CAPITOLUL 1
CALCULUL SARCINII-MASINA DE C.C. CU EXCITATIE SEPARATA.

1.1 Generalitati despre tipul motorului MCC.
1.2 Calculul parametrilor masinii(date de catalog).
1.3 Calculul datelor principale ale indusului.
1.4 Calculul datelor principale ale excitatiei.
1.5 Caculul caracteristicilor mecanice.
.

CAPITOLUL 2.
CALCULUL CONVERTORULUI CU COMUTATIE FORTATA.

2.1 Schema desfasurata de forta a redresorului din indus.
2.2 Calculul rezistentelor suplimentare si a tensiunii de scurtcircuit a .transformatorului.
2.3 Alegerea tiristoarelor si diodelor.
2.4 Calculul parametrilor de conductie a dispozitivelor semiconductoare.
2.5 Calculul tensiunii ideale maxime redresate si a unghiului de comanda ideal.
2.6 Verificarea tensiunii inverse maxime pe dispozitivele semiconductoare.
2.7 Calculul datelor transformatorului.
2.8 Calculul protectiei tiristoarelor si diodelor convertorului.
2.9 Calculul comutatiei si a unghiului maxim de comanda, verificarea timpului de revenire.
2.10 Caracteristicile externe de comanda.
2.11 Caracteristicile externe.
2.12 Calculul bobinelor pentru netezirea curentului de circulatie.

CAPITOLUL 3.
CALCULUL CONVERTORULUI CU COMUTATIE FORTATA.

3.1 Schema desfasurata de forta a variatorului de tensiune continua.
3.2 Calculul rezistentelor suplimentare.
3.3 Alegerea tiristoarelor principale si a diodelor de fuga.
3.4 Calculul parametrilor dispozitivelor semiconductoare.
3.5 Schema echivalenta in c.c. Calculul tensiunii ideale a sursei de c.c.
3.6 Calculul constantei de timp raportate.
3.7 Calculul frecventei in functie de inductivitatea bobinei.
3.8 Calculul pulsatiei si limitelor de curent.
3.9 Calculul caracteristicilor externe.

CAPITOLUL 4
CALCULUL CHOPPERULUI CU STINGERE DE LA CONDENSATOR.

4.1 Schema variantei de chopper.
4.2 Descrierea proceselor tranzitorii a chopperului.

CAPITOLUL 5
CALCULUL SISTEMULUI CONVERTOR-MASINA DE CURENT CONTINUU.

5.1 Calculul caracteristicilor mecanice ale sistemului convertor-masina la flux .nominal si slabit.

TEMA DE PROIECT.

Sa se proiecteze alimentarea unei masini de curent continuu cu excitatie separata care lucreaza in 4 cadrane, avand in:
- indus: 2 redresoare trifazate in punte;
- excitatie: 1 variator de tensiune (VTC), varianta D;

Introducere (schema bloc a sistemului )

Retea

Tr3

RdMN
Retea a iex
Tr1 Tr2 VTC
LBa
Uex LBe 2*RdTP
Ex

Ua Mcc

Tg a a

Ua ia

W

CAPITOLUL 1.
CALCULUL SARCINII-MASINA DE C.C. CU EXCITATIE SEPARATA.

1.1 Generalitati despre tipul de motor M.C.C :

Masinile de curent continuu din punct de vedere constructiv se compun din: a) Statorul (inductorul masinii) fix,cuprinzand o carcasa din fonta,otel turnat sau tabla de otel sudata, pe care de fixeaza polii excitatiei si partial serveste ca drum de inchidere a fluxului magnetic principal.Polii de excitatie fixati pe carcasa sunt constituiti din tole de otel electrotehnic si sunt prevazuti cu bobinele respective de excitatie.Bobonele,conectate in serie sau paralel, sunt alimentate in curent continuu si au sensurile de infasurare astfel incat polii nord alterneaza cu polii sud. b) Rotorul (indusul masinii) mobil, este confectionat din tole de otel electrotehnic.Are forma unui cilindru prevazut cu crestaturi pe periferia exterioara in care sunt montate conductoarele infasurarii rotorice. c) Colectorul, un corp cilindric mobil (solidar cu rotorul), format din lamele de cupru,izolate unele de altele.Ele fac legatura cu capetele bobinelor infasurarii rotorice realizand inchiderea infasurarii rotorice.pe colector freaca o serie de perii (in general, din grafit) plasate simetric la periferia colectorului, legate alternativ la cele doua borne ale masinii.
Masina electrca este o masina capabila sa transforme puterea mecanica primita la arbore in putere electromagnetica sau, invers, putere electromagnetica in puterea mecanica.In primul caz se spune ca masina functioneaza in regim de generator electric, iar in cel de-al doilea in regim de motor electric.Masinile electrice pot functiona de obicei in oricare din aceste regimuri;se spune ca ele sunt reversibile din punct de vedere al conversiei de energie realizate.Mai trebiue remarcat ca in unele cazuri masinile electrice pot functiona si in regim de frana electrica, primind atat putere electromagnetica cat si putere mecanica si transformandu-le in caldura, in acelasi timp cu dezvoltarea dezvoltarea unui cuplu electromagnetic la arbore.
In majoritatea cazurilor, masinile electrice se realizeaza ca sisteme cu miscare rotativa ,desi in ultimul timp s-a raspandit si constructia masinilor cu miscare liniara sau alternativa (rectilinie sau curbilinie), pentru moment destinat insa unor utilizari speciale.Dupa natura curentului electric ce parcurge infasurarile induse, masinile electrice se clasifica in masini de curent continuu si masini de curent alternativ.

1.2 Calculul parametrilor masinii(date catalog) :

Date initiale :

N1=2

1) Tensiunea nominala a indusului:

V

2) Inductivitatea indusului , in procente:

%

3) Puterea nominala utila (la arbore) in regim de motor :

kW

4) Randamentul nominal in regim de motor (fara pierderi in excitatie):

%

5) Turatia nominala :

rot/min

6) Turatia maxima raportata :

u.r.

7) Puterea nominala a excitatiei:

kW

8) Constanta de timp a excitatiei :

ms

9) Tensiunea nominala a excitatiei :

V

10) Fluxul remanent in procente :

%

11) Fluxul saturat in procente:

%

12) Calculul curentului nominal din indus :
A

13) Se recalculeaza :

%

1.3 Calculul datelor principale a indusului :

1) Rezistenta nominala :

W

2 ) Viteza unghiulara nominala :

rad/sec

3) Rezistenta circuitului indusului:

-valoarea raportata : u.r.

-valoarea procentuala : %

-valoarea absoluta : W

4) Constanta motorului la flux nominal:

Vs
5) Cuplul electromagnetic nominal in regim de motor:

Nm

6) Cuplul nominal la arbore:

Nm

7) Cuplul de mers in gol la viteza nominala:

Nm

8) Curentul de mers in gol la flux nominal:

-valoarea absoluta : A

-valoarea raportata : u.r.

-valoarea procentuala : %

9) Viteza si turatia maxima :

rad/sec

rot/min

10) Inductivitatea circuitului indusului :

mH

11) Constanta de timp a circuitului indusului :

ms

12) Formula de verificare :

%

%

Comparand cele doua randamente observam ca calculele efectuate pana acum sunt corecte .

1.4 Calculul datelor principale ale excitatiei :

1) Date initiale

kW -puterea nominala a excitatiei

V -tensiunea nominala a excitatiei

ms -constanta de timp

2) Date calculate

A -curentul nominal

W -rezistenta totala (echivalenta )

mH - inductivitatea totala (echivalenta )

3) Datele unei infasurari de excitatie :

Schema echivalenta de conaxiune a celor doua infasurari de excitatie :

-puterea : W

-tensiunea : V

-curentul : A

-rezistenta : W

-inductivitatea : mH

1.5 Calculul caracteristicilor mecanice:

1) Calculul curbei de magnetizare:

-date initiale : u.r.

u.r.

Vs

u.r.

-date calculate :

fluxul minim cu care se realizeaza viteza maxima la curent nominal al indusului :

u.r.

Vs

fluxul maxim va rezulta din limita de comanda a convertorului in functie de (comanda excitatiei ) ;

curentul de excitatie se calculeaza din expresia analitica a curbei de magnetizare in functia de .

Formule de raportare :

Expresia analitica a curbei de magnetizare :

Metoda a :

unde :

Se foloseste formula : ;
Metoda b :

Metoda a:

Semninficatia Punctului indice I*e Y* Ie KY u.r. u.r. A Vs
Intersectia cu Ordonata rem 0 0.056 0 0.12
0.2 0.3 0.2 0.66
Flux min.N=max 0.24 0.35 0.25 0.76
0.4 0.53 0.41 1.16
0.6 0.72 0.62 1.59
0.8 0.88 0.83 1.93
PunctNominal N 1 1 1.04 2.19
1.2 1.08 1.25 2.38
Curentul mediuMaxim M
1.4 1.14 1.46 2.52
1.6 1.19 1.67 2.61
AsimptotaCurbei sat ¥ 1,28 ¥ 2.83

Metoda b:

Semninficatia Punctului indice I*e Y* Ie KY u.r. u.r. A Vs
Intersectia cu Ordonata rem 0 0,060 0 0.11
0.2 0,34 0,23 0.67
Flux minNmax m 0,28 0,35 0.31 0.76
0,4 0,60 0.44 1.18
0,6 0,8 0.68 1.61
0,8 0,88 0.84 2.01
PunctNominal N 1 1,00 1.04 2.19
1,2 1,02 1.25 2.36
Curentul mediuMaxim M
1,4 1,07 1.48 2.49
1,6 1,1 1.7 2.6
AsimptotaCurbei sat ¥ 1,27 ¥ 2.7

Caracteristica de magnetizare:

y*au.r.i

b

a

I*a.r.i

Cap.II. Calculul convertorului

In indus : doua redresoare trifazate cu nul : 2 RdTP
In excitatie : un chopper cu varianta de stingere D
Reglarea tensiunii indusului se realizeaza cu :
-doua convertoare cu comutatie de la retea de 2 cadrane , tip redresor-invertor trifazat in punte ;
Reglarea fluxului de excitatie se realizeaza cu :
-un variator de tensiune continua cu pulsuri unipolare , cu chopper varianta de stingere D ;
Sistemul convertor-M.c.c. va functiona in 4 cadrane prin inversarea curentului in indus .

2.1 Schema desfasurata de forta a redresorului din indus :

2.2 Calculul rezistentelor suplimentare si a tensiunii de scurtcircuit la transformator :

1) Rezistenta unei faze a transformatorului :

-valoare procentuala :

1.78 %

-valoarea absoluta :

0.845 W

2) Tensiunea de scurtcircuit la transformator :

3.98 %

3) Rezistenta bobinei de netezire a curentului motorului de c.c. :

-in indus : -valoarea procentuala : 3,1 %

-valoarea absoluta : 1.472 W

-in excitatie : -valoarea procentuala : 5,8 %

-valoarea absoluta : 2.755 W

4) Rezistenta sursei de c.c. care alimenteaza VTC-ul din excitatie :

3,16 %
-pentru indus : 1.548 W

-pentru excitatie : 6.86 W

2.3 Alegerea tiristoarelor si diodelor:

Alegerea tiristoarelor se face pornind de la curentul mediu maxim al tiristorului ( din catalog )

unde reprezinta numarul pulsurilor pe perioada a tensiunii . Pentru redresorul trifazat in punte 6.

in indus : , rezulta ca :

3.027 A

se alege din catalog tiristorul T 6 N 50…500 .

Datele tiristorului :

-curentul mediu in stare de conductie : 6 A

-temperatura 45 C

-viteza critica de crestere a curentului in stare de conductie : 50 A/ms

-viteza critica de crestere a tensiunii de blocare : 50 V/ms

Capacitatea de blocare a dispozitivului este exprimata prin parametrii -tensiunea de varf repetitiva in stare blocata si - tensiunea inversa de varf repetitiva . Acesti parametrii sunt alesi astfel incat tiristorul sa suporte atat tensiunile repetitive de blocare cat si tensiunile tranzitorii de varf , accidentale.
Coeficientul de siguranta : .

-durata de polarizare inversa 50 ms

-tensiunea de prag in stare de conductie 1.5 V

-tensiunea maxima inversa pe tiristor VDRM=VRRM=50…500 V

2.4 Calculul paramatrilor de conductie ai dispozitivului semiconductor :

Dupa ce s-a ales tiristorul la clasa de curent , se copiaza din catalog graficele care arata caracteristicile de conductie tipica , limita pentru tiristorul ales , . Se alege un punct arbitrar "x" intre cele doua curbe si se noteaza valorile si ;
Se calculeaza rezistenta dinamica a tiristorului :

24 mW

2.5 Calculul tensiunii ideale maxime redresate si a unghiului de comanda nominal

Schema echivalenta in c.c. cu date :

· valoarea medie a tensiunii redresate ideale:
· rezistenta fictiva de comutatie:

· rezistenta unei faze a transformatorului:
· nr. secundarelor parcurse de curentul redresat intr-o etapa de functionare ideala:
· rezistenta statica a tiristorului, in cazul in care este bine netezit:
- -caderea de tensiune pe tiristor cand este parcurs de curentul
· rezistenta dinamica a tiristorului:
- variatiile in jurul punctului, determinat de domeniul de variatie al curentului
· numarul tiristoarelor in serie cu sarcina intr-o etapa de functionare ideala a convertorului:

· tensiunea de prag in stare de conductie:
· valoarea medie a tensiunii redresate luand in considerare fenomenul de suprapunere anodica:

Valoarea medie a tensiunii redresate:

· caderea de tensiune datorita comutatiei:
· caderea de tensiune pe rezistenta transformatorului:
· caderea de tensiune pe tiristoare:
· tensiunea de prag in stare de conductie:

Tensiunea medie pe masina la bornele indusului:

· rezistentele suplimentare (exterioare) in serie cu masina electrica:
3.212 W
Impunem ca la si sa obtinem punctul nominal de functionare.

Artificii de calcul:
Admitem temporar:
· =1 coeficient caracteristic convertorului monofazat in punte.

436.658 V (supradimensionat)

0.952

2.6 Verificarea tensiunii inverse maxime pe tiristorul ales

, unde , si p=6 pentru convertorul trifazat in punte .

Amplitudinea tensiunii din secundarul transformatorului care alimenteaza convertorul

264.004 V

Tensiunea maxima inversa pe tiristor :

457.268 V

Verificarea tensiunii inverse maxime :

500>UTmax

Din inegalitatea precedenta rezulta ca am ales tiristorul corect: T 6 N 500 .

2.7 Calculul datelor transformatorului

1. Tensiunea nominala in primarul transformatorului:

380 V

2. Tensiunea nominala in secundarul transformatorului:

UsN = a × Ud0 = 457.268 V unde: =1.047
3. Raportul de transformare:

ktr = UpN /UsN = 0.831 .

4. Curentii din primar si secundar :

IpN 7.86 A unde
IsN = IaN * ktr=6.648 A
5. Rezistenta unei faze a transformatorului, raportata la primar:

0.584 W

6. Tensiunea de scurtcircuit a transformatorului
- tensiunea de scurtcircuit activa:
0.02
- tensiunea de scurtcircuit reactiva:
0.04
- tensiunea de scurtcircuit totala:
0.045
7. Inductivitatea de scapari:

Ls = 7.241 mH
8. Inductivitatea de scapari a transformatorului, raportata la primar:
L’s 6.125 mH
9. Inductivitatea de scapari a transformatorului, raportata la secundar :

L”s 8.869 mH

10. Puterea aparenta a transformatorului:

kVA

2.8 Calculul protectiei tiristoarelor

· Protectia la supratensiuni inverse de comutatie

Se instaleaza in paralel cu fiecare tiristor cate un grup RC serie, pentru protectie la supratensiuni inverse pe tiristor.
·

Se instaleaza cate un grup RC serie intre fazele secundarului.

Calculul elementelor de protectie:

- condensatorul de protectie:
C 2.016 mF

I0N = 0.093 A

UinvT = UT max = 457.268 V

- rezistenta de protectie:
R 3.79 W
- puterea rezistentei:

P = 2 ×(Uef × 2 × p × f × C)2 × R × 10-2 = 62.07 W

2.9 Calculul comutatiei si a unghiului de maxim de comanda, verificarea timpului de revenire

Prin comutatie se intelege procesul de trecere a curentului dintr-o ramura de circuit in alta ramura. Pe durata comutatiei apare un curent de comutatie (ik), care se inchide prin ambele ramuri de circuit. Pentru desfasurarea corespunzatoare a comutatiei trebuie sa existe o tensiune de comutatie (uk) potrivita.
In cazul nostru, convertorul este cu comutatie naturala, deoarece pentru comutatie se utilizeaza tensiunea “naturala” a retelei.
Procesul de comutatie intre doua laturi , care contin dispozitive semiconductoare, se mai numeste suprapunere anodica.
In figura de mai jos se poate vedea fenomenul comutatiei, curentul de comutatie si tensiunea de comutatie. Pentru exemplificare am considerat starea initiala in care conduce tiristorul T1. In acest moment curentii prin tiristoare au valorile:

In momentul in care aplicam impulsul de amorsare pe grila tiristorului T2 apare fenomenul suprapunerii anodice intre T1 si T2, cand conduc ambele dispozitive, iar curentii prin tiristoare vor deveni:

Fenomenul comutatiei

Tot din figura se poate vedea ca tensiunea de comutatie, uk, este de fapt tensiunea de linie din secundarul transformatorului.
Durata comutatiei poate fi exprimata prin unghiul de comutatie (sau de suprapunere anodica), ?: , unde a este unghiul de comanda si I*d curentul de sarcina raportat la curentul nominal. Unghiul de comutatie minim este dat de relatia: si apare la unghiul , iar unghiul de comutatie maxim este dat de relatia: si apare la unghiul a = 0°.
Se observa ca unghiul de comutatie creste odata cu cresterea curentului sarcinii.
Unghiul maxim de comanda va fi amaxM = 180° - ?0M , unde ?0M este unghiul de comutatie maxim la curent de sarcina maxim.
Avand in vedere faptul ca un tiristor are nevoie de un timp de dezamorsare, tq, pentru a trece din starea de conductie in starea blocata, trebuie sa luam in considerare si o rezerva de comutatie inversa:
0.45 grade unde tq = 25aµsi s-a luat mai mare decat tq catalog (vezi paragraful 2.4).
Din considerentele anterioare rezulta ca unghiul maxim de comanda va fi: a’maxM = 180° - ?0M -; ? × tq .
Pe urmatoarea pagina sunt redate tabelul si graficul pentru variatia unghiului de comutatie in functie de unghiul de comanda si curentul prinsarcina, precum limitele de comanda

Id aa°i Idm=0.745 aAi IdN= 8 aAi IdM=16 aAi
Idm*=0,093 IdN*= 1 IdM*=2
0 4.603 15.132 21.464
5 1.798 10.946 17.052
10 1.013 8.17 13.729
20 0.434 4.351 8.179
25.97 0.533 5.147 9.501
30 0.367 3.762 7.186
40 0.287 2.998 5.837
50 0.241 2.546 5.009
60 0.213 2.68 4.49
70 0.196 2.1 4.176
80 0.187 2.011 4.012
88.2 0.185 1.986 3.972
90 0.185 1.986 3.975
100 0.188 2.023 4.061
110 0.197 2.127 4.287
115 0.204 2.21 4.465
120 0.213 2.319 4.699
125 0.226 2.46 5.003
130 0.241 2.642 5.4
135 0.261 2.878 5.926
140 0.288 3.192 6.641
145 0.323 3.621 7.662
150 0.371 4.236 9.251
158 0.497 6.091 11.911
158.59 0.51 6.316
164.9 0.722
175.4

g a°i g0M

gmin g0N

g0m

a a°i

- I*dM = IdM /IdN = 2 : curentul maxim raportat;

- I*dN = IdN /IdN = 1 : curentul nominal raportat;

- I*dm = I0N /IdN = 0,093 : curentul minim raportat;

- a’max = 180 -; ?0M - ? × tq = 158.59 ° : unghiul maxim de comanda al convertorului.
Aleg unghiul maxim de comanda: aM = 158° < a’max .
Panta de crestere a curentului prin tiristor la a = 90°:
7.292*104 A/s unde 232.101 A este amplitudinea maxima a curentului de comutatie ik. Se vede ca panta de crestere a curentului este mult mai mica decat panta de crestere maxima admisibila a tiristorului.

COMUTATIA CURENTULUI SI SUPRAPUNEREA ANODICA

Uk=a*USmax*sinwt a=
Ik=Ikmax*(cosa-coswt)
Ikmax=232.101 A

wt aºi uk aVi ik aAi
0 0 -21.63
10 79.4 -18.12
20 156.2 -7.7
30 228.36 9.3
40 293.57 32.38
50 349.86 68.4
60 395.53 93.81
70 429.17 136.29
80 449.78 169.17
90 456.72 209.26
100 449.78 249.36
110 429.17 288.23
120 395.53 324.71
130 349.86 357.69
140 393.57 386.14
150 228.36 409.23
160 156.2 426.24
170 79.4 436.65
180 0 440.16

2.10 Caracteristicile externe de comanda

In figura sunt reprezentate caracteristicile externe de comanda ale convertorului trifazat cu nul, pentru Id = 0, IdN, IdM . Pentru realizarea graficelor am utilizat relatiile urmatoare:

Ud = Ud0 × cos a;

Ud? = Ud -; R? × Id ;

R? = 0.941 aOi.
Tensiunea pe indusul MCC va fi:

Ua = Ud? -; Rs × Id -; nT × UTo

aa°i Udg /Id=0aVi Udg /Id=IdNaVi Udg /Id=IdMaVi Ua /Id=IdNaVi Udg /amaxaVi
0 415.86 408.34 400.82 379.3 0
10 409.5 401.98 394.06 373.28 -3.5
20 390.78 383.26 375.74 354.56 -14.2
30 360.14 352.62 345.1 323.92 -31.5
40 318.56 311.05 303.53 282.36 -55.01
50 267.31 259.79 252.27 231.09 -84.1
60 207.93 200.41 192.89 171.71 -118.33
70 142.23 134.71 127.19 106.1 -155.63
80 72.21 64.69 57.17 35.89 -194.19
90 0 -7.52 -15.04 -36.21 -233.1
100 -72.21 -79.73 -87.25 -108.42 -270.23
110 -142.22 -149374 -157.26 -178.436 -298.38
120 -207.93 -215.45 -222.92 -244.14 -325.51
130 -267.31 -275.23 -282.75 -303.92 -348.47
140 -318.57 -326.09 -333.57 -354.74 -362.58
150 -360.14 -367.66 -375.29 -396.35 -378.41
160 -399.78 -407.3 -414.22 -435.99 -391.13
170 -409.5 -417.03 -424.54 -445.715 -408.6
180 -415.86 -423.38 -430.9 -452.07 -415.86

Udg aVi
Udg /amax a’max=157.69°

2.11 Caracteristici externe

Pentru construirea caracteristicilor externe ale convertorului, vom folosi relatiile urmatoare:

Ud = Ud0 × cosa -- tensiunea ideala redresata, la iesirea redresorului;

Ud? = Ud - R? × Id -- tensiunea redresata reala, la iesirea redresorului;

Ua = Ud? -; nT × UT0 -; Rs × Id -- tensiunea pe indusul MCC;

E = Ua -; Ra × Id -- tensiunea electromotoare din indusul MCC.

Asa cum se vede din figura am construit caracteristicile externe pentru mai multe unghiuri de comanda: a = A0°, a N = 24.97°, 60°, 90°, 120°, a M = 157.69°S, si pentru variatii ale curentului de sarcina intre 0 si IdM = 2 × IdN.

a a°i U aVi 0 24,97 60 90 120 157,69
Id aAi
Ud Id=0 415.86 377.03 208.12 0.33 -207.55 -384.51
Udg Id=0 415.86 377.03 208.12 0.33 -207.55 -384.51
IdN=8 400.8 361.97 193.06 -14.72 -222.6 -399.57
IdM=16 385.75 346.92 178.01 -29.78 -237.66 -414.62
Ua Id=0 412.86 374.03 205.12 -2.66 -210.55 -387.51
IdN=8 372.11 333.28 164.37 -43.42 -251.3 -428.26
IdM=16 331.36 292.52 123.62 -84.17 -292.05 -469.01
E Id=0 412.86 374.03 205.12 -2.66 -210.55 -387.51
IdN=8 336.71 297.88 128.97 -78.82 -286.7 -463.66
IdM=16 260.56 221.72 52.82 -154.97 -362.85 -539.81

U aVi

a=0° Ud
Udg
Ua a=aN=21,74° E

a=60°

a=90° IdN=35,1 IdM=70,2 Id aAi

a=120°

a=aM=151,5° Udg/aMmax

-Ud0

2.12 Calculul bobinei de netezire

Bobina de netezire are rolul de a reduce pulsatiile curentului redresat. Am urmarit sa se realizeze conditia:

Id critic < Id min ,

unde Id critic este curentul de sarcina cand convertorul se afla la limita conductiei permanente. Am ales Id min = I0N = 2.63 aAi si rezulta:

Ld = LB + La este inductivitatea totala a circuitului de sarcina. LB reprezinta inductivitatea bobinei de netezire, iar La este inductivitatea indusului MCC. Rezulta deci ca inductivitatea bobinei de netezire este:

LB = Ld -; La = 0.063 H

3. Calculul convertorului cu comutatie fortata

3.1 Schema desfasurata de forta

3.2 Calculul rezistentelor suplimentare

Rezistenta sursei curent continuu:
R%d = 3,3 -; 0,02 × N2 = 3.26 a%i;
Rd = =6086 aOi.

Rezistenta bobinei de netezire a curentului:
R%Be = 6 -; 0,1 × N2 = 5.8 a%i;
RBe = =12.2 aOi.
Notam:
R = RBe + ReN = 222.64 aOi.

3.3 Alegerea tiristoarelor principale

ITAVM > 1,2 × IeN = 1.255 aAi
Dupa cum se vede din calculul de mai sus, avem nevoie de un tiristor din clasa T3R50-800. Am ales un tiristor rapid care sa poata lucra la frecventa de comutatie a VTC -; ului.
Tiristorul ales are urmatoarele date de catalog:

- ITAVM = 3 aAi : curentul mediu in stare de conductie;

- URRM = 50--800 aVi : tensiunea inversa repetitiva maxima;

- tq = 10 aµsi : timpul de dezamorsare prin comutatia circuitului;

- UTM = 2.5 aVi : tensiunea maxima in stare de conductie;

- UT0 = 1.2 aVi : tensiunea de prag in stare de conductie

- :viteza critica de crestere a a tensiunii de blocare ;

Alegem provizoriu dioda: D 3 N 50…800

- ITAVM = 3 aAi : curentul mediu in stare de conductie;

- URRM = 50…800 aVi : tensiunea inversa repetitiva maxima;

- UF0 =1.1 aVi : tensiunea de prag in stare de conductie

3.4 Calculul parametrilor dispozitivelor semiconductoare :

2.5 V si 10 A

Se alege rezistenta : 13 mW
RstT=VTx/ITx=38.75 mW

Rezistenta dinamica a diodei:
11.25 mW unde: 1.55 V si 40 A
Rezistenta statica a diodei:

Rstd=Utx/Itx=38.75 mW

3.5 Schema echivalenta in c.c. Calculul tensiunii ideale a sursei de c.c. si a duratei nominale de conectare

Schema echivalenta in c.c.

Tensiunea ideala a sursei de c.c. este:

Ud0 = kd0 × (UeN + (RBe + nT × RstT + Rd) × IeN),

unde kd0 = (1,08 ¸ 1,12), iar nT = 2 este numarul de tiristoare in serie cu sarcina. Prin urmare:

Ud0 = 264.22 aVi.

Tensiunea de intrare in VTC:

Ud = Ud0 -; Rd × ImedN = 257.05 aVi.

Tensiunea de iesire din VTC:

UmedN = UeN + RBe × IeN = 232.76 aVi.

Durata de conectare nominala:

T*cN = 0.9

Utmax>1.2*Ud0=317.06 è Tiristorul ales este T3R400

3.6 Calculul constantei de timp raportata

Calculul se face din conditia limitarii pulsatiei curentului sub (?Id)max:

(?Id)max = 30% × IeN = 0.314 aAi.

0.917 u.r.

Din relatiile de mai sus rezulta ca t* = 0917 u.r.

3.7 Calculul frecventei in functie de inductivitatea bobinei

Frecventa se calculeaza dupa formula:

,

unde L*Be = LBe / Le. In figura urmatoare se poate vedea modul in care variaza frecventa, pentru valori ale lui L*Be cuprinse in intervalul a0, 2i.

L*Be 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 f aHzi 2.56 2.05 1.71 1.46 1.28 1.14 1.06 0.93 0.85

3.8 Calculul pulsatiei si a limitelor de curent

Se folosesc urmatoarele formule cu conditiile: E = 0 si Ud = Ud0:
- : amplitudinea minima a curentului de excitatie;
- : amplitudinea maxima a curentului de excitatie;

- ?ie = ie max -; ie min : pulsatia curentului.

T*c au.ri 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Imin 0 0.146 0.326 0.547 0.819 1.155
Imax 0.62 0.775 0.954 1.174 1.445 1.779
DI 0.62 0.629 0.628 0.627 0.626 0.625

3.9 Calculul caracteristicilor externe

Pentru realizarea caracteristicilor , am folosit urmatoarele formule:

Ue = Re × Ie : tensiunea pe excitatie;

Umed = T*c × Ud : tensiunea la iesire din VTC;

Ud = Ud0 -; Rd × Ie : tensiunea la intrare in VTC;

T*c = a0 , 1i : durata de conectare;

Conform metodei a) de la curba de magnetizare avem:

unde 1.069

k × F = F* × CN;

k × ?F = CN × (F*max -; F*min),

unde: F*max = F*rem + (F*sat -; F*rem) × tanh(A × i*e max),

F*min = F*rem + (F*sat -; F*rem) × tanh(A × i*e min),

i*e max = ie max / IeN si i*e min = ie min / IeN..

I*e 0 0,11 0,22 0,34 0,45 0,56 0,67 0,78 0,88 0,99 1,10
Ie 0 1,03 2,04 3,06 4,06 5,07 6,06 7,05 8,03 9,01 9,98
Uex 0 12,40 24,74 36,99 49,18 61,30 73,34 85,31 97,22 109,05 120,82
Ud 131,00 130,61 130,22 129,84 129,46 129,08 128,70 128,32 127,95 127,58 127,21
Umed 0 13,06 26,04 38,95 51,78 64,54 77,22 89,82 102,36 114,82 127,21
T*c au.ri 0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1
Imin 0 0,57 1,22 1,93 2,74 3,63 4,64 5,77 7,02 8,43 10,01
Imax 0 1,58 2,99 4,24 5,37 6,38 7,27 8,08 8,79 9,44 10,01
DI 0 1,00 1,77 2,31 2,63 2,74 2,63 2,31 1,77 1,00 0
DI* 0 0,11 0,19 0,25 0,29 0,30 0,29 0,25 0,19 0,11 0
KY 0,65 3,00 4,18 4,90 5,38 5,72 5,98 6,18 6,35 6,48 6,59
DKY 0 3,01 7,41 11,33 14,17 15,69 15,75 14,29 11,23 6,50 0
DKY* 0 0,46 1,13 1,73 2,17 2,40 2,41 2,19 1,72 0,99 0
Y* 0,1 0,46 0,64 0,75 0,82 0,88 0,91 0,95 0,97 0,99 1,01

3.10 Diagramele de tensiuni si curenti in functie de timp

In figura 3.7 sunt date diagramele de tensiuni si curenti pentru VTC - ul format din chopperul CS1, dioda D1 si tiristorul T4, diagramele pentru al doilea VTC fiind identice.
Diagramele sunt reprezentate pentru trei valori are duratei de conectare, si anume pentru durata de conectare minima, T*cm, impusa de turatia maxima (care determina fluxul minim de excitatie si implicit curentul minim de excitatie), pentru durata de conectare nominala, T*cN si pentru durata de conectare T*c = 0,9, unde apare pulsatia maxima a curentului de excitatie.

A1 -; impulsurile de amorsare;

iB1 -; impulsurile de stingere;

ie -; curentul de excitatie;

ue -; tensiunea de excitatie;

iT1 -; curentul prin tiristorul T1;

uT1 -; tensiunea pe tiristorul T1;

iD1 -; curentul prin dioda D1;

uD1 -; tensiunea pe dioda D1.
Diagramele de tensiuni si curenti ale variatorului din cadranul I pentru duratele de conectare T*c N, T*c = 0,9 si T*c m.

4. Calculul chopperului cu stingere de la condensator

4.1 Schema variantei de chopper

In figura este data schema unui chopper varianta D.

Gasiti in carte!!!!!!!!!!!!!!!!!

4.2 Descrierea proceselor tranzitorii ale chopperului

Chopperul functioneaza dupa cum urmeaza:
1. Incarcarea initiala a condensatorului:
- se comanda deodata tiristorul pricipal T si tiristorul Tr;
- Tr prin inductivitatea La incarca condensatorul apoi se blocheaza ;
2. Amorsarea tiristorului principal, si functionarea in intervalul a0, Tci :
- T conecteaza sursa la sarcina ;
- se comanda tiristorul auxiliar Ta care prin circuitul oscilant La-C realizeaza inversarea tensiunii condensatorului ;
3. Blocarea tiristorului principal, si functionarea in intervalul aTc, Ti:
- se da impuls de comanda pe tiristorul de stingere Ts,care il polarizeaza invers pe T;
- reincarcarea condensatorului se face in circuitul oscilant La-C prin dioda auxiliara Dr;
- reincarcarea condensatorului la functionare in sarcina, are loc prin tiristorul Ts, la mers in gol prin tiristorul Tr.
Fenomenele descrise la punctele 2. si 3. se repeta ciclic atata timp cat dorim sa functioneze chopperul.
Schema are urmatoarele avantaje:
- prin tiristorul principal nu circula curentul condensatorului;
- durata relativa de conectare poate fi redusa dtorita lui Lr-Dr ;

5. Calculul sistemului Convertor -; MCC

5.1 Calculul caracteristicilor mecanice ale sistemului Convertor -; MCC la flux nominal si la flux slabit

Ecuatia de functionare a sistemului Convertor -; MCC este:

,

unde Rtot = R? + Ra + ntr × Rtr + nT × RdT + RBa = 8.9 O.

Caracteristica naturala :

Punctul nominal de functionare se obtine daca in ecuatia de mai sus se introduc valorile nominale: IaN = 8 aAi, UaN = 380aVi, CN = k×FeN = 2.194 aV×si. Daca in ecuatia de mai sus introducem pe Ia = 0, obtinem al doilea punct de pe caracteristica naturala, corespunzator regimului de mers in gol la tensiune nominala, flux nominal si cuplu nul. Prin aceste doua puncte am trasat caracteristica naturala a sistemului.

Caracteristicile artificiale :

- caracteristica pe care, la curent nominal si flux nominal, avem O = 0:
; ;a0p=79.7

- caracteristica pe care, la curent nominal si flux nominal, avem O = ON /2=78.57
; a1=53.56
- caracteristica pe care, la curent nominal si flux nominal, avem O = -ON /2:
; a2=104.09
Cuplul electromagnetic se calculeaza dupa formula: M = k×F×Ia.
- caracteristicile mecanice la flux de excitatie minim si a = 0, aN, aM:
M = k×Fem×Ia;
- caracteristicile mecanice la fluxul de excitatie k×F = CN /2 si a = aN, aM:
M = CN×Ia /2.
In figura sunt reprezentate caracteristicile mecanice ale sistemului Convertor -; MCC, O = f(M). Cuplul variaza intre a-2×MN, 2×MNi.
Caracteristica la K =constant si tensiune variabila (a variabil)

Ia
Ia 0 8 16
M 0 17.552 35.104
W 170.062 137.61 105.158
M 0 17.552 35.104
W 110.986 78.533 46.081
M 0 17.552 35.104
W 32.453 0,00133 -32.45
M 0 17.552 35.104
W -47.415 -79.579 -112.031
M 0 17.552 35.104
W -175.186 -209.198 -214.65
- M 0 -17.552 -35.104
W 175.186 209.198 214.65
- M 0 -17.552 -35.104
W 47.415 79.579 112.031
- M 0 -17.552 -35.104
W -32.453 -0.00133 32.45 a1 M 0 -17.552 -35.104
W -110.986 -78.533 -46.081
- M 0 -17.552 -35.104
W -170.062 -137.61 -105.158