CATEGORII DOCUMENTE |
Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
Sa seze 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
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
|
|
||
|
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 de stocare |
|
|
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 :
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
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
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 :
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
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
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" .
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
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 1973
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved