1单只晶闸管额定通态电流方均根值(即有效值)IRMS
2两只单独封装的晶闸管反并联交流有效值:IRMS
如图b两只独立封装可控硅反并联后形成一个双向可控硅因双向可控硅晶闸管额定电流不能用平均值标称因流过的电流为交流电平均值为零所以只能用交流有效值IRMS标称由公式(1)每个晶闸管通过的半波峰值均为Im=IT(AV)正负两个半波刚好组成一个完整的正弦波该正弦波峰值为xIT(AV)所以流过MTX模块的额定有效值(方均根值)
π×IT(AV)
IRMS==2.22IT(AV)－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－(3)

3MTX型号模块交流有效值IRMS
如图cMTC型号模块从外部将电极1和2联接在一起后就是MTX型号模块反并联形成一个双向可控硅晶闸管所以也只能用交流有效值IRMS标称公式3同样适用但由于考虑到MTX内部每个晶闸管额定平均电流IT(AV)值是在单独测试情况测得的,双管芯同时工作时(严格说相差10ms交替导通),管芯之间热量相互会有一点影响故按IRMS=(1.6-2.0)IT(AV)考虑平均值和方均根(即有效值)为宜晶闸管耐压的参数VDRM;VRRM;VDSM;VRSM晶闸管电压指标有断态正向不重复峰值电压VDSM断态正向重复峰值电压VDRM断态反向不重复峰值电压VRSM断态反向重复峰值电压VRRM以上概念中重复意味着晶闸管阴阳极承受的电压在一定的漏电流范围内是可以重复施加的不重复意味着晶闸管阴阳极承受电压的最大峰值超过此最大值漏电流变大超过额定值室温和结温时漏电流额定值不一样所以讲耐压指标时不能脱离漏电流漏电流指标生产商在产品说明书中或合格证中都给出了明确的范围一般地说室温漏电流在2mA以下结温漏电流在20mA以下对重复峰值电压和不重复峰值电压国外一般按VDRM=VDSM-100VVRSM=VRSM-100V标称国内一般按VDRM=VDSM-200VVRRM=VRSM-200V或VDRM=VDSM80-90%VRRM=VRSM80-90%标称

三晶闸管在电机软起动中的应用
电机起动时起动电流一般为额定电流Ie的6-7倍因此在起动瞬间对电网冲击很大对变压器的容量要求更高同时也对其它的用电设备造成很大的影响
因此实际工作中容量超过7.5KW的电机都要求降压启动传统的降压启动方式有磁控降压启动器自耦降压启动/Y变换降压启动等不管那种方式对电网还是存在一或两次的大电流冲击采用晶闸管数字控制软启动器具有比上面介绍的启动器更加优越的好处主要表现在降低电机的起动电流降低配电容量避免增容投资降低起动机械应力延长电机及相关设备的使用寿命起动参数可视负载调整易于改善工艺保护设备。

 1晶闸管电机软起动器工作原理
晶闸管在电机软起动器中的应用是一种利用晶闸管进行交流调压的应用利用晶闸管可以相控改变晶闸管导通的相位角调压的特点我们知道电机转子上的力矩是与加在定子上电压的平方成正比的因此改变加在电机定子绕组上的电压可改变电机转子上的转矩从而可根据电机负载的具体情况设定电机的起动电流电机的起动电流按与额定电流Ie的比例可设定电机起动电流为0.5Ie;Ie;;2Ie;3Ie;4Ie即限电流起动方式其工作原理如下图

2晶闸管的选择
晶闸管是电机软起动器中最关键的功率器件整机装置是否工作可靠与正确选择晶闸管额定电流电压等参数有很大的关系选型的原则应该首先考虑工作可靠性即电流电压余量倍数必须足够其次应考虑经济性即性价比最后应考虑安装美观体积尽量减小等对于低压电机线电压为380V晶闸管的正反向重复额定电压VDRMVRSM选择为1200V足够对于高压660V的电机则应至少选择电压为2200V以上的晶闸管对于高压1100V的更高压电机晶闸管的耐压至少选择电压为3500V以上
对晶闸管额定电流的选择必须考虑电机的额定工作电流一般来说三相电机每相额定电流有效值Ie按Ie=(2.5-3)Pe(安培)电机的额定功率KW即每一个千瓦KW相当于两个安培的电流例如一个55KW的三相交流电机其每相额定电流有效值是110A考虑两倍以上的放大余量因此选择额定平均电流为275A/2.22125A以上的平板式晶闸管或选额定平均电流为275A/1.8150A以上晶闸管模块MTX系列
各系列电机对晶闸管的选择列表如下仅供参考而且假设装置仅仅是用于电机软起动即装置带旁路接触器如果装置还用于电机节能经济运行即装置不带旁路接触器则对应的电流值应按2倍以上考虑而且还必须保证足够的散热条件在电机软起动装置中,由于多是采用两个独立晶闸管器件反并联组成的交流相控调压正负半周各对应一个晶闸管工作因此对两个反并联器件参数的一致性要求较高包括晶闸管触发参数维持电流参数等也都尽量要求挑选一致尽量让正负半波对称否则会有直流成分电流流过电机由于电机为线圈绕组负载为电感性因此过高的直流份量会使得电机定子发热严重甚至会烧毁电机线圈绕组从而使电机报废从这点来看晶闸管模块由于管芯在装配之前已进行过严格挑选因此其一致性还是有所保障的另一方面在触发线路设计中尽量采用强触发的方式以能兼容器件触发参数的差异。
四晶闸管的保护
由于晶闸管的击穿电压接近工作电压线路中产生的过电压易造成器件电压热击穿同时其热容量小工作时自身发热严重如果不及时将这些热量排除器件内PN结温Tj势必超过晶闸管的结温极限值一般TjMAX=125Co,造成晶闸管的永久性损坏.因此,在实际使用中除合理选择器件的额定电压和额定电流值以外,还必须采取足够的散热措施,保证器件长期可靠的工作

过电压保护
凡超过正常工作时晶闸管应承受的最大峰值电压称为过电压电路产生过电压的外部原因主要是雷击电网电压激烈波动或干扰内部原因主要是电路状态发生变化时积累的电磁能量不能及时消散根据产生的原因可分为两类开关过电压和雷击干扰过电压因此必须采取必要的措施使晶闸管承受的过电压限制在正反向不重复峰值电压VRSMVDSM值以下

晶闸管关断过电压换流过电压保护

当晶闸管关断正向电流下降到零时管芯内部会残留许多载流子在反向电压的作用下会瞬间出现反向电流使残存的载流子迅速消失形成极大的di/dt即使线路中串联的电感很小由于反向电势V=-Ldi/dt,所以也能产生很高的电压尖峰(或毛刺),如果这个尖峰电压超过晶闸管的最大峰值,就会损坏器件。对于这种尖峰电压一般常用的方法是在器件两端并联阻容吸收回路利用电容两端。电压不能突变的特性吸收尖峰电压阻容吸收回路要尽可能靠近晶闸管引线要尽可能短最好采用无感电阻千万不能借用门极中辅助阴极线因辅助阴极线线径很细回路中过大的电流会将该线烧断阻容元件的选取值按以下表格中经验值和公式选取

交流侧电路在接通断开时会产生过电压对于这类过电压保护目前主要采用压敏电阻和瞬态电压抑制器TransientVoltageSupperessor,简称TVS压敏电阻是一种非线性器件它是以氧化锌为基体的金属氧化物有两个电极极间充填有氧化铋等晶粒正常电压时晶粒呈高阻仅有100uA左右的漏电流,过电压时引起电子雪崩呈低阻使电流迅速增大吸收过电压.其接法与阻容吸收电路相同在交直流侧完全可以取代阻容吸收但不能用作限制dv/dt的保护故不宜接在晶闸管的两端-12TVS类器件当其两端受到瞬时高压时能以极高的速度10/S从高阻变为低阻吸收高达数千瓦的浪涌TVS的部分型号性能参数如下表