Главная » Статьи » Инженерная информация » Физические принципы

Основы защиты полупроводниковых приборов предохранителям

Fuse arrangements

Рисунок 1. Возможные варианты защиты полупроводниковых приборов предохранителями в плече преобразователя (a1 и b1), в устройстве плавного пуска (a2 и b2); а) Предохранитель в плече, b) Предохранитель в фазе

Диоды и тиристоры не ограничивают ток короткого замыкания. В связи с этим, внутренние меры должны приниматься для защиты от коротких замыканий. Кремниевые кристаллы тиристоров или выпрямительных диодов имеют очень низкую внутреннюю теплоемкость, в связи с чем быстрорастущие токи при возникновении коротких замыканий могут уничтожить эти приборы в течении нескольких милисекунд. В связи с этим, обычные низковольтные предохранители, включая быстрые предохранители не подходят для защиты диодов выпрямителя и тиристоров от повреждения при коротком замыкании. Вместо этого, необходимо использовать специальные предохранители для защиты полупроводниковых устройств, которые бывают быстродействующими, супер-быстродействующими и ультра-быстродействующими.

Наиболее обычными причинами коротких замыканий в преобразовательной технике являются:

  • Короткие замыкания в нагрузке или кабеле между нагрузкой и преобразователем;
  • Короткие замыкания в диоде или тиристоре выпрямителя в результате пробоя p-n перехода (внезапный выход из строя);
  • Потеря стабильности в инверторе из-за отключения по ошибке.

Если предохранитель для защиты полупроводниковых приборов включен последовательно с каждым диодом и тиристором выпрямителя в плечах выпрямительных цепей, подключенных к сети, диоды и тиристоры будут защищены от короткого замыкания во всех перечисленных случаях. В то же время, все другие компоненты в цепях, подключенных к питающей сети, такие как дроссели, трансформаторы, резисторы так же будут защищены, поскольку они намного менее чувствительны к высоким токам, чем полупроводниковые компоненты. В мостовых цепях два полупроводниковых компоненты имеют общий вывод переменного тока, поэтому их можно защитить общим предохранителем в цепи питания переменного тока (Рисунок 1b). Такой способ называется предохранитель в фазе или на стороне переменного напряжения. Этот способ обладает преимуществами, поскольку требуется меньшее количество предохранителей и коммутационные перенапряжения, возникающие в плавком элементе при расплавлении не приложены к полупроводниковым компонентам.

Для высоких токовых нагрузок на тиристоры или диоды выпрямителя, которые обычно имеют место в системах с принудительным охлаждением, и при высоких рабочих напряжениях может оказаться невозможным найти подходящий по номиналу предохранитель (действующее значение тока в фазе в два раза выше, чем в каждом из двух плеч) и при этом значение срабатывания i2t должно быть ниже, чем допустимое значение i2t для каждого из двух полупроводниковых приборов. В этом случае в каждое плечо должен устанавливаться свой предохранитель. В этом случае, каждый мост имеет два предохранителя (Рисунок 1а). В устройствах плавного пуска общего предохранителя в фазе обычно достаточно (Рисунок 1b).

Если выпрямительные диоды или тиристоры соединены параллельно для достижения высокой мощности, каждый полупроводниковый прибор должен иметь свой предохранитель. Преимуществом такого способа так же является то, что если один из полупроводниковых приборов или предохранителей выходит из строя, все изделие в целом остается полностью рабочим с соответствующим понижением мощности. Внутреннее сопротивление предохранителей до некоторой степени компенсирует некоторую разницу в характеристиках параллельно включенных полупроводниковых компонент, что даст более однородное распределение токов между параллельными ветвями. Защита от короткого замыкания при помощи плавких предохранителей используется при предположении о редких случаях возникновения коротких замыканий. Однако существуют применения, где короткие замыкания возникают чаще. В этом случае необходимо использовать быстродействующие автоматические выключатели на стороне постоянного тока либо в фазах, а так же использовать другие способы блокировки управляющих импульсов тиристоров (блокировку сигналов драйверов тиристоров) на стороне нагрузки. Ограничение по стороне нагрузки будет блокировать другие варианты коротких замыканий.

Категория: Физические принципы | Добавил: SPetrakov (02.12.2015) | Автор: Петраков С.Н.
Просмотров: 598 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar