Намитоков К. К., Ильина Н. А., Шкловский И. Г. Аппараты для защиты полупроводниковых устройств

ББК 31.264
Н 24 УДК 621.382.2:621.316.9

Рецензент канд. техн. наук А. А. Сакович
Намитоков К. К. и др.
Аппараты для защиты полупроводниковых устройств. К. К. Намитоков, Н. А. Ильина, И. Г. Шкловский. — М.: Энергоатомиздат, 1988.— 280 с: ил.

ISBN 5-283-00570-4

Рассмотрены аварийные режимы работы полупроводниковых устройств и требования, предъявляемые к системам их защиты. Описаны существующие виды аппаратов защиты, дан анализ факторов, определяющих защитные характеристики. Для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и эксплуатацией полупроводниковых устройств и аппаратов защиты для них.

2302030000-299 051(01)-88
ISBN 5-283-00570-4 © Энергоатомиздат, 1988

Содержание книги Аппараты для защиты полупроводниковых устройств

Предисловие
Глава первая. Силовые полупроводниковые устройства и требования к их защите
1.1. Виды, назначение и конструкция силовых полупроводниковых устройств
1.2. Предельные параметры, нагрузочные характеристики и механизм отказов силовых полупроводниковых приборов
1.3. Расчет режимов работы СПП при воздействии импульсов аварийного тока
1.4. Особенности аварийных режимов СПП и их термодинамическая стойкость
1.5. Общие требования к аппаратам токовой защиты и их классификация

Глава вторая. Электромагнитные быстродействующие автоматические выключатели
2.1. Принцип действия
2.2. Выключатели типов ВАБ-42 и ВАТ-42
2.3. Выключатели серии А3700
2.4. Выключатели зарубежных фирм
2.5. Способы снижения собственного времени срабатывания
2.6. Оптимизация конструкции дугогасительных систем
2.7. Тепловые процессы и давление в корпусе автоматических выключателей
2.8. Контактные системы и их влияние на характеристики выключателя
2.9. Перспективы развития быстродействующих электромагнитных автоматических выключателей

Глава третья. Специальные быстродействующие аппараты защиты
3.1. Полупроводниковые автоматические выключатели
3.2. Импульсные дуговые коммутаторы (ИДК)
3.3. Защита тиристорных преобразователей с помощью ИДК
3.4. Вакуумные и взрывные выключатели
3.5. Короткозамыкатели

Глава четвертая. Быстродействующие плавкие предохранители
4.1. Особенности современных конструкций
4.2. Основные характеристики
4.3. Материалы плавких элементов
4.4. Роль и характеристики наполнителя

Глава пятая. Тепловые процессы в номинальном режиме работы предохранителей
5.1. Локальное термическое сопротивление предохранителя и распределение плотности тока в плавком элементе
5.2. Температурное поле плавкого элемента
5.3. Реакция предохранителей на циклические воздействия нагрузки
5.4. Методы математического описания режимов работы предохранителей

Глава шестая. Преддуговые процессы в предохранителях
6.1. Адиабатический нагрев проволочного плавкого элемента
6.2. Влияние продольной теплопередачи
6.3. Искажение электрического поля при резком изменении сечения
6.4. Геометрия перешейка и его физическое моделирование
6.5. Пинч-эффект
6.6. Скин-эффект и эффект близости
6.7. Константа Мейера с учетом искажения электрического поля
6.8. Асимметрия процесса плавления быстродействующих предохранителей

Глава седьмая. Процессы развития и гашения электрической дуги в предохранителях
7.1. Описание стадии дугогашения и эмпирические модели дуги
7.2. Формализованные методы анализа
7.3. Экспериментальные исследования процессов коммутации в предохранителях
7.4. Выгорание плавкого элемента и габариты предохранителя

Глава восьмая. Жидкометаллические коммутационные устройства и самовосстанавливающиеся предохранители
8.1. Особенности коммутации в устройствах с жидкометаллическими контактами
8.2. Жидкометаллические (самовосстанавливающиеся) предохранители
8.3. Жидкометаллические выключатели
Заключение
Список литературы

Предисловие
В последние годы широкое применение получили мощные полупроводниковые (статические) преобразователи электрической энергии на всех стадиях ее генерирования, распределения и потребления. Одной из особенностей полупроводниковых преобразователей, как и вообще других полупроводниковых устройств, является низкая перегрузочная способность по току. Эта особенность привела к появлению новых специфических требований по их токовой защите, возможность удовлетворения которых с помощью классических аппаратов защиты — электромагнитных автоматических выключателей и плавких предохранителей — стала проблематичной.

Возникла необходимость целенаправленного поиска путей создания соответствующих средств защиты различных видов полупроводниковых устройств от аварийных токовых перегрузок. Вначале были сделаны попытки для их защиты использовать традиционные аппараты защиты — электромагнитные выключатели и плавкие предохранители, которые могли обеспечить требования защиты лишь в минимальной степени и то при больших «запасах прочности» по токовой перегрузке полупроводниковых устройств. В дальнейшем усилия были направлены на поиск компромиссных решений, с одной стороны, путем смягчения требований защиты (а следовательно, сохранения определенного резерва нагрузочной способности полупроводниковых устройств) и с другой — некоторого улучшения защитных характеристик традиционных аппаратов защиты. Основными предъявляемыми к последним требованиями явились быстродействие и высокая предельная коммутационная способность. Быстродействие у плавких предохранителей достигается достаточно просто путем повышения плотности номинального тока, правда, за счет ухудшения других их защитных характеристик и надежности. В то же время имеются принципиальные трудности по достижению необходимого уровня быстродействия электромагнитных автоматических выключателей, диктуемого условиями эксплуатации современных полупроводниковых устройств. Следует заметить, что и в настоящее время он еще не достигнут, хотя совершенствование их конструкции активно проводится во всех технически развитых странах. В связи с этим наряду с совершенствованием традиционных аппаратов защиты появилась большая группа специализированных устройств защиты, имеющих те или иные преимущества перед электромагнитными автоматическими выключателями и плавкими предохранителями. Это полупроводниковые (тиристорные) выключатели, вакуумные выключатели с принудительной коммутацией, импульсные дуговые коммутаторы, взрывные коммутаторы, самовосстанавливающиеся предохранители и др. Следует заметить, что до сих пор идут дискуссии о целесообразности применения и перспективности развития автоматических выключателей или предохранителей как аппаратов защиты полупроводниковых устройств. В то же время практический опыт говорит о том, что усовершенствованные варианты и автоматических выключателей, и плавких предохранителей пока что остаются в общем наиболее эффективными аппаратами защиты, имеющими, однако, свои достоинства и недостатки. Поэтому возможность и целесообразность их применения нужно решать каждый раз с учетом тех или иных конкретных условий. К тому же следует иметь в виду, что эти аппараты очень широко распространены, постоянно совершенствуются и причин для ограничения темпов их развития и применения в будущем авторы не видят.

Настоящая книга является попыткой систематизированного изложения основных вопросов теории и практики аппаратов защиты силовых полупроводниковых устройств. Авторы старались отразить не только современное состояние рассматриваемых вопросов, но и перспективы их решения.
При написании книги авторы широко использовали результаты собственных работ, выполненных в В.НИИэлектроаппарат и Харьковском институте инженеров коммунального строительства.
Авторы выражают искреннюю признательность И. Д. Беликову, взявшему на себя большой труд по редактированию рукописи, а также рецензенту А. А. Саковичу за ценные замечания.
Авторы будут благодарны за пожелания и критические замечания по книге и просят их направить по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоатомиздат.

Скачать книгу Намитоков К. К., Ильина Н. А., Шкловский И. Г. Аппараты для защиты полупроводниковых устройств. Москва, Издательство Энергоатомиздат, 1988