Параллельное соединение

Полученное значение температуры перехода Tj говорит о том, какая температура будет у структуры прибора, если через него пропустить заданный импульс тока. Ее значение необходимо сравнить с максимально допустимой температурой Tjm. Если Tj<Tjm, то прибор эксплуатировать можно. Если Tj>Tjm то прибор эксплуатировать нельзя. В этом случае необходимо использовать более мощный прибор или при его отсутствии применить параллельное соединение нескольких приборов данного типа.

При параллельном соединении нескольких приборов общий ток разделяется на несколько ветвей в зависимости от количества n параллельно соединенных приборов. Общее значение тока остается тем же, а ток каждого прибора в параллельной ветви уменьшается в n раз. Следовательно, уменьшается греющая мощность и температура всех приборов. Количество n параллельных ветвей необходимо подобрать таким, чтобы:

а) ток одного прибора приводил к его нагреву до температуры Tj(n)<Tjm.

б) уменьшение количества параллельных ветвей было бы недопустимо, т.к. приводило к перегреву перехода: Tj(n-1) > Tjm

Для расчета температуры перехода при количестве паралельных ветвей n необходимо повторить расчеты п.п.1-8, описанные выше в главе 2, уменьшив значения токов (рис.2.1) в n раз.

Следует помнить, что одного только расчета количества параллельных ветвей еще недостаточно для обеспечения безопасной работы прибора. Расчет температуры перехода прибора производился из условия равномерного деления токов между параллельными ветвями. Но при параллельном соединении реальных приборов этого как правило не происходит. Все приборы имеют индивидуальные ВАХ, отличающиеся друг от друга. При этом даже незначительные отличия ВАХ приводят к тому, что отдельные приборы будут перегружаться по току и их температура перехода может быть выше предельно допустимой, а остальные будут недогружены по току и температура их переходов будет небольшой. Перегруженные приборы могут выйти из строя, что приведет к неработоспособности всего электронного устройства.

Неравномерность деления тока при параллельном соединении приборов проиллюстрирована рис.3.1 на примере соединения диодов.

При параллельном соединении приборов VD1 и VD2 (рис.3.1а) через прибор с ВАХ1 будет протекать ток I₁, который значительно больше тока I₂, протекающего через прибор с ВАХ2. Прямое напряжение U_F на обоих приборах при параллельном соединении одинаково. Но различные статические сопротивления приборов при этом напряжении обусловливают протекание и различных токов через приборы.

Наибольшая разность между токами в параллельных ветвях называется разбалансом токов.

Этот случай рассмотрен на примере диодов. При параллельном соединении тиристоров возникает дополнительная опасность. Тиристор. имеющий наименьшее время включения, будет пропускать через себя весь ток цепи, пока не включатся все остальные тиристоры. Это также может вызвать выход из строя прибора из-за недопустимого превышения скорости нарастания прямого тока.

Для равномерного деления токов между приборами применяют специальные выравнивающие элементы и схемы.

Рис.3.1 – Распределение токов в параллельных ветвях.

Простейшими выравнивающими ток элементами могут быть резисторы с равными сопротивлениями, включенные последовательно с каждым из параллельно соединенных приборов.

В этом случае различие в сопротивлениях ветвей, вызывающее неравномерность деления токов уменьшается. Поэтому токи через прибор имеют более близкие значения, чем без резисторов. Неравномерность деления токов уменьшается.

Чем больше сопротивление резисторов, тем больше равномерность деления тока. Но увеличение общего сопротивления каждой ветви приводит к увеличению потерь. Это делает нецелесообразным такое выравнивание уже при токах через прибор свыше единиц ампер.

При больших токах наиболее распространенным способом выравнивания деления тока является использование индуктивных трансформаторных делителей тока.

Обычно они выполняются в виде витых тороидальных магнитопроводов из листовой электротехнической стали, сквозь окна которых пропущены токоведущие шины, причем таким образом, чтобы магнитодвижущие силы, создаваемые токами этих шин действовали навстречу друг другу.

Существует несколько схем включения индуктивных делителей тока. Наибольшее распространение получили следующие: замкнутая цепь (рис.3.2), схема с задающим диодом (рис.3.3) и схема с общим витком (рис.3.4).

Рис.3.2 - Замкнутая цепь.

Рис.3.3 - Схема с задающим диодом.

Рис.3.4 - Схема с общим витком.

Наименьший разбаланс токов обеспечивает схема "замкнутая цепь". Но она наименее технологична, так как требует большого количества сердечников и обмоток и пригодна только для использования при четном количестве параллельных ветвей.

При большом количестве параллельных ветвей и нечетном их числе лучше применять две другие схемы.

В рамках данной курсовой работы не требуется производить расчет этих схем. Вполне достаточно выбрать одну из них (например, схему с общим витком по рис. 3.4.) и отобразить ее на электрической принципиальной схеме разработанного тиристорного ключа.