阻容吸收器阻容参数的简单计算
阻容吸收器是一个频敏元件, 不同于压敏元件 (如避雷器。其可以看作一个典型的串联 RC 保护电路, R 、 C 、 L 同时起作用。
一、电容选值
操作过电压,其实质是开关断开时产生的电磁能量震荡过程。在回路中没有保护器存在时, 总电容值很小,导致震荡频率 f 很高。电容的引入,可以大大提高回路总电容值,降低震荡频率。最佳的效果应是降低频率正好到工频(50Hz ,基本计算公式如下:
f=ω/2π (1
ω=(1/LC-(R/2L 2 1/2 (2
由于每个电路的初始 L 和 C 都不同,最佳值是不可能得到的。只能依据真空断路器大致的情况进行经验比较。根据多年运行经验, 取电容0.1μF时, 一般可以将 f 限制在 150Hz 以下, 因此 0.1就成为一个比较通用的值。理论上讲,若对具体电路可以做到精确测算,容量再大些对保护效果会更好(这就是有些地方用 0.2或 0.15的原因 ,但若没有精确测算,导致 f 太小将造成副作用。
二、电阻选值
R 是一个阻尼元件,一方面对震荡频率有影响,一方面对电容器保护有利。
对震荡频率的影响可以参考上面的公式(2 , R 不应小于其临界值 2(L/C 1/2,否则对降低频率不利。所以存在电阻值不应小于100Ω的说法。 R 值高同样有利于保护电容本身安全, 防止电容过载烧毁。故一般高安全性的阻容吸收装置,都适当的增大了 R 的值(一般最高做到400Ω 。但是 R 值如果太大,将大大提高时间常数,导致暂态时间延长,不利于保护的高效性。
所以我们希望 R 能够是一个压敏元件,在低压下电阻尽可能大,以保护电容;在高压下达到百欧姆级,以利于工作。自控式阻容吸收器的最主要改革就在于此。而且这样改革后,额外的起到了限制正常电压下阻容吸收器接地电流的作用, 不会造成以往出现的阻容吸收器接地电流引发系统误判断的问题,简化了整体设计。
为什么要在晶闸管两端并联阻容网络
一、在实际晶闸管电路中, 常在其两端并联 RC 串联网络, 该网络常称为 RC 阻容吸收电路。我们知道,晶闸管有一个重要特性参数-断态电压临界上升率 dlv/dlt。它表明晶闸管在额定结温和门极断路条件下, 使晶闸管从断态转入通态的最低电压上升率。若电压上升率过大, 超过了晶闸管的电压上升率的值, 则会在无门极信号的情况下开通。即使此时加于晶闸管的正向电压低于其阳极峰值电压,也可能发生这种情况。因为晶闸管可以看作是由三个 PN 结组成。
在晶闸管处于阻断状态下,因各层相距很近,其 J2结结面相当于一个电容 C0。当晶闸管阳极电压变化时,便会有充电电流流过电容 C0,并通过 J3结,这个电流起了门极触发电流作用。如果晶闸管在关断时,阳极电压上升速度太快,则 C0的充电电流越大,就有可能造成门极在没有触发信号的情况下,晶闸管误导通现象,即常说的硬开通,这是不允许的。因此,对加到晶闸管上的阳极电压上升率应有一定的限制。
为了限制电路电压上升率过大,确保晶闸管安全运行,常在晶闸管两端并联 RC 阻容吸收网络, 利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。因为电路总是存在电感的 (变压器漏感或负载电感 ,所以与电容 C 串联电阻 R 可起阻尼作用,它可以防止 R 、 L 、 C 电路在过渡过程中, 因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管。同时, 避免电容器通过晶闸管放电电流过大,造成过电流而损坏晶闸管。
由于晶闸管过流过压能力很差,如果不采取可靠的保护措施是不能正常工作的。 RC 阻容吸收网络就是常用的保护方法之一。
二、整流晶闸管 (可控硅阻容吸收元件的选择
电容的选择
C=(2.5-5×10的负 8次方 ×If
If=0.367Id
Id-直流电流值
如果整流侧采用 500A 的晶闸管 (可控硅
可以计算 C=(2.5-5×10的负 8次方 ×500=1.25-2.5mF
选用 2.5mF , 1kv 的电容器
电阻的选择:
R=((2-4 ×535If=2.14-8.56
选择 10欧
PR=(1.5×(pfv×2πfc的平方 ×10的负 12次方 ×R2
Pfv=2u(1.5-2.0
u=三相电压的有效值
阻容吸收回路在实际应用中, RC 的时间常数一般情况下取 1~10毫秒。
小功率负载通常取 2毫秒左右, R=220欧姆 1W , C=0.01微法 400~630V。
大功率负载通常取 10毫秒, R=10欧姆 10W , C=1微法 630~1000V。
R 的选取:小功率选金属膜或 RX21线绕或水泥电阻; 大功率选 RX21线绕或水泥电阻。 C 的选取:CBB 系列相应耐压的无极性电容器。
看保护对象来区分:接触器线圈的阻尼吸收和小于 10A 电流的可控硅的阻尼吸收列入小功率范畴;接触器触点和大于 10A 以上的可控硅的阻尼吸收列入大功率范畴。
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