La protección de un dispositivo es un aspecto importante para su funcionamiento fiable y eficiente. Rectificador controlado por silicio (SCR) son una muy delicada semiconductor dispositivo. Así que tenemos que usarlo en sus especificaciones para obtener el resultado deseado. El SCR puede enfrentarse a diferentes tipos de amenazas durante su funcionamiento debido a sobretensiones, sobrecorrientes, etc. Hay diferentes tipos de protección del tiristor los esquemas disponibles para el funcionamiento satisfactorio del dispositivo, como
- Protección contra sobretensión.
- Protección de sobrecorriente.
- Alta protección dv/dt.
- Alta protección de di/dt.
- Protección térmica.
Protección contra sobretensiones
Es el esquema de protección más importante, ya que los tiristores son muy sensibles a las sobretensiones. El tiempo máximo en que los tiristores fallan es debido a los 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 alto di/dt que causa una alta reversión voltaje [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 ser dañado.
Sobretensiones externas : Estas son causadas por varias razones en la línea de suministro como los rayos, condiciones de sobrecarga (picos de voltaje anormales), etc. Las sobretensiones externas pueden causar diferentes tipos de problemas en el funcionamiento del tiristor como el aumento de la corriente de fuga, la ruptura permanente de las uniones, el encendido no deseado de los dispositivos, etc. Por lo tanto, tenemos que suprimir las sobretensiones.
Medida de protección: El efecto de los sobrevoltajes puede minimizarse utilizando sistemas no lineales resistencias llamados dispositivos de sujeción de voltaje como los varistores de óxido metálico. En el momento del funcionamiento normal, ofrece una alta impedancia y actúa como si no estuviera presente en el circuito. Pero cuando el voltaje excede el voltaje nominal, entonces sirve como un camino de baja impedancia para proteger el SCR.
Protección contra la sobrecorriente
La sobrecorriente se produce principalmente debido a diferentes tipos de fallos en el circuito. Debido a la sobrecorriente i2La pérdida de R aumentará y puede producirse una alta generación de calor que puede superar el límite permitido y quemar el dispositivo.
Medida de protección: El SCR puede ser protegido de la sobrecorriente usando Disyuntor (CB) y fusibles limitadores de corriente de acción rápida (FACLF). Los CB se utilizan para la protección del tiristor contra las sobrecargas continuas o contra las corrientes de choque de larga duración, ya que un CB tiene un largo tiempo de disparo. Pero los fusibles de acción rápida se utilizan para proteger el SCR contra las corrientes de sobrecarga de muy corta duración.
Protección de alta dv/dt
Cuando un tiristor está en estado de bloqueo hacia adelante, entonces sólo J2 La unión está sesgada al revés, lo que actúa como una condensador que tiene un valor de capacitancia constante Cj (capacidad de unión). Como sabemos que actual a través del condensador sigue la relación
Por lo tanto, la corriente de fuga a través de la J2 que no es más que la corriente de fuga a través del dispositivo aumentará con el aumento de la DV.a/dt, es decir, la tasa de cambio de los voltaje a través del tiristor. Esta corriente puede encender el dispositivo incluso cuando la señal de la puerta está ausente. Esto se llama disparo dv/dt y debe evitarse, lo que puede lograrse utilizando el circuito Snubber en paralelo con el dispositivo.
Medidas de protección :
Circuito de Snubber: Consiste en un condensador conectado en serie con una resistencia que se aplica en paralelo con el tiristor, cuando S está cerrado entonces el voltaje Vs se aplica a través del dispositivo, así como Cs de repente. Al principio el circuito del Snubber se comporta como un cortocircuito. Por lo tanto, el voltaje a través del dispositivo es cero. Gradualmente el voltaje a través de Cs se acumula a un ritmo lento. Así que el dv/dt a través del tiristor se mantendrá en el rango permitido.
Antes de encender el tiristor Cs está completamente cargado y después de encender el tiristor se descarga a través del SCR. Esta corriente de descarga puede ser limitada con la ayuda de una resistencia (Rs) conectados en serie con el condensador (Cs) para mantener el valor de la corriente y la tasa de cambio de la corriente en un límite seguro.
Protección de alta densidad
Cuando un tiristor se enciende por el pulso de la puerta entonces carga los portadores se propagan a través de su unión rápidamente. Pero si la tasa de aumento de la corriente anódica, es decir, di/dt es mayor que la propagación de los portadores de carga, entonces se producirá una generación localizada de calor que se conoce como puntos calientes locales. Esto puede dañar el tiristor.
Medida de protección: Para evitar los puntos calientes locales utilizamos un inductor en serie con el dispositivo, ya que impide que la alta tasa de cambio de la corriente a través de él.
Protección de alta temperatura
Con el aumento de la temperatura de la unión, el aislamiento puede fallar. Así que tenemos que tomar las medidas adecuadas para limitar el aumento de la temperatura.
Medida de protección: Podemos lograrlo montando el tiristor en un disipador de calor que está hecho principalmente de metales de alta conductividad térmica como el aluminio (Al), el cobre (Cu), etc. Principalmente el aluminio (Al) se utiliza debido a su bajo costo. Hay varios tipos de técnicas de montaje para el SCR, como el montaje con plomo, montaje con pernos, montaje con pernos, montaje a presión, montaje con paquete de prensa, etc.
Protección de la puerta del Tiristor
Como un tiristor, el circuito de la Puerta también debe ser protegido de sobretensiones y sobrecorrientes. Las sobretensiones en el circuito de la puerta pueden causar falsos disparos y las sobrecorrientes pueden causar una alta temperatura de unión.
Medida de protección: Sobretensiones protección del tiristor se logra mediante el uso de un diodo zener y se puede usar una resistencia para proteger el circuito de la puerta de la sobrecorriente. El ruido en el circuito de la puerta también puede causar un falso disparo que puede ser evitado usando una resistencia y un condensador en paralelo. A diodo (D) puede conectarse en serie o en paralelo con la puerta para protegerla de la alta tensión inversa.
Protección general de un tiristor
Montaje de plomo: En esta técnica de montaje, la carcasa del propio SCR se utiliza como radiador de calor. Por lo tanto, no es necesaria una disposición adicional de calor de zink. Por lo tanto, esta técnica de protección de tiristores se utiliza generalmente para la aplicación de corriente baja, normalmente menos de un amperio.
Montaje del semental: El ánodo del tiristor tiene la forma de un perno roscado que se atornilla a un bloque disipador de calor de metal.
Montaje con pernos: Aquí el dispositivo se conecta al disipador de calor con la ayuda de un mecanismo de tuerca. Se utiliza principalmente en circuitos de potencia 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 potencia.
Montaje del paquete de prensa: Este tipo de montaje para protección del tiristor se obtiene emparedando el tiristor entre para disipar el calor con la ayuda de pinzas. Se utiliza para circuitos de muy alta potencia.
