8. Защита предохранителями

Для защиты полупроводниковых преобразователей от токов короткого замыкания широко применяются плавкие быстродействующие предохранители.

Предохранители характеризуются номинальным напряжением, номинальным током, предельно отключаемым током и тепловым эквивалентом плавления плавкой вставки и полным тепловым эквивалентом отключения предохранителя.

Предохранитель выбирается для напряжения, не меньше номинального той установки, в которой он будет эксплуатироваться ,таблица8.1 и таблица8.2.

Номинальный ток плавкой вставки выбирается по максимальному току нагрузки с учетом возможных эксплуатационных перегрузок и коэффициента запаса не менее 1.2.

Предельно отключаемый предохранителем ток должен быть не меньше максимально возможного в данной схеме ударного тока короткого замыкания.

Полный тепловой эквивалент отключения определяется по формуле.

(8.1)

где i– мгновенное значение тока;

–время отключения, исчисляемое от момента возникновения сверхтока до полного погашения дуги;

- момент возникновения дуги после расплавления плавкой вставки.

Величина интеграла плавления зависит от исходного состояния предохранителя. После прогрева предохранителя номинальным током интеграл плавления понижается на 30-35%. Интеграл дуги зависит от мгновенного значения напряжения в интервале ее горения, индуктивности в отключаемой цепи, тока в момент возникновения дуги.

В таблицах 8.1 и 8.2 приведены основные данные быстродействующих плавких предохранителей.

Условием надежной защиты полупроводниковых вентилей является условие

где - тепловой эквивалент вентиля (смотреть первый раздел справочных данных)

Однако сопоставление допустимого теплового эквивалента отключения предохранителей при условии соответствия номинального тока предохранителя не обеспечивают надежной защиты вентиля, если не приняты специальные меры по повышению надежной защиты. Такими могут быть либо недогрузка вентилей по току, что позволяет использовать предохранители на меньший номинальный ток, либо увеличение числа параллельно включенных вентилей.

При пробое вентиля VS2, рис8.1, аварийный ток протекает через поврежденную (VS2,FU2) ветвьIпв и неповрежденную (FS4,FS5,FS6,FU4,FU5,FU6) ветвьIнв. Отключение поврежденной ветвиFU2 должно произойти раньше, чем успеют расплавится плавкие вставки предохранителейFU4,FU5,FU6. Условие селективной защиты оценивается согласно следующим неравенствам.

.

Минимальное число параллельно включенных вентилей, при котором будет обеспечена надежная защита при повреждении одного вентиля.

Так как в результате расчета мы получили приблизительно 1 предохранитель в плече, то это подтверждает, что мы правильно выбрали предохранитель.

Плавкие быстродействующие предохранители являются самыми простыми защитными аппаратами. Полное время отключения тока короткого замыкания составляет единицы миллисекунд.

Автоматические выключатели в данной работе не использованы по следующим причинам: уступают по быстродействию предохранителям; полное время отключения тока короткого замыкания составляет 20-40 мс; создают опасные перенапряжения при резком прерывании аварийного тока.

Защита данной схемы от перенапряжения не требуется по причинам перечисленным выше (так как скорость нарастания тока лежит в допустимых пределах).