6.5. Анализ эффективности предохранительной и других защит полупроводниковых приборов

Быстродействующие предохранители, предназначенные прежде всего для быстрого отключения вентилей (в течение интервала менее 10-100 мс), осуще­ствляют обычно лишь "частичную" защиту (рис.6.13, кривая 3),то есть обес­печивает защиту тиристоров лишь при больших токовых перегрузках.

Рис. 6.13. Сопоставление перегрузочной характеристики тиристора (кривая 1) и характеристик полностью (кривая 2) и частично (кривая 3) согласованных предохранителей, магнитного выключателя (кривая 4) и биметаллического выключателя (кривая 5)

При длительных токовых перегрузках целесообразно использовать другие средства защиты, например, быстродействующие магнитные выключатели, а также биметаллические тепловые выключатели.

Предохранители с полным соответствием защитной характеристики (кривая 2, рис.6.13 ) используются главным образом в преобразователях малой мощ­ности.

В преобразователях большой мощности иногда включается параллельно не­сколько тиристоров и в цепи каждого тиристора имеется свой предохранитель. В этом случае предохранители обеспечивают селективную защиту при внутреннем коротком замыкании (аварийный режим В), то есть поврежденный тиристор селективно отключается, так что остальные тиристоры остаются в рабочем со­стоянии и остальные предохранители не срабатывают.

Для защиты преобразователей большой мощности при других аварийных ситуациях необходимо использовать другие средства защиты, например, бы­стродействующие выключатели постоянного тока. При гашении дуги на пре­дохранителе могут возникать перенапряжения, превышающие номинальное напряжение в 1,1-1,2 раза. Поэтому выбирать предохранители с большим за­пасом по напряжению нецелесообразно: рабочее напряжение в месте установ­ки предохранителя и номинальное напряжение предохранителя должны по возможности совпадать. Отечественной промышленностью выпускаются бы­стродействующие предохранители типов ПБВ, ПНБ, ПБФ с номинальным на­пряжением от 230 В до 900 В и номинальным током от 40 А до 6300 А.

6.6. Пример выбора средств защиты преобразователя.

Пусть задана трехфазная мостовая схема с выходным током I_{d ном} = 72 А.Тиристоры защищены предохранителями, включенными в фазы. Из справочных таблиц для этой схемы преобразователя среднее значение тока тиристора: I_d =I_{d нoм}/3=72/3=24 A.

Необходимое для выбора предохранителя действующее значение тока фазы составит: I=I_dнoм/ =42A. (6.2)

Выбираем тиристор типа Т10–25 (среднее значение прямого тока I_rd = 25 А; предельный ударный ток I_rSM = 500 А; защитный показатель I²t=1250 А²с).

Проверим, может ли предохранитель с номинальным током 50 А обеспечить защиту тиристоров от перегрузок. Чтобы при аварии не превысить предельный ударный ток тиристора 500 А, необходимо ограничить стационарный ток короткого замыкания на уровне 600 А (рис. 6.12, а) Это можно обеспечить за счет использования трансформатора с соответствующим напряжением короткого замыкания или включения токоограничивающего реактора (если гарантированное индуктивное сопротивле­ние питающей сети недостаточно). При I_к = 0,6 кА из рис. 6.12, б (штриховая линия) следует, что для предохранителя с номинальным током 50 А (I²t)_п=1000 А²/c, то есть меньше, чем значение (I²t)_т тиристора. Таким образом, быстродействующая защита обеспечивается. Сопоставление перегрузочной характеристики тиристора и предохранителя (рис. 6.13 ) позволяет опреде­лить, требуется ли для защиты тиристора при больших длительностях пере­грузки предусматривать еще какие-либо дополнительные устройства.