Применение оптоэлектронных приборов для измерения высоких напряжений и управления устройствами большой мощности

Весьма интересно применение линейных оптронов в измерительной технике. Например, при измерении напряжений свыше 5 кВ традицион­ными методами необходимы: 1) применение высоковольтного раздели­тельного трансформатора; 2) применение незаземленного синхронизи­рованного осциллографа; 3) измерение разности напряжений по отношению к «земле» с помощью делителей напряжения. Все эти ме­тоды, однако, трудоемки, требуют громоздкого оборудования, обла­дают низкой точностью. Хорошие перспективы для снижения массогабаритных показателей измерительного оборудования и улучшения точности измерения высоких напряжений имеет применение аналоговых оптронов. Главными преимуществами при этом являются простота изо­ляции и высокое быстродействие. На рисунке 9.12 приведены примеры схем такого оптоэлектронного измерителя. На рисунке 9.12, а СИД СД включен последовательно с шунтирующим силовой прибор резистором, что увеличивает потребление мощности и не позволяет измерять обратные напряжения. В схеме рисунка 9.12, б измеряемый сигнал U_дел поступает на СИД через понижающий делитель напряжения. Светоизлучающий диод находится под постоянным смешением U_оп.

а б

Рисунок 9.12 – Измерительные оптоэлектронные преобразователи.

Далее через высоковольтный световод, промодулированный по напряжению U_дел, световой сигнал поступает на фотоприемник и затем на изме­рительное устройство (электронный осциллограф ЭО). Преимущества подобного метода измерения высоких напряжений: 1) масса и габари­ты системы измерения невелики, что позволяет встраивать ее в испы­тательное оборудование; 2) большое входное сопротивление; 3) воз­можность работы с заземленным оборудованием на стороне измерения. Оптроны в ключевых схемах используют­ся для бесконтактного управления элементами сильноточных высоко­вольтных цепей с помощью слаботочных управляющих устройств. Так, применение мощных тиристорных оптопар типов ТО-6,3; ТО-10 и др. позволяет переключать напряжение до 1300 В и ток до 320 А с помощью интегральных схем в цепи управления тиристорной оптопарой.

Область применения таких приборов не отличается от обычных тиристоров. Тиристорные оптопары меньшей мощности типа АОУ103 или оптопары с составным транзистором типа АОТ110 применяют в схе­мах формирователей импульсов средней мощности (с амплитудой тока 1÷5 А).

Схема такого формирователя для запуска мощного тиристора изображена на рисунке 9.13. Конденсатор С предварительно заряжается от источника питания силового тиристора Т через резистор R и диод Д, а затем разряжается при поступлении импульса от системы управ­ления СУ на вход тиристорной оптопары O₁ через тиристор оптопары, резистор R_У и управляющий переход тиристора Т. Выключение O₁ происходит быстро, так как к моменту запирания через него протекает малый ток DU/R, где DU – разница в падениях напряжения на тиристорах T и в O₁.

Рисунок 9.13 – Оптронный формирователь импульсов