Файл: Маринов, И. А. Устройство и эксплуатация преобразовательных подстанций городского электротранспорта учеб. пособие.pdf

Ток проходит от стороны кремния, в которую вплавлен алюми­ ний (от анода) к стороне, в которую вплавлен сплав серебра, сурь­ мы и свинца (к катоду).

Герметически закрытый корпус 6, в котором заключен р — п- переход, защищает его от внешних воздействий, особенно от воздей­ ствия влаги или загрязнения, которые могут вызвать поверхност­ ный пробой. Кроме того, металлический корпус обеспечивает хоро-

Рис. 117. Разрез кремниевого вентиля ВК-200 (а) и габаритные размеры венти­

лус, 7 — стеклянный изолятор, 8 — гибкий медный провод

ший отвод тепла, особенно массивное медное основание корпуса 2, которое с помощью резьбы соединяется с охладителем. Обычно ос­ нование 2 является катодом, а гибкий медный провод 8 — анодом. Гибкий медный провод (анод) изолирован от корпуса 6 стеклян­ ным изолятором (спаем) 7.

Вес вентиля ВК-200 с силуминовым охладителем около 1,5 кг. На рис. 118. показан разрез управляемого тиристора. Кроме отличия в структуре вентильного элемента, тиристор конструктив­ но отличается от диода наличием вывода управляющего электрода 6, который выполняется из тонкой медной проволоки и присоединя­ ется внутри к молибденовой пластине 5. Для вывода управляющего электрода наружу имеется :вторая изолированная стальная втул­

ка 7.

У тиристора в отличие от диода основание 15 является анодом, а гибкий вывод 10 — катодом.

На рис. 119 показан разрез вентильного элемента тиристора. Вентили делятся на классы, в зависимости от величины номи­ нального обратного напряжения, и на группы, в зависимости от величины падения напряжения при протекании номинального прямого

тока.

Величины номинальных обрат­ ных напряжений принимают, исходя из следующего:

а) для неуправляемых вентилей серии В (ВК, ВКД, ПВК) равными 50% напряжения загиба обратной ветви вольтамперной характеристи­ ки вентилей при температуре 140° С;

б) для тиристоров серии Т — 60% наименьшей из величин напряжения переключения прямой ветви или на­ пряжения загиба обратной ветви вольтамперной характеристики при температуре 125° С;

в) для лавинных вентилей серии ВЛ и ТЛ — 80% наименьшей из величин лавинообразования обратной ветви вольтамперной ха­ рактеристики или напряжения переключения прямой ветви вольт­ амперной характеристики при температуре 125± 10° С;

г) для симисторов ВКДС — 70% наименьшей из величин напря­ жения переключения при температуре 110° С.

Величины номинальных обратных напряжений в соответствии с классом вентилей, по данным каталога, приведены в табл. 10.

162

Т А Б Л И Ц А 10

Величины номинальных обратных напряжений (в вольтах)

Лавинные диоды изготовляют на номинальные обратные напря­

Величины падения напряжения при номинальном прямом токе (в вольтах)

Группы вентилей Диоды Тиристоры

Указанные в таблице величины являются средними за период при температуре окружающей среды 25° С.

Обычно на корпусе вентиля, кроме обозначения типа и номи­ нального тока, указывается еще класс и группа вентилей, например: ВКДЛ-200-8Б — вентиль кремниевый, диффузионный, лавинный с воздушным охлаждением на 200 а, 8-го класса, группы Б. Кроме того, на корпусе вентиля имеются: условный знак завода-изготови- теля, знак — указывающий проводящее направление и год изготов­ ления. Номер вентиля обычно наносится на наконечник гибкого вывода.

Максимальная допустимая температура нагрева электронно-ды­ рочного перехода в длительном режиме работы для разных венти­ лей приведены в табл. 12. По данным каталога при кратковремен­ ных перегрузках (длительность до 30 сек) допускается несколько более высокая (примерно на 15—20° С) температура, а при аварий-

ных перегрузках длительность до 10 мсек температура р—«-перехо­ да может достигать 300—400° С.

I- Температура окружающего воздуха для кремниевых вентилей с воздушным охлаждением допускается в пределах от —50 до —40° С.

Для воздушного охлаждения вентилей применяют охладители серий МП — медные пластинчатые, М — медные ребристые, А — алюминиевые (из алюминиевых сплавов) ребристые; для водяного

А-4, А-7 и А-10. Активная площадь охлаждения у охладителей М-6 равна 720 см2, у охладителя М-10—1170 см2, у охладителя А-7 — 840 см и у охладителя А-10 — 1950 см2.

Как уже было сказано выше, вентили соединяются с охладителя­ ми при помощи резьбового соединения. Для охладителей из алю­ миниевых сплавов применяются специальные медные контактные пластины, с помощью которых вентиль включается в цепь тока по­ мимо охладителей.

При естественном воздушном охлаждении ребра охладителей доджны располагаться в вертикальной плоскости, при принудитель­ ном охлаждении — параллельно направлению воздушного потока.

Для того чтобы не повредить вентиль и резьбу охладителя при ввертывании вентиля в охладитель и одновременно создать надеж­ ное контактное соединение между вентилем и охладителем, закру­ чивающий момент при ввертывании вентиля в охладитель для охла­ дителей М-6, М-10, А-7 и А-10 должен быть не более 5 кГм.

Скорость охлаждающего воздуха при принудительном воздуш­ ном охлаждении по ГОСТ 10662—63 для кремниевых вентилей на номинальный ток 200 а — 12 м/сек. По последним данным заводаизготовителя скорость охлаждающего воздуха для вентилей на но­ минальный ток 200 а должен быть не менее 5—7 м/сек.

164

Скорость воздуха измеряется анемометром. При отсутствии анемометра скорость воздуха можно измерить при помощи жид­ кости, помещенной в стеклянной трубке диаметром 4—16 мм (рис.

120).

Подсчет скорости воздуха производится по формуле

. - У * * " ,

1 У

где H = hрж, v — скорость воздуха, м/сек; h — разность уровней жидкости, м; рж— удельный вес жидкости, кг/м3;

В процессе работы в полупроводниковом вентиле происходят непрерывные колебания температуры р—я-перехода: нагревание его при протекании тока и остывание при прекращении протекания тока. Непрерывные колебания температуры р—«-перехода приво­ дят в итоге к «старению» вентиля, которое заключается в том, что при частых циклах «нагрев — остывание» припой, с помощью кото­ рого соединяются отдельные внутренние элементы вентиля, кристал­ лизуется и становится хрупким, что может привести к нарушению контакта внутри вентиля, т. е. к обрыву его цепи.

Допустимое число циклов «нагрев — остывание» зависит от ко­ лебания температуры р—«-перехода. Чем меньше колебания темпе­ ратуры, тем больше допускается циклов «нагрев — остывание».

Допустимые величины и продолжительность перегрузок в ава­ рийных режимах для кремниевых вентилей приведены в табл. 13.

Т А Б Л И Ц А 13

Допустимые величины и продолжительность перегрузок (в секундах)

Количество перегрузок в течение 30 мин не должно превышать двух, а интервалы между перегрузками должны быть не менее

5 мин.

Вентили должны выдерживать в течение 10 сек без пробоя ам­ плитудное обратное напряжение, равное полуторному номинально­ му обратному напряжению при рабочей температуре.

165