焊机的工况是间歇性的。即晶闸管工作时结温升高，停止工作时结温降至一定值。再次工作，结温在此值的基础上升高。这里应该使用晶闸管设计实例1中提到的瞬态热阻的概念。在这种情况下，热平衡条件由安装的散热器和晶闸管的瞬态热阻之和决定。计算公式见图1。

图1在几种常见载条件下等效结温的计算公式

(一)举例说明。

例1:某焊机采用六相半波带平衡电抗整流线。满负荷工作时，导角120°。每个晶闸管的平均电流为66.有效电流为115.6安。采用CR101晶闸管。图2显示功耗为102瓦，较高外壳温度为95℃。若晶闸管配用图3中的晶闸管G FIN散热器长150mm，风速2.5米/秒。焊机工作120秒后暂停80秒，符合图1中序号5的工况。

图2晶闸管CR101功率损耗曲线

晶闸管较高结温计算如下公式：

这里，T为工作时间增加间隔时间；

tp间隔时间；

Rjc、Rca稳态热阻；

Zt为某时刻t零件与散热器的瞬态热阻之和；

Ta环境温度。

已知条件：T = 200秒，tp = 80秒，P ** 为102瓦，

图4及图3得： Rjc = 0.28 ℃/瓦，Rca = 0.4 ℃/瓦，

瞬态热阻 200秒ZT =(0.28 0.23)= 0.51 ℃/瓦

80秒时的瞬态热阻 Ztp =(0.28 0.11)= 0.39 ℃/瓦

瞬态热阻 280秒Z(tp T) =(0.28 0.3)= 0.58 ℃/瓦

代入公式：

根据标准，晶闸管允许较高工作温度 Tj为125 ℃

Ta = Tj - 48.96℃ = 125–48.96 = 76.04 ℃

因此，从理论上讲，上述例子中的晶闸管可以是75℃在环境温度下工作。

晶闸管在连续工作条件下的结温升高：

Tj–Ta = P ** ×(Rjc Rca)= 102 ×(0.28 0.4)= 69.36 ℃

比较两种工况的结果，两者的结温升差为20℃。可以看出，间隔工作的热量小于连续工作。焊机可选择散热面积较小（热阻较大）的散热器。

【图3】G FIN散热器瞬态热阻曲线

例2：电阻焊机与两个晶闸管并联控制初级脉冲电流。如果仍然选择CR101晶闸管和150毫米长G FIN散热器，风速2.5米/秒。每次通电10周波，较大峰值电流是多少？

计算图1中序号2的工况。

结温Tj = P ** ·Zt1 Ta

Zt波后晶闸管和散热器的瞬态热阻之和为10周。

允许较高结温Tj=125℃，环境温度 Ta=40℃

查图4和图3了解0.2秒(10周波)后，晶闸管瞬态热阻为0.12℃散热器的瞬态热阻为0.01℃因此 Zt1 = 0.12 0.01=0.13℃/瓦。

P ** =(125–40)/0.13 = 653瓦

然后用计算功耗的公式计算功耗下通过的峰值电流。此时，晶闸管的导角为180°，波形系数F=1.57，晶闸管(CR101)门槛电压VTO=1.13V,斜率电阻RTO =0.00175Ω

P ** = IF×VTO (IF×F) IF 2×RTO

653 = IF×1.13 ( IF ×1.57) 2×0.00175

通过晶闸管的电流平均为：IF = 279.71A

相应的峰值为 IFM = 279.71×π = 828.29A

因此，在这种情况下，晶闸管通过的10周波浪涌电流峰值只能小于828A，这种晶闸管的额定浪涌电流峰值不是2000A。

【图4】CR101晶闸管瞬态热阻曲线

在实际使用中，作者在上述晶闸管设计实例2中阐述了浪涌使用的观点。CR额定平均电流为1001A(峰值电流为314A)，在任何场合都不想**过这个额定值。将晶闸管的过载浪涌能力留给突发的过电流故障。如果有焊机等间歇性工况，温升较低，建议适当调整散热条件。通过计算或试验，可以降低风量、风速或散热器，以获得新的平衡。

(二)选择焊机用晶闸管的几条建议

1.选用通态压降(峰值压降)小的晶闸管。

2.选择额定有效值电流(IRMS)大晶闸管。晶闸管由不同的生产单位生产，额定平均电流相同，但额定有效电流不同。

3.对于额定平均电流相同的晶闸管，应选择电流过载能力大的晶闸管。

编者简介:朱英文:(1939- )，高级工程师，现任北京技术顾问，中国电力电子行业 ** 咨询师主要研究电力半导体设备的设计、制造和应用以及电力半导体设备的主电路结构设计。他参与了专业词典、书籍的编写和翻译。主要结果有：无刷励磁发电机旋转整流管设计制造、晶闸管芯片球磨工艺、大功率半导体设备散热器风冷热阻计算方法等。