1

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVAFACULTATEA DE INGINERIE ÎN ELECTROMECANICĂ

MEDIU ȘI INFORMATICĂ INDUSTRIALĂ

PROIECT CONVERTOARE STATICE II

PROFESOR ÎNDRUMĂTOR: LINCĂ MIHĂIȚĂ

STUDENT: PAPA ADRIANA COSMINA

Cuprins

2

CAPITOLUL I. Notiuni teoretice1.1. Schema de principiu a redresorului trifazat1.2. Forme de unda1.3. Marimi caracteristice

CAPITOLUL II. Alegerea si verificarea elementelor semiconductoare de putere2.1. Pierderile in tiristoare2.2. Alegerea elementelor semiconductoare de putere2.3. Verificarea elementelor semiconductoare la incalzire

2.3.1. Verificarea la incalzire in regim stationar2.3.2. Verificarea la incalzire in regim tranzitoriu

CAPITOLUL III. Protectia elementelor semiconductoare de putere3.1. Protectia la supratensiuni de comutatie3.2. Protectia la supratensiuni externe3.3. Protectia la scurtcircuit

3.3.1. Alegerea sigurantelor ultrarapide3.3.2. Verificarea sigurantelor ultrarapide

3

TEMA DE PROIECT

Sa se proiecteze schema de forta a unui redresor tifazat in punte, avand urmatoarele date nominale:

= 500 – 10*i; - tensiunea nominala = 150 + 10*i; - curentul nominal - curentul de suprasarcina - frecventa de aplicare asupra sarcinii - timpul de aplicare asupra sarcinii - curentul de mers in gol - temperatura mediului ambiant ∆I = 10% - pulsatiile admise pentru curentul de sarcina ∆U = 10% - pulsatiile admise pentru tensiunea de sarcina i = 21.

Prelucrarea datelor:

∆I = 29 A; ∆U = 36 V;

1.1 Schema de principiu

4

Fig 1. Schema de forţa a unui redresor trifazat în punte complet comandat

Redresorul trifazat în punte care este cea mai utilizată schemă de redresare, deoarece îmbină avantajele redresării unui număr mare de pulsuri (p=6), cu cele ale folosirii unui număr, relativ redus, de tiristoare.

Pentru succesiunea directă a sistemului trifazat de tensiuni din secundarul transformatorului,tiristoarele

trebuie comandate in ordinea numerotării cu impulsuri defazate cu π/3 radiani.

În punctele comune ale tiristoarelor de pe fiecare fază se aplică sistemul trifazat de tensiune obţinută de

la un transformator.

5Fig.2 : Comanda unui tiristor

Pentru amorsarea iniţială a schemei şi pentru pentru ca schema să poată funcţiona şi in regim de curent neîntrerupt,fiecare tiristor mai primeşte un impuls de comandă, numit secundar,la π/3 după primul. Rezultă aşadar că simultan se comandă două tiristoare câte unul pe fiecare parte

6

1.3.Marimi caracteristice

1. Tensiunea medie redresata la mersul in gol:

2. Tensiunea medie redresata:

3. Valoarea efectiva a curentului in secundarul transformatorului:

4. Valoarea efectiva a fundamentalei curentului:

5. Puterea aparenta in secundarul transformatorului:

6. Puterea aparenta pe fundamentala:

7. Puterea activa in secundarul transformatorului:

8. Valoarea maxima a tensiunii ce solicita tiristoarele, in stare blocata:

Marimile ce caracterizeaza functionarea redresoarelor comandate si intervin în calculele de proiectare se referă la valori ale curentilor, tensiunii redresate si puterii transformatorului .

Cap.II. Alegerea si verificarea elementelor semiconductoare de putere

2.1 Pierderile in tiristoare

Pierderile totale Pt care se degaja intr-un tiristor si contribuie la incalzirea

acestuia, se obtin prin insumarea mai multor componente:

Pt = PR + PD + PT + PTT + PRQ + PSQ + PG

Pentru tiristoarele rapide se determina grafic pierderile totale, iar pentru

tiristoarele lente se determina grafic pierderile in conductie, celelalte aproximandu-se la

10% din acestea, respectiv :

Pt = 1,1 ∙ PT.

7

2.2 Alegerea elementelor semiconductoare de putere

8

Dupa stabilirea tipului de element semiconductor, în functie de tipul convertorului în care acesta va functiona, alegerea se va face, in principiu pe baza soliciaărilor în tensiune şi curent, respectand urmatoarele relatii:

=1,8 – 2,5– coeficient de siguranta în curent=1,1- 1,5 – coeficient de siguranta în tensiune

Se alege

Se alege

Pentru a fi indeplinite conditiile se alege, din catalog, tiristorul T 320 N 1000

2.3. Verificarea elementelor semiconductoare la incalzire

Aceasta verificare are drept scop asigurarea ca in conditiile concrete de mediu si de

ventilatie in care lucreaza elementul, nu se depaseste valoarea maxima admisibila a

temperaturii jonctiunii.

In general, este necesara verificarea la incalzire, atat in regim stationar, cat si in

regim intermitent.

9

Alegerea ansamblului de racire

Se alege ansamblul de racire R150 – E50,corespunzator tipului capsulei tiristorului

2.3.1. Verificarea in regim stationar

10

Orice element semiconductor de putere se monteaza pe un radiator, schema termica echivalenta a ansamblului evidentiind marimile:

Fig.2 Schema termica echivalenta

- temperatura jonctiunii - temperatura capsulei - temperatura radiatorului - temperatura mediului ambiant - rezistenta termica jonctiune – capsula - rezistenta termica capsula - radiator- rezistenta termica rediator – mediu ambiant

11

Datorită sarcinii, elementele semiconductoare pot fi parcurse de curent variabil situaţie în care temperatura joncţiunii se modifică continuu în jurul valorii medii.

2.3.2. Verificarea in regim intermitent

In regim stationar, temperatura jonctiunii este data de relatia de mai jos:

Temperatura jonctiunii, atat in regim stationar, cat si in regim tranzitoriu trebuie sa respecte conditia:

Cap. III. Protectia elementelor semiconductoare de putere

3.1. Protectia la supratensiuni de comutatie

Supratensiunile de comutaţie apar în procesul de blocare, iar pentru reducerea acestora, se montează un grup serie RC, in paralel cu tiristorul.

Fig.6 Protectia tiristoarelor la supratensiuni de comutatie

Algoritm de dimensionare:

• se impune un coeficient de siguranţa =1,3-1,5 (se alege );

• se calculeaza tensiunea maxima relativa: = 2;

• se determina capacitatea c = 0,38; rezistenta optima si panta maxima de variatie a tensiunii

• se adopta pentru rezistenta o valoare normalizata: R = 28Ω;

• se adopta pentru capacitate o valoare normalizata: C =

3.2. Protectia la supratensiuni externe

Convertoarele statice conectate la reteaua de curent alternativ trebuie protejate impotriva supratensiunilor esterioare. Protectia se realizeaza cu grupuri serie R1 – C1, conectate in secundarul transformatorului.

Fig.7 Conectarea grupurilor de protectie R1 – C1

Algoritm de dimensionare:

• Se adopta pentru capacitate o valoare standardizata: , de tipul Seite 272, B 7106 – K4;

• Se adopta pentru rezistenta o valoare standardizata: Ω, de tipul E 192.

3.3. Protectia la scurtcircuit

Tiristoarele au capacitatea redusa de suprasarcină termică, şi de accea, orice scurtcircuit trebuie întrerupt in mai puţin de 10 ms. Acest lucru poate fi realizat de către siguranţele ultrarapide. Alegerea acestora se face pe baza valorilor efective ale curentului si tensiunii.

Fig.5 Montarea sigurantelor in secundarul transformatorului de alimentare a unui C.S.

Astfel, trebuie satisfacute relatiile:

15

MULTUMESC PENTRU ATENTIE!