Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
La protección de un dispositivo es un aspecto importante para su operación confiable y eficiente. El rectificador controlado por silicio (SCR) es un dispositivo semiconductor muy delicado . Entonces, tenemos que usarlo en sus calificaciones especificadas para obtener la salida deseada. El SCR puede enfrentar diferentes tipos de amenazas durante su funcionamiento debido a sobretensiones, sobrecorrientes, etc. Hay diferentes tipos de esquemas de protección de tiristores disponibles para el funcionamiento satisfactorio del dispositivo, como
- Proteccion al sobrevoltaje.
- Protección contra la sobretensión.
- Alta protección dv / dt.
- Alta protección di / dt.
- Protección térmica.
Indice de contenidos
Proteccion al sobrevoltaje
Es el esquema de protección más importante que otros, ya que los tiristores son muy sensibles a las sobretensiones. Las fallas de tiristores de tiempo máximo ocurren debido a transitorios de sobretensión.
Un tiristor puede estar sujeto a sobretensiones internas o externas.
Sobretensiones internas: después de la conmutación de un tiristor, la corriente de recuperación inversa decae abruptamente con un di / dt alto, lo que provoca un voltaje inverso alto [como, V = L (di / dt), por lo que si di / dt es alto, entonces V será grande] que puede exceder el voltaje de ruptura nominal y el dispositivo puede resultar dañado.
Sobretensiones externas: Estos se deben a varias razones en la línea de suministro, como rayos, condiciones de sobretensión (pico de voltaje anormal), etc.El sobrevoltaje externo puede causar diferentes tipos de problemas en el funcionamiento del tiristor, como aumento de la corriente de fuga, ruptura permanente de las uniones, encendido no deseado. de dispositivos, etc. Por lo tanto, tenemos que suprimir las sobretensiones.
Medida de protección: el efecto de sobretensiones se puede minimizar mediante el uso de resistencias no lineales denominadas dispositivos de sujeción de tensión como varistores de óxido metálico. En el momento del funcionamiento normal, ofrece alta impedancia y actúa como no está presente en el circuito. Pero cuando el voltaje excede el voltaje nominal, entonces sirve como una ruta de baja impedancia para proteger el SCR.
Protección contra la sobretensión
La sobrecorriente se produce principalmente debido a diferentes tipos de fallas en el circuito. Debido a la sobrecorriente i 2 R, la pérdida aumentará y se puede producir una alta generación de calor que puede exceder el límite permitido y quemar el dispositivo.
Medida de protección: el SCR se puede proteger contra sobrecorriente mediante el uso de un disyuntor (CB) y fusibles limitadores de corriente de acción rápida (FACLF). Los interruptores automáticos se utilizan para proteger el tiristor contra sobrecargas continuas o contra sobrecorrientes de larga duración, ya que un interruptor automático tiene un tiempo de disparo prolongado. Pero los fusibles de acción rápida se utilizan para proteger el SCR contra sobrecorrientes elevadas de muy corta duración.
Alta protección dv / dt
Cuando un tiristor está en estado de bloqueo directo, entonces solo la unión J 2 tiene polarización inversa, lo que actúa como un condensador que tiene un valor de capacitancia constante C j (capacitancia de unión). Como sabemos, la corriente a través del condensador sigue la relación
Por tanto, la corriente de fuga a través de la unión J 2 , que no es más que la corriente de fuga a través del dispositivo, aumentará con el aumento de dv a / dt, es decir, la tasa de cambio del voltaje aplicado a través del tiristor. Esta corriente puede encender el dispositivo incluso cuando la señal de la puerta está ausente. Esto se denomina activación dv / dt y debe evitarse, lo que se puede lograr utilizando el circuito de amortiguación en paralelo con el dispositivo.
Medida de protección:
Circuito amortiguador: Consiste en un condensador conectado en serie con una resistencia que se aplica en paralelo con el tiristor, cuando S está cerrado, se aplica voltaje V s a través del dispositivo y C srepentinamente. Al principio, el circuito del amortiguador se comporta como un cortocircuito. Por lo tanto, el voltaje en el dispositivo es cero. Gradualmente, el voltaje en C s se acumula a un ritmo lento. Entonces, dv / dt a través del tiristor permanecerá en el rango permitido.
Antes de encender el tiristor, C s está completamente cargado y después de encender el tiristor, se descarga a través del SCR. Esta corriente de descarga se puede limitar con la ayuda de una resistencia (R s ) conectada en serie con el condensador (C s ) para mantener el valor de la corriente y la tasa de cambio de la corriente en un límite seguro.
Alta protección di / dt
Cuando un tiristor se enciende mediante un pulso de puerta, los portadores de carga se propagan rápidamente a través de su unión. Pero si la tasa de aumento de la corriente del ánodo, es decir, di / dt, es mayor que la dispersión de los portadores de carga, se producirá una generación de calor localizada, lo que se conoce como puntos calientes locales. Esto puede dañar el tiristor.
Medida de protección: Para evitar puntos calientes locales, utilizamos un inductor en serie con el dispositivo, ya que evita una alta tasa de cambio de corriente a través de él.
Protección de alta temperatura
Con el aumento de la temperatura de la unión, el aislamiento puede fallar. Por tanto, debemos tomar las medidas adecuadas para limitar el aumento de temperatura.
Medida de protección: Podemos lograr esto montando el tiristor en el disipador de calor que está hecho principalmente de metales de alta conductividad térmica como aluminio (Al), cobre (Cu), etc. Se utiliza principalmente aluminio (Al) debido a su bajo costo. Hay varios tipos de técnicas de montaje para SCR, tales como: montaje de cables, montaje con pernos, montaje con pernos, montaje a presión, montaje con paquete a presión, etc.
Protección de puerta de tiristor
Al igual que un tiristor, el circuito de puerta también debe protegerse contra sobretensiones y sobrecorrientes. Las sobretensiones en el circuito de la puerta pueden provocar un disparo falso y la sobrecorriente puede provocar una temperatura de unión elevada.
Medida de protección: La protección de tiristores contra sobretensiones se logra mediante el uso de un diodo Zener y se puede usar una resistencia para proteger el circuito de la puerta de sobrecorriente. El ruido en el circuito de la puerta también puede provocar un disparo falso que se puede evitar utilizando una resistencia y un condensador en paralelo . Se puede conectar un diodo (D) en serie o en paralelo con la puerta para protegerla de alto voltaje inverso.
Protección general de un tiristor
Montaje de cables: en esta técnica de montaje, la carcasa del propio SCR se utiliza como radiador de calor. Por lo tanto, no se necesita una disposición adicional de zinc térmico. Por lo tanto, esta técnica de protección de tiristores se usa generalmente para aplicaciones de baja corriente, normalmente menos de un amperio.
Montaje con perno: El ánodo del tiristor tiene la forma de perno roscado que se atornilla a un bloque de disipador de calor de metal.
Montaje atornillado: aquí el dispositivo se conecta al disipador de calor con la ayuda de un mecanismo de perno-tuerca. Se utiliza principalmente en circuitos de clasificación pequeña y mediana.
Montaje a presión: este tipo de montaje se obtiene insertando todo el SCR en el bloque metálico. Se utiliza en circuitos de alta calificación.
Montaje Press-Pack: este tipo de montaje paraLa protección del tiristor se obtiene intercalando el tiristor entre el disipador de calor con la ayuda de abrazaderas. Se utiliza para circuitos de muy alta clasificación.
