шину преобразователя, датчик скорости изменения тока, первый датчик тока и датчик направления тока, предназначенные для включения в первую шину преобразователя, причем первый входной вывод датчика скорости изменения тока подключен к первой выходной клемме преобразователя, а второй входной вывод подключен к первому входному выводу первого датчи:,ка тока, второй входной вывод которого

1 подключен к первому входному выводу датчика направления тока, второй входной вывод которого связан с катодом диода, а анод диода подсоединен к первой клемме для подключения нагрузки, цепь из последовательно соединенных источника опорного тока, тиристорного ключа с принудительной коммутацией и дросселя, подключенную соответственно к первому входному выводу датчика направления тока и к аноду диода, выход датчика скорости изменения тока через первый компаратор подключен к первому входу блока контроля и сигнализации аварийного режима и к первому входу элемента ИЛИ, выход первого датчика тока подключен к входу блока задания уставки, к входу блока контроля тока и через блок регулируемой задержки — к второму входу блока контроля и сигнализации .аварийного режима и к второму входу элемента ИЛИ, к

40!

8 третьему входу которого подключен выход блока ручного отключения, а выход элемента ИЛИ через блок управления отключением тиристорного ключа с принудительной коммутацией подключен к первому управляющему входу тиристорного ключа с принудительной коммутацией, второй управляющий вход которого подключен к выходу блока управления включением тиристорногo ключа с принудительной коммутацией, к входу которого подключен выход первого элемента И, к первому входу первого элемента И подключен выход второго элемента И и вход блока автоматического повторного включения, к второму входу первого элемента И подключены выход блока автоматического повторного включения и выход блока ручного включения тиристорного ключа с принудительной коммутацией, к третьему входу первого элемента И подключен выход третьего элемента И, вход первого датчика напряжения подключен к аноду диода и к первому входному выводу датчика направления тока, а выход первого датчи-. ка напряжения через второй ксмпаратор подключен к первому вход . второго элемента И и к входу первого блока контроля и сигнализации, вход второго датчика напряжения подключен к узлу принудительной коммутации тиристорного ключа, а выход через третий компаратор подключен к второму входу второго элемента И и к входу второго блока контроля и сигнализации, выход первого бпока запрета подключен к первому входу первого сумматора, к второму входу которого подключен выход блока задания уставки и первый вход второго блока запрета, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, к второму входу которого подключен выход генератора периодичес— ких сигналов и второй вход второго блока запрета, а выход второго сумматора подключен к третьему входу первого сумматора, выход которого подключен через блок управления источником опорного тока к управляющему входу источника опорного тока, цепь из последовательно соединенных стабилизированного источника напряжения, второго датчика тока и бесконтактного ключа подключена соответственно к аноду диода и к второй шиве преобразователя, выходы блока управления периодического контроля изоляции между шина20 б970

Составитель О. Мещерякова

Техред Л.Сердюкова -Корректор М. Максимишинец

Редактор Е. Папп

Заказ 1850

Тираж 473

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

19 157 ми преобразователя подключены к четвертому входу элемента ИЛИ и к первым входам третьего и четвертого элементов И, выход первого датчика тока через четвертый компаратор подключен

К второму входу четвертого элемента

Я, выход которого через блок управления бесконтактным ключом подключен к управляющему входу бесконтактного ключа, выход второго датчика тока подключен к входу блока контроля изоляции между шинами преобразователя и через последовательно соединенные пятый компаратор и элемент НŠ— к вто1 ому входу третьего элемента И, выход пятого компаратора подключен к первому входу блока, запрета, выход датчика направления тока подключен к входу блока сигнализации пробоя диода и через шестой компаратор — к входу исполнительного органа и к пятому входу "

Элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я

"гем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем защиты

От замыкания на землю одной из выходйых шин преобразователя повышения

Надежности путем диагностирования изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, повышения безопасности обслуживания и сокращения

5 времени отключения преобразователя путем диагностирования аварийного состояния изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, в него введены блок контроля изоляции между шинами преобразователя и землей, третий сумматор, седьмой компаратор и третий датчик тока, принем третий датчик тока предназначен .для включения вторую шину преобразователя, выход третьего датчика подключен к первому входу третьего сумматора, к второму входу которого подключен выход перво- . го датчика тока, выход третьего сумматора подключен к входу блока конт20 роля изоляции между шинами преобразователя и землей и через седьмой компаратор подсоединен к входу исполнительного органа и к третьему входу блока контроля и сигнализации аварий25 ного режима, к четвертому входу которого подключен выход пятого компаратора.