Устройство для контроля параметров тиристоров
Полезная модель направлена на упрощение схемы устройства и повышение надежности его работы, а также расширение пределов измерения токов через тиристор. Указанный технический результат достигается тем, что устройство содержит высоковольтный трансформатор, к вторичной обмотке которого относительно общей шины последовательно подключены испытуемый тиристор и измерительный шунт тока, ключ переменного тока, включенный последовательно с первой шиной сетевого напряжения, блок управления и синхронизации, первые три входа которого подключены к сетевому напряжению и шине сигнала ПУСК, а первый выход подключен к управляющему входу ключа переменного тока, измеритель обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора, первый вход которого соединен с выводом измерительного шунта тока, а второй с шиной сигнала ПУСК, блок защиты, вход которого подключен параллельно измерительному шунту тока, а выход соединен с входом блока управления и синхронизации. Делитель напряжения включает два последовательно соединенных резистора и подключен параллельно вторичной обмотке высоковольтного трансформатора. Измеритель напряжения на тиристоре первым входом соединен с выходом делителя напряжения, а вторым - с шиной сигнала ПУСК. Блок временной задержки входом соединен с вторым выходом блока управления и синхронизации, а выходом - с входами запуска измерителя напряжения на тиристоре и измерителя обратного тока и тока в закрытом состоянии. Регулируемый симметричный ограничитель напряжения сети первым входом подключен к выходу ключа переменного тока, а вторым входом - к второй шине сетевого напряжения. Выходы регулируемого симметричного ограничителя напряжения сети подключены параллельно к первичной обмотке высоковольтного трансформатора. Регулируемый симметричный ограничитель напряжения сети содержит однофазный мостовой выпрямитель на диодах, в диагональ постоянного
тока которого включен регулируемый источник постоянного напряжения, положительный вывод которого присоединен к точке соединения катодов диодов, аноды которых подключены к базам биполярных n-p-n транзисторов, переходы коллектор-база которых шунтированы сопротивлениями, выводы коллектор-эмиттер - обратными диодами, а коллекторы транзисторов подключены к источнику переменного напряжения сети. Отрицательный вывод регулируемого источника постоянного напряжения подключен к точке соединения анодов диодов, катоды которых подключены к эмиттерам транзисторов и первичной обмотке высоковольтного трансформатора.
Полезная модель относится к устройствам для измерения и контроля параметров тиристоров в процессе их изготовления и массовом использовании, а также для исследовательских целей.
Известно устройство для контроля параметров тиристоров, содержащее ключ, блоки управления и синхронизации, источник высоковольтного напряжения в виде высоковольтного трансформатора, индикатор измеряемых токов через тиристор, шунт, цифровой вольтметр, выполняющий функцию измерения обратного тока и тока утечки, ключи ограничения напряжения и блок сравнения, выполняющий функцию блока защиты (SU 545938, МПК 2 G 01 R 31/26, опубл. 05.02.1977).
Недостатком данного устройства является сложность схемы, низкая надежность из-за применения ключей ограничения напряжения, находящихся на стороне высокого напряжения, а также отсутствие возможности измерения токов через испытуемый тиристор при напряжениях не кратных 100 В.
Технический результат заключается в упрощении схемы устройства и повышении надежности его работы, а также расширении пределов измерения токов через тиристор.
Технический результат достигается тем, что устройство содержит высоковольтный трансформатор, к вторичной обмотке которого относительно общей шины последовательно подключены испытуемый тиристор и измерительный шунт тока, ключ переменного тока, включенный последовательно с первой шиной сетевого напряжения, блок управления и синхронизации, первые три входа которого подключены к сетевому напряжению и шине сигнала ПУСК, а первый выход подключен к управляющему входу ключа переменного тока, измеритель обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора, первый вход которого соединен с выводом измерительного шунта тока, а
второй - с шиной сигнала ПУСК, блок защиты, вход которого параллельно подключен к измерительному шунту тока, а выход соединен с выходом блока управления и синхронизации, делитель напряжения, включающий два последовательно соединенных резистора и подключенный параллельно вторичной обмотке высоковольтного трансформатора, измеритель напряжения на тиристоре, первый вход которого соединен с выходом делителя напряжения, а второй - с шиной сигнала ПУСК, блок временной задержки, вход которой соединен с вторым выходом блока управления и синхронизации, а выход - с входами запуска измерителя напряжения на тиристоре и измерителя обратного тока и тока в закрытом состоянии, регулируемый симметричный ограничитель напряжения сети, первый вход которого подключен к выходу ключа переменного тока, а второй вход - к второй шине сетевого напряжения, а выходы регулируемого симметричного ограничителя напряжения сети подключены параллельно к первичной обмотке высоковольтного трансформатора. Регулируемый симметричный ограничитель напряжения сети содержит однофазный мостовой выпрямитель, в диагональ постоянного тока которого включен регулируемый источник постоянного напряжения, положительный вывод которого присоединен к точке соединения катодов диодов моста, аноды которых подключены к базам биполярных n-p-n транзисторов, переходы коллектор-база которых шунтированы сопротивлениями, выводы коллектор-эмиттер - обратными диодами, а коллекторы транзисторов подключены к источнику переменного напряжения сети, отрицательный вывод регулируемого источника постоянного напряжения подключен к точке соединения анодов диодов моста, катоды которых подключены к эмиттерам транзисторов и первичной обмотке высоковольтного трансформатора.
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства содержащего высоковольтный трансформатор 1, к вторичной обмотке которого относительно общей шины последовательно подключены испытуемый тиристор 2 и измерительный шунт тока 3, ключ переменного тока 4, включенный последовательно с первой шиной сетевого напряжения, блок
управления и синхронизации 5, первые три входа которого подключены к сетевому напряжению и шине сигнала ПУСК, а первый выход подключен к управляющему входу ключа переменного тока 4, измеритель 6 обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора, первый вход которого соединен с выводом измерительного шунта тока 3, а второй с шиной сигнала ПУСК, блок защиты 7, вход которого подключен параллельно измерительному шунту тока 3, а выход соединен с входом блока управления и синхронизации 5. Делитель напряжения 8 включает два последовательно соединенных резистора 9 и 10 и подключен параллельно вторичной обмотке высоковольтного трансформатора 1. Измеритель напряжения 11 на тиристоре первым входом соединен с выходом делителя напряжения 8, а вторым - с шиной сигнала ПУСК. Блок временной задержки 12 входом соединен с вторым выходом блока управления и синхронизации 5, а выходом - с входами запуска измерителя напряжения 11 на тиристоре и измерителя 6 обратного тока и тока в закрытом состоянии. Регулируемый симметричный ограничитель 13 напряжения сети первым входом подключен к выходу ключа переменного тока 4, а вторым входом - к второй шине сетевого напряжения. Выходы регулируемого симметричного ограничителя 13 напряжения сети подключены параллельно к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 1. Регулируемый симметричный ограничитель 13 напряжения сети содержит однофазный мостовой выпрямитель на диодах 14-17, в диагональ постоянного тока которого включен регулируемый источник постоянного напряжения 18, положительный вывод которого присоединен к точке соединения катодов диодов 14 и 16, аноды которых подключены к базам биполярных n-p-n транзисторов 19 и 20, переходы коллектор-база которых шунтированы сопротивлениями 21 и 22, выводы коллектор-эмиттер - обратными диодами 23 и 24, а коллекторы транзисторов 19 и 20 подключены к источнику переменного напряжения сети. Отрицательный вывод регулируемого источника постоянного напряжения 18 подключен к точке соединения анодов диодов 15 и 17, катоды которых
подключены к эмиттерам транзисторов 19 и 20 и первичной обмотке высоковольтного трансформатора 1.
Устройство работает следующим образом.
По сигналу ПУСК блок управления и синхронизации 5 формирует управляющий сигнал для ключа переменного тока 4, представляющего собой транзистор, включенный в диагональ постоянного тока однофазного мостового выпрямителя, другая диагональ которого включена в цепь переменного тока. В результате на входы регулируемого симметричного ограничителя 13 напряжения сети поступает однократный двухполярный импульс напряжения синусоидальной формы в виде одного периода сетевого напряжения, на выходе которого импульс имеет форму усеченной синусоиды с пологой частью. Уровень пологой части каждой полуволны импульса одинаков и определяется напряжением регулируемого источника постоянного напряжения 18. С выхода регулируемого симметричного ограничителя 13 напряжения сети импульс напряжения поступает на первичную обмотку трансформатора 1, а с его вторичной обмотки двухполярный импульс высокого напряжения с пологой частью прикладывается к испытуемому тиристору 2. Измерение и индикация обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора выполняется измерителем 6, вход которого подключен к измерительному шунту 3. Для запуска измерителя 6 обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора на выходе блока управления и синхронизации 5 формируется последовательность из двух импульсов, соответствующих моментам перехода сетевого напряжения через ноль. С помощью блока временной задержки 12 эти импульсы задерживаются на время, при котором запуск измерителя 6 обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора будет происходить на пологой части высоковольтного импульса, где емкостная составляющая токов подавлена и точность измерения максимальна. Первый импульс запуска определяет момент начала измерения, например, обратного тока, а второй - тока в закрытом состоянии, поскольку на испытуемом тиристоре 3 в данный момент уже будет действовать полуволна высоковольтного импульса противоположной
полярности. По окончании его воздействия показания цифровых табло измерителя 6 обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора будут соответствовать значениям искомых токов. Точный контроль и индикация амплитуды пологой части импульса напряжения, при которой измеряются обратный ток и ток в закрытом состоянии тиристора 2, осуществляется измерителем напряжения 11. Так как эта амплитуда одинакова для положительной и отрицательной полуволн двухполярного испытательного импульса, за время его действия запуск измерителя напряжения 11 осуществляется только один раз, первым импульсом запуска. Воздействие сигнала ПУСК на измеритель напряжения 11 и измеритель 6 обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора подготавливает их к работе и сбрасывает показания цифровых табло. Если в процессе испытания обратный ток или ток в закрытом состоянии через тиристор 2 превысит заданное значение блок защиты 7 вырабатывает сигнал, воздействующий на вход блока управления и синхронизации 5. Сигнал управления, поступающий на ключ переменного тока 4 блокируется, он мгновенно закрывается и напряжение сети снимается с входов регулируемого симметричного ограничителя 13 напряжения сети.
Регулируемый симметричный ограничитель 13 напряжения сети работает следующим образом. Например, если в один из полупериодов входного двухполярного импульса на коллекторе транзистора 19 действует положительный потенциал, то приведенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 1 ток нагрузки протекает по цепи: коллектор - эмиттер транзистора 19, первичная обмотка высоковольтного трансформатора 1, диод 24. В другой полупериод входного импульса приведенный ток будет протекать по цепи:, коллектор - эмиттер транзистора 20, первичная обмотка высоковольтного трансформатора 1, диод 23. Таким образом, в каждый из полупериодов входного двухполярного импульса открыт только один из транзисторов, в то время как промежуток коллектор-эмиттер другого транзистора шунтирован открытым обратным диодом. Каждый из проводящих транзисторов при этом находится в режиме насыщения с помощью сопротивлений 21 или
22, и напряжение на выходе регулируемого симметричного ограничителя 13 напряжения сети (первичная обмотка высоковольтного трансформатора 1) повторяет форму входного импульса. Такое состояние остается до тех пор, пока мгновенное значение входного импульса не превысит уровня постоянного напряжения регулируемого источника постоянного напряжения 18. С момента превышения этого уровня начинается процесс формирования пологой части выходного напряжения регулируемого симметричного ограничителя 13 напряжения сети. При этом базовый ток насыщенного до этого момента транзистора ответвляется в регулируемый источник постоянного напряжения 18 через открытый диод 14 или 16, и далее протекает через диоды 17, 24 или 15, 23 соответственно. В результате резкого уменьшения базового тока проводящий транзистор переходит в активный режим и работает как эмиттерный повторитель, стабилизирующий напряжение на первичной обмотке трансформатора на уровне напряжения регулируемого источника постоянного напряжения 18.
Таким образом предлагаемое устройство для контроля параметров тиристоров обладает простотой и повышенной надежностью за счет применения регулируемого симметричного ограничителя напряжения сети на стороне низкого напряжения. Введение регулируемого источника постоянного напряжения совместно с измерителем напряжения позволяет измерять обратный ток и ток в закрытом состоянии тиристора при любом значении испытательного напряжения, что значительно расширяет пределы измерения.
1. Устройство для контроля параметров тиристоров, содержащее высоковольтный трансформатор, к вторичной обмотке которого относительно общей шины последовательно подключены испытуемый тиристор и измерительный шунт тока, ключ переменного тока, включенный последовательно с первой шиной сетевого напряжения, блок управления и синхронизации, первые три входа которого подключены к сетевому напряжению и шине сигнала ПУСК, а первый выход подключен к управляющему входу ключа переменного тока, измеритель обратного тока и тока в закрытом состоянии тиристора, первый вход которого соединен с выводом измерительного шунта тока, а второй с шиной сигнала ПУСК, блок защиты, вход которого подключен параллельно измерительному шунту тока, а выход соединен с входом блока управления и синхронизации, отличающееся тем, что в него введен делитель напряжения, включающий два последовательно соединенных резистора и подключенный параллельно вторичной обмотке высоковольтного трансформатора, измеритель напряжения на тиристоре, первый вход которого соединен с выходом делителя напряжения, а второй - с шиной сигнала ПУСК, блок временной задержки, вход которой соединен с вторым выходом блока управления и синхронизации, а выход - с входами запуска измерителя напряжения на тиристоре и измерителя обратного тока и тока в закрытом состоянии, регулируемый симметричный ограничитель напряжения сети, первый вход которого подключен к выходу ключа переменного тока, а второй вход - к второй шине сетевого напряжения, а выходы регулируемого симметричного ограничителя напряжения сети подключены параллельно к первичной обмотке высоковольтного трансформатора.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулируемый симметричный ограничитель напряжения сети содержит однофазный мостовой выпрямитель, в диагональ постоянного тока которого включен регулируемый источник постоянного напряжения, положительный вывод которого присоединен к точке соединения катодов диодов моста, аноды которых подключены к базам биполярных n-p-n транзисторов, переходы коллектор-база которых шунтированы сопротивлениями, выводы коллектор-эмиттер - обратными диодами, а коллекторы транзисторов подключены к источнику переменного напряжения сети, отрицательный вывод регулируемого источника постоянного напряжения подключен к точке соединения анодов диодов моста, катоды которых подключены к эмиттерам транзисторов и первичной обмотке высоковольтного трансформатора.
