2.6. Защита тиристоров

Рассмотрим базовую схему тиристорного выключателя постоянного тока (рис. 2.11). Для включения необходимо подать управляющий импульс на тиристор .Тиристор и конденсаторслужат для выключения тиристорапо цепи катода. По сигналу датчика защиты или команде от схемы дистанционного управления открывается тиристор, и токтиристоракоммутируется в цепь прерывающего конденсатора; одновременно снимается управляющий импульс с тиристора. Конденсатор перезаряжается, при этом к аноду прикладывается отрицательное напряжение, вызывающее его запирание.

На рис. 2.12 приведена схема защиты тиристорного реверсивного преобразователя (НИИ объединения ХЭМЗ) с емкостным прерывателем тока и импульсным дуговым коммутатором.

Для инвертора, ведомого сетью, характерны следующие виды аварий: внешние короткие замыкания; потеря тиристором вентильных свойств (способности выдерживать обратные напряжения); потеря тиристором запирающих свойств в прямом направлении; отказ в системе управления, приводящий к прекращению подачи управляющих импульсов на какой-либо тиристор. Это приводит к несквозному (однофазному) и к сквозному (двухфазному) опрокидыванию инвертора. Схема обеспечивает защиту преобразователя: при перегрузках двигателя (ЗШ); одновременном включении мостов (1Ш, 2Ш); внутренних коротких замыканиях в случае пробоя тиристоров (1ДТ, 2ДТ); при одно - и двухфазном опрокидывании инвертора. По команде датчиков максимального тока 1ДТ или 2ДТ или дифференциальной защиты, сравнивающей входной ток преобразователя (1ТТ-ЗТТ и (1ТТ-ЗТТ и выпрямитель В) с выходным (ЗШ), блок управления защитой (БУЗ) обеспечивает блокировку прохождения управляющих импульсов на силовые тиристоры в блоке фазового управления (БФУ) и срабатывает импульсный дуговой коммутатор (ИДК). Быстродействующие выключатели 1ВБ и 2ВБ являются резервной защитой.

Один из основных элементов защиты - датчик максимального тока (рис. 2.13). При увеличении тока в первичной цепи увеличивается напряжение на резисторе. Когда это напряжение превысит напряжение стабилизации стабилитрона, выходной транзистор или тиристор открывается, выдавая тем самым сигнал в последующие звенья защиты. Уставку срабатывания датчика можно изменять выбором типа стабилитрона или изменением сопротивления резистора, с которого снимается управляющий сигнал.

Более универсальным датчиком, пригодным для установки в цепях переменного и постоянного тока, является импульсный датчик максимального тока (рис.2.14).Датчик выполнен из сплава с прямоугольной петлей характеристики намагничивания. На тороидальном сердечнике датчика имеются 3 обмотки: обмотка смещения, обеспечивающая насыщенное состояние сердечника при нормальном режиме и определяющая уставку срабатывания датчика, обмотка управления, по которой протекает контролируемый ток, и выходная обмотка, на которой появляется импульсный сигнал при превышении током управления значения уставки. Как правило, обмотка управления является одновитковой и представляет собой шину или силовой провод цепи преобразования, на который надевается тороидальный сердечник датчика. Аналогично формируется импульс в аварийном режиме при токах короткого замыкания. Уставка регулируется в широком диапазоне изменением тока смещения.

Для защиты от внутренних повреждений силовой схемы преобразователей целесообразно использовать устройства дифференциальной защиты, позволяющие повысить быстродействие и увеличить чувствительность по сравнению с максимальной токовой защитой. Дифференциальная защита реагирует на разность входного и выходного токов преобразователя, что позволяет обнаружить повреждение в самом начале аварийного процесса и вызвать команду на отключение повреждения раньше, чем аварийные токи достигнут больших значений. В этом случае на ферритовом кольце датчика располагают две информационные обмотки через которые проходят токи первичного питания преобразователя и цепи нагрузки. Причем их параметры обеспечивают равные коэффициенты передачи этих токов, а обмотки включены в противофазе.