Đồ án Điện tử công suất cầu 1 pha

Lời nói đầu Như chúng ta đã biết trong tất cả các hệ thống máy móc, thiết bị điện dùng trong sinh hoạt và sản xuất hiện nay chủ yếu sử dụng nguồn điện xoay chiều .Tuy nhiên bên cạnh đó không ít những thiết bị điều khiển từ nguồn 1 chiều ,vì nhiều tính năng đặc biệt của nó. Nguồn điện 1 chiều có thể được sản xuất từ máy phát điện 1 chiều ,hoặc lấy từ nguồn xoay chiều qua các thiết bị chỉnh lưu ,lọc .Dòng điện 1 chiều sản sinh ra từ MFĐ1C thường có chất lượng coa hơn nhưng do thiết bị phức tạp và ít kinh tế nên trong kỷ thuật người ta thường tạo dòng điện 1 chiều bằng cách chỉnh lưu từ dòng xoay chiều.Đó cũng chính là nội dung và ý nghĩa của tập thuyết minh này. Nội dung tập thuyết minh này trình bày thiết kế bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển ,biến dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều để điều khiển tốc độ phần ứng của động cơ diện 1 chiều kích từ độc lập.Nội dung gồm có 5 phần: Phần 1: Tổng quan vềbộ chỉnh lưu cầu 1 pha có diều khiển. Phần 2: Tính chọn mạch động lựcvà cuộn kháng cân bằng. Phần 3: Tính chọn mạch bảo vệ. Phần 4: Thiết kế mạch bảo vệ theo nguyên lý ARCCOS. Phần 5: Mô phỏng hệ htống trên Circuitmaker. Và một bản vẽ đầy đủ trên giấy A3. Nhiệm vụ thiết kế và yêu cầu: Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển cho phản ứng của động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các thông số sau: 1. Điện áp phần ứng: Uưđm=110VCD 2. Dòng điện phần ứng: Iưđm=2.5A 3. Công suất động cơ: P**=160W Yêu cầu: 1. Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập . 2. Tổng quan về bộ chỉnh lưu cầu một pha. 3. Tính chọn mạch động lực. 4. Tính chọn mạch bảo vệ và cuộn kháng san bằng. 5. Thiết kế mạch điều khiển theo nguyên lý ARCCOS. 6. Mô phỏng. 7. Một bản vẽ đầy đủ về bộ chỉnh lưu trên giấyA3.

doc30 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 12/06/2013 | Lượt xem: 4146 | Lượt tải: 15download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Điện tử công suất cầu 1 pha, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lêi nãi ®Çu c&d ˜ Nh­ chóng ta ®· biÕt trong tÊt c¶ c¸c hÖ thèng m¸y mãc, thiÕt bÞ ®iÖn dïng trong sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt hiÖn nay chñ yÕu sö dông nguån ®iÖn xoay chiÒu .Tuy nhiªn bªn c¹nh ®ã kh«ng Ýt nh÷ng thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tõ nguån 1 chiÒu ,v× nhiÒu tÝnh n¨ng ®Æc biÖt cña nã. Nguån ®iÖn 1 chiÒu cã thÓ ®­îc s¶n xuÊt tõ m¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu ,hoÆc lÊy tõ nguån xoay chiÒu qua c¸c thiÕt bÞ chØnh l­u ,läc .. .Dßng ®iÖn 1 chiÒu s¶n sinh ra tõ MF§1C th­êng cã chÊt l­îng coa h¬n nh­ng do thiÕt bÞ phøc t¹p vµ Ýt kinh tÕ nªn trong kû thuËt ng­êi ta th­êng t¹o dßng ®iÖn 1 chiÒu b»ng c¸ch chØnh l­u tõ dßng xoay chiÒu.§ã còng chÝnh lµ néi dung vµ ý nghÜa cña tËp thuyÕt minh nµy. Néi dung tËp thuyÕt minh nµy tr×nh bµy thiÕt kÕ bé chØnh l­u cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn ,biÕn dßng xoay chiÒu thµnh dßng 1 chiÒu ®Ó ®iÒu khiÓn tèc ®é phÇn øng cña ®éng c¬ diÖn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.Néi dung gåm cã 5 phÇn: PhÇn 1:Tæng quan vÒbé chØnh l­u cÇu 1 pha cã diÒu khiÓn. PhÇn 2:TÝnh chän m¹ch ®éng lùcvµ cuén kh¸ng c©n b»ng. PhÇn 3:TÝnh chän m¹ch b¶o vÖ. PhÇn 4:ThiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ theo nguyªn lý ARCCOS. PhÇn 5:M« pháng hÖ htèng trªn Circuitmaker. Vµ mét b¶n vÏ ®Çy ®ñ trªn giÊy A3. Víi sù cè b¾ng nç lùc cña b¶n th©n cïng víi sù h­íng dÉn gióp ®ì tËn t×nh cña thÇy gi¸o h­íng dÉn §oµn Quang Vinh,thÇy gi¸o bé m«n NguyÔn M¹nh Hµ vµ c¸c thÇy c« kh¸c trong khoa.Nh­ng do thêi gian vµ n¨ng lùc cßn h¹n chÕ,kiÕn thøc chuyªn ngµnh ch­a nhiÒu, nªn ch¾c ch¾n trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ cßn nhiÒu sai sãt ,mong ®­îc c¸c thÇy c« chØ dÉn thªm. Cuèi cïng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy giµo h­íng dÉn §oµn Quanh Vinh, thÇy gi¸o bé m«n NguyÔn M¹nh Hµ cïng tÊt c¶ c¸c thÇy c« trong Khoa. Chóc c¸c thÇy c« cïng gia quyÕn lu«n m¹nh khoÎ vµ h¹nh phóc,chóc buæi b¶o vÖ thµnh c«ng tèt ®Ñp. Sinh viªn : Hoµng V¨n c NhiÖm vô thiÕt kÕ vµ yªu cÇu: NhiÖm vô thiÕt kÕ: ThiÕt kÕ bé chØnh l­u cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn cho ph¶n øng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp cã c¸c th«ng sè sau: §iÖn ¸p phÇn øng: U­®m=110VCD Dßng ®iÖn phÇn øng:I­®m=2.5A C«ng suÊt ®éng c¬: P®m=160W Yªu cÇu: Tæng quan vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp . Tæng quan vÒ bé chØnh l­u cÇu mét pha. TÝnh chän m¹ch ®éng lùc. TÝnh chän m¹ch b¶o vÖ vµ cuén kh¸ng san b»ng. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn theo nguyªn lý ARCCOS. M« pháng. Mét b¶n vÏ ®Çy ®ñ vÒ bé chØnh l­u trªn giÊyA3. PhÇn I : tæng quan vÒ m¹ch chØnh l­u cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn víi phô t¶i lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Nguyªn lý lµm viÖc. Phô t¶i cã thÓ thay thÕ b»ng mét søc ph¶n ®iÖn E nèi tiÕp víi mät ®iÖn rë R vµ mét ®iÖn c¶m L. u1 ud u2 T2 T3 N M A B L R E T4 T1 id S¬ ®å: Trong s¬ ®å nµy cã 4 Thyristor T1 ,T2 ,T3,T4. C¸c Thiristor nµy ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng c¸c xung dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn t­¬ng øng :iT1,iT2,iT3,iT4 . M¹ch chØnh l­u ®­îc cÊp tõ mét nguån ®iÖn xoay chiÒu qua MBA víi ®iÖn ¸p thø cÊp u2 =U2msinq (q=w.t). C¸c xung ®iÒu khiÓn nµy cã chu k× víi u 2 nh­ng xuÊt hiÖn kh«ng ®ång thêi víi u2 .C¸c xung iT1, iT3 xuÊt hiÖn sau u2 mét gãc a ,cßn c¸c xung iT2 vµ iT4 xuÊt hiÖn sua u2 mét gãc a+p Ta chØ xÐt m¹ch nµy khi ®iÖn c¶m L rÊt lín vµ E nhá h¬n gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p chØnh l­u Udo.trong tr­êng hîp ®ã m¹ch lµm viÖc ë chÕ ®é cung cÊp liªn tôc ®iÖn ¸p cho phô t¶i vµ dßng ®iÖn qua phô t¶i hÇu nh­ kh«ng ®æi vµ b»ng gi¸ trÞ trung b×nh cña nã Id Ngoµi ra tuú theo gãc më chËm a cña Thyristor mµ m¹ch nµy cã thÓ lµm viÖc ë 2 chÕ ®é : ChÕ ®é nghÞch l­u phô thuéc khi :a > p/2 vµ E<0 ChÕ ®é chØnh l­u khi: a 0 Ta chØ xÐt tr­êng hîp m¹ch lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u. Trong nöa chu kú ®Çu cña ®iÖn ¸p u2 (00 th× T1, T3, ®­îc ph©n cùc thuËn .Do ®ã khi xung ®iÒu khiÓn iT1, iT3 ®Õn gãc pha q=a c¸c T1 ,T3 më theo chu tr×nh ,dßng ®iÖn ®i tõ A qua T1 ®Õn M qua t¶i ®Õn N sau ®ã qua T3 vÒ B .§iÖn ¸p chØnh l­u ud= u2 =U2msinq. ®iÖn ¸p trªn T1,T3 b»ng 0 dßng diÖn qua phô t¶i ®­îc x¸c ®Þnh theo ph­¬ng tr×nh : L +R.id +E=u2=U2msinq. Lóc nµy q=p ,u2=0 nh­ng T1 vµ T3 vÉn ch­a kho¸ v× dßng ®iÖn id qua chóng vÉn >0 Sang n÷a chu kú sau cña u2 (p<q<2p) ,u2 <0 c¸c thyristor T2 vµ T4 ®­îc ph©n cùc thuËn .Do ®ã khi xung ®iÒu khiÓn iT2 vµ iT4 ®Õn gãc pha q=a+p th× T2 vµ T4 më theo chu tr×nh ,dßng ®iÖn ®i tõ B qua T2 ®Õn M qua phô t¶i ®Õn N sau ®ã qua T4 vµ vÒ A §iÖn ¸p chØnh l­u :ud = -u2 =-U2msinq Cßn dßng ®iÖn chØnh l­u biÕn thiªn nh­ nöa chu kú ®Çu. Sù më cña T2 vµ T4 lµm cho uN =uA vµ uM=uB ,Do ®ã ®iÖn ¸p trªn T1 vµ T3 t¹i thêi ®iÓm q=a+p lµ: uT1=uA-uM=uA-uB=u2<0 uT3=uN-uB= uA-uB=u2<0 ®iÒu nµy lµm cho T1 vµ T3 t¾t h¼n mét c¸ch tù nhiªn BiÓu thøc x¸c ®Þnh Ud, Id. Do cã ®iÖn c¶m L trong m¹ch t¶i nªn thùc tÕ dßng id lµ dßnh liªn tôc,id =Id GÝa trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p chØnh l­u Ud= Khi T1 vµ T3 më cho dßng ch¹y qua ta cã ph­¬ng tr×nh : L +R.id +E=u2=U2msinq. X=w.L Do a<p/2 nªn Ud lu«n d­¬ng hay : Ud =R.Id+E -Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn chØnh l­u: Id=(Ud-E)/R D¹ng ®­êng cong ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn chØnh l­u. Víi diÖn ¸p Ud vµ dßng ®iÖn Id ®­îc x¸c ®inh ta vÏ ®­îc ®­êng cong ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nh­ sau: iT2,4 iT1,3 0 id ud ud 0 0 0 0 0 0 0 0 id Id iT1,3 iT2,4 i2 Id Id Id Id Id ChØnh l­u cÇu ®iÒu khiÓn mét pha ,t¶i R+L+E HiÖn t­îng trïng dÉn. S¬ ®å trïng dÉn ®­îc tr×nh bµy nh­ h×nh vÏ. ud ic2 ic1 ud T4 T3 N M A B L R E T1 T2 id e2 id id iT1 iT2 Gi¶ thiÕt T1 vµ T3 ®ang më cho dßng ch¹y qua, iT1,3=Id. Khi q=q2 cho xung ®iÒu khiÓn më T2 vµ T4 .V× sù cã mÆt cña Lc nªn dßng iT1,3kh«ng thÓ gi¶m ®ét ngét tõ Id ®Õn 0,mµ dßng iT2,4 còng kh«ng t¨ng tõ 0 ®Õn Id. Lóc nµy c¶ 4 Thyristor ®Òu më cho dßng ch¹y qua,phô t¶i bÞ ng¾n m¹ch ,ud=0, nguån e2 còng bÞ ng¾n m¹ch sinh ra dßng Ic. Ta cã ph­¬ng tr×nh : U2msinq=Xc. NÕu chuyÓn gèc to¹ ®é vÒ q2,ta cã : U2msin(q+a)=Xc. ic= §Æt ic=ic1+ic2 víi ic1=ic2=ic/2. ic1 lµm t¨ng dßng trong T4 vµ gi¶m dßng trong T3 ic2 lµm t¨ng dßng trong T2 vµ gi¶m dßng trong T1 iT2,4= iT1,3=Id- Khi kÕt thóc giai ®o¹n trïng dÉn tøc lµ khi q=m,iT1,3=0, vËy ph­¬ng tr×nh chuyÓn m¹ch cã d¹ng : cosa-cos(m+a)= X¸c ®Þnh DUm. DUm.= suy ra : DUm=. Khi Lc¹0 trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i sÏ lµ: U’d=Ud-. VíiUd= PhÇn II :tÝnh chän m¹ch ®éng lùc TÝnh chän m¹ch ®éng lùc víi s¬ ®å vµ th«ng sè sau: C«ng suÊt ®éng c¬:P=160W §iÖn ¸p ®éng c¬:U­=110VDC Dßng ®iÖn I­=2.5A HÖ sè dù trö ®iÖn ¸p:Ku=1.6 HÖ sè dù trö dßng ®iÖn :K=1.2 u1 ud u2 T4 T3 N M A B L R E T1 T2 id I.TÝnh chän bé biÕn ®æi : 1.X¸c ®inh ®iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng t¶i vµ ®iÖn ¸p ra cña MBA: a.§iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng t¶i: Bé biÕn ®æi chØnh l­u Thyristor cÇn cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p kh«ng t¶i ®¶m b¶o cÊp cho phÇn øng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu .Theo tµi liÖu h­íng dÉn §TCS-NBÝnh:§iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng t¶i ®­îc tÝnh nh­ sau: Ud=[Cu* Ud+4%Udmax+1.5% Udmax+ UdFmax]/b(3) Trong ®ã: b= 0.95:hÖ sè dao ®éng Cu =1.06 :lµ hÖ sè dù tr÷ sôt ¸p. Udmax:®iÖn ¸p chØnh l­u cùc ®¹i . Udmax=U­®m=110V 4% Udmax:tæn thÊt ®iÖn trë cña ®éng c¬ g©y ra 1.5% Udmax: tæn thÊt ®iÖn c¶m cña ®éng c¬ g©y ra UdFmax=2:§iÖn ¸p sôt trªn 2 Thyristor : ThÕ c¸c sè vµo (3) ta ®­îc : Ud=(1.06*110+0.04*110+0.015*110+2)/0.95=131V. VËy ®iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng t¶i :Ud=131V b.Gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha thø cÊp MBA: ta cã : Ud= ,ví a=0 Suy ra: U2= c. Tû sè MBA: m= d.§iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mçi Thyristor ph¶i chÞu : 2.X¸c ®Þnh dßng ®iÖn chØnh l­u ,dßng ®iÖn mçi pha cña MBA Dßng ®iÖn chØnh l­u : Dßng ®iÖn chØnh l­u còng nchÝnh lµ dßng ®iÖn ch¶y trong phÇn øng cña ®éng c¬ nªn Id=I­=2.5A Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn ch¶y trong mçi Thyristor : Io=Id/2=2.5/2=1.25A Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn ch¶y trong pha thø cÊp MBA: I2=Id=2.5A Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn ch¶y trong pha s¬ cÊp MBA: I1=mI2=0.66*2.5=1.65A 3.Chän Thyristor : Ta cã: HÖ sè dù trö ®iÖn ¸p:Ku=1.6 HÖ sè dù trö dßng ®iÖn :K=1.2 Chon Thyristor chÞu ®­îc: -®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt:Ung=Ku*Uim=1.6*205.6=329V -dßng ®iÖn trung b×nh: Itb=K*Io=1.2*1.25=1.5A Theo b¶ng I.4 trang 32 §TCS-NBÝnh ta chän Thyristor do Liªn X« (cñ) chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè kû thuËt sau: Itb (A) Uim (KV) DU (V) toff (ms) ig (A) Ug (V) di/dt (A/ms) du/dt (V/ms) 2 0.35 2 35 0.2¸0.35 4 100 100 4.TÝnh chän MBA a:M¹ch tõ -C«ng suÊt biÓu kiÕn MBA: S1= U1*I1=220*1.65=363(W) S2= U2*I2=138*2.5= 363(W) S=(S1+S2)/2=363(W). MBA 1 pha ,ta chän m¹ch tõ 1 trô ,C=1mF,f=50Hz. -TiÕt diÖn tÝnh tãan theo c«ng thøc kinh ngiÖm : Q=k* MBA dÇu nªn chän k=5 Suy ra : Q=5 cm2 Víi c«ng suÊt Q=13.47 cm2 Theo trang 77 §TCS-NBÝnh vµ tÇn sè 50Hz , bÒ dµy 0.35 mm.Ta chän MBA cã c¸c th«ng sè sau(chän theo Q=13.6 cm2 ) a (mm) h (mm) c (mm) C (mm) H (mm) B (mm) 40 100 40 160 140 40 h a a12 c C H c B TiÕt diÖn trô *Trô : TiÕt diÖn th« = c*B=4*4=16cm2 TiÕt diÖn hiÖu qu¶:=0.95*20=15.2cm2 Träng l­îng trô :=7.5*0.152*2=2.28Kg *Quylat: TiÕt diÖn th«:=a*B=4*4=16Kg TiÕt diÖn hiÖu qu¶:=0.95*16=1.52Kg Träng l­înh Quylat:=7.5*0.152*1.6*1=1.824Kg *Tõ c¶m Trong c¸c trô chän:Bm=1.1T Trong c¸c Quylat chän:B’m=1.1*=1.1T b.D©y quÊn : Sè vßng d©y mçi fa: S¬ cÊp :n1=vßng Thø cÊp:n2=vßng Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1=J2=2.75A/mm2 §­êng kÝnh ph¸i d©y qu©n s¬ cÊp: d1= §­êng kÝnh ph¸i d©y qu©n thø cÊp: d2= *Chän d©y quÊn: Theo b¶ng II.3 “Th«ng sè d©y dÉn tiÕt diÖn trßn”:víi .d1=0.87mm S=0.5809mm2 5.16g/m, 1=0.027W/m .d2=1.08mm S=0.9161mm2 8.14g/m, 2=0.0188W/m *èng d©y quÊn: B¸n kÝnh èng d©y quÊn: rt= VËy ta lång vµo trô mét èng lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn dµy 1mm cã b¸n kÝnh trong 30mm .Suy ra b¸n kÝnh trong cña d©y quÊn s¬ cÊp lµ:30mm. *D©y quÊn s¬ cÊp D©y quÊn s¬ cÊp gåm 593 vßng chia lµm 6 líp(5*100+93) -Gi÷a 2 líp ®Æt 1 líp c¸ch ®iÖn 0.1mm b»ng b×a -BÒ dµy d©y quÊn s¬ cÊp : e1=d1*n+0.1*5=0.85*6+0.5=5.72 mm. B¸n kÝnh trung b×nh d©y quÊn s¬ cÊp : r1tb=rt+e1/2=30+5.72/2=32.86mm ChiÒu dµi d©y quÊn s¬ cÊp : l1=2*p* r1tb*n1*10-3=2*3.14*32.86*593*10-3=122mm §iÖn trë d©y quÊn s¬ cÊp ë 75oC la: h e1 a e2 r truc MÆt c¾t d©y quÊn trªn mét trô R1=r1l1(1+0.004*75)=0.027*122*(1.3)=4.28W *D©y quÊn thø cÊp: D©y quÊn thø còng cÊp gåm 391 vßng chia lµm 4 líp(3*100+91) -Gi÷a 2 lí ®Æt 1 líp c¸ch ®iÖn 0.1mm b»ng b×a -BÒ dµy d©y quÊn s¬ cÊp : e2=d2*n+0.1*3=1.08*4+0.3=4.62mm. B¸n kÝnh trung b×nh d©y quÊn thø cÊp : r2tb=rt+e2/2+e1+8=30+4.62/2+5.72+8=46mm ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp : l2=2*p* r2tb*n2*10-3=2*3.14*46*391*10-3=113 mm §iÖn trë d©y quÊn thø cÊp ë 75oC la: R2=r2l2(1+0.004*75)=0.0188**(1.3)=2.76 W *§iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn kh¸ng:DUx=XId X :lµ ®iÖn kh¸ng tren toµn bé trô ®­îc tÝnh nh­ sau: X=8p2n22 Trong ®ã: =8 mm lµ kho¶ng c¸ch gi÷a d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp: r= Suy ra: X=8*3.142*3912(39.445/100)*(0.008+(0.00572+0.00462)/3)*314*10-7 X=1.71 W V©þ DUx=1.71*2.5=4.274 V §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë: DUr=[R2+R1*(n2/n1)2]Id=RId DUr=[2.76+4.28*0.662]*2.5=11.56 V *§iÖn ¸p chØnh l­u khi ®Çy t¶i: U=Udo-DUx-DUr-DUFe U=131-4.274-11.56-2=113.165V *Tæn thÊt trong s¾t tõ cã tÝnh ®Õn 15% tæn thÊt phô : P=1.15*1.3*(2.28*1.1+1.824*1.1)=6.75 W *.HiÖu suÊt thiÕt bÞ chØnh l­u : h= h=% *.Tæng trë ng¾n m¹ch: Zn= Víi R=R1*m2+R2=2.76+4.28*0.662=4.624 W Suy ra Zn=` *.Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch: In= 5.TÝnh cuén kh¸ng c©n b»ng:Lcb Môc ®Ých cña cuén kh¸ng c©n b»ng Lcb lµ nh»m h¹n chÕ møc thÊp nhÊt dßng ®iÖn tuÇn hoµn,c¶n trë sù ®ét biÕn cña dßng ®iÖn ®Ó MBA vµ Thyristor lµm viÖc tèt h¬n kh«ng bÞ nÆng nÒ Gi¶ sö gãc më a1=a2=0,®Ó Icc ®¹t ®Õn gi¸ trÞ lín nhÊt ,th× lóc ®ã nguån U2 bÞ ng¾n m¹ch sinh ra dßng ®iÖn ng¾n m¹ch: In=Icc=36.66 A Lóc ®ã ta cã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng suÊt ®iÖn ®éng : TÝch ph©n 2 vÕ ta ®­îc: VËy gi¸ trÞ trung b×nh: Víi Xo=Low Ic12=2%Id=0.02*2.5=0.05 A Suy ra Xo= Mµ Lo=2Lcb+LBA Víi LBA=XBA/w=1.71/314=0.00545 H Suy ra: Lcb=(Lo-LBA)/2=(4.17-0.00545)/2=2.08H VËy Lcb =2.08H II.TÝnh chän bé läc LC: Bé läc lµ mét thiÕt bÞ nèi gi÷a nguån chØnh l­u vµ phô t¶i ®iÖn mét chiÒu.Chøc n¨ng cña bé läc lµ cho dßng ®iÖn cã tÊn sè nµo ®ã ®i qua mµ biªn ®é khong bÞ suy gi¶m ,®ång thêi lµm gi¶m m¹ch dßng ®iÖn ë tÇn sè kh¸c . §èi víi m¹ch chØnh l­u c«ng suÊt lín ta dïng bä läc LC gåm cã tô ®iÖn C m¾c song song víi phô t¶i vµ mét ®iÖn c¶m m¾c nèi tiÕp víi phô t¶i;(h×nh vÏ) L C §éng c¬ ud Bé läc LC Bé läc cã chøc n¨ng lµm gi¶m nhá thµnh phÇn xoay chiÒu cña ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn chØnh l­u .Mµ cô thÓ trong m¹ch chØnh l­u mét pha hai n÷a chu kú ta thiÕt kÕ lµ bé läc cã nhiÖm vô chñ yÕu lµ h¹n chÕ thµnh phÇn sãng hµi bËc cao vµ cho dßng ®iÖn mét chiÒu ®i qua. §iªn ¸p ®Çu ra cña c¸c bé chØnh l­u cã thÓ ®­îc triÓn khai thµnh chuæi Fourier. NÕu chØ lÊy 2 sè h¹ng ®Çu th× theo khai triÓn Furier ,®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u 1 fa 2 n÷a chu kú cã d¹ng nh­ sua: ud= Trong ®ã:U2 lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p thø cÊp MBA NÕu chóng ta gi¶ thiÕt ®èi víi sãng hµi tÇn sè thÊp mµ XL>>XC th× dßng ®iÖn xoay chiÒu ch¶y qua L vµ C sÏ quyÕt ®Þnh bëi XL vµ cã thÓ viÕt : Im= n=2 víi chØnh l­u 1 fa 2 n÷a chu kú §iÖn ¸p nhÊp nh«: DU=V Tû sè nhÊp nh«: kCL= VËy Víi :kLc=0.01 Syu ra : VËy nÕu ta chän: L=107.7mH C=1000 PhÇn III :tÝnh chän m¹ch b¶o vÖ §èi víi chØnh l­u b¸n dÉn khi tÝnh to¸n còng nh­ khi vËn hµnh ta ph¶i ®Æc biÖt l­u ý ®Õn vÊn ®Ò b¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn vµ qu¸ ®iÖn ¸p . V× van b¸n dfÉn cã kÝch th­íc nhá ,nhiÖt dung bÐ vµ nhiÖt ®ä dßng ®iÖn qua mÆt tiÕp gi¸p p_n lín nªn nã rÊt nh¹y víi qu¸ t¶i vÒ dßng.H»ng sè thêi gian ph¸t nãng cña mét b¶n Silic trong van c«ng suÊt lín chØ cã vµi phÇn tr¨m gi©y .Do ®ã kh©u b¶o vÖ ®ßi hái ph¶i cã ®é t¸c ®éng nhanh cao . MÆt kh¸c van b¸n dÉn còng rÊt nh¹y víi qu¸ ®iÖn ¸p .ChØ cÇn tån t¹i mät ®iÖn ¸p ng­îc lín h¬n gia trÞ cho phÐp trong kho¶ng vµi ms,mÆt tiÕp gi¸p p_n ®· cã thÓ bÞ chäc thñng vÒ ®iÖn . 1.B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn : Cã 2 lo¹i qu¸ dßng ®iÖn lµ: ng¾n m¹ch vµ qu¸ t¶i: a).Ng¾n m¹ch: Dïng ®Ó chØ c¸c tr­êng hîp sù cè t¹o ra dßng ®iÖn qu¸ lín nh­ ng¾n m¹ch trªn t¶i ,trªn thanh dÉn thø cÊp cña MBA (ng¾n m¹ch ngoµi),ng¾n m¹ch c¸c pha do chäc thñng van (ng¾n m¹ch trong ),do ®ét biÕn nghÞch l­u. b).Qu¸ t¶i : XuÊt hiÖn trong thêi gian lµm viÖc x¸c lËp hay qu¸ ®é .Nã cã gi¸ trÞ kh«ng lín l¾m vµ cho phÐp tån t¹i l©u dµi h¬n . V× vËy ®Ó b¶o vÖ c¸c Thyristor tr¸nh dßng ®iÖn ph¸ ho¹i ,ta dïng c¸c d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh .Lo¹i d©y ch¶y nµy cã thÓ lµm b»ng d©y ch× hoÆc lµm b»ng b¹c lµ ®Æt trong vá sø cã chøa c¸t th¹ch anh .Ho¹t ®éng cña d©y ch¶y cã thÓ chia lµm 2 giai ®o¹n (h×nh vÏ) -Giai ®o¹n 1 :giai ®o¹n ch¶y tõ t=0 ®Õn khi b¾t ®Çu xuÊt hiÖnhå quang . -Giai ®oan 2 :lµ giai do¹n hå quang b¾t ®Çu t=thq ®Õn kh c¾t xong dßng ®iÖn sù cè t=tc;giai ®oan nµy ,®iÖn ¸p hå quang t¨ng dÇn vµ do ®ã dßng ®iÖn sù cè gi¶m dÇn vÒ 0 0 i tc thq Khi dïng d©y ch¶y Khi kh«ng dïng d©y ch¶y t H×nh X.9 Dßng ®iÖn khi ch¹y qua d©y ch¶y sÏ sinh ra mét nhiÖt l­îng Q=i2Rt §Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho bé biÕn ®æi ta chän ®Æt d©y ch¶y t¹i 3 vÞ trÝ nh­ sau: -VÞ trÝ 1:§Æt t¹i ngá vµo cña MBA . -VÞ trÝ 2:DÆt t¹i ngá ra cña MBA. -VÞ trÝ 3:M¾c nèi tiÕp víi mçi Thyristor mét d©y ch¶y.(h×nh vÏ) 1 2 3 2.B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p : Thyristor còng rÊt nh¹y víi ®iÖn ¸p qu¸ lín so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc ta gäi ®ã lµ qu¸ ®iÖn ¸p . Cã 2 lo¹i nguyªn nh©n g©y ra qu¸ ®iÖn ¸p : a).Nguyªn nh©n néi t¹i : Khi kho¸ Thyristor b»ng ®iÖn ¸p ng­îc ,c¸c ®iÖn tÝch ®æi ng­îc hµnh tr×nh t¹o dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n(kho¶ng10-100ms).Sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng­îc søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín ,trong c¸c ®iÖn c¶m lu«n lu«n cã ,cña ®­êng d©y nguån dÉn ®Õn c¸c Thyristor .Qu¸ ®iÖn ¸p nµy lµ tæng cña ®iÖn ¸p lµm viÖc vµ L nãi trªn . b).Nguyªn nh©n bªn ngoµi : Nh÷ng nguyªn nh©n nµy th­êng x¶y ra ngÈu nhiªn khi cã sÐt ®¸nh ,khi cÇu ch× nh¶y ,khi ®ãng ,c¾t MBA nguån ,C¾t MBA nguån tøc lµ c¾t dßng ®iÖn tõ ho¸ MBA,bÊy giê n¨ng l­îng tõ tr­êng tÝch luü trong lâi s¾t tõ,chuyÓn thµnh n¨ng l­îng ®iÖn tr­êng trong c¸c tô ®iÖn kÝ sinh ,rÊt nhá gi÷a d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp MBA (1/2LI2=1/2CU2).§iÖn ¸p nµy cã thÓ lín gÊp 5 lÇn ®iÖn ¸p lµm viÖc . §Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p ng­êi ta dïng m¹ch RLC b¶o vÖ riªng tõng Thyristor (h×nh vÏ) C D R L T D©y ch¶y Ng­êi ta th­êng chän ®iÖn ¸p ®inh møc cña Thyristor lµ U ³ 1.2Uim.TrÞ sè nµy vÉn cßn nhá h¬n nhiÒu so víi c¸c qu¸ ®iÖn ¸p nãi trªn .C¸c qu¸ ®iÖn ¸p cã tèc ®é t¨ng tr­ëng lín .§¹o hµm ®iÖn ¸p sinh ra c¸c dßng ®iÖn ch¶y qua tô C,®Êu gi÷a an«t vµ cat«t cña Thyristor ,i=C.§iªn c¶m L h¹n chÕ dßng ®iÖn ch¶y nµy. Khi kÝch më Thyristor ,tô ®iÖn C sÏ phãng ®iÖn qua Thyristor ,®iÖn trë R h¹n chÕ dßng ®iÖn nµy . C¸c linh kiÖn b¶o vÖ cã thÓ tÝnh to¸n b»ng c«ng thøc ,nh­ng thùc tÕ ng­êi ta ­a dïng c¸c trÞ sè thùc nghiÖm : Ta còng cã thÓ dïng m¹ch RC ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p cho bé biÕn ®æi: C R T C R u1 u2 C¸c m¹ch b¶o vÖ -M¹ch RC ®Êu song song víi Thyristor nh»m b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tô ®iÖn tÝch khi chuyÓn m¹ch g©y nªn -M¹ch RC ®Êu gi÷a 2 pha thø cÊp cña MBA ®Ó b¶o vÖ ®iÖn ¸p do c¾t kh«ng t¶i MBA g©y nªn . Th«ng sè RC phô thuéc vµo møc ®é cña ®iÖn ¸p cã thÓ x¶y ra ,tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn chuyÓn m¹ch ,®iÖn c¶m trªn ®­êng d©y ,dßng ®iÖn tõ ho¸ MBA. ViÖc tÝnh to¸n c¸c th«ng sè R,C ®ßi hái ph¶i tèn nhiÒu thêi gian .Ýt cã tµi liÖu ,mµ taqif liÖu còng chØ h­íng dÉn ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè R,C b»ng ®å thÞ gi¶i tÝch .N­ng do c¸c th«ng sè cña bµi to¸n qu¸ nhá nªn viÖc x¸ ®Þnh theo då thÞ khã chÝnh x¸c .Do ®ã ta chän m¹ch RLC ®Ó b¶o vÖ ,voiws c¸c th«ng sè theo thùc nghiÖm ®· t×m ®­îc . Ta chän lo¹i Thyristor T130-800.Ta x¸c ®Þng ¸c th«ng sè R,Cb»ng ®å thÞ gi¶i tÝch ,sö dông nh÷ng ®­êng cong ®· chuÈn bÞ s½n. PhÇn IV:m¹ch ®iÒu khiÓn I.kh¸i niÖm chung : HÖ thèng ®iÒu khiÓn bé biÕn dæi chØnh l­u lµ tËp hîp c¸c linh kiÖn ®iÖn tõ ,®iÖn tö ®ãng vai trß rÊt quan träng trong c¸c thiÕt bÞ biÕn ®æi .Nã ®­îc dïng ®Ó t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ,®ãng më c¸c van b¸n dÉn *§èi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn chØnh l­u cÇn ph¶i cã c¸c yªu cÇu sau”: +T¹o ra c¸c xung cã c«ng suÊt vµ ®é réng xung ®ñ ®Ó më Thyristor tuú theo yªu cÇu cña Thyristor +Ph¶i dÞch pha ®iÒu khiÓn so víi ®iÖn ¸p nguån do ®ã yªu cÇu ph¶i thay ®æi ®iÖn ¸p ra .Muèn dÞch pha ph¶i cã ®ång pha do Thyristor lµm viÖc ë chÕ ®ä AC *M¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i cã c¸c chøc n¨ng sau: +§iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu k× d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn an«t-cat«t cña Thyristor +T¹o ra c¸c xung ®ñ ®Ó më Thyristor §é réng cña xung ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc : Trong ®ã:Idtlµ dßng ®iÖn duy tr× cña Thyristor di/dt lµ tèc ®é t¨ng tr­ëng cña dßng t¶i CÊu tróc cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc tr×nh bµy nh­ sau: ur SS >1 uc,m 1 2 3 4 a ucm :®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ,®iÖn ¸p mét chiÒu ur :®iÖn ¸p ®ång bé ,®iÖn ¸p xoay chiÒu hoÆc biÕn thÓ cña nã ,®ång bé víi ®iÖn ¸p an«t-cat«t cña Thyristor HiÖu ®iÖn ¸p ucm-ur ®­îc d­a vµo kh©u so s¸nh 1 ,lµm viÖc nh­ mét trig¬.Khi ucm-ur=0 th× trig¬ lËt tr¹ng th¸i,ë ®Çu ra cña nã ta nhËn ®­îc chuæi xung h×nh chö nhËt . Kh©u 2 lµ ®a hµi mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh Kh©u 3 lµ kh©u khuÕch ®¹i xung Kh©u 4 lµ biÕn ¸p xung B»ng c¸ch t¸c ®éng vµo ucmcã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn tøc lµ ®iÒu chØnh gãc a. §Ó ®iÒu chØnh pha xung ®iÒu khiÓn cã 3 nguyªn t¾c : +DÞch chuyÓn theo chiÒu ngang +DÞch chuyÓn theo chiÒu ®øng tuyÕn tÝnh +DÞch chuyÓn theo chiÒu ®øng phi tuyÕn(ARCCOS) Víi bé chØnh l­u 1 pha 2 n÷a chu k× nµy ta thùc hiÖn theo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn dÞch chuyÓn theo chiÒu ®øng arccos S¬ ®å khèi gåm: §ång pha So s¸nh T¹o xung Unguån U®k a Chøc n¨ng c¸c khèi: -§ång fa:t¹o ra ®iªn ¸p ®ång fa víi ®iªn ¸p trªn Thyristor -So s¸nh :t¹o ra thêi ®iÓm fat xung ®iÒu khiÓn khi cã sù c©n b»ng gi÷a ®iªn ¸p vµo vµ ®iªn ¸p ®iÒu khiÓn mét chiÒu -T¹o xung :cã nhiÖm vô chØnh h×nh xung ,khuyÕch ®¹i xung ®ñ biªn ®é vµ ®é réng ®Ó më Thyristor cÇu ®iÒu khiÓn Theo nguyªn t¾c nµy ta cã 2 ®iªn ¸p : -®iªn ¸p ®ång bé ur v­ît tr­íc uAK mét gãc p/2(nÕu uAK =Asin q th× ur=Acosq) -®iªn ¸p ®iÒu khiÓn uc lµ ®iªn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é theo 2 h­íng (d­¬ng vµ ©m ) a ur uc (ur+uc) uc q ur 0 H×nh IX.28 Trªn h×nh vÏ ,®­êng nÐt ®øt lµ ®iªn ¸p an«t –cat«t Thyristor .Tõ ®iªn ¸p nµy ng­êi ta t¹o ra ur . Tæng ®¹i sè ur+uc ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh Khi ur+uc =0 ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸ch uc +Bcosa =0 Do ®ã a=arccos(-uc/B) Ng­êi ta lÊy:B=Uc.max Khi uc=0 ht× a=p/2 Khi uc=Uc.maxth× a=p Khi uc=-Uc.max th× a=0 Nh­ vËy khi cho uc biÕn thiªn tõ - Uc.max ®Õn Uc.max th× a biÕn thiªn tõ 0 ®Õn p. *Trong s¬ ®å chØnh l­u nµy ta chän s¬ ®å ®iÒu chØnh mét kªnh kiÓu ARCCOS. Trong s¬ ®å cã sö dông mét kh©u tÝchnph©n OA1 vµ mét kh©u so s¸nh OA2. TÝn hiÖu ®Çu vµo cña OA1 la: u1=Umsinq TÝn hiÖu ra cña OA1 la: u2= C¸c ®iÖn ¸p u2vµ uc (®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn )lµ hai ®¹i l­îng vµo cña kh©u so s¸nh . Chän Uc.max=V. Khi uc=u2 ta cã : cos ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh ta nhËn ®­îc chuæi xung h×nh ch÷ nhËt . Nhê m¹ch R,C vµ D ta cã nh÷nh xung d­¬ng ®iÒu khiÓn ,chËm sau v(t) mét gãc . v 0 0 0 0 u2 u3 uGK PhÇn V:m« pháng m¹ch ®iÖn trªn circuitmaker C¸c s¬ ®å d¹ng sãng cña m¹ch ®iÒu khiÓn,xung ®iÒu khiÓn vµ ¸p ,dßng ra trªn t¶i d­îc m« pháng trªn circuitmaker nh­ sau:

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docChinhluucau-1fa co dao dong.doc
  • lspacad.lsp
  • bakAnhHau-chinhluucau 1fa.bak
  • dwgAnhHau-chinhluucau 1fa.dwg
  • dwgANHNINH.dwg
  • dwgBAN VE DTCS-cau1fa.dwg
  • dwgBAN VE DTCS-chinhluucau 1fa-ANH HAU.dwg
  • docCau 1fa.doc
  • dwgchinhluucau 1fa.dwg
  • dwgChinhluucau1pha-codaodong.dwg
  • docCL-cau1fa.doc
  • docDTCS-cau1fa.doc
  • docDTCS-Chinh luu cau 1fa.doc
  • docHinh ve-Chinh luu cau 1fa.doc
  • bakNghia Ha1.bak
  • bakNghia Ha2.bak