Системы защиты полупроводниковых приборов

Страницы работы

Содержание работы

 СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ПРИБОРОВ

Виды защиты. Как показано выше, существенной особенностью полупроводниковых приборов является их низкая перегрузочная спо­собность. Защита должна предотвращать аварийную ситуацию в ус­тановке в случае внешнего короткого замыкания в цепи нагрузки, повреждения полупроводникового прибора или несвоевременного его включения.

Различают защиту от сверхтоков при коротких замыканиях и за­щиту от перенапряжений.

Защита от сверхтоков при коротких замыканиях обычно включает в себя плавкие предохранители или быстродействующие выключате­ли. Может быть применена бесконтактная защита тиристорных пре­образователей. Защита от перенапряжений ограничивает возможные "всплески" тока, опасные для полупроводниковой структуры. Для защиты может использоваться метод замыкания шин питания защи­щаемой аппаратуры специальным короткозамыкателем с последую­щим размыканием цепи питания предохранителем. Для ограничения токов короткого замыкания в ряде случаев используются токоограни-чивающие дроссели.

Защита от сверхтоков. Можно спроектировать полупроводнико­вую установку, компоненты и приборы которой рассчитаны на любые перегрузки. При этом возрастают первоначальные затраты. Исполь­зование предохранителей, быстродействующих выключателей, вы­ключателей мощности, которые должны размыкать цепь раньше мо­мента повреждения полупроводникового прибора, позволяет защи­щать от сверхтоков установку, обладающую ограниченной пере­грузочной способностью. Эта защита должна удовлетворять требова­ниям быстродействия, избирательности, обеспечения термической и электродинамической стойкости, ограничения возникновения перена­пряжений, надежности, коммутационной способности, помехоустой­чивости и чувствительности.

Быстродействующий выключатель или предохранитель размыкает цепь тока короткого замыкания /к в процессе его нарастания и огра­ничивает его возможную амплитуду 1К (рис. 3.33, а).

При нарастании тока /к на интервале 10г2 цепь предохранителя не размыкается, а у выключателя контакты замкнуты. Время Гтах, определяемое плавлением вставки предохранителя или временем 1А нарастания тока /к, тока уставки 1А (О—Г;) плюс собственное время срабатывания выключателя (Гу—/2). На интервале 12~~Ь происходит образование электрической дуги и нарастание напряжения 115 на ней, что вызывает снижение скорости нарастания тока /к (точка А на кривой /к) и его ограничение после достижения максимального значе­ния /тах (точка В на кривой /к). Снижение тока /к приводит к возрас­танию напряжения (/, выше напряжения установки 17ноьл благодаря ЭДС самоиндукции цепей нагрузки и источника (интервал 1415). На


Сеть     =*= сех


ии


_1_ оборудо-

вание

+«*

X


Рис. 3,36. Схема сетевого ЛС-фильтра


в окружающее пространство. Помехи, распространяющиеся по соеди­нительным проводам, могут быть уменьшены при помощи /^С-фильт-ра (рис. 3.36), в котором 0,1 мкФ * Свх ^ 2 мкФ, 2,2 нФ ^ С ^ 33 нФ, 18 мГн ^ ^ ^ 47 мГн.

Помехи, излучаемые в окружающее пространство, подавляются компоновкой электростатических и магнитных экранов. Целесообраз­но также использовать схемы с высокой помехоустойчивостью, на­пример, устройства на МДП-транзисторах.


3. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА,

ПАРАМЕТРЫ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СЭС

Наглядное представление о многообразии полупроводниковых приборов, находящих применение в системах электроснабжения вагонов, дает схема рис. 3.1. В основу деления полупроводников на отдельные группы, указанные на этом рисунке, положены два фак­тора, характер управляющего сигнала и количество р-п переходов в каждом элементе.


г


ПОЛУПРОВОДНИКИ

1


1




Чувствительные к

электрическому

сигналу


Чувствительные к температуре


Чувствительные к световому излучению



с одним

р-п переходом


с двумя

р-п переходами


1

с тремя

р-п переходами


микро­схемы


без

р-п

перехода


с одним и двумя р-п переходами



 


диоды,ста­билитроны, светодиоды


тиристоры: динисторы, тринисторы

транзисторы р-п-р, п-р-п

диодные и диодно-транзисторные оптроны


терморезистооы:

термисторы,

позисторы



Рис. 3.1. Классификация полупроводниковых приборов,



применяемых в СЭС пассажирских вагонов



Наиболее многочисленной является группа полупроводников, управляемых электрическим сигналом. Под управляющим сигна­лом здесь понимается фактор, воздействие которого меняет прово­димость полупроводника. В меньшем объеме применяют элементы чувствительные к температуре. Из числа элементов чувствительных к оптическому излучению выделены лишь диодно-транзисторные оптроны, используемые в схемах управления вагонов с ЦЭС.


Р-п переход образуется между областями полупроводника с элек­тронной (тип п) и дырочной (тип р) прсводимостью. Свойства р-п перехода различны при подаче к нему управляющего сигнала (на­пряжение разной полярности, температура или свет) и напчядно иллюстрирмотся зависимостью между напряжением на выводах перехода и током, протекающим по *ем\. Такие зависимости назы­ваются вольт-амперными характеристиками (ВАХ), подробнее по­знакомиться с ними можно в специальной технической литературе (4, 51. Ниже будут даны лишь краткие сведения по каждой группе элементов, обозначенных на/мс. 3.1

Условные обозначенш/каждого из них помещены в табл. П-1 приложения.

Выпрями тельные ,$иоды - наиболее многочисленная по ти­пам подгруппа полупроводниковых элементов, содержащих один р-п переход. Основная задача, выполняемая ими в СЭС связана с преобразованием переменного тока в постоянный (выпрямление). В вагонных СЭС диода работают при частотах от 50 до 425 Гц, но могут сохранять сво* параметры в режимах работы до частоты в несколько килогерц.

К основным параметрам, характеризующим свойства диода, относятся: наибольший (предельный) прямой ток 1г м к0 который может длительно протекать по нему в проводящем направлении, и наибольшее обратное напряжение 11 мйкс. которое может быть при­ложено к дшду в непроводящем направлении. В ряде случаев учи­тывается тгкже и падение напряжения ЛЦ: на диоде при протека­нии прямого тока. Эти параметры вводятся в буквенно-цифровые обозначения диодов. Первый элемент обозначения - буквы - опреде­ляют тит прибора. Второй элемент - цифры - указывают величину предельного тока. Например, запись ВЛ320-7 расшифровывается как "В - вентиль (диод), Л - лавинный, на наибольший прямой ток 320 А и наибольшее обратное напряжение 700 В". Цифра 7 обозначает класс диода, по значению которого умножением на 100 определяет­ся наибольшее обратное напряжение. Эти параметры необходимо учитывать в первую очередь при замене одного типа диода другим. Кроме того, при замене необходимо считаться и с габаритами заме­няемых элементов.

Похожие материалы

Информация о работе