Пристрій діагностики трифазних випрямлячів
Винахід відноситься до галузі силової електроніки, зокрема способів діагностування трифазних випрямлячів, і дозволяє визначити несправний діод у випрямлячі. Датчики напруги з'єднані з трьома вхідними та вихідним висновками випрямляча, їх вихідні сигнали оцифровуються за допомогою АЦП, який підключений до мікроконтролера, що виконує спільний часовий та спектральний аналіз трьох вхідних та вихідних напруг, причому спектральна характеристика вихідної напруги дозволяє визначити вид дефекту діодів - «обрив» , «коротке замикання», а спільний аналіз кривих трьох вхідних та вихідних напруг дозволяє визначити несправний діод.
Корисна модель відноситься до контрольно-вимірювальної техніки, зокрема пристроїв, призначених для діагностики трифазних випрямлячів.
Відомий спосіб діагностики трифазних випрямлячів за допомогою спектрального аналізу вихідної напруги (Коновалов М.Ю. Технічна діагностика електроприводу постійного струму папероробного обладнання: дис.канд.техн. . Відмінність кривих напруг на виході випрямляча при нормальному та аномальному режимі формою призводить до різного гармонійного складу цих кривих. Якщо при нормальному режимі випрямляча у кривій вихідної напруги присутні гармоніки, кратні шостий, то при аномальному - всі гармоніки спектру. Ця відмінність є діагностичною ознакою порушення у роботі випрямляча.
Недоліком розглянутого способу і те, що він дає можливість зробити лише загальну оцінку його роботи: нормальний чи аномальний режими без зазначення конкретного місця несправності.
Відомий також спосіб діагностики трифазного тиристорного випрямляча (патент на винахід UA 2310877С1), для технічної реалізації якого в кожну фазу живильної трифазної ланцюга тиристорного випрямляча встановлюється датчик струму, на виході тиристорного перетворювача встановлюється датчик вихідної напруги, сигнали з датчиків струму та напруги заводяться на приймач, з приймача оброблений сигнал надходить на блок зберігання та візуалізації. Сутність методу полягає у реєстрації кривих миттєвих значень фазних струмів випрямляча, що надходять від датчиків струму. Задають позитивні напрямки фазних струмів, спрямованих від точок з'єднання двох плечей гілок моста до середньої точки вторинної обмотки трансформатора, що живить. Визначають відповідність заданого спрямування з реальними напрямками. Збіг з реальними напрямками відповідає позитивним значенням струму напівперіоду та провідності тиристорів анодної групи, розбіжність - негативним значенням струму напівперіоду та провідності тиристорів катодної групи. Порівнюють перші гармоніки фазних струмів між собою. По найменшій амплітуді першої гармоніки струму в одній із фаз визначають гілка з дефектом. Формою кривої фазного струму визначають конкретне дефектне плече моста. Реєструють криву миттєвих значень вихідної напруги випрямляча, проводять спільний аналіз кривих миттєвих значень фазних струмів та вихідної напруги та визначають асиметрію кутів керування тиристорами.
Недоліком запропонованого рішення є можливість діагностування лише дефектів діодів на кшталт «обрив».
Метою корисної моделі є розширення функціональних можливостей діагностики дефектів діодів трифазного випрямляча за рахунок введення функцій визначення дефектів діодів типу «коротке замикання», які визначаються за допомогою спільного аналізу фазових кривих миттєвих значень.напруг на входах та виході трифазного випрямляча та аналізу спектрального складу вихідної напруги випрямляча.
Вказана мета досягається тим, що пристрій, що містить підключені до трьох входів і виходу трифазного випрямляча відповідно перший, другий, третій і четвертий датчики напруги, що передають інформацію в аналого-цифровий перетворювач, вихід якого з'єднаний з послідовно пов'язаним мікроконтролером і індикатором, здійснює спільний часовий і спектральний аналіз трьох вхідних і вихідних напруг, причому спектральна характеристика вихідної напруги дозволяє визначити вид дефекту діодів - «обрив», «коротке замикання», а спільний аналіз кривих трьох вхідних і вихідних напруг дозволяє визначити несправний діод.
На фіг.1 зображено структурну схему пропонованого пристрою. Пристрій працює наступним чином. Чотири датчики напруги через аналого-цифровий перетворювач (АЦП) передають інформацію в мікроконтролер, який аналізує спектральний склад вихідної напруги та криві вхідної та вихідної напруги.
При нормальному режимі роботи трифазного випрямляча часові діаграми та спектральні характеристики вихідної напруги мають вигляд, показаний на фіг.2 та фіг.3.
При виникненні нерівності фазної напруги на входах трифазного випрямляча (несиметрії) пристрій здійснює аналіз спектральних характеристик і часових діаграм вихідної напруги з урахуванням величини несиметрії.
При виникненні обриву одного з діодів трифазного випрямляча відбувається спотворення кривої вихідної напруги та спектральної характеристики, які будуть мати вигляд, показаний на фіг.4 та фіг.5.
Як видно з фіг.5, спектральний склад вихідної напругизмінюється таким чином, що з'являються 1, 2, 3 та 4 гармоніки. Задавши рівень значущості, який визначається експериментальним шляхом, можна визначити наявність дефекту діода типу «обрив». Порівнюючи часові діаграми вхідної та вихідної напруги та визначаючи положення провалу вихідної напруги щодо кривих фазних вихідних напруг, можна визначити несправний діод.
При виникненні короткого замикання одного з діодів трифазного випрямляча відбувається спотворення кривої вихідної напруги та спектральної характеристики, які будуть мати вигляд, показаний на фіг.6 та фіг.7.
Як видно з фіг.7, спектральний склад вихідної напруги змінюється таким чином, що з'являються 1, 2, 3 та 4 гармоніки. Задавши рівень значущості, який визначається експериментальним шляхом, можна визначити наявність дефекту діода типу «коротке замикання». Порівнюючи часові діаграми вхідної та вихідної напруги та визначаючи положення провалу вихідної напруги щодо кривих фазних вихідних напруг, можна визначити несправний діод.
Використання пропонованого пристрою дозволяє розширити функціональні можливості діагностики дефектів діодів трифазного випрямляча за рахунок введення функцій визначення дефектів діодів типу «коротке замикання», які визначаються за допомогою спільного аналізу кривих миттєвих значень фазних напруг на входах та виході трифазного випрямляча та аналізу спектрального складу вихідної напруги.
Пристрій, що містить підключені до трьох входів і виходу трифазного випрямляча відповідно перший, другий, третій і четвертий датчики напруги, що передають інформацію аналого-цифровий перетворювач, вихід якого з'єднаний з послідовно пов'язаним мікроконтролером і індикатором,відрізняється тим, що здійснює спільний часовий і спектральний аналіз трьох вхідних і вихідних напруг, причому спектральна характеристика вихідної напруги дозволяє визначити вид дефекту діодів - «обрив», «коротке замикання», а спільний аналіз кривих трьох вхідних і вихідних напруг дозволяє визначити несправний діод.