Классификация полупроводниковых аппаратов и требования, предъявляемые к ним

На основе СПП могут быть выполнены коммутационные и защитные аппараты постоянного и переменного тока низкого и высокого напряжения в широком диапазоне изменения номинальных токов и напряжений. Поэтому в самом общем виде их можно классифицировать по тем же признакам, что и электромеханические аппараты: по назначению, роду тока, номинальному напряжению, конструктивным особенностям и др. Проведем разделение СПП на виды по принципу действия.

Аппараты с естественной коммутацией. Эти аппараты предназначены для работы в сетях переменного тока. Отключение их осуществляется за счет изменения полярности напряжения источника питания, в результате чего к тиристорам прикла-дывается обратное напряжение, и они выключаются. При естественной коммутации не требуется каких-либо дополнительных схемных или других решений, кроме необходи-мости блокировать поступление управляющих сигналов на входы тиристоров. Принцип естественной коммутации используется во всех полупроводниковых и комбинированных аппаратах переменного тока: контакторах, пускателях, переключателях, выключателях нагрузки и выключателях при оперативном отключении номинальных токов.

Аппараты, с искусственной коммутацией. Процесс отключения этих аппаратов тоже связан с изменением знака напряжения на СПП и поддержанием сигнала обратного смещения на время, достаточное для их выключения. Но в данном случае это достигается вспомогательными схемными средствами, с помощью которых обеспечивается снижение анодного тока в СПП до нуля. В группу аппаратов, где используется искусственная коммутация, входят все аппараты постоянного тока и защитные полупроводниковые аппараты переменного тока.

Комбинированные аппараты. Особенность комбинированных аппаратов состоит в том, что процесс отключения их протекает в два этапа. В течение первого этапа за счет схемных средств или воздействия на электрическую дугу осуществляется принудительный переход тока из контактной цепи в параллельно соединенную с ней полупроводниковую цепь. На втором этапе происходит прерывание тока полупроводниковой частью аппарата с использованием, как правило, принципа естественной коммутации. По аналогии с электромеханическими аппаратами комбинированные аппараты разделяются на синхронные и несинхронные в зависимости от режима размыкания контактной цепи: в определенном интервале времени перед нулем тока или в любой момент времени.

Аппараты с фазовым регулированием. К этой группе относятся аппараты переменного тока с естественной и искусственной коммутацией, выполняющие дополнительно функцию регулирования выходной мощности. Силовые части аппаратов с фазовым регулированием и без регулирования не имеют различий. Режим регулирования обеспечивается системой управления, с помощью которой осуществляется задержка включения тиристоров на заданный угол по отношению к нулю тока.

Несмотря на ряд принципиальных особенностей, полупроводниковые и комбинированные аппараты являются одним из видов электрических аппаратов и поэтому должны удовлетворять всем требованиям, которые к ним предъявляются. Конкретные требования определяются функциональным назначением аппаратов и условиями их эксплуатации. К наиболее важным из них относятся следующие:

-   обеспечение быстродействующей защиты СПП от перенапряжений, токов перегрузки и короткого замыкания;

-   ограничение до допустимых значений скорости нарастания прямого напряжения;

-    ограничение скорости нарастания тока при включении СПП;

-   обеспечение оптимальных параметров управляющих импульсов;

-    обеспечение оптимальных условий охлаждения полупроводниковых приборов.

Выполнение перечисленных требований позволяет реализовать преимущества полупроводниковых и комбинированных аппаратов и обеспечить высокий уровень надежности их при общем сроке службы более 10 лет.