3.3. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И ВЫБОРА ДИОДОВ И ТИРИСТОРОВ

Особенности параметров и характеристик диодов и тиристоров. Перечень параметров и характеристик диодов и тиристоров, приводимых в информационных материалах и используемых при выборе СПП для применения в схеме ПУ, дан в [3.2]. Допустимое значение каждого предельного и характеризующего параметра, указанное в них, соответствует определенным оговоренным условиям.

Такие условия ~ 6yi5em в дальнейшем называть классификационными, а значения параметров и характеристик-классификационными значениями.

При условиях работы СПП, отличающихся от классификационных, допустимые значения параметров могут существенно отличаться от классификационных значений.

Условия работы СПП в схеме ПУ, как правило, отличаются от классификационных, причем характер отличия таков, что допустимые значения параметров в этих условиях меньше классификационных значений.

Для примера рассмотрим качественные изменения допустимых значений некоторых параметров при условиях работы, отличающихся от классификационных. Количественные изменения допустимых параметров СПП в реальных условиях применения рассматриваются в гл. 4.

Допустимый средний ток в открытом состоянии прибора

Для каждого СПП в информационых материалах задан ток If(av) (1т(аг)) при следующих классификационных условиях: форма тока-однополупериодная синусоидальная, угол проводимости Р=180эл. град, частота /=50 Гц, режим длительный, температура корпуса например, 85° С.

В большинстве случаев СПП применяют в ПУ, выполненных по трехфазной мостовой схеме, и при этом форма тока несинусоидальная, угол проводимости р < 180 эл. град, значение тока через СПП, усредненное по периоду питающего напряжения, не остается неизменным, условия охлаждения, как правило, хуже, чем в классификационном режиме, частота тока / в ряде случаев больше 50Гц.

Указанные отличия приводят к следующему.

При />50Гц и р=180эл. град мощность потерь в СПП увеличивается за счет увеличения коммутационных потерь. Вследствие этого температура структуры 7} при токе, равном Классификационному, превысит допустимое значение Tj. Поэтому ток должен быть уменьшен так, чтобы температура структуры не превышала Tj.

Зависимость тока 1плг)(1тш)) С»т частоты приведена на . РИс. 3.1. Из рисунка видно, что снижение допустимой нагрузки

If(av)(It(av)) СПП имеет Место и при

уменьшении частоты /< 50 Гц. Это объясняется тем, что при неизменном среднем значении тока, равном классификационному, средняя .температура структуры также остается неизменной, но возрастают длительность ti и период Т протекания каждого импульса тока, а следовательно, и диапазон колебаний температуры структуры ATj. Поэтому допустимый ток СПП .должен быть уменьшен так, чтобы наибольшая температура перехода СПП на интервале не превышала максимально допустимого, значения 7}п,ах-При Р<180эл. град допустимый ток СПП уменьшается за счет увеличения доли мощности потерь, определяемой действующим значением тока через СПП (рис. 3.2). Так, при одном и том же среднем токе через СПП 1р(лг) с уменьшением угла проводимости увеличивается амплитуда тока, и его действующее значение Iprms, следовательно, увеличиваются полная мощность потерь в СПП и температура перехода Т/.

где Кф-коэффициент формы тока.

10 so 700

Рис. 3.1. Частотная характеристика СПП:

1рм>)кл(Iriav).л)-классификационное значение тока

Рис. 3.2. Зависимость допустимого среднего тока Ifiav)Utiav)) от температуры корпуса Т; и углов проводимости (3: р1>Р2>Рз; соответствует классификационной темнерагуре корпуса Ге.„, а 12-максимальной температур структуры Tj .

При синусоидальной форме тока и, например, при р= 180 эл. град А:ф=1,57, а при р=120эл. град А:ф=1,87. При прямоугольной форме тока и р=180эл. град А:ф=1,41, а при р = 120 эл. град Кф= 1,73.

Чтобы при этом не была превышена максимальная температура 7}тах5 допустимый срсдний ТОК СПП нсобходимо уменьшить по сравнению с его классификационным значением.

Из рис. 3.2 видно, что с ухудшением условий охлаждения СПП, т. е. с увеличением температуры его корпуса Г„ допустимый ток также уменьшается, поскольку уменьшается допустимый перегрев структуры Д7} над температурой корпуса:

При прямоугольной форме тока его действующее значение несколько меньше, чем при синусоидальной форме, а следовательно, и доля потерь мощности, определяемая действующим током СПП, меньше. Поэтому при р< 180 эл. град и прямоугольной форме тока при прочих равных условиях требуется несколько меньшее снижение тока по отношению к его классификационному значению.

На рис. 3.3 приведены зависимости амплитуды импульсов допустимого тока прибора 1рм (1тм) от их длительности ti при синусоидальной форме тока и при значениях частоты />630 Гц. Эти зависимости имеют явно выраженные максимумы, т. е. с уменьшением длительности импульсов tj при данном значении / допустимый ток вначале несколько возрастает, а затем падает. УмеНьшешю допустимого тока наступает при ?;<40-4-60 мкс и связано с тем, что полупроводниковая структура СПП не успевает включиться по всей площади и мощность потерь концентрируется лишь во включенной части структуры. Отвод тепловых потерь также проис-•ходит только от включенной части, и поэтому тепловое сопротивление участка переход-корпус больше, чем при полностью включенной структуре. Все это приводит к локальному перегреву перехода и требует снижения допустимого тока.

Из кривых рис. 3.3 также видно, что при const с ростом частоты / допустимое значение тока уменьшается.

При трапецеидальной форме тока, />50Гц и р=const допустимый ток СПП уменьшается как с ростом частоты при неизменной скорости нарастания тока dijdt, так с ростом dijdt при /= const (рис. 3.4). Уменьшение допустамого среднего тока по сравнению классификационным значением в обоих случаях связано с увеличением коммутациогаых потерь в СПП.

При трапецеидальной форме тока, /= const и di Jdt=const : уменьшением угла проводимости (Р< 180 эл. град) допустимый средний ток СПП также уменьшается.

Заказ 3127