7.coMUTAI|AIN CIRCUITE ELECTRICECU ELEMENTE SEMICONDUCTOARE

Ínainte de a intra in tratarea detaliatá a diferitelortipuri de convertoare se va prezenta fenomenul general al comutá}ti i"circuite electrice.

Comutalia curentului tn circuite electrice cu elemente semicond.uctoareprezintá anumite proprietáfi tratate in cele ce urmeazá.

Elementele semiconductoare de comutafie se iau de obicei in conside-rpre ín ipoteza idealizatá prin douá stári liinitá: lucrínd pe caracteristícade conducfie, cind cáderea de tensiune pe aceasta se conside'á^

"ero, indiferent

de curentul de sarciná; lucrind pe cáracteristica de blocare cu un curentrezidual considerat nul indiÍerent de tensiunea pe element. Se 9tie J "1":mentele semicond'uctoaÍe au in realitate caractöristicile statice'd'e curent-tensiune neliniare. Conform idealizárii, fiecare proces de comutá1ie poatefi considerat o trecere simplá din starea de conáuc}ie ín starea dó bl^ocaresau invers.

3.1. DEFINII|A gt pRocEsul coMUTATtEt

Ín general in electrotehnicá prin comutalie se infelege procesul de tre-cere a curentului dintr-o ramurá de circuit in álta ramírrá] Pö durata comu-ta}iei ín_ ambele ramuri c.lrrge curent. ?n fi8ura 3.1 sínt cuprinse *a.i*ií.caracteristice ale comutafiei-: curentul -I caré este comutat &n ramura / inÍamura 2 de curent. Ramurile de circuit con}in de obicei rezistente R' 9iinductanle L, de comutafie. Ínductivitatea Í

ru o.r"to"á}óá.tT-,,,á?"';

astfel se poate considera cá menfine curentul I 7a o valoare constantá.Procesul comutafiei inqPp ín momóntul lo cu ínchiderea íntieruptorului Kr.'.'_'t9m9ta}ia 'c1rentuluí

1 din latura / ín latura 2 ate loe ít' urma apa-Í1}1e1 unul curent d.e comutalde i. in bucla formatá de cele douá laturi. Curen:tul

o t. I'---"-- bFig.3.l. Comutafia curentului riint1_6 |61*tr de circuit in alta: latutile tle circuit caÍe co_

mutá (a) 9i varia}ia ln timp a curentilor (l).

f*r,ncrr, f*,0..,r,s

55

i. trebuie sá aibá un astfel de sens, incit sá reducá curentul din latura /,deci va circula ín sens invers curentului i., 9i sá pfovoace apari|ia curentu_lui ín latura 2, adicá sá circule ín sensuí indicat de ir.-Aplicind primateoremá a lui Kirchhoff, se poate scrie :

it -l iz : I, (3.1)

relalie valabilá ín intervalul t, al comutafiei. Conform celor arátate maisus, se poate scrie:

ü:I-i,;a2

- Úkl

ten-}a unei tensiuni de comutálie u* potrivita' nacá11fi|17e'azÁ +encifn?a nqlrra1ő'''^ -^{^l'^: -^ -.^_F=:ir-1á" a retelei

relalii care descrit vatia|ia curenlilor din laturi, care comutá curentul .I.

, Pentru aparilia curentului de comutalie a., este nevoie de o tensiunede coruutalie:

u, ) 0 (3.3)

cu'polaritatea indicatá in fig_urá, care de fapt este compusá din tensiunilesurselor celor douá laturi. Ín cazul de fa!á:

I'L : 1'!'2 - 'l'L' (3'4)

Procesul comutaliei se terminá ín momentul l, cind cure_ntul i2 atingevaloaÍea 1, respectiv cind curental i, se reducé la zero. Ín momentul},deci se poate deschide intrerupto}ul K, (fig. 3'1r, a, ó) din latura 1.

Este evident cá in domeniul electronicii de putere comutalia nu Sereatizeazá cu intreruptoare mecanice, ci cu dispózitive semiconductoarecum sint dioda, tiristorul si altele.

Pentru'desfá9ura_rea corespunzátoare a comutaliei se presupune

(3.2.1)

(3.2.2)

exls-ie se

IIr locul tenslun11 re'elel. se poate folosi tensiunea alternativá produsásarciná, putindu-se vorbi astfel de conutalie d.e to

'oriiá'Dacá' in.circuit lipse'te tensiunea naturalá de comutalie sau in momen-comuta}iei existá o tensiune de polaritate necorespinzátoare, atuncitul

estetiei.

necesará íntroducerea unei tensiuni ajutátoare pentru forlarea comuta-1{stfel Íensirlnpq áo nomrltatie

'.ate ii obtinut; dinar-; suisá de en"r-

n locul tensiunii relelei se pöffitru comuta

sau pü1 in circuitul in care

de

care m1csoÍ dorimtiristorputem

sá stingem_ curentul (de exemplú printr-un tranzistor d" pot"r" sa'cu electrod de stingere). Ín acest caz, colttar comutatiá naturale,vorbi de o fortare a comutafiei, adicá de-Wig!fufi.

3'2. coMUTATlA NATURALÁ

Cunr s-a arátat mai sus comutalia naturalá este realizatá d'e tensiunearetelei Sau

- a sarcinií. Pentru tratirea procesului d'e comuta1ie pe ringá

tensiunea de comutaÍie -u, mai trebuie sá se tiná Seama 9i de'rezisten1eieR' 9i ilductivitá}íle Z" de comutafie, conform Íigurii 3.2, ;, care d'eterríináuatig|í9 in. timp a curentuluí de comutalie í,, adicá curenlii prin celedouá laturi care comutá conform rela}iilór pr.\ sí @.2.2)'.

56

dem cum Se comutácurentul 1 (menfinutconstant de inductivi-tatea L) din latura 1

in latva 2. Comutaliapoate avea loc, dacá

IMPULDEcoMANDÁ

i1 Up=u2-U

lA

i ".i

flffimh\

I

I

I ui= u,-u,

i r4t{rt

pozítiv. Se poate vedeacá, dacá ut gi 1't2 sintsínusoidale, conform re-laliei (3.4), Si ur va aveavariafie sinusoida1á.-Pa-cá latura 2 contine untiristor, qomutalia poateavea loc in intervalulAA', cind ur) 0, deciorocesul de suprapunereanodicá íncpne in mn-ment

Aplicind a doua teore-má a lui Kirchhoff inbucla care comutá, Sepoate scrie:

!rt:Irtiti

tl,

ip

Í I

AMORSARETzl

ur: Lrr* * Rrri, -AMORSARE

Tr

R}lil. ' (3.5) p - cdtcuitu!' i,c #Í;,';,'; :",::#::",,:;T::;r,, ,i,cnsiunilo?'

'comutaÍiei curenlii i, ;i i, se exprimá cu rela}iile (2.3) ; astfela ecualia diferenlialá de ordinul intii:

(3.6)

57

b, di,

- r-ka- -dt

Ín timpulse aJunge

r1g..5,2, O), ctn(l uk devlnepozítiv. Se poate vedea

(L,, * L*)%u, * (R., * R,r)i,: ur { IRrr,

unde ín caz general:

ür: Ur.." sin (^t _ .r), (3.7)

iar 1 fiind constant, poate fi considerat ca o sursá de curent. Ecualia dife-renfialá (3 6) are o solu}ie- compusá din trei termeni. Solu}ia ecualieiomogene este componenta liberá:

. irr:K.-*,unde K este o constantá de íntegrare, iar

- _L,x+ LLz'

,Rrr * Rrr'

este constanta de timp cu care componenta liberá se amortizeazá.O componentá for|atá este solulia particulará corespunzátoare lui u.:

,,r,: Trin (or, - T, - 9,),

Zr:J@;gt: aÍc

'g *# : áÍC tg <or'

und.e:

Dacá se considerá u, origine de fazá Yr : 0.Componenta a doua f.ortatá se datore;te termenului R"rI :

(3.8)

(3.e)

(3.10)

(3.r1.1)

(3.il.2)

(3.t21

(3.13)

pune condilia

(3.14)

(3.1s)

.P.. Iir,,: í|,ií,1 : const.

Astfel curentul de comutalie poate fi scris:

i,(t):i,,*i,,,*i,r,,ín care se inlocuiesc expresiile (3.8), (3.l0) 9i (3.l2). Apoi seinilialá:

iL(tJ : o,

deoarece íntr-un circuit inductiv curentul nu poate varia brusc. Din aceastácondi}ie rezaltá constanta de integrare:

K - -l+sin(<oro - eJ -05{"*,d.eci curentul de comutalie va fi:

i,(t): f f'r" (.r - p")

Durata de comutalie:

5B

_ sin (<oÍo _ p.)]"-?+ # --'|'_"_- )(3.16)

tr:tr-to

poate fi rezolvatá pe calculator numeric. Ín multe caz;r7ti rezistenlele deöomuta}ie pot fi neglijate, astfel solutionarea ecualiei (3.17) poate fi fácutápe cale'análiticá (vezi in paragraful 5.l.1).- Pentru a comuta curentufdin latura 2 inlatura /, este nevoie de otensiune de comutatie:

poate fi calculatá <lin (3'16) unde l : tt, aPoi egalatá cu -r, se rezolváfa!á de lr. Ecualia transcendentá:

ik(tr) : I, (3.17)

uL: _U* : !,Í,1 _ 1l2l (3.18)

cum sint tranzistoarele de putere sau tiristoarele de execu}ie specialácu comutatie controlatá nu numai la amorsare, ci 9i la blocare (GTo).

de exe-cutie oh;'nuité' ed 'x din comandá i nici detensiunea c'ircuite

I un tiristor si un coo tensiune de ritate nomenutul

ufui inductiv al sarcinii, schema s1 0de fugá, caÍe va determina comutalia a doua din circuit.

Ín figura 3.3, a se aratá un circuit tipic de stingere cu condensator(latura 2l care va bloca tiristorul din latura 1. I.atua 3 conline dioda defugá. Se óonsiderá starea ini}ialá, cind conduce T' ;i este parcurs decurentul.I, menlinut constant de inductivitatea L. Pentru a putea comuta curentuldin latura 7 inlatura 2 trebuie sá existe tensiunea de comutalie :

'lnr: -f,i.c)0, (3.le)

care este capabilá sá producá curentul de comuta}ie i.., in sensul de con-duclie alJiui Tr gi in sens invers lui Tr. Astfel in momentul lo, de aplicarea impulsului p" Tr, condensatorul trebuie sá aibá polar7tatea indicatáin figura 3.3, -a. Comutalia are loc in bucla formatá de laturile 1 9í 2fárá surse. Datoritá curentului .de comutalie

x*: Lc : tTr, (3.20)

cond'ensatorul C se va descárca pufin cu tensiunea AU" (fig. 3.3, b). Cindcurentul tiristorului T, atinge valoarea 1, tiristorul T, se va bloca, deoarececurentul

deci punctul de comuta|ie naturalá devine A' (Íig. 3.2, b).. Datoritá fap-tului cá fenomenul de suprapunere arodicá are loc ín acela9i circuit 9i dacáimpulsul tiristorului Tr1ntftzie fa!á de A',la fel ca in cazul precedent,fen]omenele comuta}iei vor fi identice, d'ar curentu de comutalie ií va cir-cula in sens invers.

s.3. CoMUTATIA FORTATA

Comutalia Íor|atá se caracteri zeazá prtn ttt7izar ea elementelor ^

ajutá-toare, de exemplu_capacitáli ca elemente de inmagazinare a energiei sarelemente semicónductóare la care se poate mári rezisten}a (la blocare),

dr,: I - ir: I - iL,se va anula, astfel comuta}ia se sfirge;te in momentul Í1.

(3.21)

59

LATURA

IMPULST,RIOEcoHAl,DA

FÍg. 3.3. Comutafia forfatá cu circuit de stingere cu contlensator:a _ chrui!*l dc cofraralic: b _ uaia|ie lfr,ifrp ' cu?.nílo? 9i le*síttrilot'

Curentul -r va parcuÍge latura 2 i il va descáÍca condensatorul, apoií1 va reíncárca' cu $olaritátea pozitivá. Ín momentulÍ, tensiunea de comu-tatie:

60

uL: orc - Uu,7A (3.22)

devine pozitivá 9i dioda D, incepe sá comute curentul J d'in 1atva 2 inTatata 3. Curentul de comutafie:

circulá ín sensrrl de conduc}ie al diod'ei in 9i sens invers luí T', deci:

dr,:I_ií:i"' (3.24)

Curentul i" care circulá prin condensator piná í+ momentul tg, il va incárcapeste tensiunea {/d cu ó supratensiune ÁU;. Ín.momentul l, tiristorul T'ie va bloca, deoar-ece curenlul lui se anÍ7!eazá, iar dioda D" va prelua lníntregime curentul .I.

Varialiile curenlilor i, Si i'e sint determinltg de parametrii circuitelorR_I'-c,'in care circulá (iezí paragraful 6.1.4.1). Duratele de suprapunereanodicá t* 9í t'e depind de variá1ia curenlilor de- comuta}ie.

Curentírl1poáte fi comutat de pe latura 3 pe latura / ín orice momentdeoarece tensirinea care trebuie sá efectueze comutalia este:

ií : in,

ui: Uo2 0,

(3.23)

(3.25)

inegalitate valabilá in orice moment dupá l'. |olugi pentn1 a asigura peÍlo-dici"tatea fengmenelor, dupá momentul /, trebuie asiguratá incárcarea con-densatorului C la tensiuie negativá, conform expresiei (3.19).

\. 3.4. CLASIFICAREA CONVERTOARELORDUPA COMUTATIE

Ín capitolul 1 convertoarele au fost tratate dupá Íunc}iile 1or externedin punct_ul de vedere al conversiei energiei (ca ÍedÍesoaÍe, invertoare,variátoare de curent continuu 9í de curenf alternativ). Convertoarele potfi grupate gi dupá modul lor intern de comutafie, 'adicá dgná 9ri4nea ten-siu"nii'de óomutafie. Comuta}ia poate fi naturald salt- forlatd,. Cu a_c9ste

considerente clasificind converioaiele dupá modul ;i originea tensiunii decomutalie se deosebesc urmátoarele trei tipuri:

a) convertoare, la care nu are loc procésul de comuta}ie propriu-zisá conform definifiei prezentate la punctul 3.1;

ó/ convertoare cu comutaiie natatalá, la care tensíunea de comutaliese obline de la relea sau in cazu7ti speciale de la sarciná;

cf convertoaÍe cu comuta}ie fot|atá, unde tensiunea de comutaliese ob1ine de la o sursá auxiliará de energie.

Clasificarea de mai sus poate fi urmáritá ín figura 3.4.

Conaertoarele fdrd comutalie sint intreruptoarele 9i varíatoarele decurent alternativ rea|izate cu elemente semicond,uctoaÍe.

Convertoarele cu comuta}ie naturalá de la relea sau sarciná se vortrata sub denumirea de contleitoare cu con'rutalie erternd. (strd.ind.). Ácesteapot funcliona d'e la relea sau sarciná' La convertoarele cu comuta!íe de laie}ea, teísiunea de comutalie necesará este realizatá de tensiunile alterna-tive ale retelei, iar la convertoarele cu comuta}ie de la sarciná, de tensiunileprovenite de la sarciná.^ coorr"'toarele cu comutalie externá pot realiza funcfii de bazá d.e

redJesor, de invertor qi de convertor direct de frecven!á.

61

trjÉ'

oFÉ't!zoC)

lntreruptor de c.o Vorrotor de c o.

Convertor cu comutotie externo' (cu comutotie noturoló,

Convertordrrect de

conveÍtor cu comutotle DroDrle('cu comuto!re forlotól

lntreruptorde c.c.

lnvertor Conv. drrectde c.o.

Convertor fóró comuto!ie

Sorc lná

soÍcino

62

Convertoarele cu comutatie forlatá pot fi denumite sí conaertoare cucomutalie internd. (proprie). Ele pot realiza in principiu funcliile invertoa-relor gi convertoarelor directe de curent continuu.

Ín figura 3.4 sínt prezentate 9i exemple de scheme caracteristice alediferitelor tipuri de convertoare dupá comutalie.

Clasificarea convertoarelor dupá comutalie nu este chiar a9a de rigidá.Unele convertoare pot avea regímuri specifice conform cárora apar|indiferitelor categorii. Ín cele ce urmeazá vom ingira citeva exceptii.

Redresoarele gi invertoarele cu comutalie de la re}ea ín regim d'e con-duc|ie intreruptá functioneazá fátá comutafie.

Variatoarele de curent alternativ triÍazat la anumite unghiuri de co_mandá comutá parlial curentul de pe o laturá pe alta, íar la alte unghíurífuncfioneazá fárá comuta}ie.

La variatoarele de tensiune continuá 9i invertoarele cu comutatieinterná nu toate dispozitivele sint blocate prin comutafie Í.otfatá, numaitirístoarele principale_. Curentul diodelor de fugá este comutat pe tiristorulprincipal chiar de tensiunea sursei t/, (deci ar fi vorba de o comutalieexterná).

Invertoarele cu circuite oscilante pot avea regimuri de comutalieÍot|atá sau de la sarciná. Condensatorul cu caÍe se máregte capacitateasarcinii pentru a tealiza comutalia de la 'sarciná este de fapt un elemen-tpropriu á1 convertorului. Ín acest caz, deqi comutatia este dinspre sarciná,iotú;i nu se poate spune cá invertoruleste cu comuta}ie externá. Comuta}iarealizatá de un astfel de condensator poate fi consideratá comutatie forfatá,rcalizatá de un singur grup pentru toate tiristoarele.

Un exemplu semnifícativ este redresorul monoÍazat monoalternan!á,care poate avea gi regim de invertor, iar dacá sarcina este de c'a.' poatefi considerat gi- variator d.e c.a. Acest convertor, indiferent d.e funcliap e care o indepline,ste, este fárá comutalie. Conlinind un singur dispozitivsemiconductor, nu are cui sá-i comute curentul.

Unele convertoare tipice cu comutalie de la refea: redresoare, inver-toare gi cicloconvertoare pot Íi realizate cu comuta}ie forfatá, pentrua ímbunátáti regimurile lor de funcfionare.

-).

tatia curentului cu utorul energlel reactlve

intrá convertoare cu rte

CoNVERToARE cU coMUTATlE EXTERNÁ(CoMUTATTE NATURALA)

a.a -

nvertoarele cu comuta naturalá rea|izeazá

n aceastácu functionare

talie de la sarciná ímaginá sincroná supraexcitatá), respectiv convertoarediiecte de frecven!á (cicloconvertoare). Aceste tlpuri-de conr'ertoare poJfi construite 9i ín íariánta cu comuta}ie for}atá |.2|, 27l pentru a imbuná-táli factorul áe putgre, respectiv pentru a lárgi domeniul de reglaj'' Ín anumite_ coídi1ii i_nvertoárele cu circuit osciiant 1rct frrnctiona 9i

^ -- - r'-'toare: redresoare 9i invertoare cu comutalie de la retea sau cu comu-

cu comuta}ie natríalá, dar datoritá faptului cá fenomenele din inver-9i sarciná,'precum

'i comanda dispozitivelor sint fo1rte 3sem11a}1r^e

eletor

"o "ál" de la ínilertoarel'e cu comuta}ie_for}atá, vor fi tratate in capitolul6.

Convertoarele cu comuta}ie de-la magina sincroná sint de fapt'-redre-,o"r" ráspectiv invertoare cu comuta}ie'natura1á. Func}iona'cí lór nudiferá cu^nimic de cea a convertoarelor cu conuta}ie de la re}ea. Dife-renla constá numai prin faptul cá ele fu'nc}ioneazá de obicei la frecven}á

buiesc studiate óeparat. Magina sincroná trebuic supraexcitatá. pentru aasigura energia reáctívá necesará comutaliei in irrvertor |2I' 27 ]'

)s.r. nronEsoARE St TNVERToARE t

/ cu coMUTATIE--DEfLB"riEA- -----rl-*

Aceste convertoare indeplinesc funclia de convertire ,a energiei. elec-trice din curent alternativ iir curent continuu (regimul de redresor) res-pectiv invers (regimul de invertor)'. Comuta}ia este totdeauna efectuatááe la re}eau. d" ő.á s*u de la sarciná, dacá aceasta este o ma9iná sincroná.oor"e*óit"tá.IDacá convertorul este construit cu dispozitive semiconduc-

t-Jtoare cu amO_rsare controlatá (tidglgaIe) atunci este posibilá reglarea fluxuluide energie ce tÍece prin conve-ffilrin modificarea tensiunii pe partea decurent őontinuu. Pó partea de curönt continuu este posibilá_func}ionarea

difdritá d'e cea a refeiei, iai impulsurile de comandá trebuiesc sincronizate?"--?r,nqirrnile masinii sincrone. Din aceSt motiv aceste convertoare nU tre-ia =tensiunile maginii sincrone.

d,e,unu, douá sau patiu cad'r_ane c-lrm.e9te arátat qi.i" {ig}li_s;l:Convertoarele'care in afará de tiristoare contin sí di@ (punli semí-

itate a tensiunii. Curentul, asemenea nusemicond.uctoare

rele care con n numalse lnveÍseze

ilomandate astfel

C0NVERTOR : I codron

CONVERT0R : 2 codmne

I

I

/L------.( INYERToR : ^' .\f------' :!* ::_

';. t:'.'li.) - .'. ..:r', --?'4.

P..' 'ía...at'á '|f--llr-:i'-. - .

CONVERT0R 3 4 cod.ono

!i

gí'ona,:fáiá'comuta}ia curentului'Mai íntli vor fi tratate convertoarele de douá cadrane, deoarece cele

un cadran sínt un caz particular al acestora, íar cele de patru cadranecompun tot din coívertoare de douá cadrane.

L.rI neoneson \flaL - - ---.( TNVERTOR I

v-----J

{ie. 5.l. Reptezentarea simplíficatá a frrncfionárii tliíeritelor tipuride convertoare cu comutafie d.e la refea ln regim de redresor gfin-

. vertor (U6 5i Ia sint tensiunea respectiv cutentul redresat).

ele pot avea douá regimuri, de redresor de invertor, cínd se

inversa sensul curentului /,' se monteazáin antiparalel

aceste'convertoare intrá in

93

Convertoarelemonofazate (cu nul 9i ín punte) rea|jzeazá ?:? É!Úiiar cele trtÍazate ? :3 pulsuri. (scnema-ci nu1i-19sp9eív b:6 pilsrri(schema in punte). Pot fi c'o"itiuit| 9i '"dr"so"'"

polif"á"t" cab > 6 pubmt

iI

a"o"i",""i'':"i pi"ia"""""tior"úónsiunii tn atroáeniul negativ'

Convertoarele de douá cadrane cu. comuta}ie de la reÍea pot fi mono-'

tri- úu polifazate, schema cu nul sau in punte'

A9"]our.,itulreilresormonof azat.*r?:r't!?.!::lí*.''-s:",#t':11":1'.;de doúá cadrane ( l"áiá ael"""'toi1, nu este s:]"::..t::lde douá cadrane (poate avea 91_ Íeglm <l€ lllvtrrLul" rrB !99v

capitol. Cg9}inind fi.''".g*Tffi;3;;; "t-*t" un óonvertor fárá comutatie

9i este detaliat ttatat in [33]'

Corulertoarcle d.e d.oud. cailrane pot .realiza pe p9E13" "'"' un srnguÍ

sens al curentului I,,*á;;;'i;J;-ól"'ltaii ateieniiunii U.' Astfel ele pot

,éáíir," functionarea in doua r_egimuri:_ repim d.r rrarr*sor_íi "'a'?""@'

cu transfer

de energieffior tn ca&-g4ul lY cind .[ >0 { 0, cu trans-

- ,9

fer d.e ene a sarcina activá d.e c.c' ua o,e c.

ffi-ele cazari energia comutatiei es'te

de pe partea de c.a.sarcina este- P de c.c. atunci in cadranul I va avea

ffiá cadrane nq p9t confine

tare.: I t.,.

5,1.1.1. Conrcrlcl mcnolorot cu nul

Unadincelemaireprezentativeschemeeste-a;a-numít:ullreibesorcu punct nleilian ;t iűra^iíi;;; @;^ i*iti alternan!á. i : 2\. Convertorul

cornandat, ,"p'.".oiJi i"'iig*" '5.2, con1ine^ doar douá-tiristoaÍe mon-

tate ín secundarul unui traisformator Áolofazat cg Pqnct median' iar

sarcina este conect"iíi"ti" p""ciul median 9i catozii tiristoarelor'-*-í; ."r"t cel mai g"o"r"í conwertorul alimenteazá o sarciná R_L_E'

de exemplu o *a9io!'aectricá de cq:gnt continuu cu o rezistentá R' 9i

inductivitat e L- a ffiei*aai-i"á""'t"i. Tensiunea electromotoare indusá

öH;ffiil,írt""rifi 'it*"_""ghi"'"'á o a rotorului' Bobina de nete-

":r';á- r"'."'ire;íe pentru filtrarea curentuluí'Ín ved,erea explicarii principiului de. functi9n311,-'j ," considera cá

circuitul de sarciná are ui carácter. puternic inductiv íL, - .{), adicá

curentul de sarciná redresat este puteráó titt1a1_ + T .P""!e considera i' :: !. :const. s" "-T'*i"iriü;tá'a-tl"-í"

tJii*áriie transformatorului

iar tiristoarele vor ii_"o"i?aÉ'"f" tot'"*pló.ié iá"at": cu cádere de tensi-

ift"öiÜ"*üíü "t';d'd;]j;&; 'i a

"*"Lt rezidual nu1 tn stare blocatá'

Terrsiunea dfu' PÍínraÍ vatiűesinusoid4l crr pulsatic reFbi-ib alin_ea-

5.1.1. CONVERTOARE DE DOUA CADRANE

r1

9r*

{, - U r..' sin ,g - |-zrl ,sin olÍ, (5.1)

fl in&rce h. secundartensirrnÍb: l

ür.: _ürQ:Ü...'sinaÍ:

lD ld

: "lz . t/. sin <oú. (5.2)

Íu5' o

oá-:L6: Lg'L5

R6= Rg'R6

Zerta iloud fulsuri-i$ o

@űn-ffi1.,-f--Y_e_lI._itáTd€áfe ale curen1i'ql ^ mo' bi

gi tensiunilor din circuit o: ' ' --J--V/r ?("9"f.o1T ..sensulil:r ^de Fig. $2:'conlveÍtor monofazat cu nul (c) 9i schema echiva-ÍeÍenn}a ün Írg. c.Z, slnE leatá a ciÍcuit''tui dtn secunilar (D).

arátate in figura 5.3 pen-ii" ait"titu i6}b'!í t* *pb&'-'(s-a neglijat comutalia curentului).

Un tiristor poate fi amorsat numai cind este pnlarizat direct. Dacátiristorul Tu conduce gi Tr este blocat:

L-r".".*:l'J /

(s.3)

(s.4)

9t

I urr: ü,t _ ü,z\cínd1 i', : 0 'i

irz : i"' lg---- i

-

i

Tinind seama de (5.2) se poate obserrle'6-ff arc punctul de comutalie na-iura'td. (A) |a inceilutirt fíécárei perioade iat Tr la ínceputul fiecárei semi-alterna;1e negatíie (B) si "á

tr""i""ro *o*i*d p. "u.un tiristor blocat este

tn cazul cind tiristoarele sínt comandate in momentul cind tensiunea peel€ devfurc pozitivá (fig. 5'3, a), conveÉorul func}ioneazá la fel ca uÍr re-dresor nec-omandat cu-douá diode. Crrrentul dintr-un secundar al trans-formatorului este la fel ca printr-un tiristor; astfel curentul primaruluii, va rezuhta dreptunghiular,-avínd fundamentala i,, in fazá ctt tensiuneaur.

' IJngbiul de comandá a al tiristoarelor se másoará din PuTctul de co-', '.. mutaliJnaturalá z{ respectiv B. Pentru cazul de f.a|á a:0, iar valoarea

medie a teusiunii redresate este maximá Uno.' Tensiunea redresatá *. fiind compusá din tensiunile secundarului,i -- ín cazul cel mai general se poate scrie:

ül: ü"t: Ur* sinorÍ, a 1tot < Í + a'

ül:ülr: _(J,..' si'xor, r + a <or' <2tc{ a'.

I

I\/l.'o\i.l

!

I

t

1".

IIlu

32ls2

Tiristorul caÍe cotl-duce, conecteazá. secun-darul transformatoruluide o anumitá polaritatela sarciná. -Ít' vedereaobtinerii unei tensiuui

uTt'

'.---- irz

cíte

uill

üu-o, :2U, -nn.

I

\I MPUL SUR INF-gIu lÍ!Dr

lsl. lÍ1

lsz ' lr2

uprtg rrrp

t Mi'uL suRIDECOMANDA

l-r = i

tJp, ie,

Uoo

U..t"

rfudrzlrdl:ct]t li ^,bllqurÜrrl---

tbf uttl-{ü*'u

Fig. 5.8, a ei L Formele n-.:1'ti;,t"rXT.f "TJ;"tiilil

(a) c = 0, ,cnsi*fru lcdlcsnlü ila'ifrd t]do; (b)

col

2U..o,

Ia cot

Uo'ocot

si tensiunilor couvertotului mono-

áe comandá:

u&=uu"rLg

,9;-5l-:-;Bi rTTrfiffi

96,,.-3

d : 15", r.gim dc rck6o?

IM2IJLSURI I _

B6"n^.oiT_ n__ nt'_ oJt

lsl =lTt

isz=irz

lst = 111

Ia ait

irl=irz in i

Ug,lp,i1pr V.-ot I

c-r------------l

Fig. 5.3, c ai!d. Formele cle undá ideale ale curenlilot '9i tensiunilor convettorului mono-Íazat ct nul pentru unghiurile de comanilá :

\ (c) a :90", lcnsiuna rcdrrsÚt Ua:0: (d) a : l35o, Ícgim d'c inoalol'

16 c^lt

.i

n

IrI

I

I

h

Y -

Electronicá de Dutele\

\w

I

A I coruvrRToARE cu coMUTATIE PRoPRIEu. | (coMUTATtE FoRTATA)

I

Cortvertoarele' cu- comrítáfie iiro1xig trebuie sá-9i

asipttrg 'eaerkia; o"ctiví p""tlo comiitafie : pri1'' ton&nr--$ia conVi*ÉoíuluiEiá6 '''dil;ff""aE'r"l"''qffi'i";t,;'&-"o-9€'apasilade''a:Íui'niza'ilL;"*'_"déti;;. s*"iJ" pó"i" n ioí á" i."."iáu'de

"'á. ""'" de asemene'a

""-&'p""" -áe

"ne'gie riactivá pentru comutalie. Ín aceastá categorie

intrá urmátoarele convertoare ;

_ variatoare de tensiune continuá;_ invertoare cu comutaJie Íofiatá.Existá convértoare tipice'cu comutalie de la relea -rea|izate cu comu-

ta1iJní|ita- 1'"a'"'o.re,'cicloconvertoaíe), pentru 'a imbunátáli funcfio-

narea tor 1271.Daca iar'cina convertorului este activá, de exemplu o ma9i1á electricá

(de c'c. Ia variatoare de tensiune continuá sau de -c.a' _ asincron Sau

sirr"roo - la ínvertoare) atunci se poate inversa sensul de transfer al ener-

gi"i, 'p'" sursa de c.c.'9i este posibilá funclionarea ín mai multe cadÍaneá sistemului convertor-maginá.

Convertoarele statice'de frecven!á cu circuit intermed'iar de c'c. se

compun dintr-un convertor cu comutalie d.e la- relea (redresor) 9i un inver-ioiö"1o-"t14i. to4^ta. De asemenea vor fi tiatate in acest capitol-

Unele invertoare'avínd o sa:ciná puternic capacitivá pot funclionacu comuta}ie naturalá. Deoarece constr-uctiv nu diferá de cele cu comu-iáti" {oiiiía 9i pot avea gi regimuri care .necesitá comuta}íe forfatá, ele de

asimeneá vor -fi trataté in acest capitol.-- -S" poate spune cá invertoarele coisrtuctív se cgmpun din varíatóarede tensi^une coitinuá. Din acest motiv acestea vor fi ttatate prima datá'

. Íntreruptoarele óe c.c. constructiv nu diferá de variatoarele de ten-

'ioú" "ootit''á, functionarea lor fiind un caz particular, in care Írecventa

de comandá este fóarte micá (practic Í :0).

ó.1' VARIAToARE DE TENSIUNE coNTlNUA

Variatolul de tensiune continuá (choppgr) este un convertor d'e curent.ontinuu cu intrare in c.c., care tiairsfoiáa'o tensíune continuá aplícatáü;';;" in' i*p"í'"'i €spt"rg!ir:].1re de tensiune la iegire cu. ajutoruluriui comutator_státic (CSj, síábolizat'funcfional printr-un íntreruptor;""f";;ig";íó.r, á. c"'i'"t3i9'9t static (!S) dste un intrerupt_or electrolic.care Doate conecta'(ámoisaie) 9i deconecta'(b1ócare) din comandá electronicátensiinea de alimentare fig. (6.1' ó)-

Comutatorul .t"ti"-i"iíi"iá-i ia\izat dintr-un tiristor principal "" sj{-cuit á" brócare (stingere)

'de la conde'nsator. (fig. .6.1., c), care aÍe poslbl-

rilati á" _tot'"'uii"ie

? cirrentului ín domenii Toártc largi. Mai tirziu s_au

210

f

i = AMORSARL(oprindeiei

B = BLOCAREistingerelslM90L

COMUTATORSTAT I C

SURsÁ

BgAR'cI

NÁ

I ir+.+-+*

nR tsToR ,-

REVENIRE,FTPOAR TA(G10)

I

TRANZI STORDE

PUT ERE

Fig. 6.1. Schema de principiu a variatorului de tensiune continuá (a)' variatia in timp a curell-filor 9i tensiunii 541cinii (á) 9i posibititáfi de re"li'are a comutatorulni static: tu tiristor cucitcuit tle stingere de la condeosator (o); cu tranzistor de putete (d); cu tiristor cu qomandá

de reveníre pe poartá (a).

realizat. tranzistoare d'e putere caÍe au putut prelua funclia unui CS ínaplicaliile cu variatoare de tensiune continuá. Ín ultimii aii au apárut sitiristoarele cu posibilitate de blocare din comandá, adicá cu revénire pepoartá (C'To-gate turn-off thyristor). Cele douá tipuri de dispozitive -tranzístorul de putere gi tiristorul cu revenire pe poartá _ realizeazádeocamdatá domenii mai ínguste din punct de redslg

Comutatorul static (CS) se comandá atítJa amorsare (cu ímcít gi la blocare {cgilÍ.'P4sút ;J. Ín figura 6.l, a a*orsa'ö. se iealizeaiáprin cománda tiiist6iúIui-íiintipal, ia"r blocarea acestuia pÍin comandatiristorului secund'ar T", care ap^licá o tensiune de negativare (a condensa-torului C) tiristorului principal. Ín cazul tranzistoruluide puteré (tls. 6.l. d)torului C) tiristorului principal._Ín cazul tranzistoruluide puterb 1fig. 6.|, d)ambele comenzi, atít de amorsaTe. cit si de blocare se arrlicá bazei. deci ínambele comenzi, atít de amorsaTe, cit 9i de blocare se aplicá bazei, deci ínacest caz cei doi electrozi de comandá aí comutatorului sfatic CS (simbolízatin figura 6.|, a), se confundá. Tiristorul cu posibilitate de blocare di'l comandá

vi"r; ip i ' t

16 _ Electronicá de putele 241

aÍe d'oi electrozi d'e comand.á distincli la care se aplicá impulsurile cofes-

ounzátoare (fis. 6.1, B).

"--T;;;.t- lipiioi'vóm utilíza simbolul comutatorului static din figura

6.1, ; Jre poatá iireahizat cu oricare dintre cele trei variante.p1!i!"gji;é;ilg"'**<1[ la ila*;"ló' ". fi _prezentatá ulterior'^1ii:d'^*L,:i:^*:]:i"ii_"'"itíai'áip;-"iti;i" semi"ood^uctoare cu posibilitate .de b1ocare din

1_ -''L^-^ ^2 .':-:_+^^-o í1'Ff)\ Áin ^^fF;;;;a;'"p'í" Ganzistoare de putere 9i tiristoare GTo), dil^care

- ^: ^ '-:--t.f :^^+x 'T'l -o-+.,, f (-trri

motiv de multe ori se va utíliza o _notatie

s_implificatá ?.pe*ru c's-.uri:_-*ó"hil; aá p'i""ípiua variatoruluideiensiurié continuá d'in figura 6'l, .a

contine in afara "o-,it.tó'o1ui

static CS 9i o dioclá- de fugá D, care preia

"'"'J"i"rl"."i"ii "i"a cs se d'econecLeazá, tn cazul cind' sarcina ptezintá

inductivitate.----íáto"rea medie a tensiunii de iegire a variatorului poate fi modificatái"t'"'""'o li '.r"1o"r". t"Ái"ii d'e afiáentare Üo, in_ ful"ti" .

de factorul de

"*pi"'" r"f z' "t

i-polsului d'e tensiune.(fig' 6'1, ,Ó)1

oy-1utorul comuta-;;;áili st.iíc CS se il"6 cómaod" timpu1'dé conectare (2;") ;i de deconec-

tare C _ T-\ a tensiunii Ü.la sarciná'"'^'d'"gr"'á"'p'it"iii..i"l"iiiro.t9. fí rea|izatá d'in comand'a variatoruluicare va lucra in '"gi*

d" ;ráutafie. Existá trei posibilitáli de comand'á

prezentate in figura 6.2: r ! , i-''*ő- iáriúíi'a"r'*tif i, ,onrctare T", men}inind perioada de comandá ?

s^*:i;:,"nii";:'nzf,i-;,13;Í}"t"""Éffi i''''""--lí/'á'"'tijf_ü{qfiiL:*;;i;'

"

^ő á;i;ii' ; duratci di co necta re TLDT_1 e r rl se--D uratio n Mo dula-

ii'íi.- iari*"" iáp"riur"i d'e tensiune qoate fi variatá prin mod'ificarea

momentului a" "o"!J.t", J-mornentului d.e deconectare sau a ambelor'

Avantajele pr"""ot"IJ-á"'.""J *od de reglaj. se datoresc in primul rind

i."""""i.i cónstante de lucru in care ca" oeTeii'ea curentului sarciniipoate

i'Jn'''Íre"1'*T.'r:'r;'"1*:Ü:lrl,,'H?j"L?#ág'P"i:,*"''*'4b) Yarialia perioad'ei. ile comafud' (-a frenenlei) ' 'rrlerlfiE;itd'

constant

durata de conectará--t'is iau durata á" he"oo""táre . G = T"). conform

fisurii 6.2. b. a""siEf,d'd" i"giaj mai este clgnuqit .Si Y'9dyki;e ile frec-;r;;i: ;;;ilJ;i-b@1r"rr"-i'é.-1o"o"y Modulation). }-[ai frecvent se

ttilizeazá varianta /a :'"o"'t'' 1in'care caz puterea sarcinii se regleazá

iiii'"*áarti""'*-"'h'enrrn tpu1suri pe o unitate de timp' Datoritá#T.til;;;;;;"t .i;;;;"dá' uátezirea turentului sarciniíeste mai pro-

ür"ááii"a.' s""n_""á"re de variatoare cu stíngere. de la condensator sint mai

simole ín cazul a" r*ta iaó áui"ei confiniud' ín singur tiristor), decit in cazul

r:';#;il;L_;ilií'i ".t" cá iá general poirea1iza domenii mai largi

de comandá, decit ín cazul preced.ent'-- -b-""t'" "

,"ao"" dó"á.r"át*3"t", cele douá mod,uri d'e reglaj pot fi com_

binate. ln aceastá categorie intrá varianta urmátoare'c\ Comanda bibozitionald' d'e cn!'rent, adicá reglarea intre douá limite a

"or"i{'íoi"*."i"ii''t" '"^r" .^, atit d.urata de cónectaÍe_(4),-cit 9i frec--

venta (f : |tT\ ,^riíra Gig. 6:2, c). Un astfel de sistem de reglaj necesitá

iltiá;á;"Li ''"s"r;t"' 'ui'pozi9ionál de curent, |"pt.care explicá termino-losia utilizatá in limbá g"iil.íá (Zweipunktrege1ung)' Deoarece momentu1

J""J"'i""t"'" .iá*ó"""t!re a te'rJiunii^d'epindJnu numai de nivelul cuÍen-

;;;i?ili;i í;J*tá;;"'i"i" (A1) ci 9i áe constanta de timp (c: Z/R). "ii*ffír'li ;;;üii, durata ;i'fre'cvenfa de conectar! Practic sint necon-

trolate, ceea ce ""plt"á

á;numirea itílizata in limbá englezá (Random

242

MODULATIE DE LATIME

ud

T = consi.Tcr >T.z

U5p61)U.'12

MODULATIE FRECVENTA

C0MANÜÁ BiPcZiTioNALA

Tc = consl.

T,>TU..61 ) Umec2

Td ' consi '

T'>TUmeo I < UmedJ

b

CUREr'r7

I3 í l ccnsi

T. f consl

i F cc.sl

Fig. 6.2' }Íetode de comondá a variatoaÍelor de tensiune continuá:a - elirtia ilrtatci ik corflanild te Ímőtá @nstlntd ; b - vaúa|il ftcaalei Iadger& ólc oncduc tcspcclit **;:#rű^tr::;f:#.; c _ Üa?.ia4ia cgcnhiili dxt?c

lT-w Mlí = const

DE

ITFMIf f const'

24s

Switchirrg Regulator). Un astfel de reglaj prezintá avantajul unei pulsaliiconstante a curentului.

Variatoarele de tensiune continuá pot fi clasificate dupá cadraneleín care lucreazá. Dacá sarcina este pasivá, poaté fi rea|izat dóar un singursens de transmisie a energiei (de la sursa Un spre sarciná). Ín majoritateacazurilor sarcina este o maginá de c.c. care poate avea douá regimurí, demotor respecliv de generator._ In regimul de_geaerator sensul de transmisiea energiei se inverseazá, astfe1 variatorul trebuie sá-realizeze douá cad'rane.Pentru a realiza ambele sensuri de rotalie gi ambele regimuri de funclionareale maginii de c.c., este necesar un variator de tensiune de patru cadrane.De obicei variatoarele d'e mai multe cadrane sínt compuse constructiv dinatitea comutatoare statice (CS-uri), cite cadrane trebuiesc rea|ízate. Íncele din urmá se vot trata variatoarele de tensiune continuá cu frecven!áde comandá constantá, clasifícate dupá cadranele pe caÍe le realizeazá.

ó.1'1. VARIAToARE'DE TENSIUNE coNTlNUÁ DE UN CADRAN

Variatoarele de un cadran con}in un singur comutator státic 9i odiodá de fugá. Dupá modul de conexiune a acestor douá elemente, fafáde sursa Uu 9i sarciná (maginá de c.c.), pot fi realizate la.rind toate celepatru cadrane' Dacá saÍcina este pasivá (R_I); atunci funclionarea poatefi posibilá doar ín cadranulfl sau III.,Cu o schemá de un cadran se realí-zeázá tn singur sens d'e cficEÍá,TimÍ curentului (datoritá posibilítálii deconduclie unidireclionale a comutatorului statíc) 1a acelagi sens de conec_tare a tensiunii Uu. Dacá sensurile curentului gi tensiunii coincid, este vorbade cad'ranul I respectiv rII (regím de motor), iar dacá d.iferá, variatorul7tcteazá in cadranul rI sau IV (regim de generator).

,$

ó.1.1.'i . Voriotorul de tensiune continuö de codronu! l

Comutatorul static notat cu T, lucrind in regim de comutalie (chopper)cu dioda de fugá D, constituie variatorul de tensiune continuá d'in figura6.3, a care alimenteazá o sarciná rezistiv-inductivá cu tensiune electro_trrotoare. Dacá sarcína este o maginá de c.c. cu o bobiná de netezire,

R:R-*R";L:L^+Lo,

(6.1)

(6.2)

urrde indicele ru se referá 1a maginá iar.1'ndicele B ia bcbiná. T.e.m. E amaginii este proporlionalá'cu viíeza unlhiulará conform relaliilor (5.177)respectiv (5.190). Conform sensurilor de referin!á, impulsurile de tensiuneaplicate sarcinii vor fí pozitive, de asemenea curentul sarcinii va aveasens pozitiv (determinat de sensul de conduclie al dispozitivelor T, 9i Dr)Nici tensiunea, nici curentul nu pot fi inversate; astfel variatorul va putearealiza cadranul I din figura 6.3, b, iar ma;ina va putea lucra ínregimde motor.1Funcfionarea' schemeí poate fi in conduc}ie permanentá sau ínconduclie'lTtreruptá, cind curentul se anulea4á ilaíntea conectárii comuta-torului static. T.e.m. trebuie sá aibá sensul indicat ín figurá, deoarece dacái;i schimbá sensul, apaÍe un curent necontrolat'd'e variátor, care se inchide

244

prin dioda D. Si poate luavalori considerabile, fiind limi-tat doar de rezistenla R acircuitului sarciniil

Func-tionarea in eonduefiep*"*uo"oiá. Ín acest caz c17-rentul pulseazá íntre douá li-mite, iar valoarea minimá estediferitá de Zero. Tensiun€asarcinii, care conform figurii6.3, a este: -'-

ll :lúr * u, l E,(6.3)

poate avea doar douá valori.Cind comutatorul static Tteste conectat tensiunea surseiUu este aplicatá sarcinii:

cI,:Uo; 0a,ar",(6.4.1)

iar cind T' se blocheazá, clt-rentul sarcinii fiind preluatde dioda de fugá D., aceastasctrrtcirctriteazá bornele Sar-

cafe aÍe solulia de

unde componenta

ir:

iar componenta liberá (tranzitorie)o varialie exponenlialá :. :

clnl1 ;1 :

u:O', T"<t<T.(6.4.2)

Cáderilc de tensiune pe rezistenla R, respectivexprimate cu ajutorul curentului de sarciná i:

ün: Ri'-diür: l-

-'dt' '

astfel ntru inrezultá ecuatia

, L**t*u*-8,forma, Ii:ir*i,

fot|atá (stabilizatá) i, este soluliaUa-E

SURSA VARIATOR

b'!Éig. 6.3. Variatotul d'e tensiune coritinuá dia cadranul r

a _ schcw elcctticd; b _ cadfefril pc'are öl najizazd't1

cea inductivá pot fi

(6.5.1)

(6.s.2)

din (6.3) ei (6.4.1)

(6.6)

(6.7)

particulará :

\\líia = irr >0

{' = ,r,.ior )o[u ro

JI*'o tg

[u,"0>E >o

\:

iferen tialá

R

i, este solulia ecualiei omogene

(6.8)

gi are

(6.e)

245?:

*"-""'

io,,

FUNCTIcNARE IN CADRÁNU| cCONDUCT!E PERMANEI.ITA

t

0<I.o* l- - -0< IrinIr"a > f,

T

Ur"o = E

f ro"Ipin

I.o.I min

-U6

Fig'6'4'o*orJ"ti":",xf i""'ff H::il:"r::lxi:l*ldiucadranurl'

und'e Í este constanta d.e tirtrP a circuitului Sarcinii

;r* s= b .1arr;l

gi K estc o constentá de integrare, ca$ se clcterrniná'din condi}ia ini}ialá'conform figuÍií.6.4:

rezultínd . t(0) :".I.,,, la t :0,

' K:rnto-T

(6.1U

(6.12)

Ástfel Íeza7tá varialia ln timp a cuÍentului d'e sárciná cínd este aplicatála;ui""". Ú.' caÍe ii fotleazá iá creascá d. la valoatea Ii., ín mod expo_

246

gi rezultá varia|ia in timp a curentului de sarciná cind sarcina este scurt-circuitatá de dioda de fugá : ---

nen}ial cátre valoarea stabilizatá

,#*Ri:-8,

iar cea liberá]conform (6.9), cu condilia inifialái(T,)l: I-*, la t : 7,,

i(t) : i,,(t) :- * (t - "-'=o,) * r^o"e

I.r,

. ..Din figura 6.4 se poate scrie imediat valoareacllul: ,%

I lu^,,:+u,:Tiun,/ .-

curent, care este fortat de_t.e.m' sá scadá exponenfial de la valoatea Innn

:á!I" 9 valoaref,negativá |stabilizatá,. expiáatá d'e (6.15). t"'á"""lTícl'ollea trebule sá ráminá mai mare in modul decit primul termen (cindP > 0), pentru ca i sá.nu se anuleze, ca variatorut 9í saicin" "ala'mJin conduclie permanentá.

Íotfatá va fi:

T"<t<7,

(6.13) r(6.3) ei

(6.14)

1o.rs)

(6.16)

(6.17)

(6.18)

(6.Ie)

Relaliile (6.13) 9i (6.17) nu pot fi ttilizate numai dacá se cunosc limi\v.rvl ,r tv.rrl uu l,ut i.l uLLtLt2dLe uumal cl.aca se cunosc t1ml_tele 1.o' }i I-* intre ca^re' pulsúzá curentul. Punind condiliile finale

_9s1

anumc pcntrir relalia (6.13) :

i(7"):i,r(T"):I.o.,gi pentru relalia (6.17):

i(T) : i,r(T) : I^tn, la

se oblintatul :

douá ecualii cu douá necunoscute, caÍe rezolvate conduc la rezul_

_ (Jd eTtl, - 1 E--;R erlt_I R

,un l --.e-Tilt E

Aceste relalii sínt

n l,- e-{/r R

gi ín cazul sarcinii pasive, in care caz se

medie a tensiunii sar-ínlocuie;te E : 0.

!a

(6.20.r)

(6.W.2)

(6.21)

247

0<t<T".

1J

undeT' T'l-:-,"T

este factoÍul de umplere al impulsului de tensiune aplicat sarcinii.medie a curentului sarciníi poate fi calculatá cu relafia:

Tc

I*u: * [l'''u, ór +

\"i^(4 d'] ,

r.,a: +(+ u, _ E),

adicá conform (6.21) :

, Un"a- E,:'*c 'R

Rezultatul de mai sus rezultá mai ugor dacá se integreazá ecualia(6.3) ín care termenul cu r'r, se va an'trla -(b"F"..:l consumá energleáctiía), iar pentru ü se va }ine seama de relaliile (6.4).

.

Cúientui absorbit de la sursa Uu coincide cu curentul comutatoruluistatic ?t,

io(t) : i,,(t), (6'26)

gi se exprimá cu relalia (6.13). Valoarea medie a acestui curent se poatecalcula cu relalia:

T -T -tdrud -

tTlned -

caÍe ne conduce la rezrtltatrtl:

(6.27)

r r T" TJd-E- . [.-Idmcd:lrtnca:T R -T'' - r)[u,-E -t.R ,^,,)

(6 28)

Valoarea medie cea mai mare a curentului sursel' Íes Í a comuta-

9i rezultá:

6.4:

| \t"$) at'

(6.22)

Valoarea

(6.23)

(6.24)

(6.25)

(6.2e)

figura

(6.30)

cu relalia:

(6.31)

torului static T, se ob}ine ín cazul cind T. : 7 deci:

Í rT \ -/r

\ -t]a_E, \ (Iu."o),,.: (I ,r-,a).o,: T '

Tensiunea maximá p€ caÍe trebuie sá o preia T' rezultá din

(%rr)-o, - Uu'

Valoarea medie a curentului diodei se calculeazáT

Inr^"a: a. iz,r1l1

al,'I'c

,/^',/)

248

Íunde l,r(l) este conform (6.17). Se obfine:

T :!ol , "rctr_1(-_t) _!_[t_r.)l . (6.82)lotmca: TLe --Ti,---:-\e 1 - L)-ut^ - Tjl. (o..rzJ

Cea mai ridicatá valoare medie se obline pentru cazul clnd 7' nu esteamorsat deloc. Ín acest caz insá, pentru ca D, sá conducá, trebuie, ínversatsensul tensiunii electromotoare. Deci

(I ,r-"u)..n: ?, cind' T":0.

Inversarea lui E poate Íi realízatá numai prin antrenarearotoruluimaginiiin sens invers' Íá cazul unei sarcini react]ive acest lucru nu este pojibltgi curentul mediu maxim ar apaÍe in diodá la E :0 9i Tj : 0,5 avindvaloarea :

(I n -,a)*, (6.33.2)

unde (A1).o" este pulsa}ia maximá a curentului sarcinii. Dacá acest curentdepá;egte óurentul maxim admisibil in sarciná, atunci nu este permisácré9terea lui 7j piná la valoarea de 0,5.-

Tensiunea maximá inversá pe care trebuie sá o preia d.ioda de fugá(conform figurii 6.4) este

: } íLI)-,,,

(6.33.1)

(6.34)

(6.35)

(6.3e)

249

(üor)-o,: Ur,

Calculul pierderilor in sarciná prin efect Joule-|enz presupune cunoa'-terea valorii efective a curentuluí i:

,,,:vYarialia curentului comutatorului static T' 9i a1'_dio$ei.d9 ftgá D1

este cunoscutá 'conform rela}iilor (6.13) respectiv (6.17), insá calcululvalorii'-f,, este mai simplu din bilanful puterilor. Puterea instantanee asarcinii poate fi scrisá:

?(t) : u(t) . i(t), (6.36)

iar puterea instantanee Íwnizatá de sursa de tensiune continuá:

?oU) : ud' ie\)' (6'37)

Dacá se considerá variatorul static fárá pierderi'se pot egala cele douáputeri:

p(t) : pdT). (6.38)

}inind Seama de expresia tensiunii sarcinii exprimatá de rela}iíle (6.3)

9i (6.5), din (6.36) se obline:

FQ):Rr'+ U!aU.

+ [J"

i;,dt + í",r,"f

$ts!ls#,

&*itt

Integrínd aceastá ecualie pentru o perioadá ?, termenul al doi lea dinmernbrul doi se anuleazá 9i se obline puterea medie a sarciníi:

P : RI?t * EI-"o. (6.40)

De asemenea se integreazá intre aceleagi limite rela}ia (6.37) :

Pr: UoIun^.

Deoarece rcla|ia (6.38) este valabitá 9i pentruD_Du

-tu,unde inlocuind (6.a0) gi (6.41), se obline o ecualie cu necunoscutapoate fi exprimatá:

Ir, :11/ UtIan"a - EIn"a

. (6.41)

valori medii:

(6.42)

I"r, care

(6.43)

poate fí calculatá cu rela-Pulsatia curentului ín conduc}ie permanentáliile (6.20) :

L,I:I-or-I-e, uTlr _ .{T_Tc)lÍ _ eTcla + 7

"TI. - !(6.44)

(6.4s)

seama de ex-se obfine:

(6.46)

(6.47)

ua

-R

care prezintá un maxim la Ti : 0,5:

'(I),",:*#r,formulá care servegte la calculul bobinei d'e netezire. Tinindpresia (6.10) 9i rezolvind ecuafia (6.45) fa}á de exponent,

t* : LÍ :Í21o-u. + R(Aa*l]ift L Ü"_n(^4-".l

unde !

-*_ r--f' -T- 'J'

este constanta de timp a sarcinii raportatá la perioadp T, a frecvenJei fde comandá. Din (6.46) se poate calcula produsul (Z/) pentru o pulsafiedatá a curentului sarcinii. Se poate observa cá atit márimea inductivitáfiiL cit gi a frecvenlei de comandá .'1f reduc pulsatia 'curentului.

'' Fune1ionarea ln eondue{ie lntreruptá. Limita! regimului de conducliepermanentá apare atunci cind curentul minim -r',' se anu7eazá instan-taneu. Aparifia conducliei lntrerupte se datoregte cre$erii tensiunii elec-tromotoare .8, red.ucerii duratei de conectare T" sau a constantei de timpt a circuitului sarcinii. Ín conduclie intreruptETurentul prin díoda de fugáDr ii sarciná devine zero inaintea Íeconectárii comutatorului static T',cum se vede gi ín fígura 6.5. Curental ip1 exprimat de relalia (6.17) esteforlat cátre valoarea stabilizatá negativá (dacá E 2 0), datá de (6.15),dar datoritá posibilitátii de conduc}ie unidirec}ionalá'a lui Dr9i T', curentulnu poate deveni negativ, neavlnd cale prin care sá se ínchidá. Astfel sepoate ajunge ín conduclie íntreruptá, deoarece dupá blocarea lui D' piná

250

e:tr-- tjfVrrlrsrzlu ona yrurcuv7Z

i'1.?ZZ/Z////////Z/Z/2.//24//Z//Zi

N#N..i''NK<N\l'\_N\\

1i \ iNN-\ \l

:Í "\\\NT

ö

nle@d

No6Ö

6c

s-o

a-o

No

0

UJG,

zotsrozlL

, . ,l_o;

{,

{J

15rEa.5

!

3Saá6l .x

hiA.;

C)

9<t€(nE^9d'ó€Ed-aJaaodEó()

@.:

ú

Éid

t=5*iida.FÉőb>k

EI6<ro

eoHrdíÉeo

(,

cí

'= 'd'aÉíoE1aoÉ€+{cr<.H+6P!Ébo aidk'i rtíado{(t)úii

O@FOO{mN-"!ooooooooo

o.

t,t

oE

l

l

liiÍ]

1

l:

{ri.jl

:i

A\JJ-zd{'É^Caa(.)U

É-F

L!uEE.<9io5-ozlTL

251

Ín domeniul conducliei íntrerupte pulsalia curentului este mai mare

a""ii?*"í-variato'ui a'iucra in cóndut1ie bermauentá cu_.aceia9i Tj 9i

;;;:"*;" pi""i"ta un dezavantaj din punct de vedere al filtrárii cuÍen-

tului.Caloulul bobinei de netezire poate fi fácut 9i din condilia de ljmitare

" "oodu"ti"i intrerupte 'oú

o anumita valoare medie 1o a curentului sar-

"l"ii. p*í"rece la Ti : 0,5 reztt7tá A1 : (AI)."., 9i gtiind' cá:

r -r - LI

!.o, - lmcd: Inra - l.rr: -l'

cond.ucfiei permanente (cind I ^u

: 0 qi I ^,u

: I o) sela limitascrie :

(6.61)

poate

(6.62)

(6.63)

(41).", - 2I o,

care inlocuitá in formula (QlQ) p9 *ca*ndgg'g -1u:*"*-^ ,

f^--z \'-: I:I""??r^^1 '

P' <( ;---..-, ---.-"De obiöei este necesará limitarea conduc}i^ei intrerupte

mediu minim la care poate funcliona motorul' In cazul cel

tii "'t"

vorba de curdntul de mers in go1 al maginii, caÍe Se

relalia (5.189).'Limita conduc}ieí permanente exprimatá de -relafia (6.48.l) poate Íi

tr"rrffia-io_ a"á"iri"l'caracteristiciloi externe ale variatorului :

Una: Í(I-"u)' (6'64)

Din relali1e 6po) *(6 4q,r;I$,tk#f.'ff.. E ei purata-de conec-

tare{.t}ii'i"a:ü;i*{_-9gll9*'9-ín*fg'{J-!q-detensiuneamedie:I ru^"a I -t

ft'"':+-*+lW (66s)

\'---___--.- ***rcurent, care determi"a ri*it" "o"a*ggi

permanent9,- $i"oo p-o?te.fi pusá

'"-il r"i*" ro.o+;' a"o.'"ce este o ec''í1ie tianscendentá. 1n márími rapor-

tate:

unde curentul .Ii este

gi s-a inlocuit

luind in considerare

254

u* InRud

rr* -

Unaa -l) frcd

- ud

relalia (6.21).

sub curentulmai d.efavora-calculeazá cu

(6.66)

(6.67)

7r '7rrlrr: lc -

eTtl". _ | ;eu"t - I

91

T:, (6.68)

Curentul critic prezintá unmaxim la un (Ti). care poatefi calculat prin anularea deríva_ 0l0

tei d(/i,)/dT"*, din care se de- rlsterminá Tj:

:t*fln[t*(et/"-1)]-1+

(Ti)*: r*ln[r*(et/"'- l)], rc7

(6.69) o,ou

care este diferit de 0,5 dar tinde qos

cátre aceastá valoare, cind t{3 3,O4

cre;te} |22]. Ínlocuind (6.69) ín 003(6.66) se obfine valoarea maximáá cuíentulíi critic: o'o2

(rl,),."-- 3g#: o'l

Blg. 6.7. Vartatia curentulul ctÍüc maxim Íespec_tiv a pulsafiei maxime tn fuacfie de constanta de

f [t*(grit'_ l)]-}. (6.70) timp a satciníi.

1n figura 6.7 este trasatá curba (^I)*,. din relatia (6.45) raportatá:

( r):,, _ (Á/).eR _"1I2"_|,U. .t1zr. 1 I

(6.7r)

(valabilá in conduc|ie permanentá) 9i curba (I-):", conform rela}iei (6.70)'í! functie de t*, caré serve;te pentru dimensionarea bobinei d,e neteziregi alegerea frecven}ei. Dacá se limiteazá pulsalia curentului, respectiv setimiteazá conducfia íntreruptá sub o anumitá valoare a curentului

(I-)I,,.8:16. P.72)

Caraeteristieile externo ale variatorului. Ín domeniut cJJaucfiei per-manente caracteristicile externe sint exprimate de relalia (62) respectivín márimi raportate de (6.68). Deoarece U,,u n! depinde de rno, carac-teristicile externe vor fi drepte paralele avínd parametrul T"*, conformfigurii 6.8. Ín domeniul conáu4iei íntrerupte cáracteristicile vor depá;inivelul dreptelor orizontale, datoritá t.e.m. E care apare la bornele sar-cinii cind i : o. Ín acest caz o formá explicitá _ conform (6.64) _ nupoate fi oblinutá i U.,a i I."u pot fi legate de o ecualie transcendentá,care aÍ tezalta din rela}iile (6.25), (6.5l) ;i (6.55), d'in care se elimíná ,E

'i r'. Caracteristicile externe se traseazá dtspá cum urmeazá: T" fiind

parametru, la o valoare datá, se aleg diferite valori d'e t.e.m. E, mai maridecít cea rezgltatá din cond'i}ia limitei conducliei íntrerupte, datá de rclalia(6.48.1); se calculeazá To din (6.55), apoi tensiunea gi curentul mediucorespunzátor din relatia (6.51), respectiv (6.25)' Limita superioará a t.e.m.este Uu cínd 1."u :0. Toate caracteristicile externe tind cátre acest punct,cum se vede gi ín fjgura 6.7. Ín márimi raportate relaliíle de calcul sínt:

( r; : "*to

[1(sr"'/"' - r) + r l; (6.78)I-" ---["- J'

/ u;u: r: + (1 - Ti)Ei P.74)

' II,u: utru - a: Tl - TI a, (6.i9unde tensiunile si#ra|&i.t" li*t]", curentul la (J,|R 9i tímpii la T.

,i

,I

i

i

'l

pE pl''lnnatiiÁ

10 12 1L i6 18 20

25it

I

t'

t lui din cadtanul r.\iS. 0.S. Caracteristicilc c\tcrne ale variatorul

\, Í'figura a.s;\inaicatá 9i pulsalia curentului in conduc-lie permanentá,\d"tá d" "relafia (6.66\ avind'r'áloarea maximá la Ti: 0,5.

\ Caraeteristieile -"&oi* ale motorului de e.e. alimentat de la variator.trdasina de c.c. poatefi \alculatá cu relaliile (5.176) ... (5.193)' Caracte_

., ri\ticile mec'anic:e, conforp relaliei (5.192), cu notafiile din acest capitol

\e\ descriu gu urrnátoarea expresie:ii

\\ {l:u-"u-RM, (6.70)

.rn\" "uplul electromagnetic este

M : CI^,o,

care raportat la márimile nominale ale ma9inii

1/r* -

M -

Inca _ T*ttr..,: W:ir:r.,unde M, este cuplul electromagnetic nominal.

Ín regimul de conduc}ie permanentá tensiunea U^qd

rela}ia (6.21) este independentá de I-,o, astfella un Tj datstantá :

T! UO RM"r:_T__ Cr,

gi astfel caracteristicile mecanice sint drepte paralele avinddepinde de R.

256

(6.77.r)

(6.77.2)

exprimatá derámtne con-

(6.78)

o pantá care

I

I

I

I.ll

- LIMITA C0NDUCTIEI

PE R MANEN TE

x /.

t,fEU,&z

UFIol)Öz'o

PULSATT\CUR ENTULUI

(^1)-o,'(Tc*=0;5)

(I.r).o, Io

'Ín regimul de conduc}íe íntreruptá tensiunea medie nupendentá de I^"u de care depinde pr1n intermediul márimiieste proporlionalá cu viteza unghiulará a ma9inii:

E:CQ,adicá in márimi raportate conform (6.a9):

ECA,Ng:-:-:----:O*,ud ud í)od

mai este inde-To.' T.e.m. E

(6.7e.1)

(6.7s.2)

(6.84)

(6.85)

qnd5.o"o este-viteza de mers $ gol ideal corespunzátoare tensiunii Uo.{t{:l.se.pot.deduce caracteristicilJmecani"e cat"' au parametrul r: oiirrelaliile (6.5l), (6.55)-(6.76) 9i (6.79.1).se eliminá variJbilele To, E ri U*;,apol Se exprimá cuplul electromagnetic ín functie de üteza unghiubíí:

.80)

Toate caracteristicile artifíciale in conduc}ie íntreruptá tind cátrepunctul:

(6.81)Q,":+ la M:o.

_ . Ín rela|ia (6.80) viteza unghiulará Q trebuie sá aibá valoare mai maredecit cea care rezult? dio (6.76) cu u."o calculat din (6.2r) la aceelagiT"*. Astfel M va rezt|ta mai mi'c decit'""'M",1a limita cbndric1iei p"'Áá-nente, calculat la acela;i o. _Ít concluzie, mótorul ín conduclie'íntieruptá1tiTg: tura}ii mult.mai mari decít in conduclie permanentá, pierztnd c'ón_trolul prin Tj de la comanda variatorului. '

Limita conductiei permanente poate fi exprimatá analitic ai in dome-niul caracteristiciloi mécanice, astfei áin reta1iile (6.2l), (6'48.íi, io.76) 9i(679 1) se eliminá variabilele: E, T" $i U^"o, ápoi 1ininá'ri.r.,. áe'pji.Í7se obfine:

)

care prezintá un maxim Ia (Ti)* d'at de rela}ia (6.69) avínd' valoarea:

(M",).o, : C(l",).o, - C !! (1":).",, (6.gg)

unde (.Ii,).'" este conform expresiei (6.70)' Yíteza unghiulará la care apareacest maxim, cind variatorul este-comandat 1a (T!)-, se calculeazá'din(6.76) ín care se inlocuiegte (J-,u clJ;

u",: (Tl),,uo,

;i M cu expresia din (6.33) 9i se obline :

Q", : Ooa t; - (e4, - l)-'J

De obicei caracteristicile mecanice se raport eazá la márimile nominaleale maginii^U^n - Uo, I*, Mn : CIn, R* : Únlí,, ii iii"Á la d)ou: (JolC.ln tl$ura 6.9, sínt reprezentate ín unitá}i relative caracteristicile mecanice

|/ - Electronicá de putere 257

REGIMGENERA

DETOR

REGIM DEMOTOR

*aUm36 =Tg =í F:;l

I R =0,1 I

LIMITA CONDUC

PE R MANE NT E

0r6 conduclreínl r eru p'tó

OB

01.ít.,)jo' =o,ozl

0,2 i

I.. - LIMITA CONDUCIIEII

* PERMANENÍE=0 1

oj o,z o,l o,/. o,s o, 6 0,7 o, I o,e 1 c

= 0.62

0.2

,,,

Fis. 6.9. Caracteristicile mecanice fur cadranele I9i II ale.m-aginii cle.curent continuu alimen-_

tatá de la variator de tensiune contiluá de un caoÍan'

d.in cadranul .I gi cele din cadranul II realizabile de variatorul de tensiune

ü-"ti""a-"_.'" "á ri t'lt"t ú p"i'g'x"1 uÍmátor. Se poateobseÍva in dome-

"i"i'"."a*riei íntrerupte, cÍe'teÍea accentuatá a iitezei unghiulare..{a!á

á" ""'*t"'i''tica ti"iaiá-ii'il1' cu linie sub}ire),_care ar fi valabilá ín

i*i- á" conducfle-lÁi-i"entá. Dacá se máré$e f:ecvenfa de lucru sau

i;il?#,"'"";;áüi""'i á" "etezire

(t* cre9te), pű9ati1curentului se Íeduce

si domeniul conductiei intrerupte ie restíinge.^ Et"ótot constantei de timp

l''';á'iili'J1i"á'""tiei perIianente poate" fi urmárit ín figura 6 l0,-S93LT."_"Éá""1i""it;'á o:] tinde cátrö valoarea 0,5 dacá t* cregte'" De;i#i*d';i}*á ;;; fi;-: o,s, curentul I|.-,, 'apare.la un alt Íactor

#'iáp#J;'ii[; + ö,í."l""'t í"**"o s" éíflticá prin faptul cá diÍe-

;;'" ii;:" _ l*,")"'íl 'ri*it" """{u$iei _per.ma3ente eJte mai mare d'ecít

valoarea datá de '"|"uá-ió.or),

a"í pd3a|i1 in^a-cest caz, la (Tj)"., este

mai micá decit (A.I)'of caÍe se atinge la l'i : U'b'

Efeetulvariatoruluiasupramaginiiilee.e.Cuplul'electromagneticinstantaneu al moto'uluí iiriazá piopor}ional cu cu}entú i(t):

m(t):Ka'i(t):C'i(t)i (6'86)

astfel pulseazá in timp- in _mod' asemánátor curentului. Pulsalia p1ximáse atinse la r; : ó,ít'Tel ca la curent' Puls_atia maximá a cuplului se

á"t"i-í"a áin relalia (6.45), care raportatá devine:

( M):,,: (AIX." :+#r'258

(6.87)

RECIM DE MOTOR

q1

0,3

o,2

M1I*

Fig' 6. 10. I.imita conclucfiei permaneate ln furrc}ie de consta.nta de timp a sarcirríi.

unde Uá : (JJ(J,, cind tensiunea sursei de c.c. diÍerá de tensiunea nomi-nalá a maginii. De obicei trebuie ca Uu7Ur' pentru a compensa cáderiled.e tensiune interne care apar pe dispozitivele semiconductoare legate lnserie cu magina. Dacá comutatorul static este un tiristor cu circuit destingere de la condensator, in majoritatea soluliilor practice aceste varia-toare nu pot fi controlate riguros de impulsurile de comandá i^ qi i" (amor-sare gi blocare), datoritá diferitelor fenomene de comutalie din interiorulcomutatorului static. Din acest motiv aceste variatoare nu pot fi comandatepiná la Ti : l. Deconectarea tensiunii U. de la sarciná nu se face in mo-mentul cind se dá impulsul de blocare i", ci mai tirzhl Diferen|a de timpdepinde de valoarea mo.rimá a curentului de sarciná I-on. De asemeneaconectarea tensiunii Uo este intirziatá fa}á de momentul aplicfii impul-sului de amorsare i^, datoritá comutaliei curentului /',o de pe dioda ilefugá pe tiristorul'comutatorului static (fenomen determinat de obicei deinductivitatea sursei)..Efectul acestei comuta}ii nu prea prezintá impoÉan}á,fiind un pÍoces mult mai rapid decit cel anterior, care de fapt este legat deirrcárcarea condensatorului de stingere.

Datoritá acestor fenomene, apare o pierdere de tensiune ÍaJá de Uo,care depinzind 9i de curentul de sarcíná, intr-o buná aproxima}ie poate ficonsideratá ca o cádere de tensiune pe o rezisten|á fictivá R"", asemáná_toare celei R' de la red'resoare 1cáp. 5)'

Rezistentele suplimentare ale tiristoarelor comutatorului static trcea fictivá R"n determiná o majoiare a tensiunii de alimentare fa}á de ceanominalá a maginíi. Pentru a realiza punctul nominal de funcfionare' ase_mánátor ca ín paragraful 5'l'l.5, se poate determina Uo cu rela|ia

(6.88)

259

Uo : Un + (R"o * nrR, -F Rr)I",

Caracteristicile externe ale variatorului nu voÍ mai fi drepte oÍizaÍ-tale, ci vor prezenta o pantá negativá propor!íonalá cu R". Panta carac-teristicilor micanice ale maginii dJc.c. se va maii cu Rc ai cu R' a bobinei ;astfel va fi propor}ionalá cu

unde n, este numárul de tiristoare in serie cu sarcina cínd comutatorulstatic eite conectat, R' este rezistenla unui tirístor, iar Ro este rezistentabobinei de netezire.

Datoritá rezistenlelorsiune continuá) :

interne ale convertorului (variatorului de ten-

R":R""*nrRr. (6.8e)

R,o,:R.*R"*R", (6.e0)

asemánátor rela}iei (5'2|2), und'e R' este rezistenla indusului maginii de c.c.

obseraa|ie. Variatorul de tensiune contiouá de caclranul I poate funcliona numai cuU.ru} 0 9i i(l) } 0; aceasta inseamná cá 9i.I*u este mai mare declt zero. Pentru a realizaaceste madifii, t.e.m. a magif,ii, conform relaliei (6.25), trebuie sá fie:

E 1Un", (6.e1)

ceea ce determiná tegimul de motor al sarcinii. Dacá nu se respectá inegalitatea (6'91), curentu*" "'"-'* $ <tin varialo:

:-::***** ,@ó.1.1.2. Voriotorul de tensiune continuö de codronul ll

Schema caÍe Íealizeazá ÍtnclionaÍea in cadranul II c17'U^"d > 0 qii(t) < 0 este prezentatá in figura 6.1l. Dispozitivele semicondüctoare carea!ígurá circul^a}ia curentului iegativ i'' sariiná _ sens inver_s fa!á de celde"referintá, iorespunzátor funcfionárii in cadranul I _ sint notate cuindicele 2i care de_fapt indicá cádranul II pe care i7 realizeazá. Comuta-torul statíc T, cind ejte conectat, scurtcircuiteazá saÍcina, iar cind se blo-cbeazá, datoriiá energiei inmagazinate de bobjná, curentul glJcinii igi p.as-

treazá'sensul, va circila prin d1oda D, 9i va Ítrníza eneÍgb {inspre ma;inade c.c

"p'" 'ú''" Uo. Deoárece curentul i(l) este tot timpr!' negativ.

'i. Y11:3:

Íea meaie a sa treLuie sá fie mai micá'decít zero : conform relatiei (6.25)

Íe^7ltá' , } U^"u} O, (6.92)

ceea ce indicá regimul de generator al sarcinii. Deci transferul- dj euergieín variatori s" io'í"'seaza Íí!a de cazul func}ionárii in cadranul r. Ma9inatrebuie antrenatá ín acelagi'sens'de Íotafie,'dar la o vi\ezp o care deter-mina o t.e.m. mai mare decit tensiunea áedie másuratá la bornele ma;inii;in eaz contÍar curentul dispare din sistem.

FuneÍionarea ln eonduetie permanentá. Acest regim poate fi urmáritain rigu;;_o.tz_ se poate oÉseri'a cá ?, este_ dg1ata áe conectare a surseiUu lafua9ina de c.c. prin intermedid diódei p, (gi-nu.este durata de conec-taie a cómutatorului static). Din acest motiv iaa1iite (6.4) care descriuvariatia curentului ín sarciáá, sint identice cu cele deduse la paragraful;;l;;í;;. o".i ói"a suÍsa Ud eíe conectatá, rámine valabilá relalia (6.13) :

260

iar cínd sarcina este scurt_circuitatá conforrn relatiei(6.17) se poate scrie:

i(t) : -i,z(t) :

:{(t-"-'*)+i?

l-Tc-J-T Á---7-.| - fraae t.

T" <t <'7. (6.94)

Limitele intre care va-riazá curentul se calculeazácu relaliile (6.20) din caretrebuie sá rezulte:

I*, 1f_o, <-0,(6.es)

ceea ce inseamná cá inmodul

. ll.r,l > 11.."1.(6.e6)

- Tensiunea si curentul Fig. 6.1 l. Variator de tensiune continuá din cadranul II :

mediu se calculeazá cu re- a _ schemc clcdticd; b _ caltuíu, p, calc í, rcalizca.sö.

laliile (6.21) respectiv (6.25);Curentul sursei conform figurii 6.11 poate fi scris:

io(t): -i,zv) <0,

VÁRl A1 oR

idr cit u I

(0

E .-Tcls _ 1

-:-,Ud e-Tl" _ |

't tOo.

lfIL

olo

olCr l'-Lli

ol(-)irl\

I

{r.=-'r, <o

{' =-ft,,.rn,}<0[u =o

JI-". 'o[E

> u."o =o

unde r,r' este conÍorm (6.93), in rest este nul.Practic curentul iu circulá spÍe sursa Un gi furntzeazá en.ergie de la

magina de c.c. spre suÍsa de tensiune continuá.Valoarea medie a curentului se calculeazá cu. formula (6.27) din care

va tezalta Iu^"u 10.Varia}iile tensiunilor pe dispozitíve semiconductoare pot fi urmárite

iu {igura 6.ll. Dispozitivele sínt solicitate la tensiunea Uo.Pulsa}ia curentului Se calculeazá cu rela}ia (6.aa) 9i prezintá maximul

tot la Ti 7 0,5, ca ín cadranul r. Formula de calcul a produsuluí Lf con-form (6.46) rámíne de asemenea valabilá.

Funelionarea ln eonduelie intreruptá. Perico^lul íntreruperii curentuluiapare la Scáderea cuplului (a curentului mediu). In acest caz condi}ia limi_tei conducliei permanente se obline din anularea curentului .f,o, exprimatde relalia (6.20.2), 9i se obline:

(6.e7)

(6.e8.1)

261

.rtk€ do

atd!9a*6lPkodH>Edo

'i-

.=,ógEsÜ

ir .ggEo+o

"eEd9EH<BH9iPHAc.j

<j

ú,!H

oft

i='d

ll.:EII EEll >kll "&lE9IÉÉlPÜl.*-ll .:r.o

I] E.Eil a'sloÉt6=I e;I HHtdlsEl.*6rn-:

' Öl'

@

bb

a

LI'

? Vo o-!oogEE

I

tt

riIt'ja

I:

i

:

{

II

I

{

a$

IIí

-T-----t----

I

I

N

oEeE-

ll

oE

cEr

o

qto

DEE

o)

t=il

,eE

lt

oE

o.:EEá'=EÉ

oo

/A\-7J)z.<,<tÉoqő*

EZ.FH.=

Hs<E^Z.)ooÁzL.Oboz.:lLL

ooE

il

262

sau in márimi raportate:

"_ T"rlt. _ 1

e-l/tt - I

Yaria|ia curen}ilor gi tensiuniloÍ in cazul conducliei intrerupte esteprezentatá in figura 6.13. Tensiunea sarcínii va avea urmátoarele valori:

(6.e8.2)

(6.ee.1)(6.ee.2)(6.ee.3)

(6.104)

(6.10s)integrala

(6.106)

263

u: Uu

U: E;u:0i

; oaraTu:'Tu 1t < T";T"<t <7,

unde Tu este momentul ín care curentul diodei de fugá D, se anlleazámásurat de la ínceputul perioadei. Curentul se intrerupe pe o duratá detimp (T"_ T")" cind se blocheazá, atit Tr, cit 9i Dr 9i.1a bornele sarciniiapaÍe o diferen}á de poten}ial determinatá de t'e.m' E.

Deoarece E 1Uo gi momentul To este inaintea reconectárii sursei Uu,tensiunea medie va tezlulta mai micá decit cea in conduc}ie permanentála acelagi TÍ. Din acest motiv, dacá scade cuplul de antrenare al ma9iniiin regim'de generator (adicá scade /..o), tlralia va prezenta o scádereaccentuatá, 9i va tinde cátre zero, de asemened U^"o.

Tensiunea medie poate fi calculatá cu relalia:

U.,a: 'o (Jo + T" - Tu E : (JotT; + G: -rÍ)"]. (6.100)TTPentru valoarea medie a curentului rámine valabilá relalia (6.25),

in care LI*o se inlocuiegte din (6.10O).Yaliafiia curentului sarcinii, cínd' este conectatá SuISa, este conform

relaliei (6.93) :

i(t) : id(t) : -irr(t):'o =' (1 - e-rl"11I^,,e-t!,; 0 < t 1Tu, (6.101).P\/

apoi se anlleazá piná in momentul T", cind bornele sarcinii sint scurtcir-cuitate gi íncepe sá creascá curentul ín sens negativ, conform relaliei (6.94),in care I^o,:0:

- ( -L."ri(t):i+!(t):-1(1 -e " ); T"<t<7. (6.102)

Valoarea 1',' poate fi calculatá din aceastá rela}ie la t : T:7- Tc\

--I-e t ). (6.103)

Momentul de íntrerupere a curentului diodei D, se calcule4zá din rela-}ia (6.10l) anulatá 9i rezolvatá in funclie de timp:

ra:rr"(r - #+):" ro(_ T_Tc

1

(J6_Ee Í l.uo-E /'

astfc'l se poate scriei(t) : i,r(t) : i,r(t) : io(t) : 0; Tu 1t < T"-

Valoarea medie a curentului sursei poate fi calculatá cu

r^tn: - * (t

T4

J-\;'P1 at'0

T-

unde iop) este conform (6.10l), dín care rezt|tá

T-tdsad

-

U, _ E, t ÍUa _ E _,r.,'l1e-rol" - 1;.R -Tl 4 )

(6.107)

Pulsalia curentului, d'eoarece I-o.:0' va fi egalá cu |'I''' I dinexpresia (6.103) :

T.

l

i

l1

Caleulul bobineí de netezire poate fi fácut conform celor douá metode

orezentate l* p"r"gi"iol ar.r.r $i "o,''''" in funclje -de.pulsalia maximá

ááÁi'itiia ,'titi"iod'"h!ia (6.46)'sau din condilia de linritare a conduclrer

íntrerupte sub o .orr*itá'va1őare medie a curentului, cind se folosegte

formula (6'63)' ^i *-mononÍo Aqer orui din primulLimitá eonduefieí permanente. Asemánátor ca la var\at

cad'ran, se poate ""öiiáá-ri*iia-cá"a"cti"i permanente in domeniul carac_

teristicilor externe.'Dil-';i;iiii;G'4) ;i 1o.ss't1 se eliminá Í.9i T" oblinind curentul in reffi"r- "íiti" i" rú"ó9iö de tensiunea medie:

r T-Tc\L,r:llr-"- . J

R

T Uaca

T -u-rd-uo t_ "

| -uo ,t"'- R R

1-e r

caÍe in márimi raportate devine

l _ e_T:IÍ'l, -'r]tct -

L " I - e-l/t'

unde s-au atilízat notaiiile (6'67) 9i (6'68)'

Curentul critic prezintá un maxim la

(T!)-: '- t" I .r, _l=q-l '

(6.108)

(6.10e)

(6.110)

(6.111)

avind valoarea:

(Ii,)^",: -r*fln[t*(l -e1/")] - 1f [t*(1 -e-t/r)]-1 rc'112)

Aceastávaloaremaximáacurentuluicriticsered'ucecucre;tere.'."?l--stanteidetimpraportatet*,caÍeesteproporljona1l*atitcu'inductivitateaZ a circuitului de..*i"á,'"ít 9i ""

t'""í"'}^ j:1/7^ de comand'á a varia-

torului.Limita cond.uctiei permanente poate fi transpusá.9i ín domeniu1 carac-

teristicilor *""*oi"" _'lá-;;;i'ii.

aitr"i d'in rela1iile (6'-2), (0'79)l (6'79) 9i

(6 98.li_;; ai*i"a i,-r"_-q{ U^"n gi linind seamá de (6.77) se obline :

264

-t,0 -qe -0,8 -0,7 -QJ6 -q5 -q1 -0,3 -q2 -qt

6.14. Ltunita.conductiei pet#:1".*H in functie de

caÍe pÍezintá un maxim confoÍm rela|iei (6.83) in caÍe (.r;).." se ia din(6.112). Yiteza unghiulará la care apare acest maxim se calculeazá dir'(6.76) in care se ínlocuie9te (6.84) qi (6.83) ; astfel reztltá:

.- (6.114)

Caracteristicile nrecanice S-au raportat la datele nominale ale maginíi(ca in fig. 6.9 9i 6.10) 9i relaliile (6.1i3) 9i (6.1la) se vor raporta la acel'eagimárinri. Pentrtr diferitele valori ale lui t* se oblin curbele_din figura 6.14'care sint simetrice celor d'in figura 6.11 fa!á de punctul í)*:0,5"1a M* _: 0. Curbele limitá in domeniul caracteiisticilor externe ale variatoruluiín cele douá cadrane prezintá de asemenea simetrie fa!á de punctul [J1^ :: 0,5 la 1x : 0. Ín figura 6.14 se poate vedea cá' óu c{t iste mai filtrat:1i:"t4 (cind cregte t*) cu atít Ql' tinde cátre valoarea 0,5 ; de asemenea(_t "/- trnd'e cátre aceeagi valoare.

Caraetoristieile extórne ale variatorului. Ín domeniul conduc}ieipermanente caracteristicile sint drepte paralele orizontale, exprimate derelaliile (6.21) sau (6 68). Ín doméniul^ conducliei íntrerupte caracteris-ticile vor cobori sub nivelul dreptelor orizontale, tinzind toate cátre origine,conform figurii 6.15. S-au repr-ezentat gi limitele de varialie a curentuluiI^,,9i I^o,ir' funclie de T";i pulsalia maximá la T!:0,5.

Caracteristicile externe pot fi descrise de o funclie ímplicitá (expresietranscendentá), care se obline din (6.25), (6.100),9í (6.104)' de unde seeliminá E ;i To' Grafic se traseazá aserriánátor ca la variatorul de cadranul I,

CaraeterisÍieile, mecaníee ale generatorului de e.G. eare este coneetatla o sursá de tensiune eontinuá prin intermediul varíatorului. Magina dec.c. lucrind in regim de generator_funclioneazá in' cadranul II. Ín conducliepermanentá rámine valabilá expresia (0.zs1 ; caracteristicile motoruluidin cadranul I se continué pentru generator in cadranul II, cum este re-pre.zentat ín Íigura 6.I0. Ín domeniúl conductiei intrerupte, controlul ten-siunii variatoiului prin intermediul rrrárimii de comandá T: se pierde, adicá

28ő

DRANUL

Icr-L$ltrA coNoucTlEl

0,6

i'r.l0.4.1

I

I

rtctsz

\tÚ

Fo)Ólzoo

PULsaTl ACURENTULUI

{at)ro", l(T;=ojs)

III

I

Fig. 6.15' Caracteristicile externe ale vatiatorului dfur catlranul II'

laacelasiTÍvítezaunghiularáo(respectivtensiuneaU^,n)prezintáoscádere 'bruscá descrisá de relalra :

tr-ffi:coe'-lntT I ur-ca

IM:C (6.lls)

It

{itT

fi

il

1r

i{til.I

Fi[

Cuscádereacuplulrielectromagneti""{.1,Hi"":tÍ*H#ff 'u:fői"J;i'j.-it-Jt" "ái""teriJtici1e

mecanice tind' cátt

vedea simetria ".r""t$iriio=rái

Ji" ""p,d"ű 3;d'""9 fu!"? de punctul o'o/2

si M*:0. Pulsafia #J;á;"pr"roi "r""tiomagnetic aí in acest caz este

áálculabila cu ielalia (6'87)'

ó.1'1.3. voÍiotorut de tensiune continuö de codronul lll

Éunclibnareaíncad'ranulIII,diTPunctdevederealtransmisieiener-siei. este identicá "";;;^dd"^aá""1í.-rvr"ii""

d'e c'c' va absorbi energic

áe 'a

sursa u, to""iiJ"i"íT" l"gm -ae motór, invírtindu-se in sens invers

(o < o) fatá tte ';ilö"á" -'"t"?iae^ ai"-

"á_a'"""1 I. Schema care reali-

)eazá cadranul lu'áJtt 'ö'"^"títiJ.t" ftg*{; 6.16 carediferá de cea din

ficura 6.3, numai #; f;;iliaü;'i"""í u, este conectatá ta sarciná cu

oő1aritate io.r"rr"tí.^-oi.iozitivele semicondirctoare care .rea|ízeazá ftnc-

iioo"re. in caa-rarrÍi ff"ö;a fudi*É á. ió*t" formrrle].e de calcul de

íx"'ffi#"l öjÍi ;á"í;ffi"biil-i"L""i"a Ú, cu_ (_U')' Tensíunea 9i

curentul saÍc1il1 fii'J';d;i""; am-i"r4i" (o'zs1' trebuie satisfácutá

condilia I

U.,r 1E <0, (6'116'1)

266

1Í

EE

l

()Vp

E

o.:c'E

=_ü

.EE

=Lt

oÉ

0E

o

.sE

o

É

í 'cü

k6cdg>i

o(da.- c)É'ja392é.9öoÚ}tr

'.Éi3

KHÉo

oínr qe

;iiáHboÉ6e^€Ér{{(o

ú

HH

dJH;'osql 3ota

B

id5

ábÉ9

áq9SoSÉtásÉloo.-+l599s

d{

.l

iB(oú

ÍI{

Fad

zoÉl{

o!

o.Oo;ovÁooLrls,j^ v v;iv !E-EE

-,-\-

Éf

Ir;lll

@J)z.<'ÉÉzoy<ac):É

.íi LTTJ UE=_<iJz2o=-a['oz.Dtt

t@

IIiíFl3

\o

,)ur ro

);

)s

267

adicá in modul

lEl < lU-,u|,

ceea ce reflectá reginul de motor al maginii'

(6.116.2)

Varialia curenlilor gi tensiunilor ín regimul de condilie permanentáeste repÍezentatá in figura 6.|7. Nota}iile l^on 9i I^,, sint co|e!Pu-n;- ftL& i- - mln

zátoare relaliilor (6.20). Ín regimul de conduclie tntreruptá, curentul diodeiD- se anrrleazá it momentul 7- determinat de re|atia í6.55). in care. atitD" se anuleazá in' momentul Tn de relaiia (6.55), in care, atit

ó.í't.4. Voriotorul de tensiune conlinuö de codronul lV

Funcfionarea in cad'ranul IV se realizeazá prin conectarea tensiuniiUo cu polaritate inversatá, fafá de cazul din cadranul I 9i II, 9i prin antre-Írarea maginii in sens invers, pentru a tealiza o t'e.m. E negativá, de valoare

lE I > lU-"ol' (6.117)

Condifia de maí Sus, conform relaliei (6.25), va d'etermilla un curentnegativ prin sarciná, care poate sá se ínchídá prin comutatorul static 7ncind acesta este amorsat sau prin dioda Dn cind Ta se blocheazá, cum seved.e gi in figura 6.18. líá'ina de c.c. va lucra in regim de generator rotitin sens invérs funcfionárii din cadranul rr, 9i va Íar:ciiza energie cátresursa de tensiune continuá Ü..

Variafiile curenlilor gi tensiunilor sistemului din Lad.ranul IV sintreprezentate in figura 6.19, unde s-au pástrat notatiile J'* 9i Inn' díLrelaflile (6.20). Astfel rezaltá limita maximá I*n1: /'. 9i cea minimáI-r,1: I.* $i in acest caz pot fr lutilizate toate relaliile de la functio-naÍea tn cadranul II (paragraful (6'11.2) cu observa}ia cá peste tot Uo selnlocuiegte cu (-U,).

Caracteristícíle externe gi mecanice ale cadranelor II 9i IV ptezintáde asemenea simetrie fatá de origine 9i pot fi oblinute din filurile 6.16respectiv 6.9 (in regím de generator).

ó.1.2. VAR|AToARE DE TENSiUNE coNTlNUÁ

U' cit gi E sínt ""gáti""".1"ií*p;i'fui"'upe'ii cui"otLlui"'G:T;i ;;;-siunea sarcinii este datá de t.e.m. ,E

Caracteristicile externe gi mecanice ale cadranelor I gi fII sint simetricefatá de origine, deci pot fi oblinute din figura 6.8 respectiv 6.9 (in regimde motor).

Varíatoarele de douá cadrane con}in totdeauna douá comutatoarestatice gi cele douá diode de fugá corespunzátoare; astfel pot fi' conslde-rate cá éínt compuse din douá variatoare d'e un cad,ran. Dín punct de vedereal cadranelor pe caÍe le realizeazá, pot fi de douá feluri:

a} Variatoare ile tensiune continud. care conecteazá. tensiunea sursei.U^,totdeáuna ct aceea;,i pol,aritate, dar permit inversarea curentului sarcinii,care in cele ce urmeazá va fi simbolizat cu it/. Aceste varíatoare reali-zeazá cadranul I 9i II sau III 9i IV gi func}ioneazá ctl' pul,suri uniilirec-tional,e de teusiunc.

268

@=z4'.Eo4{JzItJdr<zoF'L)z.)tt

zz

c6

r2oo

cots

É

l<zaE

ooA 3

'j -tr'*-o ^

--é

,1 iv Eí!.-fHUJ

€-'J

H

Én!Üs

sl'<d t5q

5qÜs9'!Fq2tH

$s

EE.ÉB'Elaacrj r

.;Ü

.E

Ex€BkdgE'H

o(t P.'lo.lÜqá

E9{66

d

dEollcÉUOoo€É

nde

E;üHao-dí

HdH

^. icl;s@É

ú'61a

II

tvrlL--J

c{)

------= \pidnrailur ari:npuo3 ' ,Str

,t69

-l)Variatoareiletensiunecontinudcarepotconectatensluneasursex

tl" ,"r,/ Iű|iaZ"-pőtíűtiit,'"áái permít circula}ía curentului sarcinii doar

íntr-un singur sens. A'ceste variatoare apficí sarcinii impu1suri succesive

űit*íyi,ő"ít'; din ac"st-motiv Se vor iimbo'i". "o :bU. Variatoarele

i- u ,L'air""áa ".a'l""t" í 9i rv sau II 9i III, ca 9i convertoarele cu comu-

ürL á" í";É;_d"-il;"'"a'"". 1aviía cele dóuá regimuri: de redresor

respectiv invertor).^_*};;;b"t" "*áo'i,

un cadran realizeazá regimul de motor, iar celálalt

regimul de generator al maginii de c'c'

ó.1.2. 1. Voriotor.u1 Ítf !lí,iT.:"íll:i" .,:,ru,'u,, unidireclionole

Schema de fortá a variatoruluí :t- / se compul" qo douá variatoarea" uo

-"áar31, ,li,",'ladr.""i r (vezIfigura 0.-3]_ ;i cad'ranul II (vezi fig'6.11) conectate ambeie t"_'-ú'. U) 9i h jarciná, fíiíd reprezentatá in figura

ó.iöi P"'i-";hl con<1uc'iei intrerupló nu poate apárea, deoarece schema per-

-it" "ii"J'ii" "*""íJ"i ""'"iiii in ámbele^sensuri: Tr. 1i D, in.sens

ö;nfu';;pá"tt;T, i úto ,"o, negativ. Dispozitivele T1 9i Dgconecteazá

í'o='.'- i02zo

{i = irr- i1.*i9,-ipr?o

[u.oíI'"azo\e S u,"o.o

rerlerr-ö Codron"l oa'i"";q'il codronul

Fig. 6.20. vaÍiatorul tle tensiune coutinuá {e <lou| cadrane' care permite

ÍrveÍsaÍea curentului- de sa'rclirá:' ,rh"* tirő gi-ooa,""* I 9i II, ln u?' poet6 Ítn*bffi

{'T uo'(""( i!

uRl1

"'r( ',-

C

2TS

sursa (/.. !r sarciná cu polaritate directá, iar Trgi D, scurtcircuiteazá bornelesarcínii. Cele douá dispozitive comandabile tr' ii Tr) vor fi comandatein.antíf'azá_9i concomitent, cum se poate vede} in fílrua 6.2l, pentru aasigura totdéauna calea d.e circulalió a curentului i üdiferent-d]e sensul

FUNCTIoNARE ÍN nvgEuE CADRANE

0 (Iro,

0

0) IminI

I

I

I

I

I

T,I

I

Tz1J_

I

,ua

I

-I

Etg. 6.21. Dlagraml tle cureas 9i tensiuni a variatorutui fuacfiontndln ambele cadtane, I tl II.

@t'@,itQ=ia,.t_____

2Tt

lui. Durata d'e]conectale'a sursei U' fiind' notatá cu !", indiferent dacááté't]'Iucru este tealizat de'?r'sau.de Dr, forrnulele de calcul di-n para-

"'"i"r 6.1.l.1. si 6.l.1.2. in conduc1ie permanentá sínt valabile gi ín cazul3e

_fatá. Ástfel ,dacá I-o,} I^ro} 0-sistemul func}ioneazá ín cadranul

i-si_"át" valabilá diagraría de Íunclionare din ^figur.a 6.4, .T2^ 9i D' fiind

tr,]""i" tot timpul, "iar dacá Ino', 1 I-* 'a 0, ^sistemu! funcfioneazái''-""a'u"ol II gi'estevalabilá diagiama din figura 6.12,cind Z' 9i D. síntblocate tot timPul.---

oacá in regim de motor sarcina scade, curentul .r."u'Scade, iar la unmoment dat Ii,, se anuleazá, apoi devine negativ' Cind

1.,, > 0 gi l-ro .'-0, (6.il8)

(6.1le)

(6.12U

(6J22>

static Tr,de la ince-

dupá cum

(6.123)

(6.124\

(6.12s)

(6.126)

variatorul func}ioneazá ín ambele cadrane, curentul s".i",r"rs"u"á tot timpuli;;'"il' 9i in'sursá' Vor lucra toate cele patru dispozitive semiconductoareconform figurii 6.2.

Yaria!ía curentului maginii, in intervalul de timp in care sursa (/u este

conectatá'la sarciná, este -descrisá de relalia (6'13):

i(t) :T(1 - e-rrt) I l,,oe-tt,; o < t < T";

iar cind [/u este separatá de sarciná, aceasta fiínd scurtcircuitatá la borne,curentul ípl este- conform relaliei (6.17):

Jt

n ( t-T"\ '-T'i(t\:-"[t_ e- ')*I^o,e -

T"<t<T, (6'120)'R

und'e 1',' }i l-on pot fi calculate din ex.presiile (q'.20)'. Cínd' variatorulfunctioiéa2á 1í ambele cadÍane, 1.,. fijnd negativ i?' Inr, _p-ozitiv';;;;ít"l-;;;cinii se ánuleazá in 'amÉ]e

intervalé de timp. Astfel cindcurentul (6.119) se anuleazá, in momentul:

T.^:r1out:E-RIan,Un-Ecurentul i se comutá de pe dioda Dz Pe comutatorul statíc, Tr, care d'eja

este comantlat de la tnceputul perioadei.-- - Í" áo*"ntul in care durentui din expresia (6'120) se anu1eazá:

T,Z:T"*tlNE+ RIilOb,

E

curentul sarcinii se comutá de pe dioda D, pe comutatorulcare este comandat totdeauna dejá din momentul T, másuratputul fiecáfei perioade.'-- ö;;;;'ii_pii" dispozitivele semiconductoare pot fi scri'ittmeazá:. i,,(t):;111' 0<tlTuzi

i,,!t) : i(t); Toz 1t 1 7",

unde i(t) este conJorm (6.119), apoi:i,,!t):i(t); T,<t1Taii"!t) : ;1s7

' Tar .t < T'

unde i(l) este descris de relalia '(6-120).

2ls

Durata de conduclie a dispozitivelor semiconductoare poate fi determi-natá din figura 6.21 :

(Al)', : T" - Tuz - T, - ,1ouo -=P - !rn" 'Uo-E

(&)', : T - Ta - T - T, - rlnE * !I'"''-E

(Al)r, : Tar - T" :'g|r-!i!t ;

fla_E_Rrnto(Al)o,: Te:rt"ffi.

Íntre sursa Uu gi ma;ina de c.c. va exista un schimb permanent d'eenergie. Cind

(6.t27)

(6.128)

(6.12e)

(6.130)

(Q;131.1)

(6.131.2)

(6.132)

(6 133)

i(t) <0, la u;,0; 0 <t <To2,

magina furnizeazá energie cátre sursa Uo.' Ín intervalul de tiáp (7- - T"), cind sursa (Ju nt este conectatá lasarciná, u : 0 9i nu existá schimb de energie intre sursá 9i sarciná.

Regimul de funcfionare al ma;inii de c.c., cind convertorul ltcreazátn ambele cadrane, este determinat de semnul valorii medii a curentului,deoarece (/..u este totdeauna pozitivá. Astfel dacá

i(t) > 0, la u 7 0; Tuz 1t < T",

magina consu1ná energie de la sursa Uu, iar cind

In"u)0, P:U-,uI-,o)O,magina va lucra in regim de motor, iar cind

I*"o10; P:Un"ol-"o{0,

magina va lucra in regim de generator.Condifia I.t,:O in-cadranuf I (in regim de motor) respectiv l.no,:

: 0 in cadranuÍ ÍI (in regim de generator) determiná limitele de Jltncli'onareőn ambele cailrane ale variatorului de douá cadrane f1. Aceste limitecoincid cu cele ale comutaiiei permanente a variatoarelor corespunzátoarede un ca'dÍan, exprimate de relafiile (6.65), 9i (6.82) in cadlanul I, respectivde (6.109) gi (6.113)in cadranul II. Deoarece variatorul este astfel comandatíncít permite inversarea curentului ín orice moment, trecerea dintr-uncadran in altul este tot timpul asiguratá iar caracteristicile externe 9imecanice pástreazá liniaritatea 9i continuitatea intre cele douá cadrane,traversínd domeniul critic de funclionare in ambele cadrane.

Ín figurile 6.22 si 6.23 sint reprezentate caracteristicile externe alevariatorulüi, respectiv caracteristicile mecanice ale ma9inii d'e c.c., alimen-tatá de la un variator de tensiune continuá de douá cadrane {.I, undeeste indicatá limita funclionárii in ambele cadrane _ caÍe determiná regi-mul critic al convertorului _ cind lucreazá toate dispozitivele semicon-ductoare intr-o perioad'á.

Pulsalia maximá a curentului gi a cuplului electromagnetic apare laTÍ : 0,5. Punctele extreme ale limitelor regimului critic coíncid cu cele

81 _ Electronicá de putere z'.(3

.tg' 6'22''""""'**f;;'i1i,':":tr;'*i'#Í;'1yÍ:"síf::á cadrane ;| 1

de la variatoarele d,e. un cadran, determinate de márimile (In)^o,, Uo,(T")",, respectiv (Mo)_", gi e-.Calculul bobinei de netezÍre. Sínt d'ouá criterii:

^|) tlmlnrea pulsaliei.'rnaxime a curentului sarcinii, caÍe apaÍe la T! :: 0,.5: cind. poate Íí :uttlizatá relalia (6.a6);

Q !';.y;|grya r^egintlui critic 'ob

o ánunjta valoare medie a curentu_Iur sarcinii (/o)' clnd poate fi folositá formula (6.63).

-Ua:o-T

REOtl.t oEit oT o R

RE6IM DEGE.NERATOR

GU".

_--,;; - - - - - - - - ---(É:'

- Marro,

Fig. 6.23. Caracteristicile mecanice ale ma'inii de curent continuu alinentatá dela un variator de tensiune continuá de dóuá cadrane :t Í cu lú".a ""iai"eotionale de tensiune.

274

6'1'2'2'J!i!l,lili' j"ri"üi'T"'"'""J':Htculutsuribidircc|ionole

Schema de for!á a variatorului *U reprezentatá in figura 6.24 secompune dín douá cómutatoare statíce 9i douá diode.de fugá, astfel montateincif sá poatá tealiza conectarea la sarciná a tensiunii sursei Uu cu ambelepolaritá}i. Analog schemei anterioare, se poate spune cá acest variator deáouá cádrane sJ compune din douá variatoare de un cadran ; T, _ D,de cadranul f (confoim fig. 6.ll) gi Tn - Dn de cadranul IV (conf_ormfig. 6.18). Existá douá metóde de-cómandá a variatorului din figura 6'24.- a) Comanda separatd' a comutatoarelor statice T, qi Tn, cind 'sarcí-nii i je aplicá impúlsuri unidireclionale de tensiune (+ U") in cadranulI respectiv (- U') in cadranul IV. Functionarea sarcinii ín acest caz Se

cunoagte din paragrafele 6.1.1.1 respectiv 6.1.1.4.Péntru aréalizá funcfionarea in cad'ranul r, in aÍará de comanda comu-

tatorului static f ín regim de comutatie, trebuie asiguratá conectarea per-manentá a lui 7|, ín véderea asigurárii circulatiei curentului de sarciná.Ín cadranul Iv, 7} va lucra in regim de comutafie, iar curentul i va circulatot timpul prin D'_ Dezavantajul ácestui mod de functionare constá jn faptulcá trec6rea dintrirn cadran in altul schimbá modul de comandá. Ín regimtranzitoriu trebuie urmáritá varia|ia tensiunii E sau a curentului mediupentru a putea realiza ín momentul potrivit schimbarea mod'ului de comand'á,

I

Fig. 6.24. Variatorul de tensiune conti-nuá de douá cadrane care petmite in-

veÍsarea tensiunii sarcinii:_ schcrc clactticó 9i cadtancla I _ IV, ln carc

poak Íu4bnc

lii:l

,i

i

i

{r

!tr

,ll

il'll

;,li

ii'1

H

*ilr,ll:

l{ili

i'l

i[Í

fiH

ffiiÍi:

#iJ{íllJí

ffit

liil

illl

$fi

,il1

'OELaoCoEo)ocoo

ld

""( Li

'r.,luot

io',

275

ín vederea trecerii dintr=un cadran in altul, Íárá a dispare curentul din crr-cuit sau Íárá a depági o anumitá limitá periculoasá a curentului.b) Comanda concőmitentd. a comutatoir"rói_

'iáti"e -r,

;i í^ reali-?:??á,o junc}1o1'are care.diferá esen}ial de cele discutate pi"a'""'.i'_p'i"Iaptul ca sarclnll 1 se apllcá rn mod continrru ímpulsuri de polaritate áife_ritá (ínversa!á), adicá impulsuri bidirectionale

_de tensiuné r* rr't.-esuet

se poate reatiza trecerea dintr-un cadraí ín altul, tera á scif,mrí ;;ilid.e comandá a variatorului. Deoarece curentul de sarciná

";a__T;}"t Eo tensiune c.LÍe are o-pulsa}ie dublá (2Ur) Ía|á de cazul piecedent, Éobinade netezire trebuie sá fie mai mare, péntru a real..oá aceea9i'net""irea curentului.Ín cele ce urmeazá, vom trata variatorul de tensiune :t U ctr comand,áconcomitentá. Functionarea poate fi urmáritá ín figura t.zs. p" í;;t"

In,",

FUNCTIONARE IN

a0NDUc'|!É

I

\

j

Ij

I

I,./.-1

RPRTTP TA

I

j ,1ir"o

9'/

LNÍ

>0

t

rig. 6.25. Diagtana de curenti 9i tensiuri a variatorului de douácadrane f Ü func|ionlntl tn-ca<1ran-u1 I ln conducfie permanentá (a)

9i ln conducfie tntreÍuptá (ó).

cnoRnnul íT)f.=o.st V

n6

de timp T", cind sint conectate concomitent T, gi Tn, tensiunea surseiÜ' se aplicá sarcinii cu polaritate directá. Din momentul T" piná la sfir-9itul perioadei, cínd T, i Tn sint blocate, curentul mentinut in acelagisens de inductivitatea L a sarcinii va putea circula prin D, qi Dn; astfelse conecteazá sursa U, ctt polaritate inversatá (fig. 6.2a). Deoarece nu sepoatr realiza inversarea curentului, 9i la aceastá schemá apare pericolulconducliei intrerupte.

Funelionarea ln eonduelie permanentá. Valoarea medie a tensiunii sepoate calcula din diagrama figurii 6.25, a:

u,"": Iu,+-eu,),(6.134)

(6.13s.1)

(6.135.2)

(Íig. 6.26, a). Deoarece relalia de calcul a curentului mediu (6.25) rámínevalabilá 9i in acest caz, iat schema poate asigura circula|ie numai pentrucurent pnzittv, t.e.m. E trebuie sá aibá o valoare corespunátoare pentru arealíza I*" } 0, altfel variatorul se blocheazá. Tot timpul trebuie asiguratá

care poate fi scrisá sub forma

u."a : [, ? - r)r, : (2T: - L)u".

\_Dacá T" variazá' intre 0 9i T, atunci la

f: > 0,5, U*,o ) 0; (cadranul I)-;

Tl < 0,5, U-,, 10; (cadranul IV) ;

inegalitatea ,. -.- ': l\lvqZ EÁ

care ín cad'ranul IV de fapt inseamná:

Q<t17,;'T"<t<T.

(6.136)

(6.137)

(6.l3tl.l)

(6.138.2)

(6.13e)

(6.140)

I

i

I

iI

tt.

l

t;!.i

rll

iiiiill

,ll:

'il rrl

I

II

,.i i

;i1

il

:$

lU^"ol < lEl, clnd U-"n { 0,

deci la ma;ína de c.c. este vorba de regim de generator.Tensiunea sarcinii ín conducfie permanentá poate lua doar douá valori:

ü(t) : U.;ü(t) : _Ur,

.Yaria|ia curentului de sarciná poate fi determinatá din ecua}iile diÍerentiale caÍe s_e o!t!1 prin egalarea relafiei (6.3) cu (6.138), luiná in con-siderare.notatiile (6.5). Astfel cregterea curentrilui este deterrninatá de ecua}iadiferen|ialá:

,#*Ri:u:. E; o<t<7,,iar descregterea de

, #,+ Ri: -(uni E); T,<t <7.

. solufia ecuafiei tu.tttl L*.i" gi varialia curentilor prin comutatoa-rele statice:

i(t) : i,L(t) : i,Át) : T(l _ e_rl') { r^,ne_tl,; 0 <, a T,,

(6.141)

"ilr

--*#

To T-Ta'

---JU'.0 <o

áFUNCTIONARE IN CADRANUL'''coHDucrtE INTRERuPTÁ

It

boE>0

Fig. 6.26' Diagrama de curenfi 9i tensiuni a variato-ului de douácadraae cu impulsuri bidirecfionale de tensiune (;l U), funcfio-dnal br cadtanul rV fu conduc|ie permanentá (a) 9i tn conducflelntreruptá (ó), respectiv ttecerea ln cattranul r' <laóá comanda nu

se motlificá (c).

s

NENTA

í I'ed

fll

2?8

iar solu}ta ecuatiei (6.140) coincide cu curenlii prin diodele de fugá:, t-Tc ) _ r-r"

i(t) : i,{t) :i,4P): -%#l.t-"- . ) + f.o,e =:. T" <t <7.(6.r42)

Curentul sursei se inverseazá permanent :

i"(t):;11]'' o<t<T,; (6.149.1)

id(t):-i(t); T"<t<T; (6.143.2)

astfel la inceputul perioadei sursa furnizeazá eletsie cátre maginá:id(t)>0, lu: uni,(t)s0; 0 <t <7", (6.144.1)

apoi 1a sfirgitul perioadei: .

id(t) <0, ?u: Uoi"(t) <0; T" <t < T, (6.144.2)

sursa (/o' prime9te energie de la sarciná, Ítrnizatá de cr:rentul io inversat.Regirnurile ma9inii de c.c. se schimbá in momentú T",9i anume la ince_putul perioadei

u(t) : Uu) 0, i(t) >0, ! :Uo i(t) 2 0; 0 <t < 7", (6.145.1)

magina de c'c..consumind' energie primitá de la sursa Ur; apoi cind seinverseazá tensiunea:

u(t):-Uo10, i(t)>Oi ?:-Uu i(t)<0i T"<t<7, (6.145.2)

ma'ina_ va Íltniza energie sursei Ur, dín' cea inmagazinatá d'e incluctivi-t'atea L, respectiv.din energia cineticá Lnmagazinatá_de maselg in migcareantrenate de ma;iná'

rndiferent de cad.ranul in care Ltcreazá variatorul, existá un schimbpermanent.de ener'gie intre sarciná 9i sursá. Cadranu1 de funclionare avariatorului va fi d'eterminat de valoarea medie a tensiunii confórm rela-liílor (6.135).

Limitele intre care vasiazá curentul pot fi determinate din relafiile(6.141) 9i (6.la2) in care se pun condifiile fínále áe continuitate a curentuluiin circuitul 5z1ginii;

i(T") : i,r(T,) * írn1T"7 : I ^n,

i

i(T) : i,r(T) : ion(T) : f^r,,

din care vor rezalta: .

(6.146.1)

. (6.146.2)

(6.147.1.)

(6.t47.2)

pozitive.(6.t47):

(6.r48)

279

L un l - 2;f"t" y.rR E| -mrb :

- :

- -\ --.-_ R l_er/') R')J r _(Ja !-2e-T"lt*e-Tlr Ell

rma'- n r-.-rh\u_.\/1n conduc|ié permaneutá trebuie sá fie ambelePulsalia curentului poate fi calculatá din relafiile

nr _ 2tJ" .Tlr -.Ttt - e(r-Tdh + I

?R "r/.-l

caÍe este dublá pulsatiei exprimate de relaiia (6.44), valabilá pentru varia-t-oarele cu pulsuri dc t^ensiune unídirecfionale. Pulsalia maximá se oblinede asemenea la Ti : 0,5:

(LI)*,,:2!! #,din care se poate exprima constanta de timp raportatá:

r*: LÍ :fzhzud+ R(^I)fr",|_L,R L 2Ua - R(LI)_", l

formulá_ care servegte la calculul inductivitáiii bobinei de netezire, liníndseama de relalia (6.2).

Curentul mediu al sursei poate fi calculat cu integrala:

I --", [?

3: +[Í''' * _Í"','u,*|' |) (6 15l)

(6.r4e)

(6.1s0)

din care se obfine:Uo- E T"|Í

TTunde 1.,o este conform relaliei (6.147.1).

Ín cadranul I va rezt7ta:

Iu-"u) 9, Pu: Uofu-,u) 0,

transmisra energiei fiind de la sursa [.Iu spre masina de c.c., iar inrv:

Io-"o.-o, Pu:(Joro^,u.-o,transmisia de energie inversíndu-se.

Limita eondue!Íei permanente. Asemánátor variatoarelor dedacá scade sarcina maginii, adicá I^"o apare pericolul conduclieiLimita conduc}iei permanente este determinatá de anuiaieaminim din relalia (6.1a7.1) :

E O 2eT"lt_"T/._l

,.T!lrr_e1/.'_l---ei/"t - I

- reT'h-l' l-

t+ -

I,tTl' - 7

T' I.'

- o €_" 1

- 2.-

- I)

el/tt - I

(6.153,1)

cadranul

(6.153.2)

un cadran,intrerupte.curentului

(6.154.1)

(6.1s4.2)

sau ín márimi raportate

s:Q*:

r U^ra'ct R

unde s-a linut seama de relalia (6.79.2). Curentul critic, care determinálimita conducliei permanente, se obline din relaliile (6.25), (6.134) gi (6.15a)din care se elimíná t.e.m. "E 9i durata ?" de conectare a sursei Úu:

- rob

280

'"W ,*,)r,-, _ ,l ,.rl'- r i

(6.15s)

sau in márimi raportate:'

I::+:z(r:-+=) ,

unde s-a inlocuit conform relaliei (6.134) :

(JI^ : utad :2T: - Lud

(6.L58Í

(6.1s7)

Se poate observa cá Ii exprimat de relafia (6.156) este dublu fa}áde cel de la variatorul de un cadran exprimat de relalia (6.66).

Curentul critic are un maxim la un (Tj)". conform relatiei (6.69) :

n [r*(st/t* - 1)l - 1 * I ollrt -

(6.158)

care este de asemenea dublu fatá de cgl de la variatoarele d'e un cadrandin relalia (6.70).

Ín domeniul caracteristicilor externe limita conducliei permanente seexprimá din re1a}ii1e (6.76), (6'78.1)' (6.134) 9i (6.lsa'1)' din care se eliminát.e.m. E, T" ;i U.,r, apoi linind seama de (6.77.1) se obline:

(6.1se)

care apare la

rezultind din (6.154.1), unde s-a linut seama de relalia (6.79.1).

Cuplul critic maxim rezultá tlin (6.158) care se va inmulli cucoll-stanta maginii de c.c. conform relafiei (6.77.l)- Yiteza í) la care apare(M",)-., cind variatorul este comandat la (Ti)", este determinatá de ten-siunea rezultind din (6.134) :

tine seama de

(6.161)

expresia cuplului

llii,

I

i'lil'iii.I

I

!l

!

I

i

i,:

lri

Í]:

l,i

If,lr

iltlHIL!

rilí]i

HIlll{l;lirt!!ttuitllllliiIiIt

tiÍ*ItthiÍtI

lÍ

caÍe se va ínlocui ín relalia (6.76) 9i se vacritic maxim:

aici O,u este conform notaliei din (6.81).

Funetionarea in eondue{ie intreruptá. Dacá curentul mediu scade subvaloarea 'I", d^tá de relaliJ (6.155) sáu (6.156) la un f/.,u respectív Tidat, v'ariatorul 9i sarcina ajunge in conduclie intreruptá. Funclionarea incadranul I in ácest caz poate fi urmáritá in figura 6.25, b respectiv incadranul IV ín figurile 6.26, b gi c. Curentul diodelor D' 9i Dn se anu-(eazá in momentul Tu inaintea reínversárii tensiunii d'e alimentare Uo.

281

Variatia tensiunii sarcinii ínU:Ur;u: _UoiU: E;

O< t<-T";T,<t1TniTrlt<T;

(-Uo), in comparalie cu situalia in con-relatiile (6.l3B), in conduclie intreruptámaÍe, de asemenea víteza unghiulará afi calculatá din relafiile (6.163) conform

f (1 - rJ)e, (6.16s)

(6.167)

conducfie íntreruptá va fi:(6.163.1)

(6.163.2)

(6.163.3)

Din cauzá cá totdeauna E >duc}ie permanentá descrisá detensiunea medie va rezu,lta maimaginii. Tensiunea med.ie poatefigurilor mai sus amintite:-

u^,a : ! u" + +(- u.) aI--r" t,

din care rezl7tá:

u-"o:Tu, +-E : (2Ti - Tilryu'(r - :rilr,sau ín márimi raportate

(6'164)

I f* -

U^ca -

O'T',úi,o: i::z.l'i - T;

unde e este conform (6.49).Pástrind durata de conectare ?: < 0,5 9i scázind curentul mediu 1..u,

convertorul poate ajunge din cadranul IV ín cadranul r, deoarece cucre9terea tensiunii U-,n in conduclie íntreruptá cregte 9i t.e.m. E 9i laun moment dat ele devin pozitive, cum se reprezintá in figura 6,26, c.Ín caz limitá se atinge tensiunea Uo, respectiv vite-za unghiulará Q,o (cirrd/'.o : 0).

Yaria|ia curentului sarcinii ín conductie intreruptá se poate deducedin relaliile de conduclie permanentá. Astfel, pe durata T" cind este aplicatásarcinii tensiunea (/u, deoarece curentul cregte d.e la zero, in relalia (6.141)se considerá I^,o: Q 2

i(t):i,lt):i,.lv):T(l -e-rrt); 0< t1T"' (6 166)

in care inlocuind t : T" se obJine valoarea maximá a curentultri care coin-cide cu relalia (6.54). Curentul diodelor se exprimá cu expresia (6.|42),care Se ant'7eazá in momentul :

Ta: rr"l#r(er"t, - rl + r]l

másurat de la ínceputul perioadei T.

Valoarea medie a curentului sursei lo*ose poate calcula cu integrala:

\"',,r*f,:+[í

282

Ian"a in(t)tt - (6.r68)

CADRANU

-LlMtTA C0NDucrlElPERIvIANENTE

PUL SAI I ACUR EN TULUI

cADRANUL @Fig. 6.27. Caracteristicile externe ale variatorului de douá eadrane cu pulsuÍi

bidirectionale de tensiune (;! Ü).

sau linind seama de relatia (6.152) in care I-,,:0, se obline:

(6.16e)

To se poate calcula cu relalia (6.167).

Caracteristicile externe ín conducfie intreruptá pot fi exprimate numaide o func|ie implicitá (expresie transcendentá), care se obline rlin relatiile(Q.25)' (6.164),9i (6.167) din care se eliminá variabilele E si To. Pentrutrasarea caracteristicilor externe cu parametral T" se procedeazá in felulurmátor: la o anumitá t.e.m. .E se calculeazá Tu din (6.167), apoi, U^,adin (6.164) respectiv I^", din (6.25). Toate caracteristicile externe se vorintilni in punctul Uo de pe oÍd'onatá, conform Íig:utli 6.27.

Caracteristicile mecanice in domenjul conducliei intrerupte pot fideterminatecuÍelaíiile (6.76), (6.78.l)' (6.164)9i (6.167)' din care se eliminávariabilele 7,, E Si U.,n:

, .rr - e"{'í" "f, "'*"o * r''l aT";; t""" ''' 'l} '

(6.170)

Toate caracteristicile mecanice tind' cátre viteza í),u cind cuplul elec-tronragnetic se anuleazá. Ín figura 6.28 sínt reprezentate caracteristicilemecanice in márimi raportate la Un, In, M* si R' al ma9inii, respectivütczele la {l"o.

283

loiRRlr rl n

I /"oo

f.;* 1I n =o,r !

EO]MMOTOR

DERE 6 I M D EGENERATO

sss:\ - LIMITA CONDUCIIET

(I".1.o.=0F4 1'(\N( conduc!re .

PERI,,IANENIE

'{1..).o"=0,62

: 0.2

0,8

\_LIHITA

CONDUC IEIPERMA NEN TE

,,,

i .'p,,/1J/i7/3.\o.L/ a,5 /

-io.,

RE S I M D EÜENERATcR

intreru't:ts " \\+\)\\ssN&,-o.o-. 7 0,8

--+-

-0,6

REGIM DEMOTOR

Fig. 6.28. Caractcristicile mecanice fu cele patru cadrane ale ma$inii de curent continuu a1i-mentatá de la vadatot de tensiune continuá de douá cadlane cu pulsuri .bidirecfionale de

tensiune(1 t/).

r* : LÍ :l2h9r1 Jti_'R I uu-nrol

Variatorul de douá cadrane +t/ :-u .Tr: D' ii ^Tn: Dn (vezí fig.6.24) poate rca!íz9.doar cadranele I-rV din figura 6.28.;s_.u mal ÍepÍe-zemtat caracteristicile mecanice din cadranele rr-Irr care pot fi oblinutede acelagi variator dacá se inverseazá bornele sarcinii (sau-sarcína óe a1i_menteazá de la un variator rcalízat al' T, _ D, 9í Tn _ Dn din figurile6.11 respectiv 6.16).

Caleulul bobinei de netezire. Existá cele douá criterii, deja descrise.Limitarea pulsatiei curentglui (respectiv a cuplului electrorrragnetic) poateÍirea|izatá cu relalia (6'150). $tiindcá la Tj : 9,5, cind' se ati-nge puisaliamaximá sint satisfácátoare rela}iile (6.6l) 9i (6.62), unde 1o esie íaloaieamedie a curentului sub care vom limita c_onductía íntreruptá. Astfel dinrclalia (6.150) va rezulta:

(6.171)

Cu aceastá relatie va tez;l7ta o inductivitate mai mare decít cu (6.63)" vala-bi]1pen_t1u variatoare de un cadraq gale sint for}ate ín tensiune dö o pulsa}ieAU : Uu Í'atá de cazul vaiiatoiului tU,

-unde AU - 2(Jn.

284

\

ó.1.3. VAR|AToARE DE TENSIUNE coNTlNUA DE PATRU CADRANE

Realizarea funclionárii in cele patru cadrane este posibilá cu un variatorde tensiune continuá care conline patru comutatoare statice gi patru diodede fugá. Schema variatorului este reprezentatá in figura 6.29 unde sint in_dicate dispozitivele semiconductoare cale realizeazá o anumitá polaritatea tensiunii 9i un anumit sens al curentului de sarciná.pSchema poate func-Jíona, _ dupá modul de comandá - in douá feluri (asemánátor cazurilord S1 b de la paragraful 6.1.2.2):

?) Funcliot 6I?e& c% pulsuri d,e tensiune unidireclional,e, adicá ín regim,,,*' I" , caÍe se realízeazá prin comand.a separatd. a comutatoarelor statice óareconecteazá tensiunea sursei U" cu polaritate pozitivá (r' 9i 7r), respectivcu polaritate negativá (r' 9i rJ'

Func}ionarea in cadranele I gi II se realizeazá ín felul urmátor : comu-tatorul static T4 este conectat incontinuu iar T' 9í T, in antifazá in regimde comutalie. In cadranul r curentul sarcinií se va inchide prin .T. 9ialternativ prin T' 9i D' (vezi Ííg. 6.4, i : irn). Trecerea din cadranul Iín II se realizeazá cu ajutorul sarcinii (magina de c.c. schimbínd regimul

6.29. Variator de tensiúae continuá de patru cadrarre:setiu aat*l;7gi cdranclc pc cÚ3 k talbe,uó,

t:tto,

uR uL

ín. ' E

f6, uo.(

tr,

01 /--""/ ii

\L-

''03

iD3

"r,r i

\L

Fig.

285

r)v

d'e motor ín regim d'e generator cu o > 0), fárá pericolul .oodu{i"i_iotr"_rupte' In cadranul II vor conduce ín mod alternativ T, qí Dr, iai|!frva Íiamorsat tot tímpul (vezi figura 6.12 unde i: _ip,). La trecereítfitr-uncadran in altul, vor lucra toate cele patru dispozitive T1, D1, Tr, D, con-form figurií 6.2l cu completarea i,l : in * in 9i irs: i,z * irr'

Functionarea in cadrariele III 9i IV se realizeazá" in felul urmátor:comutatorul static T' ste comandat íncontinuu, íar T" 9i Tn in antif'azáin regim de comutafie. Ín cadranul IIr curentul sarcinii se va ínchide prinT' 9i alternatív prin Tr 9i Dr, iar sarcina va funcliona in regim de mótorcu Q ( 0 (vezi figura 6.17, unde i : -irz). In cadranul IV vor conducein mod alternativ Tngi Dn, Drva fi amorsat tot timpul (vezi fig. 6.19 undei : ir), iar sarcina va funcliona in regim de generator cu O { 0. Trecereadin cadranul III 9i IV se petrece asemánátor ca inainte. Toate regímurilede func}ionare pot fi calculate cu relatiile din paragrafele 6.1.1 ín conduc}iepermanentá, respectiv din paragraful 6.l.2. 1.

Dezavantajul acestui mod de funclionare este cá trecerea dín cadranelec! %> 0 (I a II) in cadranele g7 u < 0 (In 9i IV) necesitá schimbareamodului de comand'á, ínsá datoritá pulsurilor d'e tensiune unidirec}ionale,pentru filtrarea curentului bobinele de filtraj vor fi mai mici fa!á de celede la variatoarele cu pulsuri bidireclionale de tensiune.

b) Funclionarea cuc pulsuri d,e tensiune bidireclionale, adícá ín regim,,*-U", caÍe se realizeazá prin' comanda concomitentd. in regim de comutatie

FUNCTIONARE IN CADRANUL @

t

Im"o < 0

Utuo< E

0>lmo,0>Imin

U6

lI,"in I

I I'o'

I

íu*'io

_ --L-

I

I

I

I

I

Fig. 6.30. Diagtama de curenfi 9i tensiuni a varitorului cu pulsuribidireclionale de tensiune, funcfionlnd ln cadranul II.

283

FUNCTTONARE rN CADRAN$ @

0 )Imox0 >Irin

ud

_'I

I

I

L

-T-I

I

I

It"a < 0

lu;"ol> lEl

lI'i"l l----I o."o >0

tll'.'l [-

-lIt.'l-lI.in I

Fig. 6.31. Diagrama de curenti gi tensiuni a variatorului cu pulsuribidireclionale de tensiune, func|ionínd in cadruanul III.

a tutuÍor comutatoaÍelor statice din schemá, in felul urmátoÍ : T, si Tnse comandá deodatá in anttÍazá cu T' 9i T., care de asemenea sint comandatein antiÍazá Astfel dacá durata de conectare Tl a tensiunii Uo (cu polaritatepozitivá) este mai mare dec{t 0,5, conform rela}iei (6.135.1) se pot Íealizacadranele I giII' iar dacá r: < 0'5' confoÍm relaliei (6.135.2), seÍealizeazácadranele III 9i IV- TreceiéF din cadranul I gi Ir respectiv din III in IVse featizeazá prin. schimbarea regimulrii de func}ionare al maginii de c.c.,(din regim de motor in regim de generator) fárá pericolul conductiei íntre-Íupte. Trecerea d,in cadranele qu u > 0 (I 9i II) in cadra\rele III gi IV setealizeazá prin reducerea duratei de conectare T! , Íárá a schimba modulde comandá al varíatorului. Regimurile de func}ionare pot fi calculate cuformulele din paragraful 6.l.2.l in conduclie permanentá, care sint valabilenu numai pentru cadranele I gi IV (unde i ) 0), ci 9i pentru II gi III,cínd curentul se inverseazá prin sarciná.

Funclionarea din cardanul I poate fi urmáritá in figura 6.25, a, res-pectiv din cadranul IV in figura 6.26, a. Varialia tensiunilor gi curenlilorín cadranul II 9i III este arátatá ín figurile 6.30 9i 6.3l. Func}ionarea inmai multe cadrane, 1a trecerea dintr-un cadran in altul, este Íeprezentatáín figura 6'32. De fapt este cazul cel mai reprezentativ, cínd atit curentulc1t gi tensiunea variazá in jurul valorii zero. Se poate urmári modul decomandá concomitentá a tuturor comutatoarelor statice.

-

287

AMBELE CADRANE

IMPULSURIOECOMANOA

T.tC (I.o,

0 >lminf

/:,!-

Ü

t{Fig. 6.32. Diagrana de curenli gi tensiuni a_ variatorului de patru

".&"o. funcÍionind "rr p"t"H

:y".ffsl"" de tensiune la inversa-

Din cele arátate mai sus, se poate vedea cá Se pot parcurge.tgatepatÍu cadrane fáÍá a schimba modul de comandá a variatorului 9i fárápericolul conducliei intrerupte a curentului.

Dezavantajul acestui mod de funclionare constá in faptul pá sarcinanecesitá o bobíná de netezire mai maíe decit la funclionarea cu puisuriunidirec}ionale de tensiune, dacá trebuie Íea|ízatá aceea'i netezire a curentü-1ui.

rndiferent de modul de comandá, caracteristicile externe ple varíato-rului si de asemenea caracteristicile mecanice ale maqinií de c.c. vor fi liniarei" ioái"

""dranele ; diferá doar domeniul de func1iona_re criticá _(9i9d .

se

trece dintr_un cad'ran ín altul) 9i pulsalia curentuiui. Ín-figura 6'33 sintreprezentate pe aceea9i diagramá_ domeniile critice -9i pulsatia.

"o:.""LTlPpelnt'u cele douá caztlÍí de_func!íonaÍe: cu comandá concomitentá (lrnre

iunct linie) 9i comandá separátá (linie intreruptá), dacá sarcina areó anumitá iirdűctivitate, aceeá9i in ambele mod'uri de fun:fionare' Pentru a,"uiír^ o anumitá tensiíne módie, ín cele douá cazuri Ti va diferi.

La comandá separatá ({1) conform relafiei (6'21) :

T":+ 2., in cadranele I gi II,

I,t

tIIt

I

B

F

I

iPrIrit

tEbprÍ.

III|'

FUNCTIONARE IN

\

288

(6.172.t)