Устройство для защиты от перенапряжений полупроводникового преобразователя (варианты)

 

Устройство защищает от перенапряжений силовое оборудование преобразователя, который выполнен по трехфазным мостовой или нулевой схемам и имеет два разрядника, два гасящих резистора, трехфазный трансформатор и трехфазный диодный мост. Отличие устройства определяется наличием в нем этого моста и трехфазного трансформатора, который питает его трехфазными напряжениями с фазовым сдвигом 60 эл. град. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электрическим железным дорогам и предназначено для защиты от перенапряжений полупроводниковых преобразователей.

Известны устройства защиты от перенапряжений полупроводниковых преобразователей, питающихся сдвинутыми на 120 эл. град. напряжениями. Такие устройства выполнены из разрядников с искровыми промежутками и гасящих резисторов, которые подключены к вентильным обмоткам преобразовательного трансформатора. Известные устройства защиты имеют большое количество разрядников, что усложняет техническое обслуживание преобразователя. Сразу после ограничения перенапряжений разрядниками к их искровым промежуткам прикладывается напряжение. В результате этого увеличивается длительность горения дуги между электродами искрового промежутка, создаются условия для его повторных многократных пробоев, повышается вероятность неразрыва разрядником сопровождающего тока.

Сущность устройств, входящих в состав изобретения, заключается в следующем. Известное устройство дополняют трехфазным диодным мостом и трансформатором, его первичные обмотки подключают к вентильным обмоткам преобразовательного трансформатора, его вторичные обмотки выполняют с отпайками и соединяют по схеме звезды, которая формирует трехфазную систему сдвинутых на 60 эл. град. напряжений и соединена с входом моста. Известное устройство в сочетании с трехфазным диодным мостом дополняют также тремя установленными на магнитопроводе преобразовательного трансформатора обмотками, соединяют их по схеме звезды, которая формирует трехфазную систему сдвинутых на 60 эл. град, напряжений и соединена с входом трехфазного моста. Между выходами дополнительного моста и общей точкой звезды обмоток, формирующих систему сдвинутых на 60 эл. град. напряжений, подключают разрядники через гасящие резисторы. При таком подключении разрядников уменьшается их количество, к разрядникам прикладываются периодически с паузами импульсы напряжения.

Технический результат изобретения характеризуется тем, что при уменьшении количества разрядников упрощается техническое обслуживание преобразователя, благодаря паузам в напряжении разрядников повышается их надежность, наличие отпаек на обмотках дополнительного трансформатора обеспечивает унификацию элементов устройства защиты.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, которое соответствует п. 1 и 2 ф-лы; на фиг. 2 - то же. п. 3 ф-лы.

На фиг. 1 показан защищаемый преобразователь, который состоит из преобразовательного трансформатора 1 с трехфазными сетевыми 2 и вентильными 3 обмотками, полупроводникового преобразователя 4 с выводами 5 для подключения нагрузки. Обмотка 2 питается трехфазным напряжением. Между выводами обмоток 3, к которым подключен преобразователь 4 и устройство защиты, действуют сдвинутые на 120 эл. град. трехфазные напряжения. Устройство защиты содержит трехфазный трансформатор 6 с первичными 7 и вторичными 8 обмотками, которые имеют пайки 9, трехфазный диодный мост 10, разрядники 11 с искровыми промежутками и гасящие резисторы 12. Обмотки 8 соединены по схеме звезды с выведенной общей точкой, которая является точкой соединения одноименных выводов двух обмоток 8 и разноименного вывода третьей обмотки 8. При таком соединении обмоток 8 между выводами, к которым подключен мост 10, действуют трехфазные, сдвинутые на 60 эл. град. напряжения.

На схеме фиг. 2 показаны защищаемый преобразователь с элементами 1-5, аналогичными элементам 1-5 схемы фиг. 1, и устройство защиты, которое имеет размещенные на магнитопроводе преобразовательного трансформатора 1 обмотки 13, трехфазный диодный мост 14, разрядники 15 с искровыми промежутками и гасящие резисторы 16. Обмотки 13 соединены между собой по схеме, аналогичной схеме соединения обмоток 8 трансформатора 6 (см. схему фиг. 1), и формируют трехфазную систему сдвинутых на 60 эл. град. напряжений.

Устройство защиты, выполненное по схеме фиг. 1, работает следующим образом.

При отсутствии перенапряжений к искровым промежуткам разрядников 11 прикладывается напряжение периодической последовательности импульсов, которые имеют одну полярность, следуют с паузами и формируются при помощи моста 10 из синусоид напряжения обмоток 8 трансформатора 6. Импульсы напряжения имеют по основанию длительность, которая не превышает 300 эл. град. Длительность пауз составляет не менее 60 эл. град. В нормальных рабочих режимах преобразователя амплитуда импульсов, которые прикладываются к разрядникам 11, меньше пробивного напряжения их искровых промежутков и поэтому разрядники 11 не срабатывают. Каждый разрядник 11 контролирует полуволны напряжения обмоток 8, имеющие одну полярность. При наличии в устройстве двух разрядников 11, контролирующих полуволны разной полярности, обеспечивается в любой момент времени, контроль мгновенного значения напряжения обмоток 8 трансформатора 6.

Появление в любой момент времени на любой из обмоток 3 трансформатора 1 перенапряжения опасной величины сопровождается повышением напряжения обмоток 8 трансформатора 6. При этом пробивается искровой промежуток соответствующего разрядника 11, в его цепи появляется ток, величина которого ограничивается сопротивлением резистора 12. После этого энергия перенапряжения через трансформатор 6 поступает в цепь разрядника 11 и рассеивается в резисторе 12, выделяясь в виде тепла. В результате этого величина перенапряжения ограничивается на допустимом уровне.

После ограничения перенапряжения в цепи разрядника 11, ограничившего перенапряжение, протекает сопровождающийся ток, величина которого определяется рабочим напряжением обмоток 8 трансформатора 6 и сопротивлением резистора 12. Сопровождающийся ток протекает до тех пор, пока напряжение импульса, приложенное к цепи проводящего ток разрядника, не снижается до нуля. После прекращения сопровождающего тока искровой промежуток разрядника за время паузы восстанавливает способность удерживать рабочее напряжение обмоток 8. Когда к проводившему ток разряднику 11 прикладывается напряжение очередного импульса, то его искровой промежуток не пробивается и ток в цепи этого разрядника 11 не появляется.

Длительность протекания сопровождающего тока определяется моментом появления перенапряжения относительно начала импульса напряжения. Чем ближе к началу импульса (дальше от его начала) находится момент появления перенапряжения, тем дольше (меньше) протекает сопровождающий ток в цепи разрядника 11, ограничившего перенапряжение. Но в любом случае длительность протекания сопровождающего тока не превышает наибольшую длительность импульсов напряжения, т. е. составляет не более 300 эл. град.

Работа устройства, которое выполнено по схеме фиг. 2, не имеет каких-либо особенностей по сравнению с описанной последовательностью работы устройства фиг. 1. (56) Авторское свидетельство СССР N 593278, кл. Н 02 Н 7/12, 1973.

Авторское свидетельство СССР N 928519, кл. Н 02 Н 7/125, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 1418117, кл. В 60 М 3/02, 1987.

Полупроводниковые преобразовательные агрегаты тяговых подстанций. Под ред. Соколова С. Д. М. : Транспорт, 1979, с. 100, рис. 53 в, с.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от перенапряжений полупроводникового преобразователя, питающегося сдвинутыми на 120 эл. град. напряжениями от трехфазных вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, содержащее разрядники с искровыми промежутками и гасящие резисторы, отличающееся тем, что оно снабжено трехфазным диодным мостом и трехфазным трансформатором, причем первичные обмотки трехфазного трансформатора подключены к выводам вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, а вторичные обмотки соединены по схеме звезды, в общей точке которой первая обмотка соединена с второй и третьей обмотками соответственно одноименными и разноименными выводами, при этом к свободным выводам вторичных обмоток входом подключен трехфазный диодный мост, общие анод и катод которого подключены к общей точке звезды вторичных обмоток трехфазного трансформатора через цепи, состоящие из последовательно соединенных разрядника и гасящего резистора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вторичные обмотки дополнительного трехфазного трансформатора выполнены с отпайками.

3. Устройство для защиты от перенапряжений полупроводникового преобразователя, питающегося сдвинутыми на 120 эл. град. напряжениями от трехфазных вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, содержащее разрядники с искровыми промежутками и гасящие резисторы, отличающееся тем, что оно снабжено трехфазным диодным мостом и дополнительными обмотками, установленными на магнитопроводе преобразовательного трансформатора, соединенными по схеме звезды, в общей точке которой первая дополнительная обмотка соединена с второй и третьей дополнительными обмотками соответственно одноименными и разноименными выводами, при этом к свободным выводам дополнительных обмоток входом подключен трехфазный диодный мост, общие анод и катод которого подключены к общей точке звезды дополнительных обмоток через цепи, состоящие из последовательно соединенных разрядника и гасящего резистора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2