Значения тока короткого замыкания

 

ωt,º	i к , А	ωt,º	i к , А	ωt,º	i к , А
0	-7653,228775	144	10380,72355	288	-14705,95287
6	-6315,124687	150	9640,645671	294	-14793,83143
12	-4928,67503	156	8778,359639	300	-14732,81892
18	-3508,872364	162	7803,470108	306	-14523,45867
24	-2071,076544	168	6726,813947	312	-14167,92055
30	-630,8464196	174	5560,34152	318	-13669,97716
36	796,2306503	180	4316,985779	324	-13034,96248
42	2194,709592	186	3010,520572	330	-12269,71342
48	3549,456856	192	1655,409753	336	-11382,49492
54	4845,816236	198	266,6487265	342	-10382,90937
60	6069,769467	204	-1140,399834	348	-9281,79139
66	7208,089828	210	-2550,174286	354	-8091,089125
72	8248,48707	216	-3947,084507	360	-6823,733326
78	9179,742093	222	-5315,682685
84	9991,829874	228	-6640,832554
90	10676,02933	234	-7907,875223
96	11225,01886	240	-9102,789765
102	11632,95662	246	-10212,34682
108	11895,5445	252	-11224,25353
114	12010,07526	258	-12127,28821
120	11975,46218	264	-12911,42327
126	11792,25101	270	-13567,93509
132	11462,61399	276	-14089,49957
138	10990,32607	282	-14470,27235

 

По результатам результатов расчёта построен график кривой тока короткого замыкания на рис. 4.1.

 

 

Рис. 4.1

 

 

4. ВЫБОР ТИПА ДИОДА И РАЗРАБОТКА СОЕДИНЕНИЯ СХЕМЫ ПЛЕЧА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

 

4.1. Выбор типа диода.

Выбор диода производиться по двум параметрам:

 

· предельный ток диода

· максимальное обратное повторяющееся напряжение

 Так как СПП имеют низкую перегрузочную способность, то при расчете необходимо рассмотреть три режима работы тягового преобразователя:

1) режим длительной нагрузки

2) режим рабочей перегрузки но не чаще чем через каждые   

3) режим аварийной перегрузки

 В расчете определяем число параллельных (а) СПП для перечисленных выше режимов, а затем принимаем наибольшее из них и округляют его до большего целого числа, если дробная часть превышает 0,1.

 На основании выше указанных значений, выбираем для расчета диод Д253-1600 с охладителем О153-150.

 Характеристики диода:

· максимальное обратное напряжение

· предельный ток диода

· ударный повторяющийся ток

· пороговое напряжение

· дифференциальное сопротивление

· тепловое сопротивление структура-контур

· тепловое сопротивление корпус-охладитель

· тепловое сопротивление охладитель – окружающая среда при естественном охлаждении и температуре воздуха

· максимальная допустимая температура полупроводниковой структуры

· наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включенных приборов

· переходное тепловое сопротивление за время соответствующее эквивалентному прямоугольному импульсу мощности (t=6мс)

· переходное тепловое сопротивление переход корпус за время τ=6 мс (соответствует 120 эл. град.)

· переходное тепловое сопротивление переход корпус за период Т=20 мс

· переходное тепловое сопротивление цепи структура-корпус, за время перегрузки tx=100c

 Расчет предельного тока по формуле нагрузочной способности:

                                                                       (16)

где:  - установившееся тепловое сопротивление цепи полупроводниковая структура -               

охлаждающая среда,

 - температура окружающей среды, ;

- коэффициент формы тока,  .

 

;

 Находим число параллельных СПП в плече в общем случае определяется из соотношения:

                                                                                                                      (17)

где:  - ток плеча преобразователя для соответствующего режима его работы (в режиме длительной нагрузки , в режиме кратковременной перегрузки  для режима аварийной перегрузки ток плеча принимается равным амплитуде  тока короткого замыкания), А;

 - предельный ток диода, А;

 - коэффициент нагрузки или коэффициент использования приборов по току в зависимости от длительной перегрузки:

                                                                                                                 (18)

 - коэффициент, учитывающий снижение предельного тока из-за повышенной температуры охлаждающей среды, если не оговорены условия охлаждения, то  

 - коэффициент перегрузки в различных режимах;

 - среднее значение тока перегрузки. В режиме длительной нагрузки этот ток равен предельному току ,который вычисляется по формуле (16). Для режимов рабочей и аварийной перегрузок ток рассчитывается по формулам (19) и (21) соответственно.

 - коэффициент неравномерности распределения тока в параллельных ветвях. При проектировании допускают неравномерность распределения тока 10%, что соответствует

,

 

 Округляя до наибольшего, получаем

 

Режим рабочей перегрузки для полупроводниковых приборов учитывается в том случае, если длительность перегрузки не превышает 100с:

                           (19)

 

где:  - одно из значений температуры структуры при кратности нагрузки , предшествовавшей режиму перегрузки, обычно принимается по условиям эксплуатации

– коэффициент скважности импульсов прямого тока;

 - одно из значений потерь мощности:

                                                                                         (20)

 

Примем  тогда:

 

 

В режиме аварийной перегрузки при  и времени перегрузки  (один полу период при частоте ) ток перегрузки определяется:

                                                                 (21)

 

 Округляем до наибольшего, получаем

На основании сравнения расчета для номинального режима  , режима рабочей перегрузки  и аварийного режима  принимаем максимальное число параллельных ветвей

 

4.2. Разработка соединения схемы плеча преобразователя.

 Число последовательных СПП определяется из соотношения:

                                                                                                                    (22)

где:  - максимальное обратное напряжение на плече преобразователя в номинальном режиме, В;

 - неповторяющееся импульсное напряжение, В;

- коэффициент неравномерности распределения напряжения, в расчетах принимается равным 1,1;

 - кратность перенапряжений, принимаем равным 1,7…1,8 для тяговых преобразователей.

 

 Получаем значение , округляем в большую сторону до целого числа, таким образом получаем

 Для равномерного деления напряжения применяют активные ( ), емкостные (С) и смешанные (RСD) цепи, включаемые параллельно СПП (рис.4.).