Защита полупроводников - быстрее не бывает ! 1/3 часть

С появления первых силовых полупроводниковых диодов в 1950-х сразу же возникла потребность в эффективной защите этих термочувствительных элементов. Исходя из ситуации, в расчет принимались только плавкие предохранители. при этом появилась новая проблема , согласовать характеристику плавкого металлического элемента с допустимой тепловой перегрузкой полупроводника.

Проводники имеют совсем небольшую теплоемкость и жесткую верхнюю границу температуры запирающего слоя примерно 125 С. Т.е.тепловой резерв между рабочей и предельной температурой не очень велик, и следовательно, эффективная защита должна отключать все сверхтоки очень быстро. Для этого были разработаны сверхбыстродействующие предохранители с крайне малым сечением сужений.

В качестве материала плавкого элемента для высоких рабочих температур сужений подходит только стойкие к окислению, очищенное серебро.Соответственно и корпус предохранителя изготавливается из стойкой к изменениям температуры \"корундовой\" керамики.




Кроме конструкции низковольтных предохранителей большой разрывной мощности с ножевыми контактами были также разработаны типы с более компактными размерами с винтовыми контактами для прямого монтажа на медных шинах. Для дальнейшего улучшения отвода тепла песок скрепляется неорганическим вяжущим средством. Все виды конструкций могут быть так же снащены микровыключателями для контроля срабатывания.

Полупроводники чувствительны к перенапряжению, предохранителям же необходимо высокое отключающее напряжение для быстрого отключения. Отсюда для разработчика предохранителей вытекает тяжелая задача – найти оптимальный режим. Предохранители класса aR, срабатывающие преопределенных токах перегрузки , лучше всего удовлетворяют сумме следующих условий :
-быстродействие;
-низкий джоулев интеграл;
-высокая допустимая токовая нагрузка;
-низкая мощность потерь;
-достаточное напряжение отключения;

Предохранители aR отключают все расплавляющие их в течении 30секунд токи вплоть до своего минимального тока срабатывания. Если могут появиться сверх токи ниже диапазона отключения предохранителя aR , необходимы дополнительные устройства защиты, которые бы прерывали или ограничивали эти токи.

В зависимости от места установки используются предохранители разных классов эксплуатации, т.к предъявляемые требования не одинаковы:
- в качестве предохранителя в ветви цепи предохранители aR привязываются в качестве защиты непосредственно к полупроводниковым элементам.
- в качестве фазного предохранителя преобразователя применяются предохранители aR или gR
- на стороне нагрузки (постоянного тока)для защиты от перегрузок применяются предохранители gR или gG. Достижение селективности по отношению к добавочным предохранителям на выпрямление в случае короткого замыкания невозможно.
-во вторичном распределении электроэнергии применяются предохранители, срабатывающие во всем диапазоне нагрузок, с классом эксплуатации gR или gS, которые так же защищают подводящую линию. Предохранители gR оптимизируются на низкое значение интеграла плавления, предохранители gS- на низкую мощность потерь в отношении использования нормированных оснований предохранителей и выключателей нагрузки. Оба класса эксплуатации соответствуют требованиям, предъявляемым к защите кабелей от перегрузки.




в следующей части
выбор предохранителей для защиты полупроводников осуществляется ...