Высокого напряжения

4.1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ АППАРАТОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полупроводниковые аппараты высокого напряжения по принципу действия и основным характеристикам не отличаются от рассмотренных в гл. 3 аппаратов низкого напряжения. Это вытекает из того, что и в тех и в других аппаратах основными элементами, определяющими свойства аппарата, являются СПП. Однако практическая реализация аппаратов высокого напряжения связана с решением комплекса сложных задач, обусловленных прежде всего групповым (последовательным и параллельным) соединением большого числа полупроводниковых приборов.

Главные из этих задач можно сформулировать на основе анализа режимов работы силового блока аппарата.

На рисунке 4.1 показан силовой блок аппарата переменного тока в однополюсном исполнении. В каждом направлении тока тиристоры соединены последовательно и параллельно в количестве, обеспечивающем расчетные параметры соответственно по напряжению и току проектируемого аппарата. С учетом ограниченной мощности единичных приборов общее их число в блоке может достигать нескольких десятков.

Очевидно, что главная цепь аппарата в этом случае будет содержать множество жестких контактных соединений. Необходимо, следовательно, принимать специальные меры, позволяющие обеспечить низкие переходные сопротивления контактов и высокий уровень их надежности.

Рисунок 4.1 ─ Электрическая схема высоковольтного

тиристорного блока с элементами защиты от перенапряжений

Другие задачи связаны непосредственно с характеристиками СПП, и в частности, с характеристиками тиристоров. Являясь быстродействующими ключевыми элементами, тиристоры не обладают идеальными для применения в аппаратах свойствами: и в состоянии высокой проводимости, и в закрытом состоянии в них происходит выделение относительно большого количества теплоты. В среднем на каждые 100 А тока в прямом направлении потери мощности в тиристорах при полном угле проводимости ( =180°) составляют около 200 Вт. Следовательно, в тиристоре при среднем токе 1000 А мощность потерь только в открытом состоянии равна 2 кВт. Существенными являются также потери, обусловленные протеканием токов утечки, если приборы работают при напряжениях, близких к предельно допустимым.

При большом числе тиристоров в силовом блоке рассеивание выделяемой мощности потерь может быть осуществлено только при использовании специальной системы охлаждения. Как правило, каждый тиристор снабжается индивидуальным типовым охладителем с развитой поверхностью для систем принудительного воздушного охлаждения или с полой внутренностью для систем водяного охлаждения. В любом случае создание системы охлаждения требует сложных технических решений, увеличивает массу и габариты силового блока.

По сравнению с аппаратами низкого напряжения тиристорные аппараты высокого напряжения имеют более сложную систему управления. Это объясняется не только увеличением числа СПП в силовых блоках. Более жесткими являются требования к параметрам формируемых системой управления управляющих импульсов. Здесь отметим, что при создании системы управления должны быть решены вопросы, связанные с распределением управляющих импульсов по тиристорам, синхронизацией их с кривой тока или напряжения, обеспечением надежной электрической изоляции между силовой цепью, находящейся под высоким напряжением, и управляющими цепями.

Сложные проблемы возникают также из-за неидентичности характеристик, соединяемых в группы диодов или тиристоров. Часть из них, относящаяся к параллельной работе СПП, рассмотрена в предыдущей главе. При последовательном соединении разброс характеристик СПП по быстродействию при включении и выключении, а также различия по токам утечек в непроводящем состоянии могут вызвать неравномерное распределение напряжения по приборам. Чтобы при таких условиях аппарат был способен выполнять надежно свои функции, необходимо либо увеличивать число последовательно соединенных приборов, либо какими-то средствами устранить неравномерность распределения по ним напряжения.

Первый вариант, как правило, не практикуется из-за существенного увеличения затрат и затруднений технического характера. Каждый дополнительный прибор в силовом блоке ─ это конструктивные изменения в самом блоке, в системах охлаждения и управления, дополнительные потери электрической энергии.

Поэтому более целесообразным является второй вариант, хотя он требует и усложнения конструкции блока, и определенных дополнительных затрат. В частности, широкое применение для уменьшения разброса напряжений по приборам находят RС -цепи, подсоединяемые параллельно к каждому тиристору (рисунок 4.1). В статических режимах работы аппарата (f = 50 Гц) напряжение достаточно равномерно распределяется при шунтировании приборов высокоомными резисторами.

Параметры элементов RС -цепей и шунтирующих резисторов зависят от многих факторов и в каждом конкретном случае находятся на основе оптимизации, учитывающей свойства используемых СПП, характер коммутируемой цепи, допустимый уровень перенапряжений, скорость нарастания восстанавливающегося напряжения и др.

Рассмотренные технические сложности не являются сдерживающим фактором для создания полупроводниковых аппаратов на напряжение вплоть до 110 кВ. Но уже при напряжении 10 кВ и номинальном токе, при котором необходимо соединять параллельно более двух приборов, выполнение таких аппаратов требует больших затрат. Поэтому в настоящее время экономически оправданным является создание полупроводниковых аппаратов на напряжение 6 и 10 кВ и комбинированных контактно-полупроводниковых аппаратов на напряжение до 35 кВ. Так как и при таких напряжениях стоимость и массогабаритные показатели остаются высокими, полупроводниковые аппараты следует рассматривать как аппараты специального назначения. Они должны использоваться в тех случаях, когда другие аппараты оказываются неспособными удовлетворить требованиям по быстродействию, коммутационному ресурсу, надежности работы при большой частоте повторения операций. Эффективным является также их использование в различного рода исследовательских и испытательных стендах для высоковольтного оборудования, в том числе и в стендах для испытаний коммутационных аппаратов. Здесь высокое быстродействие и частота повторения операций полупроводниковых аппаратов обеспечивают возможность кратковременного подключения испытуемых образцов к источнику питания, точное синхронное включение в заданную фазу напряжения или тока, регулирование средних значений тока и напряжения. В результате могут быть уменьшены в несколько раз затраты времени и энергии на испытания и, следовательно, стоимость самих испытаний.

Упрощенная структурная схема полупроводникового аппарата высокого напряжения в трехполюсном исполнении показана на рисунке 4.2. По аналогии с аппаратами низкого напряжения на нем можно выделить главную (силовую) и вспомогательную цепи.

Силовая часть (СЧ) содержит три идентичных полупроводниковых блока (ПБ), выполненных в общем случае по схеме на рисунке 4.1 с использованием только тиристоров или тиристоров и диодов.

Рисунок 4.2 − Схема полупроводникового аппарата

переменного тока

В каждый полюс аппарата последовательно с ПБ включены датчики тока (ДТ) измерительные трансформаторы тока или специальные пик-трансформаторы, фиксирующие момент перехода тока через нуль и его полярность. Для обеспечения защиты ПБ от токов короткого замыкания в состав силовой части аппарата может входить узел принудительной коммутации (на рисунке 4.2 не показан), объединяющий в себе коммутирующий конденсатор и тиристорную схему подключения его к полупроводниковым блокам.

Вспомогательная цепь включает в себя все блоки системы управления, защиты и диагностики состояния ПБ. На рисунке 4.2 система управления представлена укрупненно одним блоком логических команд (БЛК) и формирователями управляющих импульсов (ФИ) в каждом полюсе аппарата. В состав БЛК входят устройства, которые осуществляют селекцию и запоминание команд, поступающих от органов оперативного управления (ОУ) или релейной защиты (РЗ), слежение за сигналами от датчиков управления и диагностики, вырабатывают команды для управления формирователями импульсов. Схема БЛК значительно усложняется, если аппарат снабжен устройством принудительной коммутации. Поскольку БЛК находится, как правило, под потенциалом земли, все каналы связи по обмену информацией с датчиками и силовыми блоками, находящимися под высоким напряжением, должны иметь устройства, обеспечивающие требуемую изоляцию: изолирующие трансформаторы, световые вставки и др.

4.2 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ БЛОКАХ

Влияние неидентичности характеристик СПП на распределение напряжения при последовательном их соединении в статическом режиме работы иллюстрируется рисунком 4.3. Под статическим понимают режим работы с относительно медленным для СПП изменением напряжения, т. е. режим с эквивалентными частотами 50 ─ 500 Гц. На рисунке 4.3 показано распределение напряжения, прикладываемого к закрытым тиристорам в прямом направлении. Аналогичное явление возникает, если к тиристорам или диодам прикладывается напряжение в обратном направлении. И в том и в другом случае большая часть напряжения будет приходиться на приборы с меньшими токами утечек. Причем не обязательно, что у одного и того же тиристора будет меньший ток утечки и в прямом I_D, и в обратном I_R направлении.

При изменении полярности прикладываемого напряжения, следовательно, может измениться и распределение напряжения по тиристорам. Непредсказуемым также является изменение соотношения токов утечек с повышением температуры тиристоров. Отмеченные факты иллюстрируются зависимостями, приведенными на рисунках 4.4 и 4.5. Кроме этого, можно констатировать, что во всем диапазоне изменения температуры и воздействующего напряжения обратные токи у тиристоров достигают значительно меньших значений, чем токи в прямом направлении, когда тиристоры находятся в закрытом состоянии. Максимальный разброс токов утечек, определяющий неравномерность распределения напряжения по тиристорам при последовательном их соединении, может составлять

500 − 800 % и более.

Рисунке 4.3 ─ Распределение напряжения по СПН при

последовательном их соединении

1, 2, 3 ─ номера тиристоров; (а) − обратного тока; (б) − от напряжения для тиристоров ТД-320

Рисунок 4.4 − Зависимость тока в закрытом состоянии тиристора

1,2,3 ─ номера тиристоров; (а) − обратного тока;

(б) − от температуры кремниевой структуры тиристоров

Рисунок 4.5 − Зависимость тока в закрытом состоянии тиристора

Такой режим является опасным для тиристора с малым током в закрытом состоянии или обратным током, так как напряжение на нем может превысить предельно допустимое значение.

для выравнивания напряжений применяются резисторы, включаемые параллельно каждому тиристору. Ориентировочно значение сопротивления этих резисторов должно быть на порядок меньше, чем сопротивление СПП при повторяющемся напряжении.

Учитывая, однако, что шунтирующие резисторы вносят дополнительные потери электрической энергии, желательно выбирать это значение сопротивления как можно выше, для этого надо знать разность токов утечки при заданных условиях работы. Обозначим разность этих токов

.

Наибольшее неравенство напряжений соответствует случаю, когда один из последовательно соединенных приборов имеет наименьший ток утечки I_{ут min}, а все остальные - наибольший I_{ут max} (рисунок 4.6). Если наибольшее допустимое напряжение для выбранного типа тиристоров равно U, необходимо обеспечить, чтобы U≤I₁R_ш при наибольшем напряжении U_m на всей ветви с n_U последовательно включенными тиристорами. Из рисунка 4.6 следует

(4.1)

Учитывая, что , уравнение (4.1) можно записать так:

,

откуда

. (4.2)

В сопроводительных документах на СПП, как правило, указывается только максимальное значение импульсного тока утечки при повторяющемся напряжении и максимально допустимой температуре кремниевой структуры. для тиристоров это значение является максимально возможным при воздействии напряжения и в прямом и в обратном направлении. Если действительный разброс токов утечки для используемой партии приборов экспериментально не установлен, то можно рассчитать R_ш, исходя из I_{ут max} полагая, что I_{ут min} =0. Выражение (4.2) в этом случае запишется в виде

.

Мощность, рассеиваемая резистором, определяется для наиболее тяжелого в тепловом отношении режима, когда тиристорный блок в выключенном состоянии находится под воздействием наибольшего напряжения:

где U − действующее напряжение на тиристорном блоке.

В переходных режимах работы, которые соответствуют процессу обратного восстановления СПП, а для тиристоров и процессу включения, неравномерность распределения напряжения обусловлена неодинаковым быстродействием приборов. При включении последовательно соединенных тиристоров, в отличие от параллельной их работы, в наиболее тяжелых условиях оказывается тиристор с большим временем включения.

По мере включения других тиристоров он «берет» на себя все ранее блокируемое ими напряжение. В результате включение более медленного тиристора происходит под воздействием одновременно трех факторов: тока управления, превышения напряжения, скорости приложения напряжения (эффекта du/dt). В общем это приводит к форсированию включения и для большинства тиристоров общепромышленного назначения не опасно.

Однако у некоторых типов быстродействующих тиристоров многократное воздействие перенапряжений вызывает снижение их класса по напряжению и последующий выход из строя.

Процесс отключения тиристорами цепи с активно-индуктивной нагрузкой сопровождается возникновением перенапряжений. В силовых блоках с последовательным соединением приборов положение осложняется тем, что восстанавливающееся напряжение распределяется по ним неравномерно из-за разброса времени t_y, (рисунок 4.6). Причем в отличие от процесса включения в наиболее тяжелых условиях оказывается тиристор, обладающий меньшим t_y, т.е. более быстродействующий.

Таким образом, оба коммутационных режима работы последовательно соединенных СПП требуют принятия мер, обеспечивающих выравнивание напряжений на отдельных приборах. Шунтирующие резисторы R_Ш с большим сопротивлением, в этих режимах на распределение напряжения не оказывают практически никакого влияния. В режиме отключения тока необходимо также ограничивать возникающие перенапряжения и скорость нарастания восстанавливающегося напряжения.

Практически это можно осуществить с помощью RС -цепей или комбинации RС -цепей с нелинейными ограничителями перенапряжений, действие которых рассмотрено на примере индивидуальной работы СПП (без последовательного соединения). Не претерпевает принципиальных изменений и методика выбора параметров защитных цепей, хотя диапазон изменения этих параметров несколько сужается из-за влияния дополнительных факторов, рассмотренных ниже.

Исследования показывают, что наиболее тяжелые условия работы в отношении воздействия напряжения на СПП возникают в интервале обратного восстановления.

Рисунок 4.6 − Характеристика восстановления запирающей

способности последовательно соединенных СПП

Исходя из условия выравнивания распределения напряжения по приборам в этом режиме, емкость конденсатора в микрофарадах демпфирующей цепи ориентировочно можно рассчитать по формуле

,

где Δ Q_r ─ возможная разность зарядов восстановления у последовательно включенных приборов, Кл. Остальные обозначения те же, что и в формуле (3.9).

Как и в силовых блоках аппаратов низкого напряжения, для демпфирования колебаний восстанавливающегося напряжения последовательно с конденсаторами должны быть включены резисторы. Конкретные значения сопротивлений резисторов определяются из условия обеспечения требований к ограничению максимального восстанавливающегося напряжения и скорости его нарастания. При последовательном соединении СПП необходимо считаться еще с одним обстоятельством, существенно влияющим на выбор сопротивления резисторов.

Дело в том, что в отключенном состоянии аппарата конденсаторы RС -цепей периодически (с частотой сети) перезаряжаются практически до амплитудного значения напряжения, равного U_m/n_U. Если включение аппарата происходит при напряжении на конденсаторах, близком к амплитудному значению, ток разрядки их может вызвать повреждение включающихся первыми тиристоров из-за эффекта (di_T/dt)_crit. В аппаратах низкого напряжения, содержащих только по одному тиристору для каждого направления тока, такая опасность существует в случае, если сопротивление коммутируемой цепи намного превышает сопротивление резистора защитной цепи, что встречается крайне редко.

При последовательном соединении достаточно большого числа СПП в высоковольтных блоках (n_U> 5) из-за неодновременности включения тиристоров такая ситуация возникает при каждом включении аппарата. Действительно, включение одного из тиристоров создает условия для разрядки подсоединенного параллельно ему конденсатора. Влияние источника питания на разрядку конденсатора при этом минимальное, так как общее сопротивление других (n_U -1) RС-цепей в нагрузки остается достаточно большим. Поэтому можно считать, что процесс разрядки конденсатора происходит в соответствии с выражением.

,

где U= U_m/n_U.

Согласно этому выражению ток в начальный момент изменяется от нуля до U/R. Это значит, что при использовании в силовых блоках тиристоров с повторяющимся напряжением 4 кВ и резисторов в защитных цепях с сопротивлением, например, 20 Ом, ток разрядки конденсатора мгновенно достигает 200 А. В действительности скорость нарастания тока разрядки конденсатора имеет конечное значение, так как элементы защитной цепи и соединительные провода обладают собственной индуктивностью. Но все же она остается достаточно высокой и может привести к повреждению низкочастотных тиристоров. Поэтому при выборе параметров RС-цепей необходимо производить проверку на допустимость di_T/dt и в случае необходимости ограничивать энергию, рассеиваемую в тиристорах при разрядке конденсатора, за счет увеличения сопротивления резистора.

4.3 КОМБИНИРОВАННЫЕ АППАРАТЫ НА ОСНОВЕ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Общность закономерностей протекания коммутационных процессов в комбинированных аппаратах низкого и высокого напряжения определяет возможность использования одних и тех же (или схожих) принципиальных схем силовой части аппарата.

В частности, все варианты исполнения силовой части комбинированных аппаратов низкого напряжения (см. рисунок 3.13) полностью приемлемы и для аппаратов высокого напряжения. Что касается конструктивного исполнения, то оно определяется в основном базовой конструкцией используемого контактного устройства и выбранным способом воздействия на электрическую дугу. По этим признакам комбинированные аппараты высокого и низкого напряжения существенно отличаются.

Наиболее общей для комбинированных выключателей высокого напряжения является схема (рисунок 4.7), контактная система в которой представлена типичной для контактных аппаратов совокупностью главных контактов S₁, дугогасительных контактов S₂ (резистор R_п во внимание не принимать) и контактов отделителя S₃. Непосредственно к дугогасительным контактам (параллельно) подсоединен полупроводниковый блок (ПБ). Он может быть выполнен по схеме со встречно-параллельно соединенными цепями тиристоров (см. рисунок 4.1.) или в виде только одной тиристорной (диодной) цепи, если проектируется синхронизированный аппарат. Параллельно каждому СПП подключаются элементы, обеспечивающие выравнивание распределения восстанавливающегося напряжения по отдельным приборам и ограничение его амплитуды: R_ш, RC -цепи и варисторы.

Рисунок 4.7 − Функциональная схема комбинированного

выключателя

Конструкция и характеристики контактной системы определяются номинальными параметрами (I_ном, I_{0 ном}, U_ном и др.) аппарата и условиями его работы, которые, в свою очередь, обусловливают выбор типа базового контактного выключателя, род дугогасящей среды и способа гашения электрической дуги. Учитывая ограниченный диапазон напряжений (до 35 кВ), в котором применение комбинированных аппаратов эффективно, в качестве базового контактного аппарата можно использовать воздушный, маломасляный, вакуумный и электромагнитный выключатель. Однако наилучшие результаты в отношении облегчения условий работы контактов достигаются при применении электромагнитных и воздушных аппаратов. Это объясняется тем, что в них обеспечивается быстрое увеличение напряжения на дуге до уровня, при котором возможно включение полупроводникового блока. Напротив, вакуумные дугогасительные устройства характеризуются малым напряжением на дуге, составляющем 20…40В при токе до 10кА, что затрудняет использование их в комбинированных аппаратах на напряжение свыше 10 кВ. К тому же достигнутые к настоящему времени характеристики вакуумных камер по коммутационному ресурсу и предельной коммутационной способности позволяют создавать высокоэффективные аппараты на их основе без специальных дополнительных устройств. Поэтому в дальнейшем остановимся на рассмотрении характеристик комбинированных аппаратов, выполненных на основе воздушных выключателей.

Во включенном положении аппарата (рисунок 4.7) все его контакты S₁, S₂ и S₃ замкнуты. Из-за относительно большого сопротивления контура с дугогасительными контактами S₂ протекаемый в нем ток составляет 5…10% от тока в главных контактах. Тиристоры в полупроводниковом блоке закрыты. Заметим, что в случае использования ПБ на основе диодов в синхронизированных выключателях он тоже остается в непроводящем состоянии, т.к. падение напряжения на контактной схеме намного меньше напряжения, достаточного для перевода последовательно соединенных диодов в проводящее состояние.

Отключение комбинированного аппарата можно условно разделить на три стадии. Первая стадия соответствует размыканию главных контактов S₁, в результате чего осуществляется переход тока из главной цепи в дугогасительный контур. Продолжительность этой стадии определяется конструктивным исполнением контактной схемы и соотношением активных и реактивных сопротивлений параллельных контуров.

Вторая стадия коммутационного процесса начинается в момент времени, который соответствует размыканию дугогасительных контактов S₂. Одновременно с этим моментом времени или с небольшим упреждением его необходимо подавить управляющие импульсы напряжения на тиристоре полупроводникового блока. Образующуюся при размыкании контактов электрическую дугу можно рассматривать в двух аспектах. С одной стороны, это ─ нежелательное явление, приводящее к быстрому износу контактов и последующему их разрушению. С другой стороны, она представляет собой активное переменное сопротивление, которым можно управлять посредством различных воздействующих факторов. В обычных воздушных выключателях переменного тока дугогасительные устройства конструируются таким образом, чтобы обеспечивались условия, необходимые для поддержания достаточно высокой проводимости дуги в течение всего полупериода тока, а непосредственно у нуля тока (за единицы микросекунд) проводимость резко снижалась. В результате удается свести до минимума энергию, выделяемую в дуговом промежутке в течение полупериода, исключить возможность появления среза тока в конце полупериода и в то же время обеспечить успешное гашение дуги в околонулевой области. При конструировании дугогасительных устройств комбинированных аппаратов задача управления интенсивностью воздействия на электрическую дугу теряет смысл.

В данном случае необходимо добиться быстрого нарастания падения напряжения на дуге U_д, сразу же после размыкания контактов S2. Причем минимальное значение его должно быть, по крайней мере, в 2…3 раза больше произведения n_UU_(то). С увеличением u_Д процесс перехода тока в полупроводниковый блок протекает быстрее.

В дугогасительных устройствах воздушных выключателей эффективным средством воздействия на электрическую дугу является интенсивное охлаждение ее в продольно направленном потоке сжатого воздуха. Необходимая скорость течения воздуха обеспечивается конструкцией так называемой дутьевой системы (рисунок 4.8), объединяющей в себе оконечные части размыкаемых контактов и дутьевые каналы (сопла).

Интенсивность охлаждения дуги и, следовательно, изменение ее сопротивления определяются формой и соотношением определяющих геометрических размеров сопла (размер входной части l_вх, диаметр горловины сопла d_С, диаметр выхлопной части d_В), давлением воздуха в камере перед размыканием контактов. В результате выбора оптимальных значений этих параметров, а они, в свою очередь, определяются коммутируемым током и характеристиками полупроводникового блока, можно обеспечить минимальную длительность переходного процесса на второй стадии.

Заметим, что многие физические явления, происходящие при горении и гашении дуги в выключателях, в настоящее время могут быть объяснены только с качественной стороны. Поэтому не существует и точных аналитических решении этой задачи. В то же время опыт конструирования различных типов дугогасительных устройств и результаты экспериментальных исследований влияния конструктивных параметров дутьевых систем на характеристики электрической дуги позволяют сделать правильный выбор направления в создании новых или модернизации существующих дугогасителей.

Рисунок 4.8 − Зависимости переходных процессов в комбинированных аппаратах от параметров дутьевой системы

Для конкретных конструктивных решений количественные характеристики переходных процессов могут быть определены приближенно по известным эмпирическим зависимостям или аналитически при использовании упрощений, подобных тем, которые приемлемы для первой стадии.

Третья стадия отключения аппарата соответствует окончательному прерыванию тока полупроводниковым блоком. Как и у всех полупроводниковых аппаратов, этот процесс завершается при переходе тока через нуль (см. рисунок 3.7).

Эффективность использования воздушных дугогасительных устройств на второй стадии отключения аппарата иллюстрируется рисунок 4.8. На нем показаны экспериментально полученные зависимости длительности перехода тока из дугогасительной цепи полупроводниковый блок от давления в дугогасительной камере. Опыты проводились на модели контактной системы с односторонним воздушным дутьем. С целью исключения влияния на вольт-амперную характеристику дуги динамических процессов, связанных со скоростью размыкания контактов, заданное расстояние между контактами устанавливалось заранее. В процессе опытов зажигание дуги происходило вследствие перегорания плавкой вставки, которой предварительно соединялись контакты. Давление воздуха в камере изменялось в пределах 0,2...0,8 МПа. На рисунке 4.8 показаны только две кривые t_п = t(p), полученные соответственно при диаметре горловины сопла d_С = 8 мм (кривая 1) и d_С = 6 мм (кривая 2) при отключении тока с амплитудой 3кА. Включение тиристоров полупроводникового блока осуществлялось при достижении током дуги амплитудного значения (ψ= 90°). Из этих кривых видно, что длительность переходного процесса может быть доведена до 150...250 мкс при относительно небольших давлениях в камере.

Если аппарат предназначен для оперативного отключения номинальных токов и токов перегрузки, то к нему не предъявляются жесткие требования в отношении собственного времени отключения. Важным является лишь сокращение до минимума времени горения дуги. Это обстоятельство позволяет создавать комбинированные аппараты с однонаправленными тиристорными или диодными цепями в полупроводниковых блоках, т. е. синхронизированные аппараты. В результате становится возможной реализация тех преимуществ, которые присущи синхронизированным аппаратам.

Эскиз конструкции полупроводникового блока комбиниро­ванного аппарата, выполненного на основе СПП таблеточной конструкции, показан на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 − Конструкция полупроводниковых блоков

комбинированных аппаратов

Базовым элементом ее является П -образный каркас из электроизоляционного материала (стеклопластика). Боковины каркаса 3 имеют отверстия под поперечные стальные балки 2 и 9. Необходимые усилия сжатия приборов 6 обеспечиваются нажимным винтом 1. Вкладыш 4, в который шарнирно упирается нажимной винт, обеспечивает равномерное распределение давления по плоскости приборов 6. Между корпусами СПП размещены оловянистые прокладки 7 толщиной 0,1мм, которые обеспечивают надежный электрический контакт по всей поверхности СПП. Резиновая прокладка 8 необходима для компенсации линейного расширения элементов конструкции (в основном полупроводниковых приборов), обусловленного их нагревом. Подсоединение полупроводникового блока к контактной системе осуществляется с помощью токоведущих шин 5.