Расчет допустимого тока на вентиль в установившемся режиме
(2.3.4.1), [1, c.11]
U0=1.25 – пороговое напряжение
Rд=1,32 мОм – динамическое сопротивление в открытом состоянии
Кф=0,58 – коэффициент формы тока
Мощность электрических потерь
[ΔP]=[[Θн]- Θc]/R (2.3.4.2), [1, c.11]
[Θн]=140 oC – номинальная температура кристалла
[Θc]=37 oC – температура окружающей среды
Тепловое сопротивление вентиль – охладитель:
R=Rпк+Rос+Rко (2.3.4.3), [1, c.11]
Rпк=0,1 оС/Вт – тепловое сопротивление переход – корпус.
Rос – установившееся тепловое сопротивление охладитель – среда.
Rко - установившееся тепловое сопротивление корпус - охладитель .
Выберу охладитель 0241 [3, c. 575] с учетом мощности отводимого тепла Рн=30 Вт. Где Rос=0,107 оС/Вт, Rко=0,15 оС/Вт.
R=0,1+0,107+0,15=0,357 оС/Вт
Тогда
[ΔP]=(140-37)/0,357=288,5 Вт
[Ia]=183.4 A
Максимально допустимый средний ток тиристора Ia=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:
ΔPi=U0*Ia+Kδ2* Rд*Ia2=1.25*100+0.58*1.32*10-3*1002=129.44 Вт (2.3.5.1)
U0=1.25 – пороговое напряжение
Rд=1,32 мОм – динамическое сопротивление в открытом состоянии
Кф=0,58 – коэффициент формы тока
Ia=100 A – средний ток, протекающий через вентиль
Перегрев вентиля:
ΔΘi=ΔPi*R=129.44*0,357=46.21 оС (2.3.5.2)
R=тепловое сопротивление вентиль – охладитель
Температура монокристаллической структуры вентиля:
Θi=Θс+Δθi=37+46.21=83,21 оС (2.3.5.3)
Θс=37 оС – температура окружающей среды.
Данный перегрев не превышает допустимый, в номинальном режиме.
б) Проверка вентилей при кратковременной технологической перегрузке:
Мощность электрических потерь:
ΔPi max=U0*(Kп*Ia)+Kф2* Rд*( Kф* Ia2)=1.25*(1.6*100)+1.32*10-3*0.583*1002=204.44 Bт
(2.3.5.4)
Kп – кратность кратковременной технологической перегрузки.
Перегрев вентиля:
ΔΘi max= ΔΘi+( ΔPi max- ΔPi)*RtKK=83,21+(204.44-129.44)*0,018=84,56 оС (2.3.5.5)
Δθн – перегрев вентиля при номинальном режиме.
ΔPн – мощность электрических потерь при номинальных перегрузках
RtKK=0,018 оС/Вт при t=60 мсек, по графику [3, c. 80]
Температура монокристаллической структура вентиля:
Θi max=Θс+ ΔΘi max=37+84,56=121,56 оС (2.3.5.6)
Θс=37 оС – температура окружающей среды.
Данный перегрев не превышает допустимый, в данном режиме.
в) Проверка вентилей при длительной технологической перегрузке:
Мощность электрических потерь:
ΔPi max=U0*(Kп*Ia)+Kф2* Rд*( Kф* Ia2)=1.25*(1.6*100)+1.32*10-3*0.583*1002=204.44 Bт
Kп – кратность кратковременной технологической перегрузки.
Перегрев вентиля:
ΔΘi max= ΔΘi+( ΔPi max- ΔPi)*RtKK=83,21+(204.44-129.44)*0,1=90,71 оС
Δθн – перегрев вентиля при номинальном режиме.
ΔPн – мощность электрических потерь при длительной перегрузке
RtKK=0, 1 оС/Вт при t=14 мсек, по графику [3, c. 80]
Температура монокристаллической структура вентиля:
Θi max=Θс+ ΔΘi max=37+90,71=127,71 оС
Θс=37 оС – температура окружающей среды.
Данный перегрев не превышает допустимый, в данном режиме.