CCS Proiect

CONCEPTIA ASISTATA DE CALCULATOR A CONVERTOARELOR STATICE

PROIECTAREA UNUI
REDRESOR TRIFAZAT COMPLET
COMANDAT

Studenti: Badulescu Mitica Marius
Ciupitu Radu
Iacob Ionut Alexandru
Gheorghe Bogdan Nicolaie
Mitrache Adrian
Grupa:141EA
Profesor indrumator :Popovici Razvan

CUPRINS

1. Date de proiectare
2. Principiul de functionare
2.1.

Descrierea schemei

2.2 Simboluri si definitii
3. Calculul redresorului comandat
3.1.

Alegerea tiristoarelor din componenta redresorului

3.2.

Calculul termic al redresorului

3.3.

Protectia la scurtcircuit a tiristoarelor

3.4.

Protectia la di/dt a tiristoarelor

3.5.

Protectia la supratensiuni a tiristoarelor

4. Schema electrica
5. Specificatia materialelor
6. Observatii si concluzii
7. Bibliografie

1.

Date de proiectare
Un=400 V;
Usec=3x400 V;
Id=60 A;
Ud=24 V;
u=5 %;

2.

Principiul de functionare

Descrierea schemei:

Redresoarele transforma energia electrica de curent alternativ in energie electrica de
curent continuu.
In funcţie 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.

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;
IH
IL
VT0
URRM

- vitezacritica de crestere a curentului in stare de conductie;
- curentul de mentinere;
- curentul de acrosaj;
- tensiunea de prag in stare de conductie;
- tensiunea inversa;

rT
Rth
Zth
Rthj-c
Rthc-k
Rthk-a
Rthj-a
Rthc-a
Tvj
Ta

- viteza critica de crestere a tensiunii de blocare;
- rezistenta aparenta in stare de conductie;
- rezistenta termica;
- impedanta termica;
- rezistenta termica jonctiune capsula;
- rezistenta termica capsula radiator;
- rezistenta termica radiator ambient (mediu de racire) ;
- rezistenta termica jonctiune ambient (mediu de racire);
- rezistenta termica capsula ambient (mediu de racire);
- temperatura (virtuala) a jonctiunii;
- temperatura ambianta (a mediului de racire).

3.

Calculul redresorului comandat

Calculul tensiunii redresate in gol:
Ud0=√2*Usec*(p/π)*sin(π/p)=√2*400*(6/π)*sin(π/6)=540.18
P=6 la puntea trifazata
Alegerea tiristoarelor din componenta redresorului:

Tiristoarele se aleg in functie de curentul mediu care trece prin dispozitivul
semiconductor. Pentru puntea trifazata si sarcina inductiva:
IT 

Id 60

 20 [A];
3
3

Ur 

2  U sec 

2 * 400  565.685 [V];

Se aleg dispozitive (tiristoare) cu un curent mediu ITAV si tensiune inversa URRM:
I TAV 

IT
20

 40 [A];
cI
0.5

unde: cI= 0,5 ;

U RRM  1,1  cU  Ur  1244.50 [V];

unde: cU = 2 ;
Se aleg tiristoare de tip SKKT 42, cu urmatoarele date :






ITAV = 40 [A];
URRM = 1400 [V];
IRMS = 75 [A];
VTO= 1 [V];
rT = 4.5 [mΩ];

Calculul termic al redresorului:
Calculul puterii disipate intr-un semiconductor:
;
Calculul rezistentei termice a radiatorului:

unde: Tjmax=125C;
Ta=40C;
Td=10C (5…15C);
= 0.33 ;
= 0.1 ;

;
Se alege un radiator RF30-151.5 avand urmatoarele date: L=151.5, greutatea: 2.12kg,
Rth=0.25 K/W
 Rth=0.25 K/W < Rthr-a=0.42 K/W ;

Protectia la scurtcircuit a tiristoarelor:

Protecţia la scurtcircuit se realizează cu siguranţe ultra-rapide la intrare.
Alegerea sigurantelor se face considerand:
-Un>Uin ;
;
;
-Uarc=1000 < URRM=1400 ;
-

;
;

Curentul prezumat de scurtcircuit:
I p  Id 

2 100

 163 [kA] ;
3 u sc

Astfel, alegem o siguranta ultra rapida SIBA 5014006.40, siguranta ceramica, ultrarapida, gR; 22x58mm; 80A; 690VAC .
 Uarc=1000<URRM=1400 ;
Siguranta aleasa are urmatoarele date :





Un=500V > Uin=400V;
Ief = 75A;
In = 80 >Ief ;
Ir = 200kA > Ip = 163 kA ;
Determinarea timpului de ardere a sigurantei:

Se determina din graficul: t = f(Ip/In) ;
Verificarea integralei timp-curent:

I t
2

sig

I t

 

 k1  I 2 t

2

sig

T

 k 2 => 305  1  5000 0.6

=> 305 A2*s <3000 A2*s;

2
determinat din graficul:  I t  = f(Ip/In) ;

k1 determinat din graficul k1 = f(U) ;

I t
2

T

dată de catalog a tiristorului pentru : 10ms, Tjmax ;

k2 = f(t) ; k2 = 0,6 pentru t=4ms ;
Verificarea curentului limitat (intrerupt):
Se determină din graficul : Il = f(Ip) şi se verifică urmatoarele :
I l  I TSM  k 3

=> 1100  1000 * 1.6 => 1100A < 1600A

;

k3 = f(t); k3 = 1,6 pentru: t = 4ms ;
ITSM data de catalog a tiristorului = 1000 A ;

Protectia la di/dt a tiristoarelor:
Calculul reactantei de scapari a transformatorului:

Calculul pantei de curent care se aplicaaa tiristorului:

Protectia la supratensiuni:
Protecţia la supratensiuni se realizează cu grupuri RC pe fiecare tiristor. Condensatorul
se calculează cu formula apoximativă (valoarea se obţine în F):

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

Calculul puterii disipate de rezistenţa Rp:

Se alege o rezistenţă cu puterea disipată Pales:

Alegem rezistenţa: Rezistor bobinat: THT; 220Ω; 8W; ±5%; Ø8,5x30mm;
300ppm/°C.
Calculul filtrului:
Se alege un filtru  format dintr-o bobină Lf şi un condensator Cf .
Se admite un factor de ondulatie a tensiunii de iesire din filtru: w=5% ;
Se noteaza: x  L f  C f
Se calculează produsul Lf x Cf:
0,86  U sec
0,86  400
1 =
1
w

Ud
0
.
05

24
x
 79.62 * 10 6
5
5
36  10
36  10

Se alege Lf=1 [mH] = 0.001 [H] ;
Urmeaza calculul condensatorului Cf:
Cf 

x
= 79.62[mF] = 7962[F] ;
Lf

Definitivarea valorilor pentru bobina de filtrare si condensatorul de filtrare:
Lf = 1 [mH] / 60 [A] ;
Cf= 7962[F] / 400 [V] ;
Calculul rezistentei de descarcare:

tdesc= 300 [s] =>tf = 300/3 = 100 [s] ;
 f [s]
200
R7 
 2.511 [kΩ] ;
=
Cf
79.62 *10 3
U2
24 2
P7  d max =
 0.22 [W] ;
R7
2.511 * 10 3
P  (3...4) P7 = 4 x 0.22 = 0.88 [W] ;
Astfel, alegem rezistenţa: ARCOL ACS-5S-2K7-J Rezistor de carbon, THT;
2.7kΩ; 5W; ±5%
-R7= 2.7 kΩ / 5 W

4.

Schema electrica:

Am folosit pentru unghiul de comanda valoarea de 60 de grade.

5.

6.

Observatii si concluzii

Bibliografie