10. Разработка защиты вип
Целью защиты ВИП является предотвращение выхода из строя полупроводниковых элементов. В проектируемом ВИП полупроводниковыми элементами являются тиристоры, которые можно надёжно защитить, используя плавкие предохранители.
Схема защиты вентилей с помощью плавких предохранителей представлена на рис.4.
Критерий надежной
защиты:
Мощность нагрузки:
Примем КПД ВИП 0,85
Рассчитаем интеграл отключения предохранителя Fи тиристора, затем проверим выполнение критерия надежности:
Ударный ток для диодного составляет 300А при температуре 25 градусов Цельсия.
Как видно из приведенных выше расчетов, критерий надежной защиты выполняется, следовательно, тиристоры защищены.
11.Расчет потерь и коэффициента мощности преобразователя
Выше были определены потери мощности трансформатора, ΔРтр= ΔРэл.тр+ ΔРм.тр=0,728+1,0584=1,7864Вт;
Потери мощности на активном сопротивлении обмотки дросселя
ΔРдр=I2нг*RL=1002*235,2*10-3=2.352*10-3.Вт
Потери мощности в транзисторах включают две составляющие:
Потери на транзисторе имеют две составляющие – статические потери,
ΔРvт ст, и динамические, ΔРvт дин.
-статические потери ΔРvт ст = ΔUкэ нас * Ivт ср = 0,7*2,448 =1,71Вт.
-динамические потери ΔРvт.дин.=Uвх*Ivт.ср*fр*(tвкл+tвыкл)/2=380*3,74*5000*(50+50)*10-9/2=8,9Вт
Суммарные потери мощности на одном транзисторе ΔРvт=1,7352Вт, а на двух последовательно включенных транзисторах ∑ΔРvт =2*1,836=3,4704Вт.
Потери мощности на диодах выпрямителя
ΔРVD= IVD.ср* ΔUв.пр=2,5*0,57=1,425Вт.
Итак, суммарные потери мощности на элементах схемы преобразователя
∑ΔРп= ΔРтр+ ΔРдр+∑ΔРvт+ ΔРVD=1,7864+8,9+3,4704+1,425=15,6 Вт.
Коэффициент полезного действия преобразователя
η=Рнг/(Рнг+∑ΔРп)=100*600/(100*600+15,6)=0,98.
12.Расчет площади радиатора для транзистора, Sp
Sp > 1000 /( Rр.с* σт ), (33)
где Sp – площадь радиатора;
σт – коэффициент теплоотдачи от радиатора в окружающую среду;
Rр.с – тепловое сопротивление радиатор – окружающая среда;
Rр.с << Rт – Rп.к – Rк.р; (34)
Rт – суммарное тепловое сопротивление;
Rп.к = 0,3 ºС / Вт – тепловое сопротивление р-n переход – корпус транзистора ( из справочных данных транзистора);
Rк.=0,33 ºС / Вт – тепловое сопротивление корпус-радиатор;
Rт <( Θп.доп – Θср) / Pvт;
Θп.доп – допустимая температура перехода транзистора ;
Θср – температура окружающей среды (указана в задании на проектирование);
Rт < (125 – 30) / 15,14 = 6,27 ºС / Вт;
Rр.с << 6,27 – 0,3 – 0,33 = 5,64 ºС / Вт;
Sp > 1000 / (5,64*1,5) = 118,20 см2..
Площадь радиатора следует выбирать с запасом не менее чем в 1,5-2 раза. Форма пластинчатого радиатора приведена на рисунке 49. Для приведенного здесь примера примем площадь радиатора равной 230 см2.
13. Список литературы
1. Проектирование вторичных источников питания. А.А.Мартынов СПбГУАП 2000г.
2. Справочные данные по элементарной базе для курсовых проектов по дисциплинам: «Проектирование электроприводов», «проектирование вторичных источников питания»,
«Полупроводниковые устройства систем управления». А.А.Мартынов 2003г.
3. Трансформатор для вторичных источников питания. А.А.Мартынов СПбГУАП 2001г.