PARTEA a II-a Elaborare documentatie de executie varianta ...automation.ucv.ro/hydico/pdf/Studiu_ICMET_etapa_2.pdf · ... Specificatia de aparate convertizor static de ... elimina

Embed Size (px)

Citation preview

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    1

    PARTEA a II-a Elaborare documentatie de executie varianta model functional ansamblu sistem de actionare

    ICMET Craiova 2013 Dreptul de folosire sau multiplicare apartine ICMET Craiova. Orice folosire, transmitere

    sau multiplicare fara autorizarea ICMET Craiova, constituie divulgare

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    2

    CUPRINS

    CAPITOLUL 1 ACTIONARI CU TURATIE VARIABILA 3 1.1. AVANTAJELE ACTIONARILOR CU TURATIE VARIABILA 3 1.2. DEZAVANTAJELE ACTIONARILOR CU TURATIE VARIABILA 4 1.3. CERINTE SI IMPUNERI ALE DIRECTIVELOR EUROPENE IN DOMENIU 4 CAPITOLUL 2 PROIECT MODEL FUNCTIONAL CONVERTIZOR STATIC DE FRECVENTA 9 2.1. CARACTERISTICI TEHNICE SI FUNCTIONALE 9 2.2. COMPONENTA CONVERTIZORULUI STATIC DE FRECVENTA 10 2.2.1. Puntea redresoare 10 2.2.2. Filtrul pentru circuitul intermediar 11 2.2.3. Puntea invertor 12 2.2.4. Traductoare marimi electrice 15 2.2.4.1. Traductor de curent HALL 15 2.2.4.2. Traductor de tensiune 16 CAPITOLUL 3 CONDITII PENTRU ALEGEREA MOTORULUI DIN CADRUL SISTEMULUI DE ACTIONARE 18 BIBLIOGRAFIE 23 Anexa1: Schema electrica convertizor static de frecventa 55 kW 24 Anexa2: Specificatia de aparate convertizor static de frecventa 55 kW (circuit de forta) 25 Anexa3: Desen de gabarit dulap convertizor static de frecventa 55 kW 26 Anexa4a: Modul cu diode redresoare_file de catalog 27 Anexa4b: Condensator electrolitic in carcasa de aluminiu_file de catalog 32 Anexa4c: Modul cu tranzistoare IGBT_file de catalog 54 Anexa4d: Driver pentru modul cu tranzistoare IGBT_file de catalog 60 Anexa4e: Traductor de curent Hall_file de catalog 71 Anexa4f: Traductor de tensiune_file de catalog 74 Anexa4g: Motoare asincrone trifazate_file de catalog 78

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    3

    CAPITOLUL 1 ACTIONARI CU TURATIE VARIABILA

    1.1. AVANTAJELE ACTIONARILOR CU TURATIE VARIABILA

    Principalele avantaje economice, energetice si de functionare ale sistemelor de actionare reprezentate de motoare asincrone alimentate prin convertizoare de frecventa sunt urmatoarele:

    a) Sistemele de actionare cu motoare asincrone si convertizoare de frecventa, permitand functionarea cu turatie variabila sunt foarte eficiente energetic, generand economii importante care au durate de amortizare a costurilor suplimentare ale echipamentelor reduse (uneori sub un an).

    b) Reduc considerabil consumul de electricitate, reduc deteriorarea motorului si zgomotul iar spatiile unde sunt instalate necesita mai putina racire.

    c) Maresc flexibilitatea productiei, intrucat detin numeroase functii de control cum ar fi accelerarea, decelerarea, opriri directe sau in trepte, etc. In plus, ca si dispozitivele de pornire lenta, rezolva problema supracurentilor la pornire si oprire.

    In cazul turbopompelor, cuplul este proportional cu patratul turatiei, care este proportionala cu frecventa. Deci, pentru a mentine capacitatea de supraincarcare ar trebui ca raportul tensiunilor sa fie egal cu raportul patratelor frecventei. In general, insa, din cauza saturatiei si a conditiilor de racire, se prefera pastrarea constanta a raportului U/f la turatii subsincrone.

    Pe langa efectul benefic asupra pierderilor in motor datorita reducerii sarcinii la arbore, modificarea frecventei concomitent cu tensiunea de alimentare mai are urmatoarele efecte:

    - reducerea pierderilor in cupru; aceste pierderi depind de raportul dintre frecventa momentana si frecventa nominala, de patratul raportului tensiunilor; prin compensarea alunecarii, aceste pierderi sunt micsorate fata de cele nominale;

    - pierderile in fier scad cu raportul (f/fn)unde =1,2 1,6; - pierderile mecanice si de ventilatie scad cu patratul turatiei; - pierderile suplimentare datorate incalzirii statorului prin curentul de magnetizare raman constante. Toate acestea conduc la pastrarea unui randament foarte bun al motorului, pe

    intreg domeniul de reglare si diminuarea pierderilor la mers in gol. Un avantaj important al utilizarii actionarilor cu turatie variabila in instalatiile de

    pompare este mentinerea constanta a presiunii in retelele de transport care nu mai este pulsatorie, ca in cazul reglarii prin pornirea/oprirea pompei, ceea ce reduce riscul de aparitie a fisurilor in conductele retelei. Utilizarea convertizoarelor statice de frecventa, pentru alimentarea motoarelor electrice asincrone, usureaza conditiile de functionare ale acestora datorita urmatoarelor avantaje: realizeaza curenti de pornire de valori foarte mici (max. 1,5 in functie de aplicatie)

    comparativ cu pornirile clasice (direct, stea-triunghi, autotransformator, etc.); elimina socurile electrice si mecanice la pornire si oprire; realizeaza timpi de accelerare-decelerare reglabili in bucla de reglaj tehnologic; permit realizarea unui sistem automat simplu si sigur; au inglobate toate protectiile necesare motorului actionat, precum si protejarii proprii. Functionarea la turatii scazute reduce uzura mecanica a lagarelor.

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    4

    1.2. DEZAVANTAJELE ACTIONARILOR CU TURATIE VARIABILA a) Nu exista productie de serie la actionarile electrice reglabile pentru motoarele de puteri mari, astfel ca acestea trebuie facute la comanda, ceea ce mareste pretul. b) In general, actionarile electrice reglabile nu sunt rentabile pentru motoare mai mici de 10 15 kW pentru care economiile potentiale sunt mici in comparatie cu pretul convertizorului de frecventa. c) Actionarile electrice reglabile ar putea fi folosite pentru a evita problemele legate de pornire. Totusi nu este cazul din cauza diferentei mari de pret dintre actionarea reglabila si un dispozitiv de pornire lenta. d) Conditiile de racire ale motoarelor sunt mai slabe, ceea ce poate conduce la defectiuni sau reduceri ale duratei de viata pentru motoarele care functioneaza durate mari de timp la viteze scazute. e) Pentru anumite tipuri de convertizoare de frecventa solicitarile dielectrice ale izolatiei motoarelor sunt mai mari datorita vitezei mari de variatie a tensiunii aplicate infasurarii care conduce la o repartizare a tensiunii neuniforma (primele spire sunt supuse la o tensiune mai mare). f) Nu sunt economice la sistemele care functioneaza un timp indelungat cu turatii apropiate de turatia nominala datorita pierderilor suplimentare. Pierderile suplimentare care intervin datorita convertizorului static de frecventa sunt: - pierderi proprii ale convertizorului; - pierderi suplimentare in motor datorate armonicilor (marirea pierderilor in infasurari datorita efectului pelicular si a pierderilor in fier prin curenti turbionari si histetrezis) intre 0,1 si 2%. g) Exista pericolul producerii rezonantei pe anumite frecvente, cu consecinte grave asupra echipamentelor.

    1.3. CERINTE SI IMPUNERI ALE DIRECTIVELOR EUROPENE IN DOMENIU

    Datorita importantei si multiplelor aplicatii posibile ale actionarilor cu turatie variabila IEEE a elaborat standardul IEC 61800 Actionari electrice de putere cu viteza variabila, adoptat la nivel european de CENELEC (Comitetul European de Standardizare in Electrotehnica) sub indicativul EN 61800.

    In cadrul multiplelor sectiuni ale acestuia se realizeaza o prezentare completa a cerintelor pe care trebuie sa le indeplineasca sistemele de actionare cu motoare electrice alimentate prin convertizoare de frecventa si probelor la care trebuie supuse acestea.

    Corespunzator acestui normativ, sistemele de actionare cu viteza variabila pot fi instalate:

    a. in locuri cu acces deschis (locuinte, birouri, spatii comerciale etc) in care alimentarea cu energie electrica se realizeaza direct la joasa tensiune, fara transformator, direct din instalatiile electrice care alimenteaza cladirile respective;

    b. in alte locuri decat cele prevazute la punctul a, fiind alimentate din alte retele decat cele la care sunt conectate spatiile publice.

    Din acest punct de vedere, sistemele de actionare cu turatie variabila sunt impartite

    in 4 categorii:

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    5

    C1 sisteme de joasa tensiune (

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    6

    Criteriul de calificare Cerinta

    A B C

    Performantele unei componente Functionarea sistemelor de achizitie, prelucrare si stocare a informatiilor

    Fara perturbatii ale comunicatiei si schimbului de informatii cu componentele externe

    Perturbatii temporare ale comunicatiei dar fara mesaje de eroare din partea componentelor interne sau externe care ar putea provoca oprirea

    Erori de comunicatie, pierderi de date si de informatii. Fara pierderi ale programelor memorate . Fara pierderi ale programelor utilizator Fara pierderi ale reglajelor Fara autorevenire

    Performantele unei componente Functionarea dispozitivelor de afisare si a tablourilor de comanda

    Fara modificari ale informatiilor afisate, doar o usoara fluctuatie a luminozitatii dispozitivelor de afisare sau usoare miscari ale caracterelor

    Modificari temporare vizibile ale informatiilor. Iluminare intempestiva a dispozitivelor de afisare

    Oprire, pierderi definitive ale informatiilor sau mod de functionare neautorizat, afisare de informatii clar eronate. Fara pierderi ale programelor memorate . Fara pierderi ale programelor utilizator Fara pierderi ale reglajelor

    In nici o situatie nu se accepta pornirea intempestiva (nedorita, fara o comanda externa sau prin automatica de sistem) a sistemului de actionare, care poate conduce la punerea in miscare a motorului alimentat.

    Cerintele specifice la distorsionarea tensiunii de alimentare precum si normele care precizeaza valorile limita sunt urmatoarele:

    Tab. 1.3.2 Cerinte minimale de imunitate la distorsiuni ale tensiunii sisteme de actionare JT Sisteme pentru spatii cu acces

    liber Alte sisteme Fenomenul Document de

    referinta Nivel Document de referinta Nivel

    Criteriul de performanta

    Armonici (THD si armonici individuale)

    CEI 61000-2-2 Valoarea nivelului de compatibilitate

    CEI 61000-2-4 Clasa 3

    Valoarea nivelului de compatibilitate

    A

    Armonici tranzitorii (

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    7

    Tab. 1.3.3 Cerinte minimale de imunitate la distorsiuni ale tensiunii sisteme de actionare IT

    Fenomen Document de referinta Nivel Criteriu de

    performanta Armonici (THD si armonici individuale)

    CEI 61000-2-4 Clasa 3

    Valoarea nivelului de compatibilitate A

    Armonici tranzitorii (

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    8

    Tab. 1.3.7 Cerinte minimale tensiune alimentare componente auxiliare sisteme IT

    Fenomen Document de referinta Nivel Criteriu de

    performanta

    Dezechilibru tensiuni CEI 61000-2-4 Clasa 2 2% componenta negativa A

    Variatii de frecventa CEI 61000-2-4 2% 4% daca alimentarea este separata de reteaua publica

    A A

    Viteza de variatie a frecventei CEI 61000-2-4

    1%/s 2%/s daca alimentarea este separata de reteaua publica

    A A

    La nivel european, extinderii utilizarii actionarilor cu turatie variabila i se acorda o

    importanta speciala in cadrul masurilor care pot conduce la reducerea consumurilor energetice.

    Directiva 2006/32/CE a Parlamentului European prevede ca statele membre trebuie sa atinga, in domeniul cresterii eficientei utilizarii energiei, obiectivul realizarii unei reduceri de 9% a consumului pana in anul 2016 in raport cu anul 2006. In Carta verde a Comisiei europene "Eficacitate energetica sau Cum sa consumi mai bine cu mai putin" din 22 iunie 2005 se estimeaza ca Uniunea Europeana poate reduce consumul energetic cu 20% pana in 2020, ceea ce ar elibera o suma de 60 miliarde euro/an pentru a fi investiti in alte domenii.

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    9

    CAPITOLUL 2 PROIECT MODEL FUNCTIONAL CONVERTIZOR STATIC DE FRECVENTA Conform obiectivelor etapei 2 de executie din planul de realizare al proiectului, ICMET Craiova a elaborat documentatia pentru modelul functional al unui convertizor static de frecventa cu puterea de 55 kW. 2.1. CARACTERISTICI TEHNICE SI FUNCTIONALE Convertizorul static de frecventa proiectat cu caracteristici tehnice superioare asigura reglarea turatiei unui motor asincron cu rotorul in scurtcircuit intre zero si valoarea nominala utilizand un algoritm de comanda bazat pe control predictiv. Marimi de intrare Tensiunea de alimentare 3 x 400 V c.a. (+15%; -20%) Frecventa tensiunii de alimentare 50 Hz + 2% Marimi de iesire Puterea nominala de iesire 55 KW Capacitate de suprasarcina 1,5 Pn / 30 sec. Curentul nominal de iesire 86 A c.a. Tensiunea de iesire reglabila 3 x (0...400 V c.a) Domeniul de variatie a frecventei 1,5 Hz... 50 Hz (100 Hz) Componente electronice de putere tranzistoare IGBT Timp de accelerare si decelerare 5...180 sec, ajustabil Marimi de reactie 0...10 V sau 4... 20 mA Sistem de racire ventilatie fortata Conditii de mediu Zona climatica climat normal (N) Altitudinea maxima 1000 m Temperatura mediului ambiant -10C +40C Umiditate relativa la 25C max.80% fara condensare

    Protectii Convertizorul static de frecventa este protejat la aparitia accidentala a urmatoarelor situatii:

    - scurtcircuit - supratensiune in circuitul intermediar - supratemperatura - blocare motor.

    Interfata minimala a) Semnalizari pe unitatea de comanda electronica: START, STOP, INTERBLOCARE, DESATURARE, Uintermediar, AVARIE. b) Semnalizari pe display-ul cu cristale lichide de pe panoul frontal al convertizorului Display-ul poate fi configurat sa afiseze: starea convertizorului, frecventa de iesire/frecventa prescrisa, curentul prin motor, tipul avariei, etc. c) Semnalizari la distanta

    - semnalizare functionare invertor "Start" - semnalizare nefunctionare invertor "Stop" - semnalizare defect invertor "Avarie"

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    10

    d) Comenzi de la distanta - pornire/oprire invertor, - schimbarea sensului de rotire,

    - cresterea/scaderea turatiei motorului de actionare.

    2.2. COMPONENTA CONVERTIZORULUI STATIC DE FRECVENTA Convertizorul static de frecventa cuprinde urmatoarele subansamble pe circuitul de forta, conform schemei electrice prezentate in Anexa 1 si a specificatiei de aparate prezentate in Anexa 2:

    punte redresoare filtru pentru circuitul intermediar punte invertoare traductoare marimi electrice.

    2.2.1. Puntea redresoare Transforma tensiunea alternativa trifazata in tensiune continua pentru circuitul intermediar. Elementele componente (module cu diode redresoare) alese pentru proiect din gama ofertelor existente pe piata, indeplinesc urmatoarele conditii: Caracteristici generale - Transfer de caldura prin placa de baza metalica izolata - Lipituri sigure pentru o fiabilitate ridicata - Conexiuni tip jumatate de punte (half bridge)

    Caracteristici electrice Tensiunea inversa de varf repetitiva 400 1800 V

    Tensiuniea inversa de varf nerepetitiva 500 1900 V

    Curentul efectiv (RMS) (valoare maxima) @ 85C 175 A

    Curentul direct (valoare medie) @ 85C 100 A

    Curentul tranzitoriu 10 ms @ 125C 2000 A Temperatura jonctiunii -40 +125C Temperatura de stocare -40 +125C

    Pentru realizarea convertizorului static de frecventa cu puterea de 55 kW se va alege modulul cu diode redresoare de 100A/1600V (vezi Anexa 4a).

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    11

    2.2.2. Filtrul pentru circuitul intermediar Este dimensionat sa corespunda frecventei de comutatie din invertor si asigura un factor de pulsatie impus al tensiunii si curentului. Dupa cuplarea tensiunii de alimentare bateria de condensatoare CF se incarca prin rezistenta de incarcare RI, scurtcircuitata de contactorul K la atingerea tensiunii de 350 V in circuitul intermediar. La decuplarea tensiunii de alimentare bateria de condensatoare se descarca prin rezistenta legata in paralel la bornele condensatoarelor. Condensatoarele electrolitice in carcasa de aluminiu, alese pentru proiect din gama ofertelor existente pe piata, indeplinesc urmatoarele conditii: Caracteristici generale - Fiabilitate ridicata - Caracteristici termice bune si riplu mare de curent - Durata de viata lunga - Domeniu larg de temperatura - Terminale disponibile PAPR (Protection Against Polarity Reversal) - Versiune optimizata de constructie pentru racire prin montare pe radiator - Disponibile si in versiunea cu inductanta mica - Compatibile cu directivele RoHS Constructie - Carcasa de aluminiu cu manson izolator - Poli cu conexiuni terminale cu surub - Montare cu inele, cleme sau surub Specificatii si caracteristici electrice Tensiune nominala (VR) Supratensiune (VS)

    350 ... 500 V c.c. 1.10 VR (105 C: VR = 500 V c.c., 85 C: VR = 450 V c.c.)

    Capacitate nominala (CR) Toleranta

    1000 ... 18000 F 20%

    Factor de pierderi @ 20 C (tan ) 0.20 Curent de scurgere @ 20 C, 5 min (Ileak)

    AV

    V

    F

    CAI RRleak

    4018,085,0

    +

    Inductanta proprie (ESL) d = 51.6 mm: aprox. 15 nH d 64.3 mm: aprox. 20 nH Condensatoare proiectate cu inductanta scazuta: d 64.3 mm: aprox. 13 nH

    Durata de viata

    @ 105 C; VR; IAC,R @ 85 C; VR; IAC,R @ 40 C ; VR; 2.0 IAC,R

    > 6000 h > 30000 h > 250000 h

    Cerinte: C/C 15% din valoarea initiala tan 1.75 ori din limita initiala specificata Ileak limita initiala specificata

    Test de anduranta in tensiune

    @ 105 C; VR; IAC.R 2000 h

    Cerinte post test: C/C 10% din valoarea initiala tan 1.3 ori din limita initiala specificata Ileak limita initiala specificata

    Test de rezistenta la vibratii IEC 60068-2-6. Domeniu de frecventa 10 ... 55 Hz, amplitudinea deplasarii 0,75 mm, acceleratie max. 10g, durata 3 x 2 h. Capacitor montat rigid pe suprafata de lucru.

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    12

    Caracteristici la temperatura scazuta Raportul maxim al impedantelor la 100 Hz

    Z -25C/ Z 20C = 4 Z -40C/ Z 20C = 10

    Categorie climatica IEC 60068-1

    Condensatorul este calculat pentru limitarea valorii varf-varf a riplului la un anumit procent din tensiunea nominala. Valoarea varf-varf a riplului a integralei curentului continuu este 0,1 A-sec. Pentru a limita aceasta valoare la 5% din tensiunea continua de alimentare care este de 350 V, condensatorul trebuie sa aiba o capacitate de 4700 F. In consecinta, s-a ales condensatorul electrolitic in carcasa de alumiuniu cu capacitatea de 4700 F/450V (vezi Anexa 4b). 2.2.3. Puntea invertor Transforma tensiunea continua din circuitul intermediar in tensiune alternativa trifazata de amplitudine si frecventa reglabile. Modulele cu tranzistoare IGBT din componenta invertorului sunt comandate de amplificatoare de impuls separate de partea de comanda prin optocuploare. Fiecare amplificator de impuls are sursa proprie de alimentare. Modulele cu tranzistoare IGBT, alese pentru proiect din gama ofertelor existente pe piata, indeplinesc urmatoarele conditii: Caracteristici generale - Produse de ultima generatie robuste si sigure in functionare - Placa de baza din cupru izolata utilizand tehnologia DBC (Direct Bonded Copper) - Capacitate crescuta de cicluri de putere - Cu rezistor de poarta integrat - Pentru frecvente mari de comutatie de pana la 12 kHz Observatii - Temperatura carcasei limitata la max. 125 C - Temperatura recomandata de functionare -40 +150 C - Rezultatele de fiabilitate ale produselor valide pentru temperatura jonctiunii de 150 C Valori absolute maxime IGBT Tensiunea CE cu conexiunea poarta emitor scurtcircuitata @ Tj = 25C (VCES) 1200 V

    @ Tc = 25C 616 A Curentul de colector continuu (IC) @ Tj = 175C @ Tc = 80C 474 A

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    13

    Curentul de colector nominal (ICnom) 400 A Curentul de colector de varf repetitiv (ICRM) 1200 A Tensiunea poarta emitor (VGES) -20 +20 V Temperatura jonctiunii (Tj) -40 +175C Dioda inversa

    @ Tc = 25C 440 A Curentul direct (IF) @ Tj = 175C @ Tc = 80C 329 A Curentul direct nominal (IFnom) 400 A Curentul direct de varf repetitiv (IFRM) 1200 A Temperatura jonctiunii (Tj) -40 +175C Modulul Curent instantaneu @ Tterminal = 80C (It(RMS)) 500 A Temperatura de stocare (Tstg) -40 +125C Tensiune verificare izolatie @ sinus c.a., t = 1 min. (Visol) 4000 V Pentru realizarea convertizorului static de frecventa cu puterea de 55 kW se va alege modulul cu tranzistor IGBT de 400A/1200V (vezi anexa 4c). Circuitele driver pentru modulele cu tranzistoare IGBT, alese pentru proiect din gama ofertelor existente pe piata, indeplinesc urmatoarele conditii: Caracteristici generale - Pentru module IGBT avand tensiunea CE (cu poarta emitor scurtcircuitat) de pana la 1200 V - Functioneaza ca un circuit dublu de drivere pentru IGBT si deasemeni ca doua drivere independente - Buffere de intrare compatibile CMOS/TTL (HCMOS) - Protectie la scurtcircuit prin monitorizarea tensiunii CE - Oprire usoara in caz de scurtcircuit - Izolare datorata transformatoarelor - Monitorizarea subtensiunii de alimentare (< 13 V) - Semnal de iesire logic pentru eroare de memorie Valori absolute maxime Tensiunea primara de alimentare (VS) 18 V Tensiunea semnalului de intrare (HIGH) @ 15 V si 5 V nivel de intrare (ViH) (VS + 0,3) V Curentul de varf de iesire (IoutPEAK) 8 A Curentul mediu de iesire (IoutAV) 50 mA Tensiunea CE (VCE) 1200 V Panta cresterii sau scaderii tensiunii (dv/dt) 75 kV/s Tensiune verificare izolatie IN-OUT @ sinus c.a., t = 2 sec. (VisolIO) 2500 V Temperatura de functionare (Top) -25 +85C Temperatura de stocare (Tstg) -25 +85C

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    14

    Pentru realizarea convertizorului static de frecventa cu puterea de 55 kW se va alege driverul pentru modulul cu tranzistor IGBT cu caracteristicile 15 V/ 50 mA (vezi Anexa 4d). Un rol important al circuitelor driver pentru IGBT este protectia la scurtcircuit si protectia la supratensiuni a tranzistoarelor IGBT. Protectia la scurtcircuit a tranzistoarelor IGBT Pentru a asigura o fiabilitate ridicata a convertizorului static realizat cu dispozitive semiconductoare de putere, protectia acestora la scurtcircuit este un element esential al unei proiectari corecte. In timpul functionarii pot apare scurtcircuite exterioare sau datorita defectarii unuia dintre tranzistoarele de pe un brat al puntii, ceea ce duce la conductia simultana a celor doua tranzistoare. In aceste cazuri tranzistorul poate fi protejat prin blocarea rapida a curentului de scurtcircuit, inainte ca acesta sa ia valori catastrofale. Datorita raportului mic ICM/IC, tranzistoarele nu pot fi protejate la scurtcircuit cu sigurante (se distrug mai repede decat sigurantele). Este deci necesar ca circuitul de control sa sesizeze in timp util aparitia scurtcircuitului iar circuitul de comanda in baza sa fie pregatit pentru a genera un semnal de blocare corespunzator curentului maxim prin tranzistor. Comanda dispozitivelor IGBT trebuie astfel realizata incat si in cazul scurtcircuitului punctul de functionare sa ramana in interiorul ariei de siguranta. Detectarea scurtcircuitului se poate face in doua moduri: - prin masurarea curentului de colector; - prin monitorizarea tensiunii de saturatie colector-emitor a tranzistorului Transformatoarele de curent sau sunturile pot fi incluse in fiecare brat al puntii sau adaugate pe circuitul de curent continuu. Curentul continuu (de alimentare a puntii) este o masura corecta a curentului de sarcina in orice moment. Este deci suficient ca

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    15

    acest curent sa fie monitorizat atunci cand sarcina este rezonabil de simetrica, pentru a obtine o protectie fiabila. In eventualitatea unui defect toate tranzistoarele de putere trebuie blocate pentru a evita trecerea unui curent intens si distrugerea acestora. O alta metoda de detectare a curentului de scurtcircuit, consta in monitorizarea tensiunii colector-emitor a tranzistorului de putere. Ca urmare a iesirii din saturatie (la curenti de colector mari) tensiunea UCE creste brusc. Circuitul de protectie va declansa procesul de blocare a tranzistorului atunci cand tensiunea UCE depaseste valoarea maxima prescrisa. La detectarea unui scurtcircuit, pentru a bloca tranzistorul IGBT are loc o reducere rapida a tensiunii de comanda UGE in trepte sau dupa o rampa astfel incat varful de tensiune care apare sa fie redus (sa nu depaseasca valorile admisibile). Limitarea cresterii tensiunii grila-emitor la o valoare cuprinsa intre 16-18V se poate face de exemplu prin montarea unei diode Zener intre grila si emitor. Pentru a obtine o fiabilitate ridicata supracurentul trebuie anulat intr-un timp cat mai scurt (t < 10s). Protectia la supratensiuni a tranzistoarelor IGBT Supratensiunile care pot sa apara in functionarea convertorului static de frecventa sunt de doua tipuri - supratensiuni generate intern varfuri scurte ale supratensiunii produse de regimurile tranzitorii de comutatie pe inductantele parazite din circuit; - supratensiuni tranzitorii generate extern si care patrund in echipament din reteaua de alimentare. Pentru a proteja tranzistoarele de putere la supratensiunile tranzitorii generate in echipament este necesara, in primul rand, minimizarea inductantelor parazite ale liniilor interne de alimentare, printr-o buna proiectare a circuitelor. In al doilea rand se utilizeaza retele de supresie (snubbere) care la randul lor trebuie conectate cu terminalele cat mai scurte. Retelele de supresie au si alte functii importante printre care: minimizarea pierderilor in comutatie ale tranzistoarelor si mentinerea punctului de functionare in interiorul domeniului de siguranta. 2.2.4. Traductoare marimi electrice 2.2.4.1. Traductor de curent HALL Acesta este utilizat pentru masurarea curentului continuu si a formelor complexe de curent alternativ cu izolare galvanica asigurata intre primar (valoarea masurata) si semnalul analogic de iesire. Traductorul de curent Hall, ales pentru proiect din gama ofertelor existente pe piata, indeplineste urmatoarele conditii: Caracteristici generale - Principiul de masura se bazeaza pe efectul Hall - Izolare galvanica intre primar si circuitul secundar - Tensiune de izolare 3000 V - Consum redus de putere - Domeniu de masurare extins (3 x IPN) Avantaje - Montaj usor - Dimensiuni reduse si economie de spatiu

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    16

    - Forma constructiva unica pentru o gama larga de curenti - Imunitate ridicata la interferentele externe Caracteristici generale Temperatura de functionare (TA) -25 +85 C Temperatura de stocare (TS) -25 +85 C Greutatea 100 g Caracteristici electrice Curentul nominal primar (IPN) 50 600 A Domeniul de masurare al curentului primar (IPM) 150 A 1000 A Capacitate de suprasarcina (IP) 30000 A Tensiunea de iesire @ IPN (VOUT) 4 V

    @ TA = 0 .. + 70 C > 1 k Rezistenta de sarcina (RL) @ TA = - 25 ... + 85 C > 3 k Tensiunea de alimentare (VC) 15 V 5% Consumul de curent (IC) < 25 mA Tensiunea nominala de izolatie (Vb) 500 V Tensiune verificare izolatie @ sinus c.a., t = 1 min. (Vd) 3 kV Rezistenta de izolatie @ 500 VCC (Ris) > 500 M Precizia - caracteristici de performanta dinamica Precizia @ IPN,TA = 25C, 15 V (X) < 1 % Eroarea de liniaritate (L) < 0.5 % din IPN Timpul de raspuns la semnal treapta de 90 % din IPN (tr) < 3 s Banda de frecventa (BW) 0 50 kHz Pentru realizarea convertizorului static de frecventa cu puterea de 55 kW se va alege traductorul de curent cu domeniul de masurare in gama 1000 A (vezi Anexa 4e). 2.2.4.2. Traductor de tensiune Acesta este utilizat pentru masurarea electronica a curentilor de c.c., c.a. sau pulsatorii cu separare galvanica intre circuitul primar si cel secundar. Traductorul de tensiune, ales pentru proiect din gama ofertelor existente pe piata, indeplineste urmatoarele conditii: Caracteristici generale - Traductor de curent in bucla inchisa (compensat) folosind efectul Hall - Carcasa de plastic izolata. Principiul de utilizare Pentru masurarile de tensiune, un curent proportional cu tensiunea masurata trebuie sa treaca printr-o rezistenta externa care este aleasa de utilizator si instalata in serie cu circuitul primar al traductorului.

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    17

    Nota: precizia optima a traductorului se obtine la curentul nominal primar. Pe cat posibil rezistenta primara trebuie sa fie astfel calculata incat la valoarea nominala a tensiunii de masurat sa corespunda un curent primar de 10 mA. Avantaje - Precizie ridicata - Liniaritate foarte buna - Abatere termica redusa - Timp de raspuns mic - Latime mare de banda - Imunitate ridicata la interferentele externe - Perturbare redusa in mod comun. Caracteristici generale Temperatura de functionare (TA) 0 +70 C Temperatura de stocare (TS) -25 +85 C Rezistenta bobinei primare @ TA = 70 C (RP) 250 Rezistenta bobinei secundare @ TA = 70 C (RS) 110 Greutatea 22 g Caracteristici electrice Curentul nominal primar (IPN) 10 mA Domeniul de masurare a curentului primar 0 14 mA Curentul nominal secundar (ISN) 25 mA Raportul de transformare (KN) 2500 : 1000 Tensiunea de alimentare (VC) 12 15 V 5% Curentul consumat (IC) [10 (@ 15 V) + IS] mA Precizia - caracteristici de performanta dinamica

    @ 12 15 V 0,9 % Precizia generala @ IPN,TA = 25C (XG) @ 15 V ( 5%) 0,8 % Eroarea de liniaritate (L) < 0.2 % Timpul de raspuns la semnal treapta de 90 % din IPN (tr) 40 s Pentru realizarea convertizorului static de frecventa cu puterea de 55 kW se va alege traductorul de tensiune cu domeniul de masurare in gama 10-500 V (vezi Anexa 4f) . Desenul de gabarit al dulapului in care va fi amplasat convertizorului static de frecventa cu puterea de 55 kW este prezentat in Anexa 3.

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    18

    CAPITOLUL 3 CONDITII PENTRU ALEGEREA MOTORULUI DIN CADRUL SISTEMULUI DE ACTIONARE Ca parte componenta a unui sistem de actionare cu turatie variabila, motorul asincron trebuie ales luand in condiderare urmatoarele caracteristici:

    Randamentul maxim. La alegerea motorului trebuie gasita acea varianta pentru care se plateste un pret cat mai mic pentru un motor cu randament cat mai mare.

    Randamentul la incarcari partiale. Daca motorul va functiona perioade lungi la sarcini reduse, trebuie studiate curbele de randament din cataloagele de motoare. Exista producatori care ofera modele speciale pentru care pretind ca realizeaza randamentele ridicate si la sarcini mici.

    Puterea nominala. Cand se inlocuieste un motor, trebuie sa se aiba in vedere daca nu se poate alege un motor de putere mai mica. Pentru a face acest lucru, de obicei trebuie redusa sarcina. Aceasta oportunitate apare ca un rezultat al masurilor de conservare a energiei. De exemplu, prin echilibrarea rotorului unei pompe, se elimina excesul de sarcina si cererea de putere a acestei scade. O supradimensionare importanta a motorului conduce la folosirea lui cu eficienta redusa. Totusi, renteaza destul de rar sa inlocuiesti un motor din simplul motiv ca este supradimensionat. Maximul de eficienta al unui motor se afla, de obicei, cam la 80 % din incarcarea totala, dar eficienta ramane aproape de maxim pana cand incarcarea scade la jumatate, exceptand motoarele de puteri mici. In plus, un motor de putere mai mare este, in general, mai eficient si eficienta sa scade mai putin la incarcari mici Cand motorul functioneaza cu frecventa variabila, este de dorit ca acesta sa fie supradimensionat, pentru a se inlatura supraincalzirea. Pentru o masurare cu acuratete a puterii se foloseste wattmetrul, care tine cont de variatia factorului de putere al motorului, la diferite incarcari. Daca nu este necesara o masurare de precizie, se poate utiliza un ampermetru. Se citeste pe placuta motorului curentul nominal si se calculeaza sarcina motorului din raportul dintre curentul masurat si cel nominal. Factorul de putere ramane relativ constant pana la incarcari de aproximativ 65 %, prin urmare, cam acesta este nivelul pana la care metoda conduce la rezultate valide. Sub aceasta valoare, factorul de putere scade rapid si metoda masurarii curentului da valori ale puterii furnizate de motor mai mari decat cele reale.

    Factorul de serviciu Factorul de serviciu reprezinta procentul maxim de incarcare la care un motor poate functiona continuu, fara a se supraincalzi. Acest factor este legat de valoarea nominala a temperaturii motorului si asigura marja de eroare la calcularea marimii motorului, necesara pentru orice aplicatie. Cel mai mic factor de serviciu este 1,0. In mod obisnuit, motoarele de inalta eficienta au un factor de serviciu de cel putin 1,15. Motoarele proiectate pentru aplicatii care cer cuplu mare au factori de serviciu ridicati, mai mari de 1,4 pentru motoarele de putere mica. Un factor de serviciu mai mare ca 1,0 este utilizat pentru aplicatii in care motorul are o functionare de lunga durata la sarcini mici. Acest lucru permite alegerea celui mai mic motor posibil, care realizeaza cea mai mare eficienta

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    19

    la sarcini mici, fara teama ca motorul se va supraincalzii in timpul perioadelor ocazionale in care motorul functioneaza la incarcarea maxima. Chiar daca un motor are un factor de serviciu mai mare ca 1,0, functionarea sa peste valoarea sarcinii nominale ii reduce durata de viata si, in mod curent, ii reduce si eficienta.

    Caracteristica de cuplu Valoarea cuplului produs de un motor este strans legata de turatie Fig.3.1 ilustreaza acest aspect.

    Fig. 3.1 Caracteristica de cuplu pentru un motor clasic de curent alternativ

    Exista, asa cum se observa in figura, diferite denumiri date cuplului, in

    functie de procentul din turatie atins si anume:

    - cuplul la turatie nominala este cuplul masurat la sarcina nominala. Aceasta sarcina apare la turatie nominala. Valorile nominale sunt importante pentru sarcini al caror cuplu rezistent creste odata cu cresterea turatiei. Pompele si ventilatoarele sunt, in mod curent, sarcini de acest tip;

    - cuplul de pornire este cuplul motorului cand rotorul acestuia este blocat (la turatie zero). La alegerea unui motor este important sa se ia in considerare o sarcina cu un cuplu rezistent mare, cum ar fi cea creata de o banda transportoare. De asemenea, trebuie sa se indice cat de repede poate accelera motorul o sarcina care are inertie mare, cum ar fi un ventilator centrifugal sau un lift. Cuplul de pornire este o caracteristica mai putin importanta pentru sarcini care au inertie de rotatie mica, cum ar fi pompele centrifuge.

    - cuplul minim este cea mai mica valoare a cuplului pe care motorul il poate produce. Motorul va porni si se va opri dupa aceea daca sarcina cere un cuplu mai mare, chiar daca motorul este capabil sa actioneze sarcina la turatie normala. Aceasta valoare este importanta atunci cand motorul trebuie sa actioneze sarcini care dezvolta rapid rezistenta la pornire, cum ar fi compresoarele cu piston.

    - cuplul critic este valoarea maxima a cuplului pe care motorul il poate produce. Motorul atinge aceasta valoare in drumul sau de la oprire la supraincarcare. In conditii de supraincarcare, cuplul critic se dezvolta la o turatie mai mica decat cea nominala. Aceasta caracteristica a motorului este importanta pentru actionarea unor sarcini care cer, pentru scurta durata, valori extreme ale cuplului, cum ar fi un concasor.

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    20

    Cuplul ar avea un efect mic asupra eficientei, daca toti ceilalti factori ar ramane neschimbati. Totusi, realizarea unor cupluri mari cere schimbari majore in geometria motorului si aceasta afecteaza eficienta. Cuplul este produsul dintre forta si bratul ei, prin urmare motoarele cu cuplu mare au diametrul mare. Pentru motoarele monofazate, cel mai mare cuplu se gaseste la cele cu pornire prin condensator, urmand aceeasi ordine ca la clasificarea dupa marimea eficientei. Prin urmare si la motoarele monofazate eficienta ridicata este corelata cu turatie mare.

    Turatia maxima Campul magnetic al statorului motorului trifazat se roteste cu o viteza determinata de frecventa si de numarul de perechi de poli (n1= 60 f/p). Aceasta viteza se numeste viteza de sincronism. La frecventa de 50 Hz, aceasta viteza este 3000 rot/min pentru un motor cu 2 poli, 1500 rot/min pentru un motor cu 4 poli, 1000 rot/min pentru un motor cu 6 poli, etc.. La motoarele monofazate, viteza de sincronism se calculeaza in acelasi mod, chiar daca nu mai este vorba de un camp rotational. Pentru un motor asincron, turatia maxima este cu cateva procente mai mica decat cea de sincronism. Aceasta diferenta, numita alunecare este necesara pentru functionarea motorului, deoarece la un motor asincron, diferenta de viteza de rotatie dintre campul magnetic al rotorului si cel al statorului este cea care induce cuplul electromagnetic necesar crearii miscarii de rotatie a motorului. Dintre doua motoare care au celelalte caracteristici identice, mai eficient este acela care are o alunecare mai mica. Valoarea alunecarii are o influenta forte mare asupra cuplului, chiar daca aceasta reprezinta doar o mica parte din modificarea turatiei (Fig.3.1). Se poate crede ca aceasta diferenta de viteza este nerelevanta in privinta consumului de energie, dar ea poate deveni semnificativa atunci cand motorul este destinat sa actioneze o pompa sau un ventilator. Pentru o asemenea sarcina, cererea de putere creste forte mult cu turatia. In cazul extrem, atunci cand o pompa sau un ventilator refuleaza intr-un sistem in care debitul nu este constant, puterea ceruta este proportionala cu puterea a treia a turatiei. De exemplu, acest lucru este valabil pentru un ventilator care refuleaza intr-o conducta deschisa, sau pentru o pompa care refuleaza intr-un bazin. In aceste exemple, daca turatia creste cu un procent, puterea absorbita creste cu aproximativ trei procente. In astfel de cazuri, cresterea puterii cerute poate anula o mare parte din avantajele de eficienta ale unui motor de inalta eficienta. Aceasta binecunoscuta relatie dintre putere si cubul turatiei nu se aplica insa totdeauna. Atunci cand caracteristica retelei ventilatorului sau pompei poate fi mentinuta constanta, puterea creste cu puterea intai a turatiei. De exemplu, sistemele cu valva de control tind sa mentina presiunea constanta. Pentru asemenea sisteme, cresterea cu un procent a vitezei conduce la o crestere a cererii de putere cu unul, pana la doua procente. O cale de rezolvare a acestei probleme este inlocuirea motoarelor vechi cu unele noi, de inalta eficienta, dar care au aceeasi turatie cu cele inlocuite. Este posibil sa nu se poata gasi un asemenea motor, fara a compromite eficienta sau costul. In practica, nu se poate ajusta puterea absorbita de pompe si ventilatoare cu exact un procent. Se poate insa adapta ventilatorul sau pompa la cererea de sarcina si, in acelasi timp, se poate mari eficienta motorului.

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    21

    Pentru ventilatoare exista numeroase metode de reducere a puterii utile. Pentru pompele cu actionare directa exista una singura: modificarea dimensiunilor rotorului. Aceste metode produc, de obicei, reduceri de putere de la 10 % la 40 %.

    Temperatura de functionare In mod curent, defectele care apar la motoare sunt degradarea izolatiei si degradarea lagarelor. Ambele sunt legate de temperatura de functionare. Pentru orice tip de izolatie, durata de viata scade exponential cu cresterea temperaturii de functionare. Practica arata ca jumatate din defectarile motoarelor au loc datorita mentinerii bobinajului, o lunga durata, la temperaturi mai mari decat cele prescrise. S-a estimat ca o crestere cu 10C a temperaturii bobinajului reduce cu aproape jumatate durata de viata a izolatiei si la un sfert pe cea a lagarelor. Limitele temperaturii unui motor pot fi indicate prin specificarea clasei de izolatie sau a temperaturii mediului ambiant. In al doilea caz trebuie, de asemenea, sa se precizeze factorul de serviciu si altitudinea. Altitudinea este importanta deoarece la altitudini mari aerul este mai putin dens si posibilitatile de racire naturala sunt mai mici. In numeroase aplicatii, temperatura de functionare a motorului depinde mai mult de sarcina decat de temperatura mediului ambiant. Motoarele capsulate nu pot elimina caldura prin ventilatie directa, astfel incat racirea lor se realizeaza pe conductie prin carcasa. Daca un motor functioneaza intr-un mediu cu temperatura ridicata, exista doua cai de a realiza durata normala de viata. Una este utilizarea unui motor a carui izolatie este construita dintr-un material ce permite functionarea la temperaturi ridicate, cealalta este utilizarea unui motor cu putere nominala mare, care sa functioneze la sarcina mica.

    Alti factori care pot conduce la cresterea temperaturii unui motor sunt:

    pornirile frecvente Curentul de pornire al motorului este de cateva ori mai mare decat curentul de serviciu. Caldura generata de ciclul de pornire este disipata incet, astfel ca pornirea repetata conduce la cresterea drastica a temperaturii.

    alimentarea motorului prin convertizor static cu frecventa variabila Unele echipamente electronice care furnizeaza frecventa variabila produc distorsiuni aspra puterii absorbite, pe care motorul le transforma in caldura. In aplicatiile cuplu-constant, motoarele se supraincalzesc datorita curentului care ramane la o valoare ridicata.

    calitate redusa a energei electrice Un motor nu poate folosi eficient puterea electrica daca aceasta are o forma distorsionata. El converteste o mare parte din aceasta putere in caldura. Daca sursa de alimentare asigura o tensiune puternic distorsionata, motorul va functiona supraincalzit.

    echilibrarea fazelor Mici dezechilibre intre faze pot conduce la cresteri importante de temperatura.

    mediul ambiant murdar Daca motorul este prevazut sa functioneze cu racire naturala si aerul din mediu ambiant este incarcat cu particule (impuritati), acestea patrund in interiorul motorului si reduc suprafata de transfer de caldura. O depunere de murdarie reduce transferul de caldura si in cazul unui motor capsulat.

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    22

    altitudinea mare Aerul din interiorul si din exteriorul unui motor este calea de eliminare a caldurii motorului. La altitudini mari, aerul este mai rarefiat si motorul risca sa se supraincalzeasca.

    Alimentarea cu tensiune joasa Functionarea la tensiuni joase permite o eficienta ridicata a motoarelor. Tensiunea joasa cere o izolatie mai redusa a bobinajului si conductorul poate avea diametrul mai mare. Acest lucru conduce la micsorarea pierderilor prin efect Joule Lentz si cresterea fluxului magnetic. Diferenta de eficienta obtinuta prin acest aspect de proiectare a motorului este intre unu si doua procente. Alegerea unui astfel de motor trebuie sa tina insa cont de posibilitatile de alimentare a sa cu o tensiune joasa. Daca pentru aceasta este necesar un transformator, s-ar putea sa nu se mai obtina economia de energie scontata.

    Fluctuatii ale tensiunii de alimentare Un motor functioneaza cu eficienta ridicata atunci cand este alimentat cu exact valoarea tensiunii sale nominale. Daca tensiunea este mai mica, eficienta motorului scade, cuplul la pornire scade si motorul se incalzeste mai mult decat este prevazut. Daca tensiunea este mai mare, scade eficienta si creste curentul la pornire. Exista insa si motoare proiectate sa functioneze la mai multe valori standard ale tensiunii. Acestea insa au eficienta mai mica. Diferentele de eficienta intre diferitele valori standard ale tensiunii pot ajunge la cateva procente.

    Factorul de putere Factorul de putere al motoarelor este relativ ridicat la sarcini mari, dar scade radical la incarcari sub jumatate din sarcina nominala. Motoarele mari au oarecum un factor de putere ridicat pentru toate nivelele de incarcare. Eficienta motorului nu are un efect semnificativ asupra factorului de putere.

    Intensitatea curentului de pornire (rotor blocat) Motoarele de inalta eficienta pot avea curenti de pornire mai mari decat motoarele obisnuite. Acest lucru este cauzat de rezistenta mai mica a bobinajului. Prin urmare, curentul de pornire al motoarelor de inalta eficienta poate fi prea mare pentru sigurantele existente, intrerupatoare, contactoare, etc.. Daca apare aceasta problema, o solutie ieftina este folosirea unui starter. Acesta limiteaza curentul motorului pana cand turatia acestuia creste destul de mult ca sa limiteze curentul. Un motor mare trebuie sa aiba totdeauna un astfel de echipament, exceptand aplicatiile in care se cere cuplul mare de pornire.

    Tipul carcasei Alegarea tipului carcasei motorului porneste de la mediul inconjurator in care acesta va functiona si are un mic efect asupra eficientei.

    Avand in vedere toate conditiile impuse, pentru realizarea sistemului de actionare cu turatie variabila se va alege un motor asincron trifazat cu rotorul in scurtcircuit de 55 kW, gabarit 250, 1460 rpm, 96 A, = 94%, cos = 0,88 (vezi Anexa 4g).

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    23

    Bibliografie

    Austin Hughes, Bill Drury, Electric Motors and Drives, Elsevier 2013 Bin Wu, High-Power Converters and AC Drives, IEEE Press 2006 E. Acha, V.G. Agelidis, s.a., Power Electronic Control in Electrical Systems,

    Newnes 2002 Malcolm Barnes, Practical Variable Speed Drives and Power Electronics, Elsevier

    2003 Marcel Jufer, Electric Drives, John Wiley & Sons 2010 Marian P. Kazmierkowski, R. Krishnan, Frede Blaabjerg, Control in Power

    Electronics, Academic Press 2002 Semikron, documentatie de firma LEM, documentatie de firma Epcos, documentatie de firma UMEB, documentatie de firma

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    24

    Anexa 1

    Schema electrica convertizor static de frecventa 55 kW

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    25

    Anexa 2

    SPECIFICATIE APARATE

    CONVERTIZOR STATIC DE FRECVENTA 55 kW (CIRCUIT DE FORTA)

    Nr. crt. Simbol Denumire

    Caracteristici tehnice Cod Buc. Producator

    1 Modul tranzistor IGBT 400 A/1200 V Semitrans 3 IGBT4 SKM400GB12E4

    3 SEMIKRON

    2 T1T3

    Driver modul tranzistor IGBT 15 V/0,32 A Semidriver SKHI 23/12

    3 SEMIKRON

    3 D1D3 Modul diode redresoare 100 A/1600 V Semipack 1 SKKD 100

    3 SEMIKRON

    4 CF Condensator electrolitic in carcasa de aluminiu

    4700 F/450 V 105C

    B43760 15 EPCOS

    5 TI1TI3 Traductor de curent Hall IPN = 400 A

    IPM = 1000 A Ua = 15 V

    HAL 400-S 3 LEM

    6 TU Traductor de tensiune UPN = 10500 V IPN = 10 mA

    LV 25-P 1 LEM

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    26

    Anexa 3

    Desen de gabarit dulap convertizor static de frecventa 55 kW

    (dimensiuni in mm)

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    27

    Anexa 4a

    Modul cu diode redresoare_file de catalog

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    28

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    29

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    30

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    31

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    32

    Anexa 4b

    Condensator electrolitic in carcasa de aluminiu_file de catalog

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    33

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    34

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    35

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    36

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    37

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    38

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    39

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    40

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    41

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    42

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    43

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    44

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    45

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    46

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    47

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    48

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    49

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    50

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    51

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    52

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    53

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    54

    Anexa 4c

    Modul cu tranzistoare IGBT_file de catalog

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    55

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    56

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    57

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    58

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    59

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    60

    Anexa 4d

    Driver pentru modul cu tranzistoare IGBT_file de catalog

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    61

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    62

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    63

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    64

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    65

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    66

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    67

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    68

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    69

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    70

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    71

    Anexa 4e

    Traductor de curent Hall_file de catalog

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    72

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    73

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    74

    Anexa 4f

    Traductor de tensiune_file de catalog

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    75

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    76

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    77

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    78

    Anexa 4g

    Motoare asincrone trifazate_file de catalog

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    79

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    80

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    81

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    82

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    83

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    84

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    85

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    86

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    87

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    88

  • Program PN II: Parteneriate in domenii prioritare Contract nr. 161/02.08.2012

    Etapa 2: Elaborare documentatie de executie model functional (MF) - varianta preliminara

    89