4.2.Последовательное соединение

Когда в схеме к прибору прикладывается напряжение U_M большее, чем предельно допустимое напряжение U_RSM, обусловленное классом по напряжению прибора, то используют последовательное их соединение. При этом доля напряжения U_M, прикладываемая к одному прибору, уменьшается. В идеальном случае обеспечивается равномерное деление напряжения, причем напряжение на одном приборе уменьшается по сравнению с величиной U_M обратно пропорционально количеству последовательно соединенных приборов. Однако из-за различия ВАХ приборов равномерность деления не обеспечивается (рис.4.5). Через последовательно соединенные приборы VD1 и VD2 при приложении обратного напряжения U_RM (для тиристоров это может быть и при приложении прямого напряжения в закрытом состоянии) протекает один и тот же ток I_R, но из-за различных значений статических сопротивлений приборов при этом токе на приборе VD1 напряжение будет больше, чем на VD2. Это может привести к развитию теплового пробоя VD1 и его выходу из строя, после чего все напряжение U_RM приложится к VD2 и он также выйдет из строя.

С целью выравнивания напряжений на отдельных приборах параллельно каждому из них включается шунтирующий резистор R1, сопротивление которого может быть взято из расчета по формуле

,

где n - число последовательно включенных приборов; U_RSM - наибольшее допустимое напряжение прибора; U_RM - наибольшее напряжение на ветви с последовательно включенными приборами; I_RM - наибольший обратный ток (или ток в закрытом состоянии для тиристоров) в амплитудном значении.

Для выравнивания напряжения на последовательно включенных управляемых приборах, например тиристорах, при включении параллельно этим приборам включаются конденсаторы, емкость C которых ориентировочно определяют по формуле

,

где DQrr - наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включенных приборов. Она обычно принимается равной половине заряда восстановления применяемых тиристоров.

Рис.4.3

Рис.4.4

Рис.4.5

Рис.4.6

Параллельно включенные конденсаторы, эффективно выравнивая напряжение на приборах в переходных режимах, вместе с тем увеличивают

прямой ток тиристора при его отпирании. Эти броски тока можно ограничить при помощи демпфирующих резисторов, включенных последовательно с конденсаторами. Сопротивления этих резисторов обычно выбираются в пределах 10 - 20 Ом.

Параллельно демпфирующим резисторам включаются диоды. Это позволяет исключить влияние демпфирующих резисторов во время ограничения нарастания прямого напряжения и не мешает ограничению тока разряда конденсатора при включении тиристора.

Схема цепочек выравнивания напряжения на последовательно соединенных тиристорах приведена на рис.4.6.

При смешанном соединении приборов вместо одного прибора составляется часто довольно сложная схема, включающая в себя как индуктивные трансформаторные делители тока, так и RCD - цепочки.

5.Задание на курсовую работу

Разработать тиристорный ключ на тиристорах ТБ151-50-6, установленных на типовых охладителях О151-80 и охлаждающихся потоком воздуха с температурой 40°С, движущемся со скоростью 12 м/с. Максимальное напряжение, прикладываемое к ключу, 1000 В.

На основании математической модели преобразователя, в котором должен работать разрабатываемый тиристорный ключ, импульс тока через него имеет два интервала, на каждом из которых аналитическое описание изменения тока во времени различно.

Преподавателем могут быть предложены различные математические модели процессов в преобразователе. Они описаны в задании на выполнение курсовой работы и чаще всего представляют выражения для тока на двух интервалах его протекания в цепи тиристорного ключа.