Электронный конспект лекций (стр. 15 )

Часть параметров, которыми характеризуются тиристоры, аналогична параметрам, указанным ранее для диодов.

Поскольку включение тиристора зависит от управляющего тока, то в информационных материалах приводят диаграмму вольтамперных характеристик управляющего электрода. Большинство типов тиристоров включаются токами порядка нескольких сотен миллиампер при напряжении на управляющем электроде, не превышающем 8 В. Длительность отпирающего импульса должна быть больше нескольких десятков микросекунд. Для быстрого и четкого включения тиристора управляющие импульсы должны иметь крутой фронт (порядка единиц микросекунд).

Перенапряжения в диоде могут возникнуть только в обратном направлении, в то время как в управляемом приборе они могут возникнуть в обоих направлениях. В каталогах номинальные напряжения нормируются следующим образом: обратное напряжение – это максимально допустимое мгновенное значение напряжения, периодически прикладываемое к тиристору или диоду в обратном направлении; прямое повторяющееся напряжение – это максимально допустимое мгновенное значение напряжения, периодически прикладываемого к тиристору в прямом направлении; неповторяющиеся напряжения – это максимально допустимые мгновенные значения любого напряжения, нерегулярно прикладываемого к полупроводниковому прибору (грозовые или коммутационные перенапряжения в сети, перенапряжения вследствие отключения тока намагничивания при отключении трансформатора и др.).

Включение управляемых силовых полупроводниковых приборов может привести к быстрому нарастанию тока, особенно если момент включения совпадает с большим значением прямого напряжения. Поскольку скорость увеличения проводящего поперечного сечения тиристора во включающемся полупроводниковом приборе ограничена, местная плотность тока и сопутствующий ей местный нагрев могут сохраняться в допустимых пределах только, благодаря ограничению скорости нарастания тока до значений, нормированных изготовителем. Поэтому индуктивность контура, замыкаемого полупроводниковым прибором, который начинает проводить ток, не должна снижаться ниже предела, определенного этим условием. У большинства преобразователей требуемая индуктивность обеспечивается в первую очередь элементами главной схемы (индуктивностью рассеяния трансформаторов или индуктивностью реакторов на входе схемы), так что никакой другой индуктивности обычно не требуется.

В соответствии с предписанием стандарта в каталогах на полупроводниковые приборы указывается критическая скорость нарастания тока при следующих условиях:

 температура кристалла – максимально допустимая;

 амплитуда нарастающего тока не превышает трехкратного номинального тока;

 прямое напряжение вентиля непосредственно перед включением не превышает 67% повторяющегося прямого напряжения;

 частота повторения включений 50 Гц;

 управляющий импульс удовлетворяет условиям по скорости нарастания тока, амплитуде и длительности, указанным для данного вентиля в каталоге.

Кроме перечисленных выше, в технических условиях на тиристоры обычно указываются дополнительные параметры:

·  Время включения – это время от момента подачи управляющего импульса до момента снижения анодного напряжения на тиристоре до 10% начального значения при работе тиристора на активную нагрузку.

·  Время выключения (называемое также временем восстановления запирающей способности тиристора). Это время от момента, когда прямой ток становится равным нулю, до момента, когда прибор снова будет способен выдерживать (не отпираясь) напряжение, прикладываемое в прямом направлении с определенной амплитудой и скоростью нарастания.

·  Критическая скорость нарастания прямого напряжения . Это максимально допустимое значение скорости нарастания прямого напряжения при разомкнутой цепи управляющего электрода. Скорость нарастания прямого напряжения не должна превышать значений, нормированных изготовителем, так как в противном случае емкостные токи, появляющиеся в переходах, могут привести к самопроизвольному включению тиристора. Сравнительно медленное включение может привести к большим потерям при включении и повреждению вентиля.

·  Ток удержания – это максимальный прямой ток, проходящий через тиристор при разомкнутой цепи управляющего электрода, при котором тиристор еще находится в открытом состоянии. Токи удержании необходимо знать для расчета минимальной нагрузки преобразователя, при которой тиристоры находятся с проводящем состоянии.

·  Защитный показатель или . Это показатель, характеризующий термодинамическую стойкость прибора при кратковременных перегрузках. Оценка защищенности прибора с помощью характеристики производится путем сравнения ее с аналогичной характеристикой защитного устройства (например, плавкого предохранителя или электромагнитного расцепителя автоматического выключателя и т. п.). Во всех случаях прибора (вентиля) должен быть больше устройства защиты.

В обозначении типа тиристора содержится ряд букв и цифр, например тиристор типа ТВ2-1000-6-121 – это тиристор с водяным охлажденим второго конструктивного исполнения с предельным током 1000 А, повторяющемся напряжением 600 В (6-й класс) с (группа 1), с временем выключения (группа 2) и (группа 1).

Соблюдение вышеперечисленных параметров позволяет использовать преобразователь с безопасной эксплуатацией на сроки более 10 лет непрерывной работы.

Лекция No10

Защитные цепи преобразователя

1. Защита от перенапряжений на входе преобразователя

В качестве защиты от перенапряжений, возникающих в сетях, и перенапряжений, возникающих вследствие отключения преобразовательного трансформатора, обычно используют -контуры, присоединенные на вентильной стороне трансформатора (рис.1,а), -контуры, присоединенные через вспомогательный выпрямитель (рис.1,б) или при помощи шунтирования вторичных выводов трансформатора с емкостями, превышающими емкости обмоток (рис.1,в).

Рис.1. Типичные схемы защиты преобразователей от сетевых перенапряжений

Если преобразователь присоединен непосредственно к сети, без трансформатора, эти защитные элементы должны быть присоединены к главной схеме через дополнительную индуктивность.

Величины сопротивлений и емкости конденсаторов рассчитываются по соотношениям:

,

где – число фаз; – действующее значение намагничивающего тока, приведенного к вторичной цепи. Для стандартных трансформаторов эта величина может быть принята равной 3-7% от вторичного номинального тока ; – коэффициент, определяющий отношение амплитудного значения выпрямленного напряжения к действующему значению фазного напряжения. Например, для мостовой трехфазной схемы

;

- круговая частота питающей сети ; - фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора; - коэффициент запаса, , где – максимальное мгновенное напряжение, которое не должно превосходить значения допустимого неповторяющегося напряжения на вентиль, – максимальное расчетное обратное напряжение на вентиле в конкретной схеме;

,

где – индуктивность фазы трансформатора.

После определения расчетных значений емкости и сопротивлений необходимо произвести их выбор по каталогу из диапазона номинальных значений [1-3]

2. Защита тиристоров

Проект защиты должен учитывать последствия, к которым может привести та или иная неисправность. Чтобы не прерывать технологический процесс, иногда необходимо снизить уровень защиты для вспомогательных устройств, например при перегрузках можно предусмотреть не отключение, а лишь подачу предупредительного сигнала. Важные вспомогательные устройства нужно резервировать.