Выбор силовых полупроводниковых ключей (продолжение)

Методические указания по проведению Практических занятий

 

Автор:

Доцент кафедры ПМ  _________________ В.Д. Поляков

«15»   ноября  2017 г.

 

 

Москва                                       2017                                  НИУ «МЭИ»

Методические указания

На практических занятиях рассматриваются расчетные задачи, тематика которых соответствует лекционному материалу. Рассматриваются задачи расчета силовой части ведомых преобразователей: растет токов и напряжений, протекающих через силовые элементы, выбор силовых полупроводниковых ключей, расчет параметров реактивных элементов (фильтров, компенсаторов реактивной мощности, уравнительных реакторов). Типовые задачи решает преподаватель, затем предлагает для самостоятельной работы студентов аналогичные задачи. Возможно, что при самостоятельной работе каждому из студентов задается свой вариант задания. При выполнении заданий студенты пользуются инженерными калькуляторами, допускаются расчеты на компьютере в программе Mathcad. На контрольных работах каждому студенту предлагается индивидуальное задание.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам

Для экзамена 2018 г.: Задачи №4, №8, №9, №10, №11, №12.

Занятие 1.

Выбор силовых полупроводниковых ключей.

Задача №1

Рассчитать необходимое тепловое сопротивление радиатора для установки диода трехфазного мостового выпрямителя, работающего на индуктивно- активную нагрузку.

- максимальный ток нагрузки I _Н=160А

- температура охлаждающего воздуха Tamb =40 ⁰C

 

Справочные данные на диоды

                    D45   D70   D100    D130  D240   D320     D400                        

V_RRM,В                     (600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200)                  

I_{F AV},А           45     70     100       130     240     320         400                          

I_{F RMS},А         70     120   150       210     380     500         630

V_T,В              0,85  0,85  0,85      0,85    0,85    0,8          0,8 

r_T,Ом             0,005 0,003 0,0018  0,0013 0,0006 0,00045  0,0004

T_J,^оС              180   180   180       180     180     180         180                          

R_thjc,^оС/Вт     0,85  0,55  0,45      0,35    0,20    0,16        0,11                         

R_thch,^оС/Вт    0,25   0,2   0,08      0,08    0,09    0,015       0,01

 

Решение задачи №1.

Потери мощности в диоде определяют по формуле

(1)

 

где  - средний ток диода;

 - действующий ток диода.

Выбирают диод.

Используя, тепловые параметры выбранного диода:

Рассчитывают температуру радиатора

(2)

 – заданная температура кристалла (k= 0,8-0,9) коэффициент запаса по отношению к предельно допустимой температуре );

 - тепловое сопротивление «кристалл – корпус»

- тепловое сопротивление «корпус – радиатор»

Рассчитывают тепловое сопротивление «радиатор – охлаждающая среда»

 (3)

Выбирают по справочнику радиатор с тепловым сопротивлением , не превышающим расчетное,  при заданных условиях охлаждения.

Занятие 2.

Выбор силовых полупроводниковых ключей (продолжение)

Задача №2

 

Произвести выбор тиристоров трехфазного мостового выпрямителя, работающего в режиме стабилизации напряжения Uн= 400В.

 - действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки сетевого трансформатора U _2RMS =220В+10/-15%

- сопротивление нагрузки R _H изменяется в диапазоне  1 – 4 Ом.

При расчете ток нагрузки считать идеально сглаженным (L d→∞), сетевой трансформатор идеальным. 

Справочные данные на тиристоры

                      Т45  Т70  Т100     Т130  Т240     Т320   Т400                              

V_RRM, V_DRM,В            (600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200)                   

I_{Т AV},А           45     70     100       130     240     320       400                             

I_{Т RMS},А         70     110   150       210     380     500       630                             

V_T,В              0,85  0,85  0,85      0,85    0,85    0,8        0,8 

r_T,Ом             0,005 0,003 0,0018  0,0013 0,0006 0,00045 0,0004

T_J,^оС              180   180   180       180     180     180       180                             

R_thjc,^оС/Вт     0,85  0,55  0,45      0,35    0,20    0,16      0,11                            

R_thch,^оС/Вт    0,25  0,2    0,08      0,08    0,09    0,015    0,01

Решение задачи №2.

 

Определяют максимально возможное напряжение на тиристоре

 

(4)

В формуле (4)

 - амплитуда линейного напряжения на входе выпрямителя;

-  - максимально возможное действующее значение фазного напряжения на входе выпрямителя.

Рассчитывают максимальный ток на выходе выпрямителя

(5)

Рассчитывают среднее и действующее значение тока через тиристор

 

, (6)

. (7)

По справочным данным производят предварительный выбор тиристора исходя из следующих ограничений

  (8)

(рекомендуется =1,5)

>   (9)

(рекомендуется =2)

Окончательный выбор производится по результатам теплового расчета

Занятие 3.