Порядок выполнения измерений. Схемы подключения приборов

Измерение параметров тиристоров и проверка предельно допустимых значений параметров.

1) Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии, неповторяющееся им­пульсное обратное напряжение

Условия проверки:

Ø температура перехода — максимально допустимая темпера­тура перехода и (или) (25±10)°С;

Ø напряжение в закрытом состоянии (обратное напряжение):

форма — однополупериодная синусоидальная или другая, ого­воренная в технических условиях на конкретные типы тиристоров;

Амплитуда — максимально допустимое неповторяющееся им­пульсное напряжение; длительность — 1 или 10 мс в соответствии с установленным в стандартах или технических условиях на конкретные типы тирис­торов; количество импульсов — один импульс;

Ø режим по выводу управляющего электрода — указанный в стандартах или технических условиях на конкретные типы тири­сторов.

Ø Проверку проводят по схеме, приведенной на рисунке 4

Рисунок 4 – схема для проверки значений предельно допустимых параметров тиристора

Ø Описание схемы и требования к ее элементам:

a) источник напряжения 1 должен обеспечивать напряжение в соответствии с условиями проверки, приведенными выше.

b) V — вольтметр амплитудных значений.

Ø Проверку неповторяющегося импульсного напряжения (в закрытом состоянии и обратного) проводят следующим образом:

a) устанавливают переключатель и в положение 1,

b) подают на испытуемый тиристор импульсы напряжения в соответствии с условиями проверки.

c) устанавливают переключатель П в положение 2.

Считается, что тиристор выдержал испытание, если он не переключился, а повторяющийся импульсный обратный ток, повторяющийся импульсный ток в закрытом состоянии не превышает установленных норм.

2) Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии

Условия проверки:

Ø исходная температура перехода — максимально допустимая температура перехода.

Ø ток в открытом состоянии:

форма - однополупериодная синусоидальная;

амплитуда - максимально допустимый ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии;

длительность - 10 мс;

количество импульсов - один.

Ø обратное напряжение отсутствует;

Ø режим по выводу управляющего электрода — форма, ам­плитуда, длительность фронта, длительность импульсов напряже­ния источника управления и его сопротивление — указанный в стандартах или технических условиях на конкретные типы тири­сторов.

Ø Проверку проводят по схеме на рисунке 5

Рисунок 5

Ø Описание схемы и требования к ее элементам:

а) источник импульсов тока 1 должен обеспечивать ток в со­ответствии условиями, приведенными выше, причем искажение импульса должно быть минимальным — длительность импульса на уровне 10% от ам­плитудного значения должна быть равна (10± 1) мс;

б) резистор R — измерительный резистор с малым сопротив­лением;

в) источник импульсов управления 2 должен обеспечивать им­пульсы тока в соответствии с условиями приведенными выше.

Считается, что тиристор выдержал испытание, если не обна­ружен его параметрический отказ.

3) Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии

Условия проверки:

Ø исходная температура перехода — максимально допусти­мая температура перехода;

Ø напряжение в закрытом состоянии — 67% от максимально допустимого повторяющегося импульсного напряжения в закры­том состоянии;

Ø амплитуда тока в открытом состоянии — не менее двойного максимально допустимого среднего тока в открытом состоянии, и максимально допустимого повторяющегося импульсного запирае­мого тока в открытом состоянии (для запираемых тиристоров), но не более указанного в стандартах или в технических условиях на конкретные типы тиристоров;

Ø режим по выводу управляющего электрода — форма, ам­плитуда, длительность фронта, длительность импульсов источника управления и его сопротивление — указанные в стандартах или технических условиях на конкретные типы тиристоров.

Ø частота следования и количество импульсов тока или время испытаний - указанные в стандартах или технических условиях на конкретные типы тиристоров (частота выбирается из значений 1—5 или 50 Гц);

Ø испытуемый тиристор — в сборе, при необходимости, с охладителем или другим устройством, обеспечивающим эквивалентные условия охлаждения.

Ø Проверку проводят по схеме, приведенной на рисунке 6.

Рисунок 6

Ø Описание схемы:

a) источник переменного напряжения 1 должен обеспечивать напряжение, заряжающее конденсатор С;

b) источник импульсов управления 2 должен обеспечивать подачу на управляющий электрод тиристора в отрицательный полупериод напряжения источника 1 синхронизированных с частотой этого напряжения импульсов управления;

c)резистор R1 должен обеспечивать защиту зарядной цепи от перегрузки и в то же время иметь достаточно малое сопротивление, чтобы конденсатор С успевал заряжаться до требуемого значения напряжения;

d) резистор R₃ — безыиндуктивный измерительный резистор с малым сопротивлением;

e)V — вольтметр амплитудных значений.

4) Импульсное напряжение в открытом со стоянии

Условия измерения:

Ø температура перехода — (25±10)°С;

Ø амплитуда тока открытого состояния — 3,14-кратное значение максимально допустимого среднего тока в открытом состоянии и максимально допустимый повторяющийся импульсный запираемый ток в открытом состоянии (для запираемых тиристоров);

Ø расположение контрольных точек измерения напряжения — указанное в стандартах или в технических условиях на конкретные типы тиристоров.

Ø Измерение проводят по схеме на рисунке 7

Рисунок 7

Ø Описание схемы:

a) источник импульсов тока 1 должен обеспечивать импульсы тока в соответствии с условиями, приведенными выше;

Длительность импульсов тока в открытом состоянии — в соот­ветствии с техническими условиями на конкретные типы тиристоров;

Частоту повторения импульсов тока, не вызывающую значи­тельного нагрева перехода во время измерения;

b) А — амперметр для измерения амплитудных значений им­пульсов тока;

c)V — вольтметр для измерения мгновенных значений напря­жения в открытом состоянии;

d) источник импульсов управлении 2 должен обеспечивать импульс тока амплитудой и длительностью, достаточными для полного включения испытуемого тиристора.

ØИзмерение импульсного напряжения в открытом состоянии проводят следующим образом:

a) устанавливают по амперметру А амплитуду импульсов тока в открытом состоянии;

b) измеряют с помощью вольтметра V (в момент времени, соответствующий амплитуде тока при полном включении тиристора) мгновенное значение напряжения па тиристоре.

Считается, что тиристор выдержал испытание, если импульсное напряжение в открытом состоянии не превышает установленной нормы.

5) Ток включения

Условия измерения:

Øпрямое напряжение в закрытом состоянии — постоянное напряжение 12 В;

Øрежим по выводу управляющего электрода — форма, ам­плитуда, длительность фронта, длительность импульсов напряже­ния источника управления и его сопротивление — указанные в стандартах или технических условиях на конкретные типы тири­сторов.

ØИзмерение проводят по схеме, приведенной на рисунке 8

Рисунок 8

· Описание схемы и требования к ее элементам

a) источник постоянного напряжения 1 должен обеспечивать напряжение в соответствии с условиями, приведенными выше;

b) резистор R₁ должен обеспечивать плавную регулировку то­ка в открытом состоянии от значения менее установленной нор­мы тока включения до значения не менее нормы тока включе­ния;

c)резистор R₂ — измерительный резистор с малым сопротив­лением;

d) индуктивность L — указанные в стандартах или техничес­ких условиях на конкретные типы тиристоров;

e)источник импульсов управления 2 должен обеспечивать импульсы управления в соответствии с условиями и частотой сле­дования от одиночных до 50 Гц;

f) К — ключ, работающий синхронно с источником управле­ния 2.

· Измерение тока включения проводят следующим образом:

a) устанавливают сопротивление резистора R₁ максимальным;

b) подают от источника импульсов управления 2 импульсы управления;

c)наблюдают с помощью осциллоскопа Ос форму тока через тиристор. Ток в момент окончания импульса управляющего электрода должен уменьшаться, как показано на рисунке 9;

d) уменьшают плавно сопротивление резистора R₁ до момента, когда ток через тиристор в момент окончания импульса управляющего электрода начинает увеличиваться, как показано на рисунке 9;

Рисунок 9 – эпюры импульсов анодного тока и тока управления через тиристор

e)измеряют с помощью осциллоскопа Ос значение тока вклю­чения как мгновенное значение тока через тиристор в момент окон­чания импульса управления.

Считается, что тиристор выдержал испытание, если ток вклю­чения не превышает установленной нормы.

6) Ток удержания

· напряжение в закрытом состоянии — постоянное напряжение 12 В;

· режим по выводу управляющего электрода — цель разомкнута.

· Измерение проводят по схеме, приведенной на рисунке 10.

Рисунок 10

· Описание схемы и требования к ее элементам:

a) источник импульсов тока 2 применяется при необходимо­сти и должен обеспечивать одиночный импульс тока с амплиту­дой, равной максимально допустимому среднему току в откры­том состоянии с длительностью не менее 1—2 мс;

b) резистор R₁ должен обеспечивать плавную регулировку то­ка в открытом состоянии от значения менее установленной нормы тока удержания до значения не менее нормы тока удержания;

c)резистор R₂ должен иметь сопротивление, обеспечивающее ток управляющего электрода, достаточный для отпирания испы­туемого тиристора;

d) mА —миллиамперметр постоянного тока.

· Измерение тока удержания проводят следующим образом:

a) устанавливают сопротивление резистора R₁ минимальным;

b) включают испытуемый тиристор ИТ кратковременным нажатием кнопки К и, при необходимости, от источника 2 пропускают одиночный импульс тока;

c) уменьшают ток в открытом состоянии плавным увеличением сопротивления резистора R₁ (до момента выключения испытуемого тиристора);

d) фиксируют с помощью миллиамперметра mА значение тока удержания.

Считается, что тиристор выдержал испытание, если ток удержания не превышает установленной нормы.

2.3 Статистическая обработка результатов измерений

Методика расчета погрешностей испытательного оборудования и погрешностей измерения электрических параметров силовых полупроводниковых приборов.

· Составляющие погрешностей и их суммирование

Погрешность установки определяется потребностью метода (методической) и инструментальной погрешностью (т.е. погрешностью, зависящей от конкретной схемной реализации стандартизованного метода и применяемых средств измерений).

Погрешность измерения параметра, кроме погрешности установки, включает в себя составляющие, определяемые влиянием условий (например, температуры) и режимов измерения на результат измерения. Эти погрешности (зависящие от испытательных условий и режимов) определяются для максимальной величины погрешности испытательного режима, указанного в документации на установку, и для каждого типа силового полупроводникового прибора в общем случае различны.

При суммировании составляющих погрешностей исходим из того, что эти составляющие (систематические для каждой конкретной установки) для совокупности установок можно рассматривать, как случайные величины. В связи с отсутствием в большинстве случаев данных о виде распределения этих величин их распределения принимаем за равномерные.

При оценке погрешностей, доверительная вероятность должна быть равна 0,95. В этом случае, погрешность вычисляется по формуле:

(1)

где θ_i - граница i-й составляющей систематической погрешности.

· Задание погрешности в НТД

В документации на установку должна быть указана погрешность без учета влияния условий и режимов измерения. При условии исключения систематической погрешности (известной по знаку и величине) погрешность установки рассчитывается по формуле:

(2)

где - граница составляющей погрешности, определяемой измерительным прибором, шунтом, делителем напряжения, пороговым устройством и т.п.

В методике проведения испытаний конкретного типа СПП должна быть указана общая погрешность измерения параметра с учетом влияния условий и режима измерений, т.е.

()

где - граница составляющей погрешности, определяемой неточностью установления и поддержания режима измерения (температуры, амплитуды тока, скорости изменения нагрузки и т.п.).

Заключение

В данном курсовом проекте представлены методики измерений величин участвующих в диагностировании выпрямителей тяговых подстанций, позволяющих выявлять потенциально ненадежные приборы для недопущения отказов в преобразователе в процессе эксплуатации.

По результатам многочисленных исследований можно констатировать, что при выходе из строя инверторов отказы силовых полупроводниковых приборов (СПП) составляют до 80% на электроподвижном составе (ЭПС) и до 30-40% на тяговых подстанциях. Решение этой проблемы в совокупности с проблемой экономии возможно путем внедрения новых методик и устройств технического диагностирования и выявления предотказных состояний устройств электроснабжения и электроподвижного состава, а также с помощью перехода к системе технического обслуживания по фактическому состоянию.

Список используемой литературы

1 ГОСТ 24461-80. Приборы полупроводниковые силовые. Методы измерений и испытаний. М.: Издательство стандартов, 2001.

2 Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. М.: Транспорт, 1999.-463с.

3 Прохорский А. А. Тяговые и трансформаторные подстанции: Учебник для техникумов ж.д. трансп. -4-е изд., перераб. И доп. -М.: Транспорт, 1983. -496с.

4 Технологические карты на работы по текущему ремонту оборудова­ния тяговых подстанций электрифицированных железных дорог. Депар­тамент электрификации и электроснабжения. Центр организации труда и проектирования экономических нормативов. ОАО «Российские железные дороги». - М., «ТРАНСИЗДАТ», 2004 г. - 208 с.

5 Оформление текстовых документов, методические указания/ под ред. В.П.Игнатьевой. – СПб. ПГУПС, 2010 – 46с.

Приложение А
Габаритные чертежи

[1] Среднеквадратическое значение тока за любые 30 мин (время усреднения) не должно превышать номинального, в режиме 200% от номинального значения – время усреднения 5 мин.

Дата добавления: 2014-12-25