1RUJHVWHNQLVN QDWXUYLWHQVNDSHOLJH XQLYHUVLWHW 1718 6,((OHNWULVNH0RWRUGULIWHU,167)25(/.5$)7(.1,.. Faggruppe: Energiomforming og Elektriske anlegg Adresse: 7491 Trondheim Telefon: 7359 4241 Telefax: 7359 4279 YLQJQU Utarbeidet av: Richard Lund Utlevert: 27.01.00 Frist for innlevering: 07.02.00 2SSJDYH 7XUWDOOVVW\UW/LNHVWU P+HLVPRWRUGULIW I figur 1 under er det vist en turtallstyrt likestrømsmotordrift som mates fra en kraftelektronikkomformer med regulerbar utgangsspenning 9 D. Likestrømsmotoren driver en heis med masse P gjennom et gir hvor det største tannhjulet har en radius U. Giromsetningsforholdet kalles L. + L a I a R a r + Kraftelektronikkomformer med regulerbar utgangsspenning V a E a v - - m Figur 1: Heismotordrift I merkedrift er ankerspenningen 9 D 9 D1 9, ankerstrømmen, D, D1 $og turtallet Q Q 1 RPLQ. Ankerinduktansen er så stor at ankerstrømmen, D kan regnes konstant. Andre parametre for systemet er: Ankermotstand: Motorens treghetsmoment referert motoraksling: Giromsetning: Radien til største hjul: Tyngdens akselerasjon: 5 D RKP - PJ NJP L U P J PV 01/27/00 )DJ6,( Side 1 av 6
Under hele driften holdes feltstrømmen konstant på merkefeltstrøm slik at feltet er konstant. For motoren gjelder følgende generelle sammenheng: 7 HP N 7, D ( D, D 7 HP ω P Her er 7 HP motorens dreiemoment levert til motorakslingen, og ω P er motorens vinkelhastighet. Anta at motoren i første omgang går med merkebelasting og merketurtall. 1.1 Hvor stor er motindusert spenning ( D = ( D1 ved merkedrift? 1.2 Bestem verdien på motorkonstanten N 7. 1.3 Hvor stort blir treghetsmomentet for heis referert til motor når P NJ, og hva blir totalt treghetsmoment for systemet? 1.4 Hvor stor blir akselerasjonen når motoren hever en last P NJ ved merkestrøm, D1Ã? 1.5 Hvor stor er motorstrømmen, D og klemmespenningen 9 D når motoren hever en masse P NJ med konstant hastighet lik Y PV? 1.6 Lasten P NJ senkes med konstant hastighet lik Y PV. Hva blir strømmen, D og klemmespenningen 9 D? 2SSJDYH 7HUPLVN'LPHQVMRQHULQJDY.RQGHQVDWRUHUL6WHSGRZQ2PIRUPHU Dere skal i denne oppgaven dimensjonere kondensatorene i en step-down chopper som vist under: + I a V a - Figur 2: Stepdown omformer 01/27/00 )DJ6,( Side 2 av 6
Spenningen på dc-bussen 9 GFÃ 9, og dere får oppgitt at maksimal rippelstrøm, $&PD[ $ HII Svitsjefrekvensen I V N+]. 2.1 Hvilken komponent i omformeren tror du har kortest levetid? (Ledende spørsmål!) 2.2 Tegn et elektrisk og et termisk ekvivalentskjema for kondensatoren 2.3 Dere skal nå utfra de vedlagte figurer fra Rifa s produktkatalog velge hvilken størrelse og hvor mange kondensatorer dere skal bruke av Rifa PEH169 elektrolyttkondensator. Kondensatorens levetid / RS skal være minst 30000 timer. Kjøleflenstemperaturen 7 D &. Et flytskjema for å komme gjennom valgene er vist under:, $&PD[ 7 K7 D (65 5 WK 0HUN7 KÃ 7 D & Figur 3: Flytskjema for valg av kondensator 01/27/00 )DJ6,( Side 3 av 6
For å finne hotspot-temperaturen 7 K brukes Figur 4: Figur 4: Levetid som funksjon av T h Merk at hvis 7 KÃ 7 D &, velges 7 KÃ 7 D &. Her kan en ta utgangspkt. i en kondensator med diameter 75mm. Nå kan kondensatortypen velges fra Figur 5 utfra spenning (husk god margin!) og kannestørrelse. For å finne ESR ved en gitt svitsjefrekvens og 7 K leser en av (65 &RJ+] i figur 5 for valgt kondensator, og bruker tabellen i figur 6 for å finne korreksjonsfakoren for gitt 7 K og svitsjefrekvens i oppgaven. For å finne total 5 WK for kondensatoren brukes figur 7. For enkelhets skyld regner en med at termisk resistans i kjøleflensen er negisjerbar slik at: 5 WK 5 WKFF 5 WKFF Nå kan rippelstrømmen i en kondensator finnes fra, $&PD[ 7 K7 D (65 5 WK Nå gjenstår det å finne hvor mange kondensatorer (i parallell) man må bruke. Ved å sammenligne 2-3 forskjellige størrelser kondensatorer, finner en den størrelsen som er mest gunstig å bruke. 01/27/00 )DJ6,( Side 4 av 6
Figur 5: Oversikt over forskjellige typer PEH169 elektrolytter 01/27/00 )DJ6,( Side 5 av 6
Figur 6: Korreksjonsfaktor for ESR ved forskjellig f s og T h Figur 7: R th tabell for Rifa PEH169 01/27/00 )DJ6,( Side 6 av 6