Đề tài Thiết kế phần điện áp 1 chiều cho bộ UPS

§å ¸n m«n häc: §iÖn tö c«ng suÊt §Ò bµi: ThiÕt kÕ phÇn ®iÖn ¸p 1 chiÒu cho bé UPS: §iÖn ¸p nguån: 220 VAC+10%,-10%. C«ng suÊt: 4 KVA. §iÖn ¸p ra: 110 V TÇn sè vµo: 60Hz Ch­¬ng 1 C«NG NGHÖ Vµ Y£U CÇU KÜ THUËT I.GIỚI THI£U UPS h×nh I.1 1.1.Cung cÊp ®iÖn cho nh÷ng t¶i nh¹y c¶m Sù cè trong c¸c nguån n¨ng l­îng ®iÖn cã thÓ xÈy ra trong qu¸ tr×nh l¾p ®Æt trang thiÕt bÞ hoÆc ë ®Çu vµo hÖ thèng (qu¸ t¶i, nhiÔu, mÊt c©n b»ng pha, sÊm sÐt, …). Nh÷ng sù cè nµy cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ kh¸c nhau. VÒ mÆt lý thuyÕt: HÖ thèng ph©n phèi n¨ng l­îng ®iÖn t¹o ra mét ®iÖn ¸p h×nh sin víi biªn ®é vµ tÇn sè thÝch hîp ®Ó cung cÊp cho thiÕt bÞ ®iÖn (400V-50Hz ch¼ng h¹n). Trong thùc tÕ, nh÷ng sãng h×nh sin ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cïng tÇn sè bÞ ¶nh h­ëng trong ph¹m vi kh¸c nhau bëi nh÷ng sù cè cã thÓ xuÊt hiÖn trong hÖ thèng. §èi víi hÖ thèng cung cÊp ®iÖn: Cã thÓ bÞ sù cè hoÆc gi¸n ®o¹n cung cÊp ®iÖn v×: HiÖn t­îng nhiÔm ®iÖn ë bÇu khÝ quyÓn (th­êng kh«ng tr¸nh khái). §iÒu nµy cã thÓ ¶nh h­ëng ®Õn ®­êng d©y ngoµi trêi hoÆc c¸p ch«n, ch¼ng h¹n: SÊm sÐt lµm ®iÖn ¸p t¨ng ®ét ngét trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn S­¬ng gi¸ cã thÓ lµm cho ®­êng d©y bÞ ®øt Nh÷ng hiÖn t­îng ngÉu nhiªn, ch¼ng h¹n: Cµnh c©y r¬i g©y g¾n m¹ch hoÆc ®øt d©y §øt c¸p do ®µo ®Êt Sù h­ háng trong hÖ thèng cung cÊp Nh÷ng thiÕt bÞ dïng ®iÖn cã thÓ ¶nh h­ëng ®Õn hÖ thèng cung cÊp L¨p ®Æt c«ng nghiÖp, ch¼ng h¹n: §éng c¬ g©y ra ®iÖn ¸p r¬i vµ nhiÔm RF trong qu¸ tr×nh khëi ®éng. Nh÷ng thiÕt bÞ g©y « nhiÔm: lß luyÖn kim, m¸y hµn, … g©y ra ®iÖn ¸p r¬i vµ nhiÔm RF Nh÷ng hÖ thèng ®iÖn tö c«ng suÊt cao Thang m¸y, ®Ìn huúnh quang Nh÷ng sù cè ¶nh h­ëng ®Õn viÖc cung cÊp n¨ng l­îng ®iÖn cho thiÕt bÞ cã thÓ ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: LÖch ®iÖn ¸p Ngõng ho¹t ®éng T¨ng ®ét ngét ®iÖn ¸p Thay ®æi tÇn sè XuÊt hiÖn sãng hµi NhiÔu tÇn sè cao… Sù cè cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ nghiªm träng, ®Æc biÖt lµ lµm gi¸n ®o¹n viÖc cung cÊp ®iÖn, nhÊt lµ hÖ thèng d÷ liÖu cña m¸y tÝnh. 1.2.Gi¶i ph¸p dïng UPS §iÒu cÇn chó ý tr­íc hÕt cña nh÷ng sù cè vµ hËu qu¶ cña nã vÒ ph­¬ng diÖn: An toµn cho con ng­êi An toµn cho thiÕt bÞ, nhµ x­ëng Môc tiªu vËn hµnh kinh tÕ Tõ ®ã ph¶i t×m c¸ch lo¹i chóng ra. Cã nhiÒu gi¶i ph¸p kü thuËt kh¸c nhau cho vÊn ®Ò nµy, nh÷ng gi¶i ph¸p nµy ®­îc so s¸nh trªn c¬ së cña hai tiªu chuÈn sau ®Ó ®¸nh gi¸: Liªn tôc cung cÊp ®iÖn ChÊt l­îng cung cÊp ®iÖn Ho¹t ®éng nh­ mét giao diÖn gi÷a hÖ thèng cung cÊp ®iÖn vµ nh÷ng t¶i nh¹y c¶m. UPS cung cÊp cho t¶i mét n¨ng l­îng ®iÖn liªn tôc, chÊt l­îng cao, kh«ng phô thuéc mäi t×nh tr¹ng cña hÖ thèng cung cÊp. UPS t¹o ra mét ®iÖn ¸p cung cÊp tin cËy Kh«ng bÞ ¶nh h­ëng cña nh÷ng sù cè cña hÖ thèng cung cÊp, ®Æc biÖt khi hÖ thèng cung cÊp ngõng ho¹t ®éng. Ph¹m vi sai sè cho phÐp tuú theo yªu cÇu cña nh÷ng thiÕt bÞ ®iÖn tõ nh¹y c¶m (ch¼ng h¹n: GALAXY-sai sè cho phÐp cña biªn ®é %, tÇn sè %) UPS cã thÓ cung cÊp ®iÖn ¸p tin cËy, ®éc lËp vµ liªn tôc th«ng qua c¸c kh©u trung gian: Acquy vµ chuyÓn m¹ch tÜnh. øng dông cña UPS trong thùc tÕ HiÖn nay nhu cÇu øng dông UPS trong c¸c lÜnh vùc tin häc, viÔn th«ng, ng©n hµng,y tÕ,hµng kh«ng lµ rÊt lín. Sè l­îng UPS ®­îc sö dông gÇn b»ng 1/3 sè l­îng m¸y tÝnh ®ang ®­îc sö dông. Cã thÓ lÊy mét vµi vÝ dô vÒ c¸c thiÕt bÞ sö dông UPS, ®ã lµ nh÷ng m¸y tÝnh, viÖc truyÒn d÷ liÖu vµ toµn bé thiÕt bÞ ë mét tr¹ng th¸i nµo ®ã lµ rÊt quan träng vµ kh«ng cho phÐp ®­îc mÊt ®iÖn. UPS ®­îc sö dông trong ngµnh hµng kh«ng ®Ó ®¶m b¶o sù th¾p s¸ng liªn tôc cña ®­êng b¨ng s©n bay. øng dông chÝnh ThiÕt bÞ ®­îc b¶o vÖ 1.HÖ thèng m¸y tÝnh nãi chung -M¸y tÝnh,m¹ng m¸y tÝnh -M¸y in,hÖ thèng vÏ ®å thÞ,bµn phÝmvµ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi. 2.HÖ thèng m¸y tÝnh c«ng nghiÖp -Bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh,hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè,®iÒu khiÓn gi¸m s¸t,m¸y tù ®éng. 3.ViÔn th«ng -Tæng ®µi ®iÖn tho¹i ,hÖ thèng truyÒn d÷ liÖu,hÖ thèng ra®a. 4.YtÕ,c«ng nghiÖp Dông cô y tÕ,thang m¸y,thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c,thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é,b¬m plastic... 5.ChiÕu s¸ng -§­êng hÇm ,®­êng b¨ng s©n bay, nhµ c«ng céng... 6.C¸c øng dông kh¸c -M¸y quÐt h×nh,cung cÊp n¨ng l­îng cho m¸y bay... Nãi tãm l¹i UPS lµ mét nguån ®iÖn dù phßng nã cã mÆt ë mäi chç mäi n¬i, nh÷ng n¬i ®ßi hái cao vÒ yªu cÇu cÊp ®iÖn liªn tôc. 1.4 Ph©n lo¹i UPS 1.4.1..Ph©n lo¹i UPS dùa theo bé chuyÓn ®æi H×nh I.2 a.UPS tÜnh:Sö dông bé chuyÓn ®æi tÜnh thùc hiÖn cung cÊp n¨ng l­îng. -Giíi h¹n dßng trong vËn hµnh cho phÐp Icp=2.33I®m -C¸ch li vÒ ®iÖn. -B¶o d­ìng vµ vËn hµnh ®¬n gi¶n,lµm viÖc tin cËy cËy ch¾c ch¾n. -Kh¶ n¨ng ph¶n øng tøc thêi tr­íc nh÷ng dao ®éng biªn ®é cña hÖ thèng cung cÊp,sö dông thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn vi xö lÝ dùa trªn kÜ thËt sè. -Biªn ®é ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh trong ph¹m vi sai sè 0.5% 1%,thêi gian ®iÒu chØnh nhanh,kÝch th­íc vµ träng l­îng cña hÖ nhá b.UPS quay H×nh I.3 Sö dông m¸y ®iÖn quay ®Ó thùc hiÖn biÕn ®æi n¨ng lùîng, -Inm=I®m -HÖ thèng phô t¶i c¸nh li víi nguån. -Trë kh¸ng ra cña hÖ thÊp. 1.4.2.Ph©n biÖt theo chÕ ®é lµm viÖc a.UPS gi¸n tiÕp(offline UPS) H×nhI.4 -NghÞch l­u nèi song song víi hÖ thèng cung cÊp lµ nguån dù tr÷ phßng t×nh tr¹ng khÈn cÊp. -Trong qu¸ tr×nh vËn hµnh,nguån l­íi ®­îc cung cÊp trùc tiÕp ®Õn t¶i qua bé läc F mµ kh«ng qua nghÞch l­u. -NÕu sù cè hÖ thèng cung cÊp ®iÖn hoÆc U hÖ thèng cung cÊp ®iÖn kh«ng n»m trong sai sè cho phÐp th× t¶i chuyÓn tõ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn qua nghÞch l­u trong thêi gian ng¾n <10 ms.Khi ®iÖn ¸p hÖ thèng cung cÊp ®­îc phôc håi,t¶i sÏ tù ®éng chuyÓn vÒ hÖ thèng cung cÊp -Dïng víi t¶i P <2 KVA. -Thêi gian chuyÓn m¹ch phï hîp víi t¶i nh¹y c¶m. -Tuy nhiªn offline UPS kh«ng ®¸p øng víi phô t¶i nh­ m¸y tÝnh ,tæng ®µi ®iÖn tho¹i,kh«ng ®iÒu chØnh ®­îc tÇn sè. b,OnlineUPS H×nhI.5 -§­îc chÌn vµo gi÷a hÖ thèng cung cÊp vµ t¶i.Toµn bé ®iÖn n¨ng cung cÊp cho t¶i ®Òu ph¶i qua nghÞch l­u do vËy viÖc cung cÊp ®iÖn ®­îc liªn tôc trong ph¹m vi sai sè cho phÐp cña f,U. -Kh«ng phô thuéc vµo tr¹ng th¸i cua hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. -¸p dông cho t¶i cã c«ng suÊt trung b×nh P40 KVA. 1.5.S¬ ®å nguyªn lÝ chung cña UPS 110 220 §K Aq CL NL + _ H×nh I.2 CL: Cung cÊp nguån mét chiÒu cho nghÞch l­u vµ n¹p th­êng trùc cho ¾cquy AQ: T¹o n¨ng l­îng dù tr÷ cung cÊp cho nghÞch l­u nÕu s¶y ra: -Ngõng ho¹t ®éng hÖ thèng cung cÊp. -HÖ thèng cung cÊp cã sù cè hoÆc chÊt l­îng hÖ thèng cung cÊp kh«ng trong giíi h¹n cho phÐp. NL:ChuyÓn ®æi DC AC víi sai sè cho phÐp chÆt chÏ ,ch¾c ch¾n h¬n hÖ thèng chÝnh. §K: Bao gåm c¶ hÖ thèng ph¶n håi ,®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña CL ,NLvµ qu¸ tr×nh phãng n¹p AQ ,æn ®Þnh cung cÊp ®iÖn theo yªu cÇu. Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy chóng ta nghiªn cøu phÇn CL cung cÊp nguån DC choNL, AQ ®ång thêi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh phãng n¹p AQ. II)ACQUI 2.1.Kh¸i niÖm acqui ¾c qui lµ mét nguån ®iÖn ®­îc tr÷ n¨ng l­îng ®iÖn d­íi d¹ng ho¸. ¾c qui lµ mét nguån ®iÖn mét chiÒu cung cÊp ®iÖn cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trong c«ng nghiÖp còng nh­ trong ®êi sèng hµng ngµy: nh­ ®éng c¬ ®iÖn, bãng ®Ìn ®iÖn, lµ nguån nu«i cña c¸c linh kiÖn ®iÖn tö... ¾c qui lµ nguån cung cÊp ®iÖn cho c¸c ®éng c¬ khëi ®éng. Trong thùc tÕ cã nhiÒu lo¹i ¾c qui nh­ng phæ biÕn nhÊt lµ hai lo¹i ¾c qui ch× vµ ¾c qui axit. 2.2. CÊu tao vµ ®Æc ®iÓm cña c¸c lo¹i ¾c qui: CÊu tróc cña mét ¾c qui ®¬n gi¶n gåm cã ph©n khèi b¶n cùc d­¬ng, ph©n khèi b¶n cùc ©m, c¸c tÊm ng¨n. Ph©n khèi b¶n cùc do c¸c b¶n cùc cïng tªn ghÐp l¹i víi nhau. CÊu t¹o cña mét b¶n cùc trong ¾c qui gåm cã phÇn khung x­¬ng vµ chÊt t¸c dông tr¸t lªn nã. Khung x­¬ng cña b¶n cùc ©m vµ b¶n cùc d­¬ng cã cÊu t¹o gièng nhau, chóng ®­îc ®óc tõ ch× vµ chóng ®­îc ®óc tõ ch× vµ cã pha thªm 5 ¸ 8 % ¨ngtimoan ( Sb ) vµ t¹o h×nh m¾t l­íi. Phô gia Sb thªm vµo ch× sÏ lµm t¨ng ®é dÉn ®iÖn vµ c¶i thiÖn tÝnh ®óc. Trong thµnh phÇn chÊt t¸c dông cßn cã thªm kho¶ng 3 % chÊt në ( c¸c muèi h­u c¬ ) ®Ó t¨ng ®é xèp, ®é bÒn cña líp chÊt t¸c dông. Nhê t¨ng ®é xèp mµ c¶i thiÖn ®­îc ®é thÊm s©u cña chÊt dung dÞch ®iÖn ph©n vµo trong lßng b¶n cùc, ®ång thêi diÖn tÝch thùc tÕ tham gia ph¶n øng ho¸ häc cña c¸c b¶n cùc còng ®­îc t¨ng thªm . PhÇn ®Çu cña mçi b¶n cùc cã vÊu, c¸c b¶n cùc d­¬ng cña mçi ¾c qui ®¬n ®­îc hµn víi nhau t¹o thµnh khèi b¶n cùc d­¬ng, c¸c b¶n cùc ©m ®­îc hµn víi nhau thµnh khèi b¶n cùc ©m. Sè l­îng c¸c b¶n cùc trong mçi ¾c qui th­êng tõ 5 ®Õn 8, bÒ dÇy tÊm b¶n cùc d­¬ng cña ¾c qui th­êng tõ 1,3 ®Õn 1,5 mm , b¶n cùc ©m th­êng máng h¬n 0,2 ®Õn 0,3 mm . Sè b¶n cùc ©m trong ¾c qui th­êng nhiÒu h¬n sè b¶n cùc ©m mét b¶n nh»m tËn dông triÖt ®Ó diÖn tÝch tham gia ph¶n øng cña c¸c b¶n cùc. TÊm ng¨n ®­îc bè trÝ gi÷a c¸c b¶n cùc ©m vµ d­¬ng cã t¸c dông ng¨n c¸ch vµ tr¸nh va ®Ëp gi÷a c¸c b¶n cùc. TÊm ng¨n ®­îc lµm b»ng vËt liÖu poly-vinyl-clo bÒ dÇy 0,8 ®Õn 1,2 mm vµ cã d¹ng l­în sãng , trªn bÒ mÆt tÊm ng¨n cã c¸c lç cho phÐo dung dÞch ®iÖn ph©n th«ng qua. 2.3. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng trong ¾c qui ¾c qui lµ nguån n¨ng l­îng cã tÝnh chÊt thuËn nghÞch : nã tÝch tr÷ n¨ng l­îng d­íi d¹ng ho¸ n¨ng vµ gi¶i phãng n¨ng l­îng d­íi d¹ng ®iÖn n¨ng. Qu¸ tr×nh ¾c qui cÊp ®iÖn cho m¹ch ngoµi ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh phãng ®iÖn, qu¸ tr×nh ¾c qui dù tr÷ n¨ng l­îng ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn. 3.1. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng trong ¾c qui axit: Trong ¾c qui axit cã c¸c b¶n cùc d­¬ng lµ ®«ixit ch× ( PbO2 ), c¸c b¶n ©m lµ ch× ( Pb ), dung dich ®iÖn ph©n lµ axit sunfuaric ( H2SO4 ) nång ®é d = 1,1 ¸ 1,3 % (- ) Pb ½ H2SO4 d = 1,1 ¸ 1,3 ½ PbO2 ( + ) Ph­¬ng tr×nh ho¸ häc biÓu diÔn qu¸ tr×nh phãng n¹p cña ¾c qui axit : phãng PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O n¹p ThÕ ®iÖn ®éng e = 2,1 V. 3.2. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng trong ¾c qui kiÒm: Trong ¾c qui kiÒm cã b¶n cùc d­¬ng lµ Ni(OH)3 , b¶n cùc ©m lµ Fe, dung dÞch ®iÖn ph©n lµ: KOH nång ®é d = 20 % ( - ) Fe ½ KOH d = 20% ½ Ni(OH)3 ( + ) Ph­¬ng tr×nh ho¸ häc biÓu diÔn qu¸ tr×nh phãng n¹p cña ¾c qui kiÒm : phãng Fe + 2Ni(OH)3 Fe(OH)3 + 2Ni(OH)2 n¹p ThÕ ®iÖn ®éng e = 1,4 V. NhËn xÐt: Tõ nh÷ng ®iÔu ®· tr×nh bÇy ë trªn ta nhËn thÊy trong c¸c qu¸ tr×nh phãng n¹p nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n lµ thay ®æi. Khi ¾c qui phãng ®iÖn nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n gi¶m dÇn. Khi ¾c qui n¹p ®iÖn nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n t¨ng dÇn. Do ®ã ta cã thÓ c¨n cø vµo nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n ®Ó ®¸nh gi¸ tr¹ng th¸i tÝch ®iÖn cña ¾c qui. 2.4. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña ¾c qui: a.. Søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui: Søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui kiÒm vµ ¾c qui axit phô thuéc vµo nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n. Ng­êi ta th­êng sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm Eo = 0,85 + r ( V ) trong ®ã: Eo - søc ®iÖn ®éng tÜnh cña ¾c qui ( V ) - nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n ë 15 °C ( g/cm3 ) ØTrong qu¸ tr×nh phãng ®iÖn th× søc ®iÖn ®éng Ep cña ¾c qui ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Ep = Up + Ip.rb trong ®ã : Ep - søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui khi phãng ®iÖn ( V ) Ip - dßng ®iÖn phãng ( A ) Up - ®iÖn ¸p ®o trªn c¸c cùc cña ¾c qui khi phãng ®iÖn (V) rb - ®iÖn trë trong cña ¾c qui khi phãng ®iÖn ( W ) ØTrong qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn th× søc ®iÖn ®éng En cña ¾c qui ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: En = Un - In.rb trong ®ã : En - søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui khi n¹p ®iÖn ( V ) In - dßng ®iÖn n¹p ( A ) Un - ®iÖn ¸p ®o trªn c¸c cùc cña ¾c qui khi n¹p ®iÖn ( V ) rb - ®iÖn trë trong cña ¾c qui khi n¹p ®iÖn ( W ) b. dung l­îng cña ¾c qui: _Dung l­îng phãng cña ¾c qui lµ ®¹i l­îng ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng cung cÊp n¨ng l­îng ®iÖn cña ¾c qui cho phô t¶i, vµ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Cp = Ip.tp trong ®ã : Cp - dung dÞch thu ®­îc trong qu¸ tr×nh phãng ( Ah ) Ip - dßng ®iÖn phãng æn ®Þnh trong thêi gian phãng ®iÖn tp ( A ) tp - thêi gian phãng ®iÖn ( h ). _Dung l­îng n¹p cña ¾c qui lµ ®¹i l­îng ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng tÝch tr÷ n¨ng l­îng cña ¾c qui vµ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Cn = In.tn trong ®ã : Cn - dung dÞch thu ®­îc trong qu¸ tr×nh n¹p ( Ah ) In - dßng ®iÖn n¹p æn ®Þnh trong thêi gian n¹p tn ( A ) tn - thêi gian n¹p ®iÖn ( h ). 2.5. §Æc tÝnh phãng n¹p cña ¾c qui: a.. §Æc tÝnh phãng acqui §Æc tÝnh phãng cña ¾c qui lµ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ phô thuéc cña søc ®iÖn ®éng, ®iÖn ¸p ¾c qui vµ nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n theo thêi gian phãng khi dßng ®iÖn phãng kh«ng thay ®æi . Tõ ®Æc tÝnh phãng cña ¾c qui nh­ trªn h×nh vÏ ta cã nhËn xÐt sau: ØTrong kho¶ng thêi gian phãng tõ tp = 0 ®Õn tp = tgh, søc ®iÖn ®éng®iÖn ¸p, nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n gi¶m dÇn, tuy nhiªn trong kho¶ng thêi gian nµy ®é dèc cña c¸c ®å thÞ kh«ng lín, ta gäi ®ã lµ giai ®o¹n phãng æn ®Þnh hay thêi gian phãng ®iÖn cho phÐp t­¬ng øng víi mçi chÕ ®é phãng ®iÖn cña ¾c qui ( dßng ®iÖn phãng ). ØTõ thêi gian tgh trë ®i ®é dèc cña ®å thÞ thay ®æi ®ét ngét .NÕu ta tiÕp tôc cho ¾c qui phãng ®iÖn sau tgh th× søc ®iÖn ®éng ,®iÖn ¸p cña ¾c qui sÏ gi¶m rÊt nhanh .MÆt kh¸c c¸c tinh thÓ sun ph¸t ch× (PbSO4) t¹o thµnh trong ph¶n øng sÏ cã d¹ng th« r¾n rÊt khã hoµ tan ( biÕn ®æi ho¸ häc) trong qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn trë l¹i cho ¾c qui sau nµy. Thêi ®iÓm tgh gäi lµ giíi h¹n phãng ®iÖn cho phÐp cña ¾c qui, c¸c gi¸ trÞ Ep, Up, r t¹i tgh ®­îc gäi lµ c¸c gi¸ trÞ giíi h¹n phãng ®iÖn cña ¾c qui. ¾c qui kh«ng ®­îc phãng ®iÖn khi dung l­îng cßn kho¶ng 80%. ØSau khi ®· ng¾t m¹ch phãng mét kho¶ng thêi gian nµo, c¸c gi¸ trÞ søc ®iÖn ®éng, ®iÖn ¸p cña ¾c qui, nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n l¹i t¨ng lªn, ta gäi ®©y lµ thêi gian håi phôc hay kho¶ng nghØ cña ¾c qui. Thêi gian håi phôc nµy phô thuéc vµo chÕ ®é phãng ®iÖn cña ¾c qui (dßng ®iÖn phãng vµ thêi gian phãng ). b.§Æc tÝnh n¹p acqui §Æc tÝnh n¹p cña ¾c qui lµ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ phô thuéc gi÷a søc ®iÖn ®éng , ®iÖn ¸p vµ nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n theo thêi gian n¹p khi trÞ sè dßng ®iÖn n¹p kh«ng thay ®æi . Tõ ®å thÞ ®Æc tÝnh n¹p ta cã c¸c nhËn xÐt sau : ØTrong kho¶ng thêi gian tõ tn = 0 ®Õn tn = tgh th× søc ®iÖn ®éng, ®iÖn ¸p, nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n t¨ng dÇn. ØTíi thêi ®iÓm ts trªn bÒ mÆt c¸c b¶n cùc ©m xuÊt hiÖn c¸c bät khÝ (cßn gäi lµ hiÖn t­îng" s«i " ) lóc nµy hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a c¸c b¶n cùc cña ¾c qui ®¬n t¨ng ®Õn 2,4 V . NÕu vÉn tiÕp tôc n¹p gi¸ trÞ nµy nhanh chãng t¨ng tíi 2,7 V vµ gi÷ nguyªn. Thêi gian nµy gäi lµ thêi gian n¹p no, nã cã t¸c dông cho phÇn c¸c chÊt t¸c dông ë s©u trong lßng c¸c b¶n cùc ®­îc biÕn ®æi tuÇn hoµn, nhê ®ã sÏ lµm t¨ng thªm dung l­îng phãng ®iÖn cña ¾c qui. ØTrong sö dông thêi gian n¹p no cho ¾c qui kÐo dµi tõ 2 ¸ 3 h trong suèt thêi gian ®ã hiÖu ®iÖn thÕ trªn c¸c b¶n cùc cña ¾c qui vµ nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n kh«ng thay ®æi . Nh­ vËy dung l­îng thu ®­îc khi ¾c qui phãng ®iÖn lu«n nhá h¬n dung l­îng cÇn thiÕt ®Ó n¹p no ¾c qui. ØSau khi ng¾t m¹ch n¹p, ®iÖn ¸p, søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui, nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n gi¶m xuèng vµ æn ®Þnh. Thêi gian nµy còng gäi lµ kho¶ng nghØ cña ¾c qui sau khi n¹p. ØTrÞ sè dßng ®iÖn n¹p ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn chÊt l­îng vµ tuæi thä cña ¾c qui. Dßng ®iÖn n¹p ®Þnh møc ®èi víi ¾c qui lµ In = 0,1C10 . Trong ®ã C10 lµ dung l­îng cña ¾c qui mµ víi chÕ ®é n¹p víi dßng ®iÖn ®Þnh møc lµ In = 0,1C10 th× sau 10 giê ¾c qui sÏ ®Çy. VÝ dô víi ¾c qui C = 180 Ah th× nÕu ta n¹p æn dßng víi dßng ®iÖn b»ng 10% dung l­îng ( tøc In = 18 A ) th× sau 10 giê ¾c qui sÏ ®Çy. 2.6. Sù kh¸c nhau gi÷a ¾c qui kiÒm vµ ¾c qui axit: C¶ hai lo¹i ¾c qui nµy ®Òu cã mét ®Æc ®iÓm chung ®ã lµ tÝnh chÊt t¶i thuéc lo¹i dung kh¸ng vµ søc ph¶n ®iÖn ®éng. Nh­ng chóng cßn cã mét sè ®Æc ®iÓm kh¸c biÖt sau : ¾c qui axit ¾c qui kiÒm - Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i kh«ng cao, dßng n¹p lín nhÊt ®¹t ®­îc khi qu¸ t¶i lµ Inmax = 20%C10 _HiÖn t­îng phßng lín, do ®ã ¾c qui nhanh hÕt ®iÖn ngay c¶ khi kh«ng sö dông. _Sö dông réng r·i trong ®êi sèng, c«ng nghiÖp ®Æc biÖt ë nh÷ng n¬i cã nhiÖt ®é cao va ®Ëp lín nh­ng c«ng suÊt vµ qu¸ t¶i võa ph¶i. _Dïng trong «t«, xe m¸y vµ c¸c ®éng c¬ m¸y næ c«ng suÊt võa vµ nhá. _Gi¸ thµnh thÊp _Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i rÊt lín dßng ®iÖn n¹p lín nhÊt khi ®ã cã thÓ ®¹t tíi: Inmax = 50%C10 _HiÖn t­îng tù phãng nhá. _Sö dông ë nh÷ng n¬i cã yªu cÇu c«ng suÊt lín qu¸ t¶i th­êng xuyªn, ®­îc sö dông víi c¸c thiÕt bÞ c«ng suÊt lín. _Dïng phæ biÕn trong c«ng nghiÖp hµng kh«ng, hµng h¶i vµ nh÷ng n¬i nhiÖt ®é m«i tr­êng thÊp. _Gi¸ thµnh cao. 2.7.C¸c ph­¬ng ph¸p n¹p ¾c qui tù ®éng. Cã ba ph­¬ng ph¸p n¹p ¾c qui lµ + Ph­¬ng ph¸p dßng ®iÖn. + Ph­¬ng ph¸p ®iÖn ¸p. + Ph­¬ng ph¸p dßng ¸p. a. Ph­¬ng ph¸p n¹p ¾c qui víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi. §©y lµ ph­¬ng ph¸p n¹p cho phÐp chän ®­îc dßng n¹p thÝch hîp víi mçi lo¹i ¾c qui, b¶o ®¶m cho ¾c qui ®­îc no. §©y lµ ph­¬ng ph¸p sö dông trong c¸c x­ëng b¶o d­ìng söa ch÷a ®Ó n¹p ®iÖn cho ¾c qui hoÆc n¹p sö ch÷a cho c¸c ¾c qui bÞ Sunfat ho¸. Víi ph­¬ng ph¸p nµy ¾c qui ®­îc m¾c nèi tiÕp nhau vµ ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : Un ³ 2,7.Naq Trong ®ã: Un - ®iÖn ¸p n¹p Naq - sè ng¨n ¾c qui ®¬n m¾c trong m¹ch Trong qu¸ tr×nh n¹p søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui t¨ng dÇn lªn, ®Ó duy tr× dßng ®iÖn n¹p kh«ng ®æi ta ph¶i bè trÝ trong m¹ch n¹p biÕn trë R. TrÞ sè giíi h¹n cña biÕn trë ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi lµ thêi gian n¹p kÐo dµi vµ yªu cÇu c¸c ¾c qui ®­a vµo n¹p cã cïng dung l­îng ®Þnh møc. §Ó kh¾c phôc nh­îc ®iÓm thêi gian n¹p kÐo dµi, ng­êi ta sö dông ph­¬ng ph¸p n¹p víi dßng ®iÖn n¹p thay ®æi hai hay nhiÒu nÊc. Trong tr­êng hîp hai nÊc, dßng ®iÖn n¹p ë nÊc thø nhÊt chän b»ng ( 0,3 ¸ 0,6 )C10 tøc lµ n¹p c­ìng bøc vµ kÕt thóc ë nÊc mét khi ¾c qui b¾t ®Çu s«i. Dßng ®iÖn n¹p ë nÊc thø hai lµ 0,1C10 b. Ph­¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi. Ph­¬ng ph¸p nµy yªu cÇu c¸c ¾c qui ®­îc m¾c song song víi nguån n¹p. HiÖu ®iÖn thÕ cña nguån n¹p kh«ng ®æi vµ ®­îc tÝnh b»ng (2,3V ¸ 2,5V) cho mçi ng¨n ®¬n. Ph­¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi cã thêi gian n¹p ng¾n, dßng n¹p tù ®éng gi¶m theo thêi gian.Tuy nhiªn dïng ph­¬ng ph¸p nµy ¾c qui kh«ng ®­îc n¹p no. V× vËy n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi chØ lµ ph­¬ng ph¸p n¹p bæ xung cho ¾c qui trong qu¸ tr×nh sö dông. c. Ph­¬ng ph¸p n¹p dßng ¸p. §©y lµ ph­¬ng ph¸p tæng hîp cña hai ph­¬ng ph¸p trªn. Nã tËn dông ®­îc nh÷ng ­u ®iÓm cña mçi ph­¬ng ph¸p. §èi víi yªu cÇu cña ®Ò bµi lµ n¹p ¾c qui tù ®éng tøc lµ trong qu¸ tr×nh n¹p mäi qu¸ tr×nh biÕn ®æi vµ chuyÓn ho¸ ®­îc tù ®éng diÔn ra theo mét tr×nh tù ®· ®Æt s½n th× ta chän ph­¬ng ¸n n¹p ¾c qui lµ ph­¬ng ph¸p dßng ¸p. اèi víi ¾c qui axit: §Ó b¶o ®¶m thêi gian n¹p còng nh­ hiÖu suÊt n¹p th× trong kho¶n thêi gian tn = 8h t­¬ng øng víi 75¸80 % dung l­îng ¾c qui ta n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi lµ In = 0,1. V× theo ®Æc tÝnh n¹p cña ¾c qui trong ®o¹n n¹p chÝnh th× khi dßng ®iÖn kh«ng ®æi th× ®iÖn ¸p, søc ®iÖn ®éng t¶i Ýt thay ®æi, do ®ã b¶o ®¶m tÝnh ®ång ®Òu vÒ t¶i cho thiÕt bÞ n¹p. Sau thêi gian 8 h ¾c qui b¾t ®Çu s«i lóc ®ã ta chuyÓn sang n¹p ë chÕ ®é æn ¸p. Khi thêi gian n¹p ®­îc 10 h th× ¾c qui b¾t ®Çu no, ta n¹p bæ xung thªm 2 ®Õn 3h. اèi víi ¾c qui kiÒm : Tr×nh tù n¹p còng gièng nh­ ¾c qui axit nh­ng do kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ¾c qui kiÒm lín nªn lóc æn dßng ta cã thÓ n¹p víi dßng n¹p In = 0,2C10 hoÆc n¹p c­ìng bøc ®Ó tiÕt kiÖm thêi gian víi dßng n¹p In = 0,5C10 . C¸c qu¸ tr×nh n¹p ¾c qui tù ®éng kÕt thóc khi bÞ c¾t nguån n¹p hoÆc khi n¹p æn ¸p víi ®iÖn ¸p b»ng ®iÖn ¸p trªn 2 cùc cña ¾c qui, lóc ®ã dßng n¹p sÏ tõ tõ gi¶m vÒ kh«ng. 2.8.TÝnh to¸n vµ lùa chän acqui C¨n cø vµo ®Çu ra cña bé nghÞch l­u ®éc lËp nguån dßng ®iÖn, ta cã thÓ chän ®­îc ®iÖn ¸p ®Çu vµo ®Æt lªn ¾cquy.Gi¶ sö ta chän bé nghÞch l­u ®éc lËp nguån ¸p mét pha Khi ®ã ®iÖn ¸p ra d¹ng xung ch÷ nhËt ,nÕu ph©n tÝch ra c¸c thµnh phÇn cña chuçi Fourier sÏ gåm c¸c thµnh phÇn sãng hµi víi biªn ®é b»ng: U(n)=-2 Nh­ vËy ®iÖn ¸p ra tån t¹i c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc lÎ 1,3,5,7...víi biªn ®é b»ng §Ó ®iÖn ¸p ra cã d¹ng sin cã thÓ dïng c¸c bé läc ®Ó läc bá c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc cao . Gi¶ sö ®iÖn ¸p ra ®· ®­îc läc chØ cßn thµnh phÇn sãng hµi bËc mét d¹ng sin biªn ®é 110(V) suy ra E= = 86,4(V). NÕu sö dông mét nguån 86,4(V) cã mét ­u ®iÓm lµ dßng tiªu thô sÏ nhá nh­ng kÝch th­íc cña bé chØnh l­u sÏ lín h¬n, cång kÒnh. §Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ta chØ sö dông mét nguån ¸p trung b×nh Ed=60(V)DC ®Ó cung cÊp cho ¨cquy vµ nghÞch l­u. Sau khi qua bé nghÞch l­u sÏ sö dông mét m¸y biÕn ¸p ®Ó n©ng ®iÖn ¸p lªn 110V xoay chiÒu phï hîp víi t¶i. ¾cquy ®­îc chän lµ lo¹i ¾c quy 12V. Nh­ vËy ta cÇn m¾c 60/12=5 ¾c quy m¾c nèi tiÕp nhau. *TÝnh to¸n dung l­îng cña ¾c quy. Víi yªu cÇu vÒ c«ng suÊt cña UPS lµ 4 KVA, Ur = 110(V ) ta cÇn sö dông m¸y biÕn ¸p. NÕu coi hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p lµ 95% th× hiÖu suÊt phÝa s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p nghÞch l­u lµ: SnghÞch l­u= = 4,21(KVA) Ta gi¶ sö bé nghÞch l­u cã hiÖu suÊt 0,8 suy ra c«ng suÊt cung cÊp ë ®Çu vµo nghÞch l­u = 0,8*4,21 = 3,368(KVA) Dßng ®iÖn cÇn thiÕt ®Ó n¹p cho ¾c quy lµ: Id= = 56,13(A) Th«ng th­êng khi chän ¨cquy ph¶i chän dung l­îng lín h¬n 2 hoÆc 5 lÇn dung l­îng ®Þnh møc tuú thuéc vµo lo¹i ¾c quy ®Ó ®¶m b¶o cho ¾c quy kh«ng bÞ háng Do trong bé ¾c quy cã néi trë trong do ®ã ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u ®­îc tÝnh nh­ sau: Ucl=Ud+Ut Trong ®ã: Ucl: ®iÖn ¸p ®Çu ra bé chØnh l­u. Ud: ®iÖn ¸p ®Æt trªn hai ®Çu ¾c quy. Ud=60(VDC) Ut: ®iÖn ¸p tæn hao do néi trë cña ¾c quy. Víi lo¹i ¨cquy 12V ta tra ®­îc néi trë trong cña ¨cquy lµ r=0,0015. VËy néi trë trong cña bé ¨cquy lµ R=0,0015*6*5=0,045()(Mçi acqui cã 6 ng¨n). §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u lµ: Ucl=60 + 56,13*0,045 = 62,53(VDC) KÕt luËn: -V× ¾c qui lµ t¶i cã tÝnh chÊt dung kh¸ng kÌm theo søc ph¶n ®iÖn ®éng cho nªn khi ¾c qui ®ãi mµ ta n¹p theo ph­¬ng ph¸p ®iÖn ¸p th× dßng ®iÖn trong ¾c qui sÏ tù ®éng d©ng nªn kh«ng kiÓm so¸t ®­îc sÏ lµm s«i ¾c qui dÉn ®Õn háng hãc nhanh chãng. V× vËy trong vïng n¹p chÝnh ta ph¶i t×m c¸ch æn ®Þnh dßng n¹p cho ¾c qui. ØKhi dung l­îng cña ¾c qui d©ng lªn ®Õn 80% lóc ®ã nÕu ta cø tiÕp tôc gi÷ æn ®Þnh dßng n¹p th× ¾c qui sÏ s«i vµ lµm c¹n n­íc. Do ®ã ®Õn giai ®o¹n nµy ta l¹i ph¶i chuyÓn chÕ ®é n¹p ¾c qui sang chÕ ®é æn ¸p. ChÕ ®é æn ¸p ®­îc gi÷ cho ®Õn khi ¾c qui ®· thùc sù no. Khi ®iÖn ¸p trªn c¸c b¶n cùc cña ¾c qui b»ng víi ®iÖn ¸p n¹p th× lóc ®ã dßng n¹p sÏ tù ®éng gi¶m vÒ kh«ng, kÕt thóc qu¸ tr×nh n¹p. ØTuú theo lo¹i ¾c qui mµ ta n¹p víi c¸c dßng ®iÖn n¹p kh¸c nhau + ¾c qui axit : dßng n¹p In = 0,1C10 ; n¹p c­ìng bøc víi dßng ®iÖn n¹p In = 0,2C10 . + ¾c qui kiÒm : dßng n¹p In = 0,2C10; n¹p c­ìng bøc víi dßng ®iÖn n¹p In = 0,5C10 . Ø Qua ph©n tÝch vÒ yªu cÇu kü thuËt cña bé l­u ®iÖn ë trªn, em chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ bé chØnh l­u cho bé l­u ®iÖn lo¹i Offline UPS v× nã kh¸ ®¬n gi¶n vÒ thiÕt kÕ vµ ®¸p øng ®­îc nh÷ng ®ßi hái c¬ b¶n cña 1 nguån ®iÖn dù phßng. - Chän lo¹i ¾cquy 12V ( 5 ¾cquy m¾c nèi tiÕp nhau ) - Trong ®ã + §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u lµ: 62,53 V + Dßng ®iÖn cÇn thiÕt ®Ó n¹p cho ¾cquy lµ: 56,13 ( A ) CH¦¥NG 2 L¦¹ CHäN Vµ TÝNH TO¸N M¹CH CHØNH L¦U Do yªu cÇu cña bµi lµ ®iÖn ¸p mét pha nªn ta sÏ chän lùa m¹ch lùc dùa trªn mét sè m¹ch chØnh l­u mét pha c¬ b¶n : 1. ChØnh l­u mét nöa chu kú. H×nh 1. S¬ ®å chØnh l­u mét nöa chu kú. ë s¬ ®å chØnh l­u mét nöa chu kú h×nh 8.1 sãng ®iÖn ¸p ra mét chiÒu sÏ bÞ gi¸n ®o¹n trong mét nöa chu kú khi ®iÖn ¸p anod cña van b¸n dÉn ©m, do vËy khi sö dông s¬ ®å chØnh l­u mét nöa chu kú, chóng ta cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p xÊu, trÞ sè ®iÖn ¸p t¶i trung b×nh lín nhÊt ®­îc tÝnh: Udo = 0,45.U2 (8 -1) Víi chÊt l­îng ®iÖn ¸p rÊt xÊu vµ còng cho ta hÖ sè sö dông biÕn ¸p xÊu: Sba = 3,09.Ud.Id. (8 -2) §¸nh gi¸ chung vÒ lo¹i chØnh l­u nµy chóng ta cã thÓ nhËn thÊy, ®©y lµ lo¹i chØnh l­u c¬ b¶n, s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®¬n gi¶n. Tuy vËy c¸c chÊt l­îng kü thuËt nh­: chÊt l­îng ®iÖn ¸p mét chiÒu; hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p qu¸ xÊu. Do ®ã lo¹i chØnh l­u nµy Ýt ®­îc øng dông trong thùc tÕ.Khi cÇn chÊt l­îng ®iÖn ¸p kh¸ h¬n, ng­êi ta th­êng sö dông s¬ ®å chØnh l­u c¶ chu kú theo c¸c ph­¬ng ¸n sau. 2. ChØnh l­u c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh. H×nh 2. S¬ ®å chØnh l­u c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh. Theo h×nh d¹ng s¬ ®å, th× biÕn ¸p ph¶i cã hai cuén d©y thø cÊp víi th«ng sè gièng hÖt nhau, ë mçi nöa chu kú cã mét van dÉn cho dßng ®iÖn ch¹y qua. Cho nªn ë c¶ hai nöa chu kú sãng ®iÖn ¸p t¶i trïng víi ®iÖn ¸p cuén d©y cã van dÉn. Trong s¬ ®å nµy ®iÖn ¸p t¶i ®Ëp m¹ch trong c¶ hai nöa chu kú, víi tÇn sè ®Ëp m¹ch b»ng hai lÇn tÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu. H×nh d¹ng c¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn t¶i (Ud, Id), dßng ®iÖn c¸c van b¸n dÉn I1, I2 vµ ®iÖn ¸p cña van T1 m« t¶ trªn h×nh 8.3a khi t¶i thuµn trë vµ trªn h×nh 8.3b khi t¶i ®iÖn c¶m lín. H×nh 3. C¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn t¶i, dßng ®iÖn c¸c van vµ ®iÖn ¸p cña Tiristo T1 §iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i, khi t¶i thuÇn trë dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n ®­îc tÝnh: Ud = Udo.(1+cosa)/2. (8 -3). víi: - Udo: §iÖn ¸p chØnh l­u khi kh«ng ®iÒu khiÓn vµ b»ng Udo = 0,9.U2 a: Gãc më cña c¸c Tiristo. Khi t¶i ®iÖn c¶m lín dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p t¶i liªn tôc, lóc nµy ®iÖn ¸p mét chiÒu ®­îc tÝnh: Ud = Udo.cosa (8 -4) Trong c¸c s¬ ®å chØnh l­u th× lo¹i s¬ ®å nµy cã ®iÖn ¸p ng­îc cña van ph¶i chÞu lµ lín nhÊt Mçi van dÉn th«ng trong mét nöa chu kú, do vËy dßng ®iÖn mµ van b¸n dÉn ph¶i chÞu tèi ®a b»ng 1/2 dßng ®iÖn t¶i , trÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn ch¹y qua van Ihd = 0,71.Id . So víi chØnh l­u nöa chu kú, th× lo¹i chØnh l­u nµy cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt h¬n. Dßng ®iÖn ch¹y qua van kh«ng qu¸ lín, tæng ®iÖn ¸p r¬i trªn van nhá. §èi víi chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn, th× s¬ ®å h×nh 8.2 nãi chung vµ viÖc ®iÒu khiÓn c¸c van b¸n dÉn ë ®©y t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n. Tuy vËy viÖc chÕ t¹o biÕn ¸p cã hai cuén d©y thø cÊp gièng nhau, mµ mçi cuén chØ lµm viÖc cã mét nöa chu kú, lµm cho viÖc chÕ t¹o biÕn ¸p phøc t¹p h¬n vµ hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p xÊu h¬n, mÆt kh¸c ®iÖn ¸p ng­îc cña c¸c van b¸n dÉn ph¶i chÞu cã trÞ sè lín nh©t. 3. ChØnh l­u cÇu mét pha ®èi xøng H×nh 4. S¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha ®iÒu khiÓn ®èi xøng. Ho¹t ®éng cña s¬ ®å nµy kh¸i qu¸t cã thÓ m« t¶ nh­ sau. Trong nöa b¸n kú ®iÖn ¸p anod cña Tiristo T1 d­¬ng (+) (lóc ®ã catod T2 ©m (-)), nÕu cã xung ®iÒu khiÓn cho c¶ hai van T1,T2 ®ång thêi, th× c¸c van nµy sÏ ®­îc më th«ng ®Ó ®Æt ®iÖn ¸p l­íi lªn t¶i, ®iÖn ¸p t¶i mét chiÒu cßn b»ng ®iÖn ¸p xoay chiÒu chõng nµo c¸c Tiristo cßn dÉn (kho¶ng dÉn cña c¸c Tiristo phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña t¶i). §Õn nöa b¸n kú sau, ®iÖn ¸p ®æi dÊu, anod cña Tiristo T3 d­¬ng (+) (catod T4 ©m (-)), nÕu cã xung ®iÒu khiÓn cho c¶ hai van T3,T4 ®ång thêi, th× c¸c van nµy sÏ ®­îc më th«ng, ®Ó ®Æt ®iÖn ¸p l­íi lªn t¶i, víi ®iÖn ¸p mét chiÒu trªn t¶i cã chiÒu trïng víi nöa b¸n kú tr­íc. ChØnh l­u cÇu mét pha h×nh 4 cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p ra hoµn toµn gièng nh­ chØnh l­u c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh, nh­ s¬ ®å h×nh 2. H×nh d¹ng c¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn t¶i, dßng ®iÖn c¸c van b¸n dÉn vµ ®iÖn ¸p cña mét van tiªu biÓu gÇn t­¬ng tù nh­ trªn h×nh 3a.b. Trong s¬ ®å nµy dßng ®iÖn ch¹y qua van gièng nh­ s¬ ®å h×nh 2, nh­ng ®iÖn ¸p ng­îc van ph¶i chÞu nhá h¬n Unv = Ö2.U2. ViÖc ®iÒu khiÓn ®ång thêi c¸c Tiristo T1,T2 vµ T3,T4 nhiÒu khi gÆp khã kh¨n cho trong khi më c¸c van ®iÒu khiÓn, nhÊt lµ khi c«ng suÊt xung kh«ng ®ñ lín. §Ó tr¸nh viÖc më ®ång thêi c¸c van nh­ ë trªn, mµ chÊt l­îng ®iÖn ¸p chõng mùc nµo ®ã vÉn cã thÓ ®¸p øng ®­îc, ng­êi ta cã thÓ sö dông chØnh l­u cÇu mét pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng. 4.ChØnh l­u cÇu mét pha kh«ng ®èi xøng 4.1S¬ ®å nguyªn lý: H×nh III.4 4.2.Nguyªn lÝ ho¹t ®éng: S¬ ®å cÇu 1 pha kh«ng ®èi xøng gåm 2 Tiristior ®Êu Catèt chung vµ 2 §ièt ®Êu Anèt chung. Ta cã : O1lµ ®iÓm gèc tÝnh cho T1 O2lµ ®iÓm gèc tÝnh cho T2 D2 më cïng T D1 më cïng T2 ë nöa chu k× d­¬ng ®iÖn ¸p b¾t ®Çu tõ O1 ®iÖn ¸p ®Æt lªn T1> 0 nªn t¹i O1+ ph¸t xung vµo T1 th× T1 më cïng D2 t¹o thµnh m¹ch vßng kÝn (+) nguån T1 t¶i D2 (-) nguån.Lóc nµy ®iÖn ¸p ®Æt lªn T2< 0 nªn T2 kho¸. ë nöa chu k× ©m ®iÖn ¸p b¾t ®Çu tõ O2 ®iÖn ¸p ®Æt lªn t¶i D1 (-) nguån. Trong s¬ ®å nµy, gãc dÉn dßng ch¶y cña Tiristor vµ cña ®ièt kh«ng b»ng nhau. - Gãc dÉn cña ®ièt lµ : - Gãc dÉn cña Tiristor lµ : Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i NÕu lÊy trùc tiÕp ®iÖn ¸p tõ l­íi víi U =220V,ë chÕ ®é dßng kh«ng ®æi ta ®­îc: =1,26 => =75 o Dßng trung b×nh qua Tiristor : = =16,37(A) Dßng trung b×nh qua §ièt : = 56,13.() =39,7 (A) = 42,87 (A) MÆt kh¸c ta cã khi ®iÖn ¸p nguån cã sù dao ®éng trong kho¶ng 220-25%-:-220+10% tøc lµ trong kho¶ng 165 V-:-242 V th× tÝnh to¸n t­¬ng tù nh­ trªn ta thÊy cã sù thay ®æi trong kho¶ng 48 0 -:- 81,5o NhËn xÐt : S¬ ®å chØnh l­u ®iÒu khiÓn 1 pha kh«ng ®èi xøng cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, gän nhÑ , dÔ ®iÒu khiÓn , tiÕt kiÖm van . ThÝch hîp cho c¸c m¸y cã c«ng suÊt nhá vµ võa. *KÕt luËn: Qua ph©n tÝch 3 ph­¬ng ¸n trªn ta chän s¬ ®å chØnh l­u cÇu 1 pha kh«ng ®èi xøng víi nh÷ng ­u ®iÓm sau: - Sö dông 2 van thyristor, 2 ®ièt, tiÕt kiÖm h¬n nªn gi¶m gi¸ thµnh cho bé biÕn ®æi. - M¹ch lùc vµ s¬ ®å ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n. - ViÖc n¹p ¾c quy kh«ng cã yªu cÇu cao vÒ chÊt l­îng ®iÖn ¸p - LÊy ®iÖn trùc tiÕp tõ nguån ®iÖn 220V,60Hz . - C«ng suÊt cña bé nguån UPS kh«ng lín (4KVA) thÝch hîp víi s¬ ®å chØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn 1 pha. I.1.TÝnh chän van thyristor TÝnh chän dùa vµo c¸c yÕu tè c¬ b¶n dßng t¶i, ®iÒu kiÖn to¶ nhiÖt,®iÖn ¸p lµm viÖc, c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña van ®­îc tÝnh nh­ sau : §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ Thyristor ph¶i chÞu : Ung max = = 1,41.220=310,2(V). Chän ®iÒu kiÖn lµm m¸t cña van b»ng qu¹t nªn: §iÖn ¸p ng­îc cña van cÇn chän : Ung = KdtU . Ungmax =1,7 . 310,2 = 527,34 (V) KdtU - hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p ,chän KdtU =1,7 . Dßng lín nhÊt qua van: Ilv = = = 28,06 (A) Chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña van lµ cã c¸nh to¶ nhiÖt vµ ®Çy ®ñ diÖn tÝch to¶ nhiÖt; qu¹t ®èi l­u kh«ng khÝ ,víi ®iÒu kiÖn ®ã dßng ®Þnh møc cña van cÇn chän : I®m =ki Ilv =(2¸2,5).28,06A §Ó an toµn ta chän I®m= 2,5 .28,06 = 70,15A Tõ c¸c th«ng sè Unv ,I®mv ta chän 2 Thysistor kÝ hiÖu S8012MH cã c¸c th«ng sè sau : - §iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i cña van: Un = 600 (V) - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®m = 80 (A) - §Ønh xung dßng ®iÖn: Ipik = 415 (A) - Dßng ®iÖn cña xung ®iÒu khiÓn: I®k = 50 (mA) - §iÖn ¸p cña xung ®iÒu khiÓn: U®k = 2,5 (V) - Dßng ®iÖn rß: Ir = 3 (mA) - Sôt ¸p lín nhÊt cña Thyristor ë tr¹ng th¸i dÉn lµ : DU = 1,9 (V) - Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p : = 500 (V/s) - Thêi gian chuyÓn m¹ch : tcm = 50(ms) - NhiÖt ®é lµm viÖc cùc ®¹i cho phÐp :Tmax = 125 oC 2.TÝnh to¸n chän §ièt c«ng suÊt Dßng ®iÖn chØnh l­u cùc ®¹i ch¶y qua ®ièt lµ: Imax = 0.7Id =70,15.0,75 = 56,6 (A) §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ §ièt ph¶i chÞu : Unmax=U2 =310,2 (V). Tõ c¸c th«ng sè trªn ta chän 2 §i«t KY719 cã c¸c th«ng sè sau: - §iÖn ¸p ng­îc cña van: Un = 360(V) - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®m = 60(A) - §Ønh xung dßng ®iÖn: Ipik = 400(A) - Dßng ®iÖn rß : Ir = 0,01(mA) - Tæn hao ®iÖn ¸p ë tr¹ng th¸i më cña ®ièt : DU =1,1(V) - NhiÖt ®é lµm viÖc cùc ®¹i cho phÐp :Tmax = 150 oC TÝnh to¸n chän thiÕt bÞ b¶o vÖ van thyristor c«ng suÊt Trong qu¸ tr×nh van ho¹t ®éng th× van ph¶i ®­îc lµm m¸t ®Ó van kh«ng bÞ ph¸ háng vÒ nhiÖt v× vËy ta ®· tÝnh to¸n chÕ ®é lµm m¸t cô thÓ cho van råi. Tuy nhiªn, van còng cã thÓ bÞ háng khi van ph¶i chÞu tèc ®é t¨ng dßng, t¨ng ¸p qu¸ lín.Nh­ng v× dßng chØ t¨ng khi qua thyistor trong thêi gian rÊt ng¾n 13s nªn van cã thÓ chÞu ®­îc. §Ó tr¸nh hiÖn t­îng qu¸ ¸p trªn van dÉn ®Õn háng van ta ph¶i cã nh÷ng biÖn ph¸p thÝch hîp ®Ó b¶o vÖ van. BiÖn ph¸p b¶p vÖ van th­êng dïng nhÊt lµ m¾c m¹ch R, C song song van ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p vµ m¾c nèi tiÕp cuén kh¸ng ®Ó h¹n chÕ tèc ®é t¨ng dßng. Ti R C C¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn nãi chung còng nh­ Thyristor rÊt nh¹y c¶m víi ®iÖn ¸p vµ tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p ( ) ®Æt lªn nã . C¸c nguyªn nh©n g©y nªn qu¸ ¸p th× chia thµnh hai lo¹i : - Nguyªn nh©n bªn ngoµi : Do c¾t ®ét ngét m¹ch ®iÖn c¶m,do biÕn ®æi ®ét ngét cùc tÝnh cña nguån, khi cÇu ch¶y b¶o vÖ ®øt hoÆc khi cã sÊm sÐt. - Nguyªn nh©n bªn trong ( néi t¹i ) : Khi van chuyÓn tõ tr¹ng th¸i më sang tr¹ng th¸i kho¸, do sù ph©n bè kh«ng ®Òu ®iÖn ¸p trong c¸c van m¾c nèi tiÕp. ë ®©y ta quan t©m ®Õn viÖc b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¸c nguyªn nh©n bªn trong g©y ra. Nguyªn nh©n qu¸ ®iÖn ¸p trªn van lµ do sù suÊt hiÖn dßng ®iÖn ng­îc ch¶y qua mçi van khi nã chuyÓn tõ tr¹ng th¸i më sang tr¹ng th¸i kho¸. Dßng ®iÖn ng­îc nµy suy gi¶m rÊt nhanh do vËy sÏ suÊt hiÖn sù qu¸ ®iÖn ¸p §Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng qu¸ ®iÖn ¸p nµy ta dïng m¹ch R-L-C nh­ng do m¹ch ®· cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m nªn ta chØ cÇn dïng m¹ch R-C ®Êu song song nh­ h×nh vÏ. Theo kinh nghiÖm Chän :R = 100W ; C= 0,5 mF Khi van khãa dßng ®iÖn ng­îc sÏ chuyÓn tõ van sang m¹ch b¶o vÖ Ch­¬ng 3 ThiÕt KÕ vµ tÝnh to¸n M¹ch ®iÒu khiÓn Nguyªn lý thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. 1. Thyristor chØ më cho dßng ch¶y qua khi tho¶ m·n hai ®iÒu kiÖn : UAK > 0 IG > 0 Khi thyristor chuyÓn sang tr¹ng th¸i dÉn th× cùc ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông. Thyristor chØ trë vÒ tr¹ng th¸i kho¸ nÕu dßng ®iÖn IA < IH. ( IH : dßng ®iÖn duy tr× ) Chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn : + §iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung trong ph¹m vi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt lªn A-K cña thyristor. + T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ diÒu kiÖn më thyristor, ®é réng xung tx ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: di/dt : tèc ®é biÕn thiªn dßng t¶i. 2.CÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn thyristor. UAK : ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ( ®iÖn ¸p mét chiÒu ). Ut : ®iÖn ¸p tùa ( ®ång bé víi ®iÖn ¸p A-K cña thyristor ). HiÖu ®iÖn ¸p | U®k - Ut | ®­a vµo kh©u so s¸nh. a. Trig¬: ®Çu ra nhËn ®­îc mét chuçi xung ch÷ nhËt. b. Kh©u t¹o xung. c. Kh©u khuÕch ®¹i xung. d. Kh©u biÕn ¸p xung. Thay ®æi U®k cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc 3. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn. Cã hai nguyªn t¾c: a. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh: U®k + Ut ®­a ®Õn ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh, b»ng c¸nh lµm biÕn ®æi U®k ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc . Khi U®k = 0 ta cã = 0 Khi U®k 0 Quan hÖ gi÷a vµ U®k nh­ sau : Ta lÊy U®kmax = Utmax. b. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos. Nguyªn t¾c nµy dïng hai ®iÖn ¸p : §iÖn ¸p ®éng bé Ut v­ît tr­íc ®iÖn ¸p A-K cña thyristor mét gãc b»ng p/2. ( NÕu UAK = Asint th× Ut = Bcost ). UAK cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc theo hai h­íng d­¬ng vµ ©m. Ut + U®k ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo kh©u so s¸nh. Khi Ut + U®k = 0 ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh. U®k + Bcos = 0 Þ = arccos( -U®k/B ). Th­êng lÊy B = U®kmax. Khi U®k = 0 th× = /2. Nguyªn t¾c nµy ®­îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ chØnh l­u chÊt l­îng cao. NhËn xÐt: Yªu cÇu cña ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha cã thÓ dïng nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh v× nã ®¬n gi¶n vµ ®¸p øng ®­îc yªu cÇu m¹ch lùc. §iÒu khiÓn thyristor trong s¬ ®å chØnh l­u hiÖn nay th­êng gÆp lµ ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Néi dung cña nguyªn t¾c nµy cã thÓ m« t¶ theo gi¶n ®å h×nh d­íi ®©y: Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin ®Æt vµo anod cña thyristor, ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc gãc më cña thyristor trong vïng ®iÖn ¸p+anod, ta cÇn t¹o mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c, ta th­êng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa hay ®iÖn ¸p r¨ng c­a Urc. Nh­ vËy ®iÖn ¸p tùa cÇn cã trong vïng ®iÖn ¸p d­¬ng anod. Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm (t1,t4) ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (Urc=U®k), trong vïng ®iÖn ¸p d­¬ng anod, th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn X®k. Thyristor ®­îc më t¹i thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn (t1,t4) cho tíi cuèi b¸n kú (hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0). S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn T¹o ®iÖn ¸p tùa Khèi so s¸nh T¹o d¹ng xung vu«ng Dao ®éng t¹o xung vu«ng KhuyÕch ®¹i vµ t¹o xung ®Çu ra Tiristo T¹o ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn T¹o tÝn hiÖu U®k o Khèi ®ång pha §Ó thùc hiÖn ®­îc ý ®å ®· nªu trong phÇn nguyªn lý ®iÒu khiÓn ë trªn, m¹ch ®iÒu khiÓn bao gåm c¸c khèi c¬ b¶n trªn h×nh vÏ sau: NhiÖm vô cña c¸c khèi trong s¬ ®å ®iÒu khiÓn. -Khèi ®ång pha: cã nhiÖm vô t¹o ®iÖn ¸p tùa Urc (th­êng gÆp lµ ®iÖn ¸p d¹ng r¨ng c­a tuyÕn tÝnh) trïng pha víi ®iÖn ¸p anod cña thyristor. -Khèi t¹o ®iÖn ¸p ®iªï khiÓn:®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu tæng hîp tÝn hiÖu dßng ®iÖn ®­a vµo khèi so s¸nh cïngvíi ®iÖn ¸p ®ång pha. -Khèi so s¸nh :cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k, t×m thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau (U®k=Urc). T¹i thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau, th× ph¸t xung ë ®Çu ra ®Ó göi sang tÇng khuyÕch ®¹i. Khèi so s¸nh ¶nh h­ëng rÊt lín tíi sai lÖch tÝn hiÖu tÜnh cña hÖ thèng. Khèi nµy th­êng ®­îc thiÕt kÕ b»ng vi m¹ch hoÆc b¸n dÉn nªn kÝch th­íc nhá gän ,®é tin cËy cao ,gi¸ thµnh h¹. -Khèi t¹o xung :cã nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më thyristor.Bao gåm :kh©u söa xung söa ch÷a h×nh d¹ng xung cho phï hîp kinh tÕ nhÊt, kh©u khuÕch ®¹i vµ t¹o xung ®Çu ra t¹o xung cã biªn ®é vµ ®é réng cÇn thiÕt ®Ó më thyristo ch¾c ch¾n. §Çu ra cã thÓ ®­a trùc tiÕp tíi Ti hoÆc gi¸n tiÕp qua biÕn ¸p xung ,tranzito quang ®Ó c¸ch li víi m¹ch ®éng lùc III..TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn 1. Kh©u khuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung. a.TÝnh biÕn ¸p xung : *Trong s¬ ®å trªn : - §iÖn trë R11 h¹n chÕ dßng qua transitor - D6 chèng qu¸ ¸p trªn transitor - D9,D7 ng¨n xung ©m vµo cùc ®iÒu khiÓn - D10,D8 gi¶m qu¸ ¸p trªn trªn tiÕp gi¸p G-K khi thyristor ph©n cùc ng­îc * T¸c dông cña biÕn ¸p xung: - BiÕn ¸p xung cã nhiÖm vô t¹o xung ®iÒu khiÓn vµ c¸ch ly m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc - BiÕn ¸p xung lµ lo¹i biÕn ¸p ®Æc biÖt ,trong ®ã ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÝa s¬ cÊp cã d¹ng xung ch÷ nhËt mµ kh«ng ph¶i lµ ®iÖn ¸p h×nh sin , tÇn sè lµm viÖc cña biÕn ¸p xung cã thÓ vµi tr¨m Hz ®Õn hµng tr¨m kHz - S¬ ®å t­¬ng ®­¬ng : sBiÕn ¸p xung cã sè vßng d©y rÊt Ýt ( w <= 100) , do ®ã ®iÖn trë thuÇn cña cuén d©y rÊt nhá cã thÓ bá qua , ®iÖn c¶m t¶n cña cuén d©y còng cã thÓ bá qua - C¸c ®¹i l­îng trªn s¬ ®å: r : ®iÖn trë trong cña nguån ®iÖn ¸p E : nguån ®iÖn ¸p xung ch÷ nhËt N= w1/w2 : tû sè biÕn cña m¸y biÕn ¸p R’= R/N2 : ®iÖn trë t¶i t­¬ng ®­¬ng I’= N.i2 : dßng t¶i t­¬ng ®­¬ng U’ = U /N : ®iÖn ¸p t­¬ng ®­¬ng trªn t¶i L = (a wt2 S) / l : ®iÖn c¶m tõ ho¸ biÕn ¸p xung a = . 0 : ®é tõ thÈm tuyÖt ®èi 0= 4 10 -7 H/m S : tiÕt diÖn m¹ch tõ , l chiÒu dµi trung b×nh cña m¹ch tõ. Chän tû sè cña biªn ¸p xung N=2 Ta biÕt ®iÖn ¸p thø cÊp cña biÕn ¸p xung: U2 = Ug = 2,5 V §iÖn ¸p cuén s¬ cÊp biÕn ¸p xung U1 = U2.N = 2,5 . 2 = 5(V). Dßng ®iÖn thø cÊp cña biÕn ¸p xung I2 = Ig = 50 mA Dßng ®iÖn cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung I1 = I2/N = 50/2 = 25 m A §é tõ thÈm : = 6000 A/m Lâi s¾t dïng vËt liÖu ferit , diÖn tÝch lâi S = 1 cm2 §é tõ ho¸ : BS = 0,45 tesla ta biÕt U1 = w1/t = w1/tx = w1 Bs.S/tX suy ra : w1= tx: chiÒu dµi cña xung vßng Sè vßng cuén thø cÊp BAX lµ: vßng mËt ®é dßng ®iÖn J = 2 A/mm2 tiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp ®­êng kÝnh cña d©y quÊn s¬ cÊp tiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp tiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp b-TÝnh kh©u khuÕch ®¹i xung: Ta cã : Ug = 2.5 V Ig = 50 mA Nh­ vËy: U2 = 2,5 V , I2 = 50 mA. ®iÖn ¸p bªn s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung : U1 = N. U2 = 2 . 2,5 = 5 V I1 = I2/ N = 50/2 = 25 mA Chän bãng T3 víi c¸c th«ng sè : UCE = 35 V ICE = 3 A gi¸ trÞ cña R20 R20 = Dßng ®iÖn qua cùc baz¬ cña T3 : IBT3 = Dßng qua emit¬ cña T2 còng chÝnh lµ dßng baz¬ cña T3: IET2 = IBT3 = 2mA 2. Kh©u ®ång pha *§iÖn ¸p ®ång pha ta chän lµ - 15 ÷ + 15 dßng ®iÖn I = 100 mA D1, D2 ta chän lo¹i 1001 cã c¸c th«ng sè U = 220 V I = 1 A * Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Trong nöa chu kú ®Çu ®iÖn ¸p ®Æt lªn D1 lµ ng­îc vµ ®iÖn ¸p ®Æt lªn D2 lµ thuËn , ®iÖn ¸p lµ ®iÖn ¸p cuén w22 ,trong nöa chu kú tiÕp theo D1 ph©n cùc thuËn cßn D2 ph©n cùc ng­îc ®iÖn ¸p ra lµ ®iÖn ¸p cña cuén w21 nh­ vËy ®iÖn ¸p ra lÊy phÇn phÇn ©m cña ®iÖn ¸p nguån. 3. Kh©u dÞch ®iÖn ¸p: 4. Kh©u ®ång bé t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a. * S¬ ®å : nÕu dßng qua tô cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi th× ®iÖn ¸p trªn tô thay ®æi theo quy luËt tuyÕn tÝnh : UC = IC.t / C . Do ®ã IC/C =UC/t =6.103 .Tõ ®ã dßng qua tô cã gia trÞ lµ: IC = C.6.103 Chän tô C =0,22uF IC =1,32mA => R5 =Un/UC = 12/(1,32.10-3) = 9 K Chän R5 =9K Trong kho¶ng 9ms cßn l¹i ;dßng qua tô C b»ng dßng qua ®iÖn trë VR2+R4 . Ta ph¶i chän gÝa trÞ dßng ®iÖn sao cho tô C phãng ®iÖn vÒ ®Õn 0 V sau ®óng 9ms . Trong kho¶ng thêi gian nµy ®iÖn ¸p C thay ®æi theo quy luËt UC = 6V – (IC/C)/9.10-3 =>IC = 0,15.10-3 mA =>VR2+R4 = 12/0,15.10-3 = 80K §Ó hiÖu chØnh ®­îc ®iÖn ¸p trªn t ô C ® óng =0V sau 9ms th× : R4 = 51 K ; VR1 =51 K 4- Kh©u so s¸nh. * s¬ ®å *nguyªn lý ho¹t ®éng : §iÖn ¸p r¨ng c­a ®­îc ®­a vµo cùc kh«ng ®¶o cña kh©u so s¸nh , cßn ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­îc ®­a vµo cùc ®¶o cña kh©u nµy , nh­ vËy ®©y lµ kh©u so s¸nh kh«ng ®¶o : khi Urc < Udk th× Ura - E1 khi Urc > Udk th× Ura + E1 khi Urc = Udk th× kh©u so s¸nh lËt tr¹ng th¸i cña ®Çu ra. Chän ®iÖn trë h¹n chÕ ®Çu vµo R7 = R27 = 15 k KhuÕch ®¹i thuËt to¸n ta chän lo¹i TL 084 víi nguån nu«i Vcc = So s¸nh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn víi ®iÖn ¸p r¨ng c­a ta ®­îc chuçi xung vu«ng liªn tiÕp 5. TÝnh chän cæng AND . * ký hiÖu vµ b¶ng ch©n lý : * ta chän cæng AND hä CMOS lo¹i IC 4081 víi th«ng sè Vdd=12V NhiÖt ®é lµm viÖc : - 400 ®Õn 800 C C«ng suÊt tiªu thô p = 2,5 nW/ 1cæng 6. TÝnh chän bé t¹o xung chïm :Ta sö dông vi m¹ch 555 * s¬ ®å Víi tÇn sè mong muèn f = 10 kHz ta ph¶i chän R = 100 W; C2=0,7 mF TÇn sè ®­îc tÝnh theo biÓu thøc = 10000Hz Tõ ®ã T0 = 0,1(ms) Ta ®iÒu chØnh ®Ó R8=R9=R. CH­¬NG IV M¹CH PH¶N HåI I-M¹ch ph¶n håi dßng: Dßng ®iÖn cÇn æn ®Þnh g©y lªn sôt ¸p trªn ®iÖn trë sun Rs,ta gi¶ sö sôt ¸p lµ 3(V) qua kh©u khuyÕch ®¹i ®­îc ®­a ®Õn IC2 vµ qua IC2 ta cã hµm biÕn ®æi: U®k=(U®+Uht)*K (K lµ hÖ sè khuyªch ®¹i) NÕu dßng n¹p t¨ng lªn suy ra US t¨ng th× Uht t¨ng khi ®ã U®k ®­îc t¨ng lªn lµm a t¨ng theo dÉn ®Õn Ud gi¶m, suy ra dßng n¹p gi¶m tíi gi¸ trÞ cÇn æn ®Þnh. Gi¶ sö IC1 cã hÖ sè khuyÕch ®¹i lµ 5 ta chän c¸c gi¸ trÞ nh­ sau R22=R23=1k,R24 =5k. +V=18V,R26= 1k.(HÖ sè khuyÕch ®¹i K=2) Víi gi¸ trÞ chän nh­ vËy sÏ ®¶m b¶o kh«ng ¶nh h­ëng tíi m¹ch vµ an toµn cho IC Tl084 ®­îc chän. II- M¹ch ph¶n håi ¸p: Nguyªn lÝ gièng hÖt nh­ m¹ch ph¶n håi dßng ®iÖn nh­ng chØ kh¸c lµ ta lÊy ®iÖn ¸p ph¶n håi tõ chiÕt ¸p.VËy chän: R16=R17=1k,R16 =5k. +V=18V, R20=1k Sôt ¸p ta chän lµ 2,4 (V)suy ra chän R14=117k,R15=3k. M¹ch ®iÒu khiÓn vµ d¹ng ®iÖn ¸p: §å thÞ qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn: KÕt luËn Qua mét thêi gian lµm viÖc víi sù nç lùc cña b¶n th©n vµ sù h­íng dÉn tËn t×nh cña c¸c thÇy, ®Æc biÖt lµ ®­îc thÇy Vâ Minh ChÝnh h­íng dÉn trùc tiÕp, tíi nay em ®· hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc cña m×nh . Qua qu¸ tr×nh lµm viÖc, em ®· n¾m v÷ng h¬n phÇn lý thuyÕt ®· häc trong nhµ tr­êng vµ cã thªm sù hiÓu biÕt nhiÒu trong thùc tÕ. Tuy nhiªn do néi dung c«ng viÖc hoµn toµn míi mÎ, tÇm hiÓu biÕt cßn h¹n chÕ nªn ®å ¸n m«n häc nµy kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt. Em mong c¸c thÇy chØ b¶o gióp ®ì ®Ó em hoµn thµnh tèt h¬n n÷a nhiÖm vô cña m×nh. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Hµ Néi ngµy 04 th¸ng 12 n¨m 2004 Sinh viªn thùc hiÖn Lª Ph­¬ng Môc lôc Trang Ch­¬ng1. C«ng nghÖ vµ yªu cÇu kÜ thuËt 2 I. UPS 1. VÊn ®Ò cung cÊp ®iÖn cho nh÷ng t¶i nh¹y c¶m 2 2.Gi¶i ph¸p dïng UPS 3 3. øng dông UPS 4 4.Ph©n lo¹i UPS. 5 5.S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng UPS 7 II Acqui 7 1.Kh¸i niÖm 7 2.CÊu t¹o vµ ®Æc ®iÓm 8 3.Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng 8 4.Th«ng sè c¬ b¶n 9 5.§Æc tÝnh phãng n¹p cña acqui 11 6.Sù kh¸c nhau gi÷a acqui axit vµ acqui kiÒm 13 7.C¸c ph­¬ng ph¸p n¹p acqui 13 8.TÝnh to¸n dung l­îng acqui 14 Ch­¬ng2. Lùa chän vµ tÝnh to¸n m¹ch chØnh l­u 18 I.ChØnh l­u nöa chu k× 18 II.ChØnh l­u c¶ chu k× víi biÕn ¸p cã trung tÝnh 18 III.ChØnh l­u cÇu 1 pha ®iÒu khiÓn hoµn toµn 20 IV.ChØnh l­u cÇu 1 pha b¸n ®iÒu khiÓn 20 Ch­¬ng3.ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn 28 I.Nguyªn lÝ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. 28 II.S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn . 30 III.TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn 31 Ch­¬ng 4. M¹ch ph¶n håi 40 I.M¹ch ph¶n håi dßng ®iÖn 40 II.M¹ch ph¶n håi ®iÖn ¸p 41 III. S¬ ®å m¹ch ®IÒu khiÓn 42 IV. §æ thÞ qu¸ tr×nh ®iªu khiÓn 43