Захистити статичні перетворювачі електроенергії від аварійних режимів роботи завжди досить складно, оскільки в переважній більшості випадків розвиток аварійної ситуації носить лавиноподібний характер Необхідно дуже швидко діагностувати аварію і без зволікання запустити механізм адекватної її локалізації Однією з характерних аварійних ситуацій, що виникають у високочастотних інверторах, є виникнення струмів короткого замикання (струмів КЗ) внаслідок втрати керування силовими ключами або їх пробою Інший характерний приклад аварійної ситуації – коротке замикання в навантаженні статичного перетворювача І якщо в першому випадку статичний перетворювач сам виходить з ладу, а значить, його потрібно оперативно відключати від мережі живлення за допомогою плавких запобіжників або автоматичних вимикачів для виконання ремонту, то в другому випадку несправна навантаження просто виводить з ладу цілком справний прилад Тому перетворювач можна врятувати, відключивши несправну навантаження швидкодіючим захисним пристроєм

Не так давно на ринку силових компонентів зявилися пристрої, звані електронними запобіжниками (ЕП) Інше їх назва – модулі комутації та контролю струму (MKKT) У прайс-листах фірм-постачальників ці пристрої можуть називатися як ЕП, так і MKKT, але важливо запамятати, що мова йде про пристрої, що виконують аналогічні функції Звичайно, продукція різних фірм може відрізнятися набором додаткових сервісних функцій, принципами управління і сигналізації, але основне призначення цих пристроїв однаково – вони забезпечують швидкодіючу захист первинної (живильної) мережі або виходів джерел живлення від перевантажень і коротких замикань Крім того, ЕП (MKKT) можуть виконувати функцію захисту навантажень

На рис 281 показаний габаритний креслення ЕП типу ЕП8-06, що випускається ЗАТ «Електрум АВ» Представлений ЕП дозволяє пропускати через себе струми до 10 А, спрацьовує при перевищенні номінального струму значення 1,1 від номіналу Час спрацювання захисту по

перевищенню номінального струму – не більше 30 мкс Після спрацьовування ЕП блокується, і повторне його включення можливе тільки після зняття напруги з входу на час не менше 1 с

Рис 281 Зовнішній вигляд електронного запобіжника типу ЕП8-0, 6

Структурна схема, що відображає внутрішній устрій запобіжника, показана на рис 282 Джерелом сигналу відключення ЕП служить резистивний шунт Сигнал з шунта відстежується схемою управління Основним ключовим елементом виступає транзистор

типу MOSFET, затвор якого підключений все до тієї ж схемою управління Якщо сигнал з шунта перевищує значення уставки спрацьовування, транзистор MOSFET замикається, навантаження знеструмлюється, а ЕП встановлюється в режим самоблокировки До додаткової функції ЕП, яку можна задіяти, наприклад, для визначення спрацював ЕП при їх значній кількості, є сигнал «аварія» У даному випадку сигнал «Аварія» формується відкритим станом вбудованого біполярного транзистора, в емітерний ланцюг якого можна включити як світлодіодний індикатор, так і якої-небудь комутаційний елемент типу реле (або твердотільного реле)

Значно більш функціонально оснащені модулі MKKT, які також випускає ЗАТ «Електрум АВ» Ці модулі забезпечують безперервний контроль протікання струму в навантаженні з видачею статусного сигналу CT1 за критерієм /> 0,3 /ном, Відключення навантаження при короткому замиканні і перевантаження з видачею статусного сигналу за критерієм /> 1,1 /ном, Захист транзистора MOSFET (або IGBT) вбудованого силового ключового елемента від перевантаження або перегріву з видачею статусного сигналу CT3 за критерієм перевищення температури значення 100 .. 110 ° С Структурна схема модифікованих модулів MKKT показана на рис 283

На відміну від описаного вище модуля ЕП8-0, 6, що живиться від напруги навантаження, даний типоряд MKKT вимагає окремого зовнішнього джерела живлення Модулі MKKT можна включати і відключати за зовнішнім неінвертірованному сигналу (Упр +) або інвертований сигналу (Упр-) При спрацьовуванні захисту по перевантаженню або короткого замикання повторне включення модуля шляхом зняття і установки сигналу керування можливо за час не менше 4 мс від моменту спрацьовування захисту

У табл 281 приведені всі можливі стану сигналів MKKT, що виникають у процесі їх функціонування

Таблиця 281 Сигналізація та керування модулів MKKT

Структура умовного позначення MKKT показана на рис 284 Номенклатура MKKT містить кілька десятків виконань (і постійно розширюється), основні параметри яких вибираються з наступного ряду Для модулів MKKT з силовими

транзисторами типу MOSFET: напруга комутованій мережі – 24 В, 48 В, 110 В, 220 В номінальний струм (максимальний імпульсний струм) – 2 (10) А, 5 (25) А, 10 (50) А, 20 (100) А, 30 (120) А, 40 (180) А, 60 (240) А, 80 (300) А, 100 (360) А, 120 (480) А, 160 (600) А, 200 (750) А, 250 (900) А, 300 (1200) А Для модулів MKKT з силовими транзисторами типу IGBT: напруга комутованій мережі – 380 В, 540 В номінальний струм (максимальний імпульсний струм) – аналогічно виконань з транзисторами MOSFET

Модулі мають два конструктивних виконання, показаних на рис 285 Виконання типу «а» призначено для підключення живильних і керуючих струмоведучих провідників перетином від 0,5 до 2,5 мм2, Виконання типу «б» – для провідників перетином від 0,08 до 0,5 мм2

Рис 285 Конструктивні виконання модулів MKKT

Модулі MKKT випускаються в чотирьох класах з різними час-струмовими характеристиками (рис 286) Класи модулів відображають часові параметри їх спрацювання в процесі виникнення перевантажень і коротких замикань Клас «0» – самий швидкодіючий, клас «30» – найповільніший Для класу «0» час спрацьовування захисту за критерієм /> 1,5 /ном становить 5 мс, за критерієм /> 3 /ном – 1,5 мс, за критерієм I> 4 /ном – 10 мкс

Звичайно, найчастіше розробники перетворювальної техніки воліють конструювати схеми відключення навантаження самостійно, не вдаючись до використання готових ЕП (MKKT) І, тим не менш, познайомившись з цими чудовими елементами, має

Рис 286 Час-струмові характеристики модулів MKKT

сенс включити їх у свій арсенал при виконанні сучасних високотехнологічних проектів – адже застосування готових модулів дозволяє різко скоротити номенклатуру електронних компонентів і, в кінцевому підсумку, знизити собівартість серійної продукції

Джерело: Семенов Б Ю Силова електроніка: професійні рішення – М: СОЛОН-ПРЕСС, 2011 – 416 c: Ил