Быстродействующие предохранители для защиты полупроводниковых приборов.
Малая тепловая инерция, быстрый прогрев полупроводников затрудняет защиту мощных диодов, транзисторов и тиристоров при токовых перегрузках. Обычные типы предохранителей из-за относительно большого времени срабатывания не обеспечивают защиту полупроводников при к.з.
При времени протекания тока t < 0,02 сек можно считать, что процесс нагрева протекает по адиабатическому закону. Для удобства согласования характеристик прибора и предохранителя вводится понятие интеграла Джоуля
,
где t – длительность протекания тока через прибор.
Для эффективной защиты необходимо, чтобы полный джоулев интеграл предохранителя был меньше джоулева интеграла защищаемого прибора.
Предохранитель должен работать с большим токоограничением. Для достижения этой цели плавкая вставка выполняется из серебра, имеет перешеек с минимальным сечением и охлаждается кварцевым наполнителем.
С целью улучшения охлаждения при больших номинальных токах плавкая вставка выполняется из ленты толщиной 0,05-0,2 мм. При больших токах она имеет несколько параллельных ветвей.
Для уменьшения времени горения дуги плавкая вставка имеет большое число перешейков. После плавления вставки образуется ряд последовательно включенных дуг, благодаря чему вольтамперная характеристика предохранителя поднимается.
Число перешейков ограничивается перенапряжением, которое возникает при отключении цепи.
При постоянном токе гашение дуги осложняется тем, что ток не проходит через нуль и вся электромагнитная энергия отключаемой цепи рассеивается в предохранителе. Решающим фактором при постоянном токе является постоянная времени 
. С ее увеличением условия работы предохранителя утяжеляются. Необходимо выбирать предохранитель не более высокое номинальное напряжение, чем при переменном токе.
- время плавления при постоянном токе,
- время плавления при переменном токе,
где Б – постоянная, зависящая от удельной теплоты плавления и испарения материала. Для серебра Б = 8 × 104 А2 × с / мм4, для меди Б = 105 А2 × с / мм4, для алюминия Б = 3,4 × 104 А2 × с / мм4; q0 – сечение перешейка, мм2; Т – постоянная времени цепи, сек; Iк.уст – установившееся значение тока к.з. цепи.
При f ³ 50 Гц и Т ³ 2 мс время плавления на постоянном токе больше, чем на переменном. Максимальный пропускаемый постоянный ток предохранителем.
.
Обычно предохранители рассчитываются для работы в цепях с постоянной времени Т £ 35 мс.
Конструктивно быстродействующий предохранитель представляет собой корпус из прочного фарфора, внутри которого расположены плавкие вставки и кварцевый песок.
В современных преобразовательных установках каждый полупроводниковый прибор имеет предохранитель, токи через них могут достигать 100-200 кА.
В нашей стране выпускается серия быстродействующих предохранителей ПП-57 на номинальные токи 40-800 А и готовится к выпуску серия ПП-59 на номинальные токи 250-2000 А. Номинальное напряжение составляет до 1250 В переменного тока и 1050 В постоянного тока.
Быстродействующие предохранители предназначены только для защиты от к.з. Защита от перегрузок должна выполняться другими аппаратами.
Быстродействующие предохранители ПП60М – Iн = 630 А, Uн = 660 В с неразборной вставкой, указателем срабатывания с медной вставкой и твердым наполнителем; ПП71М – Iн = 750 А, Uн = 1000-1300 В с указателем срабатывания.