晶闸管保护电路.doc

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1、晶闸管的过流、过压能力稂差,热容量很小,一旦过流,晶闸管内部的温度会急剧上升,导致器件被烧坏。例如,一只100A的晶闸管通过的电流为400A时,仅允许持续0.02s,否则将被烧坏。晶闸管承受过电托的能力极差,电压超过其反向击穿电压时,即使时间极短,也容易损坏。正向电压超过转折电压时,会产生误导通,导通后的电流较大,使器件受损。对于过压情况,常在晶闸管两端并联RC串联网络,该网络常被称为RC阻容吸收电路,如图6-36所示。我们知道,晶闸管有一个重要的特性参数,即断态电压临界上升率。它表明晶闸管在额定结温和门极断路条件卜,使晶闸管从断态转入通态的最低电压上丁率。若电压上升率过大,超过了晶闸管的电压

2、上升率的值,则会在无门极信号的情况卜开通。即使此时加于晶闸管的正向电压低J,其阳极峰值电压,也可能发生这种情况。因为晶闸管可以看作是由三个PN结组成的。在晶闸管处于阻断状态r,因各层相距很近,其J2结结面相当十一个电容c0。当晶闸管阳极电压变化时,便会有充电电流流过电容c0,这个电流起门极触发电流作用。如果品闸管在关断时,阳极电压上升速度太快,则co的充电电流越大,就越自可能造成门极在没有触发信号的情况下晶闸管误导通现象,即常说的硬开通,这足小允许的。因此,对加到品闸管上的阳极电压上升率应有一定的限制。阁6-41品闸管两端并跌RC串联网络应用电路为了限制电路电压上升率过人,确保晶闸管安全远行,

3、常在晶闸管明端并联RC阻容吸收网络,利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。因为电路总是存在电感(变压器漏感或负载电感),所以与电容C串联电阻R可起阻尼作用。它可以防止R、L、C电路在过渡过程中,因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管。同时,避免电容器通过晶闸管放电电流过大,造成过电流而损坏晶闸管。由于晶闸管过流、过压能力很差,故不采取可靠的保自、措施是不能正常工作的。RC阻容吸收网络足最常用的保护方法之。晶闸管的保护电路,大致可以分为两种情况:一种是在适当的地方安装保护器件,例如,R-C阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器、压敏电阻或硒堆等。再一种则是采用电子保护电路,检测设备的输出

4、电压或输入电流,当输出电压或输入电流超过允许值时,借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态,从而抑制过电压或过电流的数值。一.晶闸管的过流保护晶闸管设备产生过电流的原因可以分为两类:一类是由于整流电路内部原因, 如整流晶闸管损坏, 触发电路或控制系统有故障等; 其中整流桥晶闸管损坏类较为严重, 一般是由于晶闸管因过电压而击穿,造成无正、反向阻断能力,它相当于整流桥臂发生永久性短路,使在另外两桥臂晶闸管导通时,无法正常换流,因而产生线间短路引起过电流.另一类则是整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流,这类情况时有发生,因为整流桥的负载实质是逆变桥, 逆变电路换流失败,就相当于整流

5、桥负载短路。另外,如整流变压器中心点接地,当逆变负载回路接触大地时,也会发生整流桥相对地短路。1.对于第一类过流,即整流桥内部原因引起的过流,以及逆变器负载回路接地时,可以采用第一种保护措施,最常见的就是接入快速熔短器的方式。见图1。快速熔短器的接入方式共有三种,其特点和快速熔短器的额定电流见表1。表1:快速熔短器的接入方式、特点和额定电流表2:整流电路型式与系数KC的关系表2.对于第二类过流,即整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流,则应当采用电子电路进行保护。常见的电子保护原理图如下图2:过流保护原理图二.晶闸管的过压保护晶闸管设备在运行过程中,会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过

6、电压的侵袭。同时,设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现。1.过电压保护的第一种方法是并接R-C阻容吸收回路,以及用压敏电阻或硒堆等非线性元件加以抑制。见图3和图4。2.过电压保护的第二种方法是采用电子电路进行保护。常见的电子保护原理图如下:三.电流上升率、电压上升率的抑制保护1.电流上升率di/dt的抑制晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域,局部电流密度很大,然后以0.1mm/s的扩展速度将电流扩展到整个阴极面,若晶闸管开通时电流上升率di/dt过大,会导致PN结击穿,必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。如下图:2.电

7、压上升率dv/dt的抑制加在晶闸管上的正向电压上升率dv/dt也应有所限制,如果dv/dt过大,由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流,该电流可以实际上起到触发电流的作用,使晶闸管正向阻断能力下降,严重时引起晶闸管误导通。为抑制dv/dt的作用,可以在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路。如下图:四、为什么要在晶闸管两端并联阻容网络在实际晶闸管电路中,常在其两端并联RC串联网络,该网络常称为RC阻容吸收电路。我们知道,晶闸管有一个重要特性参数断态电压临界上升率dlv/dlt。它表明晶闸管在额定结温和门极断路条件下,使晶闸管从断态转入通态的最低电压上升率。若电压上升率过大,超过了晶闸管的电压上升

8、率的值,则会在无门极信号的情况下开通。即使此时加于晶闸管的正向电压低于其阳极峰值电压,也可能发生这种情况。因为晶闸管可以看作是由三个PN结组成。在晶闸管处于阻断状态下,因各层相距很近,其J2结结面相当于一个电容C0。当晶闸管阳极电压变化时,便会有充电电流流过电容C0,并通过J3结,这个电流起了门极触发电流作用。如果晶闸管在关断时,阳极电压上升速度太快,则C0的充电电流越大,就有可能造成门极在没有触发信号的情况下,晶闸管误导通现象,即常说的硬开通,这是不允许的。因此,对加到晶闸管上的阳极电压上升率应有一定的限制。为了限制电路电压上升率过大,确保晶闸管安全运行,常在晶闸管两端并联RC阻容吸收网络,

9、利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。因为电路总是存在电感的(变压器漏感或负载电感),所以与电容C串联电阻R可起阻尼作用,它可以防止R、L、C电路在过渡过程中,因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管。同时,避免电容器通过晶闸管放电电流过大,造成过电流而损坏晶闸管。由于晶闸管过流过压能力很差,如果不采取可靠的保护措施是不能正常工作的。RC阻容吸收网络就是常用的保护方法之一。五、整流晶闸管阻容吸收元件的选择电容的选择:C=(2.5-5)10的负8次方IfIf=0.367IdId-直流电流值如果整流侧采用500A的晶闸管可以计算C=(2.5-5)10的负8次方500=1.25-2.5F选

10、用2.5F,1kv 的电容器电阻的选择:R=(2-4) 535)/If=2.14-8.56选择10欧PR=(1.5(pfv2fc)的平方10的负12次方R)/2Pfv=2u(1.5-2.0)u=三相电压的有效值上一篇:常见彩色显示器故障维修下一篇:用得“放心”才是好推荐阅读晶闸管的结构及性能特点普通晶闸管受触发导通后,其门极G即使失去触发电压,只要阳极A和阴极K之间仍保持正向电压,晶闸管将维持低阻导通状态。只有把阳极A电压撤除或阳极A、阴极K之间电压极性发生改变(如交流过零)时,普通晶闸管才由低阻导通状态转换为高阻阻断状态。普通晶闸管一旦阻断,即使其阳极A与阴极K之间又重新加上正向电压,仍需在

11、门极G和阴极K之间重新加上正向触发电压后方可导通。普通晶闸管的导通与阻断状态相当于开关的闭合和断开状态,用它可以制成无触点电子开关,去控制直流电源电路。什么叫晶闸管(可控硅)图2二、晶闸管的主要工作特性为了能够直观地认识晶闸管的工作特性,大家先看这块示教板(图3)。晶闸管VS与小灯泡EL串联起来,通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极,阴极K接电源的负极,控制极G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极(这里使用的是KP5型晶闸管,若采用KP1型,应接在1.5V直流电源的正极)。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接,也就是说,给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。现在我们合上电源开关S,小灯泡不亮,说明晶闸管没有导通;再按一下按钮开关SB,给控制极输入一个触发电压,小灯泡亮了,说明晶闸管导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢?

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