2.3.5. 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.

2.3.6 Проверка вентилей по обратному напряжению

Выбор допустимого обратного напряжения выполняется ориентировочно так:

U_{обр max}=U₂*1.05=230*1.05=241.5 (2.3.6.1), [2, c 41].

Уточненное значение:

U_{обр max}=K_xx*U_2m (2.3.6.2), [1, c 12].

U_2m=√2*U₂=√2*230=352 В – амплитуда напряжения вторичной обмотки трансформатора.

(2.3.6.3), [1, c 12].

K_xx=1.226

А=0,5 – коэффициент, характеризующий кратность падения напряжения на стороне выпрямленного тока по отношению к U_k.% [5, таб. 1-21]

U_k.%=4,5% - напряжение короткого замыкания

ΔU_Кл – падение напряжения на вентиле.

ΔU_Кл=(U₀/3)+R_д*[I_α]=(1,25/3)+1,32*10^-3*183,4=0,659 В (2.3.6.4)

[I_α]= 183.4 A – допустимый ток через вентиль (2.3.4.1)

U₀=1.25 B – пороговое напряжение

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

B=1 – коэффициент, зависящий от схемы соединения вентилей [5, таб.3]

U_н=270 в – номинальное значение выпрямленного напряжения в нагрузке.

∑U_k=3 В – суммарное падение напряжения во всех элементах выпрямителя

ΔU_c=5% - колебание напряжения питающей сети.

Нахождение номинального угла регулирования:

U_н=U_хх*cosα (2.3.6.5), [5, c83]

U_хх=U₂*1,17=230*1.17=315.9 B напряжение холостого хода [2. c.41]

U₂=230 B – фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

α – номинальный угол регулирования.

Тогда:

Cosα=U_н/U_хх=270/315,9=0,854 α=arcos(0,854)=32,35^о (2.3.6.6)

Тогда:

U_{обр. max}=270*1.226=331.02 B

Максимально допустимое постоянное обратное напряжение вентиля 1800В, значит вентиль выдерживает прикладываемое к нему обратное напряжение.