Добрый день!

Нужно сделать плату управления нагрузками переменного тока на 220в и на 380в.
Устройство относится к промышленной автоматике, нагрузки - соленоиды, клапаны, электродвигатели (50 Вт, 500 Вт, 5кВт), тэны, и т.п.

Необходимо обеспечить плате защиту от короткого замыкания в нагрузке,
а также режим самодиагностики, позволяющий обнаружить КЗ и обрыв в нагрузке, измерение тока нагрузки.

Потребители разбиты на 2 группы - маломощные (до 2А) и мощные (до 15 А).
Для управления маломощными выбраны тиристоры BTA12BW, мощными - BTA41B.

Для измерения тока и обнаружения превышения тока использованы трансформаторы тока (в каждую фазу, +1 для маломощных нагрузок).
Соответственно сигнал превышения тока будет получен и в тот же полупериод сигнал открывания тиристора будет снят.

Вопрос - как защитить тиристор от тока короткого замыкания в течение полупериода?
BTA12 выдерживают до 120А в течение 1 периода, BTA41 до 420А..

Предохранители ставить не хотелось бы, поскольку почти без разницы что менять - предохранитель или тиристор - все-равно лезть в плату. Плюс, автоматическое возобновление работы позволило бы сделать диагностику - поиск неисправного канала.

Dmitron
Спасибо за пояснение.
Я правда до конца не понял, вы формируете гальванически развязанное питание +-15 вольт вокруг средней точки ключей (куда их коллекторы сходятся)?
И не могу сразу сообразить - если у вас многоканальная система, можете ли вы использовать это питание на всех каналах или надо каждому свой преобразователь?

Тиристор — это два транзистора, симистор — это два тиристора. Почитайте Википедию, что ли.


Такую мелочь проще транзисторами коммутировать. У симисторов КПД/цена выше, но затратных проблем прибавляется больше.

Так вы собираетесь плавный пуск делать или нет для двигателей?
Если нет, то помните что движки на жестком старте берут в 5-ть и более раз больший ток чем номинальный и длится это может сотни миллисекунд.

Также не забудьте о таком граничном параметре у тиристоров как dI/dt.
При жестком КЗ и хорошей входной емкости ток даже еще не превысив граничный уровень уже убьёт тиристор.
Какие-то дополнительные транзисторные ключи даже не успеют дернуться.

Не говорите ерунды. Тиристор - общее название прибора. Среди тиристоров есть динисторы, тринисторы, симисторы.

Plain

Пока все транзисторные схемы для коммутации 220В переменнки, которые я смог придумать, требуют либо отдельного развязанного источника питания для затвора (драйвера) на каждый канал, либо подключения обоих проводов от нагрузки к плате.
Предложите вариант, подумаем.

Alexandr_Y

Я сначала рассматривал этот вариант, потом отказался - надо в каждый канал датчик тока ставить. Трансформатор тока - большой. Датчики на эффекте холла - дорогие. Для трехфазных моторов как я понимаю нужно 2 датчика.
Оно и так и так работать будет, пока смысла не вижу.


Помню, тиристоры с хорошим запасом. Во вложении картинка по перегрузке.

Вот это верно, да. Кстати про входную емкость - вы натолкнули на мысль, которая здесь уже звучала, и которую я пропустил.
В блоках питания используется термистор для ограничения тока заряда. По сути разряженный конденсатор это КЗ.
Пойду читать характеристики термисторов и считать, сможет ли он продержаться 10мс...

Сообщение отредактировал Herz - Feb 17 2015, 21:34

А что, если в цепь питания Вашей установки поставить обычный автомат с защитой от токов КЗ 400 А?
Тогда, если ток КЗ превысит эти 400А - сработает автомат (обычно не облее 10 мс), а если не превысит - то симистор проживет 1 период и его отключит схема защиты. Если большие пусковые токи, то автоматов надо будет несколько.
Вообще-то отключение при заранее неизвестном токе КЗ сделать сложно.

alexvu
Входной автомат будет на 50А.
Только время отключений у него не менее 10мс (а не "не более"). Так что в первый полупериод он ток ограничить не сможет.

All
Почитал характеристики термисторов - по диапазонам сопротивлений и токов есть подходящие. У некоторых даже указывают энергию поглощения. Для 30мм термисторов порядка 200Дж может быть. Бывают и более крупные но реже (и они дорогие).
Это соответствует по порядку величины тем энергиям, что я считал ранее.
Только считал я для постоянного сопротивления, а термистор прогревается и оно падает, и ток растет.
К сожалению, рассчитать форму тока, и соответственно энергию, не представляется возможным - во всех аппнотах рекомендуют воспользоваться осциллографом для подбора подходящего термистора.
Пока по ощущениям - не взлетит. Видел график где термистор прогревается за 1-2 мс.

советую таки автору определиться с ТЗ на свое изделие и уже из этого плясать, что ставить тиристоры или мосфеты, игбт, реакторы, термисторы, варисторы и проч.

А, так всего 50 А общий ток?
Сделайте общий электронный предохранитель на IGBT или мосфете, да и все.
Его надо рассчитывать только на ток КЗ (те же 400-500 А).
Еще надо запускать двигатели не одновременно, чтобы не сработало от пускового тока.

ага, общий. на три фазы.
ага, всего 50А. При падении в вольт на каждом игбт будет потеря сотни ватт в статике.

Читаем википедию, читоли. Цитирую: "
Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).
"
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B8%...%82%D0%BE%D1%80





Для каждой пары своя развязка.
-15 не надо.

Reanimator++, а какое быстродействие обещают у автоматов? Электромагнитный расцепитель, по идее, должен быстро сработать. Остальное время определяется массой откидной системы.
Но там токи отсечки нормируются поболее, чем ваши 120А. Для автоматов класса D, вроде 4.5кА расцепление.

также как и на тиристоре

также как и на тиристоре. да плюс потери в самом регуляторе.

Я не достаточно специалист в силовой электронике чтобы в ТЗ написать какие компоненты должны быть использованы.
ТЗ от не специалиста:
Нужно устройство - многоканальный электронный выключатель переменного тока на 220в.
Количество потребителей:
3-фазные до 10А - 3-4 шт.
1-фазные до 10А - 1-3 шт.
1-фазные до 2А - 16-20 шт.
По логике работы устройства все потребители одновременно не включаются, можно примерно оценить максимальный рабочий ток в 35-40А.

ТЗ минимум: устройство не должно выходить из строя при выходе из строя потребителя.
(читаем темы на форуме про сдохшие тиристоры от перегоревшей лампочки).

ТЗ максимум: устройство должно иметь режим диагностики, при котором он включает потребителей поочередно и регистрирует их ток потребления. Затем показывает неисправных потребителей.



Это достаточно интересный вариант, надо его проработать.
По мере проработки можно заменить ими все тиристоры.
Пока меня смущает необходимость наличия гальванически развязанного питания драйвера для каждого транзистора.
Но моих знаний недостаточно, чтобы предложить годную схему, если можно предложите.


Ну изначально понятно что эта штука будет прилично греться. По размерам силовых элементов я примерно оцениваю плату в 400х300мм, и необходимость монтировать ее на общий алюминиевый радиатор в размер платы.


По данным от коллеги ( http://asp-v.ru/ ), время срабатывания электромагнитных расцепителей порядка 15-20мс (измеряли осциллографом).