- •Содержание
- •Введение
- •Лекция №1 Общие сведения. Нагрев электрических аппаратов при длительном режиме работы
- •Нагрев электрических аппаратов при длительном режиме работы
- •Режимы нагрева аппаратов
- •Лекция №2 Нагрев аппаратов в переходных режимах
- •Лекция № 3 Электрические контакты, режимы их работы
- •Лекция № 4 Отключение электрических цепей
- •Способы гашения электрической дуги
- •Лекция № 5 Электромагниты
- •Лекция № 6 Влияние короткозамкнутого витка на работу аппаратов переменного тока. Расчет электромагнитов
- •Расчет обмоток электромагнитов Расчет обмотки электромагнита постоянного тока
- •Лекция № 7 Расчет обмотки электромагнитов переменного тока
- •Расчет силы тяги электромагнитов
- •Динамика работы электромагнита
- •Лекция № 8 Электромеханические аппараты автоматики
- •Лекция № 9 Электромагнитные реле
- •Лекция № 10 Тепловые реле. Реле времени
- •Электромеханические реле времени
- •Лекция № 11 Полупроводниковые реле
- •Лекция № 12 Контакторы и магнитные пускатели
- •Лекция № 13 Предохранители
- •Лекция № 14 Автоматические выключатели
- •Лекция № 15 Аппараты управления
- •Лекция № 16 Применение реле для защиты электроустановок
- •Лекция № 17 Датчики неэлектрических величин
- •Лекция № 18 Электромагнитные муфты управления
- •Лекция № 19 Выключатели переменного тока высокого напряжения
- •Лекция № 20 Вакуумные и воздушные выключатели
- •Лекция № 21 Трансформаторы тока и напряжения
- •Лекция № 22 Разъединители, отделители, короткозамыкатели, реакторы
- •Библиографический список
- •Контрольные работы №1 и №2
- •Введение
- •1. Контрольная работа №1
- •1.1 Задание контрольной работы №1
- •1.2. Методические указания
- •1.3. Принцип работы схемы управления двигателем постоянного тока
- •1.4. Пример выполнения контрольной работы №1
- •2. Контрольная работа №2
- •2.1. Задание контрольной работы №2
- •2.2. Методические указания
- •2.3. Пример выполнения контрольной работы №2
- •2.3.1.1. Выбор рубильника
- •2.3.1.2. Выбор максимальных токовых реле
- •2.3.1.3 Выбор магнитного пускателя
- •2.3.1.4. Выбор тепловых реле
- •2.3.1.5. Выбор предохранителей
- •2.3.2.1. Выбор автоматического выключателя
- •2.3.2.2. Выбор плавких предохранителей
- •Преобразователи частоты
- •Расчет преобразователя частоты общего назначения
- •Расчет выпрямителя.
- •Расчет параметров охладителя.
- •Расчет фильтра.
- •Расчет снаббера.
- •Вопросы по самопроверке усвоения материала
- •Список использованных источников
Расчет преобразователя частоты общего назначения
Методика расчета приведена для ПЧ с АИН (см. рис. 17), выполненного с использованием гибридных модулей, состоящих из ключей IGВТ и обратных диодов FWD, смонтированных в одном корпусе на общей теплоотводящей пластине.
Расчет инвертора. Максимальный ток через ключи инвертора определяется из выражения:
(3)
где Рном — номинальная мощность двигателя, Вт; k1 = 1,2–1,5 — коэффициент допустимой кратковременной перегрузки по току, необходимой для обеспечения динамики ЭП; k2= 1,1 –1,2 — коэффициент допустимой мгновенной пульсации тока; ηном — номинальный КПД двигателя; Uл — линейное напряжение двигателя, В.
Ключи IGBT выбираются с постоянным (номинальным) током коллектора Ic ≥ Ic max.
Расчет потерь в инверторе при ШИМ формировании синусоидального тока на выходе заключается в определении составляющих потерь IGBT в проводящем состоянии и при коммутации, а также потерь обратного диода.
Потери в IGBT в проводящем состоянии
(4)
где Icр = Ic max/k1 — максимальная амплитуда тока на входе инвертора, A; D = tр/T ≈ 0,95 — максимальная скважность; cosθ ≈ cosφ — коэффициент мощности; Uce(sat) — прямое падение напряжения на IGBT в насыщенном состоянии при Icр и Тj = 125 °С (типовое значение Uce(sat)= 2,1—2,2 В).
Потери IGBT при коммутации
(5)
где tс(on), tс(off) — продолжительность переходных процессов по цепи коллектора IGBT на открывание tс(on) и закрывание tс(off) транзистора, с (типовое значение tс(on) = 0,3–0,4 мкс; tс(off) = 0,6–0,7 мкс); Uсс — напряжение на коллекторе IGBT, В (коммутируемое напряжение, равное напряжению звена постоянного тока для системы АИН—ШИМ); fsw— частота коммутаций ключей, Гц (частота ШИМ), обычно от 5000 до 15 000 Гц.
Суммарные потери IGBT
PQ = PSS + PSW (6)
Потери диода в проводящем состоянии
(7)
где Iер ≈ Icр — максимальная амплитуда тока через обратный диод, А; Uе — прямое падение напряжения на диоде (в проводящем состоянии) при Iер, В.
Потери при восстановлении запирающих свойств диода
PDR = (Irr Ucc trr fsw)/8 (8)
где Irr — амплитуда обратного тока через диод, А (Irr ≈ Iср); trr. — продолжительность импульса обратного тока, с (типовое значение 0,2 мкc). Суммарные потери диода
PD = PDS + PDR (9)
Результирующие потери в IGBT с обратным диодом:
PT=PQ + PD = PSS +PSW + PDS + PDR. (10)
Найденные результирующие потери являются основой для теплового расчета инвертора, в ходе которого определяются тип и геометрические размеры необходимого охладителя, а также проверяется тепловой режим работы кристаллов IGBT и обратного диода.
Максимально допустимое переходное сопротивление охладитель—окружающая среда Rth(f-a), °С/Вт, в расчете на пару IGBT/FWD (транзистор/обратный диод)
(11)
где Та = 45—50 °С — температура охлаждающего воздуха; Тс = 90—110 °С —температура теплопроводящей пластины; РT—суммарная мощность, Вт, рассеиваемая одной парой IGBT/FWD; Rth(c-f)— термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля в расчете на одну пару IGBT/FWD, °С/Вт.
Температура кристалла IGBT, °С, определяется по формуле
Tja=Tc + PQ Rth(j-c)q (12)
где Rth(j-c)q — термическое переходное сопротивление кристалл—корпус для IGBT части модуля, °С/Вт. При этом должно выполняться условие Tja < 125 °С.
Температура кристалла обратного диода FWD, °С,
Tjd=Tc + PDRth(j_c)d, (13)
где Rth(j_c)d — термическое переходное сопротивление кристалл—корпус для FWD части модуля, °С/Вт.
Должно выполняться условие Тjd < 125 °С.
Если Тjd ≥ 125 °С или опасно приближается к этой максимально допустимой температуре кристалла, то нужно улучшить теплоотдачу за счет использования охладителя с меньшим значением сопротивления Rth(f-a), т. е. задавшись меньшей температурой корпуса Тс.