Быстродействующие предохранители для защиты полупроводниковых приборов.
Малая тепловая инерция, быстрый прогрев п/пров., п/п крайне затрудняют защиту мощных диодов, тиристоров, транзисторов при токовых перегрузках. Обычно П и автоматы не обеспечивают защиту п/пров приборов при КЗ.
Быстродействующие П.
При времени протекания тока менее 0,02 с - процесс нагрева по адиабатическому закону, т.е. без обмена с внешней средой.
Для удобства
согласования характеристик п/приборы
и П вводится понятие интеграла Джоуля:
,
где t
– длительность протекания тока через
прибор.
Для эффективной защиты необходимо, чтобы полный Дж интеграл предохранителя был меньше Дж интеграла защищаемого прибора. G предохранителя состоит из G нагрева до t плавления вставки Gплав, и Gгашения дуги. Для сокращения первой составляющей, П должен работать с большим токоограничением, с меньшим сечением вставки и охлаждается кварцевым наполнителем. Хорошее охлаждение получают при сечении ленты 0,05-0,2мм. и несколько параллельных ветвей. Заполняют кварц песком под большим давлением. Для уменьшения горения дуги используется несколько перешейков. При этом ряд последовательно включающихся дуг, характеристика предохранителя поднимается.
При постоянном
токе вся электромагнитная энергия
отключенной цепи рассеивается в П.
решающий фактор здесь
цепи. При постоянном токе, необходимо
выбирать напряжение больше, чем при
переменном. При T
>= 2и f
= 50 Гц, время плавления на постоянном
токе больше, чем не перемеренном.
Конструктивно быстродействующие П имеют корпус из фарфор , в нем плавкая вставка и кварцевый песок, контакторы винтами.
В современных преобразовательных устройствах, каждый п/п прибор имеет свой предохранитель. П могут быть Iкз = 100…200 кА, они только для защиты от КЗ.
ПП – 57, Iном = (40-800)А; ПП – 54, Iном = (250-2000)А; Uном <1250В при пер.токе и Uном <1050В при пост токе.
Выбор П по условию селективности см. Чунихин, стр.522-524.
Выбор быстродействующих П при защите п/п приборов.
Полный
должно
быть меньше
.
Например, в плече моста параллельно
установлено несколько диодов, при
пробое одного из них, закорачивается
2 фазы. П срабатывает, закорачивается
диод и схема продолжает работу с
некоторой перегрузкой диодов.
Должно выполняться условие:
;
где: n – число параллельных ветвей, коэффициент неравномерного распределения тока по ветвям (при с = 0 – равное распределение)
- из каталога или
при синусоидальном токе;
где: Im – допустимое значение ударного тока в переменном напряжении;
Т - период переменного тока.
2) Наибольшее значение тока через предохранитель должно быть:
При срабатывании П в поврежденной ветви характеристики П в неповрежденных ветвях не должны измениться.
где:
- преддуговой G
предохранителя (интеграл плавления) в
неповрежденных ветвях.
где: Б – постоянная, зависящая, от удельной теплоты плавления и испарения.
(серебро
)
- сечение перешейка.
G предохранителя зависит от напряжения.
,
а, в - в ТУ на поставку предохранителей.
Для П : ПП – 68 а = 4,56; в = 0,8; =3,8∙104 А2с.
5)
.
В ТУ данные приводятся для
= 0,1, при
= 0,05 G
уменьшается примерно на 57%
Момент тока при котором начинается токоограничение:
;
где:
- частота переменного тока.
I – действительное значение тока
зависит от тока до начала КЗ.
При КЗ, в защищенной цепи, предохранители должны обеспечить селективность защиты.
Характеристики П должны быть стабильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать их защиты.
В связи с возросшей мощностью установок П должны иметь высокую отключающую способность.
Конструкция П должна обеспечивать возможность быстрой замены плавкой вставки при перегорании.
Лит. /1/ гл. 16 §16,1; 16,2; 16,3; 16,4; 16,5 стр. 504 – 526
/2/ гл. 8 §8,1; стр. 145-151.