м<рт нагреваться полупроводниковая Структура, й ус-М°иями охлаждения вентиля. Нагрев вентиля вызван Л°рктоическими потерями энергии, выделяющимися в вн-

тепла Эти потери возникают в вентиле во время прощания прямого тока нагрузки и обратного тока в со-тояиии низкой проводимости. В тиристорах, кроме того, обавляются еще потери за счет прямого тока утечки в Состоянии низкой проводимости, потери в цепи управления и потери во время переключений. Наибольшая доля всех потерь в вентиле приходится на потери от прямого тока нагрузки. Теплота, которая выделяется в полупроводниковой структуре, передается через корпус вентиля в охладитель (радиатор) и далее рассеивается в охлаждающей среде.

Как отмечалось, распространение получили два способа охлаждения: воздушное и водяное. Воздушное охлаждение может быть естественным и принудительным. При воздушном охлаждении применяются радиаторы, имеющие развитую за счет ребер поверхность. Радиаторы изготовляют из меди илн алюминия, а также из сплавов алюминия.

При естественном воздушном охлаждении отвод теплоты от вентиля происходит за счет теплопроводности через граничный слон воздуха, соприкасающийся с поверхностью охладителя, и последующей свободной конвекции. При принудительном воздушном охлаждении теплопередача осуществляется в основном благодаря вынужденной конвекции и, поскольку условия охлаждения связаны гп скоростью потока охлаждающего воздуха, допустимый ток нагрузки вентиля зависит от этой скорости. Для примера иа рис. 1.18 представлен график значений предельного тока /прН тиристора ТЛ-160 при различных скоростях охлаждающего воздуха vQ1Ln. Поток охлаждающего воздуха должен быть направлен параллельно ребрам радиатора, в противном случае интенсивность охлаждения резко уменьшается, в результате чего снижается допустимый ток нагрузки.

При водяном охлаждении повышаются требования к параметрам воды, осложняется конструкция вентильных блоков за счет штуцеров и резиновых шлангов, а также за счет введения устройств, обеспечивающих принудительную циркуляцию воды. Но прн этом представляется возможным эффективнее отводить теплоту и увеличивать т°к нагрузки вентилей, что позволяет создать вентили с

водяным охлаждением иа токи 800, 1000, 1250 и 2000 д Вентиль может работать с предельным прямым током /прп при определенных (номинальных) условиях озслаж. дения К этим условиям относятся: принудительное воздушное или водяное охлаждение вентиля, снабженною охладителем нормированной формы и размеров, рр температуре охлаждающей среды, равной foc = 4-40 . для воздуха и £o.c=-f-30°C для воды, и заданных зп (. чениях скорости воздуха илн расхода воды. Для оцев и

Рис 1.18. Рис. 1.19.

способности конструкции вентиля и охладителя отводшь теплоту, выделяющуюся в вентиле в процессе работы, используется понятие установившихся тепловых сопротивлений (°С/Вт) соответственно вентиля #т.в, охладителе Rt о и вентиля в сборе с охладителем

Рассмотрим схему теплопередачи от р-п структуры веитнля в среду охлаждающего воздуха для случая, когда температура вентиля остается постоянной во времени, т. е. для установившегося режима. Эта схема изображена на рис. 1.19, а.

При работе вентиля в нем выделяется в единицу времени в виде теплоты мощность потерь АР. По мере повышения температура р-п структуры tp.n возрастает и температурный перепад At между р-п структурой и охлаждающим воздухом с температурой i0 с. Чем больше становится этот перепад, тем интенсивнее осуществляется отдача теплоты через поверхности вентиля и охладителя в воздушную среду, поэтому темп роста температурь11 tp-n постепенно замедляется, пока не наступит установив-

а Тепловой режим, т. е. равновесие между количест-ШИ теплоты Q, выделившейся в вентиле в единицу вре-В°ни и'количеством теплоты рассеянной в воздуш-ю среду также в единицу времени. В этом режиме Q= дрд'-Рв, где Рв - рассеиваемая вентилем и охладителем мощность.

В установившемся режиме QQ\-\-Q2, где Qi - теплота переходящая в охлаждающую среду через основание корпуса вентиля и далее через охладитель; Q2 - теплота, выделяющаяся в охлаждающуюся среду непосредственно через корпус и гибкий вывод (обычно q2<§CQi и им можно пренебречь), поэтому допустимо считать, что

Схему теплопередачи можно представить в виде ее аналога - электрической схемы на рис. 1.19,6*. Здесь э д. с. генератора ГТ (генератора теплоты) представляется перепадом температур L\f=fp=n - foc, ток -тепловым потоком Qi(PB), а омическое сопротивление цеди- установившимися тепловыми сопротивлениями вентиля Rt в, контакта между корпусом вентиля и охладителем ЯТЪо и собственно охладителя Rro.

Сопротивление Ят.в представляет собой отношение перепада температур Д£в между р-п структурой и основанием корпуса вентиля (температура которого tK) к среднему значению рассеиваемой мощности Ръ в установившемся режиме, т. е.

Ят.в = (tP.n - tK)/Pe = Мв/Рв. (1.2)

Аналогично определяются сопротивления:

~(tm-t. J/P. - KIP, = К, + *, . о С -8)

н

Ят = - 1ол)1Ръ. (1.4)

Мощность Рв, Вт, приближенно находится как

~ 0 Г пр действ в' О -5)

где/пр дсйств - действующее значение прямого (анодного) тока, A; £/0 - пороговое напряжение (см. рис. 1.5), В; - сопротивление вентиля (Ra=AUm/MnPt см.

значения RT а для отдельных экземпляров вентилей дел16 одного ТИпа колеблются в довольно широких пределах из-за технологических отклонений. Сопротивление