6.1. Класифікація напівпровідникових апаратів. Загальні вимоги

 

Напівпровідникові апарати (НА) відносяться до класу електричних низьковольтних апаратів (до 1000 В). Вони призначені для комутації, керування та захисту електричних кіл і електрообладнання, а також для контролю та регулювання різноманітних електричних і неелектричних процесів.

НА класифікуються за родом струму, типом використовуваного на полюсах силового електронного ключа (ЕК) та за функціями, які він виконує.

За родом струму НА поділяються на апарати постійного та змінного струму.

За типом ЕК, який використовується НА поділяються на безконтактні та гібридні.

У безконтактних НА струм електричного кола комутується безпосередньо силовим напівпровідниковим приладами (СНП), у якості яких використовуються силові одноопераційні тиристори. За способом ввімкнення тиристорів такі НА поділяються на апарати з природною та примусовою комутацією. Природна комутація застосовується в безконтактних НА змінного струму та здійснюється шляхом зняття сигналів керування з тиристорів з наступним запиранням останніх за природного проходження струму в їхньому колі через нуль. Примусова комутація застосовується в НА постійного струму, а за підвищених вимогах до швидкодії і в апаратах змінного струму. Таку комутацію реалізують за допомогою систем примусової ємнісної комутації.

У гібридних НА в якості силового комутаційного елементу застосовують гібридні ЕК, що дозволяє використовувати в цьому апараті переваги як контактних (зменшення габаритів та маси, підвищена перевантажувальна здатність за струмом) так і безконтактних (підвищена комутаційна зносостійкість).

За виконуваними функціями (призначенням) НА поділяються на наступні групи:

1.    Контролювальні (реле), основною функцією яких є контроль заданих параметрів електричного кола.

2.    Пускорегулювальні (або апарати керування), призначені для здійснення пуску, регулювання швидкості обертання, напруги та струму електричних машин (контактори, пускачі).

3.    Захисні, здійснюють оперативне та аварійне ввімкнення та вимкнення електричних кіл та забезпечують захист цих кіл і електрообладнання від перевантажень, струмів короткого замикання та інших ненормальних режимів роботи (автоматичні вимикачі, перемикачі живлення).

4.    Апарати, які поєднують функції керування та захисту (автомати-пускачі, напівпровідникові станції керування).

5.    Регулювальні, які призначені для неперервної стабілізації або регулювання заданого параметра електричного кола або системи (регулятори (стабілізатори) напруги та струму).

Окрім цього, усі НА повинні задовольняти наступним загальним вимогам, які перераховані в порядку їхньої важливості:

1.    Надійна робота в нормальному режимі на протязі заданого часу та за умови, що кількість виконуваних функцій не перевищує нормованого.

2.    Виконання необхідних функцій у ненормальних режимах, коли максимальні величини струмів та напруг в напівпровідникових елементах апарату не повинні перевищувати значень, рівних 0,85 від максимально допустимих значень вказаних величин.

3.    Максимальне застосування із розробленням систем керування та регулювання НА сучасних комплектних виробів електронної промисловості, прогресивних цифрових методів обробки інформації, резервування та систем діагностики.

4.    Мала трудоємність та затрати матеріалів, блочність конструкції та вузлів.

5.    Простота монтажу, вбудованість в комплектні пристрої, швидке відновлення роботоздатності після відмови апарата.

6.    Висока завадостійкість.

7.    Невисока вартість.

8.    Малі експлуатаційні витрати.

9.    Естетичність конструкції.