6. MATERIALY POMOCNICZE

Materiały pomocnicze do rozwiązywania zadań zawartych w niniejszym skrypcie zawierają

niezbędne parametry i charakterystyki elementów wchodzących w skład układów
energoelektronicznych. Sporządzono je na podstawie dostępnych katalogów krajowych i
zagranicznych. Należy zaznaczyć, że podane niżej oznaczenia typów elementów nie odpowiadają
oznaczeniom rzeczywistym i tym samym materiały pomocnicze nie mogą być podstawą doboru
elementów w procesie projektowania rzeczywistych układów, a jedynie można z nich korzystać w
zajęciach dydaktycznych.

TYRYSTORY

Przyjęty kod oznaczeń tyrystorów określa ich wielkość i podstawowe parametry.

Składa się on z liter i cyfr w grupy wg poniższego schematu:

T – litera oznacza tyrystor,
I cyfra (1÷3) z literą (A lub B) – wielkość tyrystora i jego parametry przeciążeniowe wg

tablicy 6.3,

II grupa cyfr (2÷22) – klasa napięciowa tyrystora wg tablicy 6.1,

Tablica 6.1

Oznaczenia klasy napięciowej tyrystorów

(II grupa cyfr w oznaczeniu kodowym)

Klasa

U

DRM

, U

RRM

U

RSM

_

V V

02 200 300
04 400 500
06 600 700
08 800 950
10 1000

1200

12 1200

1450

15 1500

1800

18 1800

2100

22 2200

2500

III grupa cyfr – parametry dynamiczne tyrystora wg tablicy 6.2: przy czym cyfry oznaczają

kolejno: krytyczną stromość napięciową, czas wyłączenia i krytyczną stromość prądową.

Przykład oznaczenia:

T2A – 10 – 342: tyrystor o prądzie granicznym 70 A, parametrze przeciążeniowym 5600 A

2

· s,

klasie napięciowej 1000 V, krytycznej stromości napięciowej 100 V/µs, czasie wyłączenia 50µs i
krytycznej stromości prądowej 50 A/µs.




Tablica 6.2

Oznaczenia grup parametrów dynamicznych (III grupa cyfr w oznaczeniu kodowym)

Oznaczenia

kodowo-cyfrowe

(dU

D

/dt)

crit

t

q

(di

T

/dt)

cirit

- V/µs µs A/µs

0 <20

>250

<20

1

min 20

max 250

min 20

2

min 50

max 150

min 50

3

min 100

max 70

min 100

4

min 250

max 50

min 250

5

min 500

max 25

min 500

6

min 1000

max 15

min 1000

przy

jM

j

ϑ

ϑ

=

U

D

= U

DRM

jM

j

ϑ

ϑ

=

U

R

= 200V

I

T

= I

T(AV)/M

jM

j

ϑ

ϑ

=

Tablica 6.3

Parametry i charakterystyki tyrystorów

Wielkość tyrystora

Parametr

(charakterystyka)

Jednostka Warunki

pomiary,

uwagi

T1 T2 T3

1 2 3

4 5 6

U

RRM

, U

DRM

V Tablica

6.1

200

÷1500 200÷2200 400÷1800

I

T(RMS)M

A 47

110

430

I

T(AV)M

A

C

c

°

= 70

ϑ

30 70 275

I

TSM

A

jM

j

ϑ

ϑ

=

, typ A

t = 10 ms typ B

390
780

1060
2120

3870
7740

I

2

·t A

2

·s

jM

j

ϑ

ϑ

=

, typ A

t = 10 ms typ B

750

1500

5600

11200

75000

150000

I

RRM

, I

DRM

mA

jM

j

ϑ

ϑ

=

5 10 25

1

2 3

4 5 6

I

L

mA

C

j

°

= 25

ϑ

80 500 750

I

H

mA

C

j

°

= 25

ϑ

50 150 300

U

(TO)

V

1,1

1,06

1,02

r

T

m

Ω

7,4 3,9 0,9

jM

ϑ

°C

110 125 140

°C/W

Chłodzenie

jednostronne

0,7 0,36 0,24

R

thjc

Chłodzenie

dwustronne

– –

0,145

I

GT

A

C

j

°

= 25

ϑ

0,15 0,2 0,25

U

GT

V

C

j

°

= 25

ϑ

3 4 2

I

FGM

A

2 5 10

U

FGM

V

15

15

10

P

GM

W

10 12 20

P

G(AV)

W

1 1,5 2

t

q

1

÷6 0÷5 0÷4

(du

d

/dt)

cric

2

÷5 1÷6 0÷5

(di

T

/dt)

cric

Cyfra

kodu

Tablica 6.2

2

÷5 1÷6 0÷4

U

T

(I

T

)

Nr rys.

const

j

=

ϑ

6.1 6.7 6.12

Z

thjc(t)

(t)

Nr rys.

const

j

=

ϑ

6.2 6.8 6.13

P

T

(I

T(AV)

)

( )

a

T

P

ϑ

Nr rys.

k = const

R

thca

= const

6.3 6.9 6.14

dt

di

I

T

RM

Nr rys.

I

T

= const

6.4

6.10

–

U

g

(I

g

)

Nr rys.

6.5

6.11

6.15

)

(

λ

th

R

∆

Nr rys.

6.6

–

6.16

( )

j

q

t

ϑ

( )

R

q

U

t

Nr rys.

6.17

6.17

6.17

t

d

(I

G

) Nr

rys.

6.18 6.18 6.18

I

T(OV)

(t)

Nr rys.

jM

j

ϑ

ϑ

=

6.19 6.19 6.19

Typowy
radiator

Typ

R1 R2 R3

Budowa

śrubowa

śrubowa pastylkowa

I

T

[A]

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0,5

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2,8

U

T

[V]

Rys. 6. 1. Tyrystor

T1. Charakterystyka przewodzenia.

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

1

10

10

2

10

3

10

4

2

5

2

5

2

5

5

2

t[ms]

Z

thjc

[°C/W]

Rys. 6. 2. Tyrystor

T1. Zależność przejściowej impedancji cieplnej od czasu.

80

70

60

50

40

30

20

10

0

10

20

30

100

80

60

40

20

0

10

20

30

34

70

60

50

40

30

20

10

360°

360°

I

T(AV)

I

T(AV)

I

T(RMS)M

I

T(AV)[A]

I

T(AV)[A]

60°

90°

120°

180°

360°

I

T(RMS)M

1

2

4

8

R

thca

+R

th

=0,5[°C/W]

30

15°

30°

120°

180°

R[W]

Rys. 6. 3. Tyrystor

T1. Zależność strat przewodzenia od średniego prądu przewodzenia przy

kształcie sinusoidalnym i prostokątnym prądu (50 Hz) oraz dopuszczalnych strat przewodzenia od

temperatury otoczenia przy różnej rezystancji cieplnej zewnętrznej(

R

thca

) i różnicowej (

Δ

R

th

).

dt

di

I

RM

I

T

I

T

=50A

40

30

20

10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

10

20

30

40

50

60

di/dt[A/µs]

I

RM

[A]

Rys. 6. 4. Tyrystor T1. Zależność szczytowego prądu wstecznego od stromości opadania prądu przy

różnych wartościach prądu przewodzenia.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4 1,6

1,8

2,0

2,2

P

GM

=10W

I

FGM

U

FGM

-40°

25°

110°

I

G

[A]

U

G

[V]

Rys. 6. 5. Tyrystor T1. Charakterystyka obwodu bramkowego.

λ

λ

360°

360°

I

T(AV)

I

T(AV)

0

30°

60°

90°

120°

150°

180°

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

]

/

[

W

C

R

th

°

∆

λ

Rys. 6. 6. Tyrystor T1. Zależność różnicowej rezystancji cieplnej od kąta przewodzenia przy

kształcie sinusoidalnym i prostokątnym prądu przewodzenia i częstotliwości 50 Hz.

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

C

j

°

= 125

ϑ

C

°

25

I

T

[A]

U

T

[V]

Rys. 6. 7. Tyrystor

T2. Charakterystyka przewodzenia.

0,4

0,3

0,2

0,1

0

1

10

10

2

10

3

10

4

Z

thjc

[°C/W]

t[ms]

2

5

5

5

5

2

2

2

Rys. 6. 8. Tyrystor

T2. Zależność przejściowej impedancji cieplnej od czasu.

25

,

0

=

+

th

thca

R

R

∆

[°C/W]

°

= 30

λ

60° 90°120°

180°

360°

0,4

0,5

1

2

4

I

T(RMS)/M

°

=15

λ

30°

60°

90° 120°

180°

160

140

120

100

80

60

40

20

0

140

120

100

80

60

40

20

I

T(AV)

I

T(AV)

λ

λ

°

360

°

360

I

T(RMS)/M

10

20

30

40

50

60

70

80 120

100

80

60

40

20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

I

T(AV)

[A]

I

T(AV)

[A]

]

[ C

a

°

ϑ

P

T

[W]

Rys. 6. 9. Tyrystor

T2. Zależność strat przewodzenia od średniego prądu przewodzenia przy

kształcie sinusoidalnym i prostokątnym prądu (50 Mz) oraz dopuszczalnych strat przewodzenia od

temperatury otoczenia przy różnej rezystancji cieplnej zewnętrznej (

R

thca

) i różnicowej

(∆R

th

).

dt

di

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

I

T

I

RM

I

T

= 100A

60

40

30

20

10

di/dt [A/µs]

I

RM

[A]

Rys. 6. 10.

Tyrystor T2. Zależność szczytowego prądu wstecznego od stromości opadania prądu

przy różnych wartościach prądu przewodzenia.

16

14

12

10

8

6

4

2

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

j

ϑ

C

°

−40

C

°

25

C

°

125

U

FGM

I

FGM

U

G

[V]

I

G

[A]

P

GM

= 12W

Rys. 6. 11. Tyrystor

T2. Charakterystyka obwodu bramkowego.

0,5

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

C

j

°

= 140

ϑ

C

°

25

U

T

[V]

I

T

[A]

Rys. 6. 12. Tyrystor

T3.Charakterystyka

przewodzenia.

CHŁODZENIE
JEDNOSTRONNE

CHŁODZENIE
DWUSTRONNE

0,22

0,2

0,18

0,16

0,14

0,12

0,1

0,05

0,04

0,03

0,02

0

1

10

10

2

10

3

10

4

2

5

2

2

2

5

5

5

Z

thjc

[°C/W]

t[ms]

Rys. 6. 13. Tyrystor

T3. Zależność

przejściowej impedancji cieplnej od

czasu.

λ

λ

I

T

(AV)

I

T

(AV)

360°

360°

600

500

400

300

200

100

100

200

120 100

80

60

40

20

0

300

100

200

I

T(AV)

[A]

]

[ C

a

°

ϑ

I

T(AV)

[A]

°

= 30

λ

°

60

°

90

°

12

0

°

180

°

360

]

/

[

W

C

R

R

th

thca

°

+

∆

0,08

0,1

0,15

0,2

0,3

0,4

0,5

0,7

1,0

2.0

0,25

°

=15

λ

°

60

°

90

°

180

°

120

°

30

P

T

[W]

Rys. 6. 14. Tyrystor

T3. Zależność strat przewodzenia od średniego prądu przewodzenia przy

kształcie sinusoidalnym i prostokątnym prądu (50 Mz) oraz dopuszczalnych strat przewodzenia od
temperatury otoczenia przy różnej rezystancji cieplnej zewnętrznej (

R

thca

) i różnicowej (

∆R

th

).

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

P

GM

= 20W

U

G

[V]

I

G

[A]

C

j

°

−

= 40

ϑ

C

°

25

C

°

140

Rys. 6. 15. Tyrystor

T3. Charakterystyka obwodu bramkowego.

λ

λ

I

T(AV)

°

360

I

T(AV)

°

360

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0

°

30

°

60

°

90

°

120

°

180

°

150

]

/

[

W

C

R

th

°

∆

λ

Rys. 6.16. Tyrystor

T3. Zależność różnicowej rezystancji cieplnej od kąta przewodzenia przy

kształcie sinusoidalnym i prostokątnym prądu przewodzenia i częstotliwości 50Hz.

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,25

1,5

1,75

2,0

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

50

100

150

200

U

R

[V]

tq/tqn

jM

j

ϑ

ϑ

/

Rys. 6.17. Tyrystor

T1, T2, T3. Zależność czasu wyłączenia tyrystora od napięcia wstecznego

i temperatury złącza (

tqn – czas wyłączenia przy U

p

= 200V )

graniczna

typowa

0,1

1

10

10

2

0,5

5

50

10

2

10

1

0,1

0,5

5

50

I

G

/I

GT

t

d

[µs]

Rys. 6.18. Tyrystor

T1, T2, T3. Zależność czasu opóżnienia od względnej amplitudy prądu

bramkowego.

jM

j

ϑ

ϑ −

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

10

-2

10

-1

10

0

2

3

4

7

2

3

4

7

t[s]

I

T(OV)

/I

TSM

Rys. 6.19. Tyrystor

T1, T2, T3. Charakterystyka przeciążalności granicznej.

DIODA ENERGETYCZNA

Oznaczenie diody składa się z litery D (dioda) oraz cyfry określającej klasę

diodową diody wg tablicy 6.1.
Parametry diody:

U

RRM

=

U

DRM

= 200

÷2200 V; I

F(AV)M

=70 A przy

c

ϑ

= 124

o

C;

I

F(RMS)M

= 110 A;

I

FSM

= 1060 A przy

jM

j

ϑ

ϑ

=

= 180

o

C;

I

2

t

= 5700 A

2

·s;

I

RRM

= 10 mA;

U

( TO)

= 0, 789 V;

r

T

= 3,38 mΩ;

R

thjc

= 0,55ºC/ W,

Dioda śrubowa, typowy radiator: typu

R2.

C

j

°

= 180

ϑ

C

°

25

0,5

1,0

1,5

2,0

10

3

10

2

10

1

5

5

5

U

P

[V]

I

T

[A]

Rys. 6. 20. Dioda

D. Charakterystyka przewodzenia.

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

10

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

5

5

5

5

Z

thjc

[°C/W]

t[s]

Rys. 6. 21. Dioda

D. Zależność przejściowej impedancji cieplnej od czasu

180

160

150

170

140

130

120

110

0

20

40

60

80

100

I

F(AV)

[A]

]

[ C

c

°

ϑ

°

60

°

90

°

120

°

180

°

180

°

360

Rys. 6. 22. Dioda

D. Zależność dopuszczalnego średniego prądu przewodzenia od temperatury

obudowy dla różnych kształtów prądu przewodzenia przy częstotliwości 50 Hz.

Charakterystyki diody zamieszczone są na następujących rysunkach:

U

F

(I

F

)- rys. 6. 20,

Z

thjc(t)

(t)- rys. 6. 21,

I

F(AV)

(

ϑ

c

)- rys. 6. 22.

RADIATORY DLA TYRYSTORÓW DIOD ENERGETYCZNYCH

Oznaczenie typu radiatora składa się z litery R oraz cyfry 1

÷ 3 określającej jego wielkość.

Parametry radiatorów zamieszczone są w tablicy 6. 4.

Tablica 6. 4

Parametry i charakterystyki radiatorów

Typ

radiatora

Parametry i

charakterystyki

R1 R2 R3

R

thca

[

°C/W]

przy

ν = 0 m/s

1,4 0,66 0,68

R

thca

[

°C/W]

przy

ν = 6 m/s

0,5 0,22 0,1

Z

thca(t)

(t)

Rys. 6.23

Rys. 6.24

Rys. 6.24

R

thct

(Q)

∆

P(Q)

Rys. 6.25

Rys. 6.25

Rys. 6.25

Q(

ν

)

Rys. 6.26

Rys. 6.26

Rys. 6.26

Dla zaworu o budowie

Śrubowej

śrubowej

śrubowej

0

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

1

10

10

2

10

3

10

4

5

5

5

5

Z

thca

[°C/W]

t[s]

V=0

R1

V=6m/s

Rys. 6.23. Radiator

R1. Zależność przejściowej impedancji cieplnej od czasu.

1

10

10

2

10

3

10

4

0

0,1

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

t[s]

Z

thca

[°C/W]

R2

R3

V=6m/s

V=0

Rys. 6.24. Radiatory R2 i R3. Zależność przejściowej impedancji cieplnej od czasu (dla radiatora

R3 przy chłodzeniu dwustronnym)

0

0,05

0,1

0,15

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0

Z

thca

[°C/W]

Q[m

3

/s]

R2

R2

R1

R3

R3

R1

]

[Pa

P

∆

200

25

50

75

100

125

150

175

Rys.6.25. Radiatory R1, R2, R3. Zależność rezystancji cieplnej I spadku ciśnienia od natężenia

przepływu powietrza chłodzącego.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

V[m/s]

Q[m

3

/s]

R3

R2

R1

Rys. 6. 26. Radiatory R1, R2, R3. Zależność natężenia przepływu od prędkości powietrza

chłodzącego.

CHARAKTERYSTYKI I PARAMETRY BEZPIECZNIKÓW

Tablica 6.5

Parametr (I

2

t)

B

w czasie przedłukowym dla bezpieczników typu B oraz wielkość przepięcia U

I

B

[A] 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200

(I

2

t)

B

[A

2

⋅s] 50 90 130 300 500 700 1200 2700 4800 7100

14000 23000

U

[V] 900

800

725

=

16

A

=

20

A

=

25

A

=

32

A

=

40

A

=

50

A

=

63

A

=

80

A

=

10

0A

=

12

5A

=

16

0A

=

20

0A

=

25

0A

=

32

0A

I

B

=

40

0A

40

100

500

1000

5000

I

p

[A]

0,1

0,01

1,0

10

t[s]

Rys.6. 27. Charakterystyki prądowo- czasowe bezpieczników typu

B; I

B

-

prąd znamionowy

skuteczny bezpiecznika,

I

p

-

prąd skuteczny składowej okresowej początkowej zwarcia.

250

300

350

400

450[V]

k

p

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

2

E

2

Rys. 6. 28. Wykres zależności współczynnika przepięć k

p

, od amplitudy napięcia zasilania.

U

m

[V]

200

300

400

500

2.5

3

4

5

6

6.5 k

u

0

0.2 0.4

0.6

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0

0.2 0.4 0.6

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0 k

T

10 30

50 70

0.8

0.9

1.0

k

is

ϕ

k

ϕ

cos

B

FSK

I

I

0.8 1.0

90I

sm

[kA]

Rys.6.29. Wykresy zależności współczynników k

u

, k

Φ

, k

is

, k

r

dla bezpieczników typu B.

CHARAKTERYSTYKI PŁYTEK SELENOWYCH DO ZABEZPIECZEŃ

PRZEPIĘCIOWYCH

Tablica 6.6.

Powierzchnia płytek selenowych w zależności od typu

Typ płytek M40 M100 M400 M800 M2000

Powierzchnia

w[m

2

]

⋅10

-4

4 7 20 42

100

90

80

70

60

50

40

30

0,001

0,01

0,1

1

10

100

M4

0

M

100

M

400

M1

80

0

M2

00

0

τ

p

U

[V]

τ

p

I

[A]

0,1

1

10

t[s]

0,1

1

10

100

1000

τ

p

I

[A]

M2000

M1800

M400

M100

M40

100

90

80

70

60

50

40

30

[V]

0

1

2

3

4

5

6

Jpt* 10E-4[A/m

2

]

τ

p

U

Rys. 6. 30. Charakterystyki prądowo- napięciowe i prądowo- czasowe płytek selenowych do

zabezpieczeń przepięciowych.

DANE TRANSFORMATORÓW TYPU TR

Tablica 6.7

Typ

Moc

[kV·A]

Napięcie E

1

[V]

Napięcie E

2

[V]

Napięcie zwarcia

u

Z%

Prąd magnesowania

i

µ%

TR1 10

220

220

6

5

TR2 10

500

380

5

5

TR3 2,5

380

220

4,5

10

Tr4 6,3

500

380

6,5

7,5

Tablica 6.8

Zależność prądu magnesowania transformatora

od mocy

Moc transformatora

S

t

[kV·A]

Prąd magnesujący

i

µ

%

1 15
3 10

10 5

20 3

>20 2