Смекни!
smekni.com

Расчет управляемого выпрямителя (стр. 4 из 8)

= 288,033 / 0,6 = 480,055 (В).

Выбираем полупроводниковый прибор со значением

, наиболее близким к рассчитанному. Выбираем тиристоры типа Т161-160-5.

4) Выбор типа охладителя. [Л. 3, 4]

Охладители предназначены для отвода тепла от полупроводникового прибора и создания приемлемого теплового режима. Выберем охладитель типа О171-80.

5) Параметры выбранного тиристора Т161-160-5 в комплекте с охладителем О171-80: [Л. 3, 4]

- пороговое напряжение U0 = 1,15 В

- максимально допустимая температура перехода Тп.мах = 125 0С

- дифференциальное сопротивление Rд = 0,57.10-3 Ом

- установившееся тепловое сопротивление переход-среда RТ.П-С = 0,15 0С/Вт

- ударный неповторяющийся прямой ток Iуд = 4500 А

- критическая скорость нарастания тока i’крит = 80.106 А/с

- повторяющийся импульсный обратный ток Iобр.п = 0,015 А

- повторяющееся импульсное обратное напряжение Uобр.п = 500 В.

6.2 Проверка фазных полупроводниковых приборов

1) Проверка по нагреву рабочим током.

В нормальном режиме работы температура p-n перехода не должна превышать максимального допустимого значения, для чего необходимо выполнить условие:

(6.3)

Максимально допустимый средний ток вентиля определяется по реальным условиям охлаждения и работы прибора:

, где (6.4)

где U0 – пороговое напряжение; RД – дифференциальное сопротивление вентиля в открытом состоянии, Ом; ТП.МАХ – максимально допустимая температура p-n перехода; ТС – температура окружающей среды; RТ(П-С) – установившееся тепловое сопротивление переход – среда.

55,603 (А),

- условие выполняется.

2) Проверка по аварийному току.

Для защиты вентилей полупроводниковых преобразователей в аварийных режимах работы используются быстродействующие автоматические воздушные выключатели. В этом случае при анализе теплового режима можно считать, что через вентиль проходит один импульс аварийного тока и выделяется количество тепла, соответствующее тепловому эквиваленту

. Защитный показатель вентиля определяется по значению ударного неповторяющегося тока
следующим выражением:

(6.5)

Полупроводниковый прибор будет устойчив к тепловому воздействию аварийного тока при выполнении условия

(6.6)

При невыполнении этого условия защита вентилей преобразователя должна быть дополнена плавкими предохранителями, либо необходимо выбрать вентиль с большим номинальным током.

1,112.105.с2),

=1,097.105 / 1.1 = 1,097.105.с2),

- условие выполняется.

3) Проверка по коммутационным параметрам.

Для ведомых сетью преобразователей обычно достаточно проверить тиристоры по скорости нарастания тока при включении. Ограниченная способность тиристоров выдерживать нарастания тока при включении связана с тем, что процесс распространения проводящей зоны вблизи управляющего электрода идет со скоростью 0.03…0.1 мм/мкс и при превышении определенной скорости нарастания тока

происходит локальный перегрев области первоначального включения. Допустимая (критическая) скорость нарастания тока (
)КРИТ задается в каталогах при максимально допустимой температуре перехода. Для тиристора должно выполняться условие:

(6.7)

Если условие не выполняется, то значение (

)МАХ следует ограничить за счет увеличения индуктивности внешнего контура.

(

)крит=80.106 (А/с)

- условие выполняется.

6.3 Расчет допустимых рабочих перегрузок преобразователя по току

Перегрузки могут возникать в рабочих и аномальных режимах (пуски, неисправности механизмов и т.д.). Их допустимость оценивается по рабочим перегрузочным характеристикам, определяющим в функции времени допустимый ток перегрузки, при котором не превышается допустимая температура p-n перехода. Допустимый ток перегрузки вентиля зависит от предварительной загрузки преобразователя и условий охлаждения. В предшествующем режиме через преобразователь протекает ток Id , а через фазные вентили ток Iv , нагревающий p-n переход до температуры:

,
(6.8, 6.9)

где РОС.СР – мощность, рассеиваемая в вентиле.

,

Амплитудное значение допустимого тока вентиля при длительности перегрузки t рассчитывается по формуле:

(6.10)

В этом выражении коэффициенты А и В определяются следующим образом:

, где (6.11)

ZТ(П-С)t = ZТ(П-К)t + ZТ(К-О)t + ZТ(О-С)t - переходное тепловое сопротивление переход –корпус – охладитель – среда, соответствующее времени перегрузки t, ZТ(П-К)26 , ZТ(П-К)20 , ZТ(П-К)6 – переходные сопротивления переход – корпус, соответствующие временам перегрузки 26, 20 и 6 мс, 0С/Вт.


ZТ(П-К)26 = 0,035 0С/Вт; ZТ(П-К)20 = 0,025 0С/Вт; ZТ(П-К)6 = 0,015 0С/Вт [Л. 3]

Для анализа возможных режимов установки в целом целесообразно определять не амплитудное значение допустимого тока перегрузки отдельного вентиля, а среднее значение тока перегрузки всего преобразователя, которое при активно-индуктивном характере нагрузки рассчитывается:

(6.12)

Рассчитаем и построим в логарифмическом масштабе (по оси t) перегрузочные характеристики преобразователя

для двух предшествующих режимов работы (рис. 7.1):

- холостой ход преобразователя Id = 0;

- номинальная нагрузка преобразователя Id = IdН

Длительность перегрузки примем равной t = 0.1; 1; 10; 100; 1000 и 10000 с.

1. Предшествующий режим – холостой ход:

Данные расчетов заносим в таблицу 6.1.

Табл. 6.1 Данные расчетов режима холостого хода

t, с

A

B

Iдоп.прг, A

Id прг, A

0.1

90

0,018

2159,85

1936,51

1

90

0,024

1757,46

1597,66

10

90

0,034

1362,09

1238,26

100

90

0,06

907,29

824,81

1000

90

0,09

595,36

599,19

10000

90

0,102

394,16

358,33

1. Предшествующий режим – номинальная нагрузка:

Данные расчетов заносим в таблицу 6.2.


Табл. 6.2 Данные расчетов режима номинальной нагрузки

t, c

A

B

Iдоп.прг, A

Id прг, A

0.1

47,12

0,018

1348,82

1226,21

1

49,59

0,024

1091,22

992,02

10

56,19

0,034

844,21

767,46

100

64,44

0,06

571,15

519,23

1000

83,41

0,09

429,46

460,41

10000

90

0,102

394,16

358,33