Перегрузочная способность.

Общая характеристика функциональных свойств СЭА

Понятие «силовая электроника» принято по отношению к полупроводниковым приборам, работающим в диапазоне токов свыше 10 А.Современные силовые кремниевые диоды и тиристоры обеспечивают параметры по току от 10 до 1250 А и по напряжению до 4 кВ. Коммутационные устройства, построенные на основе таких полупроводниковых приборах, получили название «Силовые электронные аппараты» (СЭА).

Принцип действия этих аппаратов основан на использовании ключевых характеристик силовых полупроводниковых приборов, т.е. способности их находиться в двух устойчивых состояниях (проводящем и непроводящем) и быстро переходить из одного состояния в другое по команде или параметрически.

Наиболее важные характеристики СЭА

l способность осуществления буздуговой коммутации;

l высокое быстродействие и надежность;

l повышенный срок службы;

l низкие эксплуатационные расходы.

2.Общие для СЭА особенности:
(из сравнения с контактными ЭА)

l они являются статическими устройствами;

l высокое быстродействие:

l многофункциональность;

l мгновенная готовность к срабатыванию.

l стабильность характеристик,

l возможность использования в сетях различного назначения,

l технологичность конструкции,

l высокая надежность,

Многофункциональность заключается в том, что без изменения структуры силовой части они способны совмещать в себе функции:

l коммутирования,

l быстродействующей защиты цепей,

l регулирования напряжения и тока,

l формирования импульсов напряжения и тока с заданными параметрами.

Недостатки СЭА.

l выдерживают меньшие перегрузки чем контактные;

l чувствительны к перенапряжениям и скорости нарастания напряжения;

l имеют большие потери энергии;

l существуют граничные токи, ниже которых невозможно удержание во включенном состоянии

l наличие достаточно больших (десятки миллиампер) токов утечки при отключенном состоянии.

Нужно ставить реакторы, защиту от перенапряжения.

Перегрузочная способность.

Меньшая перегрузочная способность объясняется малой теплоемкостью кремниевых структур силовых полупроводниковых приборов, толщина которых не превышает 1 мм.

Без ухудшения характеристик по напряжению они допускают трех-четырех кратную перегрузку в течение одного полупериода синусоидального тока частотой 50 Гц при отсутствии предварительной нагрузки. Для сравнения - контактные аппараты выдерживают семи-десяти кратные перегрузки по отношению к длительно протекающему номинальному току в течение нескольких секунд.

Перегрузочная способность влияет на

Для защиты от коммутационных и внешних перенапряжений применяются:

l приборы более высокого класса,

l резервирование,

l введение в конструкцию аппарата специальных элементов защиты.

Классификация СЭА

По принципу действия СЭА можно разделить на следующие виды:

l аппараты с естественной коммутацией

l аппараты с искусственной коммутацией

l комбинированные аппараты

l аппараты с фазовым регулированием

В аппаратах с естественной коммутацией отключение осуществляется за счет изменения полярности напряжения источника питания в отрицательный полупериод тока, в результате чего к тиристорам прикладывается обратное напряжение и они выключаются.

(аппараты с естественной коммутацией- аппараты переменного тока, )

диоды, выпрямители.)

В аппаратах с искусственной коммутацией процесс отключения также связан с изменением знака напряжения на СПП на время, достаточное для их выключения.

Но это достигается вспомогательными схемными средствами, с помощью которых обеспечивается снижение анодного тока в п/п приборе до нуля.

В сильноточных аппаратах применяется в основном емкостная искусственная коммутация в различных вариантах.

В комбинированных аппаратах процесс отключения протекает в два этапа.

В течение первого этапа за счет средств дугогашения осуществляется принудительный переход тока из контактной цепи в параллельно соединенную с ней полупроводниковую цепь.

На втором этапе происходит прерывание тока полупроводниковой частью аппарата за счет естественной коммутации.

К аппаратам с фазовым регулированием относятся аппараты переменного тока с естественной и искусственной коммутацией, выполняющие дополнительно функцию регулирования выходной мощности. (регуляторы, контакторы.) Режим регулирования обеспечивается системой управления, с помощью которой осуществляется задержка включения тиристоров на заданный угол по отношению к нулю тока.

На рис. представлена классификационная схема силовых электронных аппаратов, которая раскрывает возможности создания одинаковых по назначению аппаратов с использованием различных принципов действия.