2.2 Примеры задач с решениями

2.2.1 Исходные данные: Потери в полупроводниковом приборе (например, вентиле) составляют P_а = 12 Вт. Учитывая трёхэлементную тепловую модель (полупроводник – корпус – радиатор – среда), тепловые сопротивления переходов составляют: полупроводник – корпус R_п-к= 0,1 ⁰С/Вт, корпус – радиатор R_к-р= 2⁰С/Вт, радиатор – среда R_р-с= 3,5⁰С/Вт и температура окружающей среды t_ок.ср.=20 ⁰С.

Определите температуру полупроводника в приборе (tП). Решение: Температура перегрева полупроводника определяется выражением:

2.2.2 Исходные данные: для трёхэлементной тепловой модели полупроводникового прибора (полупроводник – корпус – радиатор – среда ), тепловые сопротивления переходов составляют: R_п-к= 0,15 ⁰С/Вт, R_к-р= =1,8⁰С/Вт, R_р-с= 2,5⁰С/Вт, температура окружающей среды t_ок.ср.=20 ⁰С, ток имеет синусоидальную форму в однополупериодной схеме выпрямления, амплитуда тока I_{a m} = 45А, U_пор.= 0,8 В, R_д.=1,5 ∙10^-3 Ом.

Определите температуру кремниевой пластины полупроводникового прибора (t_П).

Решение: Потери мощности в диоде P_а равны:

Температура перегрева (t) и температура пластины (t_П ) полупроводника соответственно:

2.2.3 Исходные данные: На рисунке 2.10 представлены временные зависимости напряжения U_d на выходах различных неуправляемых выпрямителей.

Определите среднее значение напряжения (постоянную составляющую) U₀.

Рисунок 2.10 – Временные зависимости выпрямленного напряжения

Решение: Среднее значение напряжения для формы рисунка 2.10 а равно: для формы рисунка 2.10 б

, для формы рисунка 2.10 в

2.2.4 Исходные данные: Параметры схемы замещения трёхфазного мостового выпрямителя следующие: U_0xx = 74 В; R_вн =0,62 Ом; U _пор. =1,3 В. Нестабильность напряжения сети N₁= 0,1.

Определите среднее значение напряжения на выходе с учётом нестабильности входного напряжения для граничных значений тока нагрузки I_0min=5А; I_0max= 20А. Постройте семейство внешних характеристик.

Решение: Из уравнения для внешней характеристики рассчитаем значения напряжений в крайних точках а…е (рис. 2.11), если число вентилей одновременно проводящих ток N_Д =2.

Рисунок 2.11 – Семейство внешних характеристик

2.2.5 Исходные данные: Выпрямитель трёхфазного напряжения построен по мостовой схеме. Выходные параметры выпрямителя: U₀ = 24В, I₀ = 16А.

Определите величины U₂ , U_m(1) , I₂ , I_а , U_обр , P _тр для идеализированного выпрямителя а также U_0ХХ и U_2ХХ , если учесть внутреннее сопротивление R_ВН =1,2 Ом и пороговое напряжение вентиля U_пор =0,9 В.

Решение: Используя соотношения таблицы 2.1, найдём параметры выпрямительного устройства.

Таблица 2.1 – Основные соотношения в схеме выпрямления

Название схемы	p	U2/U0	UОБР/U0	I2/I0	Iа/I0	Um(1)/U0	Pтр/P0
Трёхфазная двухтактная, (звезда – звезда)	6	0,43	1,05	0,82	0,58	0,057	1,05

Получаем ,

,

,

,

,

,

.