PROTECCION
CONTRA di/dt
Un tiristor requiere de un tiempo mínimo para dispersar la conducción
de la corriente en forma uniforme a través de las uniones. Si la
velocidad de elevación de la corriente del ánodo es muy alta
en comparación con la velocidad de dispersión del proceso
de activación, aparecerá un punto de calentamiento, debido
a una alta densidad de corriente, por lo que el dispositivo puede faltar,
debido a una temperatura excesiva.
Los dispositivos prácticos deben protegerse contra un di/dt alto.
Como ejemplo, consideremos el circuito de la figura 1. Bajo una operación
de régimen permanente, Dm conduce cuando el tiristor
T1 está desactivado. Si T1 se dispara cuando
Dm aún está conduciendo, di/dt puede resultar
muy alto y solamente limitado por la inductancia dispersa del circuito.
Figura 1
En la práctica, di/dt se limita al añadir un inductor en
serie Ls, tal y como aparece en la figura 1. El di/dt directo
es:
donde Ls es la inductancia en serie, que incluye cualquier inductancia
dispersa.
PROTECCION CONTRA dv/dt
Si el interruptor S1 de la figura 2a se cierra en t=0, se
aplicará un escalón de voltaje a través del tiristor
T1 por lo que dv/dt puede ser lo suficientemente alto para activar
el dispositivo. El dv/dt se puede limitar conectando el capacitar Cs,
como aparece en la figura 2a. Cuando el tiristor T1 se active,
la corriente de descarga del capacitor estará limitada por el resistor
Rs, como aparece en la 2b.
Con un circuito RC conocido como circuito de freno, el voltaje a través
del tiristor se elevará en forma exponencial, como se muestra en
la figura 2c, y el circuito dv/dt puede encontrarse aproximadamente a partir
de:
El valor de la constante de tiempo del freno t
= RsCs se puede determinar de la ecuación
anterior a partir de un valor conocido dv/dt. El valor de Rs
se encuentra a partir de la corriente de descarga ITD.
Es posible utilizar más de una resistencia para dv/dt y para la
descarga, tal y como aparece en la figura 2d dv/dt queda limitado por Ri
y por Cs. (R1 + R2) limita la corriente
de descarga, de modo que
La carga puede formar un circuito en serie con la red de freno, la relación
de amortiguación d de una ecuación
de segundo orden es:
donde Ls, es la inductancia dispersa, y L y R son la inductancia
y la resistencia de la carga, respectivamente.
Figura 2
A fin de limitar el excedente de voltaje pico aplicado a través
del tiristor, la relación de amortiguación se utiliza en
el rango de 0.5 a 1.0. Si la inductancia de la carga es alta, que por lo
general es el caso, R1 puede ser alto y Cs puede
ser pequeño, para retener el valor deseado de la relación
de amortiguación. Un valor alto de Rs reducirá
la corriente de descarga y un valor bajo de Cs reducirá
la pérdida del circuito de freno. Los circuitos de la figura 2 deberán
ser totalmente analizados a fin de determinar el valor requerido de la
relación de amortiguación para limitar dv/dt a un valor deseado.
Una vez conocida la relación de amortiguación, se pueden
determinar Rs y Cs. Por lo general, se utiliza la
misma red RC o de freno, tanto para la protección dv/dt como para
suprimir el voltaje transitorio debido al tiempo de recuperación
inversa.