Защита тиристорных каскадов от выбросов напряжения
Для надежной работы твердотельного реле важнейшее значение имеют характеристики перегрузки коммутирующего элемента. Эффективная защита выходных каскадов ТТР основана на включении варисторов и (или) защитных диодов (супрессоров или TVS) параллельно индуктивной нагрузке или коммутирующему ключу. Ва-ристор — это резистивный элемент с резко выраженной нелинейностью характеристики. Защита схемы варистором основана на резком уменьшении его внутреннего сопротивления до долей Ома при превышении импульсом напряжения определенной величины. Ток через варистор быстро возрастает, в результате чего эффективно подавляется импульсная помеха.
Время срабатывания дисковых варисторов по сравнению с защитными диодами относительно низкое (около 25 не). У варисторов для поверхностного монтажа (SMD) время срабатывания от 0,5 нс до единиц не. Вольтамперные характеристики защитного диода и стабилитрона очень похожи, но время срабатывания супрессора составляет всего несколько пикосекунд (пс). При этом, несмотря на очень малые размеры, защитные диоды поглощают импульсные помехи огромной мощности. В высоковольтных схемах защитные диоды допускается соединять последовательно, включая параллельно каждому выравнивающий резистор сопротивлением не менее 1 МОм. При монтаже варисторов и защитных диодов необходимо минимизировать длину их выводов для уменьшения паразитной индуктивности. Установка
варисторов между «фазой» и «нулем», «фазой» и «землей» и между «землей» и «нулем» может сыграть решающую роль в защите схемы от нежелательных помех.
Широкую номенклатуру защитных диодов выпускают компании ST, Semikron, On Semiconductor, Vishay. На складе компании КОМПЭЛ всегда в наличии широкий выбор защитных диодов серий 1.5КЕхх или РбКЕхх. Вместо символов «хх» в наименовании обозначено номинальное напряжение пробоя супрессора. Первая серия рассчитана на рассеиваемую мощность до 1,5 кВт, вторая серия — до 600 Вт (при длительности импульса до 1 мс).
РАБОТА ТВЕРДОТЕЛЬНОГО РЕЛЕ НА РЕАКТИВНУЮ НАГРУЗКУ
При работе ТТР на емкостную нагрузку в выходной цепи возможны многократные перегрузки по току с высокой скоростью нарастания тока di/dt. При включении реле в фазе напряжения, отличной от нуля, возникает скачок тока, превышающий номинальное значение во много раз. Исходя из этого, для работы на емкостную нагрузку предпочтительнее использовать ТТР с контролем перехода фазы силового напряжения через ноль. Дополнительно ограничить скорость нарастания тока можно с помощью фильтрующей индуктивности, включенной в цепь питания выходного каскада реле.
При работе на индуктивную нагрузку из-за сдвига фаз между током и напряжением использование ТТР с переключением по нулевому уровню не является оптимальным выбором. Для работы на реактивную нагрузку рекомендуется выбирать реле с повышенным допустимым импульсным (ударным) током.
ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ И МАКСИМАЛЬНЫЙ ТОК НАГРУЗКИ
При выборе ТТР необходимо обязательно учитывать тип нагрузки, на которую оно работает, так как при включении броски тока могут в 40 раз и более превышать номинальный ток в выходной цепи
(необходимо также учитывать и моменты выключения нагрузки). На рис. 3 показаны осциллограммы напряжений на разных типах нагрузки в момент включения.
Из рисунка 3 видно, что при включении лампы накаливания выходной каскад может подвергаться перегрузке в 15 раз в промежутке времени около 0,3 секунд. Неслучайно перегорание лампы накаливания чаще всего происходит именно в момент включения. Большой пусковой ток перегружает нить накала, приводит к появлению микротрещин, снижает ее эмиссионную способность и долговечность. При снижении броска тока срок службы лампы накаливания возрастает в несколько раз.
|
