Đề tài Khảo sát thiết kế lò trung tần 1250KW-500Hz

ng sè: STT Tiristo chØnh l­u Y55KPE 1 Dßng hiÖu dông 1500A 2 §iÖn ¸p ng­îc 2000V 3 §iÖn ¸p tæn hao trªn van 1,46V 4 Dßng dß cho phÐp 25mA 5 Tèc ®é t¨ng tr­ëng dßng 200A/s 6 Tèc ®é t¨ng tr­ëng ¸p 1000V/s 7 Dßng ®iÒu khiÓn 250mA 8 §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn 5V H×nh 4.2: Hai tiristor chØnh l­u víi hÖ thèng lµm m¸t b»ng n­íc. §4.2. ThiÕt kÕ kÕt cÊu cuén kh¸ng läc. Cuén kh¸ng läc (cuén kh¸ng mét chiÒu) cã t¸c dông läc ®Ó t¹o dßng ®iÖn mét chiÒu b»ng ph¼ng h¬n chÊt l­îng tèt h¬n sinh ra sau chØnh l­u. §iÖn kh¸ng cña ®iÖn c¶m L (Xd=L) cµng lín so víi ®iÖn trë t¶i Rd th× läc cµng tèt. V× t¶i c«ng suÊt lín th­êng cã trÞ sè Rd nhá nªn ®iÒu kiÖn nµy cµng dÔ thùc hiÖn khi dßng t¶i cµng t¨ng, do ®ã läc lo¹i nµy rÊt phæ biÕn trong m¹ch c«ng suÊt lín vµ cã quan hÖ gi÷a trÞ sè ®iÖn c¶m vµ hÖ sè bé läc nh­ sau: ; (H­íng dÉn thiÕt kÕ m¹ch §TCS_Ph¹m Quèc H¶i) Trong ®ã: mdm= 6 sè lÇn ®Ëp m¹ch trong mét chu k× ®iÖn ¸p _ víi chØnh l­u lµ cÇu 3 pha ®èi xøng . Rd: Tæng tÊt c¶ c¸c ®iÖn trë t¶i: Rd = (). Ksb : V× ë ®©y ta cÇn chÊt l­îng dßng ®iÖn ra tèt nªn ta chän ksb=40. : TÇn sè gãc cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu _ =2f =100 (rad/s). . VËy ta chän L = 16.10-3 (H) L¹i cã: I®m = kdti.Itbv = kdti.1284 = 1284 (A). (V× ë ®©y lµm m¸t b»ng n­íc nªn chän kdti = 1) VËy: §iÖn c¶m yªu cÇu cña cuén kh¸ng läc: Lk= 16.10-3 H Dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¹y qua cuén kh¸ng: I®m = 1284 A Biªn ®é dßng ®iÖn xoay chiÒu bËc 1: I1®m = 5% I®m= 64,2 A * C¸c b­íc tÝnh to¸n: - §iÖn ¸p xoay chiÒu r¬i trªn cuén kh¸ng läc . DUK = 5%U®m = 5% 1020 = 51(V) - C«ng suÊt cña cuén kh¸ng läc. Sk = DUK. = 51 . = 2315 (VA) - TÝnh kÝch th­íc lâi thÐp: H×nh 4.3: M¹ch tõ cuén kh¸ng läc. KÝch th­íc c¬ së: a = 1,3= 1,3. =14 (cm). C¸c kÝch th­íc b, c, h x¸c ®Þnh theo quan hÖ víi a nh­ sau: b = (1 1,5)a c = (2 3)a h = (2 3)a d = a. Chän b = a = 14 (cm) c = 2,5.a = 35 (cm) h = 2,5.a = 35 (cm) d = a = 14 (cm). TiÕt diÖn lâi thÐp: Sth = a.b =1414 = 196 (cm2). DiÖn tÝch cöa sæ: Scs = h.c = 3535 = 1225 (cm2). - §é dµi trung b×nh ®­êng søc: ltbs = 2.(a + b + -5) = 81 (cm). - §é dµi trung b×nh d©y quÊn: ldq = 2.(a + b) +.(-5) = 95,25 (cm). - ThÓ tÝch lâi thÐp: Vth = (2a + c)(2d + h).b – b.c.h = 35416 (cm3). - TÝnh ®iÖn trë cña d©y quÊn ë t0 = 200C ®¶m b¶o ®é sôt ¸p cho phÐp: r20 = = = 4,5.10-3 () - Sè vßng d©y cña cuén c¶m: w = 414. 100 (vßng). Nh­ vËy ta quÊn trªn 2 trô, vËy mçi trô sÏ cã 50 vßng d©y - TÝnh c­êng ®é tõ c¶m: B = = = 0,003 (T). Chän lo¹i thÐp $330A, tÊm thÐp dµy 0,35 mm . - Ta cã dßng ®iÖn ch¹y qua cuén kh¸ng: iT = I®m + i1®mCos(6q + j1) Dßng ®iÖn hiÖu dông ch¹y qua cuén kh¸ng Ik= = 1285 (A) - Chän mËt ®é dßng ®iÖn qua cuén kh¸ng j = 20 (A/mm2): S1= = 64 mm2 j – lµ mËt ®é dßng ®iÖn. Víi chÕ ®é lµm m¸t b»ng n­íc ta cã thÓ chän j =20 [A/mm2]. V× d©y quÊn cuén kh¸ng lµ d©y quÊn ®­îc lµm m¸t b»ng n­íc nªn ®­îc lµm rçng bªn trong nh­ trªn h×nh 4.4. H×nh 4.4: H×nh d¸ng èng lµm cuén kh¸ng. Tõ ®ã ta cã : Chän lç rçng cã r = 4mm ta tÝnh ®­îc R b»ng : VËy ®­êng kÝnh èng ®ång quÊn cuén kh¸ng mét chiÒu lµ: VËy ta chän d©y ®ång lµ lo¹i d©y ®ång . Tõ ®©y ta chia mçi trô gåm 10 líp d©y mçi líp d©y sÏ cã 5 vßng d©y vµ cø hai líp d©y ta l¹i cho vµo mét bé cèt nh­ h×nh 4.5. H×nh 4.5 : Bé cèt quÊn d©y. VËy ta cã : - §é dµy cña c¶ cuén d©y lµ : - lµ ®é dµy c¸ch ®iÖn, chän , lµ ®é dµy thµnh bé cèt, Ta cã : - §é cao cña bé cèt lµ : - TÝnh khe hë tèi ­u : V× trªn ®­êng ®i m¹ch tõ cã hai ®o¹n cã khe hë nªn miÕng ®Öm sÏ cã ®é dµy b»ng mét nöa trÞ sè trªn : Tõ nh÷ng tÝnh to¸n ë trªn ta cã cuén kh¸ng läc mét chiÒu cã h×nh d¹ng nh­ h×nh 4.6. - Chän kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a d©y quÊn víi trô: a0 1 = 4cm - ChiÒu dµi trung b×nh mét vßng d©y: ld = 2.(a + b ) + 2.a0 =2.(14 + 14) + 2.3,14.4 = 81 (cm). - ThÓ tÝch s¾t: vfe = 35146 (cm3) = 35,146 (dm3). - Khèi l­îng s¾t cÇn dïng lµ: Mfe = Vfe . mfe = 35,146.7,85 = 215 (Kg) Trong ®ã mfe lµ khèi l­îng riªng cña s¾t mfe =7,85 kg/dm3 . - ThÓ tÝch ®ång: Vcu = Sk ld.. w. Vcu = 64.81.10.100 = 5,18.106 (mm3) = 5,18 (dm3) - Khèi l­îng ®ång cÇn dïng lµ: M cu = V cu . m cu = 3,47.8,9 =46,14 (Kg). Trong ®ã: mcu =8,9 kg/dm3 H×nh 4.6: Cuén kh¸ng mét chiÒu. §4.3 TÝnh chän van nghÞch l­u. Nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn s¬ ®å nghÞch l­u dïng trong thiÕt kÕ lµ s¬ ®å nghÞch l­u nguån dßng. 4.3.1. TÝnh gãc khãa vµ thêi gian khãa phôc håi. Ta cã: (4.4) =360 : Víi lµ gãc khãa cña van nghÞch l­u. Thêi gian khãa phôc håi van nghÞch l­u lµ: toff = = 63.10-6 (s) (4.5) 4.3.2 TÝnh ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn van. Ta cã ®iÖn ¸p lín nhÊt ®Æt lªn van lµ : ( 4.6 ) Víi m¹ch cÇu mét pha ta cã th× knv =. VËy ®iÖn ¸p lín nhÊt ®Æt lªn van nghÞch l­u lµ : ( 4.7 ) §Ó cã thÓ chän van theo ®iÖn ¸p phï hîp, th× ®iÖn ¸p ng­îc cña van cÇn chän ph¶i lín h¬n ®iÖn ¸p lµm viÖc qua mét hÖ sè dù tr÷ kdtU : ( 4.8 ) ë ®©y ta chän kdtU = 1,8 th× ®iÖn ¸p ng­îc chän van lµ : ( 4.9 ) Víi ®iÖn ¸p nµy ta chän 2 van KK 2500V m¾c nèi tiÕp. 4.3.2. TÝnh dßng ®iÖn trung b×nh van. Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van ®­îc chän theo dßng ®iÖn hiÖu ch¹y qua van theo s¬ ®å ®· chän (Ilv = Ithd). Dßng ®iÖn hiÖu dông ®­îc tÝnh: Ihdv = khd. Id (4.10) Trong ®ã: Ihdv , Id - Dßng ®iÖn hiÖu dông qua van vµ dßng ®iÖn t¶i; Khd - HÖ sè x¸c ®Þnh dßng ®iÖn trung b×nh (tra b¶ng 8.2 - TL4) ktb=1/ = 0,71. Víi: Id =1284 (A) Iv = 0,71.1284 =912 (A). §Ó van b¸n dÉn cã thÓ lµm viÖc an toµn, kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt, cÇn ph¶i chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng to¶ nhiÖt hîp lý. Theo ®iÒu kiÖn to¶ nhiÖt ®· ®­îc chän tiÕn hµnh tÝnh th«ng sè dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van cÇn cã. Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van (I®mv) cã thÓ chän theo gîi ý sau: khi kh«ng c¸nh to¶ nhiÖt vµ tæn hao trªn van DP10Ilv), khi cã c¸nh to¶ nhiÖt víi ®ñ diÖn tÝch bÒ mÆt cho phÐp van lµm viÖc tíi 40%I®mv (I®mv>2,5.Ilv), khi cã c¸nh to¶ nhiÖt ®ñ diÖn tÝch bÒ mÆt vµ cã qu¹t th«ng giã cã thÓ cho phÐp van lµm viÖc tíi 60%I®mv (I®mv > 1,6.Ilv ), khi cã ®iÒu kiÖn lµm m¸t b»ng n­íc cã thÓ cho phÐp lµm viÖc gÇn tíi 100% I®mv . V× qu¸ tr×nh th«ng giã tù nhiªn kh«ng ®­îc tèt l¾m, do ®ã khi tæn hao trªn van DPV=DUV.Ilv cì kho¶ng 100 W/van trë lªn, viÖc ®èi l­u kh«ng khÝ tù nhiªn xung quanh c¸nh to¶ nhiÖt x¶y ra chËm, nhiÖt ®é to¶ ra m«i tr­êng kh«ng kÞp. V× vËy theo kinh nghiÖm, khi DPV > 100 W/van cÇn cã qu¹t lµm m¸t c­ìng bøc. ë ®å ¸n nµy ta thiÕt kÕ lµm m¸t b»ng n­íc nªn ta chän IvcIvt. VËy víi Ungv = 3067(V) ; Ingv = 912(A) Ta chän ®­îc 8 Tiristor (mçi tiristor trong m¹ch nghÞch l­u nµy do 2 tiristor d­íi ®©y m¾c nèi tiÕp) do Trung Quèc s¶n xuÊt kÝ hiÖu: Y70KKE cã th«ng sè nh­ sau: H×nh 4.7:Tiristor nghÞch l­u víi hÖ thèng lµm m¸t b»ng n­íc. STT Tiristo nghÞch l­u Y70KKE 1 Dßng hiÖu dông 2000A 2 §iÖn ¸p ng­îc 2500V 3 §iÖn ¸p tæn hao trªn van 2,66V 4 Dßng dß cho phÐp 34mA 5 Tèc ®é t¨ng tr­ëng dßng 600A/s 6 Tèc ®é t¨ng tr­ëng ¸p 1000V/s 7 Dßng ®iÒu khiÓn 300mA 8 §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn 6V 9 Thêi gian khãa phôc håi 35s §4.4. TÝnh to¸n s¬ ®å lß nÊu. H×nh 4.8: S¬ ®å m¹ch céng h­ëng lß vµ dµn tô C. §Æt C1 = C2 = C. Tæng trë toµn m¹ch lµ: . (4.11) ë s¬ ®å lß nÊu thÐp th× nguyªn lÝ ®Ó t¹o ra dßng ®iÖn cã trÞ sè cao lµ ph¶i x¶y ra hiÖn t­îng céng h­ëng ë m¹ch lß. M¹ch céng h­ëng khi ë c«ng thøc (4.11): R2 + XL2 – 3XLXC +2Xc2 = 0 (4.12) (TL2). Do ®iÖn trë cña vßng d©y lß rÊt nhá nªn cã thÓ bá qua R2 XL2 – 3XLXC +2Xc2 = 0 Do yªu cÇu c«ng nghÖ c«ng suÊt ra kh¸ cao 1250KW nªn ®iÖn ¸p vµ dßng ra ë lß lµ t­¬ng ®èi lín nªn chän céng h­ëng XL = 2XC. 4.4.1. TÝnh ®iÖn c¶m cuén d©y cña lß nåi. Khi x¶y ra hiÖn t­îng céng h­ëng trong m¹ch dßng ®iÖn trong cuén c¶m lß lµ rÊt lín: ILß 9000A. MÆt kh¸c do ®iÖn trë cña cuén d©y lß lµ rÊt nhá nªn ta coi cuén d©y lµ thuÇn c¶m. C¶m kh¸ng cña cuén d©y lµ: XL Ta cã: XL = = 0,27 () L = = 86.10-6 (H) = 86() Víi f lµ tÇn sè céng h­ëng chÝnh lµ tÇn sè ra cña m¹ch nghÞch l­u. VËy ta cã cuén d©y lß nh­ h×nh 4.10. 4.4.2. TÝnh chän m¹ch tô céng h­ëng. Nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn: Khi x¶y ra céng h­ëng th× XL = 2 XC. C = 0,0023 (F) VËy C = 2300 Nh­ vËy chän 8 qu¶ tô kÝ hiÖu RFMO.75-2000-1S do h·ng KEANG-Trung Quèc chÕ t¹o mçi dµn tô C1 vµ C2 gåm 4 qu¶ m¾c song song nh­ h×nh vÏ d­íi. Mçi dµn tô cã dung kh¸ng lµ C1 = C2 = 4.566 = 2264 C¸c qu¶ tô cã c¸c th«ng sè kÜ thuËt: STT RFMO.75-2000-1S Gi¸ trÞ 1 §iÖn ¸p ®Æt vµo tô 750V 2 C«ng suÊt ph¶n kh¸ng 2000KVAR 3 TÇn sè tô 1KHz 4 Dßng qua tô 2667A 5 §iÖn dung tô 10*56,6F 6 KÝch th­íc tô 440*207*530 mm 7 Khèi l­îng tô 56Kg H×nh 4.9: M¹ch tô víi 4 qu¶ ghÐp song song. H×nh 4.10: Lß nåi. §4.5. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ. 4.5.1. TÝnh chän m¸y c¾t ®éng lùc. M¸y c¾t lµ thiÕt bÞ dïng ®Ó ®ãng ®iÖn tõ nguån vµo tñ biÕn tÇn khi b¾t ®Çu lµm viÖc. Nã cã chøc n¨ng b¶o vÖ toµn hÖ thèng khi cã sù cè nguån ®iÖn tõ thø cÊp m¸y biÕn ¸p vµo m¹ch lùc biÕn tÇn, ®ång thêi tham gia b¶o vÖ qu¸ t¶i dµi h¹n, ng¾n m¹ch, qu¸ ¸p. M¸y c¾t ®­îc lùa chän theo tiªu chuÈn sau ®©y: §iÖn ¸p ®Þnh møc: U®m Uvµo = 720 (V) Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®m Id = 1284 (A) Ta chän lo¹i m¸y c¾t ba pha do Trung Quèc s¶n xuÊt: DW16_2000: Cã dßng ®Þnh møc qua tiÕp ®iÓm Imax=2000A. Lo¹i nµy cã hai chÕ ®é ®ãng c¾t lµ b»ng tay vµ ®ãng c¾t tù ®éng b»ng mét ®éng c¬ mét pha 380V. Xong ë ®©y do dßng ®iÖn lµm viÖc qu¸ lín, lùc hót cña cuén hót kh¸ m¹nh ta th­êng ®Ó m¸y c¾t ®ãng c¾t tù ®éng b»ng ®éng c¬ mét pha nh­ ®· giíi thiÖu. §éng c¬ nµy lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n. * M¸y c¾t cã c¸c th«ng sè: I®m = 2000 A U®m = 960 V G = 75 Kg ChiÒu réng: 40 cm ChiÒu dµi: 59 cm ChiÒu cao: 66 cm * §éng c¬ m¸y c¾t: Uvµo = 380 V = 73 r/min I = 1,16 A f = 50/60 Hz. Chøc n¨ng: §ãng c¾t m¹ch lùc b»ng tay hoÆc tù ®éng. Ngoµi ra cßn dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ t¶i ng¾n h¹n. H×nh 4.11:M¸y c¾t ®éng lùc. 4.6.1. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc cã c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ. H×nh 4.12: S¬ ®å m¹ch ®éng lùc c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ. 4.6.2. B¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho c¸c van b¸n dÉn. Khi van b¸n dÉn lµm viÖc, cã dßng ®iÖn ch¹y qua vµ trªn van cã sôt ¸p U nªn cã tæn hao c«ng suÊt P. Tæn hao nµy sinh nhiÖt ®èt nãng van b¸n dÉn. MÆt kh¸c, van b¸n dÉn chØ ®­îc phÐp lµm viÖc d­íi nhiÖt ®é cho phÐp (Tcp), nÕu qu¸ nhiÖt ®é nµy c¸c van b¸n dÉn sÏ bÞ ph¸ háng. §Ó van b¸n dÉn lµm viÖc an toµn, kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt ph¶i chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng lµm m¸t hîp lý. ë ®©y ta chän ph­¬ng ¸n lµm m¸t b»ng n­íc. Khi thiÕt kÕ hÖ thèng lµm m¸t b»ng n­íc hiÖu suÊt trao ®æi nhiÖt tèt h¬n, cho phÐp lµm viÖc víi dßng ®iÖn tèi ®a tíi 90% I®m. Qu¸ tr×nh lµm m¸t b»ng n­íc ph¶i ®¶m b¶o xö lý n­íc kh«ng dÉn ®iÖn. B»ng c¸ch khö i«n trong n­íc, hoÆc gi¶m ®é dÉn ®iÖn cña n­íc (t¨ng ®iÖn trë n­íc) theo nguyªn t¾c t¨ng chiÒu dµi hay gi¶m tiÕt diÖn ®­êng èng dÉn n­íc ta cã thÓ coi ®é dÉn ®iÖn cña n­íc kh«ng ®¸ng kÓ. Th«ng th­êng l­u l­îng kho¶ng 310 lit/phót vµ nhiÖt ®é n­íc kho¶ng 250C lµ tèt nhÊt . 4.6.3. B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn cho c¸c van b¸n dÉn. §Æc ®iÓm cña tiristor khi b¾t ®Çu dÉn kh«ng cho phÐp dßng qua nã t¨ng v­ît giíi h¹n cho phÐp, nÕu kh«ng van sÏ bÞ thñng háng. §Ó b¶o vÖ ph¶i cã ®iÖn c¶m phÝa xoay chiÒu nh»m h¹n chÕ tèc ®é t¨ng dßng nµy. Khi bé chØnh l­u cã biÕn ¸p lùc th× b¶n th©n ®iÖn c¶m t¶n cña cuén d©y biÕn ¸p gi÷ vai trß ®iÖn c¶m b¶o vÖ, do ®ã kh«ng cßn cÇn ph¶i quan t©m ®Õn vÊn ®Ò nµy n÷a. Nh­ng trong thiÕt kÕ khi mµ bé chØnh l­u m¾c th¼ng vµo l­íi ®iÖn ta ph¶i cã ®iÖn c¶m b¶o vÖ tuú thuéc vµo cÊp ®é t¨ng tr­ëng dßng cho phÐp (di/dt) cña van ®­îc chän: Do ®iÖn c¶m b¶o vÖ nµy th­êng rÊt nhá nªn ta chän lo¹i ®iÖn c¶m lâi kh«ng khÝ cã ®iÖn cam ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: L (4.13) Víi Uvmax - ®iÖn ¸p thuËn lín nhÊt ®Æt lªn van trong m¹ch ngay tr­íc khi van dÉn. Víi tirstor chØnh l­u lo¹i Y55KPE ®· chän cã: di/dt = 200(A/s); §iÖn ¸p thuËn ®Æt lªn van lín nhÊt ®· tÝnh lµ U2 = 416(V). L = 2,08(H). Ta chän 3 cuén kh¸ng nh­ nhau LK1, LK2, LK3: ®­îc m¾c víi tiristor chØnh l­u nh­ s¬ ®å (h×nh 4.10). H×nh 4.13: Cuén kh¸ng b¶o vÖ sù t¨ng dßng Tiristor chØnh l­u. Víi tiristor nghÞch l­u lo¹i Y70KKE ®· chän cã: di/dt = 600(A/); §iÖn ¸p thuËn lín nhÊt ®Æt lªn van nghÞch l­u chÝnh lµ Ungmaxcl = 1020(V). L = 1,7 (H). Ta chän 2 cuén kh¸ng nh­ nhau: víi mçi cuén ®­îc chia lµm 2 cuén nèi tiÕp nhau L1, L2 vµ L3, L4 vµ ®­îc m¾c víi tiristor nghÞch l­u nh­ s¬ ®å (h×nh 4.14). H×nh 4.14: Cuén kh¸ng b¶o vÖ sù t¨ng dßng Tiristor nghÞch l­u. 4.6.4. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do qu¸ tr×nh ®ãng c¾t tiristor ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c R-C song song víi tiristor. Khi cã sù chuyÓn m¹ch, c¸c ®iÖn tÝch tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng x¹ ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng­îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm qu¸ ¸p gi÷a anot vµ catot cña tiristor. Khi cã m¹ch R-C m¾c song song víi tiristor t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn tiristor kh«ng bÞ qu¸ ¸p. H×nh 4.15 a: M¹ch R-C b¶o vÖ qu¸ ¸p cho Tiristor chØnh l­u. ViÖc x¸c ®Þnh R1, C1 ë ®©y kh¸ phøc t¹p vµ thùc tÕ hay chän theo kinh nghiÖm: ®iÖn trë R1 n»m trong kho¶ng vµi chôc ®Õn trªn mét tr¨m (), cßn tô ®iÖn C1 tõ 0,1 ®Õn 2(F).s Víi dßng qua van nhá ta chän gi¸ trÞ R1 lín, C1 nhá. Víi dßng qua van lín ta chän gi¸ trÞ R1 nhá, C1 lín. Theo tÝnh to¸n, dßng qua van chØnh l­u: Iclv = 745(A) nªn ta chän: R1 =20 - 50(W) vµ C1 =1(F) – 1000(V). §èi víi m¹ch nghÞch l­u do ta chän 2 tiristor m¾c nèi tiÕp nªn s¬ ®å m¹ch b¶o vÖ qu¸ ¸p nh­ h×nh vÏ: H×nh 4.15 b: M¹ch R-C b¶o vÖ qu¸ ¸p cho Tiristor nghÞch l­u. ë m¹ch nghÞch l­u cã Inlv = 912(A) nªn ta chän: R1 =12 () – 200 (W); R2 = 10 (k) – 100 (W) vµ C2 = 0,1(F) – 4300(V) – 41 (W). ch­¬ng 5 kh¶o s¸t m¹ch ®iÒu khiÓn tñ biÕn tÇn 1250 kw – 500hz. §5.1. Kh¸i qu¸t chung : B¶ng ®iÒu khiÓn nguån ®iÖn trung tÇn ®Ìn silic c«ng suÊt kh«ng ®æi HLSB-II lµ mét thiÕt bÞ kiÓu míi do c«ng ty H÷u h¹n kü thuËt trung tÇn Kh¸nh Ph¸t ThÈm D­¬ng nghiªn cøu chÕ t¹o. CÊu t¹o chñ yÕu gåm nguån ®iÖn, chiÕt ¸p ®iÒu chØnh, khèng chÕ dÞch pha, m¹ch b¶o vÖ, m¹ch khëi ®éng, bé ®æi tÇn sè, bé ®æi chiÒu xung, bé khuÕch ®¹i xung v.v… Trong ®ã c¸c bé phËn quan träng sö dông kiÓu m¹ch ®iÖn tËp trung QF2010-01RP do Mü s¶n xuÊt cã tÝnh n¨ng cao, ®é tinh tÕ cao, chuyªn dông quy m« lín, ngoµi c¸c chiÕt ¸p ®iÒu chØnh ra, c¸c m¹ch bªn trong ®Òu thùc hiÖn sè hãa. Bé chØnh l­u kh«ng cÇn bÊt cø sù ®iÒu chØnh nµo mµ cßn cã c¸c ®Æc ®iÓm nh­ ®é tin cËy cao, tÝnh ®èi xøng cao, chèng nhiÔu kháe, tèc ®é ph¶n øng nhanh, chØ cÇn ®Êu d©y cña bé biÕn ¸p xung chØnh l­u 6 ®­êng vµo c¸c ®iÓm t­¬ng øng cña b¶ng khèng chÕ lµ bé chØnh l­u sÏ vËn hµnh b×nh th­êng. M¹ch nghÞch l­u ¸p dông ph­¬ng thøc khëi ®éng mÒm quÐt tÊn sè ®iÖn ¸p kh«ng tÝnh n¨ng khëi ®éng ­u ®iÓm h¬n c¸ch khëi ®éng mÒm ®iÖn ¸p kh«ng th«ng th­êng. Cã l¾p ®Æt m¹ch khëi ®éng tù ®éng cã thÓ tr¸nh ®­îc sù thÊt b¹i trong khi khëi ®éng nguån ®iÖn trung tÇn lµm cho khëi ®éng thµnh c«ng ®¹t 100%. M¹ch tÇn sè ¸p dông ph­¬ng ¸n trÞ sè b×nh qu©n, n©ng cao kh¶ n¨ng chèng nhiÔu ®æi chiÒu, v¶ l¹i chØ cÇn ¸p dông ph­¬ng ¸n trÞ sè b×nh qu©n, n©ng cao kh¶ n¨ng chèng nhiÔu ®æi chiÒu, v¶ l¹i chØ cÇn tÝn hiÖu ®iÖn ¸p trung tÇn mµ kh«ng cÇn tÝn hiÖu dßng cña m¹ch tô ®iÖn song song, khái ph¶i dïng bé hç c¶m dßng trung tÇn ®Êu bªn ngoµi tr¸nh ®­îc sù r¾c rèi trong viÖc x¸c ®Þnh pha dßng ®iÖn. Do ®ã t¹i m«i tr­êng ®iÒu chØnh vµ sö dông còng kh«ng thÓ x¶y ra vÊn ®Ò kh«ng thÓ khëi ®éng nguån trung tÇn do ®Êu ng­îc d©y ra trung tÇn hoÆc ®Êu ng­îc pha bé hç c¶m dßng. Trong m¹ch nghÞch l­u cã m¹ch ®iÒu chØnh gãc nghÞch l­u, cã thÓ tù ®éng ®iÒu chØnh phèi hîp trë kh¸ng t¶i, ®¹t c«ng suÊt ra kh«ng ®æi, cã thÓ chÕ t¹o thµnh bé nguån trung tÇn “luyÖn tèc ®é nhanh” ®¹t tíi môc ®Ých tiÕt kiÖm thêi gian, tiÕt kiÖm ®iÖn, n©ng cao hiÖu suÊt c«ng suÊt m¹ng. C¸c m¹ch chñ yÕu cña bé phËn nghÞch l­u ®Òu bè trÝ ë bªn trong cña m¹ch tËp trung quy m« lín QF2010-01RP. B¶ng ®iÒu khiÓn HLSB-II gåm cã 7 m¹ch tËp trung, 6 ®Ìn tinh thÓ, 6 chiÕt ¸p vi ®iÒu chØnh, 33 ®Çu ra, viÖc l¾p r¸p rÊt thuËn tiÖn. ThÝch dông víi nguån ®iÖn trung tÇn m¹ch céng h­ëng song song dïng c¸c lo¹i ®Ìn silic. B¶ng ®iÒu khiÓn HLSB-II khi thiÕt kÕ ®· tr­ng cÇu ý kiÕn nhiÒu mÆt, ¸p dông kÜ thuËt hiÖn ®¹i, viÖc ®iÒu chØnh cùc k× thuËn tiÖn, ®¹i ®a sè tham sè ®Òu ®­îc x¸c ®Þnh tù ®éng bªn trong m¹ch ®iÖn, chØ cÇn ng­êi sö dông x¸c ®Þnh c¸c tham sè qua sù ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p, do ®ã tÝnh th«ng dông vµ tÝnh trao ®æi rÊt râ . 5.1.1.Tªn gäi vµ ®iÒu kiÖn l¾p ®Æt s¶n phÈm : Tªn gäi : b¶ng ®iÒu khiÓn lß trung tÇn c«ng suÊt kh«ng ®æi. ThÝch dông víi nguån ®iÖn trung tÇn céng h­ëng song song dïng c¸c lo¹i Tiristor 300Hz - 10kHz. H×nh 5.1: B¶ng ®iÒu khiÓn lß trung tÇn C«ng suÊt kh«ng ®æi. 5.1.2. §iÒu kiÖn sö dông b×nh th­êng : - §é cao kh«ng qu¸ 2000m so víi mÆt n­íc biÓn - NhiÖt ®é m«i tr­êng kh«ng thÊp d­íi - 100C kh«ng cao h¬n + 400C - §é Èm kh«ng khÝ t­¬ng ®èi kh«ng qu¸ 90% (20C ) - §Þa ®iÓm vËn hµnh kh«ng cã bôi dÉn ®iÖn vµ g©y næ, kh«ng cã khÝ ¨n mßn kim lo¹i vµ ph¸ ho¹i sù c¸ch ®iÖn - Kh«ng cã sù chÊn ®éng vµ va ch¹m m¹nh. 5.1.4.C¸c th«ng sè kÜ thuËt *C¸c tham sè kü thuËt chñ yÕu: - §iÖn ¸p ®Þnh møc d©y vµo m¹ch chñ: 100V~950V(50Hz) - Nguån ®iÖn khèng chÕ : mét pha 18V/2A - TÝn hiÖu ph¶n håi ®iÖn ¸p trung tÇn: AC 12V/15mA - TÝn hiÖu ph¶n håi dßng ®iÖn: AC12V/5mA ba pha vµo - Ph¹m vi dÞch pha xung khëi ®éng chØnh l­u: a=0~1300 - §é ®èi xøng xung khëi ®éng chØnh l­u: nhá h¬n 10 - §é réng tÝn hiÖu xung khëi ®éng chØnh l­u 600 c¸ch nhau 600 - §Æc tÝnh xung khëi ®éng chØnh l­u: §iÖn ¸p ®Ønh xung khëi ®éng 12V Dßng ®Ønh xung khëi ®éng 1A §é dèc s­ên tr­íc xung khëi ®éng 5A/ - TÇn sè nghÞch l­u 300Hz-10KHz - §Æc tÝnh xung khëi ®éng nghÞch l­u: §iÖn ¸p ®Ønh xung khëi ®éng 22V Dßng ®Ønh xung khëi ®éng 3A §é dèc s­ên tr­íc xung khëi ®éng 2A/S - KÝch th­íc ngo¹i h×nh lín nhÊt : 255x175mm. §5.2. yªu cÇu, nhiÖm vô vµ chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn. 5.2.1. NhiÖm vô chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn. * NhiÖm vô: T¹o xung ®iÒu khiÓn tiristor víi gãc më hîp lÝ phï hîp víi yªu cÇu c«ng nghÖ. * Chøc n¨ng: §iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu k× d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn anot-catot cña tiristor. T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më ®­îc tiristor (xung ®iÒu khiÓn th­êng cã biªn ®é tõ 2 ®Õn 10 V, ®é réng xung tx = 20 100 s ®èi víi thiÕt bÞ chØnh l­u ®èi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi tÇn sè cao). 5.2.2. Yªu cÇu chung ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn. M¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u cÇn thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô sau: - Ph¸t xung ®iÒu khiÓn (xung më van) ®Õn c¸c van lùc theo ®óng pha vµ víi gãc ®iÒu khiÓn cÇn thiÕt. - §¶m b¶o ph¹m vi ®iÒu chØnh min maxt­¬ng øng víi ph¹m vi thay ®æi ®iÖn ¸p ra t¶i cña m¹ch lùc. - Cho phÐp bé chØnh l­u lµm viÖc b×nh th­êng víi c¸c chÕ ®é kh¸c nhau do t¶i yªu cÇu nh­ chÕ ®é khëi ®éng, chÕ ®é nghÞch l­u, c¸c chÕ ®é dßng liªn tôc hay gi¸n ®o¹n, chÕ ®é h·m hay ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p… - Cã ®é ®èi xøng xung ®iÒu khiÓn tèt, kh«ng v­ît qu¸ 1030 ®iÖn, tøc lµ gãc ®iÒu khiÓn víi mäi van kh«ng ®­îc v­ît qu¸ gi¸ trÞ trªn. - §¶m b¶o m¹ch ho¹t ®éng æn ®Þnh vµ tin cËy khi l­íi ®iÖn xoay chiÒu dao ®éng c¶ vÒ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vµ tÇn sè. - Cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu c«ng nghiÖp tèt. - §é t¸c ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn nhanh, d­íi 1ms. - Thùc hiÖn c¸c yªu cÇu vÒ b¶o vÖ bé chØnh l­u tõ phÝa ®iÒu khiÓn nÕu cÇn nh­ ng¾t xung ®iÒu khiÓn khi sù cè, th«ng b¸o c¸c hiÖn t­îng kh«ng b×nh th­êng cña l­íi ®iÖn vµ b¶n th©n bé chØnh l­u… - §¶m b¶o xung ®iÒu khiÓn ph¸t tíi c¸c van phï hîp ®Ó më ch¾c ch¾n van, cã nghÜa lµ ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau: + §ñ c«ng suÊt (vÒ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn U®k, I®k). + Cã s­ên xung dèc ®øng ®Ó më van chÝnh x¸c vµo thêi ®iÓm quy ®Þnh, th­êng tèc t¨ng ¸p ®iÒu khiÓn ph¶i ®¹t tíi 10 (V/s), tèc ®é t¨ng dßng ®iÒu khiÓn 0,1 (A/s). + §é réng xung ®iÒu khiÓn ®ñ cho dßng qua van kÞp v­ît trÞ sè dßng ®iÖn duy tr× Idt cña nã, ®Ó khi ng¾t xung van vÉn gi÷ ®­îc tr¹ng th¸i dÉn. + Cã d¹ng phï hîp víi s¬ ®å chØnh l­u vµ tÝnh chÊt t¶i. Cã ba d¹ng xung ®iÒu khiÓn phæ biÕn lµ xung ®¬n, xung réng vµ xung chïm. 5.2.3. C¸c yªu cÇu ®èi víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tiristor. Quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p trªn cùc ®iÒu khiÓn vµ catot víi dßng ®iÖn ®i vµo cùc ®iÒu khiÓn x¸c ®Þnh c¸c yªu cÇu ®èi víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tiristor. Víi cïng mét lo¹i tiristor nhµ s¶n xuÊt sÏ cung cÊp mét hä ®Æc tÝnh ®iÒu khiÓn, trªn ®ã ta cã thÓ thÊy ®­îc ®Æc tÝnh giíi h¹n vÒ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nhá nhÊt, øng víi mét nhiÖt ®é m«i tr­êng nhÊt ®Þnh mµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ph¶i ®¶m b¶o ®Ó më ®­îc ch¾c ch¾n mét tiristor. Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn ®i qua tiÕp gi¸p p-n gi÷a cùc ®iÒu khiÓn vµ catot còng lµm nãng tiÕp gi¸p nµy. V× vËy tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn còng ph¶i bÞ h¹n chÕ vÒ c«ng suÊt. H×nh 5.2: Yªu cÇu ®èi víi xung ®iÒu khiÓn Tiristor. C«ng suÊt giíi h¹n cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn phô thuéc vµo thêi gian. NÕu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn lµ mét xung cã ®é réng cµng ng¾n th× c«ng suÊt cho phÐp cã thÓ cµng lín. Kho¸ tiristor T ®­îc ®iÕu khiÓn bíi mét xung cã ®é réng nhÊt ®Þnh, ®ãng c¾t ®iÖn ¸p s¬ cÊp biÕn ¸p xung. Xung ®iÒu khiªn ®­a ®Õn cùc ®iÒu khiÓn cña tiristor ë bªn phÝa cuén thø cÊp. §iÖn trë R2 h¹n chÕ dßng qua transistor vµ x¸c ®Þnh néi trë cña nguån tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. §i«t D1 ng¾n m¹ch cuén s¬ cÊp biÕn ¸p xung khi transistor T khãa l¹i ®Ó chèng qu¸ ¸p trªn T. §i«t D2 ng¨n xung ©m vµo cùc ®iÒu khiÓn. §i«t D3 m¾c song song víi cùc ®iÒu khiÓn cµc cã thÓ song song víi tô C2 cã t¸c dông gi¶m qóa ¸p trªn tiÕp gi¸p G-K khi tiristor bÞ ph©n cùc ng­îc. H×nh 5.3: S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i xung. 5.2.4. CÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn. 5.2.4.1. C¸c hÖ ®iÒu khiÓn chØnh l­u: Cã hai hÖ ®iÒu khiÓn c¬ b¶n lµ hÖ ®ång bé vµ hÖ kh«ng ®ång bé. a) HÖ ®ång bé. Trong hÖ nµy gãc ®iÒu khiÓn më van lu«n ®­îc x¸c ®Þnh xuÊt ph¸t tõ mét thêi ®iÓm cè ®Þnh cña ®iÖn ¸p m¹ch lùc. VÝ dô trong m¹ch chØnh l­u mét pha cã ®iÓm mèc nµy th­êng lÊy ®iÓm qua 0 cña ®iÖn ¸p lùc. V× vËy trong m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i cã mét kh©u thùc hiÖn nhiÖm vô nµy gäi lµ kh©u ®ång bé hay ®ång pha ®Ó ®¶m b¶o m¹ch ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng theo nhÞp cña ®iÖn ¸p lùc. b) HÖ kh«ng ®ång bé. Trong hÖ nµy gãc kh«ng x¸c ®Þnh theo ®iÖn ¸p lùc mµ ®­îc tÝnh dùa vµo tr¹ng th¸i cña t¶i chØnh l­u vµ vµo gãc ®iÒu khiÓn cña lÇn ph¸t xung më van ngay tr­íc ®Êy. Do ®ã m¹ch ®iÒu khiÓn nµy kh«ng cÇn kh©u ®ång bé. Tuy nhiªn, ®Ó bé chØnh l­u ho¹t ®éng b×nh th­êng b¾t buéc ph¶i thùc hiÖn theo m¹ch vßng kÝn, kh«ng thÓ thùc hiÖn theo víi m¹ch hë. * NhËn xÐt : HÖ ®ång bé cã nh­îc ®iÓm g©y nhËy l­íi ®iÖn v× cã kh©u ®ång bé liªn quan ®Õn ®iÖn ¸p lùc, nh­ng cã ­u ®iÓm ho¹t ®éng æn ®Þnh vµ dÔ thùc hiÖn. Ng­îc l¹i, hÖ kh«ng ®ång bé chèng nhiÔu l­íi ®iÖn tèt h¬n nh­ng kÐm æn ®Þnh h¬n. HiÖn nay ®¹i ®a sè c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u ®Òu ®­îc thùc hiÖn theo hÖ ®ång bé. 5.2.4.2. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn. Cã hai nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn: a) Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn ngang. S¬ ®å cÊu tróc: H×nh 5.4: S¬ ®å cÊu tróc ®iÒu khiÓn ngang. Kh©u ®ång bé §B th­êng t¹o ra ®iÖn ¸p h×nh sin cã gãc lÖch pha cè ®Þnh so víi ®iÖn ¸p lùc. Kh©u dÞch pha DF cã nhiÖm vô thay ®æi gãc pha cña ®iÖn ¸p ra theo t¸c ®éng cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U§K . Xung ®iÒu khiÓn ®­îc t¹o thµnh ë kh©u t¹o xung TX vµo thêi ®iÓm khi ®iÖn ¸p dÞch pha UDF qua ®iÓm 0. Xung nµy nhê kh©u khuÕch ®¹i xung K§X ®­îc t¨ng ®ñ c«ng suÊt göi tíi cùc ®iÒu khiÓn cña van. Nh­ vËy gãc ®iÒu khiÓn hay thêi ®iÓm ph¸t xung më van thay ®æi ®­îc nhê sù t¸c ®éng cña U®k lµm ®iÖn ¸p UDF di chuyÓn theo chiÒu ngang cña trôc thêi gian. H×nh 5.5: §å thÞ xung ®iÖn ¸p. b) Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn däc. S¬ ®å cÊu tróc: H×nh 5.6: S¬ ®å cÊu tróc ®iÒu khiÓn däc. Kh©u UT t¹o ra ®iÖn ¸p tùa d­íi d¹ng cè ®Þnh (th­êng d¹ng r¨ng c­a, ®«i khi h×nh sin) theo chu kú do nhÞp ®ång bé cña U§B. Kh©u so s¸nh SS x¸c ®Þnh ®iÓm c©n b»ng cña hai ®iÖn ¸p UT vµ U§k ®Ó ph¸t ®éng kh©u t¹o xung TX. Nh­ vËy trong nguyªn t¾c nµy thêi ®iÓm ph¸t xung më van hay gãc ®iÒu khiÓn thay ®æi do sù thay ®æØ trÞ sè cña U®k, trªn ®å thÞ ®ã lµ sù di chuyÓn theo chiÒu däc cña trôc biªn ®é. §a sè m¹ch ®iÒu khiÓn thùc tÕ sö dông nguyªn t¾c nµy. H×nh 5.7: §å thÞ xung ®iÖn ¸p. 5.2.4. C¸c phÇn tö trong m¹ch ®iÒu khiÓn. * PhÇn tö chñ ®¹o chØ ®¹o méi ho¹t ®éng ®iÒu khiÓn cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ IC6-ASIC-2 do h·ng Lattice semiconductor Corporation s¶n xuÊt. H×nh 5.8: IC6 – ASICS-2. * IC LM324: lµ mét IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n bao gåm 4 phÇn tö ®éc lËp ®­îc thiÕt kÕ ho¹t ®éng ë nguån ®¬n víi mét d¶i réng. Th«ng sè: §iÖn ¸p nguån cÊp tõ 3V 32V hoÆc 16V C«ng suÊt 1310 mW §iÖn ¸p ra tõ 0 VCC-1,5V D¶i nhiÖt ®é 0 700C H×nh 5.9: S¬ ®å ch©n LM324. * IC5 lµ phÇn tö ULN2003A/SO cã chøc n¨ng khuyÕch ®¹i dßng. ULN2003 cã 7 ch©n ®Çu vµo va 7 ch©n ®Çu ra. CÊu tróc bªn trong lµ c¸c tÇng Darlinhton. Dßng khuÕch ®¹i cã thÓ lªn tíi 600mA. Cã b¶o vÖ b»ng diot ng¨n c¶n dßng c¶m øng ng­îc. CÊu tróc colector hë. V× cã ®iÖn trë ®Çu vµo nªn t­¬ng thÝch víi hÇu hÕt c¸c logic CMOS hoÆc TTL møc. H×nh 5.10: S¬ ®å ch©n IC ULN2003A. Víi mçi ®Çu vµo vµ ®Çu ra t­¬ng øng víi mét tÇng Darlington: H×nh 5.11: S¬ ®å ®Çu nèi cña mçi modul. C¸c th«ng sè cña UNL2003: - §iÖn ¸p ®Çu vµo: 30V - Dßng ra: 25mA - C«ng suÊt tiªu t¸n: 1W - Ho¹t ®éng ë nhiÖt ®é m«i tr­êng: -200C 850C. IC1, IC2 lµ LM339N lµ mét phÇn tö gåm 4 khuyÕch ®¹i thuËt to¸n cã cÊu tróc nh­ sau: H×nh 5.12: S¬ ®å ch©n IC LM339. Víi mçi khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã cÊu tróc d¹ng: H×nh 5.13: S¬ ®å khuÕch ®¹i thuËt to¸n cña mçi modul. C¸c th«ng sè cña LM339: - §iÖn ¸p vµo Vcc=+36V hoÆc ±18 V - C«ng suÊt tiªu t¸n : PD=1W - NhiÖt ®é lµm viÖc: 0 700C. 5.2.5. Nguyªn lÝ m¹ch ®iÖn. Toµn bé m¹ch ®iÒu khiÓn, ngoµi c¸c bé khëi ®éng chØnh l­u vµ bé khëi ®éng nghÞch l­u ra, phÇn cßn l¹i ®­îc cÊu tróc thµnh mét b¶ng m¹ch in, bao gåm nguån ®iÖn, bé khëi ®éng chØnh l­u, c¸c chiÕt ¸p ®iÒu chØnh, bé khëi ®éng nghÞch l­u v.v… ngoµi c¸c chiÕt ¸p ra c¸c phÇn kh¸c ®Òu lµ c¸c m¹ch sè. M¹ch trung t©m cña b¶ng ®iÒu khiÓn lµ IC6 cã m· hiÖu lµ QF2010-01RP, ®©y lµ mét m¹ch ®iÖn sè quy m« lín chuyªn dông, cã 3 ®­êng vµo b¸o thêi gian, 31 ®­êng vµo ra, bao gåm bé khëi ®éng chØnh l­u dÞch pha, thø tù pha thÝch øng, bé khëi ®éng nghÞch l­u, bé khãa gãc dÉn tr­íc nghÞch l­u, b¶o vÖ qu¸ dßng b¶o vÖ khi b¶ng ®iÒu khiÓn thiÕu ®iÖn ¸p, ngoµi ra cßn cã bé ®Þnh giê 0,2 gi©y. * Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn chung cña m¹ch ®iÖn. M¹ch ®iÒu khiÓn dùa trªn nguyªn t¾c ®ång bé. Trong hÖ nµy gãc ®iÒu khiÓn lu«n ®­îc x¸c ®Þnh xuÊt ph¸t tõ mét thêi ®iÓm cè ®Þnh cña ®iÖn ¸p m¹ch lùc. Th­êng lÊy ®iÓm mèc lµ ®iÓm qua 0 cña ®iÖn ¸p lùc. V× vËy m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i cã mét kh©u thùc hiÖn nhiÖm vô nµy gäi lµ kh©u ®ång bé. M¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u dùa trªn nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn sè theo ph­¬ng ph¸p dÞch pha. M¹ch ®iÒu khiÓn sè ®­îc thiÕt lËp trªn nguyªn t¾c biÕn ®æi m· sè thµnh c¸c tÝn hiÖu dÞch chuyÓn theo nguyªn t¾c thßi gian . HÖ th«ng ®iÒu khiÓn sè kh¾c phôc ®­îc nh­îc ®iÓm cã b¶n cña hÖ th«ng ®iÒu khiÓn liªn tôc ë chç lo¹i trõ ®­îc sai sè do hiÖn t­îng tr«i g©y ra. §é chÝnh x¸c cña hÖ th«ng ®iÒu khiÓn sè phô thuéc vµo møc ®é l­îng tö ho¸ cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. NÕu m· ho¸ tÝn hiÖu ®iÒn khiÓn b»ng c¬ sè N th× tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn (K®k) sÏ cã 2N gi¸ trÞ vµ t­¬ng øng gãc ®iÒu khiÓn () còng sÏ cã 2N gi¸ trÞ. B­íc l­îng tö cña gãc ®iÒu khiÓn () sÏ lµ: f - TÇn sè l­íi ®iÖn ts - §­îc t¹o ra bëi m¸y ph¸t xung vµ tÇn sè cña nã lµ: Tuy nhiªn sai sè cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh«ng chØ phô thuéc vµo møc ®é l­îng tö cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, mµ cßn phô thuéc vµo sù ®ång bé víi l­íi ®iÖn, ®Æc biÖt lµ viÖc x¸c ®Þnh thêi ®iÓm chuyÓn m¹ch tù nhiªn. Trong m¹ch ®iÖn trªn ®©y sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn sè theo ph­¬ng ph¸p dÞch pha. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn d­íi d¹ng c¬ sè hai sÏ ®­îc n¹p vµo bé ®Õm ë nh÷ng thêi ®iÓm nhÊt ®Þnh nhê xung ®ång bé (§B) víi l­íi ®iÖn (th«ng th­êng lµ thêi ®iÓm chuyÓn m¹ch tù nhiªn). §å thÞ trªn h×nh 5.15 m« t¶ qu¸ tr×nh lµm viÖc cña hÖ ®iÒu khiÓn ®­îc x©y dùng cho bé ®Òm K byte. Gi¸ trÞ Kdkh = 1000 sÏ ®­îc ghi vµo « ®Õm ë thêi ®iÓm chuyÓn m¹ch tù nhiªn. H×nh 5.14: S¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo ph­¬ng ph¸p dÞch pha. H×nh 5.15: BiÓu ®å xung sè. Sau ®ã tÝn hiÖu tõ m¸y ph¸t xung sÏ ®­îc lµm gi¶m tr¹ng th¸i cña bé ®Õm vÒ kh«ng. Khi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm b»ng kh«ng, th× ®Çu ra cña nã sÏ cho tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn øng víi gãc ®iÒu khiÓn: Trªn ®å thÞ cho thÊy, khi thay ®æi m· ®iÒu khiÓn (Kdkh) gãc ®iÒu khiÓn kh«ng thÓ thay ®æi tøc thêi, v× m· ®iÒu khiÓn chØ ®­îc ®­a vµo bé ®Õm ë thêi ®iÓm chuyÓn m¹ch tù nhiªn. §Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng nµy ng­êi ta dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn däc §5.3. Kh¶o s¸t M¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u. 5.3.1. Kh©u ®ång pha. H×nh 5.16: Kh©u ®ång pha chØnh l­u. Kh©u ®ång pha hay cßn gäi lµ kh©u ®ång bé. Kh©u nµy tao ra mét ®iÖn ¸p cã gãc lÖch pha cè ®Þnh víi ®iÖn ¸p ®Æt lªn van lùc. Ngoµi ra kh©u nµy cßn cã nhiÖm vô c¸ch ly gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn. TÝn hiÖu 3 pha ®­îc lÊy vµo trªn 3 d©y vµo 3 pha cña m¹ch chñ, ®­îc läc bëi: R3, C1, R7, C2, R11, C3, l¹i qua 6 bé ngÉu hîp quang ®iÖn PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6 ®Ó c¸ch ly ®iÖn, lÊy ra ®­îc 6 tÝn hiÖu ®ång bé ch÷ nhËt lÖch pha nhau 60° (møc ®iÖn thÊp h÷u hiÖu) dÉn vµo 5p ~ 10p cña IC6. Bªn trong cña IC6 cã m¹ch thÝch øng thø tù pha, ®¶m b¶o cho ®iÖn vµo 3 pha xoay chiÒu cña nguån trung tÇn (cã thÓ kh«ng ph©n thø tù pha nh­ng tÝn hiÖu ®ång bé cÇn ph¶i nhÊt trÝ víi thø tù pha cña m¹ch chñ). Bé C34/R71 C39/R71 t¹o thµnh kh©u ph¸t ®éng bé ®Õm. T¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p ®æi dÊu tô C phãng ®iÖn t¹o thµnh xung ®iÖn ¸p ®Æt lªn ch©n ClOCK1 cña IC6 b¾t ®Çu chu kú ®Õm xung. C¸c gi¸ trÞ: R3 = R7 = R11 = 333 () R71 = 103 (); C1 = C2 = C3 =100 (F) C34 = C35 = C36 = C37 = C38 = C39 = 104 (F). 5.3.2. Kh©u t¹o xung chØnh l­u – B¨m xung ®iÒu khiÓn chØnh l­u. H×nh 5.6: Kh©u b¨m xung ®iÒu khiÓn chØnh l­u. Khi chu kú ®Õm xung b¾t ®Çu th× còng lµ lóc IC6 ph¸t tÝn hiÖu ®Ó lÊy ®iÖn ¸p tùa. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p tùa ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c IC2C, IC2D cïng c¸c m¹ch xung quanh, cã nhiÖm vô t¹o thµnh m¹ch xung réng cã tÝn hiÖu ra cè ®Þnh ®Ó so s¸nh víi tÝn hiÖu xung ®iªu khiÓn chØnh l­u. Sau khi cã tÝn hiÖu tõ kh©u ®ång pha, ®iÖn ¸p tùa ®­îc ®­a vµo IC5 ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p xung chØnh l­u do IC6 ph¸t ra. C¸c kh©u cßn l¹i nh­ kh©u khëi ®éng sè, kh©u t¹o xung, kh©u so s¸nh ®­îc c¸c IC6 vµ IC5 ®¶m nhËn. 5.3.3. Kh©u khuÕch ®¹i xung: H×nh 5.7: Kh©u KhuÕch ®¹i xung chØnh l­u. Kh©u khuÕch ®¹i xung cã t¸c dông khuÕch ®¹i xung tõ m¹ch t¹o xung ch÷ nhËt sao cho t¹o ra xung ®iÒu khiÓn ®ñ lín ®Ó më van tiristor. S¸u ®­êng chØnh l­u xung khëi ®éng dÞch pha ®Òu do IC6-ASIC-2 sinh ra. S¸u ®­êng xung nµy sau khi ®­îc khuÕch ®¹i nhê IC5 – IC sè(ULN2003A) khëi ®éng bé biÕn ¸p xung; ë ®©y biÕn ¸p xung sö dông ph­¬ng thøc c«ng t¸c ph¶n kÝch. TÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng ®­îc thiÕt kÕ b»ng tranzitor c«ng suÊt. Do tÇn sè ®ãng c¾t lín nªn ë ®©y dïng tranzitor lµ TIP41. Diot D35, D36, R55, R58 cã t¸c dông b¶o vÖ tranzitor khi ®ãng c¾t ë tÇn sè cao, cßn c¸c ®iÖn trë R56, R57 cã t¸c dông tiªu t¸n n¨ng l­îng dù tr÷ trªn biÕn ¸p xung khi m¹ch ®ãng c¾t ®ét ngét. C¸c ®Ìn LED tõ LED1 LED6 b¸o sô lµm viÖc b×nh th­êng cña c¸c biÕn ¸p xung. C¸c gi¸ trÞ cña m¹ch khuÕch ®¹i: R55 = R56 = R57 = R58 = 1K R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = 333 §5.4. Kh¶o s¸t M¹ch ®iÒu khiÓn nghÞch l­u. 5.4.1. Kh©u ®ång pha. H×nh 5.8: Kh©u ®ång pha nghÞch l­u. Kh©u ®ång pha nghÞch l­u cã nhiÖm vô ph¸t xung ®iÒu khiÓn. Kh©u nµy lµ kh©u chÝnh t¹o ra tÇn sè ®iÖn ¸p ra sau nghÞch l­u. TÝn hiÖu nµy lÊy tõ m¸y biÕn dßng ®iÖn qua kh©u so s¸nh lµm tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. TÝn hiÖu ®o vÒ sau khi qua vi xö lÝ ®­a ®Õn ch©n 27 vµ 28. TÝn hiÖu nµy ®­îc chia lµm 2 ®­êng. Trong nghÞch l­u ¸p dông ph­¬ng ph¸p khëi ®éng mÒm quÐt tÇn sè ®iÖn ¸p kh«ng: Khi ®iÖn ¸p trung tÇn qua kh«ng, cã nghÜa lµ trong m«t n÷a chu kú dao ®éng, th× bé ®ång pha, hay gäi lµ bé quÐt ®iÖn ¸p kh«ng, ph¸t tÝn hiÖu cho IC6, vÒ b¶n chÊt t­¬ng ®­¬ng víi m¹ch ngo¹i kÝch chuyÓn thµnh m¹ch tù kÝch thuéc m¹ch ph¶n håi cã gi¸ trÞ b×nh qu©n. Do ®ã trªn m¹ch lùc kh«ng cÇn m¾c thªm bÊt cø m¹ch khëi ®éng nµo, kh«ng cÇn ®Õn qu¸ tr×nh khëi ®éng ®Ó n¹p tõ tr­íc hoÆc n¹p ®iÖn tr­íc, do ®ã m¹ch lùc ®­îc gi¶n ®¬n ho¸, qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®­îc gi¶n ®¬n. Mét ®­êng sau khi bé lµm viÖc theo ph­¬ng thøc nµy lµ m¹ch R17, R18, R19, D17, D18, sau ®ã ®i qua IC1A chuyÓn thµnh sãng vu«ng, dÉn vµo ch©n 30 cña IC6(LM339). Mét ®­êng kh¸c sau khi qua bé chØnh l­u D7 D10 l¹i ph©n lµm 2 ®­êng; mét ®­êng ®­îc ®­a ®Õn chiÕt ¸p ®iÖn ¸p/dßng, ®­êng kia ®­a ®Õn m¹ch b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p. C¸c gi¸ trÞ trong kh©u ®ång pha nghÞch l­u: R17 = R18 = R19 = 1K. 5.4.2. Kh©u khÕch ®¹i xung. H×nh 5.9: Kh©u khuÕch ®¹i xung nghÞch l­u. T­¬ng tù nh­ khuÕch ®¹i xung phÇn chØnh l­u nhiÖm vô cña kh©u khuÕch ®¹i xung nghÞch l­u lµ t¹o ra xung ®iÒu khiÓn ®ñ lín ®Ó më tiristor nghÞch l­u. Hai ®­êng xung lÊy ra tõ ch©n 15P, 16P cña IC6 còng ®­îc khuÕch ®¹i nhê IC sè ULN2003A, tÝn hiÖu khuÕch ®¹i nµy ®­îc qua tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng nhê hai tranzitor Q5 vµ Q6. Víi tÇn sè ®ãng c¾t lín nªn tranzitor ë ®©y lµ lo¹i IRF504R sau ®ã ®­îc ®­a ra biÕn ¸p xung nghÞch l­u. BiÕn ¸p xung nghÞch l­u ®­îc thiÕt kÕ ngoµi m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ ë phÇn d­íi ®©y. C¸c diot D42, D43, C42, C43, R61, R62, R63, R64 nh»m ®Ón b¶o vÖ c¸c tranzitor khi ®ãng c¾t ë tÇn sè cao. Cßn ®iÖn trë R65, R66 ®Ó tiªu t¸n n¨ng l­îng dù tr÷ trªn biÕn ¸p xung khi m¹ch ®ãng c¾t ®ét ngét. Xung ®iÒu khiÓn ®ång thêi ®­îc ®­a ®Õn 2 cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung, 2 cuén s¬ cÊp nµy cã cuén d©y ®­îc ®Êu cïng chiÒu. Do vËy trªn thø cÊp sÏ ®ång thêi cã xung ®iÒu khiÓn më 4 tiristor cïng mét lóc. C¸c gi¸ trÞ cña m¹ch khuÕch ®¹i xung nghÞch l­u: R61 = R62 = R63 = R64 = 1K R65 = R66 =333 C42 = C43 = 104F. * ThiÕt kÕ biÕn ¸p xung nghÞch l­u. H×nh 5.10: S¬ ®å biÕn ¸p xung nghÞch l­u. TÝnh biÕn ¸p xung dùa vµo th«ng sè c¸c thyristor nghÞch l­u nh­ sau: + §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn thyristor: Udk =6,0V + Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn thyristor: Idk = 0,3 A + Thêi gian më xung: tm = 20s + §é réng xung ®iÒu khiÓn: tx = 2.tm = 40s + Møc sôt biªn ®é xung: sx = 0,15 Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã: B = 0,3(T); H = 30(A/m), kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ. - Tû sè biÕn ¸p xung m = 23, chän m = 3. - §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U2 = U®k = 6(V) - §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U1 = m.U2 = 3.6 = 18(V) - Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung: I2 = I®k = 0,3(A) - Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: I1 = I2/m = 0,3/3 = 0,1(A) - §é tõ thÈm trung b×nh t­¬ng ®èi cña lâi s¾t: =8.103 (H/m) Trong ®ã: 0=1,25.10-6 lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ. - ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã: V = Q.L= V = =1,2.10-6(m3) V=1,2(cm3) - Víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch th­íc m¹ch tõ nh­ sau: H×nh 5.11: M¹ch tõ biÕn ¸p xung nghÞch l­u. Víi a=2,5(mm); b=6,5(mm); Q=0,162(cm2)=16,2(mm2); Qcs=3,14(cm3) d=20(mm); D=25(mm). ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ l=7,1(cm). - Sè vßng d©y quÊn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ: U1=W1.Q.dB/dt = W1.Q.db/tx W1 = (vßng). - Sè vßng d©y thø cÊp: W2 (vßng) - TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp nÕu chän mËt ®é dßng ®iÖn J1=6 (A/mm2) S1 = I1/J1=0,1/6 = 0,017(mm2) - §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp: d1 = (mm) - TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2=4 (A/mm2) S2 = I2/J2=0,3/4 = 0,075(mm2) - §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: d2 = (mm) KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy: Kl®= Nh­ vËy cöa sæ ®ñ tiÕt diÖn cÇn thiÕt. 5.4.3. Kh©u ®iÒu chØnh gãc më nghÞch l­u. H×nh 5.16: Kh©u ®iÒu chØnh gãc më nghÞch l­u. Cã hai chiÕt ¸p: ChiÕt ¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµ chiÕt ¸p ®iÒu chØnh gãc ®æi chiÒu. Trong ®ã chiÕt ¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµ dßng IC3C lµ chiÕt ¸p th«ng th­êng PI ho¹t ®éng trong c¶ qu¸ tr×nh khëi ®éng vµ vËn hµnh, chiÕt ¸p nµy ph¶i lµm viÖc tõ ®Çu ®Õn cuèi, cßn chiÕt ¸p gãc ®æi chiÒu IC3B dïng lµm cho cÇu ®æi chiÒu cã thÓ c«ng t¸c æn ®Þnh d­íi mét gãc nµo ®ã. Qu¸ tr×nh c«ng t¸c cña m¹ch nghÞch l­u cã thÓ ph©n ra hai t×nh huèng : thø nhÊt lµ khi ®iÖn ¸p mét chiÒu ch­a ®¹t ®Õn trÞ sè lín nhÊt tøc lµ IC3D kh«ng cã h¹n biªn trong khi ®ã IC3A l¹i c«ng t¸c ë tr¹ng th¸i h¹n biªn, ®èi øng lµ mét gãc ®æi chiÒu nhá nhÊt; thø hai lµ khi ®iÖn ¸p mét chiÒu ®¹t ®Õn gi¸ trÞ lín nhÊt vµ æn ®Þnh tøc lµ IC3D b¾t ®Çu h¹n biªn sù ®iÒu chØnh cña cÇu chØnh l­u kh«ng cßn cã t¸c dông n÷a vµ IC3A ra khái tr¹ng th¸i h¹n biªn vµ b¾t ®Çu lµm viÖc, ®iÒu chØnh trÞ sè ®· cho cña gãc , cña chiÕt ¸p ®iÒu chØnh gãc ®æi chiÒu lµm cho ®iÖn ¸p trung tÇn ®Çu ra t¨ng lªn, ®¹t ®Õn sù c©n b»ng míi. Lóc nµy chiÕt ¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p, dßng vµ chiÕt ¸p ®iÒu chØnh gãc ®æi chiÒu cïng lµm viÖc víi nhau. §5.5. C¸c M¹ch b¶o vÖ vµ mét sè m¹ch kh¸c. 5.5.1. M¹ch b¶o vÖ ®iÖn ¸p thÊp. H×nh 5.12: M¹ch b¶o vÖ ®iÖn ¸p thÊp. NÕu v× nguyªn nh©n nµo ®ã g©y nªn ®iÖn ¸p mét chiÒu qu¸ thÊp trªn b¶ng ®iÒu khiÓn, bé æn ¸p kh«ng thÓ æn ¸p lµm ®iÒu khiÓn bÞ sai lÖch. Khi ®ã m¹ch ®o thiÕu ®iÖn ¸p (cÊu thµnh bëi IC2A), mét khi ®iÖn ¸p VCC thÊp d­íi 12,5V th× phong táa xung khëi ®éng chØnh l­u, phßng ngõa sù khëi ®éng kh«ng chÝnh x¸c, ®«ng thêi ®Ìn chØ thÞ LED “D100” s¸ng lªn vµ khëi ®éng bé b¸o ®éng. M¹ch khëi ®éng n»m ë bªn trong IC6. Ng¾n m¹ch d©y nh¶y 1 ®Ó ®ãng m¹ch khëi ®éng tù ®éng. 5..5.2. M¹ch b¶o vÖ qu¸ ¸p. H×nh 5.13: M¹ch b¶o vÖ qu¸ ¸p. NhiÖm vô cña b¶o vÖ qu¸ ¸p lµ b¶o vÖ thiÕt bÞ trªn m¹ch nghÞch l­u nh­: cuén ¶m, tô ®iÖn … Khi ®iÖn ¸p v­ît qu¸ giíi h¹n cho phÐp cÇn c¾t nguån m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u ngay. M¹ch b¶o vÖ qu¸ ¸p g¾n song song víi m¹ch b¶o vÖ qu¸ dßng: ®iÖn ¸p ®­îc lÊy tõ biÕn ¸p ®­îc ®­a vµo ch©n 27, 28 ®i vµo kh©u ®o l­êng ®iÖn ¸p: qua bé chØnh l­u diot D7D10. Tô C4 cã t¸c dông läc thµnh phÇn ®iÖn xoay chiÒu. TÝn hiÖu sau ®ã ®­îc ph©n lµm 2 ®­êng; mét ®­êng ®­îc ®­a vµo ch©n 29p cña IC6, phong táa xung khëi ®éng chØnh l­u, khëi ®éng ®Ìn chØ thÞ LED “D101” lµm cho s¸ng lªn vµ khëi ®éng bé b¸o ®éng, ®ång thêi lµm cho bé b¸o ®éng b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p b¾t ®Çu dao ®éng. Còng nh­ bé b¶o vÖ qu¸ dßng, chØ cã th«ng qua viÖc phôc håi tÝn hiÖu hoÆc ®ßng më m¸y ®Ó “n¹p ®iÖn phôc håi” míi cã thÓ vËn hµnh trë l¹i §­êng kia lµm tÝn hiÖu ph¶n håi ®iÖn ¸p cña chiÕt ¸p ®iÒu chØnh tù ®éng RW2. 5.5.3. M¹ch b¶o vÖ qu¸ dßng. H×nh 5.14: M¹ch b¶o vÖ qua dßng. TÝn hiÖu dßng lÊy ®­îc tõ bé hç c¶m xoay chiÒu cña bé m¹ch chñ tÇn sè. Tr­íc tiªn chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn ¸p t¹i bªn ngoµi, råi dÉn vµo tõ ®Çu 24, 25, 26 qua kh©u ®o l­êng dßng ®iÖn ba pha: Kh©u nµy cã t¸c dông quy ®æi dßng t¶i thµnh tÝn hiÖu dßng cung cÊp tÝn hiÖu ®Çu vµo cho m¹ch b¶o vÖ dßng: tÝn hiÖu dßng qua lß ®­îc nhËn tõ biÕn dßng TI2 qua bé chØnh l­u D1 D6 råi ®­îc so s¸nh víi tÝn hiÖu ®Æt sau ®ã cã quyÕt ®Þnh më hay khãa xung ®iÒu khiÓn tiristor. Tô C6 ®Ó läc thµnh phÇn dßng xoay chiÒu. Sau khi qua kh©u ®o l­êng dßng ®iÖn tÝn hiÖu ®­îc ph©n lµm 2 ®­êng: mét ®­êng lµm tÝn hiÖu b¶o vÖ qu¸ dßng cßn ®­êng kia lµm tÝn hiÖu ph¶n håi cña chiÕt ¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p dßng. TÝn hiÖu b¶o vÖ qu¸ dßng sau khi qua Q3 ®­îc ®¶o pha ®­a ®Õn ch©n 20p cña IC6, phong táa xung khëi ®éng chØnh l­u, khëi ®éng ®Ìn chØ thÞ LED “D104” lµm cho s¸ng vµ khëi ®éng bé b¸o ®éng. Sau khi bé khëi ®éng qu¸ ®iÖn ¸p lµm viÖc, chØ cã th«ng qua sù phôc håi tÝn hiÖu hoÆc th«ng qua ®ãng më m¸y tiÕn hµnh “sù n¹p phôc håi” míi cã thÓ vËn hµnh trë l¹i. Th«ng qua chiÕt ¸p vi chØnh RW1 cã thÓ ®iÒu chØnh møc ®iÖn qu¸ dßng. 5.5.4. M¹ch b¶o vÖ mÊt n­íc. H×nh 5.15: M¹ch b¶o vÖ mÊt n­íc. NÕu v× mét lÝ do nµo ®ã mµ n­íc trong ®­êng èng lµm m¸t bÞ mÊt hoÆc kh«ng ®ñ: ¸p suÊt n­íc qu¸ thÊp so víi yªu cÇu trong mét thêi gian kÐo dµi kho¶ng 3s. Khi ®ã m¹ch ®o ¸p suÊt n­íc ®­îc cÊu t¹o bëi IC4D(LM339) vµ c¸c m¹ch xung quanh dÉn ®Õn ch©n 27P cña IC6 khëi ®éng cho ®Ìn s¸ng chØ thÞ LED “D103” vµ khëi ®éng bé b¸o ®éng. Sau khi ¸p lùc n­íc b×nh th­êng, m¹ch ®iÖn sÏ tù ®éng phôc håi ho¹t ®éng b×nh th­êng. 5.5.5. Kh©u t¹o tÇn sè khëi ®éng. H×nh 5.16: Kh©u t¹o tÇn sè khëi ®éng. Kh©u t¹o tÇn sè khëi ®éng cã chøc n¨ng t¹o ra tÇn sè trïng víi tÇn sè céng h­ëng cña m¹ch t¶i ®iÖn c¶m, tô ®iÖn. Tr­íc khi khëi ®éng m¹ch nghÞch l­u th× kh©u t¹o tÇn sè khëi ®éng t¹o ra tÝn hiÖu ngo¹i kÝch lín h¬n tÇn sè céng h­ëng cña m¹ch ®iÖn c¶m tô ®iÖn ®Ó khëi ®éng tranzitor ®æi chiÒu. Khi ®o m¹ch chñ lóc b¾t ®Çu cã dßng mét chiÒu th× khèng chÕ tÇn sè cña tÝn hiÖu ngo¹i kÝch b¾t ®Çu quÐt tÇn sè tõ cao xuèng thÊp ®ång thêi tiÕp tôc t¨ng cao dßng mét chiÒu. Khi tÇn sè tÝn hiÖu ngo¹i kÝch h¹ thÊp ®Òn gÇn b»ng tÇn sè céng h­ëng cña m¹ch ®iÖn c¶m – tô ®iÖn, ®iÖn ¸p trung tÇn sÏ ®­îc x¸c lËp vµ ph¶n håi ®Õn m¹ch ®iÒu tÇn cho ®Õn khi tÇn sè b»ng tÇn sè céng h­ëng, còng chÝnh lµ tÇn sè lµm viÖc cña m¹ch nghÞch l­u th× dõng l¹i. ChiÕt ¸p ®iÒu chØnh RW6 dïng ®Ó x¸c ®Þnh tÇn sè cao nhÊt cña tÝn hiÖu ngo¹i kÝch (bé b¸o giê khèng chÕ ®iÖn ¸p). H×nh 5.17: Kh©u ®o l­êng khëi ®éng thÊt b¹i. IC4A lµ bé ®o kiÓm tra khi khëi ®éng thÊt b¹i, ®Çu ra cña nã sÏ khèng chÕ m¹ch khëi ®éng néi bé IC6. NÕu mét lÇn khëi ®éng kh«ng thµnh c«ng cã nghÜa lµ m¹ch tù ®éng ®iÒu chØnh tÇn ch­a b¸m ch¾c tÝn hiÖu ph¶n håi ®iÖn ¸p trung tÇn, lóc nµy tÝn hiÖu ngo¹i kÝch vÉn cø quÐt ®Õn tÇn sè thÊp thÊp, m¹ch khëi ®éng trë l¹i mét khi kiÓm tra tÇn sè ngo¹i kÝch tiÕn vµo ®o¹n tÇn sè thÊp nhÊt th× tiÕn hµnh khëi ®éng mét lÇn n÷a, cho ®Õn khi khëi ®éng thµnh c«ng. Chu k× khëi ®éng trë l¹i vµo kho¶ng 0,5 gi©y. 5.5.6. Bé b¸o giê khèng chÕ ®iÖn ¸p. H×nh 5.18 : Bé b¸o giê khèng chÕ ®iÖn ¸p. IC1D cïng víi m¹ch xung quanh t¹o thµnh bé b¸o giê khèng chÕ ®iÖn ¸p chu kú tÝn hiÖu cña nã biªn ho¸ tuyÕn tÝnh víi ®iÖn ¸p ra Vk cña chiÕt ¸p ®iÒu chØnh, cã chøc n¨ng t¹o ra c¸c xung dao ®éng cã tÇn sè cao. TÝn hiÖu b¸o giê khèng chÕ ®iÖn ¸p ®­îc dÉn ®Õn ch©n 11P cña IC6 lµm nhiÖm vô ®ång hå b¸o giê khëi ®éng sè CLOCK 0. §Æc tr­ng cöa khëi ®éng sè lµ dïng ph­¬ng ph¸p ®Õm sè (xung ®ång hå b¸o giê) ®Ó thùc hiÖn dÞch pha chØnh l­u. S¸u ®­êng chØnh l­u xung khëi ®éng dÞch pha ®Òu do IC6 sinh ra. 5.5.7. Kh©u t¹o nguån cho m¹ch ®iÒu khiÓn. H×nh 5.19: Kh©u t¹o nguån nu«i cho m¹ch ®iÒu khiÓn. Kh©u t¹o nguån nu«i cho m¹ch ®iÒu khiÓn cã nhiÖm vô cung cÊp nguån mét chiÒu cho tÊt c¶ c¸c phÇn tö, thiÕt bÞ, c¸c kh©u trong m¹ch ®iÒu khiÓn. Nguån ®iÖn xoay chiÒu ®­îc lÊy tõ m¸y biÕn ¸p sau ®ã qua m¹ch cÇu chØnh l­u D38D41 t¹o thµnh nguån mét chiÒu. C¸c tô mét chiÒu C46 vµ C47 cã nhiÖm vô läc t¹o ra nguån ®iÖn chÊt l­îng t«t h¬n, ®i«t D32, D41 ®Ó chèng ®iÖn ¸p ©m t¹o ra sau 7805 vµ 7815. ë ®©y dïng c¸c phÈn tö æn ¸p 7805 ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p 5 V vµ 7815 ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p 15V. 5.5.9. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng vµ t¸c dông cña c¸c chiÕt ¸p trong m¹ch. Trong m¹ch cã sö dông tÊt c¶ 6 chiÕt ¸p: RW1 RW6. RW1: ChiÕt ¸p ®iÒu chØnh dßng ra lín nhÊt, khi cã dßng ph¶n håi cã thÓ x¸c ®Þnh dßng ra lín nhÊt, chØnh theo chiÒu kim ®ång hå lµm t¨ng dßng lªn, ph¹m vi ®iÒu chØnh kho¶ng 2 lÇn. RW2: ChiÕt ¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p trung tÇn ra lín nhÊt, khi cã ®iÖn ¸p ph¶n håi cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc ¸p trung tÇn ra lín nhÊt, chØnh theo chiÒu kim ®ång hå th× gi¶m nhá ph¹m vi ®iÒu chØnh lín nhÊt 2 lÇn. RW3: ChiÕt ¸p ®iÒu chØnh gãc ®Én tr­íc ®æi chiÒu lín nhÊt, theo chiÒu kim ®ång hå sÏ gi¶m nhá, ph¹m vi ®iÒu chØnh lín nhÊt kho¶ng 400 - 600. RW4: ChiÕt ¸p ®iÒu chØnh gãc dÉn tr­íc ®æi chiÒu nhá nhÊt, theo chiÒu kim ®ång hå gi¶m nhá, ph¹m vi ®iÒu chØnh lín nhÊt kho¶ng 200 - 400. RW5: ChiÕt ¸p ®iÒu chØnh tÇn sè ®æi chiÒu ngo¹i kÝch lín nhÊt, theo chiÒu kim ®ång hå gi¶m nhá, ph¹m vi ®iÒu chØnh lín nhÊt kho¶ng 2 lÇn. RW6: ChiÕt ¸p ®iÒu chØnh tÇn sè trªn ®Çu vµo cña kim ®ång hå b¸o giê chØnh l­u, chØnh theo chiÒu kim ®ång hå sÏ gi¶m nhá. Ch­¬ng 6 ThiÕt kÕ l¾p ®Æt tñ biÕn tÇn 1000kw-1000hz. * Yªu cÇu ®èi víi thiÕt kÕ l¾p ®Æt: ThiÕt kÕ l¾p ®Æt lµ kh©u cuèi cïng cña mét ®Ò tµi. ThiÕt kÕ l¾p ®Æt cã t¸c dông cho ng­êi l¨p ®Æt, vËn hµnh vµ söa ch÷a toµn bé hÖ thèng; do vËy nã cã c¸c yªu cÇu sau: - Ph¶i nªu ®­îc ®Çy ®ñ mét c¸ch tæng thÓ, chi tiÕt nhÊt cña toµn bé thiÕt kÕ - ThiÕt kÕ l¾p ®Æt ph¶i ng¾n gän, ®Ô hiÓu, dÔ nh×n cho ng­êi l¾p ®Æt, vËn hµnh vµ söa ch÷a thiÕt bÞ ... * Ngoµi c¸c thiÕt bÞ ®· tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ trong phÇn m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn ë trªn th× tñ biÕn tÇn cßn sö dông thªm mét sè thiÕt bÞ kh¸c n÷a: 1. Khëi ®éng tõ: Khëi ®éng tõ trong m¹ch nµy cã vai trß nh­ mét r¬ le th«ng th­êng, nã sö dông cÆp tiÕp ®iÓm th­êng më ®Ó ®ãng c¾t biÕn ¸p nguån cÊp nguån cho m¹ch ®iÒu khiÓn. Khëi ®éng tõ do siemen chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè chÝnh: 380V, 6A, 50/60Hz. H×nh 6.1 : Khëi ®éng tõ. 2. ¸ptom¸t. H×nh 6.2: Aptomat. ¸ptom¸t ®ãng vai trß cÊp nguån cho biÕn ¸p nguån cña m¹ch ®iÒu khiÓn vµ cã chøc n¨ng b¶o vÖ khi x¶y ra sù cè qu¸ t¶i hay dßng ®iÖn cao x©m nhËp vµo m¹ch ®iÒu khiÓn. Aptomat ®­îc l¾p ®Æt còng do Trung Quèc s¶n xuÊt: cã th«ng sè Max 460VAC, 10A, 50/60Hz. 3. C¸c lo¹i nót Ên vµ biÓn trë C¸c nót Ên ®ãng vai trß khëi ®éng vµ ng¾t c¸c qu¸ tr×nh lµm viÖc cña lß. Hai nót Ên bªn ph¶i cã chøc n¨ng khëi ®éng vµ ng¾t khëi ®éng tõ cã nghÜa lµ khëi ®éng vµ ng¾t m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ thèng. Hai nót Ên bªn tr¸i cã chøc n¨ng ®ãng vµ c¾t m¸y c¾t cÊp nguån cho m¹ch lùc. C¶ hai nót Ên trªn lµ lo¹i nót Ên cã ®Ìn b¸o hiÖu cã chøc n¨ng khëi ®éng, ng­îc l¹i hai nót Ên d­íi cã nhiÖm vô ng¾t. BiÕn trë cã t¸c dông ®iÒu chØnh gãc më cña c¸c tiristor. H×nh 6.3: C¸c nót Ên. 4. C¸c thiÕt bÞ phô trî vµ ®o l­êng. a) C¸c biÕn ¸p: Cã hai m¸y biÕn ¸p nh­ h×nh 6.4 : M¸y biÕn ¸p c«ng suÊt cã ®iÖn ¸p ®Çu vµo lÊy tõ ®iÖn ¸p lß vµ ®Çu ra cã hai cÊp ®iÖn ¸p : mét lµ 100 V ®­îc ®­a lªn ®ång hå ®o ®Ó ®o l­êng vµ x¸c ®Þnh chÝnh x¸c ®iÖn ¸p lµm viÖc hiÖn t¹i cña lß theo tØ lÖ trªn ®ång hå lµ 1/10. H×nh 6.4: C¸c m¸y biÕn ¸p. Hai lµ biÕn ¸p nguån cã ®iÖn ¸p ®Çu vµo lµ ®iÖn ¸p 1 pha 220 V vµ ®iÖn ¸p ®Çu ra lµ 18 V cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn. b) C¸c biÕn dßng: Cã t¸c dông ®o l­êng dßng ®iÖn vµo c¸c tiritor ®Ó tõ ®ã ®­a c¸c xung ®iÒu khiÓn thÝch hîp cho c¸c tiristor chØnh l­u, nh»m môc ®Ých ®¶m b¶o c¸c gãc më cña c¸c tiristor lµ ®óng ®Ó t¹o ra dßng ®iÖn mét chiÒu lµ æn ®Þnh nhÊt. BD(1000A -> 5A) BD(5A -> 0,2A) H×nh 6.5: C¸c biÕn dßng. c) C¸c ®ång hå ®o l­êng: Cã c¸c lo¹i ®ång hå sau: + §ång hå A600 lµ ®ång hå ®o dßng ®iÖn sau chØnh l­u. + §ång hå V600 lµ ®ång hå ®o ®iÖn ¸p mét chiÒu sau chØnh l­u. + §ång hå V1000 cã t¸c dông ®o ®iÖn ¸p lµm viÖc cña lß. + §ång hå Hz ®o tÇn sè lµm viÖc cña lß. + §ång hå V450 ®o ®iÖn ¸p d©y cÊp cho tñ. d) §iÖn trë shunt: §iÖn trë Shunt m¾c vµo sau m¹ch chØnh l­u cã t¸c dông ®o l­êng tÝn hiÖu dßng chØnh l­u ®Ó ®­a lªn ®ång hå A600. H×nh 6.6: ®iÖn trë Shunt. H×nh 6.7: S¬ ®å thiÕt bÞ tñ biÕn tÇn 1000KW-1000Hz. S¥ §å NèI D¢Y 1§L_ 1MC_1§L 3T8_ 2§L_ 2MC_2§L 1T9_2CK6 3§L_ 3MC_3§L 2T9_1CK5 §L 1§L_1MC MC 1MC_1ATM 3T9_ 2§L_2MC 2MC_2ATM 1T10_2CK7 3§L_3MC 3MC_3ATM 2T10_2Shunt 4§L_2CK4 4MC_1CK1 1R1_ 5§L_1CK6 5MC_1CK2 2R1_2T1 1§K_ 6MC_1CK3 1C1_1T1 1§K_2BAN 7MC_6§K 2C1_1R1 2§K_ 8MC_5ATM 1R2_ 2§K_4K§T 1ATM_ 2R2_2T2 3§K_ 2ATM_ 1C2_2T2 3§K_8K§T ATM 3ATM_ 2C2_1R2 §K 4§K_ 5ATM_1K§T 1R3_ 4§K_5ATM 6ATM_8MC 2R3_2T3 5§K_ 1K§T_7K§T 1C3_1T3 5§K_6ATM K§T 7K§T_2§K 2C3_1R3 6§K_ 5K§T_1BAN 1R4_ 6§K_7MC 1T1_2CK1 2R4_2T4 7§K_ 2T1_2CK3 1C4_1T4 7§K_K5.B§K 3T1_ 2C4_1R4 8__ 1T2_1Shunt RC 1R5_ V450 9_ 2T2_1T5 2R5_2T5 8_4ATM 3_ 1C5_1T5 9_5ATM 1T3_2CK2 2C5_1R5 10_ 2T3_2CK5 1R6_ A2000 11_ 3T3_ 2R6_2T6 10_3Shunt TIRISTOR 1T4_1T2 1C6_1T6 11_4Shunt 2T4_1T1 2C6_1R6 V600 12'_1CKL 3T4_ 1R7_ 12_2.T5 1T5_2CK3 2R7_2T7 13_ 2T5_1CKL 1C7_1T7 V1000 14_ 3T5_ 2C7_1R7 13_3BACS 1T6_1T4 1R8_ 14_4BACS 2T6_1T3 2R8_2T8 15_ 3T6_2CKL 1C8_1T8 Hz1500 16_ 1T7_1CK4 2C8_1R8 15_B8.B§K 1T8_1T7 1R9_ 16_B9.B§K 2T8_2CK5 2R9_2T9 1C9_1T9 B1B§K_3BAN 1CF1_4§L 2C9_1R9 B2BDK_4BAN 2CF1_5§L 1R10_ B3B§K_1BX1 Tô_Lß 1CF2_1CF1 2R10_2T10 B4B§K_2BX1 2CF2_1Lß 1C10_1T10 B5B§K_2BX2 1Lß_2CF2 2C10_1R10 B6B§K_1RLN 2Lß_2CF1 1BI1_A B§K B7B§K_2RLN 1M1_2§K 2BI1_X B8B§K_1Hz1500 2M1_3§K 1BI2_B B9B§K_2Hz1500 3M1_7§K 2BI2_Y G1_3T1 4M1_1§K 1BI3_C K1_2T1 1D1_2M1 2BI3_Z G2_3T2 Nót Ên 2D1_4§K BI4 1BI1_7BI4 K2_2T2 1M2_5§K 2BI1_8BI4 G3_3T3 2M2_1D2 1BI2_9BI4 K3_2T3 3M2_4§K 2BI2_10BI4 G4_3T4 4M2_4M1 1BI3_11BI4 K4_2T4 1D2_2M2 2BI3_12BI4 G5_3T5 2D2_6§K 2BI4_A3B§K K5_2T5 1BT_17§K 4BI4_A4B§K G6_3T6 B.Trë 2BT_18§K 6BI4_A5B§K K6_2T6 3BT_19§K 1BACS_2CK4 1BX1_1BX2 1V450_8§K 2BACS_1CK7 2BX1_2BX3 2V450_9§K BACS 3BACS_13§K 3BX1_1T7 1A2000_10§K 4BACS_14§K 4BX1_3T7 2A2000_11§K 5BACS_A1B§K 1BX2_1BX3 §.Hå 1V600_12§K 6BACS_A2B§K 2BX2_2BX4 2V600_2A2000 A1B§K_5BACS BAX 3BX2_1T8 1V1000_13§K A2B§K_6BACS 4BX2_3T8 2V1000_14§K A3B§K_2BI4 1BX3_1BX4 1Hz1500_15§K A4B§K_4BI4 2BX3_2BX1 2Hz1500_16§K A5B§K_6BI4 3BX3_1T9 1BAN_nguån~1 A6B§K-Bá 4BX3_3T9 2BAN_nguån~2 A7B§K_17§K 2BX4_2BX2 BAN 3BAN_B1BK§ A8B§K_18§K 3BX4_1T10 4BAN_B2BK§ A9B§K_19§K 4BX4_3T10 Lêi kÕt Trªn ®©y lµ toµn bé nh÷ng g× mµ em ®· thu thËp vµ häc hái ®­îc sau ®ît thùc tËp tèt nghiÖp võa qua; Vµ em ®· viÕt lªn quyÓn b¸o c¸o nµy. Trong thêi gian ng¾n ngñi quyÓn b¸o c¸o cña em cßn nhiÒu sai sãt. Em rÊt mong ®­îc sù gãp ý cña thÇy c« gi¸o ®Ó b¸o c¸o cña em ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Mét lÇn nòa em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o T¹ Duy Hµ ®· h­íng dÉn rÊt kÜ l­ìng em trong ®ît thùc tËp vµ gióp em hoµn thµnh b¸o c¸o nµy. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Sinh viªn. Ph¹m Quang Huy Tµi liÖu tham kh¶o ***** NguyÔn BÝnh - §iÖn tö c«ng suÊt – Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt – 1996. Lª V¨n Doanh, NguyÔn ThÕ C«ng, TrÇn V¨n ThÞnh - §iÖn tö c«ng suÊt - Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt. Ph¹m Quèc H¶i - H­íng dÉn thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn tö c«ng suÊt – 2000. TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®iÖn tö c«ng suÊt – TrÇn V¨n ThÞnh. Vâ Minh ChÝnh, Ph¹m Quèc H¶i, TrÇn Träng Minh - §iÖn tö c«ng suÊt – Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt – 2004. Ph¹m Quèc H¶i, D­¬ng V¨n Nghi – Ph©n tÝch vµ gi¶i m¹ch ®iÖn tö c«ng suÊt – Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt – 2003. NguyÔn BÝnh - §iÖn tö c«ng suÊt – Bµi tËp, bµi gi¶i vµ øng dông – Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt – 2003. T¹ V¨n ThÊt – C«ng nghÖ nhiÖt luyÖn – 1984. Bé m«n luyÖn kim - LuyÖn kim ®¹i c­¬ng – Th­ viÖn tr­êng §HBK Hµ néi. §iÖn luyÖn thÐp – TrÇn V¨n Di Ph¹m Minh Hµ - Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö - Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt 2004. 12. Nghiªm Hïng-Kim lo¹i häc vµ nhiÖt luyÖn-Nhµ xuÊt bµn ®¹i häc vµ trung häc chuyªn nghiÖp-1979.