Способ плавно-ступекчатого регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой

 

О П И С А Н И Е 370598

Союз Советскиз

Социалистические

Республик

ИЗОБРЕТЕ Н Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое-от авт. свидетельства Л"—

М. Кл. G 051 1/14

Н 02р 13/16

Заявлено 25.V.1970 (¹ 1443372/24-7) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Оп блнкcзано 15,11.1973. Бюллетень № 11

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.316.722 (088.8) Дата опубликования описания 4Х.1973

Авторы изобретения

А. М. Рывкин, С. С, Подоскин, А. А. Сакович, А. И. Будовский, Я. Л. Фишлер, В. В. Володин, В. С. Шлентов и А. И. Уткин à» и ВСЕСОЮЗНАЯ -и1

Заявитель

" лиотена у д

СПОСОБ ПЛАВНО-СТУПЕНЧАТОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОД НАГРУЗКОИ

В известных способах плавно-ступенчатого регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой путем управления встречIно-параллельно включенными тиристорами, включенHыми B ответвления обмотки тра»сформатора из-за неточности момента пода. чи импульсов возможно два режима: либо кратковременный разрыв .цепи, либо кратковременное короткое замыкание перерхлючаемой ступени. В первом случае возникают опасные перенапряжения, во втором— имеется опасность аварии трансформатора, если ок короткого замыкания будет вели:w

1ли оба тиристора останутся открытыми.

Плавное, регулирование в пределах ступени осуществляется путем перевода нагрузки с тиристора работающего ответвления на тиристор сосед него ответвления не только в нуле тока, а еще и на протяжении полупериода путем процесса естественной коммутации под действием напряжения переключаемой ступени. Плавность регулирования достигается изменением момента этой кохтмутацнп.

Коммутирующим током является ток замыка ния ступени, появляющийся тогда, когда открыты тиристоры обоих ответвлений. Однако если имеется фазовый сдвиг тока трансформатора по отношению рх напряжению обхтовки, то такая коммутация возможна на протяжении не всего полупериода, а лишь в зоне, где коммутирующий ток направлен против тока закрываемого тприсTора, а напряжениене ступени является;прямым по отношению к отпираемому тиристору. Чем больше фазовый сдвиг, тем шире «мертвая зола», где регулирование невозможно, так 1хак напряжение ступени имеет обратную полярность. Поэтому при существующих спосооах регулирование является не вполне плавным, а воз1о мож Io лишь в известных пределах, зависящих от хара ктера нагрузки трансформатора.

Для достижения .плавного изменения напряжения в пределах всей ступени регулирования прп любой нагрузке осуществляют

18 принудительную коммутацию тока при обратной полярности напряжения на отпираемы.;. вентилях, причем в моменты перехода тока через естественный нуль импульсы управления подают;Ia тиристоры только одного про20 пускающего ток ответвления обмотки.

На чертеже показана принципиальная схе .:a силовой -,асти тнрпсторного переключающего устройс ва для регулирования на": —ð ÿæå :.:Ië по гредложенному способу (одпн

25 из вариантов).

На схеме: 1 — б ответвления регулировочной обмотки трансформатора, присоединенные к неподвижным контактам избирателя переключающего устройства; 7, 8 — подвижзо чые контакты пзоирателя; 9 — 12 — силовые

370598 тиристоры главной цепи; 18 — 15 — вспомогательные тиристоры цепи принудительной коммутации; 17 — коммутирующий конденсатор; 18 — индуктивность цепи комму та ции;

19 — ввод трансформатора; 20 — тиристорный контактор.

Поток эпергии,из питающей сети направляется в трансформатор (нагрузка носит,индуктивный характер (<г)0), подвижные контакты 7 и 8 избирателя присоединяются соответственно к ответвлениям 8 и 4 неподвижных контактов регул ировочной обмот»<и трансформатора. В,какой-то,произвольный момент времени через открытый тпристор 9 протекает положительная полуволна тока, т. е. схема включается в,сеть своим нечетным (тиристоры 9 — 11) плечом. Затем ток нагрузки с тиристора 9 переводится на тиристор 10, т. е. на четное плечо схемы, присоединенное к другой отпайке регулировочной обмотки.

Перевод производится в течение положительного полупериода тока путем подачи им пульса управления на включение тириcropa

10 в пределах угла регулирования 0«< — ю (а отсчитывается B электрических градусах).

В этих пределах угла регулирования знаки тока,и напряжения совпадают. Чтобы перевеспи ток нагрузки с нечетного плеча (тиристор 9) на четное плечо (тиристор 10) необходимо подать управляющий импульс ttB от1<рытие тиристора 10 четной группы. К этому тиристару прикладывается прямое напряжение ступени и при поступлении отпирающего импульса на электрод управления он открывается, и возникает ток коммутации, направленный от ответвления 8 неподвижного контакта избирателя через открытые THpHcTopbl

9 и 10 к ответвлению 4 неподвижного контакта. Возникает ток, направленный прогиз тока нагрузки, протекающего через тиристор

9. Он закрывает этот тиристор и переводит ток .нагрузки на тиристор 10, пропсходипг так называемая коммутация. При переходе то,<а через нулевое значение, т. е. при изменении

era направления, подается импульс на управляющий электрод тиристора 12, включенного антипараллельно тиристору 10. Тиристор 12 открывается, так как;к нему приложено напряжение, совпадающее по знаку,с током и направленное в прямом направлении относительно тиристора 12. Ток нагрузки в отрицательную полуволну протекает через тиристор

12. Чтобы перейти с четного плеча (тиристор

12) па нечетное (тиристор 1() при отрицательной полуволне тока в пределах угла регулиров",ttèÿ 0«< — m недоста гочно подать .импульс па управляющий электрод, от1<рывающий тиристор 11, так ка,к послед н IH не открывается, потому что к нему приложено обратное напряжение ступени. В этом случае тиристор 12 закрывается принудительно, а

° тиристор 11 открывается принудительно. Для этого одновременно с подачей импуль"а на управляющий электрод тиристора 12 подаются:импульсы на управляющие электро10 ды вспомогательных тпристоров 18 и 15, которые включают заряженный коммутирующийй конденсатор 17. Таким образом, чтобы ток разряда этого конденсатора прошел через тиристоры 18 — 11 — 12 — 15, он направляется провив тока нагрузки, протекающего через тиристор 12, и закрывает последний, Открывается тиристор 11, принимая ток нагрузки на,себя. Таким образом, происходит так называемая пр<инудительная коммутация.

Пр и подаче импульсов на управляющие электроды в пределах угла регулирования — < «<: к отпираемому тиристору 10 прикла|дызается обратное напряжение ступечи, не совпадающее по направлению с током.

Поэтому тиристор 10 не открывается, ток комьмутации не возникает, т. е. естественной коммутации не происходит. Чтобы перевести ток нагрузии с одного плеча тирпсторного

20 контактора на другое, необходимо принудительно снизить ток, протекающий через тиристор, до величины тока запирания тиристора.

Для этого подаются импульсы на управляющие электроды, открывающие вспомогате чьные тиристоры 18 и 15, включающие заряженный коммутирующий конденсатор 17 одновременно с подачей импульсов на управляющий электрод главного силового тирпстора 10. После открытия вспомогательных тиристоров 18» 15 происход гг разряд конденсатора 17 через тиристоры 9 и 10. Пол действием тока разряда тиристор 9 закрывается, а тиристор 10 открывается,,т. е. ток нагруз:<и переводится с одного ответвления рсгулировочной обмотки на другое.

Если импульс управления подается на тиристор 11, он открывается, так,как к нему приложено прямое напряжение ступени. Через открытые тиристоры 11 и 12 проходит

4О ток естественной коммутации, который закрывает тиристор 12, и ток нагрузки переводится на тир истор 11, т. е. на другое ответвление обмопки трансформатора.

В случае,,когда положение rîäçèættûõ контактов 7 и 8 избирателя соответствует ответвлениям 5 и 4, в какой-то момент ток нагрузки протекает через тиристор нечетной группы (положительная полуволна). При,подаче импульса на управляющий электрод з пределах угла регулирования 0<а<ю — p тиристора 10 четной группы последний не открывается, так как к нему приложено обратное напряжение ступени, не совпадающее по направлению с током нагрузки, т. е. ток естественной коммутации не возникает. Чтобы перевести ток нагрузки в этом случае на тиристор 10 четной группы, необходимо провести принудительную коммутацию. Для этого также, как и в предыдущем случае, одновременбо но с имлульсом па управляющий электрод, открывающий глав ный силовой тиристор 10, подаются импульсы на управляющие электроды вспомогательных тирпсторов 18 и 15.

Происходит разряд заряженного конденсатор ра 17 .ерез главные тиристоры 9 и 10. Ток

370598

p22p;Iд2 конденсатора 17, направленнь:й против тока нагрузки, гротекаюшего ч рез тиристор а, закрывает последниЙ и Открывает тиристор 10. !Яким Образом, ток нягрi3I;. переводится на тиристор i 0 четной гр. пиы, т. е. Иа другое ответвление обмотки трансформатора.

Если в данный момент ток нагрузки протекает через тиристор 12 (отрицательная полуволна), то для перевода тока, нагрузки Hа тиристор 11 в пределах угла регулирования

0(c< — достаточно подать импульс на электрод уцравления ъиристора 11, которыЙ оъкрывается, так как,к нему приложено прямое напряжение ступени. Происходит естественная коммутация.

Если же импульсы подаются на управляющие электроды тиристора 10 (положительная полуволна тока нагрузки) в пределах угла регулирования — < (.", то перевод тока нагрузки, с нечетной группы тиристоров на четную проводится путем естественной коммутации, а перевод тока нагрузки с четной группы тиристоров на нечетную путем принудительной коммутации. При этом открываются вспомогательные тиристоры 13 и 15. Таким образом, перевод тока нагрузки с одного ответвления обмотки трансформатора на другое производится на протяжении полупериода; перевод нагрузки с тиристора на тиристор при переходе тока через нуль (с положительной полуволны на отрицательную илн обратно) — внутри одной группы, т. е. на одном определенном ответвлении; плавное регулирование,напряжения в пределах ступени осуществляется путем подачи плавно смещаемых управляющих импульсов на соответствующие тиристоры четной или нечетной групп на протяжении полупериода; импульсы управления для плавного регулирования напряжения, подаваемые на тиристоры во время положительной и отрицательной полуволн то.<2, смещаются в противоположных направле1и|ях; для осуществления ступенчатого регулирования подается один:импульс управления в любой момент в течечие полупериoда на отпираемую группу и вспомогательные тиристоры, а на запираемую пруппу тиристоров никаких управляющи.;- импульсов не подается.

Аналогично изложенному принципу схема работает при активной и емкостной нагрузках, а также и нри направлении потока энергии из трансформатора в сеть. Изменяются только углы регулирования, при которых необходима принудительная коммутация, и меняются открываемые группы главных и BcIIQXòОГ2ТЕЛЬНЫ,. TIIPIICTOPOB

Особенности предлагаемого способа.

1. Прп прохождении тока нагрузки через нулеьое значение остается в раооте одно и то же ответвление регулировочной обмотки трансформатора.

10 2. Перевод, нагрузки с одного ответвления обмотки на другое совершается два раза за период, а не четыре (как прп известных способах).

3. Переход на другое ответвление обмот15 ки совершается только при токе нагрузки, не равном нулю.

4. Для осуществления плавного регулирования управляющие импульсы положительной и отрицательной полуволн смещаются в про20 тивоположных направлениях, что легко выполняется двумя спаренными фазорегуляторами.

Это дает следующий технический эффект: возможность плавного регулирования неза25 висимо от характера нагрузки и направления энергии трансформатора; возможность осуществления ступенчатого регулироваш|я напряжения (помимо плавного) без опасности перенапряжений или короткого замыкания стузп пени; снижение требований,к системе управления благодаря сохранению работающего ответвления при переходе тока через нуль и соответствующее повышение надежности; повышение надежности олагодаря упрощению

35 системы управления тиристорами, связанному со снижением требований к ней.

Предмет изобретения

42 Спосоо плавно-ступенчатого регулирования напряжения трансформаторов II03, нагрузкой путем управления встречно-параллельно соединенными тирпсторами, включенными в ответвления обмотки трансформато45 ра. Отличаюшийсч тем, что, с целью достижения плавного изменения напряжения в пределах всей ступени регулирования при любой нагрузке, осуществляют принудительную коммутацию тока при обратной Ilo;IHplloñòII на5р пряжения на отпираемых вентилях. причем в моменты перехода тока через естественный нуль на тиристоры подают импульсы управления только Одного прогускающего ток ответвления обмотки.

370598

Составитель В. Круглова

1 сдактор T. Загребельная Техред Т. Курилно Корректор Е, МихееваЗаказ 196/679 Изд. № 223 Тираж 7." .0 Поди испо.

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»