CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1969
Том 156
СХЕМА ИНДИКАЦИИ ОБРАТНЫХ ЗАЖИГАНИЙ, ТОКОВЫХ ПЕРЕГРУЗОК И НЕСРАБАТЫВАНИЙ ТИРАТРОНОВ В СИСТЕМЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА СИНХРОТРОНА «СИРИУС»
В. В. ИВАШИН, Л. А. ЗОЛОТАЯ (Представлена семинаром объекта «Сириус» НИИ ядерной физики)
В системе возбуждения электромагнита синхротрона на 1500 Мэз 18 тиратронов включены встречно-параллельно в две группы [1]. Каждая группа имеет по 9 тиратронов, работающих в напряженном режиме. Вентили загружаются импульсными токами, амплитуда которых в 2 раза превышает паспортные данные, а длительность протекания токов через каждый вентиль составляет 84-Ю"3 сек. Силовой контур системы возбуждения имеет большую добротность, и к вентилям в момент запирания скачком прикладывается обратное напряжение 10 кв.
Для увеличения надежности работы схемы, ускорения поисков неисправностей и возможности постоянного контроля за работой всех тиратронов была разработана и испытана схема индикации. Эта схема позволяет осуществлять индикацию токовых перегрузок, обратных зажиганий и несрабатываний вентилей.
Применение для этой цели схем индикации, описанных в литературе [2, 3, 4] неприемлемо по тем причинам, что они или более сложны, или не позволяют определять аварийный вентиль при нечетном числе вентилей и т. д.
Схемы индикации, примененные в схеме питания синхротрона, охватывают все виды аварийных режимов вентилей, просты и состоят из однотипных элементов. Это упрощает обслуживание схем и не требует для обслуживания высококвалифицированных специалистов.
Основным элементом схем индикации является электромагнитный датчик, выполненный в вид£ замкнутого магнитопровода, охватывающего анодную или катодную шину вентиля. Датчик имеет две обмотки: сигнальную дос и подмагничивания хю{) . Число датчиков в системе индикации каждого вида соответствует числу вентилей.
Принцип работы электромагнитных датчиков, как обычно, основан на перемагничивании датчика, в аварийном режиме. На сигнальной обмотке индуктируется напряжение, указывающее тем или иным способом на аварийный режим работы. Исключением является только система индикации несрабатываний вентилей, в которой магнитопровод датчика аварийной цепи не перемагничивается и не участвует в выработке сигнала несрабатывания вентиля.
Индикация обратных зажиганий
При индикации обратных зажиганий магнитопровод датчика под-гштывается до точки «а» на перегибе кривой намагничивания (рис. 1).
Намагничивающая сила от тока в рабочей шине при этом совпадает с направлением подмагничивания. При нормальной работе схемы маг-нитопровод датчика работает в области насыщенной части кривой намагничивания. Приращение магнитного поля мало (&В\, и на сигнальной обмотке индуктируется незначительное напряжение. При обратном зажигании вентиля намагничивающие силы от тока обратного
Рис. 1. Перемагничивание датчика индикатора обратного зажигания
зажигания ( ¿обр т ) и от тока подмагничивания (¿ш0 ) направлены не согласно, а встречно. При этом магнитопровод датчика перемагни-чивается, изменение индукции АВ2 значительно больше ЛВЬ и соответственно значительно больше индуктируется напряжение на обмотке с , которое и используется для индикации обратного зажигания. На сигнальной обмотке шс (рис. 2) индуктируется два импульса напряжения. Первый, положительный, индуктируется при нарастании
тока обратного зажигания. Индукция в магнитопроводе при этом изменяется от — Ва до Вс. Второй, отрицательный импульс, индуктируется при спадании тока, при этом индукция изменяется от до —Ва . Реле Р при первом положительном импульсе срабатывает и становится на самопитание.
На выходе источника питания реле включена электролитическая емкость Сф (рис. 2). При замыкании контактов к\ обмотка реле шунтируется этой емкостью, поэтому отрицательный импульс тока проходит через емкость, и напряжение на обмотке реле не выделяется. В случае отсутствия значительной емкости на выходе выпрямителя под действием отрицательного напряжения на хюс ток через обмотку реле может стат|ь меньше величины тока отпускания, реле выключится, и его контакты разомкнутся.
V
Рис. 2. Принципиальная схема индикации обратных зажиганий и токовых перегрузок
При срабатывании реле с помощью его вторых контактов на пульт управления может подаваться сигнал, указывающий на аварийный режим работы. В выполненной системе индикации таким сигналом служит погасание лампочки на пульте управления.
Вместо реле может быть применено любое другое релейное устройство, например, ждущий мультивибратор, бесконтактное реле и т. д.
В системе возбуждения электромагнита синхротрона «Сириус» параметры элементов схемы индикации обратного зажигания выбраны следующие: датчик собран на железе Ш-32 с вырезанной центральной пластиной хю0 =280 витков, 10 =0,42 а, гюс = 1700 витков, реле РСМ-2, Сф = 500 мкф.
мени перемагничивания датчика
Описанная выше схема не будет работать, если время изменения тока в рабочей обмотке нир значительно меньше времени сраоатыва-ния реле. В виду этого индикация аварийных режимов тиратронов ТР1-85/15 в силовом выпрямителе, собранного по схеме Ларионова и питающего схему возбуждения синхротрона, несколько изменена. Для расширения импульса напряжения на обмотке реле, используем метод интегрирования.
В этой схеме обмотка реле Р зашунтирована емкостью С, а последовательно с сигнальной обмоткой включено активное сопротивление г (рис. 3). Нетрудно показать, что в такой схеме при определенных параметрах г и С напряжение на емкости будет мало зависеть от скорости перемагничивания датчика.
ис = иг+иси. (1)
Откуда
иСи = ^ ' 2^ ■ (2)
/С + М
Из соотношения (2) следует, что при гС > М напряжение на емкости мало изменяется. Выбор постоянной времени гС определяется из условия времени срабатывания реле.
_ гС + М
Гср 1,2.-1,5 *
14. Заказ 4594
209
Индикация токовых перегрузок
Электрическая принципиальная схема датчика перегрузок почти не отличается от схемы индикации обратных зажиганий. Отличие заключается только в том, что направление подмагничивания датчика и направление намагничавающей силы от тока в рабочей шине противоположны. При этом подмагничивание столь сильное, что при нормальной загрузке вентилей датчик не выходит из насыщенного состояния. Магнитопровод датчика может перемагничиваться только при перегрузках. Величиной тока подмагничивания можно задавать критическую величину тока нагрузки, при которой датчик перемагни-чивается, и схема индицирует ненормальный режим работы.
В схеме индикации несрабатываний вентилей все сигнальные обмотки шс, реле Р и диоды Д соединяются так, как показано на рис. 4.
Ток подмагничивания датчика по величине равен току подмагничивания датчика обратного зажигания, но противоположен по направлению. Поэтому при каждом импульсе в обмотке датчики несрабатывания перемагничиваются.
При нормальной работе все магнитопроводы перемагничиваются одновременно и на сигнальных обмотках также одновременно индуктируются одинаковые напряжения £/с1 , ис2 , £/с3 .... исп , При одинаковых напряжениях схема находится в сотоянии электрического равновесия, по обмотке не течет ток, а на диодах Дь Д2, Дз-.-. Дп не вы_ деляется никаких напряжений.
При несрабатывании одного из параллельно включенных вентилей магнитопровод датчика этого вентиля перемагничиваться не будет, и на сигнальной обмотке датчика не будет индуктироваться напряжение. Напряжение с остальных обмоток шс при этом будет приложено к диоду несработавшего датчика. Это напряжение прикладывается к диоду в обратном направлении, выделяется на нем и может быть принято за сигнал, указывающий на несрабатывание вентиля.
Подключив к диодам Дь Д2, Дз,— Дп электромагнитные реле или какие-либо другие сигнальные приборы, можно фиксировать каждое несрабатывание вентиля.
Подмагничивание датчика постоянным током позволяет уменьшить более чем вдвое сечение магнитопровода датчика за счет увеличения используемой индукции. При отсутствии подмагничивания магнитопровод датчика перемагничивается по частным циклам гистерезиса, изме-
Индикация несрабатывания вентилей
Рис. 4. Принципиальная схема индикации несрабатываний
вентилей
пение индукции незначительное, то есть магнитопровод датчика недоиспользуется. Вторая цепь подмагничивания—увеличение напряжения (рис. 4) на диоде за счет уменьшения напряжения, падающего на индуктивном сопротивлении сигнальной обмотки при насыщенном датчике.
Из рис. 4 следует, что при несрабатывании одной из параллельных цепей, напряжение на исполнительный механизм подается через цепь с обмоткой ьус датчика этой же цепи. Очевидно, что для уменьшения падения напряжения на обмотке шс сопротивление обмотки необходимо иметь минимальное. Это достигается насыщением магнитопровода датчика током подмагничивания. Намагничивающие силы от тока обмотки хю с и от тока подмагничивания складываются, и магнитопровод датчика при несрабатывании вентиля работает в области насыщения. Индуктивное сопротивление датчика при этом небольшое, и на нем выделяется незначительное напряжение.
Параметры элементов схемы индикации несрабатываний; чюс = 1700 витков, ш0 = 280 витков, ток подмагничивания 0,42 ау диоды Д7Ж, реле РСМ-2.
Схема индикации показала достаточно надежную работу и Существенно улучшила эксплуатацию схемы питания ускорителя.
ЛИТЕРАТУРА
1. В. М. Кузнецов. Возбуждение электромагнита синхротрона с энергией ускоренных электронов 1500 Мэв. Томск, НИИ ЯФ, кандидатская диссертация, 1963.
2. Г. Б. Черников. Контроль погасаний вентилей ионного преобразователя по анодному току. Электротехника, № 1, 1965.
3. Ю. А. Ш м а й н, С. X. Харламов. Контроль пропусков зажигания вентилей ионного преобразователя. Вестник электропромышленности, № 12, 1962.
4. Е. Г. Бобров. Устройство защиты выпрямителя от неполнофазного режима работы. Авторское свидетельство № 160217, Бюллетень № 3, 1964.
