Максимально допустимый средний ток (предельный ток).
iT — мгновенное значение
ITAV — среднее значение
ITRMS — действующее значение
ITRM — повторяющееся импульсное значение
Максимально допустимый средний ток характеризует нагрузочную способность силовых полупроводниковых приборов. В зависимости от условий работы прибора различают следующие значения максимально допустимого среднего тока:
1.) Максимально допустимый (иногда вместо «максимально допустимый» используется термин «предельный ток») средний ток при заданной температуре корпуса – среднее за период значение прямого тока (тока в открытом состоянии), протекающего через прибор, работающий в однофазной однополупериодной схеме выпрямления с активной нагрузкой при частоте 50Гц, синусоидальной форме тока с углом проводимости 180o, когда при установившемся тепловом состоянии температура корпуса равна заданному значению, а температура перехода равна максимально допустимой.
Для диодов:
Для тиристоров и симисторов при односторонней проводимости:
Где U(TO) (UT(TO)) – пороговое напряжение, В; rT – дифференциальное сопротивление, Ом;
Tjm – максимально допустимая температура перехода, oС;
[Tc] – температура корпуса, указанная в ТУ на данный тип прибора, oС ;
Rthjc – тепловое сопротивление переход – корпус (следует помнить, что значения Rthjc
симистора при односторонней и двухсторонней проводимости не одинаковы), oС /Вт.
Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии для симисторов определяется при тех же условиях, но при прохождении тока в обоих направлениях:
2.) Максимально допустимый средний ток при заданных условиях охлаждения (действующий для симисторов при двусторонней проводимости) отличается тем, что вместо регламентируемой температуры корпуса оговариваются температура охлаждающей среды, тип охладителя и интенсивность охлаждения (скорость охлаждающего воздуха или расход воды). Выражения для расчета максимально допустимого среднего тока при заданных условиях охлаждения имеют вид:
для диодов: 
для тиристоров и симисторов при односторонней проводимости:
максимально допустимый действующий ток для симисторов при двусторонней проводимости:
Где Та – температура охлаждающей среды, oС;
Rthja = Rthjc + Rthch + Rthha – тепловое сопротивление переход – среда, oС/Вт;
Rthjc — тепловое сопротивление переход – корпус, град. oС/Вт ;
Rthch — тепловое сопротивление корпус – контактная поверхность охладителя, oС/Вт ;
Rthha — тепловое сопротивление контактная поверхность охладителя – охлаждающая среда, град. oС/Вт
Значения максимально допустимого среднего тока при заданных условиях охлаждения приводятся как информационный параметр в технических условиях, отраслевых каталогах и справочных данных на силовой прибор при температуре охлаждающей среды 40 oС (для воды 30 oС ) для одного или нескольких рекомендуемых типов охладителей с указанием интенсивности охлаждения.
3.) Максимально допустимый средний ток (действующий для симисторов при двусторонней проводимости) при заданных условиях работы может быть рассчитан из выражений:
для диодов:
для тиристоров и симисторов при односторонней проводимости:
для симисторов при двусторонней проводимости:
kФ – коэффициент формы тока, равный отношению действующего значения тока к среднему.
Зависимости коэффициентов формы тока от угла управления для различных схем выпрямления приведены на рисунке:
I – для однофазной однополупериодной и однофазной мостовой,
II – для трехфазной с нулевой точкой,
III – для трехфазной мостовой,
IV – для шестифазной схем выпрямления.
α — угол управления, β – угол проводимости.
В отдельных случаях при обеспечении хорошего охлаждения силовой прибор может нагружаться током, значение которого выше максимально допустимого, оговоренного для заданных условий охлаждения. При этом не должно превышаться регламентируемое значение максимально допустимого действующего прямого тока (тока в открытом состоянии), которое указывается в информационных материалах и равно, как правило, 1,57 значения максимально допустимого среднего прямого тока (тока в открытом состоянии). Для силовых приборов одного типоразмера с разными значениями предельного среднего тока максимально допустимый действующий ток одинаков и равен наибольшему из расчетных значений по максимально допустимому среднему току. Необходимость этого параметра обусловлена тем, что при больших действующих значениях тока прибор может выйти из строя не вследствие потери запирающей способности прибора, а из-за разрушения отдельных элементов конструкции (внутренний и внешний гибкие выводы и др.).
С возрастание частоты следования через силой прибор импульсов тока средняя за период мощность потерь, определяющая степень нагрева перехода, увеличивается. В значительно большей мере это относится к тиристорам, поскольку кроме потерь, имеющих место в диоде, нужно учитывать потери в цепи управления и потери при включении. С целью облегчения количественной оценки этих потерь в справочных данных на быстровосстанавливающиеся диоды и быстродействующие тиристоры приводятся зависимости допустимой амплитуды импульсов тока от длительности импульса и частоты, а также зависимости допустимой суммарной энергии потерь за один импульс от его длительности.
Зависимость допустимой амплитуды импульсов тока IFM (ITM)
от длительности импульсов ti и частоты f.
f1 < f2 < f3 < f4.
Масштаб по осям логарифмический.
По этим характеристикам можно без расчетов определить допустимость нагрузки силового прибора импульсами тока определенной амплитуды и длительности, следующими с заданной частотой, если известна или задана температура корпуса силового прибора. Характеристики приводятся в логарифмическом масштабе для конкретного типа силового прибора. При известной длительности импульсов тока ti1, следующих с частотой f2, допустимая амплитуда тока определяется по рисунку как IFM1 (ITM1).
Второй вид зависимостей в общем виде приведен на рисунке:
Зависимость допустимой суммарной энергии потерь за один импульс Е
от его длительности ti;
E1 > E2 > E3 > E4.
Масштаб по осям логарифмический.
Чтобы определить среднюю мощность потерь, зная амплитуду импульсов тока IFM1 (ITM1) и их длительность ti1, нужно найти по графику значение энергии одного импульса E2 (точка А) и затем умножить его на частоту повторения импульсов.
Необходимо иметь в виду, что нагрузочная способность тиристора на частотах, отличающихся от 50 Гц, будет уменьшаться. В общем виде такая характеристика приведена на рисунке:
Частотная характеристика силового полупроводникового прибора.
При возрастании частоты снижение допустимой нагрузки происходит из-за увеличения мощности потерь при включении и выключении тиристора. Из рисунка видно, что снижение допустимой нагрузки имеет место и при уменьшении частоты. Это объясняется тем, что при небольшом среднем значении тока возрастает амплитуда импульсов, и хотя средняя температура остается незначительной, возрастает амплитуда ее колебаний, так что при этом может быть превышено значение максимально допустимой температуры перехода.
 (812) 331-96-57 |
наверх страницы |  kronek.ltd@gmail.com |