SU1576970A1 - Устройство дл защиты преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем защиты от замыкани  на землю одной из выходных шин преобразовател , повышени  надежности путем диагностировани  изол ции между выходными шинами преобразовател  и землей, повышени  безопасности обслуживани  и сокращени  времени отключени  преобразовател  путем диагностировани  аварийного состо ни  изол ции между выходными шинами преобразовател  и землей. В случае ухудшени  изол ции между выходной шиной 50 или 51 и землей до критического состо ни , замыкание одной из этих шин на землю или при прикосновении к одной из указанных шин человека, имеющего электрическую св зь с землей, разность выходных токов шин становитс  достаточной дл  срабатывани  компаратора 56. На его выходе по вл етс  сигнал, который формирует сигнал на срабатывание тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и отключение преобразовател  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.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, а именно к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей ,

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем за- |циты от замыкани  на землю одной из выходных тин преобразовател , повышение надежности путем диагностировани  д изол ции между выходными шинами преобразовател  и землей, повышение безопасности обслуживани  и сокращение времени отключени  преобразовател  Путем диагностировани  аварийного $$ состо ни  изол ции между выходными шинами преобразовател  и землей.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  защиты преобразовател .20

Между преобразователем 1 и нагрузкой 2 подсоединен обратно включенный диод 3 по отношению к току на выходе преобразовател . На выходе преобразовател  1 установлены последовательно 25 включенные с диодом 3 датчик 4 скорости изменени  тока, первый датчик 5 тока и цатчик 6 направлени  тока. Параллельно диоду 3 и датчику 6 направлени  тока подключена цепь из последовательно соединенных источника 7 опорного тока, тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и дроссел  9, причем элементы 3 и 7 включены согласно. Выход датчика 4 скорости изменег;Ј  тока подключен к входу первого компаратора 10, а выход датчика 5 тока подключен к блоку t1 контрол  тока, к блоку 12 регулируемой задержки и к блоку 13 задани  уставки.Вхо- 0 ды блока 14 контрол  и сигнализации аварийного режима подключены соответственно: первый - к выходу первого компаратора 10 и к первому входу элемента ИЛИ 15,

ка 12 регулируемой задержки и к второму входу элемента ИЛИ 15. К третьему входу элемента ИЛИ 15 подключен выход блока 16 ручного отключени . Выход элемента ИЛИ 15 подключен к входу блока 17 управлени  отключением тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией , выход блока 17 управлени  подключен к первому управл ющему входу тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией. Вход первого датчика 18 напр жени  подключен параллельно соединенным последовательно диода 3 и датчика Ь направлени  тока, а вход

второго датчика 19 напр жени  подключен к узлу искусственной коммутации тиристорного ключа 8. Выход первого датчика 18 напр жени  подключен к входу второго компаратора 20, а выход второго датчика 19 напр жени  подключен к входу третьего компаратора 21. Выход первого элемента И 22 подключен к входу блока 23 управлени  включением тиристорного ключа с искусственной коммутацией, а выход блока 23 управлени  включением подключен к второму управл ющему входу тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией. Выходы компараторов 20 и 21 подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И 24, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 22 и к входу блока 25 автоматического повторного включени .К второму входу первого элемента И 22 подключены выходы блока 25 автоматического повторного включени  и блока 26 ручного включени  тиристорного ключа с искусственной коммутацией. Выходы второго 20 и третьего 21 компараторов подключены соответственно к входам первого 27 и второго 28 блоков контрол  и сигнализации. Последовательно соединенные стабилизированный источник 29 напр жени ,второй датчик

30тока и первый бесконтактный ключ

31подключены соответственно к аноду диода 3 и первой клемме 32 дл  подключени  второй шины преобразовател  1. Выходы блока 33 управлени  периодического контрол  изол ции между шинами преобразовател  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

второй - к выходу бло- з входу четвертого элемента И 35. Выход

.элемента И 35 подключен к входу блока 37 управлени  бесконтактным ключом, а выход блока 37 подключен к входу блока 38 контрол  изол ции между шинами преобразовател  и через последовательно соединенный п тый 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 п того компаратора 39 подключен через первый блок 41 запрета к первому входу первого сумматора 42, к второму входу которо го подключен выход блока 13 задани 

30

35

50

55

515

установки. Выход генератора 43 периодических сигналов подключен к первому входу второго сумматора 44 и к пер вому входу второго блока 45 запрета, к второму входу которого подключен вы ход блока 13 задани  уставки. Выход второго блока 45 запрета подключен к второму входу  торого сумматора 44, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора 42. Выхоц пер вого сумматора подключен к входу блока 46 управлени  источником опорного ток , а выход блока 46 управлени  под ключей к входу источника опорного тока 7. Выход датчика 6 направлени  тока подключен к блоку 47 сигнализации пробо  диода 3 и через шестой компаратор 48 - к входу пополнительного органа 49 и к п тому входу элемента ИЛИ 15. Анод диода 3 соединен с первой клеммой дл  подключени  нагрузки

2 первой шиной 50 преобразовател  1, а втора  клемма дл  подсоединени  нагрузки 2 соединена второй тиной 51 с ее первой клеммой 32 дл  подключени . Первый входной пычол третьего датчика 52 тока подключен к второй выходной клемме преобразовател  1, а второй выходной вывод подключен к первой клемме 32 дл  подключени  второй шины 51 преобразовател  1. Второй бесконтактный ключ 53 подключен параллельно цепи, содсжащей последовательно соединенные датчик 6 направлени  тока, диод 3 и стабилизированный источник 29 напр жени . Выход третьего датчика 52 тока подключен к первому входу третьего сумматора 54, к второму входу которого подключен выход первого датчика 5 тока. Выход третьего сумматора 54 подключен к входу блока 55 контрол  изол ции между шинами преобразовател  и землей и через седьмой компаратор 56 подсоединен к входу исполнительного органа 49 и к третьему входу блока 14 контрол  и сигнализации аварийного режима, к четвертому входу которого подключен выход п того компаратора 39.

Устройство работает следующим образом .

При нормальной работе преобразовател  1 ток на его выходе I равен то.г- ку 1Н нагрузки 2 и меньше тока срабатывани  защиты ICJ( I с.)) Источник 7 опорного тока создает опорный ток 1ОП, протекающий по цепи: источник 7 опорного тока, тиристорный

6970ь

ключ в с искусственной коммутацией, дроссель 9, диод 3. Дл  протекани  опорного тока тиристоркый ключ 8 должен быть включен. Опорный ток больше тока нагрузки на величину и поэтому ток, протекающий через диод 3, равен разности опорного тока и тока преобразовател , т.е.

10 1оп 1п оп игкал с выхода датчика тока 5 в Олоке 13 задани  ус- суммируетс  с сигналом, пропорциональным величине тока Т, и поступает на иеррьп ; вход сумматора 42. При

55 нормальной работе преобразовател  1 кл втором вход сумьатора 42 сигнал запрета огсутст } .vr и поэтому сигнал, пропорциональный сумме токов (1+Тп), поступает на вход блока 46 управлени 

20 источника опорного тока, который обеспечивает протекание опорного тока 1вп, пропорционального сигналу управлени  на входе блока 46. При изменении тока нагрузки от нули до тока Т сз опорный

25 ток измен етс  от dT до 1С5 В нормальном режиме работы преобразовател  скорость изменени  опорного тока d on/df должна быть больше или рав-- на максимальной скорости изменени 

30 тока нагрузки (dlH/dt) MCTKC , чтобы исключить ложное срабатывание защиты. С учетом этого услови  выбираетс  величина приращени  тока 41,

При перегрузке ток на выходе преоб- ic разовател  1 становитс  .больше опорного тока I p 7 Iof, 1С5- результате диод 3 запираетс  и ток через него прерываетс . Ток преобразовател  начинает протекать по вспомогательной

40 цепи устройства защиты, котора  шунтирует диод 3. Скорость нарастани  тока перегрузки ограничиваетс  дросселем 9. Если перегрузка преобразовател  1 кратковременна и ее врем  не превыша- 45 ет врем  задержки t 30,д на срабатывание защиты (t

пер

t члд) определений

мое дл  данного преобразовател , то защита не отключает нагрузку 2 от преобразовател  1. После окончани  крат5Q ковремен.чой перегрузки преобразователь 1 переходит в нормальный режим оп у п и чеРез ДИ°Д 3 вновь протекает ток Л1. Врем  задержки определ етс  дл  каждого преобразовател 

.,. и устанавливаетс  блоком 12 регулируемой задержки. Причем врем  задержки может измен тьс  блоком 12 в зависимости от величины перегрузки. Сигнал с датчика тока 5 поступает на вход

Олока 11 контрол  тока, где происходит контроль ампер-часов на выходе преобразовател  1.

Если длительность перегрузки превышает заданную (допустимую) (t г t ЭИА) , на выходе блока 12 регулируемой задержки по пл етс  сигнал, поступающий на второй вход п тивходово- го элемента ИЛИ 15, на выходе которого также по вл етс  сигнал, поступающий на вход блока 17 управлени  отключени  тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией. Выходной сигнал с блока 17 поступает на первый управл ющий вход тиристорного ключа 8, последний срабатывает, разрынает вспомогательную цепь, шунтирующую диод 3, и ток в цепи преобразовател  1 и нагрузки 2 прекращаетс . Кроме того, сигнал а выхода блока 12 регулировани  задержки поступает также на второй вход блока 14 контрол  и сигнализации аварийного режима, кото

рыи сигнализирует о возникновении аварийного режима и о том, что аварийным режимом  вл етс  перегрузка преобразовател  1.

При коротком замыкании в нагрузке 2 на ее входе или между шинами 50 и 51 посто нного тока, соедин ющими устройство дл  быстродействующей защиты преобразовател  1 и нагрузку 2, скорость изменени  тока преобразовател  (dl /dt) K3 больше максимальной скорости изменени  тока нагрузки (dln/dt) №WKC . Сигнал, пропорциональный скорости изменени  тока на выходе преобразовател  1, поступает с выхода датчика 4 скорости изменени  гока на вход первого компаратора 10. Компаратор 10 настроен так, что при скорости тока в нагрузке 2, соответствующей нормальному режиму работу преобразовател  1, на его выходе сигнал отсутствует. При коротком замыкании скорость изменени  тока преобразовател  больше порогового значени , равного максимальной скорости -изменени  тока нагрузки.

()K3 (dlrl/dt)nop- (dIH/dt) макс. В результате компаратор 10 срабатывает, сигнал с его выхода поступает на первый вход элемента ИЛИ 15, которьй запускает блок 17 управлени  на отключение тока короткого замыкани  тиристорным ключом с принудительной коммутацией. Сигнал с выхода компаратора 10 поступает также

0

5

0

5

0

45

на первый вход блока 14 контрол  и сигнализации аварийного режима, который сигнализирует, что произошло короткое замыкание и сработало устройство защиты.

В случае необходимости отключение нагрузки 2 от преобразовател  1 может производитьс  и при отсутствии перегрузки или короткого замыкани , с использованием ручного управлени . Дл  этой цели предусмотрен блок 16 ручного отключени , который может быть выполнен на основе кнопки с замыкающим контактом, к одной пластине которого подсоединена клемма источника питани . При нажатии на эту кнопку на выходе блока 16 по вл етс  сигнал, поступающий на четвертый вход элемента ИЛИ 15. 11 дальнейшем, как в случае длительной перегрузки или короткого замыкани , срабатывает тиристорный ключ 8 с искусственной коммутацией и отключает нагрузку 2 от преобразовател  1.

Короткие замыкани  в нагрузке 7 и между шинами 50 и 51 могут быть проход щими и устойчивыми. Важной осо- бенностью устройства защиты  вл етс  то, что в случае наличи  короткого замыкани  или перегрузки после срабатывани  устройства защиты, его нельз  включать, так как устройство защиты не может отключить в этом случае ава- рийный ток. Это объ сн етс  высоким быстродействием устройства при отключении аварийного тока, которое приводит к тому, что врем  включени  t 6КЛ тиристорного ключа 8 с принудительной коммутацией намного больше времени отключени  tOTK (t &Кл cflTk). И поэтому , при наличии непроход щего аварийного режима, за врем  включени  тиристорного ключа 8 произойдет его включение, затем 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 перегруэ

ке, устройство не должно включатьс , так как включение вызовет выход из стро  элементов устройства зашиты и преобразовател . Кроме того, аналогичные последстви  будут иметь место в случае отсутстви  готовности узла искусственной коммутации тиристорного ключа 8. Его готовность выражаетс  в наличии необходимой величины к соответствующей пол рности нап1 )

рнтммш  ч) 1 ,u не.u ope 1,сли это 1реГнм.ише iu выполн етс , то коммутаци  тиристорного ключа невозможна , следом.-п елын, невозможно и отключение аварийного юка устройством защиты. При отключении аварийного тока происходит не только ра }р д коммутирующего конденсатора, но и его перезар д.

С целью исключени  несрабатывани  защиты при включении устройства или его повторном включении после отключени  аварийного тока устройство защиты снабжено двум  датчиками 18 и 19 напр жени . Первый датчик 18 напр жени  подключен к диоду 3 и контролирует на нем напр жение. В норма ib- ном режиме работы преобразовател  по диоду 3 протекает ток Л1 в пр мом направлении и поэтому падение напр жени  на диоде 3 не превышает 1 В, а при отключенной нагрузке 2 напр жение на диоде 3 равно нулю. Если в нагрузке 2 или между тинами 50 и 51 короткое замыкание, то напр жение на диоде 3 равно напр жению на выходе преобразовател  1. Поэтому по величине напр жени  на диоде 3 можно сулить о наличии или отсутствии короткого замыкани . При наличии короткого замыкани  на выходе первого датчика 10 напр жени  имеетс  сигнал, поступающий на вход компаратора 20, а на его выходе сигнал отсутствует. Следовательно , отсутствует сигнал на втором входе и выходе второго элемента И 24, а также на первом входе и выходе первого элемента И 22. Поэтому отсут гву- ет управл ющий сигнал на входе блока 23 управлени  включением тиристорного ключа 8, что означает запрет на включение последнего. Далее, если по в тс  сигналы на выходах блока 25 автоматического повторного включени  или блока 26 ручного включени , тиристор- ный ключ 8 не включитс  из-за отсутстви  сигнала на первом входе элемента И 22. Также не произойдет включение тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией, если напр жение на коммутирующем конденсаторе последнего не достигнет заданной величины, необходимой дл  надежной коммутации глав- ного тиристора тиристорного ключа 8. Контроль за напр жением на коммутирующем конденсаторе осуществл ет второй датчик 19 напр жени .

470IU

Гели напр жение на конденс п оре ченыис заданного, то на выходе тро- iboro компаратора 21 сигнал отсутствует , и, следовательно, отсутствует входной и выходной сигналы второго эпомрнта I 24 и отсутствуют сигналы на первом входе и г ыходе первого элемента И 22, что означает запрет вклю ,Q чрнн  тиристорнрго ключа 8 с искусственной коммутацией. Как только напр жение на коммутирующем конденсаторе достигнет заданного уровн , сигнал на выходе второго датчика 19 напр жени 

J5 оказываетс  достаточным дл  срабатывани  третьего компаратора 21, на выходе последнего по вл тс  сигнал, поступающий на вход второго элемента И 24, tro означает разрешение на вклю20 чение тиристорного ключа 8.

Следовательно, только при отсутстг вии короткого замыкани  в нагрузке 2 или между тинами SO и 51 и при наличии напр жени  на коммутирующем кон25 денсаторе тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией достаточного дл  надежной коммутации главного тиристора тиристорного ключа 8, воз- ожно включение последнего как блоком

2Q 26 ручного включени , так и блоком 25 автоматического повторного включени  .

Клоки 27 и 28 соответственно осуществл ют контроль и сигнализацию наличи  короткого замыкани  в нагруэ ке 2 или между тинами 50 и 51 и отсутствие заданной величины и пол рности напр жени  на коммутирующем конденсаторе тиристорного ключа 8 с искус-У ствсннон коммутацией.

40

45

50

5

Гели режим короткого замыкани  в нагрузке 2 пли между шинами 50 и 51 или перегрузка проход щие, то блок 25 автоматического повторного включени  обеспечит автоматическое включение тирнсторного ключа 8 с искусственной коммутацией при условии устранени  короткого замыкани  или перегрузки и при достижении напр;, кс ни  на коммутирующем конденсаторе заданной величины и пол рности.

При работе преобразовател  1 производитс  периодический контроль изол ции между шинами 50 и 51 и нагрузкой 2. Периодичность контрол  зависит от конкретных технологических требований , обусловленных услови ми эксплуатации нагрузки 2, шин 50 и 51 посто нного тока и преобразовател  1, и

ч.чд етс  блоком 33 управпони  порио- днчсского контрол  изол ции, в качестве которого мохе г HC.iiojiьчоватьс  генератор периодических импульсов.

В момент начала контрол  изол ции блоком 33 управлени  периодического контрол  изол ции формируетс  импульс, поступающий на четвертый вход п ти- входового элемента ИЛИ 15. На выходе элемента ИЛИ 15 по вл етс  сигнал, поступающий на блок 1/, который формирует сигнал на срабатывание тирис- тфрного ключа 8 с искусственной коммутацией . Последний срабатывает и от- ключает нагрузку 2 от преобразователи 1 . Врем  отключени  зависит от времени восстановлени  запирающих свойств главного тиристора и времени коммутации и не превышает 0,3-0,5 мс.

Одновременно с импульсом, подаваемым на вход элемента ИЛИ 15, формируетс  импульс на первый вход четвертого элемента И 35. Однако, на его выходе не будет сигнала до тех пор, пока ток в цепи нагрузки 2 не станет равным нулю. Как только ток на выходе преобразовател  1, и, следовательно, нагрузки 2 становитс  равным нулю, на выходе датчика 5 тока сигнал становитс  равным нулю, и четвертый компаратор 36 срабатывает. На выходе компаратора 36 по вл етс  сигнал, поступающий на второй вход элемента И 35. А так как на первом входе элемевта И 35 уже есть сигнал от блока 33, то на его выходе также по вл етс  сигнал, поступающий на вход блока 37 управлени  бесконтактным ключом, который фор Мирует сигнал на включение бесконтактного ключа 31. Бесконтактный ключ 31 включаетс  и подключает параллельно нагрузке цепь последовательно включенных стабилизированного источника 29 напр жени  и второго датчика 30 тока, причем минусова  клемма источника 29 подключена к аноду диода 3, а плюсова  - к одной из входных клемм датчика 30 тока. Создаетс  измеритель па  цепь: стабилизированный источник

29напр жени  - второй датчик тока

30- бесконтактный ключ 31 - втора  шина 51 - нагрузка 2 - перва  шина

50 и производитс  измерение тока утечки между шинами 50 и 51 (при этом предусматриваетс  установка в нагрузке диода, включенного согласно с рабочим током нагрузки).

5

5 0

0 5 40 45 50

5

О

Гигнлл с вытопи второго д пшкл 30 тока, пропорциональный току утечки , поступает на вход, блока 38 контрол  изол ции, который фиксирует состо ние изол ции между шинами 50 и 51, и на вход п того компаратора 39. Кепи изол ци  в хорошем состо нии и нет прикосновений человека к шинам 50 и 51, то сигнал с выхода второго датчика тока 30 недостаточный ,ч срабатывани  п того компаратора ЗУ и на его выходе отсутствует сигнал. Следовать ;ьпо, нет сигнала на йходе и выходе блока 41 запрета включени  и на втором входе сумматора 42 также отсутствует сигнал, что означает отсутствие запрета на включение источника 7 опорного тока. При этом отсутствие сигнала на входе эпемента ПК 40 означает наличие сигнала на его выходе, который поступает на второй вход п того элемента И 34.

Ширина импульса, поступающего с выхода блока 33 на первый вход четвертого элемента И 35, определ етс  временем контрол  изол ции и ее фиксацией блоком 38 контрол  изол ции и составл ет дес тые доли миллисекунды. После окончани  импульса, на выходе элемента И 35 сигнал прекращает и формируетс  блоком 37 сигнал на отключение бесконтактного ключа 31 и прек- ращение процесса измерени  изол ции. После этого блоком 33 формируетс  сигнал , поступающий на первый вход п того элемента И 34. Так как на его втором входе уже имеетс  сигнал, то и на выходе элемента И 34 по вл етс  сигнал , поступающий на третий вход первого элемента И 22. При наличии готовности узла искусственной коммутации к отключению тиристорного ключа 8, Отсутствии короткого замыкани  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 22 имеетс  сигнал , следовательно, и на его выходе, который запускает блок 23 управлени  включением тиристорного ключа с искусственной коммутацией, также по витс  сигнал и тиристорный ключ 8 включаетс , что означает подключение нагрузки 2 к преобразователю 1. 35 результате контроль изол ции производитс  в течение 1-2 мс.

Если состо ние изол ции достигло критического уровн , или к тинам 50 и

1 $

14

1576970

51 прикоснулс  челонек, то снгтл на землой ток в пине 50 непосредственно выходе датчика 30 тока окатываетс  на выходе преобразовател  будет боль- достаточным дл  срабатывани  п того ше ток  в шине 51 и больше тока в наг компаратора 39, на его выходе по вл - нагрузке на величину тока утечки

14

етс  сигнал, поступающий на четвертый вход блока 14 контрол  и сигнализации аварийного режима, сигнализиру  о возникновении рассматриваемого аварийного режима, и поступающий на Е;ХОД

элемента НЕ 40 и на вход блока 41 запрета на включение. По вление сигнала на входе элемента НЕ 40 означает отсутствие сигнала на его выходе, на

(I,

Iuj 1H). Результатом этой

10

разницы токов будут различные выходные сигналы датчиков 5 и 52 токов и входных токов сумматора 54. Результатом их сравнени  (dJ I &- 1щ) будет сигнал на выходе сумматора 54, поступающий на вход блока 55, который .покажет величину т чка утечки, и, следовательно , обеспечит контроль изол втором входе и выходе п того элемента 15 ни и между выходной тиной преобразова- И 34, на третьем сходе и выходе пер- тел  1 и землей. Пока изол ци  не вого элемента И 22, а следовательно, ухудшилась имеет место запрет на включение тирис- торного ключа 8 и подключение нагрузки 2 к преобразователю 1. При этом по вление сигнала на выходе компаратора 39, и на входе и выходе блока 41 запрета включени  и на втором входе сумматора 42 означает запрет на включе20

до критического состо ни  компаратора 56, элемент ИЛИ 15 и исполнительный орган 49 не срабатывают. В ухудшени  изол ции между выходной тиной 50 или 51 и землей до критического состо ни , замыкани  одной из этих шин на землю или при прикосновении к одной из указанных шин

ние источника 7 опорного тока, что до- человека, имеющего электрическую св зь

с землей, разность Л1 выходных токов I... и 1 ш становитс  достаточ30

полнительно исключает подключение нагрузки 2 к преобразователю 1. Это особенно важно в случае прикосновени  к шинам 50 и 51 человека.

При работе преобразовател , кроме периодического контрол  изол ции между выходными шинами 50 и 51, производитс  посто нный контроль изол ции между шинами 50 и 51 и землей. Если изол ци  между шинами 50 и 51 и землей не повреждена или отсутствует касание человека одной из шин 50 и 51, имеющего электрический контакт с землей, то токи утечки между шинами 50 и 51 и землей очень малы. Следова- 40 тельно, токи в шинах на выходе преобразовател  1 равны между собой и

35

Lui, ш г ной дл  срабатывани  компаратора 56

и на его выходе по вл етс  сигнал. Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 15, который формирует сигнал на срабатывание тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и отключение преобразовател  1 от нагрузки 2, и на вход исполнительного органа 49, который срабатывает и отключает преобразователь 1 от сети, снима  потенциал с выходных шин преобразовател  1. При этом сигнал с выхода сумматора 54 запускает блок 55, который сигнализирует о возникновении рассмотренного аварийного режима и о срабатывании защиты,

равны току нагрузки (1ПШ , равны и сигналы на выходе датчиков 5 и 52 токов. Эти сигналы сравниваютс  в сумматоре 54, результатом чего  вл етс  отсутствие сигнала на его выходе . Блок 55 контрол  показывает наличие хорошей изол ции между выходными шинами преобразовател  1 и землей, а компаратор 56 находитс  в несработанном состо нии, что означает на его выходе отсутствие сигнала. При ухудшении изол ции между одной из выходных шин 50 или 51 лреобра-5543 периодических сигналов. Автоматизовател  1 токи в stmnax 50 и 51 не-ческий контроле состо ни  диода 3 пропосредственно на выходе преобразова-изводитс  при подключенном состо нии

тел  1 отличаютс . Например, припреобразовател  1 к нагрузке 2 и про-

ухудшении изол ции между шиной 50 итеканин тока нагрузки, т.е. в нормаль (I,

Iuj 1H). Результатом этой

10

ни и между выходной тиной преобразова- тел  1 и землей. Пока изол ци  не ухудшилась

до критического состо ни  компаратора 56, элемент ИЛИ 15 и исполнительный орган 49 не срабатывают. В ухудшени  изол ции между выходной тиной 50 или 51 и землей до критического состо ни , замыкани  одной из этих шин на землю или при прикосновении к одной из указанных шин

с землей, разность Л1 выходных токов I... и 1 ш становитс  достаточ0

0

5

Lui, ш г ной дл  срабатывани  компаратора 56

и на его выходе по вл етс  сигнал. Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 15, который формирует сигнал на срабатывание тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и отключение преобразовател  1 от нагрузки 2, и на вход исполнительного органа 49, который срабатывает и отключает преобразователь 1 от сети, снима  потенциал с выходных шин преобразовател  1. При этом сигнал с выхода сумматора 54 запускает блок 55, который сигнализирует о возникновении рассмотренного аварийного режима и о срабатывании защиты,

1 ри работе преобразовател  1 производитс  периодический контроль состо ни  диода 3, т.е. его целостность или пробой, вызванный, например, старением полупроводниковой структуры

или низким качеством изготовлени . Периодичность автоматического контрол  диода 3 зависит от требований, предъ вл емых к надежности преобразовател  1 и нагрузки 2 и задаетс  генератором

ном нагрузочном режиме преобразовател  .

В момент автоматического контрол  состо ни  диода 3 генератором A3 периодических сигналов формируетс  импульс , ширина которого определ етс  fpe6yeMbiM временем контрол  состо ни  диодп 3. Импульс поступает на первый вход второго сумматора 44 и на первый разрешающий вход второго блока 45 запрета . Па второй вход второго блока 45 запрета поступает сигнал с выхода Ьлока 13 задани  уставки. При разре- («ающем сигнале на первом входе блока 45 «запрета, т.е. во врем  контрол  Состо ни  диода 3, сигнал с выхода блока 13 задани  уставки через блок 45 запрета поступает на второй вход второго сумматора 44, где суммируетс  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 суммируетс  с сигналом, поступающим с выхода блока 13 задани  уставки , причем эти сигналы направлены встречно. В результате на выходе пер вого суммттора 42 во врем  контрол  состо ни  диода 3 сигнал равен по неличине сигналу на выходе генератора 43 периодических сигналов независимо от величины сигнала на выходе блока 13 задани  уставки и, следовательно, независимо от величины опорного тока источника 7 опорного тока, в момент контрол  состо ни  диода 3. Величина сигнала генератора 43 задаетс  такой, чтобы при контроле состо ни  диода 3 величина опорного тока стала равной нулю. Если диода 3 не пробит, ток через него прекращаетс , так как Т., 0, а ток нагрузки практически не измен етс  по величине, так как падение напр жени  на источнике 7 опорного тока, тиристорном ключе 8 и дросселе 9 очень мало, и протекает по

цепи: 1, 4, 5, 7, 8, 9, 50, 2, 51, 1. Поскольку ток через диод 3 не изменил направление, то сигнал на выходе датчика 6 направлени  тока равен нулю, отсутствуют сигналы на входе блока 47 сигнализации пробо  диода, что говорит о его целостности на входе исполнительного органа 49, не вызыва  его срабатывани  и отключени  преобразовател  1 от сети, и на п том входе эле0

5

0

JO

5

35

43

50

55

мента ИЛИ 15, не формиру  сигнал сра- Оатыгыни  тиристорного ключа 8, и не отключа  преобразователь 1 от нагрузки 2.

Коли диод 3 пробит, то снижение опорного тока до нул  вызовет изменение направлени  тока через диод 3, причем больша  часть тока нагрузки будет протекать через диод 3 в запорном направлении из-за малости его сопротивлени . Меньша  часть тока ч грузки будет протекать по цепи, шунтирующей диод 3; 7, 8, 9, так как ее сопротивление больше диода 3 из-за его пробитого состо ни . Изменение ток   через диод 3 вызовет по вление сигчала на выходе датчика 6 направлени  тока. Этот сигнал поступает .на входы: блока 47 сигнализации пробо  диода 3, вызыва  его срабатывание и звуковую или световую сигнализацию о пробое диода 3, исполнительного органа 49, который обеспечит отключение преобразовател  1 от сети, элемента ИЛИ 15, выходной сигнал которого вызовет срабатывание тиристорного ключа 8 и отключение преобразован 1 от нагрузки 2.

Проверка состо ни  диода 3 при отключенном преобразователе 1 от сети в отсутствии тока в нагрузке 2 производитс  вручную путем включени  бесконтактного ключа 53. При этом образуетс  замкнута  цепь: стабилизированный источник 29 напр жени , бесконтактный ключ 53, датчик 6 направлени  тока и диод 3, При анализе работы устройства во врем  контрол  изол ции указывалось, что отрицательна  клемма стабилизированного источника 29 „ напр жени  подключена к аноду диода 3. Следовательно, в созданной при включении бесконтактного ключа 53 замкнутой цепи диод 3 оказываетс  включенным в запорном направлении по отношению к стабилизированному источнику 29 напр жени .В случае нормального состо ни  диода 3 ток через него не протекает, сигнал на выходе датчика 6 направлени  тока отсутствует и блок 47 сигнализации пробо  диода не срабатывает. И наоборот, если диод 3 пробит, через него протекает ток в запорном направлении, на выходе датчика 6 направлени  тока по вл етс  сигнал , блок 47 срабатывает, сигналипи- ру  о пробитом состо нии диода 3.

17

Экспериментальные исследовани  предлагаемого устройства дл  защити преобразовател  показали, что по сравнению с известным предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможност ми за счет обеспечени  защиты от замыкани  на землю одной из выходных шин преобразовател , обеспечивает более высокую надежность путем диагностировани  изол ции между выходными шинами преобразовател  и землей, более повышенной безопасностью обслуживани  и позвол ет сократить врем  отключени  преобразовател  путем диагностировани  аварийного режима, а следовательно , снизить потери электроэнергии и врем  просто  нагрузки преобразовател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  защиты преобразовател , содержащее диод, предназначенный дл  включени  в обратном направлении в первую пину преобразовател , датчик скорости изменени  тока, первый датчик тока и датчик направлени  тока, предназначенные дл  включени  в первую шину преобразовател , причем первый входной вывод датчика скорости изменени  тока подключен к первой выходной клемме преобразовател , а второй входной вывод подключен к

   5

   первому входному выводу первого датчи ,ка тока,второй входной вывод которого подключен к первому входному выводу датчика направлени  тока, второй входной вывод которого св зан с катодом диода, а анод диода подсоединен к первой клемме дл  подключени  нагрузки , пепь из последовательно соединенных источника опорного тока, тиристор- ного ключа с принудительной коммутацией и дроссел , подключенную соответственно к первому входному выводу датчика направлени  тока и к аноду диода, выход датчика скорости изменени  тока через первый компаратор подключен к первому входу блока контрол  и сигнализации аварийного режима и к первому входу элемента ИЛИ, выход первого датчика тока подключен к входу блока задани  уставки, к входу блока контрол  тока и через блок регулируемой задержки - к второму входу блока контрол  и сигнализации .аварийного режима и к второму входу элемента ИЛИ, к

   j 10

   20

   25

   7697018

   третьему входу которого подключен вы- 1 ход блока ручного отключени ,   выход элемента ИЛИ через блок управлени  отключением тирнсторного ключа с принудительной коммутацией подключен к первому управл ющему входу тиристорно- го ключа с принудительной коммутацией, второй управл ющий вход которого подключен к выходу блока управлени  включением тиристорного ключа с принудительной коммутацией, к входу которого подключен выход первого элемента И, к первому входу первого элемента И под- 15 ключей выход второго элемента И и

   вход блока автоматического повторного включени , к второму входу первого элемента И подключены выход блока автоматического повторного включени  и выход блока ручного включени  ти- рксторного ключа с принудительной коммутацией, к третьему входу первого элемента И подключен выход третьего элемента И, вход первого датчика напр жени  подключен к аноду диода и к первому входному выводу датчика направлени  тока, а выход первого датчика напр жени  через второй ксмпара- тор подключен к первому вход-i второго элемента И и к входу первого блока контрол  и сигнализации, вход второго датчика напр жени  подключен к узлу принудительной коммутации тиристорного ключа, а выход через третий компаратор подключен к второму входу второго элемента Пик входу второго блока контрол  и сигнализации, выход первого блока запрета подключен к первому входу первого сумматора, к второму входу которого подключен выход блока задани  уставки и первый вход второго блока запрета, выход которого подключен к первому входу второго сумматора , к второму входу которого подключен выход генератора периодических сигналов и второй вход второго блока запрета, а выход второго сумматора подключен к третьему входу первого сумматора, выход которого подключен через блок управлени  источни- .ком опорного тока к управл ющему входу источника опорного тока, цепь из последовательно соединенных стабилизированного источника напр жени , второго датчика тока и бесконтактного ключа подключена соответственно к аноду диода и к второй шине преобразовател , выходы блока управлени  периодического контрол  изол ции между шина30

   35

   40

   45

   50

   55

   ми преобразовател  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 И, выход которого через блок управлени  бесконтактным ключом подключен к управл ющему входу бесконтактного ключа, выход второго датчика тока подключен к входу блока контрол  изол ции между шинами преобразовател  и через последовательно соединенные п тый компаратор и элемент НЕ - к вто- рому входу третьего элемента И, выход п того компаратора подключен к первому входу блока запрета, выход датчика направлени  тока подключен к входу блока сигнализации пробо  диода и че- рез шестой компаратор - к входу исполнительного органа и к п тому входу Элемента ИЛИ, отличающ еес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем защиты От замыкани  на землю одной из выходных шин преобразовател j повышени  Надежности путем диагностировани 

   изол ции между выходными шинами преобразовател  и землей, повышени  безопасности обслуживани  и сокращени  времени отключени  преобразовател  путем диагностировани  аварийного состо ни  изол ции между выходными шинами преобразовател  и землей, в него введены блок контрол  изол ции между шинами преобразовател  и землей, третий сумматор, седьмой компаратор и третий датчик тока, примем третий датчик тока предназначен .дл  включени  вторую шину преобразовател , выход третьего датчика подключен к первому входу третьего сумматора, к второму входу которого подключен выход первого датчика тока, выход третьего сумматора подключен к входу блока контрол  изол ции между шинами преобразовател  и землей и через седьмой компаратор подсоединен к входу исполнительного органа и к третьему входу блока контрол  и сигнализации аварийного режима, к четвертому входу которого подключен выход п того компаратора .