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晶閘管有多種分類方法。
?。ㄒ唬┌搓P斷、導通及控制方式分類
晶閘管按其關斷、導通及控制方式可分為普通晶閘管、雙向晶閘管、逆導晶閘管、門極關斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管和光控晶閘管等多種。
?。ǘ┌匆_和極性分類
晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管。
?。ㄈ┌捶庋b形式分類
晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其中,金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。
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晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管三種。通常,大功率晶閘管多采用金屬殼封裝,而中、小功率晶閘管則多采用塑封或陶瓷封裝。
(五)按關斷速度分類
晶閘管按其關斷速度可分為普通晶閘管和高頻(快速)晶閘管。
1、過流保護
如果想得到較安全的過流保護,建議用戶優(yōu)先使用內部帶過流保護功能的模塊。另外還可采用外接快速熔斷器、快速過電流繼電器、傳感器的方法。快速熔斷器是最簡單常用的方法,介紹如下:
(1)快速熔斷器的選擇:
?、?、熔斷器的額定電壓應大于模塊輸入端電壓;
?、凇⑷蹟嗥鞯念~定電流應為模塊標稱輸入電流的0.6倍,按照計算值選擇相同電流或稍大一點的熔斷器。模塊輸入、輸出電流的換算關系參考本本博客有關文章。用戶也可根據(jù)經驗和試驗自行確定熔斷器的額定電流。
?。?)接線方法:快速熔斷器接在模塊的輸入端,負載接輸出端。
2、過壓保護
晶閘管承受過電壓的能力較差,當元件承受的反向電壓超過其反向擊穿電壓時,即使時間很短,也會造成元件反向擊穿損壞。如果正向電壓超過晶閘管的正向轉折電壓,會引起晶閘管硬開通,它不僅使電路工作失常,且多次硬開通后元件正向轉折電壓要降低,甚至失去正向阻斷能力而損壞。因此必須采用過電壓保護措施用以抑制晶閘管上可能出現(xiàn)的過電壓。
模塊的過壓保護,推薦采用阻容吸收和壓敏電阻兩種方式并用的保護措施。
?。?)阻容吸收回路
晶閘管從導通到阻斷時,和開關電路一樣,因線路電感(主要是變壓器漏感LB)釋放能量會產生過電壓。由于晶閘管在導通期間,載流子充滿元件內部,所以元件在關斷過程中,正向電壓下降到零時,內部仍殘存著載流子。這些積蓄的載流子在反向電壓作用下瞬時出現(xiàn)較大的反向電流,使積蓄載流子迅速消失,這時反向電流消失的極快,即di/dt極大。因此即使和元件串連的線路電感L很小,電感產生的感應電勢L(di/dt)值仍很大,這個電勢與電源電壓串聯(lián),反向加在已恢復阻斷的元件上,可能導致晶閘管的反向擊穿。這種由于晶閘管關斷引起的過電壓,稱為關斷過電壓,其數(shù)值可達工作電壓峰值的5~6倍,所以必須采取抑制措施。
阻容吸收電路中電容器把過電壓的電磁能量變成靜電能量存貯,電阻防止電容與電感產生諧振、限制晶閘管開通損耗與電流上升率。這種吸收回路能抑制晶閘管由導通到截止時產生的過電壓,有效避免晶閘管被擊穿。
阻容吸收電路安裝位置要盡量靠近模塊主端子,即引線要短。最好采用無感電阻,以取得較好的保護效果。
各型號模塊對應的電阻和電容值根據(jù)表10選取。
?。?)壓敏電阻吸收過電壓
壓敏電阻能夠吸收由于雷擊等原因產生能量較大、持續(xù)時間較長的過電壓。壓敏電阻標稱電壓(V1mA),是指壓敏電阻流過1mA電流時它兩端的電壓。壓敏電阻的選擇,主要考慮額定電壓和通流容量。額定電壓V1mA的下限是線路工作電壓峰值,考慮到電網電壓的波動以及多次承受沖擊電流以后V1mA值可能下降,因此,額定電壓的取值應適當提高。目前通常采用30[%]的余量計算。
V1mA≥1.3√2·U
式中????? U——壓敏電阻兩端正常工作電壓的有效值。
壓敏電阻的數(shù)量:三相整流模塊和三相交流模塊均為三只、單相整流模塊和單相交流模塊均為一只。全部接在交流輸入端。
3、過熱保護
晶閘管在電流通過時,會產生一定的壓降,而壓降的存在則會產生一定的功耗,電流越大則功耗越大,產生的熱量也就越大。如果不把這些熱量快速散掉,會造成燒壞晶閘管芯片的問題。因此要求使用晶閘管模塊時,一定要安裝散熱器。散熱條件的好壞,是影響模塊能否安全工作的重要因素。良好的散熱條件不但能夠保證模塊可靠工作、防止模塊過熱燒毀,而且能夠提高模塊的電流輸出能力。建議用戶在使用大電流規(guī)格模塊的時候盡量選擇帶過熱保護功能的模塊。當然,即便模塊帶過熱保護功能,而散熱器和風機也是不可缺少的。
在使用中,當散熱條件不符合規(guī)定要求時,如室溫超過40℃、強迫風冷的出口風速不足6m/s等,則模塊的額定電流應立即降低使用,否則模塊會由于芯片結溫超過允許值而損壞。譬如,按規(guī)定應采用風冷的模塊而采用自冷時,則電流的額定值應降低到原有值的30~40[%],反之如果改為采用水冷時,則電流的額定值可以增大30~40[%]。
為了幫助用戶合理選擇散熱器和風機,我們確定了不同型號模塊在其額定電流工作狀態(tài)下,環(huán)境溫度為40℃時所需的散熱器長度、風機規(guī)格、數(shù)量及散熱器基礎參數(shù)等,請參考表11~12。另外,我們在表內出具了每個型號的模塊在峰值壓降、最大標稱電流和阻性負載條件下的功耗值,以便于用戶自己確定散熱器尺寸時做參考。
在實際應用中,應注意以下幾點:
?。?)軸流風機風速應≥6m/s。
?。?)若模塊達不到滿負荷工作,可酌減散熱器長度。
?。?)在設備開機前,應檢查模塊所有螺釘是否牢固,若有松動,應擰緊螺釘,以使模塊底板與散熱器表面以及模塊電極與接線端子之間都能夠緊密接觸,達到最佳散熱效果。
?。?)采用自然冷卻形式時,必須保證散熱器周圍的空氣能夠自然對流。
?。?)因水冷散熱效果好,有水冷條件的,應首選水冷散熱形式。
選用晶閘管模塊的額定電壓時,應參考實際工作條件下的峰值電壓的大小,并留出一定的余量。
1、選用晶閘管模塊的額定電流時,除了考慮通過元件的平均電流外,還應注意正常工作時導通角的大小、散熱通風條件等因素。在工作中還應注意管殼溫度不超過相應電流下的允許值。
2、使用晶閘管模塊之前,應該用萬用表檢查晶閘管模塊是否良好。發(fā)現(xiàn)有短路或斷路現(xiàn)象時,應立即更換。
3、嚴禁用兆歐表(即搖表)檢查元件的絕緣情況。
4、電流為5A以上的晶閘管模塊要裝散熱器,并且保證所規(guī)定的冷卻條件。為保證散熱器與晶閘管模塊管心接觸良好,它們之間應涂上一薄層有機硅油或硅脂,以幫于良好的散熱。
5、按規(guī)定對主電路中的晶閘管模塊采用過壓及過流保護裝置。
6、要防止晶閘管模塊控制極的正向過載和反向擊穿。