Вибір типу силового приладу та його охолоджувача.

Для забезпечення тривалої безаварійної роботи випрямляча його силові напівпровідникові прилади повинні монтуватись на спеціальних радіаторах, які виконують подвійну функцію – відводять надлишкове тепло та забезпечують механічне кріплення приладів. Група радіаторів із закріпленими на них діодами або тиристорами монтується в силовий блок випрямляча.

В залежності від потужності навантаження можливе природнє або примусове охолодження силового блоку. Природнє охолодження застосовується за умов, коли струм навантаження не перевищує 200А незалежно від рівня випрямленої напруги. Якщо струм навантаження перевищує вказаний рівень, то застосовується примусове охолодження і випрямляч комплектується спеціальним вентилятором, що забезпечує обдув ребер охолоджувачів потоком повітря, тобто створює всередині корпусу перетворювача примусову циркуляцію повітря, що покращує умови охолодження та пришвидшує відведення тепла від його струмопровідних приладів, пристроїв та деталей.

Якщо струм навантаження перевищує 1000А, то охолодження напівпровідникових приладів здійснюється за допомогою циркуляції води або масла в радіаторах спеціальної конструкції.

Таким чином вибір експлуатаційних параметрів діодів та тиристорів залежить від умов їхнього охолодження, яке в свою чергу визначається величиною розсіюваної на них потужності. Кількість тепла, що виділяється на приладі залежить від струму, що протікає через нього та величини прямого спаду напруги на ньому. Окрім цієї потужності, на діодах та тиристорах виникають додаткові втрати, які обумовлені процесами їх вмикання та вимикання. Отже температура приладу залежить як від потужності навантаження, так і від динамічних властивостей самого приладу. Ефективність відведення тепла від напівпровідникової структури залежить також і від конструкції корпусу приладу, яка вказується в його маркуванні. Для малопотужних приладів, розрахованих на струм до 250А, використовується стержнева конструкція яка забезпечує односторонній відвід тепла. Прилади, що розраховані на струм більший 250А мають таблеточну конструкцію корпусу, що забезпечує двостороннє відведення тепла від напівпровідникового кристалу. Отже при виборі способу охолодження слід враховувати як потужність навантаження, так і потужність випрямляючих приладів та їх конструктивні і експлуатаційні властивості.

На один і той же охолоджувач можна монтувати різні за потужністю прилади від чого і залежить вибір способу їхнього охолодження. При цьому слід враховувати, що вартість силових напівпровідникових приладів зростає пропорційно їх потужності.

Розрахунок системи охолодження силових тиристорів та діодів є складним завданням, тому що вимагає врахування багатьох чинників, починаючи з методики розрахунку кількості розсіюваної енергії на приладі та закінчуючи конструктивними особливостями змонтованого силового блоку випрямляча.

В даному розділі посібника пропонується спрощена методика, за якою усі ці розрахунки виконувати не потрібно. За базову величину приймається попередньо розрахований струм навантаження за допомогою якого визначається експлуатаційний струм діода або тиристора.

Наприклад, нехай струм навантаження випрямляча =300А, тоді розрахунковий струм діода:

Приймемо розрахунковий максимум зворотної напруги на діоді рівний 560 В.

В довіднику [7] наводяться типи діодів та їхні гранично допустимі експлуатаційні параметри, а також наводиться таблиця з рекомендованим охолоджувачем та навантажувальною здатністю приладу. В нашому випадку найбільш доцільним є вибір діода типу Д161-200 з рекомендованим охолоджувачем типу О171-80. При цьому діод в умовах природного охолодження може тривалий час пропускати струм =100А, а в умовах примусового охолодження –цей струм складає 220А. Оскільки струм навантаження перевищує 200А, то слід застосувати примусове охолодження силового блоку випрямляча, його сполучних кабелів та вхідних реакторів.

Клас приладу вибирається за максимально допустимим значенням зворотньої напруги, що повторюється з урахуванням можливої перенапруги в мережі живлення. Рівень перенапруги не повинен перевищувати десять відсотків від номінального значення, тому клас приладу визначається з умови

 

(В)

 

Вибирається прилад сьомого класу. Остаточне маркування вибраного типу діода має наступний вигляд:

 

Д 161-200-7-1,35-УХЛ2

 

Експлуатація приладу можлива лише за умови його монтажу на охолоджувачі типу: О171-80 з примусовим охолодженням силового блоку випрямляча.

Слід зауважити, що вибір тиристора здійснюється за аналогічною методикою, виходячи з умови, що тривалість його відкритого стану складає третину періоду. За цієї умови тиристор працює в режимі некерованого діода, а його експлуатаційний струм досягає максимального значення.