Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

56 Kapitel 2: Vergleich von PWM Gleichrichterkonzepten
Bei einer angenommenen Erwärmung von ∆T = 80°C erhöht sich der
Wicklungswiderstand um einen Faktor (1+α∆T) = 1.31 und daher betragen die
Kupferverluste der einzelnen Wicklungen:
2
P , Cu,
100°
C = I ARA,
20°
C
( 1+
∆T
) = 10.
47
A α W, (2.12)
2
P , Cu,
100°
C = I BRB
, 20°
C
( 1+
∆T
) = 7.
15
B α W, (2.13)
2
P + B,
Cu,
100°
C = I A+
BRA
+ B,
20°
C
( 1+
∆T
) = 14.
3
A α W. (2.14)
Da der thermische Widerstand des verwendeten Transformators SU90b nicht bekannt
ist, wird der thermischen Widerstand des seitens der mechanischen Abmessungen
vergleichbaren Transformators UI90B RTH,Cu = 2.3K/W, für die Errechnung der
Erwärmung (∆TCu = 73.4°C) verwendet. Die Temperaturerhöhung zufolge der
Kernverluste errechnen sich mit Bˆ = 1.
5T,
pFe = 1.2W/kg, mFe = 3.49kg und
RTH,Fe = 0.8K/W zu ∆TFe = 3.4°C, d.h. die Gesamterwärmung des Transformators
beträgt ∆T = 76.8°C. Bei einer Umgebungstemperatur von TA = 50°C ergibt sich eine
Maximaltemperatur von 126.8°C, mit forcierter Kühlung kann dieser Wert noch
verringert werden. Das Volumen der fertigen Kopplungsinduktivität beträgt
VL = 1.58dm 3 pro Phase.
Die Dimensionierung der Glättungsinduktivität LDC = 5mH erfolgt auf Basis des
höchsten Stroms im Betriebsbereich, d.h. für minimale Eingangsspannung
(UN,l-l = 320V) und für Anwendung der Induktivität auf der Gleichspannungsseite des
Gleichrichters. Dies entspricht einer Worst-case-Abschätzung, da hier die
Strombelastung IL = PO / UO = 26.4A am größten ist; der Rippelstrom von iL wird
vernachlässigt. Die Spitzenstrombelastung wird vom Einbauort der Induktivitäten im
Gleichrichtersystem (wechsel- oder gleichstromseitig) nicht beeinflusst und wird mit
ÎL = 30A gewählt. Bei Verwendung eines Kern mit der Typenbezeichnung SU75b
(AFe = 901mm 2 ) [27] und der maximalen Flussdichte von Bˆ = 2T
ergibt sich die
Windungszahl:
LDCÎ
L NL = = 83 Wdg. (2.15)
Bˆ
A
Fe
Mit zwei Spulenkörpern des Typs UI75/41.5/1 [30], einer mittleren Windungslänge
lW = 194.7mm und vier Drähten 2.0 Cu2L parallel ergibt sich ein Wicklungswiderstand: