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.過電壓保護(hù)2.過電流保護(hù)

由于晶閘管的擊穿電壓接近工作電壓，熱容量小，承受過電壓與過電流能力很差，短時(shí)間的過電壓、過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.過電壓保護(hù)2.過電流保護(hù)過電壓標(biāo)準(zhǔn)關(guān)斷過電壓直流側(cè)過電壓交流側(cè)過電壓過電壓分類晶閘管的保護(hù)過電壓保護(hù)措施過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電壓分類浪涌過電壓操作過電壓浪涌過電壓浪涌過電壓：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。操作過電壓操作過電壓：在操作過程中，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電壓分類晶閘管關(guān)斷過電壓交流側(cè)過電壓直流側(cè)過電壓過電壓標(biāo)準(zhǔn)

凡是超過晶閘管正常工作時(shí)承受的最大峰值電壓都是過電壓。

晶閘管關(guān)斷過電壓及其保護(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)斷過電壓。關(guān)斷過電壓晶閘管關(guān)斷過電壓及其保護(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電壓，把它限制在允許的范圍內(nèi)。阻容保護(hù)交流側(cè)過電壓及其保護(hù)

合閘過電壓：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)過電壓及其保護(hù)拉閘過電壓：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)造成過電壓；整流變壓器空載且電源電壓過零時(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)過電壓。一般來說，開關(guān)速度越快，過電壓就越高。保護(hù)措施：這兩種情況產(chǎn)生的過電壓都是瞬時(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)生過電壓，并通過負(fù)載加在關(guān)斷的晶閘管上，使晶閘管承受過電壓。

過電壓保護(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.過電壓保護(hù)2.過電流保護(hù)過電流原因過電流保護(hù)措施過電流標(biāo)準(zhǔn)晶閘管的保護(hù)過電流標(biāo)準(zhǔn)

凡是超過晶閘管正常工作時(shí)承受的最大峰值電流都是過電流。

過電流原因

產(chǎn)生過電流原因很多，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)流過大或逆變失敗；交流電壓過高、過低、缺相及負(fù)載過載等。過電流標(biāo)準(zhǔn)

凡是超過晶閘管正常工作時(shí)承受的最大峰值電流都是過電流。

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

過電流保護(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。過電流保護(hù)措施

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

過電流保護(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。過電流保護(hù)措施

具有快速熔斷特性，在流過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)來滿足高電壓要求，用多個(gè)晶閘管并聯(lián)來滿足大電流要求，甚至可以采取晶閘管裝置的串并聯(lián)來滿足要求。

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相應(yīng)電流下的允許值。（2）使用晶閘管之前，應(yīng)該用萬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)晶閘管采用過壓及過流保護(hù)裝置。（7）防止晶閘管門極的正向過載和反向擊穿。（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。工作中過熱問題

晶閘管在工作中過熱的原因，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)生短路或過載，而過電流保護(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^電壓保護(hù)，外界因開關(guān)操作、雷擊等有過電壓侵入或整流電路本身因換相造成換相過電壓，或是輸出回路突然斷開而造成過電壓均可損壞元件。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，溫升超過允許值，或風(fēng)機(jī)、水冷卻泵停轉(zhuǎn)，元件溫升過高使其結(jié)溫超過允許值，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