Diodi di saldatura 5000A - 18000A – Panoramica della serie, Specifiche, Schede tecniche

Che cos'è un diodo di saldatura?

I diodi di saldatura (welding diodes) sono diodi progettati per l'uso in apparecchiature di saldatura industriale a media e alta frequenza e ottimizzati per raddrizzatori ad alta corrente. Poiché la tensione dei diodi nelle apparecchiature di saldatura è piuttosto bassa (200 V - 600 V), per garantire un'elevata potenza e un'alta densità di corrente, nei diodi di saldatura vengono utilizzati elementi semiconduttori di spessore minimo. Inoltre, il basso spessore dell'alloggiamento dei diodi di saldatura garantisce una bassa resistenza termica Rth.

AS ENERGI^TM produce sia diodi di saldatura con alloggiamento normale che diodi di saldatura senza alloggiamento. Questi ultimi stanno diventando sempre più importanti nelle applicazioni di saldatura ad alta corrente per la giunzione di materiali altamente refrattari.

La linea di prodotti dei diodi di saldatura comprende diodi con questi parametri: la corrente nominale di avanzamento I_FAV è 5000A, 6000A, 6300A, 7100A, 9000A, 10000A, 11000A, 12000A, 16000A diodi di saldatura ad alloggiamento e 7500A, 9500A, 10500A, 12500A, 13500A, 18000A diodi di saldatura di tipo housing-less; L'intervallo della tensione di blocco inversa V_RRM è 200V, 400V, 600V.

I diodi di saldatura sono disponibili a media frequenza (fino a 2 kHz) e ad alta frequenza (fino a 10 kHz).

I diodi di saldatura presentano un comportamento on-state estremamente stabile per tutta la durata di vita, basse perdite statiche e una resistenza termica molto bassa, e quindi possono essere utilizzati perfettamente anche per applicazioni di protezione dalle sovratensioni.

Vedi anche gli articoli: Diodi raddrizzatori standard, Diodi a valanga, Tiristori a controllo di fase, Tiristori veloci, Tiristori a commutazione veloce, Tiristori SCR 6500V, Power Thyristor Modules.

Serie di diodi di saldatura:

Diodi di saldatura D serie AS ENERGI^TM

I diodi di saldatura D serie AS ENERGI^TM sono disponibili con corrente di avanzamento I_FAV di 7100A, 9500A, 11500A, 12500A e tensioni di blocco inverse V_RRM di 200V, 400V.

Caratteristiche dei diodi di saldatura: elevata capacità di corrente di andata, basse perdite di andata, bassa resistenza termica, elevata capacità di cicli di carico.

Type	IF(AV)M (Tcase)	VRRM	IFRSM	IFSM	I2t	VF(T0)	rT	Tvj max	Rth(j-c)	Fm	W	Outline, Dimensions ØDxØdxH	Data sheet
	A (°C)	V	A	kA	kA2·s	V	mΩ	ºC	ºC/W	kN	kg	mm	PDF
D053-7100	7100 (90) 7402 (85)	200-400	11147	55	15125	0.75	0.029	170	0.0090	30-36	0.14	61x44x8
D056-9500	9500 (112) 11814 (85)	200-400	14915	70	24500	0.74	0.030	180	0.0050	45-50	0.11	56x50x5
D063-11500	11500 (82) 11300 (85)	200-400	18055	85	36125	0.73	0.026	180	0.0058	60-70	0.22	76x57x8
D066-12500	12500 (106) 14703 (85)	200-400	19625	85	36125	0.72	0.026	180	0.0039	60-70	0.155	65x58x5

Diodi di saldatura ZP serie AS ENERGI^TM

I diodi di saldatura ZP serie AS ENERGI^TM sono disponibili con valori nominali I_FAV di corrente in avanti da 4000A a 18000A e tensioni di blocco inverse V_RRM da 200V a 600V.

Diodi di saldatura ABB Power Grids (Hitachi Energy)

I diodi di saldatura serie 5SDD e 5SDF di ABB Power Grids (Hitachi Energy) e i suoi sostituti sono disponibili in media frequenza (fino a 2 kHz) e in alta frequenza (fino a 10 kHz). Correnti nominali I_FAV da 6300A a 13500A. Sono tutti caratterizzati da una bassissima tensione di stato - V_RRM di 200-400V, basse perdite statiche e bassissima resistenza termica.

Diodi di saldatura a media frequenza (fino a 2 kHz)

Type	IF(AV)M (TC=85°C)	VRRM	VFMAX	IFSM	VF0	rF	Tvj max	Rth (j-c)	Rth (c-h)	Fm ±10%	Package	Replacement AS ENERGITM	Data sheet
	A	V	V	kA	V	mΩ	ºC	K/kW	K/kW	kN			PDF
5SDD 71X0200	7110	200	1.05*	55	0.74	0.026	170	10.0	5.0	22	X	ADD 7100-02-X-00
5SDD 71B0200	7110	200	1.05*	55	0.74	0.026	170	10.0	5.0	22	B	ADD 7100-02-B-00
5SDD 71X0400	7110	400	1.00*	55	0.74	0.026	170	10.0	5.0	22	X	ADD 7100-04-X-00
5SDD 71B0400	7110	400	1.05*	55	0.74	0.026	170	10.0	5.0	22	B	ADD 7100-04-B-00
5SDD 92Z0401	9244	400	1.03**	60	0.78	0.031	180	5.6	3.6	36	Z1	ADD 9200-04-Z-01
5SDD 0105Z0401	10502	400	1.01**	70	0.812	0.026	180	5.0	2.5	40	Z2	ADD 10500-04-Z-01
5SDD 0120C0200	11000	200	0.92**	85	0.75	0.020	170	6.0	3.0	37.5	C	ADD 12000-02-C-00
5SDD 0120C0400	11350	400	0.88**	85	0.74	0.018	170	6.0	3.0	37.5	C	ADD 12000-04-C-00
5SDD 0135Z0401	13526	400	0.92**	85	0.758	0.021	180	3.9	2.6	52.5	Z3	ADD 13500-04-Z-01

* – a I_F=5000A, T_j=25°C
** – a I_F=8000A, T_{vj max}

Diodi di saldatura ad alta frequenza (fino a 10 kHz)

Type	IF(AV)M (TC=85°C)	VRRM	VFMAX	IFSM	VF0	rF	Qrr	Tvj max	Rth (j-c)	Rth (c-h)	Fm ±10%	Package	Replacement AS ENERGITM	Data sheet
	A	V	V	kA	V	mΩ	μC	ºC	K/kW	K/kW	kN			PDF
5SDF 63B0400	6266	400	1.14*	44	0.962	0.036	180	190	10.0	5.0	22	B	ADF 6300-04-B-00
5SDF 63X0400	6266	400	1.14*	44	0.962	0.036	180	190	10.0	5.0	22	X	ADF 6300-04-X-00
5SDF 90Z0401	9041	400	1.13*	48	0.979	0.032	200	190	5.6	3.6	36.0	Z1	ADF 9000-04-Z-01
5SDF 0102C0400	10159	400	1.14**	70	0.977	0.022	300	190	6.0	3.0	37.5	C	ADF 10200-04-C-00
5SDF 0103Z0401	10266	400	1.20**	54	0.998	0.027	230	190	5.0	2.5	40.0	Z2	ADF 10300-04-Z-01
5SDF 0131Z0401	13058	400	1.14**	70	0.977	0.022	300	190	3.9	2.6	52.5	Z3	ADF 13100-04-Z-01

* – a I_F=5000A, T_{vj max}
** – a I_F=8000A, T_{vj max}

Diodi di saldatura Infineon Technologies

I diodi di saldatura Infineon Technologies sono progettati con perdite migliorate per la saldatura a resistenza a media frequenza e per applicazioni con raddrizzatori ad alta corrente. Corrente nominale I_FAV da 5800A a 12800A. Sono tutti caratterizzati da una bassa tensione di accensione - V_RRM di 600V che fornisce una corrente di avanzamento eccezionalmente elevata, basse perdite statiche e una resistenza termica molto bassa.

Type	IF(AV)M (TC=100°C)	VRRM	IFSM	I2t	VT0	rT	Tvj max	Rth(j-c)	Fm	Dimensions ØDxØdxH	Replacement AS ENERGITM	Data sheet
	A	V	A	kA2·s	V	mΩ	ºC	K/kW	kN	mm		PDF
38DN06B02	5800	600	32300	5200	0.74	0.049	180	9.6	15-30	38x34x4	ADW38DN06B02
46DN06B02	7640	600	48000	11520	0.78	0.034	180	7.2	25-45	46x43x4	ADW46DN06B02
56DN06B02	10300	600	70000	24500	0.73	0.024	180	5.8	30-45	56x50x5	ADW56DN06B02
65DN06B02	12810	600	95000	45100	0.76	0.018	180	4.7	40-80	65x58x5	ADW65DN06B02

Diodi di saldatura Semikron

I diodi di saldatura SKN6000/02...SKN6000/06 e SKN7500/06 di Semikron sono disponibili con correnti nominali I_FAV da 6000A a 7500A e tensioni di blocco inverse V_RRM da 200V a 600V.

Caratteristiche dei diodi di saldatura: confezione a capsula in metallo-ceramica con contatti a pressione o confezione sottile senza involucro esterno, diodo raddrizzatore a media tensione e alta corrente con confezione sottile per la minima resistenza termica, bassa dissipazione di potenza e bassa resistenza termica, particolarmente adatto per il raffreddamento ad acqua.

Type	IF(AV)M (TC=85°C)	VRRM	IFSM	I2t	VF(T0)	rT	Tvj max	Rth (j-c)	Fm	W	Package	Replacement AS ENERGITM	Data sheet
	A	V	kA	kA2·s	V	mΩ	ºC	K/kW	kN	kg			PDF
SKN 6000/02	6000	200	50	12500	0.70	0.04	180	0.012	24-30	0.13	E35	ADWN 6000-02
SKN 6000/04	6000	400	50	12500	0.70	0.04	180	0.012	24-30	0.13	E35	ADWN 6000-04
SKN 6000/06	6000	600	50	12500	0.70	0.04	180	0.012	24-30	0.13	E35	ADWN 6000-06
SKN 7500/06	7500	600	50	12500	0.70	0.038	180	0.009	24-30	0.08	E28	ADWN 7500-06

Diodi di saldatura Techsem

I diodi di saldatura Y50ZPA della serie Techsem e i suoi sostituti sono disponibili in contenitore ermetico in metallo-ceramica con contatti a pressione, la corrente di andata I_FAV è di 6360A, le tensioni di blocco inverse V_RRM sono di 200V-400V.

Type	IF(AV)M (Tcase)	VRRM	IFSM	I2t	VF(T0)	rF	Tvj max	Rth (j-c)	Fm	W	Outline, Dimensions ØDxØdxH	Replacement AS ENERGITM	Data sheet
	A (ºC)	V	kA	kA2·s	V	mΩ	ºC	ºC/W	kN	kg	mm		PDF
Y50ZPA-63-04	5400 (85) 6360 (55)	200-400	55	15125	0.75	0.052	190	0.0135	19-26	0.14	62x44x8	ADWY50A-63-04

Dissipatori raffreddati ad aria e ad acqua per diodi raddrizzatori a disco

Il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore ad alte correnti e alte tensioni inverse è accompagnato da un'elevata potenza nella giunzione p-n del chip di silicio.

Per il raffreddamento dei diodi raddrizzatori di potenza si utilizzano dissipatori di calore ad aria e ad acqua.

Il dissipatore di calore è caratterizzato dal valore della potenza dissipata e dall'area della superficie di raffreddamento e viene scelto in base alla dissipazione di calore richiesta alla potenza operativa del diodo.

Nei diodi raddrizzatori a disco, la necessaria compressione dei contatti della pressa è assicurata solo se sono assemblati con dissipatori di calore.

Per mantenere le perdite elettriche al minimo e la dissipazione del calore al massimo, durante il montaggio è necessario garantire la necessaria forza di serraggio Fm.

L'intervallo di valori della forza assiale sul diodo Fm, cioè la forza di compressione del diodo, va da 10 kN a 100 kN a seconda del diametro del contenitore (tipo di alloggiamento) ed è specificato nella scheda tecnica.

I dissipatori sono utilizzati per semiconduttori a disco con diametro della superficie di contatto da Ø19 mm a Ø100 mm.

Per ulteriori informazioni sui dissipatori per diodi raddrizzatori a disco, consultare la sezione "Dissipatori":
"Dissipatori raffreddati ad aria serie O", "Dissipatore ad aria serie SF", "Dissipatore ad acqua serie SS".

Raccomandazioni per l'installazione dei diodi raddrizzatori a disco:

L'affidabilità del trasferimento di calore e del contatto elettrico tra le superfici di accoppiamento del diodo e del raffreddatore per l'intero intervallo di temperatura è garantita da una coppia di serraggio adeguata (forza di serraggio).

Prima del montaggio è necessario eseguire un'ispezione visiva (1) delle superfici di contatto per verificare l'assenza di danni meccanici e pulire con uno straccio (2), imbevendo di alcol (toluene, benzina, acetone).

Dopo l'ispezione, fissare i contatti di corrente, installare un perno per fissare l'allineamento della struttura.

Per migliorare i parametri di trasferimento del calore si consiglia di lubrificare (3) un sottile strato di pasta termoconduttiva al silicone prima del montaggio, che non è una condizione obbligatoria per l'installazione.

Installare il diodo (3), la seconda parte del raffreddatore, l'isolatore in fibra di vetro e la rondella di spinta.

Infilare la traversa (4) e serrare uniformemente i dadi. Assicurarsi che non vi siano disallineamenti e che le superfici di contatto siano uniformi.

Quando le parti sono sufficientemente bloccate ma mobili, si consiglia di posizionare il raffreddatore su una superficie piana e di controllare la tolleranza di parallelismo del piano complessivo adiacente delle superfici (5).

Ruotare ciascun dado (di circa un quarto di giro) fino all'arresto (6). L'entità della deflessione della traversa determina se la forza di serraggio ottenuta corrisponde alla forza di serraggio richiesta.

Dopo l'installazione, gli elementi di fissaggio (dadi e rondelle) devono essere ulteriormente protetti dalla corrosione.

Suggerimenti e raccomandazioni per i tiristori di potenza:

I diodi di potenza non dovrebbero funzionare per lunghi periodi di tempo al loro carico limite per tutti i parametri. In questo caso, il fattore di sicurezza è determinato dal grado di affidabilità richiesto del dispositivo.

Sostituire un diodo di potenza guasto con un diodo che corrisponda ai parametri di quello da sostituire.

Il processo di funzionamento in un ambiente con un alto livello di temperatura deve essere accompagnato da un raffreddamento forzato.

Per garantire una corretta dissipazione del calore, si consiglia di pulire periodicamente i diodi di potenza e i raffreddatori per rimuovere polvere e contaminanti.

Per equalizzare le correnti tra i tiristori di potenza collegati in parallelo è necessario utilizzare dei divisori di corrente induttivi (spesso fili toroidali intrecciati). I metodi di collegamento più diffusi sono il circuito chiuso, il circuito a bobina comune o il tiristore di potenza. L'efficienza dei divisori di corrente in questo caso è determinata dalla sezione del filo magnetico.

La prevenzione dello sbilanciamento della tensione quando i diodi di potenza sono collegati in serie si ottiene utilizzando resistenze shunt collegate in parallelo a ciascun diodo. L'equalizzazione della tensione in condizioni transitorie si ottiene collegando condensatori in parallelo a ciascun diodo.

È severamente vietato toccare i diodi di potenza sotto tensione.