RU2101828C1 - Rectifier phase-failure protective device - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering; protection of half-wave three-phase controlled rectifiers against phase failure operation. SUBSTANCE: device has three-phase half-wave rectifier whose anodes are connected to those of power valves, control element with break contact, DC voltage supply; in addition, it is provided with resistor, first optocoupler thyristor, diode, and output components, such as optocoupler thyristors, as many as there are phases, of phase-shifting device controlling rectifier valves; output components are connected through one lead (photothyristor cathode) to cathodes of rectifier power valves and through other lead (photothyristor anode) to cathodes of three-phase half-wave rectifier, via input of first optocoupler thyristor cumulatively connected to it in series and via resistor; control element shorted out by backward diode is connected through one lead to negative terminal of DC voltage supply and through other lead, to its positive terminal via photothyristor of first optocoupler thyristor. EFFECT: enlarged functional capabilities. 1 wdgs

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты управляемых трехфазных однополупериодных выпрямителей от неполнофазного режима работы. The invention relates to electrical engineering and is intended to protect controlled three-phase half-wave rectifiers from non-phase operation.

Известно устройство, содержащее в анодных цепях силовых вентилей выпрямителя чувствительные элементы, выполненные в виде пик-трансформаторов, выходные обмотки которых через выпрямительные мостики и логические схемы "ИЛИ", "И" соединены с выходными отключающими реле [1]
Недостатком данного устройства является сложность схемы, реализующей защиту вентилей и, следовательно, ее низкая надежность.A device is known that contains in the anode circuits of rectifier power valves sensitive elements made in the form of peak transformers, the output windings of which through rectifier bridges and logic circuits "OR", "AND" are connected to output trip relays [1]
The disadvantage of this device is the complexity of the circuit that implements the protection of the valves and, therefore, its low reliability.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для защиты выпрямителя от неполнофазного режима работы, выбранное за прототип, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель, подсоединенный анодами к анодам силовых вентилей, а катодами через размыкающий контакт реле к первому выводу катушки этого реле, зашунтированной конденсатором, подключенной вторым выводом к катодам силовых диодов, источник напряжения постоянного тока, подключенный одной клеммой через замыкающий контакт реле к первому выводу его катушки, а второй клеммой к катодам силовых диодов [2]
Недостатком известного устройства является невозможность использования его для защиты от неполнофазного режима работы управляемых выпрямителей, поскольку и при поврежденном (типа "обрыв"), и при закрытом управляемом вентиле в схему выдается одна и та же информация, делающая ее непригодной для данного типа выпрямителей и, следовательно, сужающей ее функциональные возможности.The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a device for protecting the rectifier from out-of-phase operation, selected as a prototype, containing a three-phase half-wave rectifier connected by anodes to the anodes of the power valves, and the cathodes through the relay contact to the first output of the relay coil, shunted a capacitor connected to the cathodes of the power diodes by a second output, a DC voltage source connected to one terminal via a make contact Relay to the first output of its coil, and the second terminal to the cathodes of power diodes [2]
A disadvantage of the known device is the impossibility of using it to protect against an out-of-phase mode of operation of controlled rectifiers, since both when it is damaged (such as an “open circuit”) and when the controlled valve is closed, the same information is sent to the circuit, making it unsuitable for this type of rectifiers and, hence, narrowing its functionality.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. The objective of the invention is to expand the functionality of the device.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство для защиты выпрямителя от неполнофазного режима работы, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель, подключенный анодами к анодам силовых вентилей защищаемого выпрямителя, реагирующий орган с размыкающим контактом, имеющим выводы для включения этого контакта в цепь магнитного пускателя, осуществляющего подключение защищаемого выпрямителя к сети, источник постоянного напряжения, введены резистор, первый оптронный тиристор, диод и N (N число фаз защищаемого выпрямителя) выходных элементов в виде фототиристоров оптронов, каждый из которых замыкается с появлением отпирающего импульса в управляющем переходе соответствующего силового вентиля, соединенных между собой параллельно и подключенных катодами фототиристоров к катодам силовых вентилей, а анодами фототиристоров через соединенный с ним последовательно согласно первый оптронный тиристор и резистор с катодами трехфазного однополупериодного выпрямителя, при этом реагирующий орган зашунтирован диодом в обратном включении и подсоединен одним выводом к минусовой клемме источника постоянного напряжения, а другим через фототиристор первого оптронного тиристора к плюсовой клемме источника постоянного напряжения. This object is achieved by the fact that in the device for protecting the rectifier from an out-of-phase operation mode, comprising a three-phase half-wave rectifier connected by anodes to the anodes of the power valves of the rectifier being protected, a reacting organ with an opening contact having conclusions for connecting this contact to the circuit of the magnetic starter that connects the protected a rectifier to the network, a constant voltage source, a resistor, the first optocoupler thyristor, a diode and N (N is the number of phases of the protected rectifier) are introduced one elements in the form of optocoupler thyristors, each of which is closed with the appearance of a triggering pulse in the control transition of the corresponding power valve, connected to each other in parallel and connected by cathodes of the photothyristors to the cathodes of the power valves, and by the anodes of the thyristor through the first optocoupler thyristor and resistor connected in series with it the cathodes of a three-phase half-wave rectifier, while the reacting organ is shunted by the diode in the reverse connection and connected to one output to the negative terminal of the DC voltage source, and to the other through the photo thyristor of the first optocoupler thyristor to the positive terminal of the constant voltage source.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень. These signs are not identified in other technical solutions when studying the level of this technical field and, therefore, the solution is new and has an inventive step.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо в электротехнике. The proposed technical solution is industrially applicable in electrical engineering.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. The drawing shows a circuit diagram of a device.

Устройство для защиты управляемого трехфазного однополупериодного выпрямителя от неполнофазного режима работы содержит три диода 1-3, соединенные по схеме трехфазного однополупериодного выпрямления, подключенные анодами к анодам силовых вентилей защищаемого выпрямителя (не показан) и через контакты 4 магнитного пускателя к клеммам А, В, С для подключения питающего напряжения, а катодами через резистор 5, последовательно согласно соединенные светодиод 6 оптронного тиристора 7, выходные соединенные между собой параллельно элементы 8-10 в виде фототиристоров оптронов фазосдвигающего устройства 11 для управления вентилями защищаемого выпрямителя к катодам силовых вентилей; реагирующий орган 12, зашунтированный диодом 13 в обратном включении, соединенный одним выводом с минусовой клеммой источника постоянного напряжения 14, а другим через фототиристор 15 первого оптронного тиристора с его плюсовой клеммой, причем размыкающий контакт 16, реагирующего органа 12 включен в цепь катушки магнитного пускателя (не показан). A device for protecting a controlled three-phase one-half-wave rectifier from an out-of-phase mode of operation contains three diodes 1-3, connected according to the three-phase one-half-wave rectification scheme, connected by anodes to the anodes of the power valves of the protected rectifier (not shown) and through contacts 4 of the magnetic starter to terminals A, B, C for connecting the supply voltage, and the cathodes through the resistor 5, sequentially connected according to the LED 6 of the optocoupler thyristor 7, the output elements are connected in parallel between 8-10 V de photothyristors photocouplers phase shifter 11 for controlling the valves of the protected power to the cathodes of the rectifier valves; the reacting element 12, shunted by the diode 13 in the reverse connection, connected by one output to the negative terminal of the DC voltage source 14, and the other through the photo thyristor 15 of the first optocoupler thyristor with its plus terminal, and the disconnecting contact 16 of the reacting organ 12 is connected to the coil of the magnetic starter ( not shown).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В исходном состоянии при наличии напряжения А, В, С на входе силового выпрямителя и отсутствии импульсов в управляющих переходах его вентилей элементы 8-10 (фототиристоры оптронов) разомкнуты (заперты), соответственно разомкнута цепь светодиода 6 первого оптронного тиристора 7, и реагирующий орган 12 выключен, нагрузка силового выпрямителя, подсоединенная между катодами силовых вентилей и нулевым проводом сети, также отключена (не показано). In the initial state, with the voltage A, B, C at the input of the power rectifier and the absence of pulses in the control transitions of its valves, the elements 8-10 (optocoupler thyristors) are open (locked), respectively, the LED circuit 6 of the first optocoupler thyristor 7 is open, and the reacting organ 12 off, the load of the power rectifier connected between the cathodes of the power valves and the neutral wire of the network is also disconnected (not shown).

При появлении в управляющих переходах вентилей выпрямителя импульсов в соответствии с чередованием фаз питающей сети замыкается соответствующий из выходных элементов 8-10, цепь питания светодиода 6 оптронного тиристора 7 замыкается, но его фототиристор 15 не успеет открыться вследствие того, что время включения реагирующего органа 12 составляет 12-30 мс, а вентиля силового выпрямителя 15-30 мкс, и последний, включившись, шунтирует цепь светодиода 6, состоящую, например, для фазы А из диода 1, резистора 5, светодиода 6, выходного элемента 8. Таким образом, в нормальном режиме защищаемого выпрямителя устройство не влияет на его работу. В случае выхода из строя вентиля выпрямителя (повреждение типа "обрыв"), например в фазе А, и при наличии управляющих импульсов из фазосдвигающего устройства 11 по цепи фаза А, диод 1, резистор 5, светодиод 6 оптронного тиристора 7, выходной элемент 8, нагрузка силового выпрямителя 11, нулевой провод сети протекает ток, открывается фототиристор 15 и подключает к источнику постоянного напряжения 14, реагирующий орган 12, который срабатывает и своим размыкающим контактом 16 производит соответствующие переключения в цепи питания магнитного пускателя, силовые контакты 4 магнитного пускателя отключают выпрямитель от сети. Аналогично работает устройство при повреждении силовых вентилей в фазах В и С. When a pulse rectifier appears in the control transitions of the gates of the rectifier, the corresponding of the output elements 8-10 closes, the power circuit of the LED 6 of the optocoupler thyristor 7 closes, but its photo thyristor 15 does not have time to open due to the switching on time of the reacting organ 12 12-30 ms, and the rectifier valve 15-30 μs, and the last one, turning on, shunts the circuit of LED 6, consisting, for example, for phase A of diode 1, resistor 5, LED 6, output element 8. Thus om, normally protected rectifier device has no effect on its performance. In case of failure of the rectifier valve (breakage type), for example, in phase A, and in the presence of control pulses from the phase shifter 11 along the circuit, phase A, diode 1, resistor 5, LED 6 of the optocoupler thyristor 7, output element 8, the load of the power rectifier 11, the neutral wire of the network flows, the photo-thyristor 15 opens and connects to the constant voltage source 14, the reacting organ 12, which is activated and by its opening contact 16 makes the corresponding switching in the power supply circuit of the magnetic starter, silt 4 contacts the magnetic actuator cut off from the mains rectifier. The device works similarly in case of damage to the power valves in phases B and C.

Предложенное устройство может быть использовано и для защиты неуправляемых выпрямителей, в этом случае в цепи светодиода 7 отсутствуют выходные элементы 8-10, принцип работы остается прежним. The proposed device can be used to protect uncontrolled rectifiers, in this case, in the circuit of the LED 7 there are no output elements 8-10, the principle of operation remains the same.

В сравнении с прототипом предлагаемое устройство отличается более широкими функциональными возможностями, позволяющими осуществить защиту управляемого выпрямителя при обрыве его вентилей и не реагирующее на их закрытое состояние. Compared with the prototype, the proposed device is characterized by wider functional capabilities, allowing to protect the controlled rectifier when its valves break and not responding to their closed state.

Claims (1)

Устройство для защиты выпрямителя от неполнофазного режима работы, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель, подключенный анодами к анодам силовых вентилей защищаемого выпрямителя, реагирующий орган с размыкающим контактом, имеющим выводы для включения этого контакта в цепь магнитного пускателя, осуществляющего подключение защищаемого выпрямителя к сети, источник постоянного напряжения, отличающееся тем, что введены резистор, первый оптронный тиристор, диод и N, где N число фаз защищаемого выпрямителя, выходных элементов в виде фототиристоров оптронов, каждый из которых замыкается с появлением отпирающего импульса в управляющем переходе соответствующего силового вентиля, соединенных между собой параллельно и подключенных катодами фототиристоров к катодам силовых вентилей защищаемого выпрямителя, а анодами фототиристоров через соединенный с ними последовательно согласно первый оптронный тиристор и резистор с катодами трехфазного однополупериодного выпрямителя, при этом реагирующий орган зашунтирован диодом в обратном включении и подсоединен одним выводом к минусовой клемме источника постоянного напряжения, а другим через фототиристор первого оптронного тиристора к плюсовой клемме источника постоянного напряжения. A device for protecting the rectifier from an out-of-phase operating mode, comprising a three-phase half-wave rectifier connected by anodes to the anodes of the power valves of the protected rectifier, a reacting organ with an opening contact having conclusions for connecting this contact to the magnetic starter circuit, which connects the protected rectifier to the network, a constant voltage source characterized in that a resistor, a first optocoupler thyristor, a diode and N are introduced, where N is the number of phases of the rectifier to be protected, the output elements in the form of optocouplers of optocouplers, each of which is closed with the appearance of a triggering pulse in the control junction of the corresponding power valve, connected to each other in parallel and connected by cathodes of photothyristors to the cathodes of the power valves of the rectifier to be protected, and by the anodes of the thyristor through the first optocoupler thyristor and a cathode resistor connected in series a three-phase one-half-wave rectifier, while the reacting organ is shunted by the diode in the reverse connection and one is connected terminal to the negative terminal of the DC voltage source and the other through the first optocoupler fototiristory thyristor to the positive terminal of the DC voltage source.