Пристрій для захисного вимкнення тягового випрямляча постійного струму з циклічним перериванням живлення навантаження

Пристрій для захисного вимкнення тягового випрямляча постійного струму з циклічним перериванням живлення навантаження, що містить керований тиристорний випрямляч, підключений до 3-фазної живильної мережі, мінусовий вихід якого підключений до рейкової колії, плюсовий через датчик навантаження - до контактного проводу, а керівні електроди тиристорів підключені до першого виходу формувача керівних імпульсів силовими тиристорами, навантаження, підключене через загороджувальний діод між контактним проводом і рейкою, формувач вимірювальної паузи, підключений до 3-фазної мережі синфазно з керованим тиристорним випрямлячем, перший вихід якого з'єднаний з першим входом блока керування силовими тиристорами, другий - з першим входом формувача оперативної напруги, підключеного своїм виходом до джерела постійного оперативно U 2 (11) 1 3 34312 сів, селектора оперативного струму і релейного органа, вихід якого з'єднаний з колом вимкнення мережі. Відомий спосіб управління m-фазним випрямлячем з n-контурним випрямленням змінного струму у постійний імпульсний і пристрій до нього [SU, а.c. №1644325, Н02М 7/10, 1991 р., Бюл. №15], який обрано за прототип, бо він є найближчим до пристрою, що заявляється. Пристрій складається з керованого тиристорного випрямляча, блока формування сигналів синхронізації з частотою випрямленої змінної напруги мережі, блока формування широких сигналів керування силовими тиристорами, формувача сигналів переривання постійної напруги і комутуючого елемента. Пристрій може застосовуватися при перетворенні змінної напруги у постійну з циклічним вимкненням випрямленої напруги керованими вентилями перетворювача синхронно з напругою мережі живлення. Також пристрій можна використовувати для живлення навантаження і контролю струму його спливу під час пауз у постійній напрузі живлення шахтної контактної мережі. Недоліком вищезазначених аналогів є те, що при аварійному вимкненні силових тиристорів, що мають високу величину спливу стр уму, в контактній мережі виникає небезпечна для людей напруга. Тому в пристроях, призначених для захисту людей від поразки електричним струмом, необхідно застосовувати силові тиристори з малими струмами спливу і по мірі старіння останніх замінювати новими більш високого класу. Це зменшує термін служби тиристорів у відомих пристроях і знижує надійність захисту людей від поразки електричним струмом. В основу корисної моделі поставлено завдання підвищення надійності захисту людей від поразки електричним струмом і збільшення терміну служби силових тиристорів у запропонованому пристрої. Поставлене завдання досягається за рахунок шун тування виходу тягового випрямляча транзисторами у прямому і зворотному напрямі при аварійному вимкненні тиристорів і зниженні за рахунок цього вихідної напруги випрямляча до безпечної для людей величини. На Фіг.1 зображена блок-схема запропонованого пристрою, а на Фіг.2 - часові діаграми, які пояснюють роботу пристрою. До складу пристрою входять: - керований тиристорний випрямляч 1 (далі випрямляч); - формувач 2 вимірювальної паузи в напрузі живлення контактної мережі ФВП); - блок 3 керування силовими тиристорами (БК); - формувач 4 керівних імпульсів силовими тиристорами (ФКІ); - формувач 5 оперативної напруги (ФОН); - джерело живлення 6 оперативного струму, яке підключено у протифазі до напруги живлення; - датчик 7 оперативного струму (ДОС); - датчик 8 струм у навантаження (ДСН); - вимірювальний резистор 9, зв'язаний одним кінцем з мінусовим полюсом випрямляча і другим 4 з колекторами двох транзисторів 10 та 11, перший з яких прямої провідності, а другий - зворотної; - діоди 12 і 13, зв'язані: перший анодом, а другий катодом - з плюсовою шиною випрямляча, і навпаки, перший катодом, а другий анодом - з емітерами транзисторів 10 і 11 відповідно; - логічний елемент АБО 14; - логічний елемент НІ 15; - навантаження 16, яке зв'язано з виходом випрямляча через загороджувальний діод 17; - блок 18 контролю ізоляції контактної мережі (БКІ). Пристрій працює наступним чином: Випрямляч 1 і блок формування вимірювальної паузи 2 синхронно підключені до 3-фазної мережі ABC змінного струму. Блок 2 формує три сигнали, синхронізовані 3-фазною мережею з напругою Ua, Ub, Uc (див. діаграми напруг на Фіг.2, поз. b, с, d). Блок 2 також формує три сигнали (Фіг.2 поз. e, g, h), синхронізовані напругою Ua (Фіг.2, поз. f). Частота цих сигналів дорівнює 5Гц. Перший з них (див. Фіг.2, поз. e) тривалістю 10мс надходить до блока 3 керування силовими тиристорами як один з сигналів, що дозволяють їх ввімкнення. Другий сигнал тривалістю 6,6мс надходить на формувач 5 оперативної напруги і є таким, що дозволяє подачу оперативної напруги Uon. до контактної мережі з полярністю, зворотною робочій напрузі в момент, коли силові тиристори вимкнені (див. діаграму Фіг.2, поз. k). Третій сигнал тривалістю 1мс надходить синхронно з першим і другим на блок 18 контролю ізоляції контактної мережі, який виробляє сигнал на ввімкнення або вимкнення силових тиристорів залежно від стану ізоляції контактної мережі. Цей сигнал надходить на блок 3 керування силовими тиристорами. Контроль стану ізоляції контактної мережі здійснюється за допомогою джерела 6 оперативного струму і датчика 7 оперативного струму. В момент, коли силові тиристори вимкнені, діюча величина напруги Ud дорівнює 0 4 (див. Фіг.2, поз. k), з формувача 5 оперативної напруги на джерело 6 оперативного струму надходить сигнал тривалістю 6,6мс, і в контактну мережу подається оперативна напруга Uon . зворотної полярності тривалістю 6,6мс. З датчика 7 оперативного струму знімається сигнал тривалістю 1мс про стан ізоляції контактної мережі, який надходить на блок 18 контролю ізоляції і далі через блок 3 керування силовими тиристорами - на формувач 4 керівних імпульсів силовими тиристорами. У формувачі 4 формується сигнал на ввімкнення силових тиристорів при стані контактної мережі в межах допустимих параметрів (опір спливу більше 6кОм) і на вимкнення при зниженні цього параметра. Струм навантаження контролюється датчиком 8 струму навантаження, сигнал з якого надходить на блок 3 керування силовими тиристорами, і у випадку перевищення струму навантаження допустимої норми блок 3 виробляє сигнал заборони на ввімкнення силових тиристорів. Навантаження 16 підключається до контактної мережі через загороджувальний діод 17, який забезпечує роботу джерела оперативного струму і 5 34312 всієї системи контролю стану ізоляції контактної мережі. У випадку відсутності оперативної напруги з датчика 7 оперативного струму надходить на блок 18 сигнал блокування на ввімкнення силових тиристорів, і напруга в контактну мережу не надходить. Частота комутації напруги живлення в контактній мережі дорівнює 5Гц (див. Фіг.2, поз. k). В запропонованому пристрої для захисту від попадання високої напруги в контактну мережу при вимкнених силових тиристорах зі спливом струму в них, який перевищує допустиму величину, введені транзистори 10 і 11, що шунтують вихід випрямляча 1. Транзистор 10 через діод 12 і вимірювальний резистор 9 підключається в прямому напрямі відносно напруги живлення контактної мережі, а транзистор 11 через діод 13 і резистор 9 - в зворотному напрямі. При появі високої напруги в контактній мережі в результаті високого спливу струму в силових тиристорах в прямому напрямі транзистор 10 вмикається через логічний елемент АБО 14 і шунтує контактну мережу, зменшуючи напругу в контактній мережі UVT10 (див. Фіг. 2 поз.l) до безпечного рівня. Логічний елемент АБО 14 відкриває транзистор 10 за умови відсутності сигналів керування силовими тиристорами, які над 6 ходять на логічний елемент АБО 14 з блоків 3 і 4 (див. Фіг.2, поз. e). Для зниження небезпечної напруги спливу тиристорів у зворотному напрямі до безпечної величини UVT11 (див. Фіг.2 поз. m) служить транзистор 11. Він знаходиться у ввімкненому стані весь час роботи випрямляча і вимикається тільки на час подання в контактну мережу оперативної напруги для вимірювань стану контактної мережі (див.Фіг.2, поз. m). Вимикається транзистор 11 логічним елементом НІ 15, на який надходить сигнал з формувача 5 оперативної напруги. У випадку, якщо сплив тиристорів досягає критичної величини, при якій напруга в контактній мережі при вимкнути х силових тиристорах буде небезпечною для людей, з резистора 9 на формувач 4 керівних імпульсів надходить сигнал про досягнення спливу тиристорів критичної величини, і напруга в контактній мережі вимикається. Таким чином, в запропонованому пристрої, на відміну від відомого, підвищується надійність роботи захисту від поразки електричним струмом і одночасно підвищується термін служби силових тиристорів, так як в даному пристрої з'являється можливість використання тиристорів більш низького класу, тобто з підвищеним струмом сплив, що виникає в результаті старіння останніх. 7 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 34312 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601