Защита с полупроводниковыми элементами

В заключение отметим еще одну важную область применения управляемых полупроводниковых элементов — их использование для быстродействующей защиты от сверхтоков и перенапряжений. Так, например, тиристоры обладают многими почти идеальными свойствами элементов защиты. От существующих электромеханических элементов защиты тиристоры выгодно отличаются тем, что не обладают ни тепловой, ни механической инерцией и поэтому время их коммутации весьма мало. Тиристоры можно включить в цепь в течение 2 мксек, что составляет только одну десятитысячную долю периода переменного тока промышленной частоты. Хотя время запирания тиристора в 10 раз больше времени отпирания, оно все же составляет лишь одну тысячную длительности периода тока промышленной частоты. Кроме того, тиристоры кратковременно выдерживают очень большие перегрузки. Например, в течение полупериода тиристоры выдерживают ток, в 10—12 раз превышающий номинальный, что, безусловно, тоже весьма ценно. Наконец, для отпирания и запирания тиристоров необходима мощность гораздо меньшая, чем для управления любым электромеханическим элементом защиты. Принимая во внимание также то, что тиристоры выдерживают сравнительно большие токи (до 150 а) и напряжения (до 1 000 в), следует признать, что они являются весьма перспективными защитными элементами в устройствах не только малых, но и средних мощностей.

Защита от перегрузочных и аварийных сверхтоков с помощью тиристоров осуществляется следующими способами:

1) с тиристора снимается управляющий сигнал;

2) отпирая тиристор, переносят короткое замыкание на вход защищаемого объекта;

3) ток короткого замыкания прерывается принудительным запиранием тиристора.

Первый способ применим лишь в цепях переменного тока, где после прекращения подачи управляющего сигнала тиристор запирается сам.

В устройствах, для которых время срабатывания защиты по первому способу слишком велико, тиристоры можно использовать в качестве короткозамыкателей, которые образуют на входе защищаемого объекта короткое замыкание до того времени, когда сработает электромеханический аппарат защиты. В устройствах защиты от сверхтоков с исключительно большим быстродействием пользуются способом принудительного запирания тиристоров. При таком способе время отключения цепи не превышает 20—25 мксек. Такого рода быстродействующие схемы можно применять для защиты преобразователей переменного тока, выпрямителей, инверторов, преобразователей частоты и других полупроводниковых устройств. Схема защиты по этому способу должна обеспечивать постоянный заряд главного элемента защиты — конденсатора, который всегда должен находиться в «боевой готовности». Как уже упоминалось, тиристоры можно использовать и для защиты от перенапряжений. Для этой цели наиболее пригодны лавинные тиристоры и симисторы, однако можно воспользоваться и обычными тиристорами. Для защиты от перенапряжений любой полярности необходимы два параллельно-встречно соединенных тиристора. Чтобы рассеять выделяющуюся от перенапряжения мощность, последовательно с тиристорами обычно включают нелинейное сопротивление.

Бирзниек Л., Полупроводниковые преобразователи. — М., «Энергия», 1967