晶闸管电路的保护与其他控制电路.docx

晶闸管电路的保护与其他控制电路一、晶闸管保护电路1、主电路中的晶闸管保护电路晶闸管阳极、阴极两端或晶闸管电源输入端、输出端经常加设相关保护电路，以对晶闸管提供过 电压、过电流等相关保护1）过电流保护产生过载的主要原因：负荷过载、线路短路、电源缺相、晶闸管本身击穿损坏或误触发等，因晶 闸管元件体积小，过载时会造成结温过高而烧毁，所以必须严格限制过载电流，除控制（电子）电路实 施的保护外，在主电路中经常采用在电源串入快速熔断器，对晶闸管的过载进行保护，在发生6倍晶闸 管额定电流时，一个周波可以熔断此外，还可采用过电流继电器、直流快速断路器等用于过载和短路 保护，但保护速度和效果不如快速熔断器快速熔断器的额定电流值为晶闸管电流平均值的1.25〜1.5倍下图以直流调压电路为例，说明快速熔断器在主电路中的接法图1快速熔断器在晶闸管主电路中的接法2）过电压保护产生过电压的原因一般因感性负载电路的开闭、电源电压波动、快速熔断器熔断、电源侧侵入的 浪涌电压等，针对形成过电压的不同原因，可采取不同的抑制方法，如抑制过电压能量的上升速率、增 加其能量的耗散等，目前最常用的是中主电路回路中接入吸收能量的元件，使能量得以耗散，称之为吸 收回路或缓冲电路。

通常过电压具有较高的频率，因此常采用电容作为吸收元件，但为防止振荡，增加阻尼电阻，构 成R、C吸收回路阻容吸收回路可以接在电源输入侧（交流侧）、输出侧（直流侧）和晶闸管的阳极 和阴极之间但R、C阻容吸收回路的时间常数是固定的，对时间短、峰值高、能量大的过电压吸收能 力有限，因而在输入侧，通常还并有硒堆、压敏电阻等非线性元件，用以对晶闸管的过电压进行吸收 硒堆由多片硒片叠合而成，硒堆涌流容量大，对过电压抵制效果好，有自恢复特性等优点，但因体积大， 价格高，在中、小容量的晶闸管装置中，已经很少应用压敏电阻的电压与电流呈非线性关系，当其两端所加电压低于压敏电压值时，压敏电阻的电阻值 接近无穷大，为高阻状态，对连接电路没有影响；当压敏电阻两端电压高于压敏电压值时，迅速击穿导 通（变为低阻状态），形成较大的泄放电流当其端电压因泄放又低于压敏电压值时，又恢复为高阻态 当其两端电压超过最大限制电压时，压敏电阻出现不可逆性击穿损坏压敏电阻在电路中起到过电压保 护、抑制浪涌电流、吸收尖峰电压、电压限幅、稳压等作用图2中的a电路，是并联在晶闸管阳极和阴极之间的RC吸收回路，对晶闸管两端的电压跃变产生 抑制作用，降低闸管元件在换向时承受的过电压冲击。

其“瞬升”电压尖刺为电容C所吸收，电阻R 为防止振荡出现的阻尼电阻电容C的耐电压值，取回路电压的1.5倍左右，C的容量值在晶闸管通态平均电流值20A-200A时，图2晶闸管过电压保护电路图2中b电路，是在晶闸管两端并联压敏电阻，以吸收突变电压能量，使用压敏电阻需注意两个 参数：1） 压敏电压：即击穿电压或阀值电压，其范围从10-9000V不等用于单相220V时，其正弦波 电压最大值约300V，需采用压敏电压值为470V的压敏电阻器件，用于吸收470V左右的尖峰电压；用 于三相380V回路，因电源电压的最大值为500V左右，需采用压敏电压值为800V左右的压敏电阻， 吸收回路中可能产生的异常尖峰电压压敏电压值的选用标准，应为回路电压的1.2倍以上，用于交流回路时，应取交流峰值（最大值） 电压的1.2倍以上2） 流通容量：流通容量的范围为2〜20kA，指压敏电阻两端的电压变化不超过±10%，在8〜20卜 内施加的峰值电流值从保护效果出发，选用流通容量大一些的器件交流较好，多只并联使用，其流通 容量增大，使击穿时的泄放电流值上升图2的c电路，当压敏电阻并接于L1、L2、L3电源线上时，应选用MYG14k821 （压敏电压值820V、 流通容量14kA）型的压敏电阻器件；当压敏电阻进行星接时，可选用MYG14K471 （压敏电压值470V、 流通容量14kA）型的压敏电阻器件。

表1常用部分压敏电阻器件的型号和参数:型号最大连续工作 电压压敏电压最大限制 电压通流容量（8/20us）最大能量（J）额定功率电容量AC(V)DC(V)V0.1mAVp(V)lp(A)1 次(A)2 次(A)10/1000us2ms(W)1KH Z (pF)MYG-32D391K250320390(351-429)65020025000200003303200MYG-32D431K275350430(387-473)71020025000200003603100MYG-32D471K300385470(423-517)77520025000200003802800MYG-32D511K320415510(459-561)84520025000200004302700MYG-32D621K385505620(558-682)102520025000200004702400MYG-32D681K420560680(612-748)112020025000200004952200MYG-32D751K460615750(657-825)124020025000200005202000MYG-32D781K485640780(702-858)129020025000200005501900MYG-32D821K510670820(738-902)135520025000200005801800MYG-32D911K550745910(819-1001)150020025000200006201300MYG-32D951K575765950(855-1045)157020025000200006501200MYG-32D102K6258251000(900-1100)165020025000200006851100MYG-32D112K6808951100(990-1210)181520025000200007501000MYG-40D210K130 170200(185-225)39525040000250003108400MYG-40D241K150200240(216-264)45525040000250003608000MYG-40D271K175225270(243-297)55025040000250003907600MYG-40D331K210275330(297-363)59525040000250004606700MYG-40D361K230300360(324-396)65025040000250004756200MYG-40D391K250320390(351-429)71025040000250004905100MYG-40D431K275350430(387-473)77525040000250005504900MYG-40D471K300385470(423-517)84525040000 250006004300MYG-40D511K320415510(459-561)102525040000250006404200MYG-40D621K385505620(558-682)112025040000250007203800MYG-40D681K420560680(612-748)124025040000250007503500MYG-40D751K460615750(675-825)129025040000250007803200MYG-40D781K485640780(702-858)135525040000250008203000MYG-40D821K510670820(738-902)1500250400002500090029002、控制电路中的电流、电压信号检测和停机保护电路台完善的晶闸管调压设备，不仅能完成交、直流调压控制的任务，其故障检测与保护功能往往也是比较完善的。

成熟的交、直流调压装置，是集调压控制与保护功能于一体的L1L2L3TA1TA2TA3晶闸管主电路输出端电流、电压检测电路负载电路电流检测与过流故障信号缺相故障信号形成电路缺相故障信号、输入电源的—过电压、欠电压故障信号电路停机信号电路电路 用电流显示、电压显示图3晶闸管调压装置的电子保护电路用3只电流互感器取得电流信号和过载保护信号，是最基本的和较为常见的一个方法由TA1〜TA3等3只电流互感器，取出三相工作电流信号，即可形成过载、短路和缺相等故障保护 信号，而且采集电流信号作为缺相故障的判断，比采集电压信号更为准确和合理，不仅能反映电源的缺 相，还能反映出负载电动机的绕组有否缺相故障检测到的电流信号和由电流信号形成的故障信号，送 往后级电路，除用作运行（起动）电流显示，故障显示外，还向移相触发电路，输送故障时的停机保护 信号，使主电路晶闸管在故障发生后处于可靠的关断状态有些设备还增设了输入电源检测电路，由隔离变压器、光耦合器或由电阻衰减直接引入三相电源 电压信号，并由检测信号产生电源缺相故障信号，和输入电源电压的过电压、欠电压信号，送入后级电 压显示、故障显示和停机信号电路，故障时关断晶闸管。

部分设备的电路，还从主电路输出端，取出电流/电压反馈信号，除用于形成电流环/电压环的闭环 控制外，电流/电压反馈信号，还用于输出电流/电压值的显示和故障报警停机信号控制电路中的电流、电压信号检测和停机保护电路，在本书后续几章，有针对电路实例的详尽讲解， 请参阅本书后文二、相序及功率因数角检测电路晶闸管交、直流调压装置中，有时还需要另两个检测电路，即相序检测电路和功率因数角检测电 路，前者往往和输入电压检测（缺相检测）电路合为一体，后者则需取用电源电压和电源电流两个检测 量1、三相电源相序检测电路用数字技术生成三相移相触发脉冲时，触发脉冲是严格按一种相序形式一一正相序或反相序—— 输出的，接入电源相序必须与输出相序相对应；采用三相步同步变压器采集同步脉冲信号，也必须接正 相序接入三相电源，以形成正确的同步信号，为控制电路取用两类移相触发电路，都需要增设相序检 测电路。