Выпрямительные преобразователи должны выдерживать перегрузки при аварийном режиме.
Таким режимом для выпрямителя является глухое КЗ между его плюсовым и минусовым выводами.
Полный ток аварийного режима состоит из периодической и апериодической составляющих. Амплитуду аварийного тока, называют ударным током. Значение ударного тока, протекающего через плечо выпрямителя при аварийном режиме можно определить по упрощённой формуле
, (4.2)
где I2НУ – номинальное значение тока вентильной обмотки трансформатора, единённой в «У» (таблица 3.1);
uК – полное значение напряжения КЗ цепи коммутации, % (таблица 3.1).
Расчёт допустимых токов заданного диода (тиристора)
Расчёт максимально допустимого среднего прямого тока
Максимально допустимый средний прямой ток IFAV m одного и того же диода (тиристора) зависит от схемы выпрямителя, характера нагрузки, типа охладителя и системы охлаждения. Его величина при заданных условиях определяется по следующей формуле:
, (4.3)
где U(TO) – пороговое напряжение диода (тиристора), В;
kФ – коэффициент формы кривой тока диодного (тиристорного) плеча, равный отношению действующего значения тока к среднему; для 6- и 12-пульсовых преобразователей равен 
;
rT – дифференциальное сопротивление диода (тиристора), Ом;
Тjm – максимально допустимая температура диода (тиристора), ºС;
Та – температура охлаждающей среды, зависящая от климатических условий и места установки выпрямителя (инвертора); в курсовой работе можно принять равной +40º С;
Rthja – полное тепловое сопротивление «переход – охлаждающая среда», зависящее от типа диода (тиристора), охладителя и способа охлаждения, ºС/Вт.
|
|
Величину Rthja можно найти по выражению
, (4.4)
где Rthjc – тепловое сопротивление «переход – корпус»;
Rthch – тепловое сопротивление «корпус – поверхность охладителя»;
Rthha – тепловое сопротивление «поверхность охладителя – охлаждающая
среда».
Все перечисленные параметры приведены в таблицах А.1 А.2 и А.3.
Расчёт допустимого среднего тока перегрузки
Диода (тиристора)
В процессе эксплуатации преобразователя диоды (тиристоры) могут подвергаться рабочим перегрузкам по току.
Исходными данными для расчёта перегрузок по току являются тип диода (тиристора), тип охладителя, способ и интенсивность охлаждения, форма кривой тока. Допустимая амплитуда тока при длительности перегрузки 0,1...100 с определяется из выражения
, (4.5)
где Тj – температура p-n перехода при нагреве его током предварительной
нагрузки, ºС;
РF(AV) – мощность потерь в диоде (тиристоре), обусловленных током
предварительной нагрузки, Вт;
Z(th)tja – переходное тепловое сопротивление «переход – охлаждающая
среда», ºС/Вт;
Z(th)tjс – переходное тепловое сопротивление «переход – корпус», ºС/Вm.
Температуру Тj, мощность РF(AV) и сопротивление Z(th)tja можно найти из следующих соотношений: 
; (4.6)
; (4.7)
, (4.8)
где IFAV – ток предварительной нагрузки диода (тиристора);
Z(th)tch – переходное тепловое сопротивление «корпус – поверхность
охладителя»;
Z(th)tha – переходное тепловое сопротивление «поверхность охладителя –
охлаждающая среда» (таблица А.2).
Наиболее тяжелым будет режим с предварительной нагрузкой, равной номинальному току IdН, т.е.
|
|
, (4.9)
где a1 – число параллельно соединенных диодов (тиристоров) в плече,
определенное по формуле (4.11).
Переходные тепловые сопротивления «переход – корпус», «корпус – поверхность охладителя» в формуле (4.8) зависят от интенсивности системы охлаждения и длительности перегрузки, но эта зависимость проявляется при времени, близком к 100 с. Поэтому в курсовой работе их можно принять равными:
Z(th)tjc = Rthjc, Z(th)ch = Rthch. (4.10)
В таблице А.2 приведены значения переходных тепловых сопротивлений при заданной в курсовой работе длительности перегрузки, равной 10 с.