УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ ТРЕХФАЗНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для диагностики трехфазных выпрямителей.
Известен способ диагностики трехфазных выпрямителей с помощью спектрального анализа выходного напряжения (Коновалов М.Ю. Техническая диагностика электропривода постоянного тока бумагоделательного оборудования: дисс.канд.техн.наук: 05.09.03. - СПб.: СПбГТУРП, 2006. - 253 с.). Отличие кривых напряжений на выходе выпрямителя при нормальном и аномальном режиме по форме приводит к различному гармоническому составу этих кривых. Если при нормальном режиме выпрямителя в кривой выходного напряжения присутствуют гармоники, кратные шестой, то при аномальном - все гармоники спектра. Это отличие является диагностическим признаком нарушения в работе выпрямителя.
Недостатком рассмотренного способа является то, что он дает возможность произвести лишь общую оценку его работы: нормальный или аномальный режимы без указания конкретного места неисправности.
Известен также способ диагностики трехфазного тиристорного выпрямителя (патент на изобретение RU 2310877 С1), для технической реализации которого в каждую фазу питающей трехфазной цепи тиристорного выпрямителя устанавливается датчик тока, на выходе тиристорного преобразователя устанавливается датчик выходного напряжения, сигналы с датчиков тока и напряжения заводятся на приемник, с приемника обработанный сигнал поступает на блок хранения и визуализации. Сущность метода заключается в регистрации кривых мгновенных значений фазных токов выпрямителя, поступающих от датчиков тока. Задают положительные направления фазных токов, направленных от точек соединения двух плеч ветвей моста к средней точке вторичной обмотки питающего трансформатора. Определяют соответствие заданного направления с реальными направлениями. Совпадение с реальными направлениями соответствует положительным значениям тока полупериода и проводимости тиристоров анодной группы, несовпадение - отрицательным значениям тока полупериода и проводимости тиристоров катодной группы. Сравнивают первые гармоники фазных токов между собой. По наименьшей амплитуде первой гармоники тока в одной из фаз определяют ветвь с дефектом. По форме кривой фазного тока определяют конкретное дефектное плечо моста. Регистрируют кривую мгновенных значений выходного напряжения выпрямителя, проводят совместный анализ кривых мгновенных значений фазных токов и выходного напряжения и определяют асимметрию углов управления тиристорами.
Недостатком предложенного решения является возможность диагностирования только дефектов диодов типа «обрыв».
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей диагностики дефектов диодов трехфазного выпрямителя за счет введения функций определения дефектов диодов типа «короткое замыкание», которые определяются с помощью совместного анализа кривых мгновенных значений фазных напряжений на входах и выходе трехфазного выпрямителя и анализа спектрального состава выходного напряжения выпрямителя.
Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее подключенные к трем входам и выходу трехфазного выпрямителя соответственно первый, второй, третий и четвертый датчики напряжения, передающие информацию в аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с последовательно связанным микроконтроллером и индикатором, осуществляет совместный временной и спектральный анализ трех входных и выходного напряжений, причем спектральная характеристика выходного напряжения позволяет определить вид дефекта диодов - «обрыв», «короткое замыкание», а совместный анализ кривых трех входных и выходного напряжений позволяет определить неисправный диод.
На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство работает следующим образом. Четыре датчика напряжения через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) передают информацию в микроконтроллер, который анализирует спектральный состав выходного напряжения и кривые входных и выходного напряжений.
При нормальном режиме работы трехфазного выпрямителя временные диаграммы и спектральные характеристики выходного напряжения имеют вид, показанный на фиг.2 и фиг.3.
При возникновении неравенства фазных напряжений на входах трехфазного выпрямителя (несимметрии) устройство осуществляет анализ спектральных характеристик и временных диаграмм выходного напряжения с учетом величины несимметрии.
При возникновении обрыва одного из диодов трехфазного выпрямителя происходит искажение кривой выходного напряжения и спектральной характеристики, которые будут иметь вид, показанный на фиг.4 и фиг.5.
Как видно из фиг.5, спектральный состав выходного напряжения изменяется таким образом, что появляются 1, 2, 3 и 4 гармоники. Задав уровень значимости, определяемый экспериментальным путем, можно определить наличие дефекта диода типа «обрыв». Сравнивая временные диаграммы входных и выходного напряжений и определяя положение провала выходного напряжения относительно кривых фазных выходных напряжений, можно определить неисправный диод.
При возникновении короткого замыкания одного из диодов трехфазного выпрямителя происходит искажение кривой выходного напряжения и спектральной характеристики, которые будут иметь вид, показанный на фиг.6 и фиг.7.
Как видно из фиг.7, спектральный состав выходного напряжения изменяется таким образом, что появляются 1, 2, 3 и 4 гармоники. Задав уровень значимости, определяемый экспериментальным путем, можно определить наличие дефекта диода типа «короткое замыкание». Сравнивая временные диаграммы входных и выходного напряжений и определяя положение провала выходного напряжения относительно кривых фазных выходных напряжений, можно определить неисправный диод.
Использование предлагаемого устройства позволяет расширить функциональные возможности диагностики дефектов диодов трехфазного выпрямителя за счет введения функций определения дефектов диодов типа «короткое замыкание», которые определяются с помощью совместного анализа кривых мгновенных значений фазных напряжений на входах и выходе трехфазного выпрямителя и анализа спектрального состава выходного напряжения выпрямителя.