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晶闸管(可控硅)应用指南
作者:未知 来源:可控硅应用技术网  推荐给好友 保护视力色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 淡蓝 灰 银河白(默认色) 恢复(默认色)  字号〖
三. 元件的保护
  晶闸管元件的电压和电流过载能力极差,尤其是耐压能力,瞬时的过压就会造成元件永久性的损坏。为了使元件能长期可靠地运行,必须针对过压
和过电流发生的原因采取保护措施。
1. 过压保护
  晶闸管工作过程中可能承受的过压主要有以下几种:一种是由于装置拉、合闸、负载打火等引起的过压;一种是由于元件关断时产生的关断电压;还有因雷击等原因从电网侵入的浪涌电压。为限制过电压的幅值低于元件的正反向峰值电压,可采取以下保护措施(见图二)。

(1) 在变压器一次侧接上避雷器,在二次侧加装阻容保护、硒堆、压敏电阻等非线性电阻元件进行保护。在整流直流侧采取压敏电阻和泄能保护装置,以防止元件承受过电压。
(2) 在晶闸管阴阳极两端直接进行保护。晶闸管关断过程中主电流过零反向后迅速由反向峰值恢复至零电流,此过程可在元件两端产生达正常工作峰值电压5-6倍的尖峰电压。一般建议在尽可能靠近元件本身的地方接上阻容吸收回路。电阻R选无感电阻,通常取5-30Ω;电容C通常在0.1-1μF,耐压选元件耐压的1.1-1.5倍。具体R、C取值可根据元件型号及工作情况调试决定。注意保证电阻R的功率,尤其在中频逆变电路中,使之不会因发热而损坏。
2. 过流保护
  晶闸管元件在短时间内具有一定的过流能力,但在过流严重时,不采取保护措施,就会造成元件损坏。在线路设计和元件选择时应考虑负载短路和过载情况,确保在异常情况下设备能自动保护。一般有以下几种措施(见图三)。

(1) 在进线中串接电抗器限制短路电流,使其他保护方式切断电流前元件短时间内不致损坏;
(2) 线路采用过流检测装置,由过流信号控制触发器抑制过流,或接入过流继电器。
(3) 安装快速熔断器。快速熔断器的动作时间要求在10ms以内,熔断体的额定电流IKR可按以下原则选取:
1.57IT(AV)≥IKR≥IT
  IT(AV)为元件额定电流,IT为元件实际工作电流有效值
四. 晶闸管门极触发
  参数表中所给晶闸管IGT、VGT为能触发元件至通态的最小值,实际使用中,晶闸管门极触发IGT、VGT应远大于此值。
应用中门极触发电流波形对晶闸管开通时间、开通损耗以及di/dt承受能力,都有较大影响。为保证元件工作在最佳状态,并增强抗干扰性能,对仪元公司所有晶闸管,建议门极触发脉冲电流幅值:IGM=2~5A(<10A),上升率:diG/dt≥2A/μs,上升时间:tr≤1μs。即采用极陡前沿的强触发脉冲(见图四)。

五. 元件串并联使用
  元件串并联使用时,线路上应采取门极强触发脉冲、均流、均压措施,还须挑选开通、恢复特性一致的元件。特别是元件串联工作于较高di/dt的逆变线路中时,其反向恢复特性对动态均压起主要作用。
六. 散热器与元件的安装
  元件的冷却方式有加装散热器自然冷却,风冷和水冷等方式,为了使元件充分地发挥其额定性能并加强使用中的可靠性,除必须科学地选择散热器外还需正确地安装。只有正确地安装散热器才能保证其与元件芯片间的热阻Rj-hs满足数据表中的要求。
在元件与散热器的安装时,应注意以下事项:
1. 散热器的台面必须与元件台面尺寸相匹配,防止压扁、压歪损坏器件。
2. 散热器台面必须具有较高的平整、光洁度。建议散热器台面粗糙度小于或等于1.6μm,平整度小于或等于30μm。安装时元件台面与散热器台面应保持清洁干净无油污等脏物。
3. 安装时要保证元件台面与散热器的台面完全平行、同心。安装过程中,要求通过元件中心线施加压力以使压力均匀分布在整个接触区域。用户手工安装时,建议使用扭矩扳手,对所有紧固螺母交替均匀用力,压力的大小要达到数据表中的要求。
4. 在重复使用水冷散热器时,应特别注意检查其台面是否光洁、平整,水腔内是否有水垢和堵塞,尤其注意台面是否出现下陷情况,若出现了上述情况应予以更换。
水冷散热器安装图见下图(图五):

  在使用中需注意,风冷方式加装散热器后,一般要求风速不低于6m/s;水冷方式要求水冷散热器水流量不小于4×103 ml/min,进水温度5℃-35℃,水质ρ≤2.5KΩcm。
仪元公司可提供SS水冷系列和SF风冷系列以及各类非标及组件散热器,为元件配套使用。
根据元件通态额定平均电流推荐配置的标准型散热器型号见下表。
元件通态额定平均电流 推荐散热器型号
水冷 风冷
100A-200A SS11 SF12
300A SS12 SF13
400A SF13、SF14
500A-600A SS12、SS13 SF15
800A SS13 SF16
1000A SS14 SF17
1000A-3000A SS14  
  其中SF系列风冷散热器是指在强迫风冷(风速≥6m/s)条件下的推荐配置,用户在使用时应根据实际散热条件并考虑可靠性要求进行选择。对于1000A以上元件一般不推荐使用风冷散热器,若使用风冷散热器,则元件额定电流需降额使用。
  用户未作特别要求时,仪元公司所提供的成套元件都按标准配置安装散热器。

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