Защита тиристоров от КЗ в нагрузке Опции

[Reanimator++]

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]

Для общего развития: делал 10 ключей симисторных с управлением от одного контроллера. Я так понимаю, предполагается что-то подобное.
Контроллер сфетофорного перекрёстка(макет) (не буду пересказывать плачь заказчика - зачем ему это надо было)

Ну 50А в сумме...это Ватт 50 на симисторах. ну 100. Можно на радиатор от PC прицепить.


Могу вас ещё порадовать: в таком же формате ключа делал симисторный ключ, который включается всегда в одной фазе напряжения, а выключается в другой. Чтобы не было импульсов тока связанных с перемагничиванием трансформатора при включении.

[AlexandrY]

Могу вас ещё порадовать: в таком же формате ключа делал симисторный ключ, который включается всегда в одной фазе напряжения, а выключается в другой. Чтобы не было импульсов тока связанных с перемагничиванием трансформатора при включении.

А трансформатор, что, на сердечнике от постоянного магнита был намотан?

В смысле откуда там токи перемагничивания хоть какие-то существенные?

[shf_05]

трансформатор и вправда дает некий переходный процесс при включении, но он не с перемагничиванием а с намагничиванием связан.

[Леонид Иванович]

трансформатор и вправда дает некий переходный процесс при включении

Дает. Решение дифференциального уравнения u(t) = L* di(t)/dt + R * i(t) представляет собой два слагаемых - экспоненциальное и синусоидальное. Первое представляет собой ток переходного процесса и связанный с ним магнитный поток Фпер. Второе - установившийся ток и поток Фуст. Остаточная намагниченность сердечника вносит свой дополнительный вклад в поток ±Фост. Если включение происходит в момент перехода сетового напряжения через ноль, переходной процесс будет максимальный - магнитный поток в сердечнике достигает удвоенной величины. Если при этом произойдет насыщение сердечника, пусковой ток может превысить номинальный на порядок.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[shf_05]

спасибо, Фост значит тоже немаловажен.

[Леонид Иванович]

Да, какой-то вклад он тоже вносит. Но основное - это экспоненциальный переходной процесс. Кторый, кстати, будет в любой индуктивности, даже вообще без сердечника. Сердечник просто может это дело усугубить своим насыщением.

[AlexandrY]

Да, какой-то вклад он тоже вносит. Но основное - это экспоненциальный переходной процесс. Кторый, кстати, будет в любой индуктивности, даже вообще без сердечника. Сердечник просто может это дело усугубить своим насыщением.

Так какой вклад?
Нужно ли " включается всегда в одной фазе напряжения, а выключается в другой" ?

[Леонид Иванович]

Чтобы количественно оценить вклад остаточной намагниченности, нужно, как минимум, знать материал сердечника.

Что касается фазы включения, то для управления индуктивной нагрузкой и трансформаторами с железными сердечниками служат peak-switching твердотельные реле.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexandrY]

Чтобы количественно оценить вклад остаточной намагниченности, нужно, как минимум, знать материал сердечника.

Что касается фазы включения, то для управления индуктивной нагрузкой и трансформаторами с железными сердечниками служат peak-switching твердотельные реле.

Сами понимаете это не ответ.

А peak-switching это такой вариант ускоренного плавного пуска редуцированного до одного периода.
Так тиристорами можно как угодно этот процесс удлинить.

[Леонид Иванович]

К какой Вы хотели ответ? Никаких ведь данных нет. Остаточная намагниченность может увеличить пиковое значение магнитного потока при включении, а что при этом может произойти - зависит от многих факторов. Например, поток Фост может стать причиной насыщения (когда Фуст + Фпер к насыщению еще не приводят), тогда вклад Фост может стать катастрофическим.

Какое отношение peak-switching имеет к плавному пуску? Точка максимума синусоиды - это единственное место, где можно включить индуктивную нагрузку без последующего переходного процесса.

[AlexandrY]

К какой Вы хотели ответ? Никаких ведь данных нет. Остаточная намагниченность может увеличить пиковое значение магнитного потока при включении, а что при этом может произойти - зависит от многих факторов. Например, поток Фост может стать причиной насыщения (когда Фуст + Фпер к насыщению еще не приводят), тогда вклад Фост может стать катастрофическим.

Ответ заключался бы в численной оценке хоть для какого-нибудь трансформатора.

Какое отношение peak-switching имеет к плавному пуску? Точка максимума синусоиды - это единственное место, где можно включить индуктивную нагрузку без последующего переходного процесса.

С этим я не спорю. Замечание полезное.
Но для движков это абсолютная мелочь. Там такой пуск по любому вызовет 5-и кратные броски тока.
Собственно вокруг реальных численных оценок крутится разговор.
Теория здесь малоинтересна.

Измерил сопротивление сети фаза-ноль в офисе. Получил 0.5 Ома.
Измерил ток короткого замыкания и заснял характеристику срабатывания автомата C6 (во вложении). Очень быстро кстати работает. Снимал через трансформатор тока на 450А.

А не забываете, что характеристика электросети в каждый момент определяется совокупность всех подключенных узлов.
Скажем учли сколько генерят в сеть двигатели работая в реверсе?

[Леонид Иванович]

Ответ заключался бы в численной оценке хоть для какого-нибудь трансформатора

Надо смотреть характеристики трансформаторных сталей. Глянул для Э330А, остаточная индукция 1.14 Тл при индукции насыщения 1.896 Тл. Грубо можно считать, что из-за остаточной намагниченности пиковое значение магнитного потока при включении может увеличится на 25%.