Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [ 20 ] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

				-					г raquo;
					-

Рис. 74. Допустимое значение параметра предбхранителей PC при переменном напряжении 418 В/50 Гц в горячем состоянии

Рис. 73. Характеристики отключения некоторых предохранителей типа PC и Р2 при переменном напряжении 418 В/50 Гц в горячем состоянии

70 5

70 10

Рис. 75. Допустимое значение параметра / t предохранителей Р2 при переменном напряжении 418 В/50 Гц в горячем состоянии

Рис. 76. Патрон предохранителя РС25 (масса 0,052 кг)

81,5 i г

103,5

Рис. 77. Патрон предохранителя РС63 (масса 0,13 кг)

Рис. 78. Патрон предохранителя PC 100 (масса 0,22 кг)

Рис. 79. Патрон предохранителя P22V05S с сигнайьным устройством (масса 0,6 кг)

Рис. 80- Патрон предохранителя P23V05S с сигнальным устройством и одним изогнутым контактом (масса 0,6 кг)

каталогах указываются условия (со8ф или постоянная времени цепи), для которых справедливы эти значения отключающей способности.

Значение зависит от предполагаемого тока короткого замыкания и также определяется кривыми в каталогах изготовителей. Чем меньще это значение, тем более пригоден предохранитель для защиты полупроводниковых приборов.

На рис. 73 показаны характеристики отключения отдельных предохранителей PC и Р2 при пременном напряжении 418 В/50 Гц. Кривые показывают среднее время отключения в горячем состоянии. Характеристики плавления сильно отличаются от характеристик отключения в области больших токов. Например, предохранитель РС63 при токе 1000 А плавится за 0,4 с, отключает цепь за 0,9 с. При токе 2000 А время плавления равно 150 мс, время отключения около 180 мс.

На рис. 74 и 75 показаны здвисимости от рабочего тока предохранителей PC и Р2 при переменном напряжении 4 8 В/50Гц (верхнее значение It соответствует горячему состоянию).

Габаритные чертежи предохранителей PC и Р2 показаны на рис. 76-81. Предохранители Р2 и РЗ имеют одинаковые форму и размеры и отличаются только внутренней конструкцией плавких элементов.

Изменение конструкции плавкого элемента в предохрани-ях РЗ позволило существенно снизить значение It по

сравнению с предохранителями Р2. Например, предохранитель Р2 на 400 А при напряжении 550 В/50 Гц имеет в холодном состоянии при токе 10 А значение 1 ( = 3,S 10 А с. У предохранителя РЗ на 400 А при тех же условиях это значение равно 2,5 10- А с. У двух параллельно включенных предохранителей РЗ на 200 А с общим номинальным током 400 А значение It уменьшается до 1,1 10- Ас. Отсюда видно, что предохранители РЗ лучше защищают полупроводниковые приборы, так как для сгорания их вставки достаточно гораздо меньшего значения /г. Очевидно также, что если номинальный ток защиты достигается параллельным соединением двух одинаковых предохранителей с половинным номинальным током, значение Pt сильно уменьшается.

Колодки-держатели для предохранителей SPC и SP24V05 показаны на рис. 82 и 83. Габаритные размеры колодок типа SPC приведены в табл. 19. Рекомендуемые сечения проводов для подключения предохранителей приведены в табл. 20.

В 1983 г. в ЧССР была закончена разработка новой серии быстродействующих предохранителей для защиты полупроводниковых приборов Р40. Эти предохранители постепенно вытесняют все другие предохранители того же назначения. По конструкции и размерам они соответствуют стандарту DIN43653 (ГДР), который был взят за основу при создании нового нормативного документа на предохранители Международной электротехнической комиссии. Номинальное переменное напряжение предохранителей Р40 равно 660 В, а номинальное постоянное напряжение 440 и 220 В. Диапазон их номинальных токов от 10 до 630 А. Они имеют встроенные сигнальные контакты, высокую отключающую способность и малые значения It. Параметры этих предохранителей содержатся в каталогах предприятия ZSE - OEZ (г. Летоград) и в чехословацком стандарте CSN35 4713.

Для индивидуальной защиты полупроводниковых приборов в предохранителях конструктивно особенно удобны предохранители с резьбовыми отверстиями на торцевых поверхностях, показанные на рис. 84. Это изделия фирмы Semikron (ФРГ) со

Таблица 19. Размеры колодок-держателей предохранителей SPC25, SPC63 и SPC100 н их масса (см. рис.82)

Таблица 20. Рекомендуемые сечения медных проводов для подключения предохранителей типов PC и Р2

встроенной визуальной сигнализацией срабатывания предохранителя. Предохранитель (рис. 84) имеет номинальный ток 630 или 710 А. Предохранитель фирмы Semikron на токи от 32 до 160 А показан на рис.85. Он также имеет визуальную сигнализацию срабатывания.

Фирма International Rectifirs (США - Англия) вьшускает кроме обычных сдвоенные предохранители. Сдвоенные предохранители имеют, как мы уже показали, меньшее значение It, чем обычные одинарные. Одинарный предохранитель этой фирмы на 400 А при напряжении 240 В имеет Pt=\,6-10 А с, а сдвоенный лишь 0,8 10 А-с. Сдвоенные предохранители фирма выпускает на ток до 900 А.

При выборе места размещения предохранителя нужно учитывать, что нельзя пренебрегать предохранителем как источником выделения тепла. Это место повышенного сопротивления цепи, и в нем выделяется больше тепла, чем в линии такой, же длины. Предохранитель рассчитан на высокую тепловую нагрузку своей конструкцией и использованными керамическими материалами, из которых изготовляются патрон предохранителя и колодка-держатель.

Теплом, выделяемым предохранителем, нагреваются окружающие детали. Необходимо особое внимание обращать на то, чтобы от предохранителей не перегревались близко расположенные и чаще всего непосредственно соединенные с ними проводниками, силовые полупроводниковые приборы и модули. Кроме теплоизлучения и конвекции, которые можно обезвредить, например, перегородками или путем свободного размещения, существует проблема передачи тепла через соединительные проводники между предохранителем и силовым полупроводниковым прибором. Этот соединительный проводник обладает хорошей электрической и тепловой проводимостью и может переносить тепло из более горячего предохранителя к более холодному полупроводниковому прибору.

Til-ф-

II I

Рис. 81. Патрон предохранителя P24V05S с сигнальным устройством и двумя изогнутыми контактами (масса 0,62 кг)

Рис. 82. Колодка-держатель для патронов предохранителя SPC25, SPC63 и SPC100 (размеры приведены в табл. 19)

На рис. 86 показаны три возможных случая распределения температуры соединительной шины между предохранителем и полупроводниковым прибором. Первая кривая (рис. 86, а) относится к мало нагруженной шине, в которую тепло поступает с обеих сторон. Второй случай (рис. 86, б) характерен для перегруженной шины, из которой тепло идет и в предохранитель, и в прибор. Третий случай (рис. 86, в) относится к правильно выбранной шине, когда производная функция распределения температуры в месте подключения шины к полупроводниковому прибору равна нулю, т. е. из предохранителя в полупроводниковый прибор не переходит тепло. Длина шины / при кривой распределения температуры b определяется по формуле

V 2а 2агС d-pl

где А, - теплопроводность материала шины; d-толщина шины; а - поверхностная теплоотдача; 9j-перегрев в месте соединения шины с предохранителем; - перегрев в месте соединения шины с полупроводниковым прибором; с - ширина

шины; р - удельное сопротивление материала шины; /- ток, протекающий по шине.

Из этого уравнения видно, что шина должна быть тем длиннее, чем больше ее теплопроводность X и толщина d и чем хуже ее охлаждение. Длина / увеличивается также с увеличением разности между температурами предохранителя Uj и полупроводникового прибора Uj.

На рис. 87 показаны зависимости длины / и объема V мед- Р - 3. Колодка-держатель ной шины шириной SP24V05 (масса 0,68 кг)

20 мм с теплоотдачей а= 14 Вт/(К м) для токов от 50 до 200 А от толщины d при перегревах концов Ui = 1000 K, U2 = 50 К. Видно, что кривые для токов 100 А и выше имеют минимум и по длине, и по объему. Это означает, что для данных условий существует шина минимальной длины или минималь-

предохранителя

Рис. 84. Предохранитель фирмы Semikron (ФРГ) на токи 630 и 7 О А со встроенной сигнализацией срабатывания S

Рис. 85. Предохранитель фирмы Semikron (ФРГ) на токи от 32 до 160 А с сигнализацией срабатывания S