Proiectarea Convertorului Static de Putere Pentru Acționarea Unui Motor de Curent Continuu

Introducere

Convertoarele statice sunt echipamente de putere care permit conversia energiei de curent alternativ în energie de curent continuu sau invers. Există, de asemenea, convertoare statice care furnizează la ieşire acelaşi tip de energie cu cea de la intrare schimbînd numai unii dintre parametrii acesteia, cum ar fi amplitudinea în tensiune, amplitudinea în curent, frecvenţa etc. Convertoarele pot fi de asemenea montate între două surse de energie pentru a face posibilă funcţionarea simultană a acestora.

Partea de putere a convertorului este realizată cu dispozitive de putere semiconductoare comandabile (tiristoare, tranzistoare) şi/sau necomandabile (diode). Aceste dispozitive, funcţionând în regimul de comutaţie, au rolul unor întreruptoare. Închiderea şi deschiderea lor se face după o logică impusă de principiul de funcţionare a convertorului şi realizată prin schema electronică de comandă.

Avantajele convertorului static în comparaţie cu alte echipamente, ce realizează aceleaşi funcţii, sunt : o uzură mai redusă , o întreţinere mai sumară şi la intervale de timp mai mari. De asemenea, randamentul energetic este înalt.

Cu toate acestea se pot enumera şi unele dezavantaje ale utilizării convertoarelor statice: în condiţiile actuale convertoarele statice se realizează la un cost destul de înalt, pentru întreţinerea lor este necesar un personal cu calificare superioară, ele sunt mai puţin robuste la funcţionarea cu şocuri de sarcină, în asemenea cazuri fiind necesare întotdeauna supradimensionări care se soldează cu o creştere corespunzătoare a preţului de cost. Din acest punct de vedere convertoarele statice concurează cu alte grupuri de maşini electrice.

Se deosebesc mai multe tipuri de convertoare statice:

- redresor; - convertor static de frecvenţă;

- invertor; - variator de tensiune (chopper);

- convertor static cu circuit intermediar.

În lucrarea dată, se studiază un convertor static de putere pentru acţionarea unui motor de curent continuu. Se calculează parametrii şi caracteristicile de reglare a convertorului, precum şi se alege sistemul de comandă.

1. ALEGEREA SCHEMEI DE FORŢĂ A REDRESORULUI ŞI CALCULULUI PUTERII

1.1. Alegerea schemei de forţă a redresorului

Reieşind din puterea nominală dată a motorului , Pn = 14 kW, pentru acţionarea lui este raţional de folosit un redresor trifazat integral comandat în punte, deoarece el posedă următoarele avantaje:

-asigură o tensiune redresată cu pulsaţii relativ mici;

-condiţionează o influenţă negativă minimală asupra reţelei, manifestată printr-un factor de distorsiuni neliniare al curentului absorbit din reţea relativ mic;

-asigură valori ale factorului de putere şi ale randamentului destul de înalte;

-se caracterizează printr-o simplitate relativă a sistemului de comandă şi reglare.

1.2. Calculul puterii nominale a redresorului

1.2.1. Valoarea calculată a tensiunii nominale de ieşire a redresorului se determină în felul următor [1]:

Udnc = (1,05 1,1)Un = 1,05 220 = 231 V,

unde Un = 220 V – tensiunea nominală a motorului.

Conform standardului de stat, trebuie aleasă o valoare standardizată a tensiunii redresate, cea mai apropiată de valoarea calculată fiind :

Udn= 230 V.

1.2.2. Valoarea nominală calculată a curentului de ieşire al redresorului [1]:

Idnc = (1,1 1,3)In = 1.2 73,5 = 88,2 A ,

unde In = 73,5 A – curentul nominal al motorului.

Valoarea standardizată a curentului nominal al convertorului Idn = 100 A.

1.2.3. Puterea nominală a redresorului este:

Pdn = Udn Idn = 230 100 = 23 kW.

2. ALEGEREA ŞI CALCULUL TRANSFORMATORULUI DE PUTERE

2.1 Deoarece tensiunea nominală a motorului (Un=220 V) diferă foarte mult de tensiunea redresată maximală la mers în gol la alimentarea de la o reţea trifazată (380 V) , pentru ridicarea factorului de putere a convertorului şi pentru limitarea curenţilor de scurtcircuit şi de comutaţie este raţional de folosit un transformator de coborîre a tensiunilor de intrare ale redresorului.