Redresorul trifazat în punte necomandat

Date nominale

Curentul mediu redresat nominal: I ̅dn = 440 A;

Tensiunea medie redresata la curent nominal in sarcina: U ̅dn = 400 V;

Conditii de suprasarcina F (conditii grele, conform recomandarilor CEI):

suprasarcina de 300% timpul t1 = 1 ms;

suprasarcina de 150% timpul t2 = 2 h;

Temperatura mediului ambiant TA = 40° C;

Frecventa: f = 50 Hz;

Inductivitatea totala a circuitului exterior: LS = 375 μH;

Curentul prezumat de scurtcircuit: Ip = 4.75 kA.

Alegerea diodei semiconductoare de putere

Se face astfel incat sa nu fie depasiti doi parametri:

tensiunea inversa repetitiva maxima: VRRM;

curentul mediu direct maxim : I ̅FAVM;

Pentru stabillizarea acestora trebuei cunoscute formele de unda ale tensiunii inverse pe dioda si curentului direct prin dioda, forme de unda determinate de schema convertorului. Cunoscand formele de unda si valorile impuse pentru curent si tensiune la iesirea convertorului se deduc tensiunea inversa maxima VRM si curentul direct mediu I ̅FAV pe care le va suporta in functionare normala.

Concret, pentru redresorul considerat am calculat, in prima aproximatie, considerand:

〖U ̅ 〗_dn= 〖U ̅ 〗_d0= U ̂ 6/π sin⁡〖π/6〗

U ̂=(U ̅_dn )/(6/π sin⁡〖π/6〗 )= (400 )/(6/π sin⁡〖π/6〗 )= 418.88 V

Curentul mediu prin fiecare brat al puntii redresoare sa fie:

I ̅_(FAV(brat))= ( I ̅_dn)/3= 440/3= 146.67 A

Am determinat apoi valorile minime admisibile pentru VRRM si I ̅FAVM:

V_RM=1.1∙c_v∙U ̂=1.1∙2∙418.88=921.5 V

Unde coeficientul 1.1 tine seama de faptul ca se admit variatii ale tensiunii intre 85% si 110%. Coeficientul cv = 1.5 … 2.5 este un coeficient de siguranta si se considera 1.5 atunci cand se cunoaste si se stapaneste natura si amplitudinea supratensiunilor si 2.5 atunci cand covertorul functioneaza in retele puternic ramificate si unde nivelul supratensiunilor nu poate fi antedeterminat.

I ̅_(FAVM )≥ I ̅_FAV/c_i

Unde ci = 0.6 … 0.9 este un coeficient de siguranta ce tine seama de faptul ca se foloseste racire naturala.

Pentru redresorul considerat rezulta cv =2 si ci=0.6

I ̅_(FAVM )≥ I ̅_FAV/c_i ≥ 146.67/0.6 ≥244.45 A

Am consultat catalogul de diode redresoare al USHA (INDIA) LTD si am ales dioda de tip D320/12, cu I ̅FAVM = 320 A si VRRM = 1200 V.

Pentru a suporta curentul mediu de 244.45 A se vor lega np diode in paralel:

n_p= I ̅_(FAVM(brat))/(I ̅_FAVM∙c_p )= 244.45/(320∙0.8)= 0.95 → np = 1 diode in paralel.

Coeficientul cp = 0.6 ... 0.9 tine seama de neuniformitatea repartitiei curentului prin cele np diode in paralel.

Am recalculat coeficientul cp: 〖c'〗_p ≥ I ̅_FAVM(brat) /(I ̅_FAVM∙n_p ) ≥ 244.5/(320∙1) ≥0.76 . Rezultand ca alegerea a fost bine facuta.

Alegerea sistemului de racire

Din catalog am notat marimile caracteristice diodei:

rezistenta dinamica: rT = 0.45 mΩ

tensiunea de prag: VT0 = 0.80 V

Am calculat puterea medie dezolvata in conductie in regim normal pe o dioda:

I ̅_FAV= I ̅_dn/(3∙n_p∙〖c'〗_p )=440/(3∙1∙0.76)= 192.98 A

I_FRMS= I ̅_FAV∙√3=334.26 A

P_FAV= V_T0∙I ̅_FAV+r_T∙I_FRMS^2=0.8∙192.98+0.45∙〖10〗^(-3) 〖334.26〗^2= 204.66

Am ales racirea unilaterala drept solutie costructiva de racire a diodei. In primul grafic pentru I ̅FAV = 200 A rezulta ca dioda poate disipa cel mult 200 W, deci aproape de valoarea obtinuta prin calcul. Tot din primul grafic mai rezulta ca pentru disiparea celor 200W, functionand la TA = 40° C, dioda trebuie echipata cu o capsula si un radiator a caror rezistenta termica sa fie cel mult egala cu 0.6° C/W.