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1、第21卷 第4 期 2 0 0 0 年 1 2 月四川兵工学报V o l.2D e C .一揣言制造技术与实了 ， 了J、 晶闸管参数选用原则曾坦明成都光明器材厂 摘要 针对工厂控制设备维修中涉及到晶闸元件选用问题， 在选用原则 上， 阐明晶闸管几个主 要性能参数的实际意义. 关健词:晶闸管SCR 元件参数选择1引言我厂在电加热、 网带炉电机驱动、 产品运输 电动叉车、 中短装置等广泛使用晶闸管(SCR, 可控硅)装置， 在设计、 维修工作中涉及选用晶 闸管SCR元件( 以下简称SCR)。表征晶闸管 元件的性能参数有三十多项， 掌握SCR 元件选用原则至关重要。2晶闸管选用时的重要参数根据实践
2、经验， 选型掌握好以 下重要参数， 基本上都能满足生产使用要求。 2.1 SCR元件翻定值的意义 SCR元件每项重要参数都是用额定值表 示。这里的额定值不同于普通电气设备和装置 所用的额定值含义。SCR 元件参数额定值属 于半导体电子元件倾定值体系。 元件手册给出的额定值参数.实际上是元 件的绝对最大额定值。即在极限环境工作条件 下， 超出其绝对最大额定值使用， SCR 元件将 永久性损坏。 因此， 设计选用者应根据SCR 元件的工作 条件、 环境条件， 用设计中心额定值， 再取 1.5- 2.5的系数， 选用额定值系列中相应标称值 的元件。其目 的是避免可选元件实际工作参数 进人绝对最大额定
3、值造成元件损坏。 2.2 旅定电 派 通态平 均电 流)斤 (A V ) IT(A V )额定电， 其定义是:在环境温度为 40t， 在其规定的冷却条件下， 元件在阻性负 载、 工颇正弦半波、 导通角不小于 1700的电路 中， 其结温稳定并不超过额定结温时所允许的 最大通态平均电流， 所负载电流 人= 12 IT (A V )， 根 据其定义， IT(A V 、 有几个 限制条 件， 首 先要使通态电流达到最大值， 就要保证其元件 处在“ 规定的冷却条件下， 使其额定结温 Ti毛 最大额定结温Ti n， 对50A 以上SCR 元件， 规 定Ti. =1250 ， 对配备标准散热器温度在801
4、 C 左右， 即所谓壳温额定电流。 根 据设计中心 硕定值 确定3斤 (A V ),拿 到文 件后， 尤其带散热器的元件， 不管是自 然冷却或 强迫冷却条件下多半都是壳温额定电流， 维修 中要特别注意散热器的安装， 实际使用中平板 型SCR元件出现这方面间题一 是平面接触可 靠性问 题;二是 用多大力 拧紧问题， 用力过大易 损坏元件， 用力小了 又会造成结温急剧上升， 这 里根据有关资料， 针对我厂使用最多的KP200收稿日期: 1999一 09 一 09曾坦明 : 晶闸嘴参数选用原则型元件， 列出 拧紧力矩表， 见表to 表 I拧簇力矩表晶问管倾定电流 A)拧紧力 矩(V“m)53 ， 5
5、6 1 0 1 5 2 0 巧实践证明， 选用 150mm活动扳手， 维修人 员不受性别、 体力限制， 只要用力都能使力矩合 乎要求。 散热效果如何， 关键是控制器件不超过结 温Tim， 但是测量结温不方便， 而测量管壳或散 热器沮度简单可行， 一般用一支水银温度计采 用接触法就可侧定。 以导通角中作参变量的 KP150A 型通态 平均电流与管壳温度间关系曲线见图 I， 最高 允许壳温为85r. 。同的冲越小， 可允 许的IT (A V )口 就 越小， 我厂应 用在熔炉硅碳棒加热时采用分挡变压比 技术就墓于此。 2.3浪涌电流IT S M 它的定义是:在规定条件下， 元件通以 额定 通态平均
6、电流， 稳定后， 在工频正弦波半周期间 元件能承受的最大过载电流， 同时紧接浪涌后 的半周期间应能承受反向电压。浪涌电流用峰 值表示， 是不重复额定值， 在元件寿命期内， 浪 涌次数有一 定限制。需要特别注意的是， 它可 允 许的时间是工频正弦半波时间， 即0.01秒。 IT S , 是随着时间的 增加而急剧下降。 图2 是KP200A晶闸 管的浪涌电流与电源 周波数， : 的关系， 横轴“ 1“， 是指一个正弦半波 电流,“2“指第二个正弦半波电流情况， 由图可 见， 当 n = 15 时， 即300ms， 此时的 I,二与 IT(.w)已相差不多。( IT E M /IT(A V ) 二1
7、000/ (200“3.14) = 1.61IT(A V 、 的峰值表示)如果负 载上的启动电流或其它冲击电流的峰值超过这 个范围 晶闸管将受到损坏。1 02 0，明绷， 爪 七 L 乃一 1 0 0一 乃一 犯皿 压 允 许 ，匕lo o150平均 正向 电谧 ( 图 1 对正向电流允许的壳沮曲 线0 -,= 1 50A的SCR元件) 当争 二1 200， 若侧得管壳温度为110 ; ， 晶闸管 必须降额使用， 根据图中曲线， 此时平均正向电流为90A. 若某种时刻测得管壳散热器温度为 125r .则就不能允许存在导通电流。(元件不 能使用)。 其次， 通态平均电流定义规定是单相工频 正弦半
8、波， 且不小于 1700， 这点易被忽略， 而实 际上非常重要。由图I 可见， 红线划定处， 当 管 壳温度为85时， 对应不同币 的额定电流是不图2浪涌电流与周波数的曲线关系 若I、 的时间 lO ms， 将 1 T 在 lO m， 内 积分就变成 I T 额定值， ( 12T 正比 于结部的 功率产生的 热量)。根据 IZT 值就可选择与晶 闸管元件相配的快速熔断器或其它保 护电路。 我厂电 加萦系 统普遍采用的快速熔断器的选t i 就利用此原理估算 设计。 2.4门 极参数 门 极参数主要有门极触发电流 Ic:7、 门极 触 发电压Vc7、 门极不触发电压 从)、 门极正 向 峰值电流I
9、BM、 门 极峰 值功率尸 M 等， 一般 为使晶闸管很快导通， 减小开关损耗， 希望能发3 6黔1 0育 之嘿四川兵工学报Vol.21,Yo.4 Dec . , 2 0 0 0电 尽量大些。又因能发电流量是随着温度降低 而增大(25时电流是+ 125一倍以上)所以 要求触发电 路所提供的触发电流应为器件所称 触发电流的2. 3倍， 触发可达3-5倍。 图3 为晶闸管门极伏安特性曲线。曲线 A 为 极限高阻伏安特性， 曲 线B 为极限 低阻伏 安特性， 红线的区域称为可靠触发区域。该区 域顶部平行 X 轴曲线可以打开所有 SCR 元 件。 在下述结温下， 能开通所有SCR元件的最小控制电流。+
10、125C+25一砧控 制 极 电 压 V瞬 时值 )控制极电流 (瞬时值) (m八 )图3控制极触发特性 在可能条件下， 选用较大的门极触发电流 有利触发导通。 2.5 暇住电 流IL(维持电 流) 眼住电 流(维持电流)的含义是SCR元件 从断态转换到导通状态后立即移除触发信号， 维持导通状态最小的阳极电流。 犁住电流的数字由元件手册给出， 需要注 意的是， 单住电流一般具有负的温度特性， 随着 退度上升， 犁住电流就减小。 资料上有时把掣住电流称为维持电流， 把 维持电流又称为掣住电流， 原则上 讲没有概念 错误， 但数字上有大的差别， 因为维持电流是在 SCR 导通的情况下， 逐渐减小阳
11、极电流从导通 状态转换为阻断状态时的电流数值。而掣住电 流是在SCR 开通后瞬间， 即使取去控制极触发倍于仍能维持导通的最小阳极电流。3动态参数和其它参数3.1 断态电压临界上升率dvldt 其定义是:在额定结温和门 极断路条件下， 使元件从断态转通态的 最低电 压上升率。随着 晶闸 管制造工艺技术的提高， 目 前， 这一参数均 达到较高水准数字.很一般SCR元件其dvldt 均可 达200v/pso 当 然在设计选用中可 根据实 际使用情况选择更高的数值。实际使用中， 在 阴阳 极之间并接RC吸回路， 对提高dv/dt 是惯用手段。 3.2通态电流临界上升率di/dt 其定义 是:在规定条件
12、下， 元件用门 极开通 后， 能承受而不导致损坏的通态电流的最大上 升 率。 这个 参数非常重要， 对普通SCR元件， di/dt 不是生产厂家器件出厂必测参数， 只是 型式试验项目之一。这一参数重要性在于普通 SCR 元件损坏中， di/ dt 达不到电路实际要求 是主要因素。 3.3重复峰值电压 断态重复峰值电压 VtxM 和反向重复峰值 电压Vi m , Va W , Vtum t俗称元件耐压值。 选用 元件用下式表示: V i m (VR w )=(1.5一 2) 21 2V S VS回路电源电压 若SCR元件用于感性负载， 当电感量很大 时， 且电流变化率(L di/dt 很大， 存在反电势) 这时应选高于上式表述的耐压值。4结束语以上所述， 仅为工作中选用晶闸管元件和 考虑用晶闸管构成控制装置时的技术着眼点。 旨在与同行磋商、 交流。参 考 文 献1湘潭电机厂， 牵引电气设备研究所译 . 硅可整流元 件及其应用 ， 科学出版社， 1970
