Расчет допустимого тока на вентиль в установившемся режиме

(2.3.4.1), [1, c.11]

U₀=1.25 – пороговое напряжение

R_д=1,32 мОм – динамическое сопротивление в открытом состоянии

К_ф=0,58 – коэффициент формы тока

Мощность электрических потерь

[ΔP]=[[Θ_н]- Θ_c]/R (2.3.4.2), [1, c.11]

[Θ_н]=140 ^oC – номинальная температура кристалла

[Θ_c]=37 ^oC – температура окружающей среды

Тепловое сопротивление вентиль – охладитель:

R=R_пк+R_ос+R_ко (2.3.4.3), [1, c.11]

R_пк=0,1 ^оС/Вт – тепловое сопротивление переход – корпус.

R_ос – установившееся тепловое сопротивление охладитель – среда.

R_ко - установившееся тепловое сопротивление корпус - охладитель.

Выберу охладитель 0241 [3, c. 575] с учетом мощности отводимого тепла Р_н=30 Вт. Где R_ос=0,107 ^оС/Вт, R_ко=0,15 ^оС/Вт.

R=0,1+0,107+0,15=0,357 ^оС/Вт

Тогда

[ΔP]=(140-37)/0,357=288,5 Вт

[I_a]=183.4 A

Максимально допустимый средний ток тиристора I_a=200 А. Следовательно, тиристор в установившемся режиме выдерживает проходящий через него ток.

 

Температурный расчет тиристоров в различных режимах работы.

а) Номинальный режим:

Мощность электрических потерь:

ΔP_i=U₀*I_a+K_δ²* R_д*I_a²=1.25*100+0.58*1.32*10^-3*100²=129.44 Вт (2.3.5.1)

U₀=1.25 – пороговое напряжение

R_д=1,32 мОм – динамическое сопротивление в открытом состоянии

К_ф=0,58 – коэффициент формы тока

I_a=100 A – средний ток, протекающий через вентиль

Перегрев вентиля:

ΔΘ_i=ΔP_i*R=129.44*0,357=46.21 ^оС (2.3.5.2)

R=тепловое сопротивление вентиль – охладитель

Температура монокристаллической структуры вентиля:

Θ_i=Θ_с+Δθ_i=37+46.21=83,21 ^оС (2.3.5.3)

Θ_с=37 ^оС – температура окружающей среды.

Данный перегрев не превышает допустимый, в номинальном режиме.

 

б) Проверка вентилей при кратковременной технологической перегрузке:

Мощность электрических потерь:

ΔP_{i max}=U₀*(K_п*I_a)+K_ф²* R_д*(K_ф* I_a²)=1.25*(1.6*100)+1.32*10^-3*0.58³*100²=204.44 Bт

(2.3.5.4)

K_п – кратность кратковременной технологической перегрузки.

 

Перегрев вентиля:

ΔΘ_{i max}= ΔΘ_i+(ΔP_{i max}- ΔP_i)*R_tKK=83,21+(204.44-129.44)*0,018=84,56 ^оС (2.3.5.5)

Δθ_н – перегрев вентиля при номинальном режиме.

ΔP_н – мощность электрических потерь при номинальных перегрузках

R_tKK=0,018 ^оС/Вт при t=60 мсек, по графику [3, c. 80]

Температура монокристаллической структура вентиля:

Θ_{i max}=Θ_с+ ΔΘ_{i max}=37+84,56=121,56 ^оС (2.3.5.6)

Θ_с=37 ^оС – температура окружающей среды.

Данный перегрев не превышает допустимый, в данном режиме.

 

в) Проверка вентилей при длительной технологической перегрузке:

Мощность электрических потерь:

ΔP_{i max}=U₀*(K_п*I_a)+K_ф²* R_д*(K_ф* I_a²)=1.25*(1.6*100)+1.32*10^-3*0.58³*100²=204.44 Bт

K_п – кратность кратковременной технологической перегрузки.

 

Перегрев вентиля:

ΔΘ_{i max}= ΔΘ_i+(ΔP_{i max}- ΔP_i)*R_tKK=83,21+(204.44-129.44)*0,1=90,71 ^оС

Δθ_н – перегрев вентиля при номинальном режиме.

ΔP_н – мощность электрических потерь при длительной перегрузке

R_tKK=0, 1 ^оС/Вт при t=14 мсек, по графику [3, c. 80]

Температура монокристаллической структура вентиля:

Θ_{i max}=Θ_с+ ΔΘ_{i max}=37+90,71=127,71 ^оС

Θ_с=37 ^оС – температура окружающей среды.

Данный перегрев не превышает допустимый, в данном режиме.