晶閘管的保護(hù)研究

王逍遙

摘? 要：分析了幾種常見的過電壓、過電流現(xiàn)象，提供了幾種簡便、實(shí)用、有效的保護(hù)方法。該電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。

關(guān)鍵詞：過電壓;過電流;保護(hù)

一、晶閘管過電壓保護(hù)

（一）產(chǎn)生過電壓的原因

在電路中出現(xiàn)過電壓，其值超過晶閘管的阻斷電壓時(shí)，將會使其PN結(jié)損壞。過電壓是造成晶閘管電路故障的重要原因之一，產(chǎn)生過電壓的原因有如下幾種：

1.雷擊浪涌電壓

直擊雷和感應(yīng)雷將在輸電線上產(chǎn)生浪涌電壓，盡管電網(wǎng)中裝有閥形避雷器，但是殘余電壓仍有可能涌入控制電路并損壞晶閘管。

2.線路諧振產(chǎn)生高壓

由于變壓器漏電抗和二次側(cè)線圈分布電容的存在，當(dāng)變壓器一次側(cè)接通時(shí)，二次側(cè)會產(chǎn)生諧振高電壓，其值最大可達(dá)額定電壓峰值的兩倍甚至更高。

3.電感的楞次效應(yīng)產(chǎn)生高壓

在具有感性元件的電路通斷或換相時(shí)，由于電流突然間變化在楞次效應(yīng)的作用下將在線圈兩端產(chǎn)生高壓，它通過連接電路加在晶閘管上，可能引起晶閘管過電壓。

（二）過電壓保護(hù)

針對過電壓存在的事實(shí)和產(chǎn)生的原因，可以從設(shè)計(jì)上想辦法保護(hù)。設(shè)計(jì)上的保護(hù)，一是在電路中設(shè)計(jì)能量吸收回路。R1C1，R2C2組成了電阻電容能量吸收回路，對于圖1中的R1C1值的選取原則是：除具備過電壓保護(hù)功能以外，還可以對高次諧波干擾電壓有濾波作用。根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)，通常C1為10UF/1000V，R1為5.1/30W，R2C2的取值，與晶閘管的額定電流有關(guān)。實(shí)用中，為了簡化電路，對于過零觸發(fā)的晶閘管常用R1C1吸收回路，省去R2C2吸收回路。二是用非線性元件吸收過電壓。非線性元件具有抑制過電壓峰值于一定電壓值的功能，將其與保護(hù)電路和器件并聯(lián)起來即可吸收過電壓，達(dá)到過電壓保護(hù)的目的。由于氧化鋅壓敏電阻這類器件的非線性特性并不理想，特別是在大電流情況下，因此，實(shí)用中很少采用它，而常用RC能量吸收回路。

二、晶閘管過電流保護(hù)

（一）產(chǎn)生過電流的原因及后果

1.輸出回路或負(fù)載出現(xiàn)短路故障

當(dāng)輸出回路發(fā)生短路時(shí)，其短路電流往往很大，可達(dá)額定電流的幾十倍。大的短路電流將使晶閘管的轉(zhuǎn)折電壓下降，以至完全喪失正向阻斷能力，并使反向漏電流急劇增加，導(dǎo)至PN結(jié)層燒毀而成為永久性損壞。

2.三相負(fù)載不平衡產(chǎn)生過電流

在三相電路中，如果某種原因引起負(fù)載不平衡時(shí)，將會使得某相電路產(chǎn)生過電流現(xiàn)象。

3.設(shè)計(jì)、安裝不當(dāng)引起電流

由于引起的過電流往往沒有超過晶閘管選取的安全余量，短時(shí)間不會損壞晶閘管。但對于整個(gè)設(shè)備而言，即存在著不安全的因素，因此也是不允許的。

（二）過電流保護(hù)

1.嚴(yán)格操作規(guī)程，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)

確認(rèn)設(shè)計(jì)安裝無誤后試運(yùn)行，正常后再投入生產(chǎn)。生產(chǎn)中經(jīng)常監(jiān)視電流表的指示，發(fā)現(xiàn)過電流時(shí)，立即停機(jī)排除故障，設(shè)計(jì)、安裝中嚴(yán)格校驗(yàn)負(fù)載，消除過電流隱患，生產(chǎn)間隙時(shí)，加強(qiáng)檢修維護(hù)使設(shè)備始終處于良好工作狀態(tài)。

2.晶閘管回路中串入熔斷器

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，考慮串入恰當(dāng)值（可查電工手冊）的快速熔斷器，如圖1的FU所示。

3.晶閘管回路中串入過流繼電器

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，用過電流繼電器的常閉接點(diǎn)控制主回路的接觸器線圈和晶閘管觸發(fā)器，當(dāng)過流時(shí)，接點(diǎn)斷開，接觸器線圈斷電，觸發(fā)器不送觸發(fā)脈沖，達(dá)到雙保護(hù)的目的。

三、晶閘管的過熱保護(hù)

（一）晶閘管發(fā)熱的原因

晶閘管有一定的內(nèi)阻，正向?qū)〞r(shí)將會產(chǎn)生一定的熱量，這些熱量如果不能及時(shí)散去而在管子的芯片中積累的話，將會使管子性能變差，乃致燒毀晶閘管。因此必須采用過熱保護(hù)。

（二）晶閘管過熱保護(hù)的方法

1.散熱保護(hù)法

所謂散熱保護(hù)就是用水冷、油冷和自然冷卻的方法，將芯片中的熱量散去。

2.加裝溫度繼電器保護(hù)

設(shè)計(jì)時(shí)，在散熱器加裝一個(gè)定溫80℃的過熱繼電器，利用其特點(diǎn)（常開和常閉點(diǎn)，由設(shè)計(jì)者的習(xí)慣而定）控制觸發(fā)器和過溫報(bào)警器，當(dāng)溫度大于等于80℃時(shí)，過熱繼電器觸點(diǎn)動作?？刂朴|發(fā)器不發(fā)送觸發(fā)脈沖使晶閘門關(guān)斷，并同時(shí)控制溫度報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警。待排除過熱故障后再行送電工作。在晶閘管的使用中，如能綜合利用上述幾種方法保護(hù)晶閘管，可大大減少由晶閘管引起的設(shè)備故障，使控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。