Жартылай өткізгішті аспаптарды қорғауға арналған жылдам іске қосылатын сақтандырғыштар

Жартылай өткізгішті өткелдің тез қызуы, аз жылулық инерция қуатты диодтарды, тиристорларды және транзисторларды токтық асқын кернеу кезінде қорғауды аса қиындатады. Қарапайым типтегі сақтандырғыштар мен автоматты сөндіргіштер іске қосылуы уақытының ұзақтығына байланысты, қысқа тұйықталу кезінде жартылай өткізгішті аспаптарды қорғауды қамтамасыз ете алмайды. Осы міндетті орындау үшін арнайы жылдам іске қосылатын сақтандырғыштар жасалған.

Токтың өту уақыты t < 0,02 с кезінде аспаптың қызу үрдісі адиабаттық заңдылық бойынша жүреді деп есептеуге олады. Аспаптың және сақтандырғыштың сипаттамаларын сәйкестендірудің ыңғайлылығы үшін Джоуль интегралы түсінігі енгізіледі, мұндағы t – аспап арқылы токтың өту ұзақтығы.

Тиімді қорғау үшін сақтандырғыштың толық джоульдық интегралы қорғалатын аспаптың джоульдық интегралынан аз болуы керек. Сақтандырғыштың джоульдық интегралы кірістіргіштің балқу температурасына дейінгі қызудың джоульдық интегралы G_пл мен түзілген доғаны сөндірудің джоульдық интегралынан G_гаш тұрады.

Алғашқы құраушыны қысқарту үшін сақтандырғыш үлкен токтық шектеумен жұмыс істеуі қажет. Бұл мақсатқа жету үшін тегіс кірістіргіш күмістен дайындалады, ол минималды қималы мойыншаларға ие және кварцты толықтырғышпен салқындатылады. Ұлкен номиналды ток кезіндегі салқындатуды жақсарту мақсатында тегіс кірістіргіш 0,05-0,2 мм қалықтықтағы лентадан жасалады. Үлкен нүктелерде кірістіргіш бірнеше параллель тармақтарға ие болады. Сонымен қатар үлкен қысымда толтырылған кварц құмыда көмектеседі.

Доғаның жану уақытын азайту үшін тегіс кірістіргіш көптеген мойыншаларға ие. Кірістіргіштің балқуынан кейін кезектесе қосылған доға түзіледі, осыған орай сақтандырғыштың вольт-амперлік сипаттамалары артады. Мойыншалардың саны тізбектің ажыратылуы кезінде туындайтын асқын кернеумен шектеледі.

Тұрақты ток кезінде доғаны сөндіру ток нөл арқылы өтпейді және ажыратылатын тізбектің барлық электромагниттік энергиясы сақтандырғышта сейілуімен қиындайды. Тұрақты ток кезіндегі шешуші фактор Т = L / R тізбегінің уақыт тұрақтысы болып табылады. Т уақыт тұрақтысының жоғарылауымен сақтандырғыштың жұмыс шарттары күрделене түседі. Айнымалы ток кезіндегіге қарағанда жоғары номиналды кернеуга сақтандырғышты таңдау қажет. Тұрақты ток кезіндегі кірістіргіштің балқу уақыты:
Айнымалы ток кезінде:
мұндағы: Б – материалдың салыстырмалы балқу және булану жылуына тәуелді тұрақты. Күміс үшін Б = 8 · 10⁴ А²·с/мм⁴, мыс үшін Б = 10⁵ А²·с/мм⁴, алюминий үшін Б = 3,4 · 10⁴ А²·с/мм⁴; q₀ – мойыншаның қимасы, мм²; Т – тізбек уақытының тұрақтысы, с; І_к,уст – тізбектегі қысқа тұйықталу тогының орнатылған мәні.

f ≥ 50 Гц және Т ≥ 2 мс кезінде тұрақты токтағы балқу уақыты айнымалы токқа қарағанда үлкен. Сақтандырғышпен өткізілетін максималды тұрақты ток:
Әдетте сақтандырғыштар T ≤ 35 мс уақыт тұрақтысындағы тізбек жұмысы үшін есептеледі.

Конструкциялық жағынан жылдам іске қосылатын сақтандырғыштар берік фарфор қаңқадан тұрады, оның ішінде тегіс кірістіргіш пен кварц құмы орналасқан. Контактілер қаңқаға винттердің көмегімен бекітіледі және түрлі қызметтерді атқаруы мүмкін.

Заманауи түрлендіргіш құрылғылардағы әрбір жартылай өткізгіш сақтандырғышпен жабдықталған. Сақтандырғыш арқылы жүретін токтар 100-200 кА дейін жетуі мүмкін. Сақтандырғыштың істен шығуы кезінде түрлендіргіш құрылғыда авария орын алуы мүмкін. Осыған байланысты жылдам іске қосылатын сақтандырғыштар үлкен механикалық беріктікке және жоғары сенімділікке ие болуы қажет.

40-800 А номиналды токтарға ПП-57 типтегі жылдам іске қосылатын сақтандырғыштар және 250-2000 А номиналды токтарға ПП-59 типті сақтандырғыштар шығарылуда. Номиналды кернеу 1250 В айнымалы ток және 1050 В тұрақты токты құрайды. 400 А ток және 660 В кернеу үшін ПП-59 сақтандырғышы 320·10³ А²·с джоульдық интегралға ие.

Жылдам іске қосылатын сақтандырғыштар тек ғана қысқа тұйықталудан қорғауға арналған. Асқын кернеуден қорғау өзге аппараттармен орындалады.