晶閘管主電路

晶閘管主電路晶閘管的保護(hù)容量擴(kuò)展晶閘管的使用查表選擇法晶閘管主電路晶閘管的保護(hù)容量擴(kuò)展晶閘管的使用查表選擇法1.過(guò)電壓保護(hù)2.過(guò)電流保護(hù)

由于晶閘管的擊穿電壓接近工作電壓，熱容量小，承受過(guò)電壓與過(guò)電流能力很差，短時(shí)間的過(guò)電壓、過(guò)電流都可能造成晶閘管的損壞。晶閘管的保護(hù)晶閘管的保護(hù)容量擴(kuò)展晶閘管的使用查表選擇法1.過(guò)電壓保護(hù)2.過(guò)電流保護(hù)過(guò)電壓標(biāo)準(zhǔn)關(guān)斷過(guò)電壓直流側(cè)過(guò)電壓交流側(cè)過(guò)電壓過(guò)電壓分類晶閘管的保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)措施過(guò)電壓分類按原因分類按位置分類按原因分類按位置分類過(guò)電壓分類浪涌過(guò)電壓操作過(guò)電壓浪涌過(guò)電壓浪涌過(guò)電壓：由于外部原因，例如雷擊、電網(wǎng)激烈波動(dòng)或干擾等產(chǎn)生的過(guò)電壓。

特點(diǎn)：具有偶然性，能量大、電壓高。

限定：將其值限制在UDSM、URSM值以下。操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓：在操作過(guò)程中，由于電路狀態(tài)變化時(shí)積聚的電磁能量不能及時(shí)的消散。

特點(diǎn)：頻繁發(fā)生。

限定：將其值限制在UTn以內(nèi)。按原因分類按位置分類過(guò)電壓分類晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓交流側(cè)過(guò)電壓直流側(cè)過(guò)電壓過(guò)電壓標(biāo)準(zhǔn)

凡是超過(guò)晶閘管正常工作時(shí)承受的最大峰值電壓都是過(guò)電壓。

晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓及其保護(hù)

在關(guān)斷時(shí)刻，晶閘管電壓波形出現(xiàn)的反向尖峰電壓（毛刺）就是關(guān)斷過(guò)電壓。關(guān)斷過(guò)電壓晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓及其保護(hù)

保護(hù)措施：最常用的方法是在晶閘管兩端并接電容，利用電容電壓不能突變的特性吸收尖峰過(guò)電壓，把它限制在允許的范圍內(nèi)。阻容保護(hù)交流側(cè)過(guò)電壓及其保護(hù)

合閘過(guò)電壓：由高壓電源供電或電壓比很大的變壓器供電，在一次側(cè)合閘瞬間，由于一、二次繞組之間存在分布電容，使得高電壓耦合到了低壓側(cè)，結(jié)果發(fā)生過(guò)電壓。

保護(hù)措施：在單相變壓器二次側(cè)或三相變壓器二次側(cè)星形中點(diǎn)與地之間并聯(lián)0.5μF左右的電容，也可在變壓器一、二次繞組之間加屏蔽層。交流側(cè)過(guò)電壓及其保護(hù)拉閘過(guò)電壓：與整流裝置并聯(lián)的其它負(fù)載或裝置直流側(cè)斷開時(shí)，因電源回路電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)造成過(guò)電壓；整流變壓器空載且電源電壓過(guò)零時(shí)一次側(cè)斷電，因變壓器勵(lì)磁電流突變導(dǎo)致二次側(cè)感應(yīng)過(guò)電壓。一般來(lái)說(shuō)，開關(guān)速度越快，過(guò)電壓就越高。保護(hù)措施：這兩種情況產(chǎn)生的過(guò)電壓都是瞬時(shí)的尖峰電壓，常用阻容吸收電路或整流式阻容加以保護(hù)。

直流側(cè)過(guò)電壓及其保護(hù)

當(dāng)整流器在帶負(fù)載工作中，如果直流側(cè)突然斷路，例如快速熔斷器突然熔斷、晶閘管燒斷或拉斷直流開關(guān)，都會(huì)因大電感釋放能量而產(chǎn)生過(guò)電壓，并通過(guò)負(fù)載加在關(guān)斷的晶閘管上，使晶閘管承受過(guò)電壓。

過(guò)電壓保護(hù)措施三相整流連接單相連接三相Y連接三相連接晶閘管的保護(hù)容量擴(kuò)展晶閘管的使用查表選擇法1.過(guò)電壓保護(hù)2.過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流原因過(guò)電流保護(hù)措施過(guò)電流標(biāo)準(zhǔn)晶閘管的保護(hù)過(guò)電流標(biāo)準(zhǔn)

凡是超過(guò)晶閘管正常工作時(shí)承受的最大峰值電流都是過(guò)電流。

過(guò)電流原因

產(chǎn)生過(guò)電流原因很多，但主要有以下幾個(gè)方面：有變流裝置內(nèi)部管子損壞；觸發(fā)或控制系統(tǒng)發(fā)生故障；可逆?zhèn)鲃?dòng)環(huán)流過(guò)大或逆變失?。唤涣麟妷哼^(guò)高、過(guò)低、缺相及負(fù)載過(guò)載等。過(guò)電流標(biāo)準(zhǔn)

凡是超過(guò)晶閘管正常工作時(shí)承受的最大峰值電流都是過(guò)電流。

過(guò)電流保護(hù)措施A--交流進(jìn)線電抗器B--電流檢測(cè)和過(guò)電流繼電器C、D、E--快速熔斷器F--過(guò)電流繼電器G--直流快速開

過(guò)電流保護(hù)措施

串接交流進(jìn)線電抗或采用漏抗大的整流變壓器，利用電抗限制短路電流。過(guò)電流保護(hù)措施

當(dāng)發(fā)生過(guò)流時(shí)，促使交流開關(guān)跳閘，切斷電源或拉入逆變。

過(guò)電流保護(hù)措施

直流快速開關(guān)動(dòng)作時(shí)間只有2ms，優(yōu)于快速熔斷器熔斷而保護(hù)晶閘管，但此開關(guān)昂貴且復(fù)雜，所以使用不多。過(guò)電流保護(hù)措施

具有快速熔斷特性，在流過(guò)6倍額定電流時(shí)熔斷時(shí)間小于20ms，目前常用的有：RLS系列（螺旋式）、ROS系列，RS3系列、RSF系列可帶熔斷撞針指示和微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作指示。

過(guò)電流保護(hù)措施

熔體額定電流IRD的選擇：

1.57IT（AV）≥IRD≥ITM橋臂串快熔交流側(cè)快熔直流側(cè)快熔晶閘管的保護(hù)查表選擇法晶閘管的容量擴(kuò)展容量擴(kuò)展晶閘管的使用

為了滿足高耐壓、大電流的要求，就必須采取晶閘管的容量擴(kuò)展技術(shù)，即用多個(gè)晶閘管串聯(lián)來(lái)滿足高電壓要求，用多個(gè)晶閘管并聯(lián)來(lái)滿足大電流要求，甚至可以采取晶閘管裝置的串并聯(lián)來(lái)滿足要求。

1.晶閘管的串聯(lián)2.晶閘管的并聯(lián)3.裝置串并聯(lián)晶閘管的保護(hù)查表選擇法晶閘管的容量擴(kuò)展容量擴(kuò)展晶閘管的使用1.晶閘管的串聯(lián)2.晶閘管的并聯(lián)3.裝置串并聯(lián)不均壓?jiǎn)栴}均壓措施串聯(lián)不均壓?jiǎn)栴}

由于晶閘管制造時(shí)參數(shù)就存在離散性，在其陽(yáng)極反向耐壓截止時(shí)，雖然流過(guò)的是同一個(gè)漏電流，但每只管子實(shí)際承受的反向陽(yáng)極電壓卻不同，出現(xiàn)了串聯(lián)不均壓的問題。

反向電壓分配不均均壓措施均壓措施（1）盡量選擇同一廠家、同一型號(hào)、同一批次、特性較一致的管子串聯(lián)。（2）采用靜態(tài)均壓和動(dòng)態(tài)均壓電路（3）采用前沿陡、幅值大的強(qiáng)觸發(fā)脈沖。（4）降低電壓定額值的10%~20%使用。晶閘管的保護(hù)查表選擇法晶閘管的容量擴(kuò)展容量擴(kuò)展晶閘管的使用1.晶閘管的串聯(lián)2.晶閘管的并聯(lián)3.裝置串并聯(lián)不均流問題均流措施并聯(lián)不均流問題

由于參數(shù)的離散性，晶閘管在正向?qū)〞r(shí)，雖然耐受的是相同的陽(yáng)極電壓，但每只管子實(shí)際流過(guò)的正向陽(yáng)極電流卻不同，出現(xiàn)了并聯(lián)不均流的問題。

電流分配不均電阻均流電抗均流均流措施（1）盡量選擇同一廠家、同一型號(hào)、同一批次、特性較一致的管子串聯(lián)。（2）采用靜態(tài)均流和動(dòng)態(tài)均流電路（3）采用前沿陡、幅值大的強(qiáng)觸發(fā)脈沖。（4）降低電流定額值的10%~20%使用。晶閘管的保護(hù)查表選擇法晶閘管的容量擴(kuò)展容量擴(kuò)展晶閘管的使用1.晶閘管的串聯(lián)2.晶閘管的并聯(lián)3.裝置串并聯(lián)

整流裝置成組串聯(lián)（適用于高電壓）或成組并聯(lián)（適用于大電流），使整流效果更好。成組串聯(lián)成組并聯(lián)晶閘管的保護(hù)容量擴(kuò)展晶閘管的使用查表選擇法晶閘管主電路使用注意問題工作中過(guò)熱問題運(yùn)行中損壞問題使用注意問題

（1）選用晶閘管的額定電流時(shí)，除了考慮通過(guò)元件的平均電流外，還應(yīng)注意正常工作時(shí)導(dǎo)通角的大小、散熱通風(fēng)條件等因素。在工作中還應(yīng)注意管殼溫度不超過(guò)相應(yīng)電流下的允許值。（2）使用晶閘管之前，應(yīng)該用萬(wàn)用表檢查晶閘管是否良好。發(fā)現(xiàn)有短路或斷路現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即更換。

使用注意問題（3）保證所規(guī)定的冷卻條件。使用中若冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)立即停止使用，或者將負(fù)載減小到原額定值的三分之一做短時(shí)間應(yīng)急使用。

冷卻條件規(guī)定：如果采用強(qiáng)迫風(fēng)冷方式，則進(jìn)口風(fēng)溫不高于40℃，出口風(fēng)速不低于5m/s。如果采用水冷方式，則冷卻水的流量不小于4000mL/min，進(jìn)水溫度不超過(guò)35℃。使用注意問題（4）保證散熱器與晶閘管管體接觸良好。（5）嚴(yán)禁用兆歐表檢查晶閘管的絕緣情況。（6）按規(guī)定對(duì)晶閘管采用過(guò)壓及過(guò)流保護(hù)裝置。（7）防止晶閘管門極的正向過(guò)載和反向擊穿。（8）定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，如清除灰塵、擰緊接觸螺絲等。工作中過(guò)熱問題

晶閘管在工作中過(guò)熱的原因，應(yīng)當(dāng)從發(fā)熱和冷卻兩個(gè)方面找原因，主要有：（1）晶閘管過(guò)載。（2）通態(tài)平均電壓即管壓降偏大。（3）正、反向斷態(tài)漏電流偏大。（4）門極觸發(fā)功率偏高。（5）晶閘管與散熱器接觸不良。（6）環(huán)境溫度和冷卻介質(zhì)溫度偏高。（7）冷卻介質(zhì)流速過(guò)低。運(yùn)行中損壞問題

引起晶閘管器件損壞的原因有很多，下面介紹一些常見的損壞器件的原因。（1）電流方面的原因輸出端發(fā)生短路或過(guò)載，而過(guò)電流保護(hù)不完善，熔斷器規(guī)格不對(duì)，快速性能不合乎要求。輸出接電容濾波，觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電流上升率太大造成損壞。（2）電壓方面的原因沒有適當(dāng)?shù)倪^(guò)電壓保護(hù)，外界因開關(guān)操作、雷擊等有過(guò)電壓侵入或整流電路本身因換相造成換相過(guò)電壓，或是輸出回路突然斷開而造成過(guò)電壓均可損壞元件。運(yùn)行中損壞問題

（3）元件自身的原因元件特性不穩(wěn)定，正向電壓額定值下降，造成連續(xù)的正向轉(zhuǎn)折引起損壞，反向電壓額定值下降，引起反向擊穿。（4）門極方面的原因門極所加最高電壓、電流或平均功率超過(guò)允許值；門極和陽(yáng)極發(fā)生短路故障；觸發(fā)電路有故障，加在門極上的電壓太高，門極所加反向電壓太大。（5）散熱冷卻方面的原因散熱器沒擰緊，溫升超過(guò)允許值，或風(fēng)機(jī)、水冷卻泵停轉(zhuǎn)，元件溫升過(guò)高使其結(jié)溫超過(guò)允許值，引起內(nèi)部PN結(jié)損壞。晶閘管的保護(hù)容量擴(kuò)展晶閘管的使用查表選擇法查表選擇法根據(jù)線路型式、電源電壓及負(fù)載性質(zhì)等因素，并適當(dāng)考慮一定的安全裕量，查表選擇晶閘管。

額定電壓的選擇：UTn=（2~3）UTm

額定電流的選擇：IT（AV）=（1.5~2）KId晶閘管的保護(hù)容量擴(kuò)展晶閘管的使用查表選擇法查表選擇法

例某晶閘管主電路為三相全控橋式整流電路，已知整流變壓器二次側(cè)相電壓為140V，負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)，最大電流為466A，試用查表法選擇晶閘管。UTn=（2~3）UTm=686~1029VIT（AV）=（1.5~2）KId

=（1.5~2）×0.3