晶闸管在软启动领域中的选择与应用

其次应考虑经济性即性价比
晶闸管的正反向重复额定电压
V DRM V RSM 选 择 为 1200V
对 于 高 压 660V 的 电 机
则 应 至 少 选 择 电 压 为 2200V 以 上 的 晶 闸 管 一般来说
晶 闸 管 的 耐 压 至 少 选 择 电 压 为 3500V 以 上 必须考虑电机的额定工作电流 Pe(安 培 ) 三相电机每相额定 即每一个千瓦 KW Ie 按 Ie=(2.5-3) 电 机 的 额 定 功 率 KW
I T(AV) =
1 2π
π
∫ Im sin θdθ = 2π
0
1
x
Im
x
(-COS θ ) 0
π
=
1 x 2π
Im
x
2=
Im
π
---------(1)
其中 θ 为导通角
1
单 只 晶 闸 管 额 定 通 态 电 流 方 均 根 值 (即 有 效 值 )
I RMS
1 I RMS = 2π
2
π
∫ I msin θ d θ =
但 由 于 考 虑 到 MTX 内 部 每 个 晶 闸 管 额 定 平 均 电 流 IT(AV)值 是 在 单 独 测 试 情 况 测 得 的 , 双 管 芯 同 时 工 作 时 (严 格 说 相 差 10ms 交 替 导 通 ),管 芯 之 间 热 量 相 互 会 有 一 点 影 响 I RMS =(1.6-2.0) 晶闸管耐压的参数 V DRM I T(AV) 考 虑 平 均 值 和 方 均 根 (即 有 效 值 )为 宜 V DRM ;V RRM ; V DSM ;V RSM 断态正向不重复峰值电压 V RSM V DSM 断态正向重复峰值电压 V RRM 以上概念 不重 断态反向重复峰值电压
6000V 以 上 阳极 A
英 文 为 Thyristor,也 称 为 可 控 硅 四 层 三 个 PN 结 的 功 率 半 导 体 器 件 流控制型器件 去
Silicon Controlled Rectifier 一是阳极电位高于阴极电位 它还能导通
它有三个电极
要使其导通必须具备两个条件
门极施加足够功率和宽度的触发脉冲信号 只要流过器件的正向电流大于维持电流 发信号来关断晶闸管是不行的 电流减小至维持电流以下 压) 直至其关断 相对其他功率器件
电
机
380V 功 率 KW 5 5 7 5 11 15 17 22
晶闸管额 定 电压 V 1200
电 机 额 定 电 流 Ie A
晶闸管封装形式
11 15 22 30 34 44
模块
30 37 45 55 75 90 110 135 150 200 250 280 320 400 450 500
60 74 90 110 150 180 220 270 300 400 500 560 640 800 900 1000
一个完整的正弦波 根值) I RMS =
x
I T(AV)
所 以 流 过 MTX 模 块 的 额 定 有 效 值 (方 均
π × IT(AV) =2.22 2
I T(AV) --------------------------------(3)
3
MTX 型 号 模 块 交 流 有 效 值 I RMS 如图 c MTC 型 号 模 块 从 外 部 将 电 极 1 和 2 联 接 在 一 起 后 就 是 MTX 型 号 模 块 公式 3 反并 联形成一个双向可控硅晶闸管 所 以 也 只 能 用 交 流 有 效 值 I RM S 标 称 同样适用 故按
,造 成 晶 闸 管 的 永 久 性 损 坏 .因 此 ,在 实 际 使 用 中 除 合 理 选 择 器 件 的 额 定
电 压 和 额 定 电 流 值 以 外 ,还 必 须 采 取 足 够 的 散 热 措 施 ,保 证 器 件 长 期 可 靠 的 工 作 过电压保护 凡超过正常工作时晶闸管应承受的最大峰值电压称为过电压 主要是雷击 不能及时消散 要的措施 晶闸管关断过电压 电网电压激烈波动或干扰 根据产生的原因可分为两类 换流过电压 保护 管芯内部会残留许多载流子 在反向电压的 即使线路中 使残存的载流子迅速消失 形 成 极 大 的 di/dt 电路产生过电压的外部原因 因此必须采取必 内部原因主要是电路状态发生变化时积累的电磁能量 开关过电压和雷击干扰过电压 V DSM 值 以 下
晶闸管在电机软启动领域中的选择与应用
一
晶闸管产品特点简介 从 本 世 纪 50 年 代 我 国 生 产 晶 闸 管 器 件 问 世 以 来 造工艺水平不成熟 能相当稳定 性能很不稳定 那时有人称之为 高电压 已朝着大电流 3000A 以 上 经 历 了 50 多 年 的 历 史 方向发展 它 是 一 种 具 有 P-N-P-N 控制门极 G 是一种电 二是控制 即正偏置 阴极 K 刚开始时Fra Baidu bibliotek由于制 各种性 可怕硅 现在随着制造水平的提高
MTX-110A MTX-135A MTX-160A MTX-182A MTX-200A MTX-250A MTX-350A MTX-400A MTX-500A KP600A KP800A KP1000A KP1000A KP1200A KP1500A KP1500A 平板式晶闸管
在 电 机 软 起 动 装 置 中 ,由 于 多 是 采 用 两 个 独 立 晶 闸 管 器 件 反 并 联 组 成 的 交 流 相 控 调 压 正 负 半周各对应一个晶闸管工作 触发参数 成分电流流过电机 机定子发热严重 发线路设计中 因此对两个反并联器件参数的一致性要求较高 尽量让正负半波对称 从这点来看 负载为电感性 包括晶闸管 否则会有直流 晶闸管模块 在触 维持电流参数等也都尽量要求挑选一致 由于电机为线圈绕组 甚至会烧毁电机线圈绕组 尽量采用强触发的方式
实 际 工 作 中 容 量 超 过 7.5KW 的 电 机 都 要 求 降 压 启 动 采用晶闸管数字控制软启动器
磁控降压启动器 的好处 应力 备
或两次的大电流冲击
主要表现在降低电机的起动电流 延长电机及相关设备的使用寿命
起动参数可视负载调整
1
晶闸管电机软起动器工作原理
晶闸管在电机软起动器中的应用是一种利用晶闸管进行交流调压的应用 可以相控 转矩 电流 改变晶闸管导通的相位角 调压的特点 定子上电压的平方成正比的 Ie 的比例 因此改变加在电机定子绕组上的电压 设定电机的起动电流
三
晶闸管在电机软起动中的应用 电机起动时起动电流一般为额定电流 大 对变压器的容量要求更高 因此 自耦降压启动 同时也对其它的用电设备造成很大的影响 /Y 变 换 降 压 启 动 等 降低配电容量 不管那种方式对电网还是存在一 具有比上面介绍的启动器更加优越 避免增容投资 降低起动机械 保护设 易于改善工艺
电压不能突变的特性吸收尖峰电压 短 最好采用无感电阻 路中过大的电流会将该线烧断 晶闸管额定电 流 A 电阻 R 电容 C Ω µF
对晶闸管额定电流的选择
相 当 于 两 个 安 培 的 电 流 例 如 一 个 55KW 的 三 相 交 流 电 机 其 每 相 额 定 电 流 有 效 值 是 110A 考虑两倍以上的放大余量 管 因 此 选 择 额 定 平 均 电 流 为 275A/2.22 150A 以 上 晶 闸 管 模 块 125A 以 上 的 平 板 式 晶 闸 或 选 额 定 平 均 电 流 为 275A/1.8 MTX 系 列 即装置不带旁路接触器 则对应
使 晶 闸 管 承 受 的 过 电 压 限 制 在 正 反 向 不 重 复 峰 值 电 压 V RSM 正向电流下降到零时
当晶闸管关断
作用下会瞬间出现反向电流
串 联 的 电 感 很 小 由 于 反 向 电 势 V=-Ldi/dt,所 以 也 能 产 生 很 高 的 电 压 尖 峰 (或 毛 刺 ),如 果 这 个 尖 峰 电 压 超 过 晶 闸 管 的 最 大 峰 值 ,就 会 损 坏 器 件 对于这种尖峰电压一般常用的方法是在器件两端并联阻容吸收回路 利用电容两端
实际工作中负载标称的额定电流是有效值
对几个主要参数作出一些说明
晶闸管额定电流平均值
I T(AV)
I F(AV)
( 图 (图 c)
a)
( 图
b)
从 图 a 中 可 以 计 算 出 额 定 通 态 电 流 平 均 值 I T(AV) 和 正 弦 半 波 电 流 峰 值 Im 之 间 数 学 表 达 式 为 :
晶闸管电压指标有
断态反向不重复峰值电压
中重复意味着晶闸管阴阳极承受的电压在一定的漏电流范围内是可以重复施加的 温和结温时漏电流额定值不一样 下 标称 结 温 漏 电 流 在 20mA 以 下 所以讲耐压指标时 不能脱离漏电流 一般地说
复意味着晶闸管阴阳极承受电压的最大峰值 超过此最大值漏电流变大 超过额定值 室 漏电流指标生 产商在产品说明书中或合格证中都给出了明确的范围 室 温 漏 电 流 在 2mA 以
因此过高的直流份量会使得电 另一方面
从而使电机报废
由于管芯在装配之前已进行过严格挑选
因此其一致性还是有所保障的 以能兼容器件触发参数的差异
四
晶闸管的保护 由于晶闸管的击穿电压接近工作电压 量小 工作时自身发热严重 一 般 Tj MA X = 125Cº 温极限值 线路中产生的过电压易造成器件电压热击穿 器 件 内 PN 结 温 Tj 同时其热容 如果不及时将这些热量排除 势必超过晶闸管的结
2 2
2
x
I
2 T(AV)
/4
0
I RMS =1.57
x
I T(AV) -----------------------------------------(2) 因双向可控硅晶闸管额 所以只能用交流有效
2
两 只 单 独 封 装 的 晶 闸 管 反 并 联 交 流 有 效 值 :I RMS 如图 b 值 I RMS 标 称 由 公 式 (1) 每 个 晶 闸 管 通 过 的 半 波 峰 值 均 为 Im = 该正弦波峰值为 I T(AV) 正负两个半波刚好组成 两只独立封装可控硅反并联后形成一个双向可控硅 因流过的电流为交流电 平均值为零 定电流不能用平均值标称
对 重 复 峰 值 电 压 和 不 重 复 峰 值 电 压 国 外 一 般 按 VDRM= VDSM-100V VRSM= VRSM-100V 国内一般按 VDRM= VDSM-200V %标 称 Ie 的 6-7 倍 因此在起动瞬间对电网冲击很 传统的降压启动方式有 VRRM= VRSM-200V 或 VDRM= VDSM 80-90 % VRRM= VRSM 80-90
各种不同类型的电力电子变换装置中被广泛使用
交流电机软启动就是一个典型的应用
二
晶闸管参数说明 作为使用者来说 要正确使用晶闸管 首先就要对晶闸管的各项电气参数有一个详细的了解 大多数人并不完全了解 如晶闸管额定电流标称的 因此有必要 两者之间是有根本区别的 但往往在实际工作中
这样就可以正确地选型 是平均值概念
利用晶闸管
我们知道电机转子上的力矩是与加在 可改变电机转子上的 即限电流 电机的起动电流按与额定
从而可根据电机负载的具体情况 其工作原理如下图
可设定电机起动电流为
0.5 Ie; Ie;; 2 Ie; 3 Ie; 4 Ie
起动方式
晶闸管电机软起动器工作原理示意图
2
晶闸管的选择 晶闸管是电机软起动器中最关键的功率器件 定电流 电压等参数有很大的关系 线 电 压 为 380V 余量倍数必须足够 对于低压电机 足够 的更高压电机 电流有效值 整机装置是否工作可靠与正确选择晶闸管额 即电流 电压 最后应考虑安装美观 体积尽量减小等 对 于 高 压 1100V 选型的原则应该首先考虑工作可靠性
晶闸管具有如下特点 一般几十个毫安 GTR MOSFET 不 同
导通后即使控制门极触发信号撤 也就是说通过关断触 必须将维持导通的 要想关断它
这 点 与 IGBT
因 此 有 时 需 要 进 行 强 迫 关 断 ,即 在 需 关 断 时 ,对 它 施 加 反 偏 置 电 压 (即 反 晶闸管因其具有低的导通压降 过流能力强 耐冲击 耐高压 所以在
各系列电机对晶闸管的选择列表如下 仅供参考 而且假设装置仅仅是用于电机软起动 即 装置带旁路接触器 如果装置还用于电机节能经济运行 的电流值应按 2 倍以上考虑 而且还必须保证足够的散热条件 软起装置 推荐晶闸管 额 定 电 流 IT A MTX-40A MTX-40A MTX-55A MTX-55A MTX-70A MTX-90A