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 (А.с2), 
=1,097.105 / 1.1 = 1,097.105 (А.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 |
