3 Выбор тиристоров

3.1 Предварительный выбор тиристоров

Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к тиристору, U_amax определяется при максимальном напряжении сети U_cmax. Для трёхфазной мостовой схемы:

, (17) где .

;

.

Импульсное рабочее напряжения тиристора в закрытом состоянии U_DWM и импульсное рабочее напряжение U_RWM должны быть больше U_{a max} ,

U_DWM = U_RWM > 1105 В (условие 1).

Значения U_DWM и U_RWM связаны с повторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии U_DRM и повторяющимся импульсным обратным напряжением U_RRM соотношениями:

U_DWM = 0,8^. U_DRM ; U_RWM = 0,8^. U_RRM. (18)

Из условия 1:

.

При сгорании предохранителей, защищающих тиристоры, на них возникают перенапряжения, которые прикладываются к тиристорам. Максимальное напряжение на тиристоре U_{a пер} при этом достигает (1,5…2) U_{a max} .

Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии U_DSM и неповторяющееся импульсное обратное напряжение U_RSM должны с коэффициентом запаса K_S = (1,5…2) превышать напряжение U_{a пер} (условие 2).

U_DSM = U_RSM = (1,5…2)^.K_S^. U_{a max}, (19)

U_DSM = U_RSM = .

Значения неповторяющихся импульсных напряжений U_DSM и U_RSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений U_DRM = U_RRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

U_DSM = K_НЕП ^. U_DRM ; U_RSM = K_НЕП ^. U_RRM. (20)

В данной работе примем K_НЕП = 1,12. Тогда по формуле (20) повторяющееся импульсное напряжение составит:

.

Средний ток вентиля при перегрузке:

(21) .

Максимально допустимый средний ток I_TAV при заданных условиях работы связан с предельным током I_TAVm рядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

I_TAV = K_λ^.K_f^.K_T^.K_v^.I_TAVm , (22)

где K_λ – коэффициент, учитывающий отличие угла проводимости от 180 град. эл. и отличие формы тока от синусоидальной; при прямоугольной и трапецеидальной форме тока с углом проводимости, близким 120 град. эл., можно принять K_λ = 0,8;

K_f – коэффициент, учитывающий влияние частоты; при частоте 50 Гц K_f = 1;

K_T – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды T_a; при T_a < 40°C можно принять K_T = 1;

K_v – коэффициент, учитывающий скорость охлаждающего воздуха; при номинальной скорости K_v = 1, при естественном охлаждении без обдува K_v снижается до 0,25…0,4.

Зная требуемый ток тиристора в режиме перегрузки, можно найти предельный ток I_TAVm и предварительно выбрать тип тиристора.

, (23) .

Выбираем тиристор типа Т133-400 (охладитель 0281). Параметры тиристора приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Параметры тиристора типа Т171-320

Наименование параметра	Значение
Предельный ток ITAV (температура корпуса Тс = 85°C, угол проводимости λ =180 град., f =50 Гц), А	400
Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии ITSM при максимально допустимой температуре перехода TJm , кА	8,0
Пороговое напряжение UТ (ТО) , В	1,2
Дифференциальное сопротивление в открытом состоянии rt, мОм	0,95
, , В	300-1600

3.2. Проверка тиристоров по нагреву

Допустимая нагрузка тиристоров по току определяется как электрическим режимом, так и условиями охлаждения. При различных схемах выпрямления, углах регулирования и видах нагрузки длительность и форма тока, протекающего через тиристор, различны. Преобразователи могут работать в длительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах. Поэтому при одинаковых средних значениях тока потери в вентилях будут различны, что определяет различный нагрев полупроводниковой структуры при одинаковых условиях отвода тепла. Отвод тепла определяется тепловыми параметрами тиристоров и их охладителей, а также температурой окружающей среды. Таким образом, после предварительного выбора типа тиристора необходима его проверка на нагрев.

Анодные токи вентилей при перегрузке и в установившемся режиме:

, (24) .

, (25)

.

Мощность потерь в режиме перегрузки и в рабочем режиме:

, (26) ;

, (27)

.

Длительность эквивалентного прямоугольного импульса по формуле:

, (28) .

Максимальная температура перехода при скорости охлаждающего воздуха 6 м/с, определяется по формуле:

, (29) .

Поскольку полученная температура перехода далека от максимально допустимой (T_jm=125°C),то проверим возможность работы тиристора при меньшей скорости охлаждающего воздуха (3м/с). По расчету T_j = 95,7°C, следовательно, тиристор может работать при меньшей скорости охлаждающего воздуха. При естественном охлаждении, как показал расчет, тиристор нагревается до недопустимой температуры T_j = 126°C. Поэтому принимаем, что при скорости охлаждающего воздуха 3м/с тиристор выбранного типа не перегревается.