Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE




loading...



AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


Sa se proiecteze un invertor trifazat de curent cu tiristoare

Electronica electricitate

+ Font mai mare | - Font mai mic








DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Relatii de conversie
Principiul de functionare al transformatoarelor electrice
COMPORTAREA CALITATIVA A CIRCUITELOR LINIARE DE ORDINUL DOI
RENTABILIZAREA TRANZITULUI DE PUTERE PRIN RETELE ELECTRICE
Studiul efectului fotoelectric exterior
Distributia Fermica
Pierderile in cuprul infasurarilor
Transformatoare de sudura prin puncte
Structura sistemelor de conversie de energie
PROPRIETATI CALITATIVE IN CIRCUITELE ELECTRICE NELINIARE IN REGIM TRANZITORIU



Tema de proiect

Sa se proiecteze un invertor trifazat de curent cu tiristoare cunoscand urmatoarele date:

-numarul de ordine i=15:

-tensiunea nominala a sarcinii:

-curentul nominal :

-inductivitatea de faza a sarcinii :

-domeniul de reglare al frecventei:

-temperatura mediului ambiant:

-curentul de suprasarcina: ;

-frecventa de aparitie a suprasarcinii:

Se cere :

1) Schema de forta ,functionarea si formele de unda idealizate (curentii pe faze , tensiunea pe condensatorul de stingere);

2) Calculul marimilor caracteristice ;

3) Alegerea si verificarea la incalzire a tiristoarelor;

4) Dimensionarea circuitului intermediar de curent continuu;

5) Protectia tiristoarelor;

6) Dimensionarea circuitului de stingere (capacitate , dioda , tiristor).

Material grafic:

a)      schema de forta cu elementele de protectie figurate;

b)      formele de unda pe hirtie milimetrica;

c)      graficele din cataloage cu indicarea punctului de citire.

Rezolvare

1)Schema de forta ,functionarea si formele de unda idealizate

Schema de forta a invertorului trifazat de curent cu tiristoare

Ld Id


T1 T3 T5

Lp + M Lp - Lp

C1 C3 C5

D1 - D3 D5

iB

iA

N

iC

D4 D6 D2

C4 C6 C2

Lp Lp Lp

T4 T6 T2

Fig.1

Schema de forta a unui invertor trifazat de curent, cu tiristoare , materializeaza contactele din schema de principiu , prin grupul tiristor-dioda-condensator.

S-a considerat conexiunea condensatoarelor de stingere in stea ,pentru urmarirea mai comoda a functionarii , desi conexiunea triunghi necesita o capacitate mai mica.

Pentru amorsarea initiala a schemei ,fiecare tiristor mai primeste un impuls intarziat cu p/3 radiani fata de primul.

Functionarea circuitului de forta al invertorului poate fi urmarita , impartind o perioada de functionare in sase intervale cuprinse intre comenzile succesive a doua tiristoare.Aceste intervale se numesc tacturi , iar in cadrul fiecarui tact , se deosebesc trei etape de functionare. Se va analiza in continuare , tactul cuprins intre comenzile tiristoarelor T3 si T4.

Inainte de comanda tiristorului T3 , in conductie se afla tiristoarele T1 si T2 , iar curentul ‘Id’

se inchide pe circuitul “Ld-T1-D1-faza A-faza C-D2-T2” . Tiristorul T1 fiind in conductie caderea de tensiune pe el este nula , iar condensatorul C1 este incarcat cu polaritatea din fig.1.

Polaritatea tensiunii pe condensatorul C3 rezulta tinind seama , ca din punct de vedere electric , condensatoarele functioneaza , doua cate doua , in serie.

Etapa 1 debuteaza in momentul comenzii tiristorului T3 . Acesta fiind polarizat direct ,intra in condutie. Datorita tensiunii pe condensatoarele C1 , C3 si a tensiunii electromotoare a sarcinii , punctul M se afla la un potential puternic negativ , cea ce face ca dioda D3 sa fie polarizata invers ,respectiv blocata . In acelasi timp , tensiunea pe condensatoarele C1 si C3 , polarizeaza invers tiristorul T1 ,determinand blocarea lui . Curentul “Id” se inchide pe circuitul “T3-C3-C1-D1-faza A-faza C-D2-T2” , cea ce determina descarcarea condensatoarelor . Etapa 1 dureaza un interval de timp “t1” , pana la deblocarea diodei D3.

Etapa a-2-a incepe in momentul deblocarii diodei D3 cand, intre punctele M si N se formeaza doua

circuite in paralele:

“M-C3-C1-D1-faza A-N” ;

“M-D3-faza B-N” .

Etapa se numeste de suprapunere a fazelor ,deoarece exista curent prin toate fazele sarcinii.

Curentul prin faza A ,fiind si curent de reincarcare a condensatoarelor , scade pana la anulare ,cand

dioda D1 se blocheaza .Etapa dureaza un timp “t2

Etapa a-3-a incepe in momentul anularii curentului prin faza A si dureaza pana la comanda tiristorului T4 . Aceasta etapa este similara celei anterioare comenzii tiristorului T3 ,respectiv , exista curent doar pe cele doua faze ale sarcinii , iar condensatoarele nu sunt parcurse de curent . Curentul “Id” se inchide pe circuitul “Ld-T3-faza B-faza C-D2-T2” .

Formele de unda aferente unei comutatii sunt prezentate in figura de mai jos:



t


iB

iA t


iC;uC

uC


UC(t2

iC    t

t0

-UC0 t0 t2

fig.2

2)Calculul marimilor caracteristice

Pentru a se evita conductia simultana a elementelor de pe aceeasi faza ,care ar provoca scurtcircuitarea circuitului intermediar ,fiecare element este astfel comandat incit sa conduca un interval de 2p/3 radiani intr-o perioada (fig.3).

Presupunand ca inductivitatea “Ld” are o valoare suficient de mare ,astfel incat pulsatiile curentului

redresat sa fie neglijabile , respectiv valoarea instantanee a curentului din circuitul intermediar (id) ,

sa poata fi aproximata cu valoarea medie (Id) ,forma de unda a curentului de sarcina va fi dreptunghiulara , de amplitudine Id si de durate 2p/3 radiani (fig.3).

Astfel , considerand faza A , exista urmatoarele intervale de functionare :

, pentru care T1 este in conductie ,deci

, pentru care T1 si T4 sunt blocate ,deci

, pentru care T4 este in conductie ,deci


comanda p 2p p 2p

P


T1 T3 T5 T1 T3 T5 T1

wt


comanda

N

T6 T2 T4 T6 T2 T4 T6 T2



wt


iA

Id

T1 T1 T1 wt

T4 T4

-Id

fig.3

Pe baza formei de unda a curentului de faza (fig.3) , se pot determina marimile caracteristice , necesare dimensionarii invertorului.

a)Valoarea nominala a curentului din circuitul intermediar:

b) Valoarea medie a curentului prin element :

c)Valoarea eficace a curentului prin element:

d)Valoarea eficace a curentului printr-o faza a sarcinii:

e)Valoarea eficace a armonicii fundamentale a curentului prin sarcina:

3)Alegerea si verificarea la incalzire a tiristoarelor

Conditiile care se impun pentru alegerea tiristoarelor sunt :

pentru racire fortata;

pentru racire naturala.

Deoarece se alege folosirea unor tiristoare cu racire fortata ,adica , atunci se obtine:

Din calculele de mai sus rezulta ca tiristorul care se alege este “T100N” .

tensiunea maxima pe tiristor in stare blocata.

tensiunea la condensator.

Deoarece

Tabel cu date caracteristice ale tiristorului “T80N”

Nr.Crt

Marimea

caracteristica

Semnificatia marimii caracteristice

Valorea

numerica

Unitatea de masura

Tensiunea de varf ,repetitiva in stare blocata si tensiunea inversa de varf ,repetitiva

4001800

V

Curentul eficace in stare de conductie

A

Curentul mediu in stare de conductie

A

Curentul de suprasarcina accidentala in stare de conductie

kA

kA

Integrala de curent

Tensiunea in stare de conductie

;

Max

V

Tensiunea de prag in stare de conductie

V

Rezistenta aparenta in stare de conductie

mW

Tensiunea de amorsare pe poarta ;

V

Curentul de amorsare pe poarta

; ;

Max

mA

Tensiunea de neamorsare pe poarta

Min

V

Curentul de neamorsare pe poarta

Min

MA

Nr.crt

Marimea caracteristica

Semnificatia marimii respective

Valorea

numerica

Unitatea

de

masura

Curentul de mentinere ;

Max

mA

Curentul de acrosaj ;

Generator de comanda

Max

mA

Curentul direct tn stare blocata si curentul invers

Max

mA

Viteza critica de crestere a curentului in stare de conductie

Genarator de comanda :




Timpul de intirziere la amorsarea prin poarta

Generator de comanda :    ;

ms

Timpul de dezamorsare prin comutarea circuitului

; ; ;

;

120180

ms

Capacitatea de nul

mF

Rezistenta termica jonctiune-capsula

el sinus

Curent continuu

Max

/W

/W

Temperatura ( virtuala) a jonctiunii in functionare

Temperatura de stocare

Verificarea la incalzire in regim stationar

Se alege o capsula tip “B27” . Verificarea la incalzire se face tinand cont de urmatoarea relatie:

; pierderi totale ;

; pierderi in conductie.

Pierderile in conductie se determina grafic din monograma curentului mediu limita (fig4.) :

Deoarece :

Din cele trei relatii de mai sus se pot

determina pierderile in conductie ca

fiind :

Deoarece :

stiind ca :;

;

;

putem determina rezistenta termica , capsula-ambiant.

Rezistentei termice capsula-ambiant , de valoare (se alege de valoare mai mica) , ii corespunde lungimea L=275mm conform fig.5.

Rthc-a

[oC/W]

0,4

0,2 L[mm]

0 50 100 150 200 250 300 350 400

fig.5

Pentru capsula de tip “B27” , rezistenta termica capsula-radiator este :

Verificarea la incalzire in regim intermitent

Δid max=pulsatiile maxime admise

id max£ id adm

Δid adm= (5/100) Idn = (5/100) 244 => Δid adm= 12,24 =>Lt1

In regim intermitent intervine curentul de suprasarcina .

Verificarea la incalzire se face tinind cont de urmatoarea relatie :

Pierderile in conductie se determina grafic din fig.6 ,ca fiind:

80

60

40

20

0 40 60 80 100 120 140

fig.6

 



t

t2 t1


1/fs


fig.7


=f(t2)

Din fig.7 se poate determina “t1” dupa cum urmeaza:

Pierderile medii se determina ca o medie ponderata astfel :

Stiind ca :

; rezulta ca relatia de verificare la incalzire va deveni .

Tj=40+0,594(220-175,72)(0,11+0,26+0,254)=>

4) Dimensionarea circuitului intermediar

Dimensionarea circuitului intermediar se face pornind de la conditia :

5) Protectia tiristoarelor

Alegerea sigurantelor ultrarapide

Se are in vedere montarea sigurantelor pe partea de curent alternativ (secundarul transformatorului) , care constituie solutia cea mai avantajoasa ( numar de sigurante redus , protectie mai eficienta ) si cel mai frecvent intilnita (fig.8).

 


e1

R

S e2

e3

T

Fig.8

Alegerea sigurantelor ultrarapide se face pe baza valorilor efective ale curentului si tensiunii.

Astfel trebuie indeplinite relatiile:

Se alege astfel siguranta FERRAZ avand

Verificarea sigurantelor ultrarapide

Dupa alegerea , sigurantelor ultrarapide trebuiesc verificate in functie de cunditiile concrete , ale circuitului pe care trebuie sa il protejeze . Este necesar sa se verifice indeplinirea a trei conditii:

(1)

(2)

(3)

In care :

integrala de curent a sigurantei , in conditiile reale de functionare ;

integrala de curent a tiristorului , in conditiile reale de functionare ;

curentul maxim de soc al tiristorului , in conditiile reale de functionare .

Pentru efrectuarea verificarilor se parcurg urmatori pasi :

(1.1) Se calculeaza valoarea efectiva a curentului de scurtcircuit , in absenta protectiei (curentul prezumat de scurtcircuit ) , astfel:

(1.2)Se determina grafic integrala de curent a sigurantei , corespunzatoare tensiunii nominale , in functie de curentul prezumat de scurtcircuit , in unitati relative (fig.9)

I2t

1 10 100

fig.9

Din grafic reiese ca :



(1.3) Se determina , de asemenea grafic, un coeficient de corectie a integralei de curent a sigurantei , in functie de tensiunea reala de functionare (fig.10) :


Din grafic reiese ca la tensiunea reala

de functionare ,

corespunde un coeficient de corectie , a

integralei de curent a sigurantei ,

(1.4) Se calculeaza valoarea corectata , a integralei de curent a sigurantei ,cu relatia :

(1.5) Se determina grafic timpul total de functionare a sigurantei (fig11)

t2=f( t

Din grafic reiese ca 1

timpul total de functionare

este :    10-1

10-3

10-4

1 10 100

Fig.11

(1.6) Se determina grafic , un coeficient de corectie a integralei de curent a tiristorului , in functie de timpul total de functionare a sigurantei , deoarece integrala de curent a tiristorului se da, in cataloage,

pentru 10ms (fig.12).

k1

Din grafic reiese ca valoarea coeficientului

de corectie a integralei de curent a   

tiristorului este :

2,1 5 10 t[ms]

fig.12

(1.7) Se corecteaza integrala de curent a tiristorului conform relatiei :

Din cele doua relatii rezulta ca:

(1.8) Se face verificarea primei conditii :

(2.1)Se determina grafic , valoarea maxima a tensiuniui la bornele sigurantei (fig.13):

UMa

Din grafic reise ca valoarea

maxima a tensiunii la bornele

sigurantei este :

Fig.13.

(2.2) Se face verificarea celei de-a doua conditii :

(3.1)Se determina grafic un coeficient de corectie a curentului de soc al tiristorului , care de asemenea se indica in cataloage , pentru 10ms (fig.14).

k2

Din grafic se observa ca valoarea

acestui coeficient de corectie    Ub=0

este :

k2=1,58

2,2 5 10 t[ms]

fig.14

(3.2) Se determina grafic , curentul limita al sigurantei (fig.15) :

Din grafic se observa ca Ils

valoarea curentului limita [kA]

al sigurantei este :

, (la un

curent ).

10

1

0,1

0,1 1 10 100 Isc[kA]

fig.15

(3.3) Se corecteaza curentul de soc al tiristorului cu relatia:

; (este data de catalog a tiristorului ”T100N”)

Din cele doua relatii se obtine ca :

(3.4) Se face verificarea celei de-a treia conditii :

Protectia la supratensiuni de comutatie

Algoritmul este urmatorul: -se impune un coeficient de siguranta ,si se calculeaza valoarea maxima a tensiunii pe tiristor astfel :

se calculeaza tensiunea maxima relativa (coeficientul de supratensiune) :

- din fig.16 , pentru de pe curba 1 se determina : capacitatea ; iar corespunzator acesteia ,de pe curbele 2 si 3 se determina rezistenta optima si panta maxima de variatie a tensiunii ; uTM 1 3

2

*pentru ; 2

* pentru ;

*pentru 1,5

1

0,5

0

c

-se calculeaza panta maxima de variatie a tensiunii pe tiristor , in unitati absolute :

si se verifica daca este inferioara valorii maxime admisibile: .

Curentul invers maxim prin tiristor in procesul de blocare poate fi exprimat in functie de sarcina stocata si de panta maxima de variatie a curentului:

0

  Sarcina stocata se determina grafic in functie de panta de scadere a curentului de conductie (fig.17).

Din fig.17 se observa ca pentru

100A

 
, sarcina stocata

are valoarea :

Fig.17

 


Cu datele de mai sus se obtine :

Ultima relatie se introduce in relatia prin care se determina panta maxima de variatie a tensiunii pe tiristor si se obtine :

Se face verificarea :


-este o data de catalog a tiristorului “T100N” .

se adopta pentru rezistenta o valoare normalizata :

se adopta pentru capacitate o valoare normalizata :

se aleg condensatoare tip “SIETE 236 25x48 J6224-M1” , care este caracterizat prin:

, si prin

se calculeaza puterea medie pe rezistenta :

din catalogul de “Componente electronice pasive “ se alege o rezistenta de putere si de rezistenta .

Se alege o rezistenta de valoare standardizata

6) Dimensionarea circuitului de stingere

Alegerea diodelor

Se aleg diode la o valoare mai mare sau egala cu cea a tiristorului ,astfel :

Se aleg astfel doua diode care se vor inseria de tip “D325N1600B” .

Alegerea condensatoarelor

Se calculeaza capacitatea echivalenta , astfel:

Capacitatea necesara pentru circuit este :

Din catalog se alege un condensator de valoare standardizata

Condensatorul ales fiind unul de tip : “A9488-K4” , la tensiunea de 850V sau de 1060V.

Material bibliografic :

“Convertoare statice “ - Bitoleanu Alecsandru ;

“Tiristoare si module de putere “ -N.Iosif;

“Componente electronice pasive” -Radu Ovidiu;

“Diode si tiristoare” -catalog



loading...






Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1198
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site