3.2.2 Выбор быстродействующих предохранителей

Силовые тиристоры в процессе нормальной эксплуатации и в аварийных режимах могут подвергаться перегрузкам по току, что представляет опасность для вентилей. Постоянная времени нагрева кремниевой пластинки силового вентиля составляет сотые доли секунды. Поэтому даже кратковременные перегрузки по току, допустимые для электрических машин и трансформаторов, приводят к выходу из строя вентилей.

Номинальный ток плавкой вставки следует выбирать таким образом, чтобы величина тока предохранителя была бы меньше допустимого значения тока вентиля. В этом случае плавкий предохранитель прерывает aвa­рийный ток до повреждения вентиля независимо от величины тока. Величина тока предохранителя опреде­ляется по ампер­секундной характеристике.

Средний ток, проходящий через предохранитель, определяется по формуле

, (26)

где = 1,1-1,3 - коэффициент запаса, который вводится для повышения надежности преобразователя;

- коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (для трехфазных схем = 0,333).

Действующее значение тока предохранителя:

. (27) Выбор плавкого предохранителя осуществляется из следующего условия:

, (28)

где - номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А.

В качестве предохранителей для защиты тиристоров применяются специальные быстродействующие предохранители серии ПНБ, ПБВ и ПП57.

Основными показателями предохранителя, характеризующими его защитные свойства, являются номинальное напряжение , номинальный ток плавкой вставки, тепловые эквиваленты плавления и отключения.

Быстродействующие предохранители включаются последовательно с каждым тиристором. Такой предохранитель должен разорвать цепь до того, как ток достигнет недопустимого для тиристора значения. При этом исключается из работы лишь неисправный вентиль, а преобразователь в целом может оставаться в работе.

3.2.3 Выбор элементов защиты тиристоров от перенапряжений

Импульсы обратного напряжения, превышающие нормальную величину периодически прикладываемых допустимых обратных напряжений, могут разрушить вентиль, поэтому необходимо принимать специальные меры для защиты силовых вентилей от перенапряжений. Причинами перенапряжений могут быть отключение или включение силового трансформатора на холо­стом ходу, отключения в цепи постоянного тока, перегорание плавких вставок, а также коммутация тока с одного вентиля на другой.

Для защиты силовых вентилей от перенапряжений применяются разрядные цепочки из последовательно включенных емкостей и сопротивлений (Rp, Cp - цепочки), подключаемые параллельно каждому вентилю, либо параллельно цепи питания входу выпрямителя. При шунтировании RC-цепочками отдельных венти­лей происходит более быстрое рассеивание основных носителей зарядов p-­n переходов, поэтому ускоряется процесс запирания вентилей, что способствует уменьшению коммутационных перенапряжений.

Для защиты вентилей от перенапряжений параллельно вторичным обмоткам силового трансформатора подключаются RC- цепочки.

Определяем величину ёмкости С:

, (29)

где - ток холостого хода трансформатора, приведённый к вторичной обмотке;

- коэффициент допустимого превышения номинального обратного напряжения, прикладываемого к вентилю ( 1,3-1,5);

- вторичное фазное напряжение трансформатора при холостом ходе выпрямителя;

_{, (30)}

. (31)

Напряжение на конденсаторе:

. (32)

Величину сопротивления R можно определить из соотношения

. (33)

Ток разрядного контура и мощность, рассеиваемая в сопротивлениях

А ; (34)

. (35)

При шунтировании RC-цепочками отдельных венти­лей происходит более быстрое рассеивание основных носителей зарядов p-­n переходов, поэтому ускоряется процесс запирания вентилей, что способствует уменьшению коммутационных перенапряжений.

Необходимую ёмкость конденсатора в такой цепочке можно определить по формуле:

, (36)

где - ток, проходящий через тиристор перед началом коммутации;

- допустимое значение обратного напряжения тиристора

. (37)

Сопротивление R, включаемое последовательно с емкостью C, ограничивает броски тока при разряде емкости.

. (38)

Мощность, рассеиваемая на резисторе, определяется по формуле

, (39)

где – повторяющийся импульсный обратный ток [6];

- максимальное обратное напряжение;

.

После определения расчетных значений емкости и сопротивлений необходимо произвести их выбор по каталогу из диапазона номинальных значений.