Đồ án Thiết kế nguồn cấp điện cho động cơ 1 chiều kích từ độc lập không đảo chiểu

MỤC LỤC MỤC LỤC 2 ĐỀ BÀI : 4 LỜI NÓI ĐẦU 5 CHƯƠNG 1 : 6 TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 6 I. CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .6 1. Phần tĩnh hay stato 6 2. Phần quay hay rôto 7 II. CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG: .8 III. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 9 IV. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .9 1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng 9 2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông 10 3. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp phần ứng 10 CHƯƠNG 2 : 11 CHỌN PHƯƠNG ÁN 11 1. Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng .11 2. Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha điều khiển đối xứng 13 3. Mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng .14 CHƯƠNG 3 : .16 THIẾT KẾ MẠCH LỰC 16 I .SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC 16 1. Sơ đồ .16 2.Nguyên lý hoạt động .17 II .TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ: .18 1 . Tính toán chọn máy biến áp: .18 2. Tính chọn van .25 3. Tính toán bộ lọc .26 4. Tính toán bảo van mạch lực .29 CHƯƠNG 4 : 32 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .32 I. CÂÚ TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN .32 1. Cấu trúc điều khiển ngang .32 2 .Cấu trúc điều khiển dọc 33 3. Chức năng điều khiển .34 II. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. .35 1.Nguyên lý hoạt động : .37 2.Dạng điện áp mạch điều khiển 37 III.TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 39 1. Tính toán khâu đồng pha .39 2. Khâu tạo điện áp răng cưa 40 3. Khâu so sánh 43 43 4 . Khâu phát xung chùm .44 5 . Khâu khuếch đại xung và biến áp xung 45 6. Khâu tạo nguồn nuôi .49 49 Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p ®Ó cÊp cho m¸y biÕn ¸p xung vµ nu«i IC, c¸c bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, tèc ®é vµ ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é .49 7. Tính biến áp nguồn nuôi và đồng pha 50 8 .Khâu phản hồi tốc độ 52 CHƯƠNG 5: .54 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 54 .54 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO .56 Trong nền sản suất hiện đại ,máy điện một chiều đợc coi là một loại máy điện quan trọng . Nó đợc dùng làm động cơ điện ,máy phát điện hay dùng trong các điều kiện làm việc khác . Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt ,vì vậy máy đợc dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ nh cán thép ,hàm mỏ ,giao thông vận tai Mặc dù động cơ điện có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp ,nhng luôn đi kèm với nó là những yêu cầu về điện áp ,dòng điện Chính vì vậy cần một phơng pháp nhằm đáp ứng đợc những yêu cầu trên . Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại ,nghiên cứu những ứng dụng các linh kiện bán dẫn làm việc ở chế độ chuyển mạch vào quá trinh biên đổi điện năng . Hiện nay các thiết bị điện tử công suất chiếm hon 30% trong số các thiết bị của một xí nghiệp hiện đại . Nhờ chủ trơng mở cửa ngày càng có thêm nhiều xí nghiệp mới, dây truyền sản xuất mới ,đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ s điện những kiến thức về điện tử công suất về vi mạch và vi xử lý . Xuất phát từ yêu cầu thực tế và tầm quan trọng của bộ môn điện tử công suất các thầy cô trong bộ môn điện tử công suất đã cho chúng em từng bớc tiếp xúc với việc thiết kế thông qua đồ án môn học điện tử công suất . Đối với những sinh viên năm thứ 3 ,đây là lần đàu tiên tiếp xúc với thực tế .Chính vì vây , trong quá trình thc hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót nên em kính mong thây cô thông cảm và bỏ qua cho chúng em .

pdf56 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 14/06/2013 | Lượt xem: 3580 | Lượt tải: 6download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế nguồn cấp điện cho động cơ 1 chiều kích từ độc lập không đảo chiểu, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
n thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ cũng được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông. c. Gông từ : Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong động cơ nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại. Trong động cơ điện lớn thường dùng thép đúc. Có thể dùng gang làm vỏ máy trong động cơ điện nhỏ. d. Các bộ phận khác : - Nắp động cơ : Để bảo vệ động cơ khỏi bị những vật ngoài rơi vào làn hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện. Trong động cơ điện nhỏ và vừa, nắp động cơ còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp động cơ thường làm bằng gang. - Cơ cấu chổi than : Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại. 2. Phần quay hay rôto Phần quay gồm có những bộ phận sau: a. Lõi sắt phần ứng Lõi sắt phần ứng dùng để đẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm hao tổn do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào. Trong những động cơ cỡ trung trở lên, người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục. Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành từng đoạn nhỏ. Giữa các đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục. Khi động cơ làm việc, gió thổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt. Trong động cơ điện nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép chặt trực tiếp vào trục. Trong động cơ điện lớn hơn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có thể tiết 7 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto. b. Dây quấn phần ứng Dây quấnphần ứng là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong động cơ điện nhỏ (công suất dưới vài kilôoat) thương dùng dây có tiết dện tròn. Trong động cơ điện vừa và lớn, thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây quấn đựợc cách điện cẩn thẩn với rãnh của lõi thép. Để tránh khi quay bị văng ra so sức ly tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn. Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakêlit. c. Cổ góp Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp có nhiều phiến đồng có đuôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành góp có cao hơn một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng. d. Các bộ phận khác : - Cánh quạt : dùng dể quạt gió làm nguội động cơ. Động cơ điện một chiều thường được chế tạo theo kiểu bảo vệ. Ở hai đầu nắp động cơ có lỗ thông gió. Cánh quạt lắp trên trục động cơ. Khi động cơ quay, cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ. Gió đi qua vành góp, cực từ, lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội động cơ. - Trục động cơ : trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục động cơ thường được làm bằng thép cácbon tốt. II. CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG: Phương trình đặc tính cơ điện : ω = φK U u - φK RR fu + Iư Phương trình đặc tính cơ : ω = φK U u - 2)( φK RR fu + M Từ phương trình đặc tính trên ta thấy có 3 thông số ảnh hưởng tới đặc tính cơ: - Ảnh hưởng của điện trở phần ứng : Để thay đổi điện trở phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm. - Ảnh hưởng của điện áp phần ứng : Khi giảm điện áp thì mômen ngắn mạch giảm, dòng điện ngắn mạch giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với 1 phụ tải nhất định. - Ảnh hưởng của từ thông : Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi dòng Ikt động cơ. Khi giảm từ thông thì vận tốc động cơ tăng. 8 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng III. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập. Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt, dây cuốn kích từ sinh ra từ thông Φ. Trong tất cả các trường hợp, khi mở máy bao giờ cũng phải đảm bảo có Φmax tức là phải giảm điện trở của mạch kích từ Rkt đến nhỏ nhất có thể. Cũng cần đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích thích vì khi đó Φ = 0, M = 0, động cơ sẽ không quay được, do đó Eư = 0 và theo biểu thức U = Eư + RưIư thì dòng điện Iư sẽ rất lớn làm cháy động cơ. Nếu mômen do động cơ điện sinh ra lớn hơn mômen cản (M > Mc) rôto bắt đầu quay và suất điện động Eư sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n. Do sự xuất hiện và tăng lên của Eư, dòng điện Iư sẽ giảm theo, M giảm khiến n tăng chậm hơn. IV. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Từ biểu thức : ω = φK U u - 2)( φK RR fu + M ta thấy rằng việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có thể thực hiện được bằng cách thay đổi các đại lượng Φ, Rư, U. 1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng Ứng với mỗi giá trị của Rf có một đặc tính cơ khác nhau trong đó Rf = 0 là đặc tính cơ tự nhiên. Ta thấy nếu Rf càng lớn thì đặc tính cơ sẽ có độ dốc càng cao nghĩa là tốc độ thay đổi nhiều khi tải thay đổi. Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ quay định mức và luôn kèm theo tổn hao năng lượng 9 ω Mc ω 0 Rn(TN) R f1 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng trên điện trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện. Vì vậy phương pháp này chỉ áp dụng ở động cơ có công suất nhỏ 2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh mômen điện từ của động cơ M = K.Φ.Iư và sức điện động quay của động cơ Eư = K.Φ.ω Mạch kích từ của động cơ là mạch phi tuyến nên hệ điều chỉnh từ thông cũng là hệ phi tuyến: ik = kb k rr e + + ωk dt dφ trong đó rk – điện trở dây quấn kích thích rb – điện trở của nguồn điện áp kích thích ωk – số vòng dây của dây quấn kích thích Thường khi điều chỉnh điện áp phần ứng được giữ nguyên bằng giá trị định mức, do đó đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từ thông chính là đặc tính có điện áp phần ứng định mức, từ thông định mức và được gọi là đặc tính cơ bản. Vì βΦ = uR K 2)( φ nên độ cứng đặc tính cơ giảm rất nhanh khi ta giảm từ thông để tăng tốc độ cho động cơ 3. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp phần ứng Khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên. 10 n (3) (2) (1) §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp ( giảm áp ) thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó phương pháp này cũng được dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động. Chương 2 : CHỌN PHƯƠNG ÁN Nguồn điện một chiều cấp cho động cơ điện một chiều có thể lấy được từ nhiều cách khác nhau. Lấy trực tiếp từ máy phát điện một chiều hoặc có thể dùng bộ biến đổi một chiều. Trong thực tế, bộ biến đổi một chiều có thể dễ dàng thiết kế nhờ các mạch chỉnh lưu sử dụng các van bán dẫn. Hơn nữa, các mạch chỉnh lưu sử dụng van điều khiển còn có thể dễ dàng điều khiển được theo yêu cầu của từng loại tải. Do các ưu điểm đó, ta sẽ thiết kế nguồn một chiều thông qua các mạch chỉnh lưu điện áp xoay chiều lấy từ lưới điện. Dưới đây là một số mạch chỉnh lưu cơ bản và hay được sử dụng. 1. Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng - Các van dẫn lần lượt theo từng cặp (T1, T2) và (T3, T4). 11 ω ω 01 U dm (TN) ω 03 U 1 ω 04 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng - - Góc mở van α, góc dẫn các van λ 0 – α : T1, T2 dẫn α – α + λ : T3, T4 dẫn, đồng thời T1, T2 khóa lại Công thức: Udα = pi 22 U2cosα = 0,9U2cosα Idα = Rd U dα Iv = 2 dI Sba = 1,23Pd Ungmax = 2 U2 I2 = 1,11Id * Nhận xét: 12 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Chỉnh lưu cầu một pha sử dụng rộng rãi trong thực tế, nhất là với cấp điện áp tải lớn hơn 10V. Dòng tải có thể lên tới 100A. Ưu điểm của nó là không nhất thiết phải có biến áp nguồn. Tuy nhiên do số lượng van gấp đôi hình tia nên sụt áp trong mạch van cũng tưng gấp đôi. Do đó nó không phù hợp với tải cần có dòng lớn nhưng điện áp nhỏ. 2. Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha điều khiển đối xứng - Dòng điện id phẳng do Ld rất lớn. - Hoạt động của mạch với góc điều khiển α θ : 00 – 30 + α : T3 dẫn θ : 30 + α – 1500 + α : T1 dẫn θ : 150 + α – 2700 + α : T2 dẫn Các van hoạt động riêng, độc lập R1 L1 T3 T2 T1 Công thức: Udα = pi2 63 U2cosα = 1,17U2cosα Idα = Rd U dα Iv = 3 dI Sba = 1,35Pd Ungmax = 6 U2 I2 = 0,58Id * Nhận xét: Chỉnh lưu tia 3 pha cần có biến áp nguồn để đưa điểm trung tính ra tải. Công suất máy biến áp này hơn công suât một chiều 1,35 lần, tuy nhiên sụt áp trong mạch van nhỏ nên thích hợp với phạm vi điện áp thấp. Vì sử dụng nguồn ba pha nên cho 13 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng phép nâng công suất tải lên nhiều (đến vài trăm ampe), mặt khác độ đập mạch của điện áp ra sau mạch chỉnh lưu giảm đáng kể nên kích thước bộ lọc cũng nhỏ đi nhiều. 3. Mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng - Hoạt động của mạch: các van nhóm lẻ thay nhau dẫn cho điện áp ở điểm katốt chung UKC, các van nhóm chẵn thay nhau dẫn cho điện áp ở điểm anốt chung UAC. - Công thức: Udα = Udocosα = pi 63 U2cosα id = Id = d d R U α Itbv = 3 dI Ungmax = 6 U2 Sba = 1,05Pd I2 = 0,816Id * Nhận xét: Chỉnh lưu 3 pha sơ đồ cầu là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế vì nó có nhiều ưu điểm hơn cả. Nó cho phép có thể đấu thẳng vào lưới điện ba pha, độ đập mạch nhỏ 5%. Nếu có sử dụng máy biến áp thì gây méo lưới điện ít hơn các loại trên. Đồng thời, công suất mạch chỉnh lưu này có thể rất lớn đến hàng trăm kW. 14 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Nhược điểm của mạch này là sụt áp trên van gấp đôi sụt áp trên van trong mạch sơ đồ hình tia. Chọn mạch van: Theo yêu cầu của đề bài: Uđm = 220V, Iđm = 140A ta có công suất của động cơ là Pđm = Uđm. Iđm = 220*140 = 30800 W = 30,8 kW Công suất này khá lớn nên ta sử dụng mạch chỉnh lưu cầu 3 pha. Mặt khác yêu cầu nguồn cung cấp cho động cơ phải điều chỉnh được điện áp, điện áp điều chỉnh phải trơn nên ta chọn van phải là van điều khiển. Như vậy ta sẽ chọn mạch lực là mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng. Ta sử dụng lưới điện ba pha có điện áp pha 220V, như vậy điện áp ra của mạch chỉnh lưu là: Udα = pi 63 U2cosα = 2,34.220.cosα = 514,8cosα Suy ra α = arccos 8,514 dU Theo đề bài: dải điều chỉnh của động cơ là 20:1, điện áp định mức của động cơ là 220V ứng với vận tốc định mức của động cơ. Như vậy điện áp ứng với vận tốc nhỏ nhất điều chỉnh được của động cơ là 220:20 = 11V. Với Ud = 220V thì αmin = arccos 8,514 dU = arccos 8,514 220 = 64,70 Với Ud = 11V thì αmax = arccos 8,514 dU = arccos 8,514 11 = 88,80 (αmin - αmax ) nằm trong khoảng điều chỉnh được của góc mở α (khoảng nhỏ hơn 1500). Như vậy ta có thể sử dụng mạch chỉnh lưu này đấu trực tiếp vào lưới điện, không cần thông qua biến áp.Nhng do gãc ®iÒu khiÓn αmin qu¸ lín nªn cÇn dïng mét biÕn ¸p nh»m t¨ng dµi ®iÒu chØnh . Kết luận: Qua xem xét và tính toán ở trên, ta chọn mạch lực là mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng và cần dùng biến áp nguồn 15 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Chương 3 : THIẾT KẾ MẠCH LỰC I .SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC 1. Sơ đồ 16 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng BA AT KKK A V RI § KT L A B C FT R R R RR R R R R C C C C C C C C C T4 T3 T5T2 T6 T1 K RI K 0 220V ~ ~ 2.Nguyên lý hoạt động §iÖn ¸p líi sau khi qua At«m¸t vµ R¬le ®îc ®a tíi biÕn ¸p lùc .BiÕn ¸p lùc cã nhiÖm vô thay ®æi ®iÖn ¸p ®Õn gi¸ trÞ mong ®îi ,tõ ®©y ®iÖn ¸p ®îc cung cÊp cho hÖ th«ng chØnh lu Thyristo 17 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng cÇu 3 pha ®èi xøng . Sau ®ã cung cÊp ®éng c¬ lµm viÖc víi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nµy .§éng c¬ ho¹t ®éng ®¬c lµ do mét hÖ thèng kÝch tõ ®éc lËp . Kh©u ph¸t tèc dung ®Ó diÒu chØnh diÑn ¸p lµm viÖc cña ®éng c¬ . II .TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ: Th«ng qua ph¬ng ¸n lùa chän chØnh lu cÇu 3 pha ë ch¬ng 2 cïng víi s¬ ®å m¹ch lùc ®· tr×nh bµy ë trªn ta thÊy cÇn tÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ sao cho thËt phï hîp . C¸c thiÕt bÞ chÝnh cÇn tÝnh to¸n ë ®©y bao gåm : M¸y biÕn ¸p ,van ,thiÕt bÞ b¶o vÖ ,cuén c¶m . 1 . Tính toán chọn máy biến áp: C¸c ®¹i lîng cÇn thiÕt cho tÝnh to¸n mét m¸y biÕn ¸p chØnh lu cÇu 3 pha a. §iÖn ¸p chØnh lu kh«ng t¶i Ud0 = Ud +∆Uba +∆Uv +∆Uck Trong ®ã : Ud0 : §iÖn ¸p chØnh lu kh«ng t¶i Ud : §iÖn ¸p chØnh lu . ∆Uba : Sôt ¸p trªn biÕn ¸p . ∆Uv : Sôt ¸p trªn van . ∆Uck : Sôt ¸p trªn cuén kh¸ng Do theo yªu cÇu cña ®Ò bµi ,®èi víi s¬ ®å cÇu 3 pha ta cã c¸c th«ng sè sau : ku =2.34 ; ks =1.05 ; kγ =3/pi ; m = 3 ; Theo c¸c gi¸ trÞ sôt ¸p trªn van ta tÝnh ®îc nh sau : Ud0 = ( )11 Uba UUUU ckvbad ∆++− ∆+∆+∆+ (1) Trong ®ã : ∆Uba =11 (V) ; ∆Uv = 1.15 (V) ; ∆Uck =11 (V) ; ∆U1 =0.05 a = 0399.0* * * 2 =x su e kk km γ b = 0209.0** 2 2 =Î su e kk m Thay vµo c«ng thøc 1 ta cã : 18 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Ud0 = ( ) ( )V27574.27405.00209.00399.01 111115.1*2220 ≈= ++− +++ b . X¸c ®Þnh c«ng suÊt tèi ®a cña t¶i : Pdmax = Ud0*Id =275*140 =38500 (W) =38.5(kW) c . C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p nguån ®îc tÝnh Sba =ks * Pdmax =1.05*38500 =40.425(VA) ≈ 40(kVA) d . §iÖn ¸p ®Þnh møc phÝa thø cÊp : U2®m = ( ) ( ) )(12434.2*05.01 275 *1 1 0 V kU U u d = − = ∆− HÖ sè m¸y biÕn ¸p : kba = 78.1124 220 2 1 == dm dm U U e . TÝnh to¸n s¬ bé m¹ch tõ : TiÕt diÖn trô QFe cña lâi thÐp biÕn ¸p ®îc tÝnh tõ c«ng thøc : QFe =kQ fm Sba * Trong ®ã : kQ : HÖ sè phô thuéc lµm m¸t . Chän kQ = 5 Theo thùc nghiÖm s¶n suÊt th«ng thêng : QFe =5* )(8464.81 50*3 2cmSba ≈= §êng kÝnh trô: )(20,1064.84.4 .4 cm Q d Fe === pipi ChuÈn ho¸ ®êng kÝnh trô theo tiªu chuÈn d = 10(cm) Chän lo¹i thÐp E330 c¸c l¸ thÐp cã ®é dµy 0,5 mm f. TÝnh to¸n d©y quÊn m¸y biÕn ¸p . * / TÝnh to¸n ®iÖn ¸p cña c¸c cuén d©y . - §iÖn ¸p cuén d©y thø cÊp : U2 = = U D k U 0 ( )V52.117 34.2 275 = - §iÖn ¸p cuén d©y s¬ cÊp U1 b»ng ®iÖn ¸p nguån cÊp . */ Tinh dßng ®iÖn trong c¸c cuén d©y . Ta cã : )(75.183 220 38500*05.1* 1 max1 1 AU Pk I s === 19 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng I2 = )(98.34352.117 38500*05.1 2 2 A U S ba == * / TÝnh vßng d©y cña mçi cuén d©y ; Ta cã : Sè V«n/vßng = 4.44*B*Q*f*10-4 B = 1.5 (T); Q=84(cm2); f = 50(Hz) Thay sè : Sè vßng d©y cña cuén mét : Sè V«n/vßng = 4.44*1.5*84*50*10-4 =1.8648 W1 = ( Sè V«n/vßng)*U1 = 1.8648*220 = 410(vßng) W2 =(Sè V«n/ vßng)*U2 = 1.8648*124 = 232 (vßng) * / TÝnh to¸n tiÕt diÖn d©y quÊn . SCu = J I Trong ®ã : I : Cêng ®ä ßng ®iÖn trong c¸c cuén d©y J : MËt ®é dßng ®iÖn trong c¸c cu«n d©y Chän J = 2.75 ( A/mm2 ) Thay sè : SCu1 = )(6675.2 75.183 2mm= ⇒ D1 = ( )mmS 9*4 1 ≈ Π Chän SCu2 = Scu1 = 66(mm2) ⇒ D2 = D1 = 9(mm) g . TÝnh to¸n kÝch thíc m¹ch tõ . Do theo yªu cÇu cña ®Çu bµi , ë ®©y c«ng suÊt lín nªn ph¶i dïng trô cã nhiÒu bËc . Chän l¸ thÐp cã ®é dµy : 0.5(mm) DiÖn tÝch cña sæ cÇn thiÕt : QCS = QCS1 +QCS2 Víi : QCS1 = kl®*W1*SCu1 ; QCS1 = kl®*W2*SCu2 Trong ®ã : QCS1, QCS2 : PhÇn do cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp chiÕm chç W1 ,W2 : Sè vßng d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp kl® : HÖ sè lÊp ®Çy , chän kl® = 2.5 Thay sè : QCS = 2.5*410*66 + 2.5*232*66 =105930 (mm2) =106 (cm2) 20 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng h .TÝnh kÝch thø¬c cöa sæ : Khi ®· cã diÖn tÝch cöa sæ QCS cÇn chän c¸c kÝch thíc c¬ b¶n lµ chiÒu cao h vµ chiÒu réng ccña cöa sæ m¹ch tõ .Tuú theo thiÕt kÕ mµ chän gi¸ trÞ c¬ b¶n c vµ h . Thong thßng chän theo hÖ sè phô nh sau : m = a h = 2.5 ; n = a c = 0.5 ; l = a b = 1 ÷1.5 TÝnh to¸n ta ®îc : a = 10 (cm) ; b = 12(cm) ; c = 6(cm) ; h = 25(cm) ChiÒu réng toµn bé m¹ch tõ lµ : C = 2*c +3*a = 42 (cm) ChiÒu cao toµn bé m¹ch tõ la : H = h + 2*a = 45 (cm) i . TÝnh kÕt cÊu d©y quÊn . D©y quÊn ®îc bè trÝ theo däc trô , mçi quËn d©y quÊn thµnh nhiÒu líp . Mçi líp ®îc quÊn liªn tôc, c¸c vßng d©y s¸t nhau, C¸c líp d©y c¸ch nhau b»ng mét b×a c¸ch ®iÖn. - Sè vßng d©y trªn mçi líp: + KÕt cÊu d©y quÊn s¬ cÊp : Khi d©y quÊn tiÕt ch÷ nhËt : 21 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng W1L= e n g k b hh 2− = )(4951.4895.0* 47.0 5.0*225 vong≈=− Trong ®ã: h : chiÒu cao cöa sæ. bn : bÒ réng d©y quÊn kÓ c¶ c¸ch ®iÖn. hg : kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn víi g«ng: hg = 5(mm) ke : hÖ sè Ðp chÆt ke = 0.95 Sè líp d©y trong cöa sæ ®îc tÝnh b»ng tû sè sè vßng d©y W cña cuén W1 hoÆc W2 cÇn tÝnh trªn sè vßng d©y trªn mét líp. W1d = lW W 1 1 = )(45,8 49 410 lop= ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén s¬ cÊp : − TÝnh chiÒu dµi cña c¸c cuén d©y ®ång Chän èng quÊn d©y lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn cã bÒ dÇy : S01=0,1 (cm) Kho¶ng c¸ch tõ trô tíi cuén s¬ cÊp a01= 1,0(cm) §êng kÝnh trong cña èng c¸ch ®iÖn Dt = dfe + 2 . a01 – 2 .S 01 = 10 + 2.1 - 2.0,1 = 11,8(cm) §êng kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp Dt1 = Dt + 2 . S01 = 11,8 + 2 . 0,1 = 12(cm) Chän bÒ dµy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y ë cuén s¬ cÊp cd11 = 0,1(mm) BÒ dµy cuén s¬ cÊp Bd1 = (a1 + cd11) . n11 = (1,45+0,1).6,1 = 8,9(mm) = 0,89(cm) §êng kÝnh ngoµi cña cuén s¬ cÊp Dn1 = Dt1 + 2 . Bd1 = 12 + 2.0,89 = 13,78(cm) §êng kÝnh trung b×nh cña cuén s¬ cÊp : Dtb1 = ( Dt1 + Dn1 ) / 2 = (12 + 13,78 )/2 = 12,89 (cm) ChiÒu dµi d©y cuén s¬ cÊp : l1 = W1 . pi . Dtb = 410. pi. 12,89 = 16603,0 (cm) = 166,03 (m) Chän bÒ dµy c¸ch ®iÖn gi÷a cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp : cd01 = 1,0(cm) + KÕt cÊu d©y quÊn thø cÊp 22 )(24,24 95,0 47,0.49. 111 1 cmk bwh e === §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp h1 = h2 = 25 (cm) TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn 1 líp: 5895,0. 41,0 25. 2 2 12 ≈== ekb h w (vßng) TÝnh s¬ bé sè líp d©y quÊn trªn cuén thø cÊp : 4 58 232 12 2 12 === w w n (líp) (Chän sè líp d©y cuèn n12 = 4 líp ,). ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén thø cÊp : 67,14 95,0 41,0.34 k b.wh e 212 2 === (cm) Kho¶ng c¸ch tõ trô tíi cuén thø cÊp lµ: a12= 1,0 (cm) §êng kÝnh trong cña cuén thø cÊp : Dt2 = Dn1 + 2 . a12 = 13,78 + 2.1,0 = 15.78 (cm) ⇒ rt2 = Dt2/2 =7,89 (cm) Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y ë cuén thø cÊp cd22 = 0,1(mm) BÒ dÇy cuén thø cÊp : Bd2 = (a2 + cd22) .n12 = (0,145 + 0,01) . 4 = 0,62 (cm) §êng kÝnh ngoµi cña cuén thø cÊp: Dn2 = Dt2 + 2 .Bd2 = 15,78+ 2 . 0,62 = 17,02(cm) §êng kÝnh trung b×nh cña cuén thø cÊp : Dtb2 = ( Dt2 + Dn2 ) / 2 = (15,78 + 17,02) / 2 = 16,4(cm) ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp : l2 = pi . w2 . Dtb2 = pi. 232.14,76 = 11953,13(cm) ⇒l2 ≈ 119,53 (m) §êng kÝnh trung b×nh c¸c cuén d©y: D12 = ( Dt1 + Dn2 ) / 2 = (12 + 17,02 )/2 = 14,51(cm) ⇒ r12 = D12/2 =6,43 (cm) j) Khèi lîng s¾t: Khèi lîng s¾t b»ng tÝch thÓ tÝch s¾t trô vµ g«ng nh©n víi träng lîng cña s¾t. MFe = VFe . mFe VFe : thÓ tÝch khèi s¾t. 23 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng VFe = QFe .( 3h+ 2c) = 0.84* (3*2,5 +2*5) = 14,7 (dm3) mFe = 7,85. QFe(3h+ 2c) = 115,395 (kg) l) Khèi lîng ®ång: Khèi lîng ®ång ®îc tÝnh t¬ng tù khèi lîng s¾t. MCu = VCu . mCu Trong ®ã: VCu : thÓ tÝch khèi ®ång. VCu = SCu . l SCu : tiÕt diÖn d©y ®ång. l : chiÒu dµi d©y ®ång. mCu = 8,9 Kg/dm3. Thay sè : MCu = 8,9. SCu . l = 16.7(kg) m) Tæng sôt ¸p bªn trong biÕn ¸p * §iÖn ¸p r¬i trªn trë: ∆Ur = [R2 + 2 1 2 1     W WR ] Id Trong ®ã: R1, R2: ®iÖn trë thuËn cña c¸c cuén d©y R1 = ρCu s l1 = 0.0000172* 66 166030 =0.043 (Ω) R2 = ρCu s l2 = 0.000072* 66 119530 =0.031 (Ω) Víi ρCu = 0,0000172 Ωmm. Id : dßng t¶i mét chiÒu. * §iÖn ¸p ra trªn quËn kh¸ng: ∆Ux = dnfm ΙΧΠ 1 Trong ®ã: 721222 10.3 .8 −   + +  Π=Χ ωBdBdcd h R W bkn mf: sè pha biÕn ¸p. W2 : sè vßng d©y thø cÊp biÕn ¸p. Rbk: b¸n kÝnh d©y thø cÊp. l : chiÒu cao l¸ thÐp. 24 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng h : ChiÒu cao cöa sæ lâi thÐp cd : bÒ dµy c¸ch ®iÖn cña c¸c cuén d©y víi nhau . Chän cd = 2 (mm) Qua tÝnh to¸n: Xn = 0.00597 (Ω) ∆Ux = 0.800(V) §iÖn kh¸ng MBA quy ®æi vÒ thø cÊp: )(014,19 314 00597,0 H w X L baba µ=== h) §iÖn trë ng¾n m¹ch Rnm = R2 + 2 1 2     W W * R1 Rnm = 0. 014 o) Tæng trë ng¾n m¹ch Z nm = 22 nmnm xr + = 22 00597.0014.0 + =0.015(Ω) p) TÝnh ®iÖn ¸p phÇn tr¨m ng¾n m¹ch Unm% = 100. m nmm U Z  Ι 2 = 1.79 (%) q) Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch: Inm = nm m Z U 2 = )(7800 015.0 117 A= NhËn xÐt: kÕt qu¶ tÝnh ®îc ë trªn chØ hoµn toµn cã ý nghÜa vÒ lý thuyÕt cßn thùc tÕ khi l¾p biÕn ¸p cÇn quan t©m ®Õn rÊt nhiÒu vÊn ®Ò kh¸c nh: lµn m¸t, c¸ch ®iÖn… 2. Tính chọn van C¸c van trong m¹ch chØnh lu c«ng suÊt lµm viÖc víi dßng ®iÖn lín, ®iÖn ¸p cao, c«ng suÊt ph¸t nhiÖt trªn nã kh¸ m¹nh v× vËy c«ng viÖc chän van ph¶i hîp lý míi ®¶m b¶o m¹ch ho¹t ®éng tin cËy. Khi chän van cÇn quan t©m tíi 2 chØ tiªu: chØ tiªu dßng ®iÖn vµ chØ tiªu ®iÖn ¸p. *) TÝnh chän van theo chØ tiªu dßng ®iÖn: Theo yªu cÇu cña ®Ò bµi: I = 140(A), tra b¶ng 1.1 ta cã: Itby= 3 dΙ = 46,67(A) Khi lµm viÖc, dßng diÖn qua ®éng c¬, c¸c van thêng xuyªn 25 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng lµm viÖc ë chÕ ®é qu¸ t¶i nªn ta chän hÖ sè dù tr÷ klv = 2. ë ®©y ta sö dông chÐ ®é lµm m¸t tù nhiªn, dßng ®iÖn cho phÐp chØ b»ng 25% dßng ®Þnh møc. Nh vËy dßng trung b×nh qua van: Iv = 46,67.1,5:25%= 280(A) *) TÝnh chän van theo chØ tiªu ®iÖn ¸p - §é dao ®éng cña ®iÖn ¸p: ± 10% - TrÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p nguån U2 lín nhÊt: U2max = U2+ 10%U2 = 123,59 + 12,359 U2max = 135,949 (v) Tra theo b¶ng ta cã: U2ngmax = 6 U2max = 333,00(v) Chän hÖ sè dù tr÷ vÒ ¸p cho van b»ng 1,7 th× ®iÖn ¸p qua van: U2v = 1,7U2ngmax = 1,7 . 333 = 566,11(v) Tra theo sæ tay ®iÖn tö c«ng suÊt ta chän van Thyristo T14- 320-6 3. Tính toán bộ lọc. V× hÖ sè ®Ëp m¹ch c hØnh lu cÇu 3 pha lµ: K®mv = 0,057 nªn m¹ch läc cã hÖ sè san b»ng: Ksb = 5,9006,0 057,0 == dmr dmv k k Ta cã ®iÖn trë t¬ng ®¬ng: R = ( )Ω== 57,1140 220 d d I U Do R1 kh«ng lín , Ksb kh«ng lín nªn bé läc ®îc chän lµ ®iÖn c¶m L = 87,715,9 502.6 57,11 . 2 2 2 1 =− Π =−  sb m d k wm R (mH) *) TÝnh kÝch thíc lâi thÐp: - KÝch thíc c¬ së: a = 2,6 4 2dLI Chän a = 10 (cm) b = 1,2a = 12 (cm) c = 0,8a = 8(cm) h= 3a = 30(cm) 26 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng - TiÕt diÖn lâi thÐp: Sth = ab = 10.12 = 120 (cm2) - DiÖn tÝch cña sæ : csς = h.c = 30.8 = 240 (cm2) - §é dµi trung b×nh ®êng søc: lth = 2 (a+b+c) = 2(12+8+10) = 60(cm) - §é dµi trung b×nh d©y quÊn: ldq= 2(a+b) + pic = 2(10+12) + pi8 = 69,13(cm) - ThÓ tÝch lâi thÐp: Vth = 2ab (a+h+c) = 11520 (cm3) *) TÝnh ®iÖn trë cña d©y quÊn ë t0 = 200C ®¶m b¶o ®é sôt ¸p cho phÐp: ∆U = 7,5%U®m = )(5,16100 2205,7 vx = Tmt = 400C ; ∆T = 500C Theo tÝnh to¸n: r20 = ( ) )]2090(10.26,41[140 5,16 2010.26,41 / 33 −+ = −∆++ ∆ −− TT IU mt d r20 = 0,091(Ω) *) Sè vßng d©y cña cuén c¶m W = 414 )(23213,69 240.091,0414 .20 V l sr dq cs == *) TÝnh mËt ®é tõ trêng H = )/(5413360 140.232*100 . *100 mA l IW th d == *) TÝnh cêng ®é tõ c¶m β = )(0267,0120.6.50.232.44,4 10.5,16 ..44,4 10. 44 T sfW U thm == ∆  *) TÝnh hÖ sè tõ thÈm: Theo thùc nghiÖm ta cã: µ = 542. 46 75,0 10.272.010. 1000 −− − =   H TrÞ sè ®iÖn c¶m nhËn ®îc Ltt = )(0293,060.100 120.232.10.272,0 .100 .. 242 H l sW th th == −µ 27 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng *) TiÕt diÖn d©y quÊn s = 0,072. )(74,360 091,0 240.13,69. 20 mm r sl csdq == §êng kÝnh cña d©y quÊn d = 1,13 s = 6,27(mm) Chän d©y cã d= 6(mm) *) X¸c ®Þnh khe hë tèi u: lkk = 1.6.10-3. W .I = 1,6.10-3.232.22,0 = 51,968(m) V× trªn ®êng ®i m¹ch tõ cã hai ®o¹n khe hë nªn miÕng ®Öm c¬ ®o chiÒu dÇy b¨ng 1/2lkk. l®Öm = 0,5.lkk = 26(mm) *) KÝch thíc cuén d©y Chän d©y quÊn dÇy 0,5mm, ®é cao sö dông d©y quÊn. hssd = h - 2∆C = 30-2.05 = 29 (cm) - Sè vßng d©y trong 1 líp: W' = 3,486,0 29 == d sd h h VËy 1 líp quÊn 48 vßng. - TÝnh sè líp d©y: n = 83,4 48 232 ' == W W VËy cÇn quÊn 5 líp. - §é dµy cña c¶ cuén d©y ∆cd = n(d + ∆cd) Trong ®ã: ∆cd = 1(mm) ∆cd = 5(0,6 + 0,1) = 3,5(cm) §é dµy cña quËn d©y ∆cd b»ng mét nöa kÝch thíc cöa sè c = 8(cm) nªn d©y lät vµo trong cöa sæ. *) KiÓm tra chªnh lÖch nhiÖt ®é: PCu = )(217220.10.26,41 140.8,16.02,1 )20.(10.26,41 ..02,1 33 WT IU mt d = + = −+ ∆ −− SCu = 2hsd (a+b+pi∆cd) + 1,4. ∆cd ( pi∆cd + 2a) SCu = 3065,6 (cm2) HÖ sè ph¸t nhiÖt: α = 1,03. 10-3 cmC W hsd . 008,05 06 = §é chªnh lÖch nhiÖt ®é: 56.88 6,3065.008,0 2172 . == Ρ =∆Τ Cu Cu Sα 28 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng ∆Ttt < ∆T cho phÐp ⇒ Tho¶ m·n 4. Tính toán bảo van mạch lực. Trong bé chØnh lu phÇn tö kÐm kh¶ n¨ng chÞu ®îc c¸c biÕn ®éng m¹nh cña biÕn ¸p vµ cña dßng ®iÖn chÝnh lµ c¸c van b¸n dÉn. *) B¶o vÖ vÒ qu¸ dßng Thùc tÕ do yªu cÇu cña ®Ò bµi mµ b¾t buéc ta ph¶i dïng ®Õn biÕn ¸p. V× vËy thùc chÊt trong m¹ch ®· cã b¶o vÖ qu¸ dßng nªn chØ cÇn l¾p atomat ®Çu m¹ch biÕn ¸p. *) B¶o vÖ qu¸ ¸p do phÝa nguån xoay chiÒu g©y ra, ë ®©y ta dïng m¹ch RC ®Ó chèng qu¸ ¸p nguån kiÓu riªng rÏ tõng pha. +) TÝnh hÖ sè biÕn ¸p cña van k = tt cp U U +) TÝnh n¨ng lîng tõ trêng tÝch luü trong biÕn ¸p: W = 0,5. Lµ. I2µmax = ω µ ..22 . 2 max I Isba Trong ®ã: Lµ : ®iÖn c¶m tõ ho¸ biÕn ¸p I2µmax:biªn ®é dßng tõ ho¸ Sba : c«ng suÊt biÕn ¸p I2 : dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p +) TÝnh gi¸ trÞ nhá nhÊt Cmin = * 2 2 max2 C U W +) Ph¹m vi ®iÒu chØnh gi¸ trÞ ®iÖn trë pha α µ α µ max max2 min max max2 .. 0 R I U RR U U m ≤≤ Th«ng thêng qua tÝnh to¸n vµ kinh nghiÖm ngêi ta thêng chän R = 80(Ω) C = 0,25(µF) *) B¶o vÖ c¸c sung ¸p trªn van BiÖn ph¸p b¶o vÖ th«ng dông nhÊt hiÖn nay lµ dïng m¹ch RC m¾c song song víi van vµ cµng gÇn van cµng tèt ®Ó x©y dùng d©y ng¾n tèi ®a. Thùc chÊt chØ cÇn tô C song v× van sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn phãng cña tô qua van lµm nãng thªm cho van nªn cÇn dïng mét ®iÖn trë R nh»m h¹n chÕ dßng nµy trong ph¹m vi 29 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng 10 ÷50A. Tuy nhiªn cã thÓ dïng ph¬ng ph¸p ®å thÞ tÝnh gÇn ®óng. +) TÝnh hÖ sè qu¸ ¸p trªn van : K = ntt ngcp U U Trong ®ã : Ungcp: ®iÖn ¸p ngîc lín nhÊt thêng xuyªn ®Æt lªn van Untt : ®iÖn ¸p ngîc thùc tÕ lín nhÊt - Tra b¶ng vµ ®å thÞ: X¸c ®Þnh C*, R*, R*max theo k +) TÝnh tèi ®a gi¶m dßng lín nhÊt khi van kho¸ - max..2(max) yY Ifdt di pi= Trong ®ã: fy: tÇn sè chuyÓn m¹ch cña van Iymax: gi¸ trÞ dßng ®iÖn lín nhÊt qua van tríc khi kho¸. +) TÝnh c¸c trÞ sè: Cmin = * min. 2 C U Q ngtt Rmin Q LU ng 2 '. ≤ R'≤ Q LU R ng 2 '* max +) KiÓm tra tèc ®é t¨ng ¸p thuËn qua van du/dt fR U dt du . 2 max = víi Rf ®iÖn trë t¶i NÕu gi¸ trÞ nµy vît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp cña van th× l¹i tÝnh l¹i nh ®Çu. +) TÝnh c«ng suÊt ®iÖn trë Theo thùc nghiÖm ®îc tÝnh gÇn ®óng: PR = fy. C. U2ymax Trªn ®©y lµ toµn bé c«ng viÖc tÝnh to¸n cña m¹ch ®éng lùc. HÇu nh ®îc dùa trªn kinh nghiÖm thùc tÕ cña c¸c thÇy c« gi¸o. V× vËy cã mét sè kÕt qu¶ thùc tÕ ®îc c«ng nhËn. 30 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng 31 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Chương 4 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Sau khi thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch lùc ta nhËn thÊy cÇn cã mét hÖ thèng ®óng ®Ó ®iÒu khiÓn m¹ch lùc nãi trªn. M¹ch ®iÒu khiÓn nµy ph¶i ®¸p øng ®îc nhu cÇu cÇnthùc hiÖn cña m¹ch ®iÒu khiÓn. Cã hai hÖ ®iÒu khiÓn c¬ b¶n lµ hÖ ®ång bé vµ hÖ kh«ng ®ång bé - HÖ ®ång bé: Trong hÖ nµy gãc ®iÒu khiÓn më, van α lu«n ®îc x¸c ®Þnh xuÊt ph¸t tõ mét thêi ®iÓm cè ®Þnh cña ®iÖn ¸p m¹ch lùc. V× vËy trong m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i cã mét kh©u thùc hiÖn nhiÖm vô nµy gäi lµ kh©u ®ång bé ®Ó ®¶m b¶o m¹ch ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng theo nhÞp cña ®iÖn ¸p lùc. - HÖ kh«ng ®ång bé: Trong hÖ nµy α kh«ng x¸c ®Þnh theo ®iÖn ¸p lùc mµ ®îc tÝnh dùa vµo tr¹ng th¸i cña t¶i chØnh lu vµ gãc ®iÒu khiÓn cña lÇn ph¸t xung më van ngay tríc ®ã. Do ®ã m¹ch ®iÒu khiÓn lo¹i nµy kh«ng cÇn kh©u ®iÒu khiÓn ®ång bé. Tuy nhiªn ®Ó bé chØnh lu ho¹t ®éng b×nh thêng b¾t buéc ph¶i thùc hiÖn ®iÒu khiÓn theo m¹ch vßng kÝn. HiÖn nay ®¹i ®a sè c¸c m¹ch chØnh lu ®iÒu khiÓn thùc hiÖn theo s¬ ®å ®ång bé v× kh©u ®ång bé cã u ®iÓm ho¹t ®éng æn ®Þnh vµ dÔ thùc hiÖn. I. CÂÚ TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1. Cấu trúc điều khiển ngang. a. S¬ ®å 1 2 3 4 32 §B U®k DF TX K§X §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng 5 Trong ®ã: 1 - Kh©u ®ång bé 2 - Kh©u dÞch pha 3 - Kh©u t¹o xung 4 - Kh©u khuyÕch ®¹i xung 5 - Kh©u t¹o U®k a. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn ngang. Kh©u ®ång bé thêng t¹o ra ®iÖn ¸p h×nh sin cã gãc lÖch pha cè ®Þnh so víi ®iÖn ¸p lùc. Kh©u dÞch pha cã nhiÖm vô thay ®æi gãc pha cña ®iÖn ¸p theo t¸c ®éng cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Xung ®iÒu khiÓn ®îc t¹o ra ë kh©u t¹o xung (TX) vµo thêi ®iÓm khi ®iÖn ¸p dÞch pha UDF qua ®iÓm O. Xung nµy nhê kh©u khuyÕch ®¹i xung K§X ®îc t¨ng ®ñ c«ng suÊt göi tíi cùc ®iÒu khiÓn cña van. Nh vËy gãc α 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. 2 .Cấu trúc điều khiển dọc. a. S¬ ®å cÊu tróc 1 2 3 4 5 Trong ®ã: 1 - Kh©u ®ång bé 2 - Kh©u t¹o Utùa 3 - Kh©u t¹o xung vµ so s¸nh 4 - Kh©u khuyÕch ®¹i xung 5 - Kh©u t¹o U®k b. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn U®ãng kh©u ®ång bé thêng t¹o ra ®iÖn ¸p h×nh sin cã gãc 33 §B U®k Utù¹ SS+TX K§X §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng lÖch pha cè ®Þnh so víi ®iÖn ¸p lùc. Kh©u t¹o UT t¹o ra ®iÖn ¸p tùa cã d¹ng cè ®Þnh theo chu kú do nhÞp ®ång bé cña U§B . Kh©u so s¸nh 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 ®æi trÞ sè cña U§K . Theo ®å thÞ ®ã lµ sù di chuyÓn däc trôc biªn ®é. 3. Chức năng điều khiển. - Ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®Õn c¸c van lùc theo ®óng pha vµ gãc ®iÒu khiÓn α cÇn thiÕt. - §¶m b¶o ph¹m vi ®iÒu chØnh gãc αmax + αmin t¬ng øng víi ®iÖn ¸p ra cña t¶i 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 l- u, chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc. - Cã ®é ®èi xøng xung ®iÒu khiÓn tèt, kh«ng vît qu¸ 10 ÷ 30 ®iÖn tøc lµ gãc ®iÒu khiÓn víi mäi van kh«ng ®îc lÖch qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp. - §¶m b¶o m¹ch ho¹t ®éng æn ®Þnh vµ tin cËy khi líi ®iÖn xoay chiÒu giao ®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 h¸ ®iÒu khiÓn nÕu cÇn nªn 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 lùc ®Ó më ch¾c ch¾n van, ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu: + §ñ c«ng suÊt + Cã sên xung ®èi xøng ®Ó më van chÝnh x¸c vao thêi 34 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng ®iÓm quy ®Þnh, thêng tèc ®é t¨ng ¸p ®iÒu khiÓn ph¶i ®¹t 10V/µ s tèc ®é t¨ng ®iÒu khiÓn. + §é réng xung ®iÒu khiÓn ®ñ cho dßng qua van kÞp vît trÞ sè dßng ®iÖn duy tr× Idt cña nã ®Ó khi ng¾t van vÉn gi÷ ®îc trµng th¸i dÉn. + Cã d¹ng phï hîp víi s¬ ®å chØnh lu vµ tÝnh chÊt t¶i. II. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. Trong qu¸ tr×nh t×m hiÓu nguyªn t¾c diÒu khiÓn cña ®«ng c¬ ®iÑn ta ®· x©y dùng ®îc s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn nh trang bªn . 35 S¥ §å M¹CH §IÒU KHIÓN 1.Nguyên lý hoạt động : TÝn hiÖu xoay chiÒu sau khi ®i qua biÕn ¸p nguån ®îc chØnh lu bëi 2 §ièt §1 vµ §2. §iÖn sau chØnh lu so s¸nh víi ®iÖn ¸p chuÈn U0 ®Ó t¹o tÝn hiÖu ®ång bé trïng víi thêi ®iÓm diÖn ¸p líi ®i qua ®iÓm 0 . Khi tÝn hiÖu ®ång bé ©m tô C ®îc n¹p vµ ngîc lai khi tÝn hiÖu ®ång bé d¬ng tô C phãng . Nh vËy ë ®Çu ra cña IC sÏ cã tÝn hiÖu r¨ng ca .Sau ®ã tÝn hiÖu r¨ng ca ®îc so s¸nh víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn (LÊy tõ kh©u ph¶n håi tèc ®é ) b»ng khuÕch ®¹i thuËt to¸n . Bé OA7 lµ mét ®a hµi ®îi dao ®éng t¹o xung chïm cã tÇn sè cao víi môc ®Ých gi¶m kÝch thø¬c cña m¸y biÕn ¸p xung .TÝn hiÖu cao tÇn trén víi tÝn hiÖu sau khi so s¸nh råi tiÕp tôc ®îc trén víi tÝn hiÖu ph©n phèi nh»m tao ra tÝn hiªu cho tõng Thyristo riªng biÖt .Nh÷ng tÝn hiÖu nµy ®ùoc khuÕch ®¹i vµ th«ng qua biÕn ¸p xung ®a trùc tiÕp lªn cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristo . Do yªu cÇu cña ®Ò bµi lµ dïng s¬ ®å cÇu 3 pha nªn cÇn thiÕt kÕ 3 kªnh t¬ng tù nhau cho c¸c pha A , B , C . 2.Dạng điện áp mạch điều khiển §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng u1 θ0 θ0 u2 θ0 u3 u4 θ0 u5 θ0 u6 θ0 u7 θ0 u8 θ0 u0 u®k θ0 u9 38 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng III.TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN. 1. Tính toán khâu đồng pha. a. Nguyªn lý ho¹t ®éng u1 θ0 θ0 u2 θ0 u3 u0 §iÖn ¸p xoay chiÒu 220v ®îc ®a qua m¹ch chØnh lu mét pha hai nöa chu kú. Nöa chu kú ®Çu U2 >0 vµ U2' ⇒ §1 dÉn. Nöa chu ký sau U2 0 ⇒ §2 dÉn. Ta ®îc ®iÖnn ¸p UI nh h×nh vÏ. U ®îc ®a vµo cùc thuËn cña OP1. §iÒu chØnh Rx1 ®Ó ®îc ®iÖn ¸p U0 ®a vµo cöa ®¶o. NÕu UI <U0 th× UII < 0 vµ b»ng -(E - 2)v NÕu UI > U0 th× UII > 0 vµ b»ng (E - 2)v §iÖn ¸p ra UII lµ d¹ng xung ch÷ nhËt b. TÝnh to¸n V× f = 50 Hz ⇒ T = Hz50 1 = 0,02 (s) = 20ms Do ®ã trong nöa chu kú ta ph¶i t¹o ra ®iÖn ¸p r¨ng ca sao cho : 39 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng t = tp +tn = 0,01 (s) tp : thêi gian phãng cña tô ®iÖn tn : thêi gian n¹p cña tô diÖn Trong thùc tÕ tÝnh to¸n ®Ó gi¶i ®iÒu kiÖn lín tõ 0 ÷ U®m th× hoÆc tn << tp hoÆc tp<<t. Trong khu«n khæ cña ®å ¸n ta chän : tn = 0,001 (s) = 1ms tp = 0,009 (s) = 9 ms Víi tp = 9 ms ta ph¶i ®iÒu chØnh Rx1 sao cho U0 = UI ( pt2 1 ) = 15 Sin (2∏f pt2 1 ) =15Sin(2 310.5,0.50. −pi ) v U0 = 2,35 v - Chän R2 = 1kΩ. TA cã U0 = 13 1 .. x z RR ER + ⇒ Rx1 = Ω= − = − k U UER 38,5 35,2 )35,215.(1)( 0 02 Chän lo¹i biÕn trë cã gi¸ trÞ 10(kΩ) ®Ó ®iÒu chØnh lÊy gi¸ trÞ thÝch hîp + Chän D1 vµ D2 lµ lo¹i D- 1001 víi I = 1(a); Ungmax = 200v 2. Khâu tạo điện áp răng cưa. a) S¬ ®å vµ nguyªn lý ho¹t ®éng 40 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng θ0 u3 u4 θ0 * Khi UII < 0 th× D3 dÉn, ¸p ë cöa ®¶o cña OA2 ©m U- < 0 nªn UIII = k0 ( U+- U-) > 0 ⇒ ®iÖn ¸p ra ë cöa ra cña OA lµ b·o hoµ d¬ng. Chän R3 << Rx2 ®Ó bá qua iR 2x trong giai ®o¹n nµy . Dßng qua tô lµ dßng iR 2 v× dßng vµo cöa ©m cña OA kh«ng ®¸ng kÓ §iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p tô C vµ b»ng: UIII = UC = tRC U C dt R U C dti C bha C 33 . 111 ∫∫ == Nh vËy ®iÖn ¸p trªn tô C t¨ng trëngtuyÕn tÝnh khi ®iÖn ¸p nµy ®¹t tô rß ngìng Dz th× th«ng vµ gi÷ ë ®iÖn ¸p nµy (NÕu kh«ng cã Dz th× ®iÖn ¸p t¨ng Ubh ) * Khi UII > 0 th× D3 kho¸ ⇒ iR 2 = 0 lóc nµy dßng ®i qua tô C lµ dßng ®i qua Rx2 , dßng ®iÖn nµy ngîc chiÒu víi dßng ®i qua tô C khi UII < 0 nghÜa lµ nã phãng ®iÖn. 41 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng UIII = UC = UOA12 - tR R C Udti C x DzRX 2 2 . 11 −=∫ b) TÝnh to¸n . Chän tô C = 0,22µF Chän biªn ®é ®iÖn ¸p r¨ng cöa lµ 9,1v do ®ã chän Dz cã UDz = 9,1. §Ó tô C phãng ®iÖn vÒ kh«ng ta chän Rx2 theo: UIII = UC = uDz - ptRC E 3* = 0 ⇒ R3 = p Dz t UC E * * Thay sè ta cã : Rx2 = ( )Ω= − − k43.67 1.9*10*22.0 10*9*15 6 3 Chän Rx2 gåm 1 lo¹i biÕn trë 50 (kΩ) vµ mét ®iÖn trë R = 30(kΩ) Trong thêi gian tn ®iÖn ¸p trªn tô ph¶i vît qu¸ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p æn ¸p, nªn ta cã : Dz n x Dzbh U C t R E R UU ≥    − − * 23 ⇒ 23 * xn DzDzbh R E t CU R UU +≥ − R3≤ ( )Ω= + − = + − − − k R E t CU UU xn Dz Dbh 52.5 10*43.67 15 10 10*22.0*1.9 7.013 * 33 6 2 3 Chän R3 = 4.3(kΩ) vµ OA lo¹i µA 741 µA741 cã c¸c th«ng sè: §iÖn ¸p nguån nu«i: Vcc = ± 15 (V) HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a cæng vµo ®¶o vµ cæng vµo kh«ng ®¶o: VID = ± 30 (V) §iÖn ¸p tÝn hiªu ®Çu vµo: VI = ± 15 (V) (biªn ®é cña VI kh«ng vît qu¸ 15V). NhiÖt ®é lµm viÖc: T = - 550C ®Õn 1250C S¬ ®å ch©n nh h×nh vÏ: 42 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng : 3. Khâu so sánh. u4 θ0 θ0 u®k u5 6u 0 θ §iÖn ¸p r¨ng ca U3 ®îc ®a vµo cöa ®¶o cña OA3, cßn ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®îc ®a vµo cöa kh«ng ®¶o. Khi ®ã ®iÖn ¸p ra lµ: U4 = K0(U®k – U3). Do ®ã khi U®k > U3 th× ®iÖn ¸p ra lµ d¬ng b·o hoµ, cßn khi U®k < U3 th× ®iÖn ¸p ra U4 lµ d¬ng b·o hoµ. §i«t D7 ®Ó läc phÇn ©m cña ®iÖn ¸p U4, do ®ã U5 chØ lÊy 43 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng phÇn ®iÖn ¸p d¬ng. b) TÝnh to¸n: V× dßng vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ rÊt nhá nªn ta chän R8 = 10 kΩ. Chän OA3 lµ khuyÕch ®¹i thuËt to¸n µA741. Chän R9 = 10 kΩ 4 . Khâu phát xung chùm. a) Nguyªn lý ho¹t ®éng : T¹i thêi ®iÓm mµ ®iÖn ¸p trªn tô UC2 = 0 th× Ur = 0 v× Ur = pUR RR * 11 1211 + = un= uC = 0 Ta tiÕn hµnh n¹p cho tô C2 mét ®iÖn ¸p UC2 < 0 . Khi ®ã UP - UN =UP - UC > 0 ⇒ Ur =Urmax , khi ®ã th× tô ®iÖn C dîc n¹o ®iÖn theo chiÒu ngîc l¹i so víi chiÒu mµ ta n¹p cho C2 lóc ban ®Çu .Tô C2 u6 θ 0 u7 θ 0 44 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng ®îc n¹p tíi gi¸ trÞ : UC2 = UP = max 11 1211 * rUR RR + Khi Ur= 0 th× Up = 0 .Do ®ã C2 phãng ®iÖn qua R10 vÒ ©m nguån cña OA4 vµ ®iÖn ¸p ra cña OA4 ë møc ©m b·o hoµ . Qu¸ tr×nh n¹y lÆp l¹i lµm ®Çu ra cña OA4 cã xung ®iÖn ¸p d¹ng ch÷ nhËt víi tÇn sè tuú thuéc vµo gi¸ trÞ cña R10 vµ C2 . b/ TÝnh to¸n : Chu k× cña xung chïm ®¬c x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : T = R10*C2*ln(1+ 12 11 R R ) Chän T = 23 1010*10 11 − == f Chän C2 =0.01(µF) ⇒ R10 = ( )Ω== − − k C T 54.4 10*01.0*2.2 10 *2.2 6 4 2 Nh vËy chän R10 = R11 = R12= 4.5(kΩ) 5 . Khâu khuếch đại xung và biến áp xung. 1. BiÕn ¸p xung: - BiÕn ¸p xung cã nhiÖm vô t¸ch ly m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu 45 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng khiÓn - Phèi hîp trë kh¸ng gi÷a tÇng khuyÕch ®¹i xung vµ cùc ®iÒu khiÓn van lùc. Yªu cÇu lín nhÊt ®èi víi biÕn ¸p xung lµ truyÒn xung tõ m¹ch ®iÒu khiÓn lªn cùc ®iÒu khiÓn cña thyistor víi ®é mÐo Ýt nhÊt. BiÕn ¸p xung lµm viÖc víi tÇn sè cao nªn lâi dÉn tõ trêng cho biÕn ¸p xung lµ lâi ferit d¹ng xuyÕn, h×nh trô hoÆc cã tiÕt diÖn ch÷ E. Do chÕ ®é lµm viÖc cña biÕn ¸p xung lµ tõ ho¸ mét phÇn nªn ta chän: §é biÕn thiªn cêng ®é tõ trêng: ∆B = 0.2 (T). §é biÕn thiªn mËt ®é tõ c¶m: ∆H = 30 A/m. KÝch thíc tæng cña biÕn ¸p xung lµ: HB UtIUk V xxba ∆∆ ∆ = . .... 22 Trong ®ã: tx lµ ®é réng mét xung, tx = tn = 0.05ms ∆Ux lµ ®é sôt ¸p xung cho phÐp, chän ∆Ux = 0.1 (V). kba = 2 lµ hÖ s« m¸y biÕn ¸p. U2 lµ ®iÖn ¸p cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p, U2 = U®k = 3.5 (V). I2 lµ dßng ®iÖn cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p, do tx = tn nªn coi: I2 = 0.5×I®k = 0.1 (A). Thay c¸c gi¸ trÞ vµo c«ng thøc trªn, ta cã: 36 3 1058.0 302.0 1.01005.01.05.32 mV − − ×= × ××××× = Tra b¶ng cho trêng hîp tõ ho¸ mét phÇn, chän lo¹i lâi h×nh trô kÝ hiÖu 1811 (®êng kÝnh ngoµi lµ 18 (mm) vµ ®êng kÝnh trong lµ 11(mm) cã tiÕt diÖn lâi t¬ng øng b»ng 0.443(cm2). Do ®ã, ta cã sè vßng d©y cuén s¬ cÊp: 6.86 10443.02.0 1005.015 4 3 1 1 = ×× ×× = ×∆ × = − − ba x SB tU w (vßng). 46 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Chän w1 = 88 vßng, suy ra: w2 = 88/2 = 44 (vßng) ` Yªu cÇu lín nhÊt ®èi víi biÕn ¸p xung lµ truyÒn xung tõ m¹ch ®iÒu khiÓn lªn cùc ®iÒu khiÓn cña thyistor víi ®é mÐo Ýt nhÊt. 2. KhuÕch ®¹i xung a. Nguyªn lý lµm viÖc : - Khi cã xung vµo c¸c bãng T1 , T2 më , ®a xung tíi biÕn ¸p xung råi t¹o xung më Thyristo . + V× biÕn ¸p xung cã tÝnh chÊt vi ph©n nªn ph¶i cã ®iÖn trë R2 ®Ó tiªu t¸m n¨ng lîng tÝch luü cña c¸c cuén d©y trong giai ®o¹n T1 , T2 kho¸ .NÕu kh«ng biªn ®é cña c¸c xung sÏ gi¶m ®i ®¸ng kÓ do ®iÓm lµm viÖc cña lâi biÕn ¸p ®Èy lªn phÝa b·o hoµ . + Do R2 m¾c nèi tiÕp víi cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung nªn lµm gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt lªn biÕn ¸p xung , ®Ó gi÷ ®iÖn ¸p ban ®Çu trªn m¸y biÕn ¸p b»ng nguån Ecs ta thªm tô C vµo D1 cã t¸c dông ng¨n m¹ch biÕn ¸p xung khi T1 kho¸ D2 nh»m chèng qu¸ ¸p g©y háng bãng . b. TÝnh to¸n : Theo th«ng sè van T14 − 320 − 6 ®· chän ta cã : I®k = 200(mA) U®k = 3.5(V) Tham sè dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cña cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung : U1 = k*U®k ; I1 = k 1 *I®k víi k : HÖ sè m¸y biÐn ¸p Chän k = 2 ta cã : U1 = 2*3.5= 7(V) I1 = 100(mA) Nguån c«ng suÊt ph¶i cã trÞ lín h¬n U1 ®Ó bï ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë .V× vËy chän Ecs =15(V) Tõ gi¸ trÞ Ecs vµ I1 chän bãng T1 lo¹i BFY51cã Icmax =1(A) ,UCE 47 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng =30(V) , β = 40 §iÖn trë : R2 > CP CS I E =15(Ω) . C«ng suÊt ®iÖn trë nµy thêng tõ 2 (W) ®Õn 4 (W) do dßng qu¸ lín vµ kh¸ thêng xuyªn lín nhÊt lµ khi gèc ®iÒu khiÓn nhæ nhÊt. KiÓm tra ®é sôt ¸p trªn ®iÖn trë khi bãng dÉn dßng: VRIU R 5,1151,0212 =×== . Suy ra ®iÖn ¸p trªn biÕn ¸p xung ph¶i lµ: U1 = ECS = UR2 = 15 - 1.5 = 13.5 V vµ ®¹t yªu cÇu. Tuy nhiªn ®Ó t¨ng m¹nh xung kÝch cho van vÉn cã thÓ dïng thªm tô t¨ng cìng ¸p C ®ùoc tÝnh nh sau: TÇn sè xung chïm 10 Khz t¬ng øng víi chu k× bæ xung lµ: TXC = ( ) Ssf XC µ100101001010 11 6 3 =×=× = − Kho¶ng c¸ch gi÷a hai xung ch×m lµ: tu = S cT µ50 2 = × VËy do FR tC n µ1.1101.1 153 1050 3 6 6 2 =×= × × =< − − nªn chän C = 1µF Bãng T2 chän lo¹i BC107, UCC = 45V, ICmax = 0.1A, βmin = 110. VËy ®iÖn trë ®Çu vµo tÝnh theo c«ng thøc: max1 21 1 max max KI ER I U CS V C ββ<< Thay sè: 12 1511040 110 1.0 12 1 × ×× << R ⇔ 13.2kΩ < R1 < 33kΩ Chän R1 = 20kΩ §iot chän lo¹i 1N1192A - Cã c¸c th«ng sè nh sau : Imax =20(A ) ; Un = 50(V) 48 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng 6. Khâu tạo nguồn nuôi. c1 c2 7815 c4 c3 c6 c5 7915 Ecs c7 a' b' c'c b a 2-1 2-2 Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p V15± ®Ó cÊp cho m¸y biÕn ¸p xung vµ nu«i IC, c¸c bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, tèc ®é vµ ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é. Ta chän m¹ch chØnh lu cÇu dïng ®i«t, ®iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p nguån nu«i: U2 = )(4.634.2 105 V= . Chän U2 = 9(V) §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i, ta dïng hai vi m¹ch æn ¸p 7815 vµ 7915 lµ vi m¹ch æn ¸p cho ta ®iÖn ¸p -15(V). C¸c th«ng sè cña vi m¹ch: §iÖn ¸p ®Çu vµo: UV = 7 ÷ 35V §iÖn ¸p ®Çu ra: UR = 15V víi IC7815 UR = -15V víi IC7915 Dßng ®iÖn ®Çu ra: IRa = 0 ÷1(A) Tô ®iÖn C4, C5 läc c¸c thµnh phÇn bËc cao Chän C4 = C5 = C6 = C7 = 470(µF), U = 35(V) 49 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng 7. Tính biến áp nguồn nuôi và đồng pha. (1). Ta thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p dïng cho c¶ viÖc kÐo ®iÖn ¸p ®ång pha vµ t¹o nguån nu«i. Chän kiÓu m¸y biÕn ¸p ba pha ba trôc , trªn mçi trôc cã ba d©y, mét cuén s¬ cÊp vµ hai cuén thø cÊp. (2). §iÖn ¸p lÊy ra ë thø cÊp m¸y biÕn ¸p lµm ®iÖn ¸p ®ång pha lÊy ra thø cÊp lµm nguån nu«i. U2 = U2®ph = Un = 9v (3). Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y bݪn ¸p ®ång pha I2®p = 1 (mA) (4). C«ng suÊt nguån nu«i cÊp cho m¸y biÕn ¸p xung P®ph = 6.U2®p.I2®p = 6.9.1.10-3 = 0,054w (5). C«ng suÊt tiªu thô ë 6IC TL084 sö dông lµm khuÕch ®¹i thuËt to¸n, ta chän hai IC TL084 ®Ó t¹o 6 cæng AND P8IC = 8PIC = 8*0,68 = 5,44(W) (6). C«ng suÊt biÕn ¸p xung cÊp cho viÖc ®iÒu khiÓn tisirton Px = 6. U®k . I®k = 6 . 3,5 . 0,2 = 4,2w (7). C«ng só©t sö dông cho viÖc t¹o nguån nu«i PN = P®ph + P8IC + Px = 0,054 + 5,12 + 4,2 PN = 9,374 w (8). C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p cã kÓ ®Õn 5% tæn thÊt trong m¸y S = 1,05 . (P®ph + Px) = 1,05 . (0,054 +9,374) = 9,899VA (9). Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p I2 = AU 1833,0 .6 5 2 = (10). Dßng ®iÖn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p I1 = AU S 01499,0 220.3 899,9 2 1 == (11). TiÕt diÖn trô cña biÕn ¸p ®îc tÝnh theo c«ng thøc QT = kQ 2154 50.3 899,96 cm mf S == kQ = 6 lµ hÖ sè phô thuéc ph¬ng thøc lµm m¸t m = 3 lµ sè trô cña biÕn ¸p f = 50Hz lµ tÇn sè líi ®iÖn ChuÈn sè tiÕt diÖn trô: QT = 1,63 (cm2) KÝch thíc m¹ch tõ lµ thÐp dµy δ = 0,5mm 50 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Sè lîng l¸ thÐp: 68l¸; a = 12mm; b = 16mm; k = 30mm HÖ sè Ðp chÆt kc = 0,85 (12). Chän mËt ®é tõ c¶m B = 1T ë trong trô ta cã vßng d©y s¬ cÊp W1 = 608010.63,1.1.50.44,4 220 ..44,4 4 1 == − TQBf U (vßng) (13). Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = J2 = 2,75A/mm2 TiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp S1 = 2 11 00545,0 75,2.220.3 899,9 ..3 mm JU S == §êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp d1 = mmS 0833,000545,0.4.4 1 = Π = pi Chän d1 = 0,1mm §êng kÝnh cã kÏ c¸ch ®iÖn d1cd = 0,12mm (14). Sè vßng d©y quËn thø cÊp W2 = W1. 7,248220 9.6080 1 2 == U U (vßng) (15). TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp S2 = 2 22 066,0 75,2.9.6 889,9 ..6 mm JU S == (16). §êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp d2 = mmS 29,00666,0.44 2 = Π = Π ChuÈn ho¸: d2 = 0,29mm ChuÈn hãa ®êng kÝnh kÓ c¶ c¸ch ®iÖn lµ d2cd= 0,33mm (17). Chän hÖ sè lÊp ®Çy: kl® =0,7 kl®= hC wdwd cd . )..( 4 .2 2 2 ‚1 2 1 + Π (18). ChiÒu réng cöa sæ C = mm kh wdwd d cd 578,8 7,0.30 )249.33,06080.12,0( 4 .2 . )..( 4 .2 22 1 2 2 ‚1 2 1 = + Π = + Π  (19). ChiÒu dµi m¹ch tõ L = 2c +3 =2 (20). ChiÒu cao m¹ch tõ H = h + 2a = 30 + 2.12 = 54mm 51 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng * TÝnh chän §iot cho thiÕt bÞ chØnh lu nguån nu«i Dßng ®iÖn qua §iot : ID = A I 129,0 2 1833,0 2 2 == §iÖn ¸p nguån lín nhÊt UNmax = VU 229.66 2 == Chän dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m ≥ K1 .ID = 10.0,129 = 1,2A §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt Un = ku . Unmax = 2. 22 = 44V VËy chän §iot k∏208A cã: I®m = 1,5A Un = 100V 8 .Khâu phản hồi tốc độ. Khi thiÕt kÕ hÖ ®iÓu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn cÇn ph¶i ®¶m b¶o hÖ thùc hiÖn ®îc tÊt c¶ c¸c yªu cÇu ®Æt ra ®ã lµ yªu cÇu c«ng nghÖ c¸c chØ tiªu chÊt lîng vµ c¸c yªu cÇu vÒ kinh tÕ. §é æn ®Þnh vµ ®é chÝnh x¸c ®iÒu chØnh lµ hai chØ tiªu kü thuËt quan träng bËc nhÊt cña hÖ thèng tù ®éng. §é chÝnh x¸c ®îc ®¸nh gi¸ trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c sai lÖch ®iÓu chØnh , c¸c sai lÖch nµy phô thuéc rÊt nhiÒu yÕu tè. Sù biÕn thiªn cña c¸c tÝn hiÖu ®Æt g©y ra c¸c sai lÖch kh«ng thÓ tr¸nh ®îc trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é vµ còng cã thÓ g©y sai lÖch trong qu¸ tr×nh x¸c lËp. Trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c sai lÖch ®iÓu chØnh ta cã thÓ chän ®îc c¸c bé ®iÓu chØnh, c¸c m¹ch bï thÝch hîp dÓ n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña hÖ thèng . §Ó ®¹t ®îc nh÷ng chØ tiªu vÒ c«ng nghÖ trong ®iÓu chØnh tù ®éng ®iÒu chØnh hÖ thèng truyÒn ®éng ®éng c¬ mét chiÒu ta sö dông m¹ch vßng ®iÒu chØnh , tæng hîp m¹ch vßng tèc ®é. HÖ thèng ®iÓu chØnh tèc ®é lµ hÖ thèng mµ ®¹i lîng ®îc ®iÓu chØnh lµ tèc ®é gãc cña ®éng c¬ ®iÖn ,c¸c hÖ nµy thêng ®îc sö dông trong thùc tÕ kü thuËt . HÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®îc h×nh thµnh tõ hÖ thèng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn . 52 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng 53 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng Chương 5: MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN M« pháng lµ ph¬ng ph¸p m« h×nh ho¸ dùa trªn c¬ së x©y dông c¸c m« h×nh to¸n häc . Khi ®· cã m« h×nh to¸n häc ta cã thÓ cã ®îc mét sè th«ng tin vÒ hÖ thèng trªn m« h×nh nµy b»ng c¸c ph¬ng ph¸p to¸n häc ,ph¬ng ph¸p gi¶i tich . Ph¬ng ph¸p m« pháng ®îc øng dông trong tÊt c¶ c¸c giai ®o¹n thiÕt kÕ ,ph©n tÝch vµ thùc thi hÖ thèng víi môc ®Ých kh¸c nhau . §èi víi lÜnh vùc kü thuËt ,®Ó tiÕn hµnh nghiªn cøu kh¶o s¸t mét bµi to¸n kü thuËt ®iÖn- ®iÖn tö sö dung m¸y tÝnh thßng cã 2 c«ng cô hay ®îc dïng lµ phÇn mÒm m« pháng m¹ch vµ phÇn mÒm gi¶i ph¬ng tr×nh . Trong yªu cÇu cña bµi ra , ë ®©y dung ph¬ng ph¸p m« pháng b»ng m¹ch . §iÒu nµy ®îc thÊy qua s¬ ®å nh sau : Đồ thị các khâu sau khi mô phỏng 54 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng KẾT LUẬN §å ¸n m«n häc lµ mét yªu cÇu cÇn thiÕt vµ b¾t buéc víi sinh viªn ngµnh tù ®éng ho¸. Nã kiÓm tra vµ kh¶o s¸t tr×nh ®é thùc tÕ cña sinh viªn vµ gióp cho sinh viªn cã t duy ®éc lËp v¬Ý c«ng viÖc. Qua viÖc thiÕt kÕ nguån cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp cã ®¶o chiÒu theo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn chung gióp em n¾m v÷ng h¬n phÇn lý thuyÕt ®· ®îc häc vµ cã thªm nhiÒu sù hiÓu biÕt thùc tÕ. Tuy nhiªn, do néi dung c«ng viÖc hoµn toµn míi mÎ vµ tÇm hiÓu biÕt cßn h¹n chÕ nªn ®å ¸n m«n häc cña em kh«ng tr¸nh khái nhiÒu thiÕu sãt. Em mong c¸c thÇy c« chØ b¶o ®Ó em hoµn thµnh tèt h¬n n÷a nhiÖm vô cña m×nh. MÆc dï vËy , víi sinh viªn cha cã nhiÒu kinh nghiÖm thùc tÕ , sù gióp ®ì cña c¸c thÇy c« gi¸o trong bé m«n lµ rÊt cÇn thiÕt . V× vËy khi thùc hiÖn ®å ¸n nµy kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt . Mét lÇn n÷a , em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o: GV. ®çträng tÝn ®· híng dÉn , chØ b¶o tËn t×nh ®Ó em hoµn thµnh tèt ®å ¸n nµy . Sinh viªn 55 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn ngäc Th¨ng D¬ng §øc Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vâ Minh ChÝnh - Ph¹m Quèc H¶i - TrÇn Träng Minh §iÖn tö c«ng suÊt - Nhµ xuÊt b¶n KHKT - N¨m 2004 2. Lª V¨n Doanh vµ c¸c t¸c gi¶ §iÖn tö c«ng suÊt - Nhµ xuÊt b¶n KHKT - N¨m 2001 3 . Bïi Quèc Kh¸nh - NguyÔn V¨n LiÔn - NguyÔn ThÞ HiÒn TruyÒn ®éng ®iÖn - Nhµ xuÊt b¶n KHKT - N¨m 2004 4 . Vò Gia Hanh vµ c¸c t¸c gi¶ . M¸y ®iÖn 1 , 2 - Nhµ xuÊt b¶n KHKT - N¨m 2003 5 . Ph¹m Quèc H¶i - D¬ng V¨n Nghi Ph©n tÝch vµ gi¶i m¹ch §TCS - Nhµ xuÊt b¶n KHKT - N¨m 2002 6 . Ph¹m Quèc H¶i Híng dÉn thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn tö c«ng suÊt - N¨m 2001 56

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfThiết kế nguồn cấp điện cho động cơ 1 chiều kích từ độc lập không đảo chiểu.pdf
Luận văn liên quan