ČSN IEC 146-1-2

ČESKÁ NORMA

ICS 29.200

Duben 1997

Polovodičové měniče - Všeobecné požadavky
a měniče se síťovou komutací -
Část 1-2: Aplikační návod

ČSN
IEC 146-1-2

35 1530

Semiconductor convertors. General requirements and line commutated convertors. Part 1-2: Application guide

Convertisseurs à semiconducteurs. Spécifications communes et convertisseurs commutés par le réseau. Partie 1-2: Guide d' application

Halbleiter - Stromrichter; Allgemeine Anforderungen und netzgeführte Stromrichter. Teil 1-2: Anwendungsleitfaden

Tato norma je identická s IEC 146-1-2:1991.

This standard is identical with IEC 146-1-2:1991.

Národní předmluva

Nahrazení předchozích norem

Tato norma spolu s ČSN EN 60146-1-1 a ČSN EN 60146-1-3 nahrazuje v plném rozsahu ČSN 35 1530 a ČSN 35 1540 z 25. června 1979 a ČSN 35 1560 ze 6. června 1969.

Změny proti předchozím normám

Tato norma představuje aplikační návod, který je doplněním norem ČSN 35 1530, ČSN 35 1540 a ČSN 35 1560 nahrazovaných normami ČSN EN 60146-1-1 a ČSN EN 60146-1-3.

Citované normy

IEC 50 (551):1982 dosud nezavedena

IEC 70:1967 dosud nezavedena

IEC 146-1-1:1991 zavedena v ČSN EN 60146-1-1 Polovodičové měniče. Všeobecné požadavky a měniče se síťovou komutací. Část 1-1: Stanovení základních požadavků

IEC 146-1-3:1991 zavedena v ČSN EN 60146-1-3 Polovodičové měniče. Všeobecné požadavky a měniče se síťovou komutací. Část 1-3: Transformátory a tlumivky

IEC 664:1980 zavedena v ČSN 33 0420 Elektrotechnické předpisy. Koordinace izolace elektrických zařízení nízkého napětí. Vzdušné vzdálenosti a povrchové cesty (eqv IEC 664:1980, eqv IEC 664A:1981)

Souvisící ČSN

Pro tento aplikační návod jsou souvisícími ČSN stejné normy pro výkonové polovodičové měniče a elektrotechnické předpisy, které uvádí shodně ČSN EN 60146-1-1 a ČSN EN 60146-1-3.

Vypracování normy

Zpracovatel: ČKD ELEKTROTECHNIKA a.s., Kolbenova 159, 190 02 Praha 9. IČO 0056 5024 - Ing. Milan Čtvrtníček

Pracovník Českého normalizačního institutu: Ing. Michal Kříž

21316

Strana 2

Prázdná strana!

Strana 3

MEZINÁRODNÍ NORMA	IEC 146-1-2
Polovodičové měniče - Všeobecné	Třetí vydání
požadavky a měniče se síťovou	1991-03
komutací - Část 1-2: Aplikační návod

Obsah

strana


1	Všeobecně	9
1.1	Předmět normy	9
1.2	Použití výkonových polovodičových měničů	9
1.2.1	Měničová zařízení	9
1.2.2	Zlepšení přenosových vlastností sítí (činný a jalový výkon)	9
1.3	Technické údaje zařízení	9
1.3.1	Hlavní položky specifikace	9
1.3.2	Další informace	10
1.3.3	Zvláštní provozní požadavky	10
1.4	Měničové transformátory a tlumivky	11
1.5	Součinitelé pro výpočty	11
1.5.1	Napěťové vztahy	11
1.5.2	Proudový součinitel transformátoru na straně sítě	11
1.5.3	Proudový součinitel transformátoru na straně součástek	11
1.5.4	Úbytek napětí	12
1.5.5	Magnetický obvod	12
1.5.6	Součinitel výkonových ztrát	12
1.6	Paralelní a sériové zapojení	15
1.6.1	Paralelní nebo sériové zapojení součástek	15
1.6.2	Paralelní nebo sériové zapojení sestav a jednotek	15
1.7	Účiník	15
1.7.1	Všeobecně	15
1.7.2	Symboly používané pro stanovení účiníku základní harmonické	16
1.7.3	Kruhový diagram pro stanovení účiníku základní harmonické cos j_IN a jalového výkonu Q 1LN pro usměrňovačový a střídačový provoz	17
1.7.4	Výpočet účiníku základní harmonické cos j₁ 1	17
1.7.5	Součinitel přeměny	19
1.8	Úbytek stejnosměrného napětí	19
1.8.1	Vlastní úbytek napětí	20
1.8.2	Úbytek stejnosměrného napětí vlivem impedance střídavé sítě	21
1.8.3	Informace o úbytku stejnosměrného napětí o kterém se musí vzájemně informovat dodavatel a odběratel	24
1.9	Napěťové omezení pro zajištění spolehlivé komutace v invertorovém provozu	24
1.10	Tvar vlny střídavého napětí	24

2	Definice	26
2.1	Definice týkající se poruch měničů	26

Strana 4

2.1.1	Prohoření (selhání komutace) (IEV 551-05-58, upraveno)	26
2.1.2	Chyby zapínání (IEV 551-05-57, upraveno)	26
2.1.3	Selhání blokování (IEV 551-05-53, upraveno)	26
2.1.4	Průraz (IEV 551-05-59, upraveno)	26
2.1.5	Falešné zapínání (IEV 551-05-56, upraveno)	26
2.1.6	Porucha komutace (IEV 551-05-52, upraveno)	26
2.2	Definice týkající se přechodných složek vytvářených měničem	26
2.2.1	Přechodné složky na stejnosměrné straně	26
2.2.2	Komutační přechodné složky v napájecí síti (opakující se přechodné složky)	26

3	Aplikační informace	27
3.1	Praktický výpočet provozních parametrů	27
3.1.1	Předpoklady	27
3.1.2	Předběžné výpočty	28
3.1.3	Výpočet provozních podmínek	28
3.2	Změna napětí napájecí sítě vlivem zatížení měničů	30
3.2.1	Změna základní harmonické napětí	30
3.2.2	Požadavky na minimální R SC pro změnu napětí	31
3.2.3	Převod měničového transformátoru	31
3.2.4	Zatížitelnost transformátoru	32
3.3	Kompenzace odběru jalového výkonu měniče	32
3.3.1	Průměrný odběr jalového výkonu	32
3.3.2	Potřebná kompenzace průměrného jalového výkonu	33
3.3.3	Kolísání napětí s pevnou kompenzací jalového výkonu	33
3.4	Obsah harmonických ve stejnosměrném napětí	34
3.5	Zkreslení napájecího napětí	34
3.5.1	Komutační poklesy napětí	34
3.5.2	Provoz několika měničů na stejném napájecím vedení	36
3.6	Veličiny na straně sítě	37
3.6.1	Efektivní hodnota síťového proudu	37
3.6.2	Vyšší harmonické na straně sítě; přibližná metoda pro šestipulsní měniče	37
3.6.3	Požadavky na minimální R SC pro zkreslení vyššími harmonickými	38
3.6.4	Výpočet spektra vyšších harmonických proudů	39
3.6.5	Odhad fázového posuvu proudů vyšších harmonických	40
3.6.6	Sčítání proudů vyšších harmonických	42
3.6.7	Maximální a průměrná hodnota spektra vyšších harmonických	42
3.6.8	Fázový posuv v transformátoru	42
3.6.9	Postupné řízení dvou šestipulsních měničů	42
3.7	Kompenzace účiníku a zkreslení vyššími harmonickými	43
3.7.1	Rezonanční kmitočet	43
3.7.2	Přímo připojené kondenzátorové baterie	43
3.7.3	Odhad rezonančního kmitočtu	43
3.7.4	Rozlaďovací tlumivka	45

Strana 5

3.7.5	Kmitočty HDO (nosné kmitočty)	45
3.8	Ostatní úvahy	46
3.8.1	Náhodný řídicí úhel	46
3.8.2	Nestabilita subharmonických složek	46
3.8.3	Filtry vyšších harmonických	46
3.8.4	Přibližná kapacita kabelů	46
3.9	Výpočet stejnosměrného zkratového proudu měničů	46
3.10	Pravidla pro stanovení třídy odolnosti	47
3.10.1	Třída odolnosti měniče	47
3.10.2	Výběr třídy odolnosti	47

4	Požadavky na zkoušení	52
4.1	Návod pro určování výkonových ztrát zkouškou nakrátko	52
4.1.1	Jednofázová zapojení	52
4.1.2	Vícefázová dvoucestná zapojení	52
4.2	Postup pro určování výkonových ztrát metodou nakrátko	52
4.3	Zkušební metody	52
4.3.1	Metoda A1	52
4.3.2	Metoda B	53
4.3.3	Metoda C	53
4.3.4	Metoda D	54
4.3.5	Metoda E	55
4.3.6	Metoda A2	55

5	Provozní požadavky	56
5.1	Udávání jmenovitých maximálních zatěžovacích proudů	56
5.2	Definice a písmenové označení, týkající se virtuální teploty přechodu	57
5.2.1	Písmenové označení	57
5.2.2	Tepelný odpor R th	57
5.2.3	Přechodná tepelná impedance Z th	57
5.2.4	Virtuální teplota přechodu q_J j	58
5.3	Stanovení schopnosti maximálního zatížení pomocí výpočtu virtuální teploty přechodu	58
5.3.1	Přibližné určení tvaru výkonových impulsů přiváděných na polovodičovou součástku	58
5.3.2	Metoda superpozice pro výpočet teploty	59
5.3.3	Výpočet virtuální teploty přechodu pro trvalé zatížení	59
5.3.4	Výpočet virtuální teploty přechodu pro cyklické zatížení	60
5.3.5	Výpočet virtuální teploty přechodu pro několik typických aplikací	61
5.4	Obvodové a provozní podmínky ovlivňující napětí přiváděná na výkonové součástky	62

6	Provoz měniče	63
6.1	Stabilizace	63
6.2	Statické vlastnosti	63
6.3	Dynamické vlastnosti řídicího systému	64
6.4	Způsob provozu jednosměrných a dvousměrných měničů	64
6.4.1	Jednosměrná zapojení	64

Strana 6

6.4.2	Dvousměrná zapojení a hranice pro usměrňovačový a střídavý provoz	65
6.5	Přechodný proud	66
6.6	Potlačení okruhového stejnosměrného proudu u dvousměrných zapojení měničů	67
6.6.1	Omezení řídicích úhlů	67
6.6.2	Řízený okruhový proud	67
6.6.3	Blokování řídicích impulsů	67
6.7	Zásady provozu reverzačních měničů pro řízení stejnosměrných motorů	67
6.7.1	Reverzace buzení motorů	67
6.7.2	Reverzace kotvy motoru reverzačním spínačem	68
6.7.3	Dvousměrné zapojení měničů pro kotvu motoru	68

7	Poruchy měničů	70
7.1	Všeobecně	70
7.2	Hledání poruchy	70

	Obrázky
	1 - Kruhový diagram pro stanovení účiníku	17
	2 - Účiník jako funkce d xN pro p = 6	18
	3 - Účiník jako funkce d xN pro p = 12	19
	4 - d LN jako funkce d xN pro p = 6 a pro p = 12	23
	5 - Tvar vlny střídavého napětí	25
	6 - Napětí při poruchách měničů	27
	7 - Spektrum harmonických proudu na střídavé straně pro p = 6	41
	8 - Rezonanční kmitočet a zesilovací činitel	44
	9 - Příklad rozvodu energie	49
	10 - Zkušební metoda A1	53
	11 - Zkušební metoda D	54
	12 - Jednotlivé špičkové zatížení	56
	13 - Opakované špičkové zatížení	56
	14 - Přibližné určení tvaru výkonových impulsů	59
	15 - Výpočet virtuální teploty přechodu	60
	16 - Výpočet virtuální teploty přechodu pro cyklická zatížení	61
	17 - Obvodové a provozní podmínky, ovlivňující napětí přiváděné na součástky měniče	63
	18 - Tvar vlny stejnosměrného napětí pro různé řídicí úhly	64
	19 - Stejnosměrné napětí pro různé zatížení a různé řídicí úhly	65
	20 - Omezení stejnosměrného napětí ve střídačovém provozu	66
	21 - Stejnosměrné napětí při hodnotách proudu nižších než přechodný proud	67
	22 - Pořadí provozních stavů měničů napájejících reverzační stejnosměrný motor	69

	Tabulky
	1 - Zapojení a činitelé pro výpočty	13
	2 - Efektivní hodnoty síťového proudu	37
	3 - Minimální požadavky na R SC pro nn sítě	39
	4 - Fázový posun transformátoru a řady harmonických	42
	5 - Přibližná hodnota kVAr/km u kabelů	46

Strana 7

	6 - Hodnoty zkratových proudů měniče	47
	7 - Vypočtené hodnoty pro příklad na obr. 9	51
	8 - Virtuální teplota přechodu	62

	Příloha A (informativní) Literatura	71
	Příloha B (informativní) Rejstřík	72

Strana 8

Předmluva

1) Oficiální rozhodnutí nebo dohody IEC týkající se technických otázek připravené technickými komisemi, v nichž jsou zastoupeny všechny zainteresované národní komitéty, vyjadřují v největší možné míře mezinárodní shodu názoru na předmět, kterého se týkají.

2) Mají formu doporučení pro mezinárodní použití a v tomto smyslu jsou přijímány národními komitéty.

3) Na podporu mezinárodního sjednocení vyjadřuje IEC přání, aby všechny národní komitéty převzaly text doporučení IEC do svých národních předpisů v rozsahu, který národní podmínky dovolují. Jakýkoli rozdíl mezi doporučením IEC a odpovídajícím národním předpisem by měl být pokud možno v národním předpise vyznačen.

Tuto normu vypracovala subkomise 22B Polovodičové měniče Technické komise IEC 22: Silová elektronika. Tato norma představuje část 1-2 IEC 146 (třetí vydání) a doplňuje IEC 146-1-1 a IEC 146-1-3. Částečně nahrazuje IEC 146:1973 a jeho změnu 1:1975.

Text normy je založen na těchto dokumentech:

Úplnou informaci o hlasování pro přijetí této normy je možno nalézt ve zprávě o výsledku hlasování ve výše uvedené tabulce.

Přílohy A: Literatura a B: Rejstřík jsou informativní.

Strana 9

Oddíl 1 - Všeobecně

1.1 Předmět normy

Tato norma uvádí varianty specifikací v IEC 146-1-1. Má umožnit řízenou formou rozšíření těchto specifikací na zvláštní případy. Uvádí se také doplňující technické informace, které usnadní použití IEC 146-1-1.

Tato norma pojednává zejména o měničích komutovaných sítí. Sama o sobě, až na některé případy týkající se pomocných součástek, není, pokud stávající normy nemohou poskytnout potřebné údaje, specifikací.

-- Vynechaný text --