CONCEPTIA ASISTATA DE CALCULATOR A CONVERTOARELOR STATICE

PROIECTAREA UNUI REDRESOR TRIFAZAT COMPLET COMANDAT

StudentiGrupaProfesor indrumator

Asaftei Catalin Ionut

143 EA

Popoviciu Razvan

Ciuca Marius

Potincu Daniel Catalin

Richea Marian

Tanasi Valentin

CUPRINS

1. Date de proiectare2. Principiul de functionare. 2.1 Descrierea schemei2.2 Simboluri si definitii3. Calculul redresorului comandat3.1. Alegerea tiristoarelor din componenta redresorului3.2. Calculul termic al redresorului3.3. Protectia la scurtcircuit a tiristoarelor3.4. Protectia la di/dt a tiristoarelor3.5. Protectia la supratensiuni a tiristoarelor4. Schema electrica5. Specificatia de material6. Observatii7. Bibliografie

1. DATE DE PROIECTAREUn = 400 VUsec = 3 x 400 VId = 60 AUd = 60 Vu = 3 %2. PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE2.1 DESCRIEREA SCHEMEIRedresoarele transforma energia electrica de curent alternativ in energie electrica de curent continuu.

In funcie de natura elementelor componente, redresoarele sunt:- necomandate - realizate numai cu diode;- semicomandate - realizate cu diode si tiristoare;- comandate - realizate numai cu tiristoare.

Redresoarele necomandate asigura la iesire o tensiune continua de valoare medie constanta. Redresoarele semicomandate si comandate asigura la iesire o tensiune continua reglabila.

Criteriile globale de alegere a unui convertor static comporta patru faze:1. alegerea naturii retelei de alimentare, printr-o analiza comparativa de preturi a principalelor componente (transformatorul, inductantele de filtraj, componentele semiconductoare de putere).2. Considerarea functiilor suplimentare ce trebuie asigurate de catre convertor.(exemplu: functionarea in mai multe cadrane).3. considerarea aspectelor tehnico-economice globale si anume costurile de investitie si respectiv cele de utilizare.4. considerarea unor aspecte de finete, care nu au fost luate anterior in discutie, cum ar fi caracteristicile si performantele sistemului de comanda si control(stabilitate, fiabiliate, timp de raspuns).Constructia unui convertor static de putere se realizeaza avandu-se in vedere ca dispozitivele semiconductoare sa-si indeplineasca rolul de comutator in mod corect si ca functionarea ansamblului sa fie fiabila.

2.2 SIMBOLURI SI DEFINITII ITAV - curentul mediu in stare de conductie; ITRM - curentul de varf repetitiv in stare de conductie; I2t - integral de curent; IT( OV) - curentul de suprasarcina previzibila in stare de conductie; - viteza critica de crestere a curentului in stare de conductie; IH - curentul de mentinere; IL - curentul de acrosaj; VT0 - tensiunea de prag in stare de conductie; URRM - tensiunea inversa; - viteza critica de crestere a tensiunii de blocare; rT - rezistenta aparenta in stare de conductie; Rth - rezistenta termica; Zth - impedanta termica; Rthj-c - rezistenta termica jonctiune capsula; Rthc-k - rezistenta termica capsula radiator; Rthk-a - rezistenta termica radiator ambient (mediu de racire) ; Rthj-a - rezistenta termica jonctiune ambient (mediu de racire); Rthc-a - rezistenta termica capsula ambient ( mediu de racire); Tvj - temperatura (virtuala) a jonctiunii; Ta -temperatura ambianta ( a mediului de racire). 3. Calculul elementelor redresorului trifazat complet comandat3.1 Alegerea tiristoarelor din componenta redresorului

Tiristoarele se aleg in functie de curentul mediu care trece prin dispozitivul semiconductor. Pentru puntea trifazat i sarcin inductiv:

= 20 [A]

= 565.68 [V]Se aleg dispozitive (tiristoare) cu un curent mediu ITAV, i tensiune invers URRM:

= 40 [A]unde: cI = 0,5 ;

[V]

Unde = 2 ;Se aleg tiristoare de tip: SKKT 42ITAV = 40 [A]URRM = 1400 [V]IRMS = 75 [A]VTO = 1 [V]rT = 4.5 [m]

3.2 Calculul termic al redresoruluiCalculul puterii disipate ntr-un semiconductor:

Calculul rezistenei termice a radiatorului:

unde:- Tjmax=125C; Ta=40C; Td=10C (515C); = 0.33 = 0.1

Se alege un radiator FISCHER ELEKTRONIK LA6/100/12V - Radiator: extrudat; L:100mm; W:62mm; H:74mm; 0,2K/W; aluminiu Rth=0.20 K/W < Rthr-a=0.42 K/W3.3 Protectia la scurtcircuit a tiristoarelorProtecia la scurtcircuit: se realizeaz cu sigurane ultra-rapide la intrare.Alegerea sigurantelor se face considerand:Un > Uin

Uarc=1000 Uin = 400VIef = 75 AIn = 80 > Ief Uarc=1000 Ip = 163 kADeterminarea timpului de ardere a siguranei:Se determin din graficul:t = f(Ip/In)Verificarea integralei timp-curent:

=> => 305 A2*s => 1000A < 1600Ak3 = f(t)k3 = 1,6 pt. t = 4msITSM dat de catalog a tiristorului = 1000 A

3.4 Protectia la di/dt a tiristoarelorCalculul reactanei de scpri a transformatorului:

Calculul pantei de curent care se aplic tiristorului:

3.5 Protectia la supratensiuniProtecia la supratensiuni se realizeaz cu grupuri RC pe fiecare tiristor. Condensatorul se calculeaz cu formula apoximativ (valoarea se obine n F):

Se alege un condensator cu capacitate de valoare standard: Condensator cu polipropilen; 100nF; 1,6kVDC; 27,5mm; 20%Calculul rezistenei din grupul RC:

Calculul puterii disipate de rezistena Rp:

Se alege o rezisten cu puterea disipat Pales:

Alegem rezistena: Rezistor bobinat; THT; 220; 8W; 5%; 8,5x30mm; 300ppm/C4 Calculul filtruluiSe alege un filtru format dintr-o bobin Lf i un condensator Cf. Se admite un factor de ondulaie a tensiunii de ieire din filtru: w=5%Se noteaz:

Se calculeaz produsul LfxCf:

= Se alege Lf=1 [mH] = 0.001 [H]Calculul condensatorului Cf:

= 0.00060 [F] = 600 [F]Definitivarea valorilor pentru bobina de filtrare i condensatorul de filtrare:Lf = 1 [mH] / 60 [A]Cf= 2200 [F] / 400 [V] Calculul rezistenei de descrcare:tdesc= 300 [s] => tf = 300/3 = 100 [s]

= = 167.7 [k]

= = 0.0215 [W]

= 3.5 x 0.0215 = 0.075 [W]Alegem rezistena: Rezistor: de carbon; THT; 180k; 0,25W; 5%; 2,5x6,8mm; Term: axial

R7= 180 k / 0.25 W

4. SCHEMA ELECTRICA

5. SPECIFICATIA MATERIALELORNr. Crt.SimbolCaracteristici tehniceTip - CodFurnizorBucatiObservatii

1T1, 2, 3, 4, 5, 6ITAV = 75 [A]URRM = 1400[V]SKKT 42SEMIKRON6

2401FRadiator

2F1,2,3In = 25 [A]Un = 600 [V]HSJ 25FERRAZ SHAWMUT3

3L1L = 6.8 [mH]SMCI2012 6R8FERROPERM1

4C11,21,31,41,51,61C = 30 [mF]Toleranta = 2%STA 0.4 WSHUN TAI6

5R11,21,31,41,51,61R = 200 []toleranta = 5 %S -1 RIEDON6

6C1C = 1 [mF]Toleranta = 2%STA 0.1 WSHUN TAI1

7R1R = 10 []Toleranta = 5%S -1RIEDON1

6. OBSERVATII SI CONCLUZIIAlegerea dispozitivelor de putere se face prin raportare la solicitarile la care acestea sunt supuse. Pentru o mai buna fiabilitate, s-au asigurat marje de siguranta fata de valorile limita indicate de constructorii de dispozitive semiconductoare , dar trebuie supradimensionate putin, pentru ca o supradimensionare a componentelor creste sensibil costurile si acest lucru nu este convenabil.7. BIBLIOGRAFIE

Curs Conceptia asistat. Calculul convertoarelor statice prof. dr.Mihai Popescu Curs Convertoare statice prof dr.Dan Floricau www.semikron.ro / www.tme.eu