晶闸管的过电压和过电流保护
- 格式:docx
- 大小:401.26 KB
- 文档页数:8
10.1晶闸管的导通条件是什么?导通后流过晶闸管的电流决定于什么?晶闸管由导通转变为阻断的条件是什么?阻断后它所承受的电压决定于什么?晶闸管的导通条件是:(1) 晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压。
(2)晶闸管的阳极和控制极通时加正相电压市晶闸管才能导通.导通后流过晶闸管的电流决定于(电压不变时)限流电阻(使用时由负载)决定.晶闸管由导通转变为阻断的条件是当减少阳极电压或增加负载电阻时,阳极电流随之减少,当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化维阻断状态.阻断后它所承受的电压决定于阳极和阴极的反向转折电压.10.2晶闸管能否和晶体管一样构成放大器?为什么?晶闸管不能和晶体管一样构成放大器,因为晶闸管只是控制导通的元件,晶闸管的放大效应是在中间的PN节上.整个晶闸管不会有放大作用.10.3试画出题10.3图中负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。
10.4 如题4如题10.4图所示,试问:①在开关S闭合前灯泡亮不亮?为什么?②在开关S闭合后灯泡亮不亮?为什么?③再把开关S断开后灯泡亮不亮?为什么?①在开关S闭合前灯泡不亮,因为晶闸管没有导通.②在开关S闭合后灯泡亮,因为晶闸管得控制极接正电,导通.③再把开关S断开后灯泡亮,因为晶闸管导通后控制极就不起作用了.10.5如题10.5图所示,若在t1时刻合上开关S,在t2时刻断开S,试画出负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。
10.6晶闸管的主要参数有哪些?晶闸管的主要参数有①断态重复峰值电压U DRE:在控制极断路何竟闸管正向阻断的条件下,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压,其数值规定比正向转折电压小100V.①反向重复峰值电压U RRM:在控制极断路时,可以重复加在晶闸官元件上的反向峰值电压.②额定通态平均电流(额定正向平均电流)I T.③维持电流I H:在规定的环境温度和控制极断路时,维持元件导通的最小电流.10.7如何用万用表粗测晶闸管的好坏?良好的晶闸管,其阳极A与阴极K之间应为高阻态.所以,当万用表测试A-K间的电阻时,无论电表如何接都会为高阻态,而G-K间的逆向电阻比顺向电阻大.表明晶闸管性能良好. 10.8晶闸管的控制角和导通角是何含义?晶闸管的控制角是晶闸官元件承受正向电压起始到触发脉冲的作用点之间的点角度.导通角是晶闸管在一周期时间内导通得电角度.10.9有一单相半波可控整流电路,其交流电源电压U2=220V ,负载电阻R L=10 Ω,试求输出电压平均值U d的调节范围,当α=π/3,输出电压平均值U d和电流平均值I d 为多少?并选晶闸管.U d=1/2π∫απ√2sinwtd(wt)=0.45U2(1+cosα)/2=0.45*220(1+1)/2=99V输出电压平均值U d的调节范围0-99V当α=π/3时U d= 0.45U2(1+cosα)/2=0.45*220*(1+0.866)/2=92.4V输出电压平均值U d=92.4V电流平均值I d= U d/R L=92.4/10=9.24A10.10续流二极管有何作用?为什么?若不注意把它的极性接反了会产生什么后果?续流二极管作用是提高电感负载时的单相半波电路整流输出的平均电压。
电⼒电⼦题库《电⼒电⼦技术》机械⼯业出版社命题⼈王翠平第⼀章功率⼆极管和晶闸管知识点:●功率⼆极管的符号,特性,参数●晶闸管的符号、特性、参数、⼯作原理●双向晶闸管的符号、特性、参数、⼯作原理●可关断晶闸管的符号、特性、参数、⼯作原理⼀、填空题1、⾃从_1956__ __ 年美国研制出第⼀只晶闸管。
2、晶闸管具有体积⼩、重量轻、损耗⼩、控制特性好等特点。
3、晶闸管的三个极分别为阳极、阴极、门极。
4、晶闸管导通的条件:在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压,同时在它的阴极和门极间也加正向电压,两者缺⼀不可。
5、晶闸管⼀旦导通,门极即失去控制作⽤。
6、晶闸管的关断条件:使流过晶闸管的阳极电流⼩于维持电流。
7、双向晶闸管的四种触发⽅式:I+ 触发⽅式 I-触发⽅式Ⅲ+触发⽅式Ⅲ-触发⽅式。
8、GTO的开通时间由延迟时间和上升时间组成。
9、GTO的关断时间由存储时间、下降时间、和尾部时间。
10、功率⼆极管的导通条件:加正向电压导通,加反向电压截⽌。
11、对同⼀晶闸管,维持电流IH 与擎住电流IL 在数值⼤⼩上有IL___>_____IH 。
12、晶闸管断态不重复电压UDSM 与转折电压UBO 数值⼤⼩上应为,UDSM__<______UBO13、普通晶闸管内部有两个PN结,,外部有三个电极,分别是阳极A极阴极K 极和门极G极。
14、晶闸管在其阳极与阴极之间加上正向电压的同时,门极上加上触发电压,晶闸管就导通。
15、、晶闸管的⼯作状态有正向阻断状态,正向导通状态和反向阻断状态。
16、某半导体器件的型号为KP50—7的,其中KP表⽰该器件的名称为普通晶闸管,50表⽰额定电流50A,7表⽰额定电压100V。
17、只有当阳极电流⼩于维持电流电流时,晶闸管才会由导通转为截⽌。
18、当增⼤晶闸管可控整流的控制⾓α,负载上得到的直流电压平均值会减⼩。
⼆、判断题1、第⼀只晶闸管是1960年诞⽣的。
(错)2、1957年⾄1980年称为现代电⼒电⼦技术阶段。
单元十三电力电子技术基础(教案)注:表格内黑体字格式为(黑体,小四号,1.25倍行距,居中)13.2晶闸管可控整流电路【教学过程】组织教学:1.检查出勤情况。
2.检查学生教材,习题册是否符合要求。
3.宣布上课。
引入新课:1.可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电,以供给直流用电设备,如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等,它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。
2.通过实物演示及列举实例,让学生了解桥式整流电路的原理及应用,从而激发他们的学习兴趣。
讲授新课:13.2晶闸管可控整流电路13.2.1整流电路可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电,以供给直流用电设备,如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等,它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。
13.2.1整流电路单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少的优点,但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。
比较常用的是半控桥式整流电路,简称半控桥,其电路如图13-2-1所示。
在变压器副边电压u的正半周(a端为正)时,T1和D2承受正向电压。
这时如对晶闸管T1引入触发信号,则T1和D2导通,电流的通路为a→T1→R L→D2→b图13-2-1 电阻性负载的单相半控桥式整流电路这时T2和D1都因承受反向电压而截止。
同样,在电压u的负半周时,T2和D1(讲解)(讲解)观看PPT:整流电路)承受正向电压。
这时,如对晶闸管T 2引入触发信号,则T 2和D 1导通,电流的通路为: b→T 2→R L →D 1→a图13-2-2 电阻性负载时单相半控桥式整流电路的电压与电流的波形这时T 1和D 2处于截止状态。
电压与电流的波形如图13-2-2所示。
桥式整流电路的输出电压的平均值为2cos 219.00a U U +⋅= (13-2-1)输出电流的平均值为2cos 19.000aR U R U I L L +⋅==(13-2-2) 13.2.2晶闸管的过电流、过电压保护1.晶闸管的过电流保护由于晶闸管的热容量很小,一旦发生过电流时,温度就会急剧上升而可能把PN 结烧坏,造成元件内部短路或开路。
浅析晶闸管的过电压保护摘要:本文对造成变流装置中的晶闸管因承受过电压而损坏进行了分析,针对损害原因,浅析了晶闸管产生过电压的原因,并为生产实践提供了过电压保护的方法。
关键词:晶闸管;过电压;保护方法中图分类号:tm862 文献标识码:a 文章编号:1007-9599 (2012) 17-0000-02晶闸管原称可控硅,是硅晶体闸流管的简称。
它在变流装置中作为一种大功率半导体器件。
由于它具有体积小、重量轻、效率高、反应快、可靠性好等优点,因而在电力电子领域获得广泛应用。
但是在应用中,变流装置中的晶闸管对过电压很敏感,由于缺乏保护措施或使用不当,经常易于损坏。
因此如何对晶闸管进行过电压保护,以保证晶闸管器件正常可靠运行,是不能忽视的一个问题。
1 产生过电压的原因在变流装置中,当晶闸管承受的反向电压超过其反向击穿电压时,将会造成晶闸管反向击穿而损坏。
当晶闸管承受的正向电压超过其正向转折电压时,就会造成晶闸管误导通,使电路工作不正常,引发电路故障,甚至也会损坏晶闸管。
过电压是造成晶闸管电路故障的重要原因之一,产生过电压的原因有如下几种:(1)由于晶闸管装置的拉闸、合闸和晶闸管关断等电磁过程引起的,称为操作过电压。
(2)由于雷击等原因从电网侵入的浪涌电压,称为雷电过电压。
2 晶闸管过电压保护按过电压保护的部位,可分为:交流侧保护、器件侧保护和直流侧保护。
2.1 交流侧过电压保护2.1.1 交流侧操作过电压及其保护由于操作交流侧电源时,使电感元件聚集的能量骤然释放所引起的瞬时过电压,一般有以下几种情况:(1)由于变压器一次、二次绕组之间存在分布电容,若在一次电压峰值时合闸,一次高电压将经分布电容耦合到二次绕组上而出现瞬间过电压。
通常可以在变压器二次绕组或在三相变压器二次绕组的星形中点与地之间,并联接入适当的电容(一般为0.5 f),或在一次绕组与二次绕组之间加屏蔽层,就可以显著减小这种过电压。
(2)变压器空载时,一次绕组内只有励磁电流,而励磁电流滞后电源电压约900。
1?晶闸管导通和关断条件是什么?当晶闸管上加有正向电压的同时,在门极施加适当的触发电压,晶闸管就正向导通;当晶闸管的阳极电流小于维持电流时,就关断,只要让晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向,就可以让晶闸管关断。
2、有源逆变实现的条件是什么?①直流侧要有电动势,其极性须和晶闸管的导通方向一致,其值应大于变流电路直流侧的平均电压;②要求晶闸管的控制角α>π/2,使Uβ为负值;③主回路中不能有二极管存在。
3、什么是逆变失败,造成逆变失败的原因有哪些?如何防止逆变失败?答:1逆变运行时,一旦发生换流失败,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路,或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联,由于逆变电路内阻很小,形成很大的短路电流,称为逆变失败或逆变颠覆。
2逆变失败的原因3防止逆变失败的方法有:采用精确可靠的触发电路,使用性能良好的晶闸管,保证交流电源的质量,留出充足的换向裕量角β等。
4、电压型逆变器与电流型逆变器各有什么样的特点?答:按照逆变电路直流测电源性质分类,直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路,直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要特点是:①直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是:①直流侧串联有大电感,相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出电流为矩形波,并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
答:电力电子变流技术现在一般都应用在可控整流、有源逆变、交流调压、逆变器(变频器)、直流斩波和无触点功率静态开关等几个方面。
1、晶闸管的正常导通条件是什么?晶闸管的关断条件是什么?如何实现?答:当晶闸管阳极上加有正向电压的同时,在门极上施加适当的触发电压,晶闸管就正常导通;当晶闸管的阳极电流小于维持电流时,就关断。
只要让加在晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向,就可以让晶闸管关断。
2、对晶闸管的触发电路有哪些要求?答:为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率;门极正向偏压愈小愈好;触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求;要能满足主电路移相范围的要求;触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。
3、正确使用晶闸管应该注意哪些事项?答:由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多,使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外,在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。
另外,使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。
此外,还要定期对设备进行维护,如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。
严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。
4、晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用?答:在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出,可降低脉冲电压,增大输出的触发电流,还可以使触发电路与主电路在电气上隔离,既安全又可防止干扰,而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配,达到同时触发多个晶闸管的目地。
5、一般在电路中采用哪些措施来防止晶闸管产生误触发?答:为了防止晶闸管误导通,①晶闸管门极回路的导线应采用金属屏蔽线,而且金属屏蔽层应接“地”;②控制电路的走线应远离主电路,同时尽可能避开会产生干扰的器件;③触发电路的电源应采用静电屏蔽变压器。
同步变压器也应采用有静电屏蔽的,必要时在同步电压输入端加阻容滤波移相环节,以消除电网高频干扰;④应选用触发电流稍大的晶闸管;⑤在晶闸管的门极与阴极之间并接0.01μF~0.1μF的小电容,可以有效地吸收高频干扰;⑥采用触发电流大的晶闸管。
《电力电子技术》三相桥式全控晶闸管整流电路目录一设计要求 (1)1.1概述 (1)1.2设计要求 (1)二小组成员任务分工........................................................................ 错误!未定义书签。
三三相全控桥式主电路原理分析 (2)3.1总体结构 (2)3.2主电路的分析与设计 (2)3.1.1整流变压器的设计原理 (2)3.1.2变压器参数计算与选择 (3)3.3触发电路的分析与设计 (4)3.3.1触发电路的选择 (4)3.3.2 TC787芯片介绍 (4)3.4电路原理图 (6)3.5主电路工作原理 (7)3.6晶闸管保护电路的分析与设计 (7)3.6.1晶闸管简介 (7)3.6.2保护电路 (7)3.6.3晶闸管对电网的影响 (8)3.6.4晶闸管过流保护电路设计 (8)四仿真模型搭建及参数设置 (10)4.1主电路的建模及参数设置 (10)4.2控制电路的建模与仿真 (11)五仿真调试 (14)六设计心得........................................................................................ 错误!未定义书签。
一设计要求1.1概述首先我们要设计出整体的电路分别包括主电路,触发电路以及晶闸管保护电路。
主电路运用的是整流电路。
整流电路是电力电子电路中经常用的一种电路,它将交流电转变为直流电。
这里要求设计的主电路为三相全控桥式晶闸管整流电路。
整流电路将交流电网中的交流电转变成直流电,但为了保护晶闸管正常工作,需要围绕晶闸管设计触发电路、过电压和过电流保护电路。
因此我们可以设计出整体的程序框图之后按照框图进行接下来的电路设计。
三相全控桥式晶闸管整流电路需要使用交流、直流和触发信号,而且还存在电容和电感等非线性元件,如果采用传统的方法,分析和运算都非常繁琐。
晶闸管的过电压和过电流保护在电力电子电路中,为确保变流电路正常工作,除了适当选择电力电子器件参数、设计良好的驱动电路外,还要采用必要的保护措施,即过电压保护、过电流保护、du/dt及di/dt的限制。
晶闸管的过电压保护晶闸管的过电压能力极差,当元件承受的反向电压超过其反向击穿电压时,即使时间很短,也会造成元器件反向击穿损坏。
如果正向电压超过晶闸管的正向转折电压,会引起晶闸管硬开通,它不仅使电路工作失常,且多次硬开通后元器件正向转折电压要降低,甚至失去正向阻断能力而损坏。
因此必须抑制晶闸管上可能出现的过电压,采取过电压保护措施。
1.晶闸管关断过电压及其保护晶闸管从导通到阻断时,和开关电路一样,因线路电感(主要是变压器漏感)释放能量会产生过电压。
由于晶闸管在导通期间,载流子充满元件内部,所以元器件在关断过程中,正向电流下降到零时,元器件内部仍残存着载流子。
这些积蓄载流子在反向电压作用下瞬时出现较大的反向电流,使积蓄载流子迅速消失,这时反向电流减小的速度极快,即di/dt极大。
晶闸管关断过程中电流与管压降的变化如图1所示。
因此,即使和元器件串联的线路电感L很小,电感产生的感应电势L(di/dt)值仍很大,这个电势与电源电压串联,反向加在已恢复阻断的元器件上,可能导致晶闸管的反向击穿。
这种由于晶闸管关断引起的过电压,称为关断过电压,其数值可达工作电压峰值的5~6倍,所以必须采取抑制措施。
如图2(a)所示,晶闸管两端的电压波形在管子关断的瞬时出现反向电压尖峰(毛刺)即为关断过电压。
当整流器输出端接续流二极管时,续流二极管由导通转为截止的瞬间,也是立即承受反向电压的,所以同样会产生关断过电压,故对续流二极管也应采取过电压保护措施。
图1 晶闸管关断过程中电流与管压降的变化图2 晶闸管关断过电压波形对于这种呈尖峰状的瞬时过电压,最常用的保护方法是在晶闸管两端并联电容,利用电容两端电压瞬时不能突变的特性,吸收尖峰过电压,把电压限制在管子允许的范围。
实际电路中,电容与电阻串联组成过电压阻容吸收电路,如图2(b)所示。
串联电阻的作用如下。
(1)阻尼LTC电路振荡。
由于电路总有电感存在,在晶闸管阻断时,LT、C、R 与外电源刚好组成一个串联电路,如不串联电阻,电容两端将会产生比电源电压高得多的振荡电压,加到晶闸管上,可能使元器件损坏。
(2)限制晶闸管开通损耗与电流上升率。
因晶闸管承受正向电压未导通时,电容上已充电,极性如图2(b)所示。
在元器件触发导通的瞬间,电容立即经管子放电,若没有电阻限流,这个放电电流峰值很大,不仅增加管子开通损耗,而且流过管子的电流上升率过大,可能使管子损坏。
阻容吸收电路要尽量靠近晶闸管,引线要短,最好采用无感电阻,以取得较好的保护效果。
2.交流侧过电压及保护由于交流侧电路在接通、断开时出现的暂态过程,所以,在晶闸管整流桥路输入端会出现过电压,也称为交流侧操作过电压,通常发生在下列几种情况下。
(1)当高压电源供电或变压比很大的变压器在高压侧合闸的瞬间,由于一、二次绕组之间存在分布电容,故一次侧高压经分布电容耦合到二次侧,出现瞬时过电压。
绕组间的分布电容很小,只要在单相变压器一次侧或在三相变压器二次侧星形中点与地之间,并联适当的电容,其电容量远大于分布电容(一般取0.5μF即可),就能显著减小这种过电压。
(2)与整流装置并联的其他负载切断时或整流装置直流侧开关切断时,因电源回路电感LT产生感应电势造成过电压。
(3)在整流变压器空载且电源电压过零时,变压器一次侧拉闸,因变压器励磁电流I0的突变,在二次侧感应出很高的瞬时过电压,如果没有保护措施,这种过电压尖峰值可达工作电压峰值的6倍以上,危害最为严重。
过电压波形如图3所示。
(4)交流电网遭受雷击或从电网侵入的干扰过电压,称为偶发性的浪涌过电压。
由于浪涌过电压能量大,持续时间长,通常采用阀型避雷器进行过电压保护。
交流侧操作过电压都是瞬时的尖峰电压,常用的过电压保护方法是并接阻容吸收电路,其接法如图4所示。
由于电容两端电压不能突变,故能有效地抑制尖峰过电压。
串联电阻的目的是为了在能量转化过程中消除部分能量,抑制LC回路的振荡。
只要适当地选择电容C的值,就可使电容电压UC小于变压器二次侧过电压的允许值。
对于大容量的装置,三相阻容吸收设备较庞大,可采用图4(d)所示整流式阻容吸收电路。
虽然多了一个三相整流桥,但只用一个电容,由于只承受直流电压,故可采用体积小得多的电解电容,而且还可以避免晶闸管导通时电容的放电电流通过管子。
阻容吸收保护简单可靠,应用较广泛,但会发生雷击或从电网侵入很大的浪涌电压,对于这种能量较大的过电压就不能完全抑制。
根据稳压管的稳压原理,目前较多采用非线性电阻吸收装置,通常用压敏电阻接入整流变压器二次侧,以吸收较大的过电压能量。
图3 过电压波形图4 交流侧阻容吸收电路的接法金属氧化物压敏电阻是近几年发展的一种新型过电压保护元件。
它是由氧化锌、氧化铋等烧结制成的非线性电阻元件,在每一颗氧化锌晶粒外面裹着一层薄薄的氧化铋,构成与硅稳压管类似的半导体结构,具有正反向都很陡的稳压特性,压敏电阻的伏安特性如图5所示。
正常工作时压敏电阻没有被击穿,漏电流极小(微安级),故损耗小,遇到尖峰过电压时,可通过高达数千安培的放电电流,因此抑制过电压的能力强。
此外,它还具有反应快、体积小、价格便宜等优点,是一种较理想的保护元件。
由于压敏电阻正反向特性对称,因此在单相电路中用一个压敏电阻,而在三相电路中用三个压敏电阻接成星形或三角形,图4所示的R、C位置换成压敏电阻即可实现保护。
压敏电阻的主要缺点是持续平均功率太小,仅有数瓦,一旦工作电压超过它的额定电压,很短时间内就被烧毁。
压敏电阻的主要特性参数如下。
(1)标称电压U1mA:指流过直流电流为1mA时压敏电阻两端的电压值。
(2)流通容量:用前沿8μs,脉冲宽度为20μs的波形冲击电流,每隔5min 冲击一次,共冲击10次,标称电压变化在10%以内的最大冲击电流值(单位为kA)。
(3)残压比UY/U1mA:放电电流达到规定值IY时的电压UY与标称电压U1mA之比。
压敏电阻的标称电压可按U1mA=1.3√2U选取,其中,U为压敏电阻两端正常工作时承受的电压有效值。
各种过电压保护措施及位置如图6所示,各电力电子装置可根据具体情况采用其中几种保护方式。
图5 压敏电阻的伏安特性图6 各种过电压保护措施及位置晶闸管的过电流保护晶闸管体积小、热容量小,特别是在高电压、大电流情况下应用时,结温须严格控制。
当晶闸管中电流大于额定值时,热量来不及散发,使结温迅速升高,最终导致管芯被烧毁。
产生过电流的原因很多,如变流装置本身的功率器件损坏;驱动电路发生故障;控制系统发生故障;交流电压过高、过低或者缺相;负载过载或短路;相邻设备故障影响等,都是导致晶闸管过电流因素。
过电流保护较常用的方法有以下几种。
(1)快速熔断器保护。
快速熔断器是最简单有效的过电流保护器件。
快速熔断器的熔体是由银质熔丝(片)埋于石英砂内。
它与普通熔断器相比,具有快速熔断的特性,熔断时间小于20ms,可在晶闸管损坏之前快速熔断,切断短路故障回路。
快速熔断器的使用一般有如图7所示的三种接法,其中在桥臂中串接熔断器的保护效果最好,但使用的熔断器较多。
图7(c)所示是在直流侧接一只熔断器,它只能保护负载出现的故障,当晶闸管本身短路时则无法起保护作用。
图7 快速熔断器保护的接法选择快速熔断器时要注意如下。
①快速熔断器的额定电压应大于线路正常工作电压有效值。
②快速熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流,串于桥臂中的快速熔断器熔体的额定电流有效值可按下式求取。
1.57IT(AV)≥IFU≥ITM式中 IT(AV)——被保护晶闸管的额定电流;IFU——熔断器熔体电流有效值;ITM——流过晶闸管电流有效值。
(2)电子线路控制的过电流保护电路如图8所示,它可在过电流时快速对触发脉冲实现移相控制,及时封锁整流电路;也可在过电流时切断主电路电源,达到保护目的。
图8 过电流保护电路过电流保护过程:通过电流互感器T检测主回路的电流大小,一旦出现过电流,电流反馈电压Ufi增大,稳压管VSl被击穿,晶体管VTl导通。
一方面,由于VT1导通,集电极变为低电位,VS2截止。
输出高电平去控制触发电路,使触发脉冲α迅速增大,使主电路输出电压迅速下降,负载电流也迅速减小,达到限制电流的目的。
另一方面,由于VTl导通使继电器KA得电并自锁,主电路接触器KM失电断开,切断交流电源,实现过电流保护;调节电位器RP,可调节被限制的电流大小;HL为过流指示灯,过电流故障排除后,按下SB按钮,使保护电路恢复状态。
在大容量的电力变流系统中,通常将电子过电流保护装置、快速熔断器及其他继电保护措施同时使用。
一般情况下,总是让电子过电流保护装置等措施先起保护作用,而快速熔断器作为最后一道保护,以尽量避免直接烧断快速熔断器。
除了上述过电压和过电流保护措施之外,通常还在交流侧或者整流电路的每个桥臂中串入空心电感或套入磁环(电感量为20~30μH),用于限制电压变化率du/dt、电流变化率di/dt。
对一些重要的且易发生短路的设备,或者工作频率较高、很难用快速熔断器保护的全控型器件,需要采用电子电路进行过电流保护。
除了对电动机启动的冲击电流等变化较慢的过电流,可以利用控制系统本身调节器对电流的限制作用之外,需设置专门的过电流保护电子电路,检测到过电流之后直接调节触发或驱动电路,或者关断被保护器件。
过电流保护措施如图9所示。
图9 过电流保护措施。