CALCULUL REDRESORULUI COMANDAT3.1. Calculul transformatorului de intrare

- curentul continuu absorbit de invertor unde: Sn - puterea aparenta nominala Ud min - tensiunea minima din circuitul intermed 858d35i iari-

randamentul invertorului - curentul de iesire

al redresorului - curentul alternativ de la intrarea redresorului

- tensiunea din secundarul transformatorului de alimentare a redresorului

- tensiunea redresata n gol unde: p = 6 la puntea trifazata - puterea de tip a transformatorului de alimentare a redresorului pentru puntea trifazata

Datele de calcul necesare pentru transformatorTensiunea de alimentare: Uprimar = 3400V

Tensiunea din secundar: Usec = 3241V Puterea aparenta: ST = 9 kVA Grupa de conexiuni: /Y 11

Tensiunea de scurtcircuit: usc=5% 3.2. Alegerea tiristoarelor din redresor Tiristoarele se aleg n functie de curentul mediu ITAV si de tensiunea inversa repetitiva URRM.

- tensiunea inversa prin tiristor

cI = 0,5 - coeficient de corectie

cU = 2 - coeficient ce tine seama de supratensiuni 1,1 - coeficient care tine seama de tensiunea maxima de alimentare

Dupa efectuarea calculelor, s-a ales din catalogul firmei SEMIKRON modulul dublu de tiristor SKKT20/08E cu ITAV = 20A si URRM = 800V. 3.3. Calculul termic al tiristoarelor

a) Calculul puterii disipate in semiconductor

unde: VT0 = 1V si rT = 16m;

b) Calculul rezistentei termice a radiatorului

unde: Tj max 125C - temperatura maxima a jonctiunii Ta 40C - tempeartura mediului ambiant Td = 10C - supratemperatura (5.15C) Rth j-c = rezistenta termica jonctiune - capsula Rth c-r = rezistenta termica capsula - radiator

Rth j-c = 1,2

pentru un tiristor si Rth j-c = 0,6

pentru modul (din catalog)

Rth c-r = 0,2

pentru un tiristor si Rth c-r = 0,1

pentru modul (din catalog)

Pentru alegerea corecta a radiatorului trebuie ca Rth r-a (radiator) < Rth r-a (tiristor)

De aceea, se va alege din catalogul SEMIKRON radiatorul P15/180, care are Rth r-a = 0,75

pentru racire naturala si Rth r-

a

= 0,25

pentru racire fortata cu o viteza a aerului de 4

.

0,75 3.4.

< 0,9

Protectia la scurtcircuit

Se realizeaza cu sigurante ultrarapide care se monteaza la intrare. Alegerea sigurantelor se face in functie de valoarea efectiva a curentului si de valoarea tensiunii din secundarul transformatorului. In > Ief ; Un > Usec

Conform In si Un, se alege siguranta fuzibila ultrarapida tip SURB 00.80.25 cu suportul SURB 00.80 pentru In = 25 A si Un = 660 V.Verificarea alegererii corecte a sigurantei

Verificarea tensiunii de arc: Uarc < URRM

Uarc 600V < URRM = 800V - conditia este indeplinitaunde Uarc s-a ales din catalogul de sigurante.

Verificarea capacitatii de rupere: Ir > Ip

- curentul prezumat de scurtcircuit

Ir = 50kA > Ip = 392A - conditia este indeplinitaDeterminarea timpului de ardere a sigurantei

Timpul de ardere a sigurantei se determina din catalogul de sigurante dupa caracteristica

Verificarea integralei Joule

(I2t)sig - se determina din caracteristica , iar k1 se determina din caracteristica kI =f(U). Ambele caracteristici se afla in catalogul de sigurante. (I2t)T este dat de catalog pentru 10ms la Tvj max si are valoarea (I2t)T = 390A2s

k2 = f(t) , k2 = 0,6 pentru t = 4ms (I2t)sig = 140A2s k1 = 0,15 (I2t)sigk1 = 21As < (I2t)Tk2 = 234A2s - conditia este indeplinitaVerificarea curentului limita Il < ITSM k3 Acesta se determina din caracteristica Il = f(Ip) data in catalogul de sigurante.

ITSM = 280A - din catalogul de tiristoare k3 = f(t), Il = 420A 420A < 448A - conditia este indeplinita k3 = 1,6 pentru t = 4ms

3.5.

Protectia la

a tiristoarelor

Se calculeaza inductivitatea de scapari a transformatorului

- panta de curent care se aplica tiristorului

- conditia este indeplinita

3.6.

Protectia la supratensiuni a tiristoarelor

Se realizeaza cu grupuri RC montate pe fiecare tiristor.

Grupul RC poate fi dat de furnizor sau se face un calcul aproximativ.

QF

Se alege condensatorul de tipul MKP 1.44/B cu valoarea de 0,047 F/630V de laARCOTRONICS.

- puterea disipata de Rp

Pales = (3...4)Pcalc = 40,41= 1,64W

Se alege rezistenta RP de 330;/2W de tipul PK2 de la ARCOL.

4. CALCULUL FILTRULUI DIN CIRCUITUL INTERMEDIARPentru calculul filtrului din circuitul intermediar s-a ales un filtru de tip format din bobina Lf si condensatorul Cf. Notam cu x = Lf.Cf si admitem un factor de ondulatie a tensiunii de iesire din filtru: w = 10%.

Bobina se alege in gama 0,5...5mH Calculul condensatorului de filtrare

Lf = 1mH

Vom alege bobina de filtrare cu valoarea de 1mH/25A si condensatorul de filtrare de tipulMKP1.44/A cu valoarea de 3300 F/350Vcc de la COMAR.Calculul rezistentei de descarcare

Timpul de descarcare al condensatorului este tdesc = 3Xf 300s.

- elementul de descarcare pentru condensator

P = (3...4)P7 = 42,05 = 8,19W

Se alege rezistorul R7 de tipul PK9 cu valoarea de 33k /9W de la ARCOL.

5. CALCULUL INVERTORULUI5.1. Calculul filtrului de armonici si a transformato-rului de adaptare

Calculul filtrului de armonici

- curentul de iesire Ier = 0,8.Ie = 12,17A Isec 1,1.Ie 16,74A - componenta rezistiva a curentului de iesire - curentul din secundarul tranformatorului de adaptare - curentul prin bateria de condensatoare din filtrul de armonici

QF - bateria de condensatoare din filtrul de armonici

Vom alege bateria formata din condensatoare de tipul ELP 340/450 220, cu valoarea de220QF/400V de la COMAR. Calculul transformatorului de adaptare

unde:

Ubfa (10...15V) - caderea de tensiune pe bobina de filtrare armonici Utr 5V - caderea de tensiune pe doua tranzistoare IGBT aflate in conductie

Datele de proiectare pentru transformatorul de adaptare sunt: Upr = 115V Usec = 230V Str (1.25...1.4)S = 4,5kVASe va alege transformatorul T2 de 4,5kVA 120V/230V

Calculul bobinei de filtrare

Vom alege bobina de filtrare cu valoarea de 1,5mH/17A - 34A. Prima valoare a curentului se refera la valoarea curentului termic It = Isec, iar a doua se refera la curentul de nesaturare la suprasarcina Iss = 2Isec. 5.2. Alegerea tranzistoarelor IGBT

Modulele IGBT se aleg in functie de curentul de colector IC si tensiunea inversa Uce. Trazistorul trebuie sa suporte curentul maxim (de suprasarcina) care trece prin dispozitiv.

unde: k = 1,1...1,2 - coeficient de siguranta pentru curent

Uce = kUTRUd max = 2,2260 = 572Vunde: kUTR = 2...2,5 - coeficient de siguranta pentru tensiuneVom alege modulul IGBT SKM 100GB063D de la SEMIKRON cu Ic =130A si Uce = 600V

5.3.

Calculul termic al invertorului- puterea disipata intr-un comutator (tranzistor - dioda)

Pd = Pdc + Pdon + Pdoff + Pdd

unde: Pdc - pierderile prin comutatie Pdon - pierderile in comutatie la intrarea in conductie Pdoff - pierderile in comutatie la blocare Pdd - pierderile in dioda de regim liber Uce sat - tensiunea de saturatie colector - emitor la curentul Ipr. - se determina din caracteristica Uce = f(Ic) avand ca parametru de comanda tensiunea de comanda pe grila

Pd IprUce sat Uce sat 2,5V Pd = 33,48 2,5 = 83,7W

Calculul rezistentei termice a radiatorului

Rth c-r = 0,1

si Rth j-c = 0,27

, - valori luate din catalogul tranzistorului

Radiatorul va trebui sa aiba Rth r-a (radiator) < Rth r-a (tranzistor)

Se va alege radiatorul P11/250, care are Rth r-a = 0,195

pentru racire naturala din catalogul SEMIKRON.

0,195

< 0,21

- conditia este indeplinita

5.4.

Protectia la scurtcircuit a tranzistoarelor IGBT

n aceste cazuri tranzistorul poate fi protejat prin blocarea rapida a curentului de scurtcircuit, nainte ca acesta sa ia valori catastrofale.

Tranzistoarele nu pot fi protejate la scurtcircuit cu sigurante ultrarapide, deoarecetranzistoarele s-ar distruge inaintea sigurantelor. Protectia se realizeaza prin monitorizarea tensiunii colector - emitor si blocarea impulsurilor de comanda a tranzistoarelor la cresterea inadmisibila a curentului prin tranzistor sau cresterea tensiunii de saturatie Uce sat. Actionarea protectiei trebuie sa fie foarte rapida ( 10 s) 5.5. Protectia la supratensiune a tranzistoarelor IGBT

Protectia la supratensiune se poate realiza astfel:

-

prin minimizarea inductantelor parazite din circuit printr-un montaj lamelar al condensatoarelor electrolitice din filtrul intermediar prin folosirea unor circuite de supresie - snubbere - care trebuie conectate cu terminalele cat mai scurte, formate din condensatoare montate chiar pe modul intre borna pozitiva si cea negativa. Retelele de supresie au si functii de minimizare a pierderilor in comutatie ale tranzistoarelor si de mentinere a punctului de functionare in interiorul domeniului de siguranta.

Conensatorul CS se va alege in functie de curentul care parcurge modulul.CS 0,1...10 F

Se alege condensatorul CS de tipul MKP C.4BS cu valoarea de 1 F/630V.

6. CALCULUL CONTACTORULUI STATIC6.1. Alegerea tiristoarelor din componenta contactoru-lui static

Calculul curentului printr-un contactor static se poate aproxima cu curentul rezultat in cazul redresarii monofazate monoalternanta pe sarcina rezistiva.

- valoarea medie

- valoarea efectiva

unde: cI = (0,3...0,9)

unde: cU = 2 - coeficient ce tine seama de supratensiuni 1,1 - coeficient care tine seama de tensiunea maxima de alimentare

Se alege modulul dublu de tiristor de tipul SKKT 15/08E cu ITAV = 15 A si URRM = 800V de la SEMIKRON.6.2. Calculul termic al contactorului static

Calculul puterii disipate in semiconductor

unde: VT0 = 1,1V si rT = 20m;

Calculul rezistentei termice a radiatorului

unde: Tj max 125C - temperatura maxima a jonctiunii Ta 40C - tempeartura mediului ambiant Td = 10C - supratemperatura (5.15C) Rth j-c = rezistenta termica jonctiune - capsula Rth c-r = rezistenta termica capsula - radiator

Rth j-c = 1,6

pentru un tiristor si Rth j-c = 0,8

pentru modul (din catalog)

Rth c-r = 0,2

pentru un tiristor si Rth c-r = 0,1

pentru modul (din catalog)

Pentru alegerea radiatorului trebuie ca Rth r-a (radiator) < Rth r-a (tiristor)

De aceea, se va alege din catalogul SEMIKRON radiatorul P5A/100, care are Rth r-a = 1,7

pentru racire naturala.

1,7

< 2,91

- conditia este indeplinita

6.3.

Calculul rezistentei de balast

Rolul acesteia este de a asigura un curent mai mare decat curentul de menti-nere, in stare de conductie, prin tiristoarele contactorului static.

IH = 150mA

- din catalogul tiristorului

P = (3.4 )Pd = 130WSe alege rezistorul PE130 cu valoarea de 1,5k/130W de la ARCOL.