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1、晶閘管在電機(jī)軟啟動(dòng)領(lǐng)域中的選擇與應(yīng)用一晶閘管產(chǎn)品特點(diǎn)簡(jiǎn)介從本世紀(jì)50年代我國(guó)生產(chǎn)晶閘管器件問(wèn)世以來(lái)經(jīng)歷了50多年的歷史剛開(kāi)始時(shí)由于制造工藝水平不成熟性能很不穩(wěn)定那時(shí)有人稱之為可怕硅現(xiàn)在隨著制造水平的提高各種性能相當(dāng)穩(wěn)定已朝著大電流3000A以上高電壓6000V以上方向發(fā)展英文為T(mén)hyristor,也稱為可控硅SiliconControlledRectifier它是一種具有P-N-P-N四層三個(gè)PN結(jié)的功率半導(dǎo)體器件它有三個(gè)電極陽(yáng)極A陰極K控制門(mén)極G是一種電流控制型器件要使其導(dǎo)通必須具備兩個(gè)條件一是陽(yáng)極電位高于陰極電位即正偏置
2、二是控制門(mén)極施加足夠功率和寬度的觸發(fā)脈沖信號(hào)晶閘管具有如下特點(diǎn)導(dǎo)通后即使控制門(mén)極觸發(fā)信號(hào)撤去只要流過(guò)器件的正向電流大于維持電流一般幾十個(gè)毫安它還能導(dǎo)通也就是說(shuō)通過(guò)關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)來(lái)關(guān)斷晶閘管是不行的這點(diǎn)與IGBTGTRMOSFET不同要想關(guān)斷它必須將維持導(dǎo)通的電流減小至維持電流以下因此有時(shí)需要進(jìn)行強(qiáng)迫關(guān)斷,即在需關(guān)斷時(shí),對(duì)它施加反偏置電壓(即反壓)直至其關(guān)斷相對(duì)其他功率器件晶閘管因其具有低的導(dǎo)通壓降過(guò)流能力強(qiáng)耐沖擊耐高壓所以在各種不同類(lèi)型的電力電子變換裝置中被廣泛使用交流電機(jī)軟啟動(dòng)就是一個(gè)典型的應(yīng)用二晶閘管參數(shù)說(shuō)明作為使用者來(lái)說(shuō)
3、要正確使用晶閘管首先就要對(duì)晶閘管的各項(xiàng)電氣參數(shù)有一個(gè)詳細(xì)的了解這樣就可以正確地選型但往往在實(shí)際工作中大多數(shù)人并不完全了解如晶閘管額定電流標(biāo)稱的是平均值概念實(shí)際工作中負(fù)載標(biāo)稱的額定電流是有效值兩者之間是有根本區(qū)別的因此有必要對(duì)幾個(gè)主要參數(shù)作出一些說(shuō)明z晶閘管額定電流平均值IT(AV)IF(AV)(圖a)(圖b)(圖c)從圖a中可以計(jì)算出額定通態(tài)電流平均值IT(AV)和正弦半波電流峰值Im之間數(shù)學(xué)表達(dá)式為:π11π1ImIT(AV)=Imsinθdθ=xImx(-COSθ)=xImx2=---------(1)∫02π2π2ππ
4、0其中θ為導(dǎo)通角1單只晶閘管額定通態(tài)電流方均根值(即有效值)IRMSπ212222IRMS=∫Imsinθdθ=xIT(AV)/42π0IRMS=1.57xIT(AV)-----------------------------------------(2)2兩只單獨(dú)封裝的晶閘管反并聯(lián)交流有效值:IRMS如圖b兩只獨(dú)立封裝可控硅反并聯(lián)后形成一個(gè)雙向可控硅因雙向可控硅晶閘管額定電流不能用平均值標(biāo)稱因流過(guò)的電流為交流電平均值為零所以只能用交流有效值IRMS標(biāo)稱由公式(1)每個(gè)晶閘管通過(guò)的半波峰值均為Im=IT(AV)正負(fù)兩個(gè)半波剛
5、好組成一個(gè)完整的正弦波該正弦波峰值為xIT(AV)所以流過(guò)MTX模塊的額定有效值(方均根值)π×IT(AV)IRMS==2.22IT(AV)--------------------------------(3)23MTX型號(hào)模塊交流有效值IRMS如圖cMTC型號(hào)模塊從外部將電極1和2聯(lián)接在一起后就是MTX型號(hào)模塊反并聯(lián)形成一個(gè)雙向可控硅晶閘管所以也只能用交流有效值IRMS標(biāo)稱公式3同樣適用但由于考慮到MTX內(nèi)部每個(gè)晶閘管額定平均電流IT(AV)值是在單獨(dú)測(cè)試情況測(cè)得的,雙管芯同時(shí)工作時(shí)(嚴(yán)格說(shuō)相差10ms交替導(dǎo)通),管芯之間
6、熱量相互會(huì)有一點(diǎn)影響故按IRMS=(1.6-2.0)IT(AV)考慮平均值和方均根(即有效值)為宜z晶閘管耐壓的參數(shù)VDRM;VRRM;VDSM;VRSM晶閘管電壓指標(biāo)有斷態(tài)正向不重復(fù)峰值電壓VDSM斷態(tài)正向重復(fù)峰值電壓VDRM斷態(tài)反向不重復(fù)峰值電壓VRSM斷態(tài)反向重復(fù)峰值電壓VRRM以上概念中重復(fù)意味著晶閘管陰陽(yáng)極承受的電壓在一定的漏電流范圍內(nèi)是可以重復(fù)施加的不重復(fù)意味著晶閘管陰陽(yáng)極承受電壓的最大峰值超過(guò)此最大值漏電流變大超過(guò)額定值室溫和結(jié)溫時(shí)漏電流額定值不一樣所以講耐壓指標(biāo)時(shí)不能脫離漏電流漏電流指標(biāo)生產(chǎn)商在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中或
7、合格證中都給出了明確的范圍一般地說(shuō)室溫漏電流在2mA以下結(jié)溫漏電流在20mA以下對(duì)重復(fù)峰值電壓和不重復(fù)峰值電壓國(guó)外一般按VDRM=VDSM-100VVRSM=VRSM-100V標(biāo)稱國(guó)內(nèi)一般按VDRM=VDSM-200VVRRM=VRSM-200V或VDRM=VDSM80-90%VRRM=VRSM80-90%標(biāo)稱三晶閘管在電機(jī)軟起動(dòng)中的應(yīng)用電機(jī)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流一般為額定電流Ie的6-7倍因此在起動(dòng)瞬間對(duì)電網(wǎng)沖擊很大對(duì)變壓器的容量要求更高同時(shí)也對(duì)其它的用電設(shè)備造成很大的影響因此實(shí)際工作中容量超過(guò)7.5KW的電機(jī)都要求降壓?jiǎn)?dòng)傳統(tǒng)的
8、降壓?jiǎn)?dòng)方式有磁控降壓?jiǎn)?dòng)器自耦降壓?jiǎn)?dòng)/Y變換降壓?jiǎn)?dòng)等不管那種方式對(duì)電網(wǎng)還是存在一或兩次的大電流沖擊采用晶閘管數(shù)字控制軟啟動(dòng)器具有比上面介紹的啟動(dòng)器更加優(yōu)越的好處主要表現(xiàn)在降低電機(jī)的起動(dòng)電流降低配電容量避免增容投資降低起動(dòng)機(jī)械應(yīng)力延長(zhǎng)電機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命起動(dòng)參數(shù)可視負(fù)載調(diào)整易于改善
