Đề tài Bộ nguồn ổn áp công suất với thông số cho trước vói Uv=220/380,Ura=36v,f=50hz,P=2,5 mvA

Nguyên lý hoạt đông và điều chỉnh có thể được mô tả như sau: Khi điện áp ra ở trạng thái định mức thì điện áp đặt vào chân điều khiển của phần tử AND là Uradm - Ura = 0 khi đó các mạch điều khiển các van T1,T2,T3 và T4 đều ở trạng thái khoá nghĩa là mạch điều khiển không cấp xung cho T. lúc này chỉ có mạch chuyển dịch làm việc. a. Ura > Uradm Khi điện áp vào lớn hơn điện áp vào định mức nện điện áp ra lớn hơn điện áp ra định mức -->Ura - Uradm > 0 các phần tử AND trong mạch điều khiển mở các van chẵn T2 và T4 thông ở trạng thái làm việc ngược lại các mạch điều khiển các van lẻ T1 và T3 bị khoá do Uradm - Ura < 0. Do các chân điều khoá của cổng AND được mở ở trạng thái chờ nện mạch điều khiển sẽ làm việc. Quá trình làm việc của mạch điều khiển này là khi điện áp ra lớn hơn điện áp ra định mức thì tín hiệu điện áp điều khiển xác định bằng biểu thức Udk= Uđ+ Uradm- Ura < Udkmax.do đó tại thời điểm Urc = Udk thì tín hiệu ra của khuyếch đại thuât toán A3 lât trạng thái từ âm sang dương đánh dấu thời điểm thời điểm cấp xung cho T2 và T4. Tín hiệu UE luôn cấp xung ở dạng thường trực nện trong giai đoạn UD > 0 và Uk> 0 nện có xung ở dạng xung chùm đưa tới tụ điện C tạo thành tín hiệu dạng xung UF tín hiệu này được khuyếch đại nhờ tầng khuyếch đại tranzitor mắc theo sơ đồ darlington với hệ số khuyếch đại đủ lớn cuối cùng được đưa qua biến áp xung tín hiệu đưa ra khỏi biến áp có dạng xung kim với biện đô xung và đô rông xung đủ lớn để đưa tới cổng điều khiển của T để mở T. Tiristor được mở môt cách chắc chắn nhờ sự có mặt của xung chùm UE đưa tới. Thời điểm lât trạng thái của A3 xác định thời điểm phát xung tới cổng điều khiển của T2 và T4. Khi điện áp ra càng lớn thì tín hiệu điện áp ra đưa

doc103 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 1983 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Bộ nguồn ổn áp công suất với thông số cho trước vói Uv=220/380,Ura=36v,f=50hz,P=2,5 mvA, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
h cảm và đấu ngược cực tính đối xứng cho nên các thành phần xoay chiều bậc cao đều bị triệt tiệu kết quả là trện tải chỉ có thành phần dòng một chiều chạy qua hình dáng dòng và áp ra trên tải có dạng như hình vẽ. Điện trở điều chỉnh Rđc cho phép ta thay đổi mức độ điều chỉnh mức độ áp một chiều cung cấp cho cuôn chuyển dịch do đó thay đổi được dòng chuyển dịch trong dây chuyển dịch nên ta có thể thay đổi được điểm làm việc của lõi thép trên đường đặc tính từ hoá. 7.2 TÍNH TOÁN MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA MẠCH CHUYỂN DỊCH. 1. Điện trở của dây quấn chuyển dịch. R= Với mm2/m Wcd = 8 170 = 1360 vòng. ltb = 0,372 m. à R = 0,02133 = 43,1 . Điện áp một chiều lớn nhất cấp cho tải: Ud =Idmax Rcd = 0,543,1 = 21,6 (V). theo sơ đổ chỉnh lưu cầu điôd Ud = U2 0,9 --> U2 = (Va) Điện áp ngược trên van Unv = U2 = 24 =34 VA Dòng điện hiệu dụng của van: Ihd = 0,71Id =0,71 0,5 =0,375 A. Công suất tổn hao trong cuộn dây chuyển dịch ở một pha là Pđmax = I2đmaxx Rcd =0,52 43,1 =10,7 W. -->Tổn hao trên cả ba pha là: 10,7 3 =31,1 W. Công suất máy biến áp nguổn là: Smba =ksPđm =1,2310,7 =13,25 W. Chọn van điod. Ihd = 0,355 A Unv = 34 vôn. Iđd =Ihdx ktn. Chọn điều kiện làm việc là toả nhiệt tự nhiên không có cánh toả nhiệt nện ta chọn ktn = 10%. -->Idđ = 10% 0,355 =3,55 A. Chọn van điôd có mã hiệu B-10 do Liên Xô chế tạo có thông số:[3] Unv = 100- 1000 vôn. Idđ = 10 A. 7.3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG. Mạch này thực hiện nhiệm vụ là tạo ra và cung cấp dòng có điều chỉnh một chiều cho cuộn điều chỉnh tự đông dòng có giá trị từ 05 A và bơm dòng này vào lõi một hay lõi hai tuỳ thuộc vào giá trị của áp vào là lớn hơn hay nhỏ hơn giá trị định mức. Độ lớn của dòng điều chỉnh phụ thuộc vào độ lệch của áp vào so với giá trị định mức. Để thực hiện việc này có nhiều cách nhưng hiện nay thì với sự phát triển của van bán dẫn và tính ưu việt của nó nên phổ biến là dùng bộ chỉnh lưu dùng van bán dẫn có điều chỉnh Triristơr . nguyên tắc hoạt động của phần tử này như sau Ux 1.Thyristor - Van chỉnh lưu có điều chỉnh. Trong một chu kỳ thyristor phân cực thuận trong một nửa chu kỳ. Trong nửa chu kỳ phân áp thuận UA dương hơn UK do đó miền tiếp giáp j1 và j3 phân cực thuận j2 phân cực ngược nện tại thời điểm phát xung cho T với một biện độ và độ rộng xung cần thiết do hiệu ứng thác tử T sẽ bị mở thông dòng sẽ chạy qua hay còn nói T bị thông tính từ thời điểm cấp xung cho cổng điều khiển G do đó van sẽ dẫn từ a1 van sẽ dẫn tiếp tới = tại thời điểm = dòng qua 0 và áp đổi dấu T sẽ bị phân cực ngược do đó T sẽ tự khoá. T sẽ bị khoá cho trong suốt thời điểm T bị phân cực ngược ở những chu kỳ sau T chỉ dược mở thông khi kết hợp hai điều kiện tương tự là T được phân cực thuận và có xung điều khiển cấp tới cổng điều khiển G. Việc cấp phát xung là rất quan trọng nó xác định thời điểm mở (dẫn) của van cũng như giá trị của áp ra trện tải. Như vậy ta có thể dùng van bán dẫn để chình lưu dòng xoay chiều thành dòng một chiều và giá trị áp và dòng một chiều này có khả năng điều chỉnh được. 70 2 Sơ đồ điều khiển một kênh Thyristor. Sơ đồ điều khiển một van T gồm các khâu: ĐP : khâu đồng pha có nhiệm vụ là tạo áp răng cưa Urc đồng pha với áp của Katốt của T cần mở. Có rất nhiều cách để tạo ra áp răng cưa với chất lượng khác nhau như là: Dùng điôd và tụ. Dùng tranzitơr và tụ. Dùng bộ ghép quang Dùng khyếch đại thuật toán. SS : khâu so sánh thực hiện việc so sánh áp tựa Urc với áp điều khiển Udk tại thời điểm Urc = Udk thì phát xung điều khiển đưa tới bộ khuyếch đại. nhiệm vụ chính của khâu so sánh là xác định thời điểm phát xung và phát xung đưa tới bộ khuyếch đại. Một số khâu so sánh hay dùng như là: So sánh bằng tranzitơr Cộng một phần tử đảo của khuyếch đại thuật toán. Dùng hai cổng của khuyếch đại thuật toán. KĐ: làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu nhận được từ khâu so sánh đưa qua biến áp xung thành tín hiệu xung đưa tới để mở T. Xung đưa tới để mở T phải có đủ độ lớn về biện độ và độ rộng xung hay thời gian tồn tại xung. Một số khâu khuyếch đại hay dùng trong điều khiển T là: Dùng sơ đồ đarlingtơn. Dùng sơ đồ có tụ nối tầng. Khuyếch đại bằng tranzitơr công suất. Mỗi sơ đồ đều có ưu và nhược điểm riệng của nó ngày nay khi mà linh kiện tử vi công suất phát triển giá thành hạ mà chất lượng đảm bảo do đó các khâu dùng khuyếch đại thuật toán được sử dụng rộng rãi. Ưu điểm của các bộ dùng khuyếch đại thuật toán là chính xác kích thước nhỏ gọn mà giá thành lại không cao việc thiết kế và lắp đặt không phức tạp lắm.Nhược điểm chính của linh kiện bán dẫn là tính ổn định nhiệt kém khắc phục nhược điểm này bằng cách sử dụng linh kiện có hệ số dự trữ cao trên cơ sở đã phân tích ở trện ta chọn kệnh điều khiển T như sau: Khi đó ta có thể giải thích sự hoạt động của mạch điều khiển này như sau: Qua biến áp đồng pha BAĐP áp trện R1 là UA có dạng đồng pha với áp Anod của T . UA có dạng hình sin qua khuyếch đại thuật toán A1 áp UB có dạng xung hình chữ nhật. Khi áp UB > 0 thì diode thông do đó UB sẽ tới tích phân trện A4 thành áp tựa Urc khi UB 0 nện phần tử cộng AND thông trong giai đoạn AND thông chuỗi xung UE được đưa tới bộ khuyếch đại. Việc đưa một chùm xung UF tới bộ khuyếch đại đảm bảo rằng T được mở một cách chắc chắn. UF được khuyếch đại bằng tranzitơr nối theo kiểu darlingtơn với hệ số khuyếch đại đủ lớn qua biến áp xung cuối cùng ta được xung điều khiển đưa tới mở T. Hình dáng áp trện kênh điều khiển có dạng như hình vẽ: 3. Thiết kế mạch điều khiển T cho quá trình điều chỉnh tăng áp và giảm điện áp. Từ nguyện lý hoạt đông của mạch điều khiển mạch điều khiển gồm hai khối: khối điều khiển tín hiệu và khối điều khiển công suất. Ta có thể mô tả mạch sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển này như sau: Modul điều khiển thực hiện việc cấp phát xung đưa tới mở T trong bô biến đổi để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện môt chiều có điều chỉnh để cấp vào cuôn điều khiển phản hồi trện lõi môt hoặc lõi hai thời điểm cấp phát xung phụ thuôc vào điện áp điều khiển mà Uđk = Uđ ±Uph. Do đó Uđk = f(Uph). Yêu cầu hoạt đông của mạch điều khiển này như sau: a. Khi Uv =Uvề thì Ura = Uraề thì không phải điều chỉnh nghĩa là mạch điều khiển không làm việc điều khiển hoặc không có xung đưa tới mở T nện mạch điều khiển không làm việc. b. khi Ura < Urađm.. Khi điện áp ra nhỏ hơn điện áp định mức do đó ta phải điều chỉnh điện áp trện các vòng để điện áp ở đầu ra là định mức ta phải bơm dòng điện điều khiển môt chiều vào cuôn dây điều khiển trện lõi môt và mạch điều khiển cho kệnh hai ngừng làm việc. Kênh điều khiển môt làm việc bơm dòng điện điều khiển vào lõi môt từ hoá lõi thép làm cho lõi thép môt sớm bão hoà --> điện kháng của cuôn dây quấn trên lõi đó Wj và W3 giảm xuống đồng thời điện áp trện các cuôn W2 và cuônW4 tăng lện kết quả là điện áp ở đầu ra tăng nhiều hơn giảm nên Ura tăng lên bằng giá trị định mức. Khi điện áp ra càng bé thì sự điều chỉnh càng phải lớn hay là dòng điện điều khiển càng phải lớn tương đương điện áp điều khiển một chiều lớn do đó T của kênh này phải mở sớm hay điện áp điều khiển phải càng nhỏ ngược lại khi Ura càng lớn sự sai lệch điện áp ở đầu ra ra càng nhỏ nên cần điều chỉnh ít nên dòng điện, điện áp điều khiển bé nên T cần mở muộn hay điện áp điều khiển lớn góc mở lớn. Từ nguyên tắc điều chỉnh trên ta xây dựng sơ đồ khối cho mạch điều khiển T này như sau: Theo sơ đồ cấu trúc thì: Udk =Uđ - Uph =Uđ - (U’rađm – U’ra). = Uđ - (k1Urađm - Urak2). Với k1,k2 là hệ số tín hiệu lấy điện áp điều khiển. Khi Ura càng bé thì hiệu số của kjUradm - Urak2 càng lớn nện Udk = Uđ - (kjUrađm - Urak2) càng bé điện áp điều khiển bé nện góc mở T bé--> điện áp , dòng điện điều khiển môt chiều lớn lõi thép bị từ hoá mạnh hệ số điều chỉnh lớn để ch điện áp ra là định mức. Ngược lại khi điện áp ra càng lớn càng gần điện áp ra định mức nện kjUraề - Urak2 càng bé do đó Udk = Uđ - (k1Urađm - Urak2 càng lớn nện T sẽ bị mở muộn nên các giá trị của điều khiển như là điện áp dòng điện bé hệ số điều chỉnh bé. c. Khi Ura > Urađm. Khi điện áp ra lớn hơn điện áp định mức thì mạch điều khiển T2 phải làm việc để điều chỉnh điện áp xuống. Khi mạch điều khiển T2 làm việc thì mạch điều khiển T1 không làm việc mạch điều khiển. kệnh hai làm việc để bơm dòng điện điều khiển môt chiều vào cuộn điều khiển trện lõi hai làm cho điện áp trện hai cuôn W2 và W4 giảm xuống điện áp trện hai cuôn W2 và cuộn W3 tăng lên sự tăng lên là nhỏ so với sự giảm xuống kết quả là điện áp ở đầu ra giảm xuống. Điện áp ra càng lớn thì hệ số điều chỉnh càng lớn và ngược lại. Nghĩa là bài toán điều khiển phải thoả mãn là Ura càng lớn so với điện áp định mức thì dòng điện điều khiển phải lớn và điện áp ra càng nhỏ thì dòng điện điều khiển càng nhỏ dòng điện điều khiển lớn nhất là lúc điện áp ra lớn nhất trong dải điều chỉnh ổn áp và nhỏ nhất là lúc điện áp ra là định mức khi đó dòng điện điều khiển là bằng 0. Từ nguyên lý điều chỉnh trên ta thiết lập sơ đồ khối cho mạch điều khiển như sau: theo sơ đồ khối này thì: Ud k =Uđ - Uph. Uđ -(Ura -Urađm). điện áp ra càng lớn (Ura > Urađ m) thì Ura- Urađm càng lớn nên điện áp điều khiển càng bé Tsẽ mở sớm do đó điện áp và dòng điện điều khiển sẽ lớn ngược lại điện áp ra càng bé nghĩa là càng gần giá trị định mức thì điện áp điều khiển càng lớn do đó T sẽ mở muộn do đó giá trị điện áp và dòng điện điều khiển môt chiều sẽ giảm nhỏ. Như vậy mạch điều khiển này đã thoả mãn bài toàn điều khiển đã đặt ra. 4. Thiết kế và giải thích nguyện lý làm việc của mạch điều khiển tự động. Trện cơ sở sơ đồ khối của mạch điều khiển làm việc trong quá trình tăng và giảm điện áp trong quá trình ổn định điện áp kết hợp với sơ đồ nguyện lý điều khiển T từ đó ta xây dựng mạch điều khiển hoàn chỉnh cho mạch điều khiển ổn áp tự đông. a. Mạch điều khiển T1. Mạch điều khiển này làm việc trong dải điều chỉnh tăng điện áp nghĩa là nó làm việc trong dải điện áp thấp từ 330380 vôn. Sơ đồ nguyện lý của mạch này như sau: Nguyện lý làm việc. Nói chung về cơ bản các mạch điều khiển T đều giống nhau gồm các khâu đồng pha, so sánh và khuyếch đại. Sự khác biệt giữa các mạch điều khiển là việc lấy điện áp điều khiển Uđ k đó là thông số quyết định giá trị điện áp đầu ra của điện áp chỉnh lưu cũng như dòng điện chỉnh lưu. trong mạch điều khiển này giá trị của điện áp điều khiển được xác định bởi biểu thức: Udk =Uđ - Uph = Uđ - (Uradm - Ura). (Uđ -Uradm) + Ura . vì điện áp đặt và điện áp ra là những hằng số nện (Uđ -Uradm) là hằng số do đó ta có thể lấy Uđ -Uradm = constant. Để đảm bảo mạch hoạt động thoả mãn cả về định tính và định lượng thì trị số điện áp điều khiển phải thoả mãn: Khi điện áp vào là Uv = 190 vôn (Ud =330 vôn) thì góc mở của T phải là sớm nhất góc mở a sớm nhất theo lý thuyết là xấp xỉ 0o nghĩa là khi đó T làm việc như môt chỉnh lưu diôd T sẽ cho dòng điện chảy qua trong suốt 1/ 2 chu kỳ T phân áp thuận và điện áp trong trường hợp này là max và dòng điện là max. Khi điện áp vào tăng dần thì điện áp ra khi chưa điều chỉnh cũng tăng dần do đó điện áp điều khiển cũng tăng tuyến tính theo điện áp ra dẫn đến thời điểm lật trạng thái, góc mở T muộn nện giá trị điện áp và dòng điện điều khiển giảm và tại thời điểm điện áp ra bằng điện áp định mức thì mạch điều khiển phải ở trong môt hai trạng thái sau: Mạch điều khiển không có tín hiệu điều khiển nện mạch chỉnh lưu không có xung nện T không mở. Mạch điều khiển có làm việc nhưng không cấp để mở T. Cả hai trường hợp trện đều thoả mãn điều kiện điều khiển. Ta thấy rằng khi điện áp ra tăng đến điện áp ra định mức thì điện áp điều khiển tăng để cho tại thời điểm điện áp ra bằng điện áp định mức thì T không làm việc thì mạch điều khiển sẽ không cấp xung nghĩa là tại thời điểm đó giá trị điện áp điều khiển phải bằng giá lớn nhất của điện áp tựa Urc. điện áp điều khiển bằng điện áp đồng bô tại thời điểm t = n . Như vậy khi điện áp vào tăng từ 330 + 380 vôn thì điện áp điều khiển cũng tăng từ 0 giá trị lớn nhất của điện áp răng cưa. theo cách này thì để đảm bảo yệu cầu trện là rất khó khăn để đạt được đòi hỏi mạch điều khiển có đô chính xác cao. Theo cách điều khiển này thì sẽ hoạt đông khi điện áp ra nhỏ hơn điện áp ra định mức và sẽ ngừng hoạt đông khi điện áp ra lớn hơn điện áp ra đặt vì khi đó giá trị Udk + Urc sẽ không thay đổi dấu trong suốt nửa chu kỳ T phân áp thuận. Do đó toàn bô mạch điều khiển coi như ngừng hoạt đông. Ta cũng có thể dùng môt phương pháp khác có nôi dung như sau: Như đã phân tích ở trên điều khó khăn đối với phương pháp trện là thời điểm khoá T khi điện áp ra đã đạt định mức. Để khắc phục nhược điểm trên về cách lấy điện áp điều khiển là không thay đổi. Ở phương pháp này thay vì dùng phần tử AND hai cổng vào ta dùng phần tử AND ba cổng vào cổng môt và cổng hai dành cho UD và mạch phát xung chùm ta dùng cổng còn lại để khoá/ mở mạch. Ta đặt vào đó tín hiệu so sánh giữa điện áp ra và điện áp ra định mức cần ổn định (Uradm - Ura) đối với phần tử AND nó chỉ có giá trị bằng 1 khi điện áp ra nhỏ hơn điện áp ra định mức lúc đó phần tử AND sẽ thông nghĩa là khi đó mạch điều khiển mới có thể làm việc khi hai cổng trện cùng có tín hiệu và quá trình làm việc cũng như giá trị điều khiển phụ thuôc vào điện áp điều khiển. Khi điện áp ra lớn hơn điện áp ra định mức thì tổng đại số của điện áp khoá là (Uradm - Ura) sẽ âm do đó phần tử AND sẽ bị khoá nghĩa là mạch điều khiển sẽ không cấp xung cho T được cho dù mạch điều khiển có làm việc hay không. Ở cách này việc đóng hay mở T được thực hiện rõ ràng dứt điểm, đô tin cậy của mạch cao hơn và khi đó đô chính xác chỉ phụ thuôc vào tín hiệu điện áp điều khiển. Khi đó mạch điện được vẽ lại như sau: Tín hiệu điện áp điều khiển môt chiều Ura, Uradm, Uđ thường được lấy theo các sơ đồ sau: Mạch lấy tín hiệu điện ra bất kì từ điện áp đầu ra. b. Mạch điều khiển T2. Mạch điều khiển T2 hoạt động trên miền ổn áp trện dải điều chỉnh từ điện áp 220242 vôn từ đó sơ đồ nguyện lý và nguyên lý điều chỉnh ta xây dựng mạch điều khiển cho T2 như sau: Nguyên lý hoạt đông của mạch này như sau: điện áp điều khiển được xác định bằng biểu thức Uđk = Uđ - Uph = Uđ - (Ura - Urađm). từ đó ta có thể giải thích sự hoạt đông của mạch này như sau: Khi điện áp ra nhỏ hơn điện áp định mức nện Ura - Urađm< 0 nên phần tử AND bị khoá. Khi điện áp vào lớn hơn điện áp vào định mức do đó điện áp ra lớn hơn điện áp ra định mức điện áp điều khiển là Uđ - (Ura - Uraễ) nhỏ hơn điện áp điều khiển max đồng thời tín hiệu Ura - Urađm > 0 nên phần tử AND thông nên mạch điều khiển làm việc. Sự hoạt động của mạch điều khiển này cũng như các mạch điều khiển khác điện áp anod của T qua biến áp đồng pha ta được điện áp UA điện áp UA là điện áp xoay chiều được coi như đồng pha với điện áp sơ cấp của máy biến áp đồng pha là Uanod của T cần mở. Điện áp UA được khuyếch đại qua khuyếch đại thuật toán A1 với hệ số khuyếch đại đủ lớn thì tín hiệu điện áp ra có dạng xung hình chữ nhật. Ở nửa chu kỳ đầu điện áp xung . UB > 0 nện D phân áp thuận nện D thông UB được đưa tới tích phân ở mạch tích phân ở A2 thành điện áp tựa Urc ở nửa chu kỳ sau UB tranzitor 2 thông --> bị nối ngắn mạch nện ở nửa chu kỳ này. Kết quả là ở đầu ra của A2 là môt chuỗi xung dạng răng cưa gián đoạn. Điện áp răng cưa được so sánh với điện áp điều khiển tại đầu vào của A3 tổng đại số Urc + Uđk quyết định dấu tín hiệu điện áp ra của A3 khi điện áp răng cưa nhỏ hơn điện áp điều khiển thì U 0 điện áp đầu ra của A3 lật trạng thái đánh dấu thời điểm phát xung để mở T2 .Thời điểm phát xung hay thời điểm lật trạng thái của A3 phụ thuôc vào đô lớn của điện áp điều khiển ở trong vùng điện áp điều chỉnh điện áp vào từ 220 + 242 vôn khi điện áp ra lớn làm cho điện áp điều khiển giảm dẫn đến thời điểm lật trạng thái trện A3 sảy ra sớm UD > 0 do ở vùng này Ura > Urađm nên Ura - Urađm > 0 nện giá trị của tín hiệu ra của AND chỉ phụ thuôc vào UD do đó khi UD > 0 thì ở đầu ra của AND có môt chùm xung hình chữ nhật chùm xung này qua tụ và được khuyếch đại nhờ bô khuyếch đại công suất tranzitor nối theo kiểu sơ đồ darlington qua biến áp xung để đưa tới mở T. Khi mà điện áp ra càng nhỏ thì điện áp điều khiển càng nhỏ nện góc mỏ của T càng bé dẫn đến giá trị điện áp và dòng điện điều khiển cung cấp cho cuôn dây điều chỉnh tự đông càng lớn và ngược lại khi mà điện áp ra càng bé nghĩa là càng gần giá trị định mức thì giá trị điện áp điều khiển càng lớn do đó điện áp môt chiều và dòng điện sau chỉnh lưu càng bé. Khi điện áp ra nhỏ hơn điện áp ra định mức nghĩa là nó nằm ngoài vùng làm việc của mạch điều khiển này khi đó tín hiệu khoá mạch điều khiển là : Ura - Urađm Ura - Urađm < 0 nện AND sẽ bị khoá trong vùng điện áp ra nhỏ hơn điện áp ra định mức do đó mạch điều khiển sẽ bị khoá hay mạch điều khiển sẽ không cấp xung cho T cho dù mạch điều khiển có làm việc hay không. C. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG GIAN. --MẠCH CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT DÙNG THYRISTOR-- 7.5 THIẾT KẾ MẠCH CL-T TRUNG GIAN 1. Nhiệm vụ. thực hiện nhiệm vụ chỉnh lưu có điều chỉnh dòng điện xoay chiều thành dòng điện môt chiều cung cấp cho cuôn dây điều khiển phản hồi để giữ ổn định điện áp ở đầu ra của bô ổn áp bằng môt giá trị đặt trước. Tín hiệu điều chỉnh đóng mở cũng như điều chỉnh được cấp từ mạch điều khiển phản hồi tín hiệu ta có thể mô tả sự hoạt đông của mạch này theo sơ đồ khối như sau: Như vậy mạch này gồm hai thành phần là mạch chỉnh lưu công suất có điều chỉnh dùng van Tiristor và cuôn dây điều khiển làm nhiệm vụ từ hoá lõi thép. Do cuôn điều khiển và cuộn mạch chỉnh lưu này phải đảm bảo rằng tạo ra dòng điện điều khiển một chiều có dòng điện trong dải điều chỉnh trong khoảng từ 0 5 A và phù hợp với giá trị dòng điện yêu cầu của điều khiển như đã tính ở phần trên. 2.Nguyên tắc điều chỉnh. Với nhiệm vụ là tạo ra môt dòng điện môt chiều có điều khiển đưa tới cuôn dây điều chỉnh phản hồi khi điện áp ra thấp thì cần cấp cho T1 bơm vào lõi một và khi điện áp ra cao hơn giá trị điện áp ra định mức thì cấp cho T2 để bơm vào lõi hai để thực hiện quá trình điều chỉnh. Dòng điện điều khiển môt chiều này phải thoả mãn yêu cầu là: Ở miền tăng áp khi điện áp ra càng bé so với điện áp ra định mức thì phải cấp một dòng điện điều chỉnh lớn và khi điện áp ra càng lớn thì dòng điện điều khiển nhỏ. Ở miền giảm áp khi điện áp ra càng lớn thì phải điều chỉnh càng nhiều nghĩa là đòi hỏi mạch chỉnh lưu phải sinh ra môt dòng điện điều khiển có giá trị lớn và ngược lại điện áp ra càng nhỏ so với điện áp định mức thì mức đô điều chỉnh ít đi nện dòng điện điều khiển là bé. Ta thấy rằng điện áp ra khi chưa điều chỉnh càng lớn hoặc càng bé so với giá trị điện áp định mức thì yệu cầu dòng điện điều khiển càng lớn và khi điện áp ra càng gần giá trị định mức thì dòng điện điều khiển sẽ nhỏ và bằng 0 tại thời điểm điện áp ra bằng điện áp ra định mức. Như vậy giá trị dòng điện điều khiển tỉ lệ với trị tuyệt đối của sai lệch điện áp ở đầu ra khi chưa điều chỉnh nó đạt giá trị max tại hai đầu mút của dải điều chỉnh và đạt min tại thời điểm điện áp ra bằng điện áp ra định mức tại đó dòng điện điều khiển bằng 0 và mạch điều khiển không cấp dòng điện cho cuộn điều chỉnh nào. Từ những phân tích trên thì nguồn xoay chiều cấp cho mạch chỉnh lưu này phải có đặc tính sau: Nguồn điện áp xoay chiều ổn định hoặc ít thay đổi. Hoặc là môt nguồn điện áp xoay chiều mà điện áp xoay chiều tỉ lệ thuận với sự biến thiện sai lệch của điện áp đầu ra A Ura.nghĩa là A Ura càng lớn thì thì điện áp xoay chiều càng lớn -->U± sau chình lưu càng lớn -->I+ càng lớn do đó nó phù hợp với bài toán điều chỉnh đã đặt ra. Để việc tính toán cũng như thiết kế được đơn giản ta chọn nguồn điện áp lấy từ điện áp đầu ra là được coi là ổn định ít thay đổi làm nguồn xoay chiều công suất cho mạch chỉnh lưu này. Đặc điểm của tải cần cung cấp. Tải của bô chỉnh lưu này là cuôn dây điều chỉnh gồm hai cuôn dây được nối ngược cực tính với nhau và có đặc điểm là xl n r do đó thành phần xoay chiều được coi như là được triệt tiệu hoàn toàn trện tải do đó trện tải chỉ còn thành phần môt chiều chạy qua. Ta có thông số của cuôn dây điều khiển như sau: a. Cuộn điều khiển trên. Wdk =172 (vòng). q = 2,5 mm2. Ltb = 0,37 m. Điện trở của một bối dây là R= =0,02133 Điện trở của cuôn dây điều khiển là: 20,053 = 0,106 Điện kháng của môt bối dây là x = L = W2 10-4. =1003420,166 10-3 10-4 =0,678 Điện kháng của cuôn dây điều khiển là: 20,678 = 1,357 b. Cuộn điều khiển dưới. Wdk =25 2 (vòng). q = 2,5 mm2. Ltb = 0,37 m. Điện trở của một bối dây Điện trở của một bối dây là R= =0,02133 Điện trở của cuộn dây điều khiển là: 20,053 = 0,106 Điện kháng của môt bối dây là: x = L = W2 10-4. =1003420,166 10-3 10-4 =1,46 Điện kháng của cuôn dây điều khiển là: 20,678 = 2,93 4.Lựa chọn phương án. Có nhiều mạch chỉnh lưu có thể áp dụng cho trường hợp này như chỉnh lưu 1/ 2 chu kỳ, chỉnh lưu1/ 2 chu kỳ biến áp có trung tính, chỉnh lưu cầu đối xứng,cầu không đối xứngũở mỗi phương án ta nhân được những ưu và nhược điểm về kỹ thuât và chỉ tiệu kinh tế. Dùng mạch chỉnh lưu 1/ 2 chu kỳ. Sơ đồ cấu tạo: Theo sơ đồ này thì điện áp chỉnh lưu trện mỗi tải giống như điện áp chỉnh lưu 1/ 2 chu kỳ nghĩa là trong mỗi chu kỳ van chỉ dẫn 1/ 2 chu kỳ mà nó được phân áp thuân sơ đồ này có thể giải thích sự hoạt đông như sau: Khi điện áp vào thấp hơn giá trị định mức thì các van lẻ T1,T3 và T5 làm việc nó thực hiện nhiệm vụ chỉnh lưu dòng điện và cấp cho cuôn dây điều khiển điều chỉnh tăng áp ngược lại khi điện áp vào lớn thì các van chẵn T2,T4 và T6 làm việc cấp dòng điện điều khiển vào cuộn điều khiển của lõi hai thực hiện nhiệm vụ giảm điện áp ở đầu ra để đạt được giá trị định mức mong muốn. Sự hoạt đông của mạch này có thể giải thích môt cách cụ thể như sau: Do mạch có tính chất đối xứng giữa các pha nên ta chỉ cần giải thích cho một pha ví dụ pha A. khi điện áp vào thấp hơn điện áp vào định mức ta cấp phát xung điều khiển cho T1 tại nửa chu kỳ mà nó được phân áp thuân T sẽ được dẫn từ thời điểm phát xung cho đến hết 1/ 2 chu kỳ do tải có tính chất cảm kháng nện do tính chất của cuôn kháng là chống lại sự biến thiện của dòng điện nện nó tích trữ năng lượng trong giai đoạn điện áp tăng và dòng điện tăng và nó phóng trả năng lượng trong giai đoạn điện áp giảm và dòng điện giảm nhờ vây mà ở nửa chu kỳ tiếp theo mặc dù T bị phân áp ngược bởi điện áp UAK nhưng nhờ có nguồn điện tích luỹ trong cuôn cảm xả nện T tiếp tục dẫn thệm trong nửa chu kỳ tiếp theo nhờ đó mà nó duy trì dòng điện môt chiều trện tải trong nửa chu kỳ âm của điện áp nguồn. Hình dáng dòng điện và điện áp sau chỉnh lưu có dạng như hình vẽ: Góc dẫn dòng của T là lớn hay bé nó phụ thuôc vào độ lớn của thông số điện cảm L của cuộn dây hay của tải. L lớn thì khả năng dẫn dòng lớn hay hệ số khả năng san phẳng dòng điện trong cả chu kỳ cao nếu điện cảm của tải đủ lớn ta có thể coi dòng điện tải là liện tục trong cả chu kỳ và ngược lại nếu điện cảm của tải không đủ lớn thì dòng điện một chiều sẽ bị gián đoạn. Tương tự khi điện áp ra lớn hơn điện áp ra định mức thì ta cấp xung cho T2 trong nửa chu kỳ phân áp thuân T2 dẫn kể từ thời điểm phát xung cho tới cuối chu kỳ do tải có tính chất cảm nện hình dáng và tính chất điện áp ra và dòng điện sau chỉnh lưu giống như đối với T1. Sơ đồ chỉnh lưu này đơn giản số lượng van chỉnh lưu và số kệnh điều khiển ít (2 van – 2 kênh điều khiển). Tuy nhiện nó gặp phải một số nhược điểm sau: 1). Dòng điện chỉnh lưu sẽ không liên tục nếu cuộn cảm không đủ lớn do đó chất lượng dòng điện môt chiều không tốt. 2). Hiệu suất sử dụng máy biến áp nguồn thấp. 3). Điện áp tải sẽ có môt đoạn mang giá trị âm.Để khắc phục nhược điểm này ta có thể dùng môt diod hoàn năng lượng DH như hình vẽ: khi đó nguồn năng lượng do cuôn dây phóng ra sẽ đi qua diôd DZ do đó mà tirstor sẽ bị khoá ngay tại T thời điểm đầu T bị phân áp ngược. Dùng mạch chỉnh lưu 1/ 2 chu kỳ biến áp có trung tính. Mạch chỉnh lưu của môt nhánh có dạng như hình vẽ: Hoạt động của mạch chỉnh lưu này có thể được mô tả như sau: Ở 1/ 2 chu kỳ đầu T1 được phân áp thuân T2 phân áp ngược ở thời điểm t ta phát xung cho T1 do có đủ điều kiện là phân áp thuân và có xung kích thích nện T1 mở thông dẫn dòng môt chiều di qua. Do tải mang tính chất cảm nện khi điện áp qua 0 nhưng T1 vẫn tiếp tục dẫn do dòng điện phóng ra từ tải duy trì do đó T1 vẫn tiếp tục dẫn trong nửa chu kỳ điện áp âm và điện áp trện tải khi đó cũng âm. T tiếp tục dẫn cho đến khi ta phát xung cho T2 ở nửa chu kỳ sau T2 phân áp thuân nện T2 dẫn thông --> bị khoá do phân áp ngược ở những chu kỳ sau tương tự. Hình dáng dòng điện và điện áp trện tải có dạng như hình vẽ: đối với tải cảm đủ lớn thì dòng điện được coi là phẳng và khi đó các giá trị dòng điện và điện áp được xác định bằng công thức: Uđ = Uđocos= 0,9U2cos. Điện áp trện van Unv = 2U2 (vôn). Dòng điện qua van Ihd =0,71Iđ . Nhận xét: Điện áp trện van và trện tải có môt giai đoạn âm do sự phóng trả năng lượng nguồn của cuôn kháng khắc phục nhược điểm này ta cũng có thể dùng diod hoàn năng lượng mắc song song ngược với tải.Dòng điện và điện áp sau chỉnh lưu có tốt hơn nhưng hệ số sử dụng máy biến áp nguồn kém, cấu tạo máy biến áp nguồn phức tạp. điện áp ngược trện van lớn. c.Dùng mạch chỉnh lưu cầu. Gồm ba loại chỉnh lưu cầu: chỉnh lưu cầu đối xứng. chỉnh lưu cầu không đối xứng loại môt. chỉnh lưu cầu không đối xứng loại hai. Sự khác nhau giữa mạch chỉnh lưu cầu đối xứng và không đối xứng là số lượng van T và số lượng van D. Thường thì dùng mạch chỉnh lưu cầu không đối xứng loại môt và loại hai vì số lượng van điều khiển ít có hai van còn chỉnh lưu đối xứng số van điều khiển là 4 van. sự khác nhau giữa sơ đồ chỉnh lưu cầu đối xứng loại môt và loại hai là thời gian dẫn dòng của van điều khiển T và van không điều khiển D. Ở chỉnh lưu cầu không đối xứng loại môt thời gian dẫn dòng của van T và D là như nhau còn ở chỉnh lưu cầu không đối xứng loại hai thời gian dẫn dòng của T nhỏ hơn D. Các mạch chỉnh lưu có dạng như hình vẽ: Do dòng điện chỉnh lưu bé do đó sự chệnh lệch dòng điện giữa các van là không đáng kể do đó ta có thể chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu không đối xứng loại một. Nguyên lý hoạt động của mạch này có thể giải thích như sau: Giả sử ở 1/ 2 chu kỳ đầu UA > UB nện T1 phân áp thuận. Tại thời điểm t1 ta phát xung điều khiển cho T1 để mở T1 do nó được phân áp thuân nện T1 được mở thông dòng điện đi qua tải, diod D3 về nguồn.T1 dẫn thông đến cuối chu kỳ do tải có tính chất cảm kháng nện tải sẽ phóng trả năng lượng qua D4,T1 do đó T1 sẽ dẫn tiếp trong giai đoạn tiristor mang điện áp âm. ở nửa chu kỳ tiếp theo T2 được phân áp thuân tại thời điểm t2 ta phát xung để mở T2 do T2 được phân áp thuân nện T2 được mở thông do UB > UA nện T1 bị phân áp ngược nên nó tự khoá dòng điện qua T2,qua tải và qua D4 về nguồn do tải có tính chất cảm nện cũng có giai đoạn phóng trả năng lượng như ở 1/ 2 chu kỳ đầu nghĩa là nó sẽ dẫn tiếp tục trong khi nó mang điện áp âm. ở những giai đoạn sau tương tự. Hình dáng điện áp, dòng điện và giản đồ thời gian dẫn của các van sau chỉnh lưu có dạng như hình vẽ: Như vậy trên tải sẽ có một dòng một chiều liên tục. Do tiristor dẫn trong giai đoạn áp âm nên trên tải sẽ có một thời điểm tải sẽ chịu một giá trị áp âm. Để khắc phục nhược điểm này ta dùng diod hoàn năng lượng mắc song song ngược với tải khi đó áp trện tải sẽ luôn dương và các van tiristor sẽ khoá ngay tại thời điểm áp qua 0.Ở sơ đổ chỉnh lưu cả hai nửa chu kỳ này thì chất lượng áp, dòng và hệ số sử dụng máy biến áp nguổn xoay chiều tốt hơn, biến áp dễ chế tạo. Áp ngược trện van bé Unv =một nhược điểm chính của mạch chỉnh lưu này là số lượng van lớn tuy nhiện do dòng chỉnh lưu bé nên giá thành van điều khiển không lớn mặt khác ngày nay việc điều khiển mua tiristor là không khó khăn nện việc chọn mạch chỉnh lưu cầu không đói xứng cho trường hợp này là hoàn toàn hợp lý cả về tính kỹ thuật và tính kinh tế. Như vậy theo cách chọn trên thì tổng số van điều chỉnh là 3x 4=12 van và số kệnh điều khiển là 6 kênh. 7.6 TÍNH TOÁN MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG GIAN 1). Tính thông số mạch chỉnh lưu công suất. I đmax= 5 A Uđmax = Iđmax Rđmax =50,157 = 0,785 (vôn). -->Uđo = Uđmax + U + UBA + Udn. = 0,785 + 0,7 2 + 0,1 0,785 + 1 = 3,26 vôn. Pđmax = UđoIđmax = 3,265 =16,3 (w). Công suất của máy biến áp nguổn: Sba = ksPđmax = 1,2316,3 = 20 (w). Điện áp thứ cấp của biến áp nguổn là: U2 = = 3,6 (vôn). Thông số van: Ihd = 0,71 Idmax =0,715 =3,55 A. Id đ =Ihdklv =3,555 = 17,75 A. Unv = U2 = 3,6 = 5,1 vôn. Chọn van: T: ký hiệu T thông số Idđ = 16 A. Unv = 100 - 1000 vôn. D: ký hiệu B — 20 thông số Id đ = 20 A. Unv = 100 - 1000 vôn. 2). Tính chọn các thiết bị bảo vệ van. Van bán dẫn là thiết bị rất nhạy cảm với sự thay đổi áp trện lưới và nhiệt độ làm việc. Do áp trện lưới luôn thay đổi đột ngột có thể là do đóng ngắt máy biến áp non tải hay việc đóng mở van trong cùng một mạch chỉnh lưu gây ra những xung áp. những xung áp này có xu hướng phá huỷ đánh thủng miền tiếp giáp của van bán dẫn. Khi có dòng chạy qua tiristor gây ra một tổn hao công suất trện van một phần tổn hao toả ra môi trường còn một phần đốt nóng bản thân nó. Nếu dòng chạy qua van lớn dẫn đến nhiệt độ làm việc của van quá lớn lớn hơn nhiệt độ giới hạn cho phép làm tính chất bán dẫn của van không còn mặt khác khi nhiệt độ làm việc cao làm già hoá linh kiện dẫn đến làm giảm tuổi thọ của van. Do đó cần bảo vệ van khỏi tình trạng làm việc quá tải cũng như bảo vệ van về áp. a.Bảo vệ quá dòng . Bảo vệ ngắn mạch và quá tải về dòng ta có thể dùng cầu chì hoặc aptomat. Dòng bảo vệ được tính theo biểu thức: Ibv = (1,11,3)Ilv, -->Ibv =1,2 3,55 =4,26 (A). b. Bảo vệ nhiệt. Khi dòng chạy qua van sẽ gây ra một tổn hao công suất trện van. Tổn hao này sẽ lớn nhất tại thời điểm dòng làm việc là lớn nhất là Ilvmax = 3,55 (A) ứng với dòng điều chỉnh max là 5 (A).với tiristor A Uvmax =1,6 vôn với diod A Umax = 1 (vôn). do đó tổn hao công suất trên van là : Tiristor pmax = Ilvmax Umax =51,6 =8 (w). Diod Pmax = Ilvmax Umax =51 =5 (w). Công suất này một phần đốt nóng khối bán dẫn một phần toả ra môi trường để tăng cường khả năng toả nhiệt đối với môi trường ta gắn vào nó một cánh toả nhiệt để hạ nhiệt độ làm việc của khối bán dẫn xuống. Diện tích của cánh toả nhiệt được tính theo công thức: Sm= Trong đó Sm : diện tích bề mặt toả nhiệt. Km:hệ số xét đến điều kiện toả nhiệt. Toả nhiệt tự nhiên không quạt cưỡng bức Km =(610)104 W/m2 oC. :độ chênh nhiệt cho phép chọn z = (100- 40) oC. (cm2) C.Bảo vệ quá áp cho van. Do van bán dẫn nhạy cảm với áp đặc biệt là xung. Xung áp trện lưới sinh ra có thể là do cắt máy biến áp non tải hay là cắt tải có cảm lớn hoặc là do đóng ngắt van chuyển mạch van để khắc phục tình trạng này ta có thể bảo vệ van bằng cách : Chọn hệ số dự trữ áp ngược trện van lớn. Bảo vệ van bằng mạch bảo vệ áp . Khi đóng ngắt van đột xuất sinh ra một xung áp trong mạch xung áp này sinh ra tác động tới miền tiếp giáp của van bán dẫn gây ra hiện tượng van tự mở hoặc phá huỷ miền tiếp giáp của van làm hỏng tính bán dẫn. Bảo vệ xung cho van bằng một mach R-C mắc song song với van như hình vẽ: Thường chọn R= (5 30) IC = (0,5 4) |F. Khi đó khi có sự chuyển mạch mạch R-C sẽ tạo một mạch vòng phóng tích quá độ. Để bảo vệ xung áp từ lưới ta mắc song song với tải ở đầu vào một mạch R-C nhằm lọc xung. Nhờ có mạch lọc xung này mà khi có xung suất hiện trện đường dây thì gần như đỉnh xung nằm lại trện trở đường dây. Thường chọn R= (5 20) C = 4 F. Để bảo vệ van do cắt đột ngột máy biến áp non tải thì người ta dùng một mạch chỉnh lưu cầu ba pha phụ bằng diod công suất bé: CHƯƠNG 8. THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHUNG CỦA MẠCH ĐIỂU KHIỂN CỦA MÁY ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP DÙNG KHUYẾCH ĐẠI TỪ. 8.1 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH CHUYỂN DIHH. Dựa vào các phần đã chọn và tính toán ở trện ta có mạch chuyển dịch được cấu tạo hoàn chỉnh như sau: a.Mạch chuyển dịch. b) Nguyên lý làm việc. Mạch điều chỉnh làm việc mang tính chất bán tự đông nghĩa là nó không tự điều chỉnh được mà sự điều chỉnh mà nó có được là do tác đông điều chỉnh của con người. Cụ thể sự hoạt đông của nó có thể diễn giải như sau: Ở trạng thái định mức điện áp ra, điện áp vào đều là định mức thì điện áp của nguồn chỉnh lưu cầu cầu là định mức nện nó cung cấp môt dòng điện chỉnh chuyển dịch môt chiều là định cho cuôn chuyển dịch dòng điện chuyển dịch này sẽ đi qua lần lượt 8 cuôn của pha đó nó sẽ từ hoá hai lõi thép của hai pha kề nhau nguồn của pha A từ hoá lõi thép của pha A + pha B, nguồn của pha B từ hoá lõi thép của pha B + pha C và nguồn chỉnh lưu của pha C sẽ từ hoá lõi thép của pha C + pha A. Như vây mỗi lõi thép đều chịu sự từ hoá của hai nguồn điện chỉnh lưu và ngược lại mỗi nguồn điện chỉnh lưu đều từ hoá hai lõi thép của hai pha. Vì một lí do nào đó như là điện áp cung cấp hay là quá tải làm cho điện áp của pha đó tụt xuống ví dụ như là pha A chẳng hạn khi điện áp vào hoặc bị quá tải làm cho điện áp ở trện tải sụt xuống dưới giá trị định mức và nhỏ hơn điện áp ở các pha còn lại điện áp pha A giảm --> điện áp UAB, Uac giảm điện áp xoay chiều cung cấp cho mạch chỉnh lưu cầu cấp cho mạch chuyển dịch giảm xuống --> dòng điện chuyển dịch Iab,Iac giảm. dòng điện chuyển dịch Iab từ hoá 1/ 2 lõi pha Avà 1/ 2 lõi thép pha B. dòng điện Iac từ hoá 1/ 2 lõi thép pha A và 1/ 2 lõi thép pha C kết quả là dòng điện từ hoá trện các cuôn chuyển dịch của các pha đều bị giảm nhưng pha A bị giảm nhiều gấp hai lần hai pha còn lại. Như ta đã biết dòng điện môt chiều từ hoá lõi thép hay còn gọi là dòng điện điều khiển môt chiều quan hệ với tham số điện kháng và điện áp xoay chiều trện cuôn dây mạch lực t heo quan hệ: dòng điện điều khiển tăng làm cho điện áp rơi trện cuôn kháng của pha A giảm nhiều hơn kết quả là điện áp trện tải của pha A sẽ tăng nhiều hơn các pha khác và nó chỉ dừng lại khi điện áp trện các pha bằng nhau. Quá trình điều chỉnh này hoạt đông môt cách tự đông và thường trực khi điện áp ra là định mức hay không và nhiệm vụ của mạch này là đảm bảo rằng điện áp trện các pha là bằng nhau trong mọi trường hợp. Chức năng điều chỉnh điểm làm việc của lõi thép trện đường đặc tính từ hóa được thực hiện nhờ điện trở điều chỉnh Rdc . Điện trở điều chỉnh Rdc cho phép ta điều chỉnh dòng điện điều khiển cho cuôn chuyển dịch làm thay đổi mức đô từ hoá là lớn hay là bé để đưa điểm làm việc về vùng tuyến tính khi mạch từ bị từ hoá mạnh tránh hiện tượng bão hoà mạch từ khi đó việc điều chỉnh điện áp cho mạch lực là rất khó khăn và có thể không thực hiện được. 8.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ỔN ÁP. 1.Cấu tạo. Từ những lựa chọn và tính toán trong phần thiết kế và lựa chọn ta có mạch cấu tạo mạch điều khiển môt cách đầy đủ như hình vẽ: 2. Hoạt động. Nguyên lý hoạt đông và điều chỉnh có thể được mô tả như sau: Khi điện áp ra ở trạng thái định mức thì điện áp đặt vào chân điều khiển của phần tử AND là Uradm - Ura = 0 khi đó các mạch điều khiển các van T1,T2,T3 và T4 đều ở trạng thái khoá nghĩa là mạch điều khiển không cấp xung cho T. lúc này chỉ có mạch chuyển dịch làm việc. a. Ura > Uradm Khi điện áp vào lớn hơn điện áp vào định mức nện điện áp ra lớn hơn điện áp ra định mức -->Ura - Uradm > 0 các phần tử AND trong mạch điều khiển mở các van chẵn T2 và T4 thông ở trạng thái làm việc ngược lại các mạch điều khiển các van lẻ T1 và T3 bị khoá do Uradm - Ura 0 và Uk> 0 nện có xung ở dạng xung chùm đưa tới tụ điện C tạo thành tín hiệu dạng xung UF tín hiệu này được khuyếch đại nhờ tầng khuyếch đại tranzitor mắc theo sơ đồ darlington với hệ số khuyếch đại đủ lớn cuối cùng được đưa qua biến áp xung tín hiệu đưa ra khỏi biến áp có dạng xung kim với biện đô xung và đô rông xung đủ lớn để đưa tới cổng điều khiển của T để mở T. Tiristor được mở môt cách chắc chắn nhờ sự có mặt của xung chùm UE đưa tới. Thời điểm lât trạng thái của A3 xác định thời điểm phát xung tới cổng điều khiển của T2 và T4. Khi điện áp ra càng lớn thì tín hiệu điện áp ra đưa tới điều khiển cũng tăng theo kết quả là điện áp điều khiển sẽ giảm theo biểu thức Udk= Uđ+ Uradm- Ura . Điện áp điều khiển giảm dẫn đến A3 lât trạng thái sớm -- > mạch điều khiển cấp xung cho T sớm hay các giá trị điện áp và dòng điện môt chiều sau chỉnh lưu sẽ tăng làm cho quá trình từ hóa sảy ra mạnh để điện áp ra giảm xuống giá trị định mức.ngược lại điện áp ra càng bé thì thời điểm lật trạng thấi của A3,thời điểm phát xung sẽ muôn-->giá trị điện áp,dòng điện sau chỉnh lưu để đưa vào điều chỉnh sẽ giảm và quá trình từ hóa sẽ nhỏ phù hợp với yệu cầu của bài toán điều chỉnh là điện áp ra càng lớn thì hệ số điều chỉnh càng phải lớn và điện áp ra càng nhỏ càng gần với điện áp định mức thì hệ số điều chỉnh nhỏ nghĩa là dòng điện điều chỉnh bé và bé nhất là lúc điện áp ra bằng điện áp ra định mức. b.Ura < Uradm. Điện áp vào nhỏ hơn điện áp vào định mức hay do môt lí do nào đó làm cho điện áp đầu ra nhỏ hơn giá trị điện áp ra mong muốn do đó cần điều chỉnh để tăng điện áp ra bằng giá trị điện áp ra định mức. khi đó tín hiệu điện áp đưa về chân khoá của phần tử AND cửa mạch điều khiển T2 và T4 sẽ âm làm cho các mạch điều khiển này bị khoá lại cho dù mạch điều khiển có làm việc hay không nên cấc tiristor chẵn không làm việc ngược lại do Uradm - Ura > 0 nện các phần tử AND của mạch điều khiển T1 và T3 được thông. Do điện áp ra nhỏ hơn điện áp ra định mức nện điện áp điều khiển cho mạch lẻ này là Uđiều khiển= Ud + Ura - Uradm giá trị này sẽ nhỏ hơn điện áp điều khiển max mà ta đã chọn (Udkmax = Urc) như vậy mạch điều khiển này hôi đủ điều kiện làm việc là mạch không bị khoá và có tín hiệu xung mở T nên các van T sẽ được mở để thực hiện nhiệm vụ chỉnh lưu. Điện áp ra càng nhỏ thì điện áp điều khiển càng bé --> A3 lât trạng thái sớm, T mở sớm -- > điện áp điều khiển, dòng điện điều khiển môt chiều sau chỉnh lưu lớn nện hệ số điều chỉnh trện lõi lớn và ngược lại điện áp ra càng lớn thì điện áp điều khiển càng lớn -->thời điểm lât trạng thái, thời điểm cấp xung cho T muôn -->giá trị điện áp,dòng điện điều khiển sau chỉnh lưu sẽ giảm hệ số điều chỉnh nhỏ. Mạch này chỉ hoạt đông trong vùng điện áp thấp hơn điện áp định mức và dòng điện điều khiển lớn khi điện áp ra nhỏ so với điện áp định mức và giá trị này nhỏ khi điện áp ra gần bằng giá trị điện áp ra định mức. Như vây mạch điều khiển này hoạt đông thoả mãn bài toán điều khiển đặt ra. Tóm lại sự hoạt đông của các mạch điều khiển đã thiết kế đã thực hiện tốt yệu cầu điều khiển của bài toán điều khiển là đảm bảo tính ổn định điện áp và tính đối xứng giữa các pha về biện đô và góc. PHẦN BA: THIẾT KẾ KẾT CẤU. Từ những thông tin ở hai phần trện trong phần này ta đi lựa chọn kích thước các chi tiết và lựa chọn kết cấu hợp lí cho máy ổn áp vừa thiết kế. Trong phần này có những nôi dung sau: 1.Thiết kế kết cấu dây quấn (bản vẽ). 2.Thiết kế kết cấu mạch từ.(bản vẽ) 3.Thiết kế kết cấu chung(bản vẽ tổng lắp ráp). Thiết kế kết cấu dây quấn. Dây quấn gồm hai loại là dây quấn cuôn điều khiển và dây quấn mạch lực. Do dây quấn điều khiển có điện áp thấp và nhiệt toả ra trện nó nhỏ, cuôn dây mạch lực có điện áp xoay chiều cao nhiệt toả ra trện nó lớn nện ta chọn cách là đặt dây quấn điều khiển nằm trong sát với mạch từ song đến cuôn dây mạch lực. Đặt như thế này ta đảm bảo được hai ưu điểm là đảm bỏ cuôn dây toả nhiệt tốt và cách điện giữa các cuộn dây được giảm. Thiết kế kết cấu mạch từ. Theo phân tích trong phần thiết kế cuôn dây điều khiển thì đẻ đảm bảo khử hết thành phần xoay chiều trong cuôn dây điều khiển thì cuôn dây điều khiển phải được chia làm hai bối dây giống nhau quấn trện cùng môt mạch từ do đó mạch từ phải chia làm hai lõi nhỏ mặt khác mỗi pha lại có hai lõi môt lõi dùng để điều chỉnh hạ áp và môt lõi để thực hiện điều chỉnh tăng áp. từ đó ta chọn kết cấu mạch từ có dạng như hình vẽ: Do công suất mạch từ không lớn nện ta chọn hình thức dùng bulông và xà ép để ép mạch từ. Để đảm bảo các lá thép dẫn từ tốt ta chọn hình thức gép chéo nhau. Hình dáng mạch từ và các lá thép được mô tả trện hình vẽ mạch từ. Chuyên đề: SO SÁNH CÁC BỘ ỔNÁP Ổn định áp là một khái niệm ve sự duy trì áp ra của một bô nguồn cung cấp hay là của một thiết bị nào đó khi áp vào thay đổi trong miền lớn mà áp ra chỉ thay đổi trong một giới hạn hẹp. Nói chung dải dao động giá trị đầu ra được xem là nhỏ so với sự dao động áp ở đầu vào.Sự dao động áp ở đầu ra càng nhỏ thì ta nói rằng chất lượng của bộ ổn áp cao. Có thể phân loại các bộ ổn áp theo nhiều cách như ổn áp một chiều, ổn áp xoay chiều, ổn áp kiểu bù , ổn áp kiểu thông số, ổn áp công suất nhỏ, ổn áp công suất lớn...Có rất nhiều phương pháp ổn định áp trong phạm vi chuyện đề này ta chỉ so sánh các bộ ổn áp có công suất lớn dùng cho áp xoay chiều: ổn áp sắt từ cộng hưởng có tụ. Ổn áp kiểu khuyếch đại từ. Ổn áp tử bán dẫn. Ổn áp kết hợp từ và truyền động . Ở mỗi kiểu ổn áp có những ưu và nhược điểm riệng về kỹ thuật và chỉ tiệu kinh tế 1) Ổn áp kiểu sắt từ cộng hưởng có tụ. Cấu tạo và hoạt động rất đơn giản gồm hau cuộn kháng quấn trện cùng một lõi thép từ. Một cuộn tuyến tính ^ và một cuộn l phi tuyến l2 làm việc ở chế độ bão hoà gọi là cuộn bão hoà áp ra lấy trện cuộn bão hoà áp vào cung cấp như hình vẽ. _ Tụ điện C được nối song song với L2 để tạo thành mạch cộng hưởng dòng nhằm mục đích nâng cao chất lượng và mở rộng phạm vi ổn định của bộ ổn áp. Đặc tính vào ra của ổn áp này có dạng như hình vẽ: Điện áp ra quan hệ phức tạp với dòng I. khi Ura U2ch thì mạch có tính chất cảm nhờ tụ C mà độ dốc U2(I) giảm có nghĩa là chất lượng áp ra tốt hơn. dòng không tải nhỏ phạm vi ổn định khá mở rộng mặt khác do có tụ C nện cosọ của bộ ổn áp tăng lện. thường để giảm sự dao động áp ra ta dùng thệm cuộn bù có thông số thích hợp và tụ được nối với một áp cao để giảm chỉ số của tụ khi đó mạch được vẽ lại như sau: Đặc điểm của bộ ổn áp này là: Kết cấu đơn giản. (1) Dòng không tải nhỏ, phạm vi ổn định rộng. (2) Dạng sóng áp ra còn méo nhiều cần bộ lọc. (3) Công suất bị hạn chế nhỏ hơn 1 KVA 2.Ổn áp kiểu khuyếch đại từ: Cấu tạo và nguyện lý hoạt động của bộ ổn áp kiểu khuyếch đại từ là dựa vào nguyện lý hoạt động cuả khuyếch đại từ. Khi ta thay đổi dòng điều khiển trong khuyếch đại từ sẽ thay đổi kháng của cuộn dây đó thay đổi được áp trện khuyếch dòng ại từ nện thay đổi được dòng trện tải. từ nguyện lý này ta có thể xây dựng bô ổn áp có cấu tạo như sau: cuôn làm việc W2 của khuyếch đại từ nối với cuôn sơ cấp của máy biến áp. Cuôn sơ cấp của máy biến áp đóng vai trò tải của khuyếch đại từ. Bằng cách thay đổi dòng điều khiển khuyếch đại từ ta có thể điều khiển được áp trện cuôn sơ cấp của máy biến áp để áp ra là không đổi. trong ổn áp khuyếch đại từ việc điều khiển khuyếch đại từ được thực hiện tự đông nhờ sử dụng mạch điều khiển tự đông phản hổi và các phần tử khác như trên hình vẽ: Mạch động lực cung cấp cho tải là biến áp tự ngẫu mạch điều chỉnh là khuyếch đại từ có cuôn dây làm việc nối với cuôn sơ cấp của máy biến áp và được đặt vào môt áp vào Uv áp ra lấy từ cuôn thứ cấp của máy biến áp. Khuyếch đại từ có hai cuôn điều khiển nối ngược cức tính với nhau. Cuôn Wj được nối với nguổn áp ra đã được chỉnh lưu qua trở tuyến tính. Cuôn W’j được nối qua trở phi tuyến R2 đặc tính vôn — ampe của trở R2 có dạng i = Un cần điều chỉnh các trở R1 và R2 để khi áp ra bằng áp ra định mức thì sức từ đông do cuôn điều khiển W1 và W2 sinh ra bằng nhau do đó sức từ đông tổng sinh ra trong cuôn điều khiển bằng không. Điều chỉnh Rđc trong mạch cuôn dây chuyển dịch Wcd sao cho (IW) = 0 thì mạch điều khiển làm việc ở điểm A. Trên đặc tính vào ra I2 =f(I1) và tương ứng với giá trị kháng của cuộn kháng là x tại A. Do một lí do nào đó áp ra tăng lện một giá trị định mức một lượng Ura Ura = Ura –Urađm thì sức từ động của cuộn điều khiển sẽ lớn hơn 0 do đó làm cho x của khuyếch đại từ tăng. mạch sẽ làm việc ở điểm B làm cho áp trện cuộn kháng tăng --> áp ra giảm về giá trị định mức. Ngược lại nếu áp ra giảm thì Ura = Ura -Urađịnh mức áp trên sơ cấp, thứ cấp của máy biến áp sẽ tăng lên bằng giá trị áp định mức. Theo cách này thì công suất ổn áp tương đối lớn hiệu suất của máy cao hơn ổn áp sắt từ cộng hưởng có tụ. Chất lượng ổn định cao dạng sóng áp ra bị méo do đó phải dùng bộ lọc để lọc thành phần sóng bậc cao. 3.Ổn áp dùng thiết bị bán dẫn. Nguyên tắc hoạt động của bộ ổn áp dùng thiết bị bán dẫn là dựa vào sự hoạt động đóng mở của van bán dẫn tiristor hay triăc. Ta điều khiển thời điểm phát xung mở van thì sẽ thay đổi được giá trị áp ra. áp ra có dạng không sin. Theo furier thì ta có thể phân tích thành những thành phần sin bậc thấp và bậc cao do nhưng thành phần bậc cao có biện đô nhỏ nện có thể bỏ qua do đó áp ra chủ yếu thành phần sóng hình sin cơ bản. Ta có thể dùng hai Tiristor mắc song song ngược thay cho Triăc. Môt số mạch chỉnh lưu hay dùng trong thực tế Theo cách này thì áp ra luôn nhỏ hơn áp vào nghĩa là mạch này chỉ làm nhiệm vụ giảm áp do đó cần phải có môt nguồn áp cao hơn áp định mức mong muốn. Do dùng thiết bị bán dẫn nện chất lượng áp ổn định cao sai số nhỏ.Nhược điểm chính của bô ổn áp dùng linh kiện bán dẫn là áp ra không sin do đó áp sẽ có những thành phần bậc cao không có lợi, công suất nguồn bị hạn chế bởi công suất của van. 4.Ổn áp dùng điện từ kết hợp với điều khiển tự động. Nguyên lý cấu tạo và hoạt đông dựa trện cơ sở máy biến áp tự ngẫu và điều khiển tự động truyền động . Áp ra lấy ra nhờ môt tiếp điểm di động N. vị trí N sẽ quyết định giá trị áp ra.Tiếp điểm động M được điều khiển nhờ môt đông cơ chấp hành M.Tín hiệu áp điều khiển môtơ M được lấy từ áp so lệch của áp ra với áp ra định mức.Sơ đồ khối của mạch này là: Khi áp ra nhỏ hơn áp ra định mức thì tín hiệu điện áp đưa tới điều khiển sẽ nhỏ hơn 0 nện đông cơ chấp hành sẽ chuyển đông về phía trện dẫn đến áp ra tăng --> áp cung cấp cho M giảm xuống và đông cơ chỉ ngừng khi áp điều khiển đưa tới nó bằng 0 nghĩa là áp ra bằng áp ra định mức. Ngược lại khi áp ra lớn hơn áp ra định mức thì tín hiệu áp điều khiển đưa tới Msẽ dương nện M sẽ chuyển đông về phía dưới khi đó áp ra sẽ giảm xuống và M chỉ dừng chuyển đông khi áp ra bằng áp định mức. Việc điều khiển sự hoạt đông của môtơ M được thực hiện bằng môt mạch điều khiển chức năng. Mạch điều khiển này hoạt đông và cấu tạo không phức tạp lắm. Nói chung cấu tạo chung của bô ổn áp kiểu này đơn giản nhưng gặp phải môt số nhược điểm chính là do việc điều khiển áp có tiếp điểm nện sảy ra hiện tượng phóng tia lửa mỗi khi điều chỉnh nện công suất và cấp áp điều chỉnh bị hạn chế mặt khác đông cơ chấp hành M nhanh bị hỏng nếu hoạt đông nhiều hay gặp phải ngưỡng điều chỉnh lớn. Bằng những minh chứng cụ thể về những ưu và nhược điểm của từng hình thức ổn áp ta thấy rằng để thiết kế môt bô ổn áp có công suất lớn 2,5 KVA dùng cho phụ tải là chiếu sáng thì sự lựa chọn hình thưcs ổn áp khuyếch đại từ kết hợp với tử công suất là hợp lí bởi vì nó mang lại nhưng ưu điểm là chi phí chế tạo cũng như chi phí vận hànhd và bảo dưỡng không lớn và chất lượng áp điều chỉnh thuôc miền cho phép của phụ tải chiếu sáng Kết luận Qua thời gian tìm hiểu và nghiện cứu các phương pháp ổn áp để thiết kế môt bô ổn áp có công suất lớn 2,5 KVA áp ra là 36 ± 3% vôn dùng để cung cấp cho chiếu sáng và cấp cho việc đốt tim đèn công suất lớn áp cao với điều kiện là làm việc ở Việt Nam. Với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Phạm Thị Hồng Hoa trong thời gian qua em đã hoàn thành nhiệm vụ của đồ àn được giao. Đồ án gồm những phần sau: Phần một: trong phần này em đi tìm hiểu và trình bày các hình thức ổn áp tự đông về các ưu và nhược điểm về cấu tạo về đặc tính điều chỉnh của từng hình thức ổn áp như là ổn áp dùng tử công suất, ổn áp kết hợp biến áp và điều khiển tự đông truyền đông , ổn áp dùng cuôn kháng bão hòa có điều khiển ...từ những phân tích trện em lựa chọn được hình thức ổn áp dùng cuôn kháng bão hòa có điều khiển. Nghiện cứu và tìm hiểu các quan hệ từ trong thiết bị như quan hệ về quan hệ về từ . tìm hiểu nguyện tắc điều chỉnh thông số mạch từ để điều chỉnh áp ra, phương pháp giữ áp cân pha nhờ mạch chuyển dịch ... từ đó ta xây dựng đặc tính điều chỉnh cho bô ổn áp về mặt định tính. Trện cơ sở đó ta thiết kế môt bô chỉnh lưu triristor tạo môt nguồn dòng có gí trị biến đổi theo yệu cầu điều chỉnh của mạch đông lực như đã phân tích ở phần trện Phần hai: Từ những quan hệ rút ra ở trện trong phần này chủ yếu tập chung vào phần thiết kế và tính toán mạch lực như là tính toán mạch từ, thông số cho phần và sự phân bố dây quấn cho mạch đông lực do quan hệ giữa các phần tử dây quấn quan hệ với nhau theo quan hệ phi tuyến nện không thể tính trực tiếp đựoc mà ta phải dùng phương pháp tính thương trong trường hợp này ta áp dụng phương pháp duyệt trện lưới đều kết hợp với việc tìm miền có xác suất nghiệm lớn để tìm ra đựợc môt bô thông số thỏa mãn việc điều chỉnh đảm bảo ổn định được áp đầu ra trong miền ổn định áp cho phép đồng thời thỏa mãn cả tính tối ưu về kinh tế. Trện cơ sở thông số mạch lực đã thiết kế ở trện ta đi thiết kế và tính toán mạch chuyển dịch làm nhiệm vụ cân bằng áp ra, mạch phản hồi tự động giữ ổn định áp ra. Phần 3. Từ thông số đã thiết kế ở trện ta đi kiểm nghiệm lại khả năng làm việc của bô ổn áp vừa thết kế về khả năng điều chỉnh áp chất lượng áp ra, nhiệt độ làm việc, chỉ số kinh tế cho thiết bị. Phần 4: Trong phần này ta thiết kế kết cấu cho thiết bị như là mạch từ ,sơ đồ tổng lắp ráp cho thiết bị... Do thời gian và trình độ có hạn nên em không thể tránh khỏi nhưng sai sót và nhầm lẫn trong quá trình thiết kế em mong các thầy, các cô cùng các bạn thông cảm và chỉ bảo để em được hoàn thiện hơn.Môt lần nữa em xin trân thành cảm ơn thầy Phạm Thị Hồng Hoa cùng các thầy các cô đã giúp chúng em hoàn thành nội dung đồ án này Em xin trân thành cảm ơn. . Tài liệu tham khảo 1.VŨ GIA HANH - PHAN TỬ THỤ - TRẦN KHÁNH HÀ - NGUYệN VẢN SÁU Máy 1. N hà xuất bản KH-KT. Hà nôi 1998. 2.PHAN TỬ THỤ : Thiết kế máy biến áp lực. Hà nôi 1995 3.NGUYệN BÍNH: tử công suất. Nhà xuất bản KH- KT. Hà nôi 1996. 4.NGUYệN HỒNG THANH: Bài giảng thiết kế - thiết kế tự động máy . 5.NGUYệN TIẾN TÔN - PHẠM VẢN CHỚI: Phần tử tự đông. 6.NGUYệN TIẾN TÔN- PHẠM VẢN CHỚI: Khí cụ 7.PHAN ANH KỶ Luận văn tiến sĩ “Điều chỉnh áp trong máy biến áp”.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docBộ nguồn ổn áp công suất với thông số cho trước vói Uv=220-380,Ura=36v,f=50hz,P=2,5 mvA.doc
Luận văn liên quan