4.2. Выбор тиристоров и элементов защиты

Большая часть приведенных в справочной литературе тиристоров может обеспечить максимально возможный ток лишь при наличии охладителей и заданных условий охлаждения. Выбор вентиля по току должен производиться на основании величины максимального среднего значения тока (I_а), проходящего через тиристор (табл. 7), при условии

I_oo.ср >I_а.

При известных тепловых параметрах охладителя допустимый средний ток в установившемся режиме работы и заданных условиях охлаждения (I_oo.ср) рассчитывается по рекомендациям.

Другим необходимым параметром выбора вентилей является класс по напряжению. Класс прибора характеризуется повторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии и обратным напряжением U_зс.пиU_обр.п:

U_зс.пиU_обр.п>U_в.т,

где U_в.тиз табл. 7;

U_зс.ниU_обр.низ справочника на полупроводниковые приборы.

Рекомендуется устанавливать напряжение и токи (мощность) на уровне 0,70,8 предельных (максимальных) значений.

Существуют три показателя оценки перегрузочной способности тиристоров по току:

 ударный ток в открытом состоянии;

 защитный показатель (I²tили);

 ток перегрузки в открытом состоянии (ток рабочей перегрузки).

Значения ударного тока и I²tслужат для выбора защитных устройств и характеризуют термодинамическую стойкость прибора при кратковременных (1100 мс) перегрузках. Оценка защищенности прибора с помощью характеристикиI²tпроизводится путем сравнения ее с аналогичной характеристикой защитного устройства (например, плавкого предохранителя или электромагнитного расцепителя и т.п.). Во всех случаяхI²tприбора (вентиля) должен быть большеI²tустройства защиты. Ударный ток и ток перегрузки рассчитывается для каждой конкретной схемы в соответствии с рекомендациями.

К защитным свойствам относятся и элементы, позволяющие ограничить скорость нарастания напряжения (dU/dt),цепочки, состоящие из диодов, сопротивлений и емкости, или варисторы, стабилитроны и т.п., включаемые параллельно вентилю. Для ограничения скорости нарастания тока (di_ос/dt) применяется дроссель с нелинейной индуктивностью, включаемый последовательно с вентилем. Дроссель должен удовлетворять двум требованиям: обеспечивать ограничение тока до безопасного значения на время, равное времени задержки включения прибора, и иметь минимальные активное и реактивное сопротивления, после того как прибор включится.

Высокая надежность работы преобразователя может быть обеспечена лишь при условии учета на стадии проектирования всех специфических особенностей выбираемого полупроводникового прибора при выполнении всех рекомендаций в конкретной схеме. Защита преобразователей от токов короткого замыкания производится при помощи быстродействующих плавких предохранителей, автоматических выключателей, короткозамыкателей, а также устройств, переводящих работу преобразователя в инверторный режим, и т.д. Наиболее часто используется защита вентилей при помощи плавких предохранителей специальной серии ПП, ПНБ и т.п., которые выбираются по величине полного интеграла отключения, равного сумме интегралов плавления и дуги:

,

где iмгновенное значение тока, протекающего через предохранитель;

t_плвремя расплавления плавкой вставки;

t_двремя горения дуги.

Полный интеграл отключения плавкой вставки должен быть меньше защитного показателя вентиля, который приводится в каталоге для каждого типа тиристора.

Перенапряжения на вентилях могут появляться при периодической комутации вентилей, возникающей как при каждом переходе тока с одного вентиля на другой, так и от коммутации во внешних цепях. Часто для уменьшения перенапряжений используются RC-цепочки, шунтирующие вентили. Величина емкостиCв этом случае выбирается равной 12 мкФ, а сопротивлениепо соотношению

,

где Lиндуктивность коммутационного контура.

Для защиты преобразователя от внешних непериодических перенапряжений часто используют RC-цепочки, включенные в «треугольник» (или в «звезду») на выходе вентильного преобразователя.

Величины сопротивлений и емкости можно выбирать из соотношений

;.

Здесь mчисло фаз;

I_o2действующее значение намагничивающего тока, приведенного ко вторичной цепи (для стандартных трансформаторов эта величина может быть принята равной 37 % отI_2н);

акоэффициент, определяющий отношение амплитудного значения выпрямленного напряжения к действующему значению фазного напряжения (для мостовой схемы)

;

  круговая частота питающей сети;

U_2ффазное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

Kкоэффициент запаса:

,

где U_мамаксимальное мгновенное напряжение, прикладываемое к вентилям при перенапряжениях, которое не должно превосходить значения допустимого неповторяющегося напряжения;

U_мсмаксимальное расчетное обратное напряжение схемы преобразователя.

После определения расчетных значений емкости и сопротивлений необходимо определить мощность для резисторов и напряжения для конденсаторов, произвести их выбор по каталогу и указать паспортные данные.