это нецелесообразно, так как приводит к чрезмерному увеличению массы и габаритных размеров устройств ограничения перенапряжений, а также мощности потерь в них. На практике находят компромиссное решение, при котором выбирают СПП, имеющий запас классификационного значения рабочего напряжения по отношению к рабочему напряжению, прикладываемому к СПП в схеме. Уровень запаса выбирают из условий получения приемлемых параметров устройств ограничения перенапряжений и приемлемой мощности потерь в них.

Класс СПП в случае компромиссного решения определяют по формуле

UnnM>UEMl{nK.ucw), (4.38)

где Uem-наибольшая амплитуда рабочего напряжения, прикладываемого к эквивалентному вентилю в схеме ПУ;и-число последовательно соединенных СПП в схеме эквивалентного вентиля; „-коэффициент равномерности деления напряжения по последовательно соединенным СПП (при и = 1 K„ j,= \, при и2 /д.„ = 0,8); yilfcw-коэффициент нагрузки из табл. 3.1.

При отсутствии специальных требований к величине п следует стремиться к минимальному числу последовательных СПП в схеме эквивалентного вентиля.

При расчете Urrm по формуле (4.38) выбирают СПП с Urrm, наиболее близким по значению к правой части неравенства.

Зная Urrm, по информационному материалу выбранного СПП определяют Ursm(Udsm)-> при этом переходные повторяющиеся и неповторяющиеся напряжения в схеме должны быть ограничены устройствами ограничения напряжений до значений, определяемых по формулам

rm)urUrrm; (4.39)

Usm)%svUrrm; (4.40а)

UsM,>\fvsURSM. (4.406)

ur, vsv И -коэффициенты нагрузки СПП из табл. 3.1.

4.3. ПРОВЕРКА СПП И УСЛОВИЙ ЕГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ НАГРЕВА РАБОЧИМ ТОКОМ

Условия, определяющие температурный режим работь! СПП-

Выбранные в § 4.1 типы прибора, охладителя и скорость

охлаждающей среды должны быть проверены по температуре нагрева перехода СПП рабочим током.

Работа СПП в рабочем режиме характеризуется максимально допустимой температурой перехода 7}„ах и допустимой температурой щ1клирования А7}цтах при заданном числе температурных циклов ЛГц работы за срок службы ПУ.

Температура Tj лимитируется тем, что при ее превышении резко возрастает ток СПП в закрытом состоянии, а следовательно, возрастает и мощность потерь в переходе. Это в свою очередь приводит к дальнейшему росту температуры перехода, к снижению напряжения, которое способен блокировать СПП, и в конечном счете вызывает пробой полупроводниковой структуры.

Допустимая температура циклирования ДТцах при заданном числе температурных циклов лимитируется тем, что вследствие переменных термомеханических воздействий на внутренние контактные соединения прибора постепенно увеличивается их тепловое и электрическое сопротивления, при этом возрастает мощность потерь от тока в открытом сс гоянии СПП и, следовательно, возрастает температура перехода. Возрастание температуры перехода приводит к увеличению тока через СПП в закрытом состоянии, увеличению мощности потерь в закрытом состоянии, к снижению напряжения, которое способен выдерживать СПП. Если фактическая температура циклирования Д7}ц превышает допустимое значение ДТцтах при требуемом числе температурных циклов N, то постепенное ухудшение параметров СПП приведет к пробою его полупроводниковой структуры при числе температурных циклов, меньшем требуемого.

Тип СПП и условия его охлаждения выбраны правильно по току рабочего режима, если выполняются следующие

условия:

7}<Фг?}тах; (4.41)

Лц1тах -цгтах цхтах цтах

Где 7}„ах-максимальная температура перехода в рабочем режиме; N„, Лцтах-требуемое и максимально допустимое число температурных циклов работы СПП соответственно в Х-м циклическом режиме при температуре A7}„ (Х изменяется От 1 до , где -общее число отличающихся друг от друга По температуре циклирования режимов работы СПП за срок службы); т, -коэффициенты, рекомендуемые в табл. 3.1.

103

Температура Tj,, задана в информационном материале выбранного СПП.

Температуру Tj определяют по формуле

Tj=T,f+ATj, (4.43)

Г,.= Г,+ДГ,.+0,5 (ДГ,,-ДГ,,,„), (4.44)

где Tcf-максимальная температура охлаждающей среды; AT}-максимальная температура перегрева перехода в рабочем режиме без учета колебаний температуры, связанных с импульсным характером тока через СПП; Г,£, ДТ},--температура нагрева перехода одиночным импульсом тока, имеющим место в конце расчетного интервала Тр, и одиночным импульсом классификационного тока при заданной температуре корпуса выбранного СПП соответственно.

Расчет по формуле (4.43) проводят при частоте тока СПП />50 Гц, а также, при/=50 Гц и среднем значении максимального тока на интервале T=\/f, не превышающем классификационное значение тока при заданной температуре корпуса выбранного СПП. В противном случае следует пользовать-т формулой (4.44).

Фактическое число циклов JV„ работы прибора в х-м циклическом режиме работы ПУ определяют по техническому заданию на его разработку.

Допустимое число циклов Aujjniax работы в х-м циклическом режиме определяют по приведенной в информационном материале выбранного СПП зависимости Лцта =./(3"yJ при 7}ц, равной температуре циклирования в х-м циклическом режиме

Значение ATj находим по формуле

ДГ„, = ДГ,-,,-ДГ,-,„;„, (4.45)

где Д7}„ах5 ATjxmin-мэксимальная и минимальная температуры перегрева перехода СПП соответственно в х-м циклическом режиме.

Расчет температур перегрева перехода СПП в рабочем режиме. Температура перегрева перехода СПП с охладителем по отношению к температуре охлаждающей среды определяется мощностью потерь в СПП и переходным тепловым сопротивлением переход-среда. Определение температуры перегрева производят графоаналитическим методом [4.2 , при этом используют приведенные в информационных материалах графические зависимости переходных тепловых сопротивлений СПП от времени и скорости охлаждающей среды (см. рис. 4.1).