1 引言
隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,晶閘管軟起動裝置應(yīng)運而生。三相異步電動機的起停技術(shù)發(fā)生了劃時代的變化。晶閘管軟起動產(chǎn)品問世不過30年左右的時間,而其主要性能卻大大優(yōu)于磁控軟起動、液阻軟起動等傳統(tǒng)軟起動方式。它的體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,幾乎免維護,功能齊全,起動重復(fù)性好,保護周全,目前已成為軟起動領(lǐng)域中的佼佼者。
2 晶閘管簡介
晶閘管(thyristor)是晶體閘流管的簡稱,又可稱做可控硅整流器,以前被簡稱為可控硅;1957年美國通用電器公司開發(fā)出世界上第一個晶閘管產(chǎn)品,并于1958年使其商業(yè)化;晶閘管是pnpn四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),它有三個極:陽極,陰極和門極;晶閘管工作條件為:加正向電壓且門極有觸發(fā)電流。其派生器件有:快速晶閘管,雙向晶閘管,逆導(dǎo)晶閘管,光控晶閘管等。它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件,在電路中用文字符號為“v”、“vt”表示(舊標準中用字母“scr”表示)。
晶閘管具有硅整流器件的特性,能在高電壓、大電流條件下工作,且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。
3 晶閘管參數(shù)說明
為了正確地選擇和使用晶閘管,對其主要參數(shù)應(yīng)有所了解才能正確地選型。晶閘管的主要參數(shù)有:
(1)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓udrm
是指晶閘管在正向阻斷時,允許加在a、k,如圖1所示,a是晶閘管的陽極,k是晶閘管的陰極,g是晶閘管的門極。極間最大的峰值電壓。此電壓約為不重復(fù)峰值電壓udsm的90%。
(2)反向重復(fù)峰值電壓urrm
在控制極斷路時,允許重復(fù)加在晶閘管上的反向峰值電壓,稱為反向阻斷峰值電壓。此電壓約為不重復(fù)峰值電壓ursm的90%。
udrm和urrm在數(shù)值上一般相近,統(tǒng)稱為晶閘管的阻斷峰值電壓。通常把其中較小的那個數(shù)值作為該型號器件上的額定電壓值。
由于瞬時過電壓也會使晶閘管損壞,因此晶閘管的額定電壓應(yīng)選為正常工作峰值電壓的2~3倍,以確保安全。
(3)額定正向平均電流if
在規(guī)定的標準散熱條件和環(huán)境溫度(40℃)下,晶閘管的陽極和陰極間允許連續(xù)通過的工頻正弦半波電流的平均值,稱為額定正向平均電流。
由于晶閘管的過載能力小,選用晶閘管的額定正向平均電流時,至少應(yīng)大于正常工作平均電流的1.5~2倍,以留有一定的余地。
?。?)維持電流ih
在室溫下,控制極開路時,維持晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通所必須的最小電流,稱為維持電流。當正向電流小于ih值時,晶閘管就自行關(guān)斷。ih值一般為幾十至一百多毫安。#p#分頁標題#e#
?。?)控制極觸發(fā)電壓vg、觸發(fā)電流ig
在室溫下,陽極加正向電壓為直流6v時,使晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通所需要的最小控制極電壓和電流,稱為控制極觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流。vg一般為3.5~5v,ig約為幾十至幾百毫安。實際應(yīng)用時,加到控制極的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流應(yīng)比額定值稍微大點,以保證可靠觸發(fā)。
?。?)電壓上升率dv/dt
晶閘管阻斷時其陰陽極之間相當于一個結(jié)電容當突加陽極電壓時會產(chǎn)生充電電容電流,此電流可能導(dǎo)致晶閘管誤導(dǎo)通,因此對管子的最大正向電壓上升率必須加以限制,一般采用阻容吸收元件并聯(lián)在晶閘管兩端的辦法加以限制。
(7)電流上升率di/dt
晶閘管開通時電流是從靠近門極區(qū)的陰極開始導(dǎo)通然后逐漸擴展到整個陰極區(qū)直至全部導(dǎo)通,這個過程需要一定的時間,如陽極電流上升太快,使電流來不及擴展到整個管子的pn結(jié)面,造成門極附近的陰極因電流密度過大,發(fā)熱過于集中pn結(jié),結(jié)溫會很快超過額定結(jié)溫而燒毀晶閘管,故必須限定晶閘管的電流上升臨界值di/dt,一般在橋臂中串入電感或鐵淦氧磁環(huán)。
4 晶閘管工作條件
由于晶閘管只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài),所以它具有開關(guān)特性,這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化,此條件如附表所示。
5 晶閘管在高壓軟起動中的應(yīng)用
隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,高壓電動機的數(shù)量不斷增加。由于大電機直接起動時的電流為額定電流的5~7倍,而啟動轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的0.4~1.6倍。它在電網(wǎng)條件(電機啟動時的電網(wǎng)壓降小于10%)和工藝條件(啟動轉(zhuǎn)矩滿足)允許的情況下,可以直接啟動。但過大的啟動電流、過小的啟動轉(zhuǎn)矩和過長的啟動時間給電機和電網(wǎng)造成了極大的危害。常導(dǎo)致電網(wǎng)電壓、諧波電壓波動的增大,以至前級跳閘,大大地增加了電網(wǎng)的負擔及電網(wǎng)污染,嚴重影響電網(wǎng)的安全運行。同時,也對自身造成了很大傷害。因此,必須在電源和電機之間串入軟起動器來解決這些問題。
晶閘管電機軟起動器的出現(xiàn),很好的解決了以上問題,它彌補了傳統(tǒng)軟起動器的各種不足,很好地降低了電機的起動電流,降低了配電容量,延長了電機及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。起動參數(shù)可視負載調(diào)整,易于維護。
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