Исследование тепловых режимов диода шоттки

Объект исследования: тепловые режимы диода Шоттки.

Результаты полученные автором лично: построен график тарировочных кривых, найдены температурные коэффициенты, определена зависимость падения напряжения на исследуемом диоде Шоттки от тока при заданной температуре, вычислено его тепловое сопротивление.

Почти 50% выхода из строя диодов обусловлено нарушением тепловых режимов из-за некачественного крепления диода к корпусу, применения клея вместо пайки. Поэтому важнейшей характеристикой качества диодов является их тепловое сопротивление.

ГОСТ 24461-80 рекомендует определять тепловое сопротивление двумя достаточно трудоемкими способами. Один из них был использован в работе.

Для этого необходимо было получить зависимость прямого падения напряжения на диоде от измерительного тока при разной температуре. Схема цепи и полученные с ее помощью зависимости представлены на рис.1.

Рис.1. Схема цепи (а) и график зависимости прямого падения напряжения на диоде от измерительного тока при разной температуре (б).

а)

б)

Полученные практически линейные зависимости позволили определить температурные коэффициенты напряжения К_т = ∆Т/∆U (приращения температуры к приращению напряжения). Эти коэффициенты оказались различными для трех измерительных токов 50, 100 и 150 мА.

Для определения теплового сопротивления нагревали кристалл диода Шоттки определенное время t греющим током I при напряжении на диоде U (рис.2), а затем быстро переключали на другую часть схемы с измерительным током 50 мА и определяли напряжение на диоде U_д при этом измерительном токе. Температуру кристалла Т_кр определяли при помощи тарировочных кривых, температуру корпуса диода Т_корп – с помощью термопары. Тепловое сопротивление определяли по уравнению .

Рис.2. Схема цепи для определения теплового сопротивления диода

Результаты приведены в табл. 1.

Таблица 1

t, c/	Iгр, A	U, B	Tкорп, град	Uд, В	Tкр, град	Rt ,грал/Вт
		0,893				2,24
	3,9	0,693				2,22
	4,5	0,722				2,46

Анализ полученных результатов показал, что увеличение длительности нагрева ведет к росту теплового сопротивления. Возможная причина – возрастающее отставание температуры корпуса диода от температуры кристалла. При промышленных испытаниях диодов целесообразно сокращать время нагрева диодов и применять другие импульсные способы определения теплового сопротивления диодов.

Материал поступил в ред. коллегию 30.03.2017

УДК 621.313.

Д. А. Княгинин

Научный руководитель: профессор кафедры «Промышленная электроника и электротехника», д.т.н., Л. А. Потапов

[email protected]

МОДЕЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

В СРЕДЕ COMSOL MULTIPHYSICS

Объект исследования: модель асинхронного двигателя в COMSOL Multiphysics и ее построение.

Результаты полученные автором лично: построена и исследована модель двигателя АДП-1362, а также упрощенная модель АД.

На данный момент, моделирование электромеханических устройств успешно проводится на макро и мета уровнях посредствам введения всевозможных схем замещения, использования фиктивных и косвенно определяемых величин и переменных.

Было интересно изучить данный вопрос на микро уровне, потому как, например, проектирование реальных электромеханических преобразователей сопровождается использованием поправочных коэффициентов, которые получаются при исследовании на микро уровне.

Успешно выполнить данную задачу позволяет программный комплекс COMSOL Multiphysics, который представляет собой пакет численного моделирования. Его отличительной особенностью является так называемая мультифизика. Т.е. по сути COMSOL представляет собой совокупность физических библиотек интегрированных в одну единую среду моделирования.

Моделирование же в данной среде позволяет полностью учесть геометрию, химический состав и структуру предмета или устройства, являющегося объектом моделирования, за счет мультифизики и использования метода конечных элементов (так же его называют методом сеток).

В ходе подготовки к докладу нами были построены и исследованы 2 модели асинхронных двигателей (далее АД) одна из них является упрощенной моделью трехфазного АД с массивным магнитным ротором, а вторая модель по своей геометрии и свойствам материалов близка к реальному двигателю АДП 1362, и представляет собой АД с полым немагнитным ротором, при этом модели были построены как в трех- так и в двухфазном исполнении.

Для каждой модели были пройдены следующие этапы построения:

Построение геометрии;

Выбор необходимых физических библиотек и задание граничных условий;

Наложение сетки;

Выбор методов исследования и непосредственный расчет модели;

Получение результатов и их обработка

Проведение опытов и обобщение результатов.

В качестве результатов для обоих моделей получены:

Графики моментов, включающих как пусковые значения, так и значения установившегося режима (рис. 1);

Механические характеристики двигателей и определено влияние на их форму ряда параметров;

Картины распределения магнитных полей в плоскости поперечного сечения АД, как в статике, так и в динамике (в виде GIF-анимации).

При этом картина распределения полей задается цветом и позволяет получить численные значения измеряемого параметра, кликнув мышью в данную точку (рис. 2).

Рис. 1. Изменение момента при пуске заторможенного АД

Рис. 2. Картина распределения полей

На основе имеющихся моделей планируется построить и исследовать модели тахогенератора и датчика момента. Попутно идет написание методических рекомендаций по построению моделей АД в COMSOL Multiphysics.

Материал поступил в редколлегию 30.03.2017

УДК 621.3

М.В. Ковалев, Н.И. Митрачкова

Научный руководитель: доцент кафедры «Промышленная электроника и электротехника», к.т.н., В.П. Маклаков

[email protected]