Đề tài Thiết kế bộ nguồn một chiều cho mạ điện

PhÇn II: ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch ®éng lùc chän m¹ch ®éng lùc. §iÒu quan träng nhÊt trong c«ng nghÖ m¹ lµ chÊt l­îng s¶n phÈm m¹, chÊt l­îng líp m¹ cßn tuú thuéc vµo nhiÒu yÕu tè. §iÒu khiÓn chÊt l­îng m¹ ph¶i khèng chÕ ®ång thêi c¶ dung dÞch m¹ lÉn c¸ch thøc m¹, nh­ng quan träng nhÊt vÉn lµ d¶i mËt ®é dång ®iÖn thÝch hîp v× nã t¹o ®iÒu kiÖn ®iÖn ph©n cã ph©n cùc lín, do ®ã mÇm tinh thÓ míi ®­îc sinh ra dÔ dµng h¬n. Líp m¹ lµ do v« vµn c¸c tinh thÓ hîp l¹i, tinh thÓ cµng nhá mÞn th× líp m¹ cµng tèt. MËt ®é dßng ®iÖn cao sÏ thu ®­îc líp m¹ cã tinh thÓ nhá mÞn, sÝt chÆt ®ång ®Òu. VËy ®Ó n©ng cao chÊt l­îng m¹ ®ßi hái chÊt l­îng dßng ®iÖn mét chiÒu víi mËt ®é cao, ®é æn ®Þnh lín vµ chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt. NÕu chän chØnh l­u cÇu mét pha, tuy chÊt l­îng ®iÖn ¸p t­¬ng ®èi tèt nh­ng mËt ®é kh«ng cao, biªn ®é ®Ëp m¹ch lín, thµnh phÇn ®a hoµ bËc cao lín, hiÖu suÊt sö dông m¸y biÕn ¸p xÊu vµ c«ng suÊt chØnh l­u nhá nªn kh«ng ®¸p øng yªu cÇu cña m¹ vËy kh«ng chän s¬ ®å nµy. ChØnh l­u tia ba pha kh«ng chän v× m¸y biÕn ¸p sö dông cho m¹ch nµy lµ biÕn ¸p ba pha ba trô nªn tõ th«ng trong m¸y biÕn ¸p kh«ng ®èi xøng lµm cho c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p lín, dÉn ®Õn hÖ sè sö dông c«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p tåi, dßng ®iÖn trªn d©y trung tÝnh lín ®óng b»ng dßng qua t¶i. ChØnh l­u tia s¸u pha còng kh«ng chän v× viÖc chÕ t¹o m¸y biÕn ¸p víi s¸u pha thø cÊp cã hai cuén lÖch nhau 1800 vµ cuén kh¸ng c©n b»ng lµ hÕt søc khã kh¨n. NÕu chän chØnh l­u cÇu ba pha kh«ng ®èi xøng, tuy s¬ ®å nµy cho ®iÖn ¸p chØnh l­u cã chÊt l­îng cao, nh­ng ®iÒu phøc t¹p ë chç lµ ®iÒu khiÓn ®ång thêi c¶ hai van b¸n dÉn nªn g©y kh«ng Ýt khã kh¨n khi vËn hµnh ®iÒu khiÓn vµ söa ch÷a. V× thÕ mµ em chän s¬ ®å cÇu ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng lµ phï hîp nhÊt, s¬ ®å nµy cho chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt nhÊt, viÖc ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n, sö dông c«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p tèt, ®¸p øng yªu cÇu ®ßi hái cña c«ng nghÖ m¹. Víi m¸y biÕn ¸p nguån lµ m¸y biÕn ¸p ba pha, phÝa s¬ cÊp ®Êu tam gi¸c, cßn phÝa thø cÊp ®Êu sao. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc: A B C K K M D § 0 K . . APT K CC1 CC1 CC1 C C R R R C cc2 T1 R C cc2 T2 R C D1 cc2 R C D3 cc2 R C D2 cc2 C R . . . R C cc2 T1 cc3 cc3 T¶i L H.2.1 - S¬ ®å m¹ch ®éng lùc TÝnh chän s¬ ®å m¹ch ®éng lùc. Hai th«ng sè cÇn quan t©m nhÊt khi chän van b¸n dÉn cho chØnh l­u lµ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn. C¸c van ®éng lùc ®­îc lùa chän dùa vµo c¸c yÕu tè c¬ b¶n lµ: dßng t¶i, s¬ ®å ®· chän, ®iÒu kiÖn to¶ nhiÖt, ®iÖn ¸p lµm viÖc. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña van ®éng lùc ®­îc tÝnh nh­ sau: §iÖn ¸p ng­îc cña van: (V). (2-1) Trong ®ã: Ulv, U2, Ud: §iÖn ¸p ng­îc cña van, nguån xoay chiÒu,cña t¶i. knv, ku: c¸c hÖ sè ®iÖn ¸p ng­îc vµ ®iÖn ¸p t¶i. C¸c hÖ sè nµy tra tõ b¶ng (8 -1)TL1: - §Ó cã thÓ chän van theo ®iÖn ¸p hîp lý, th× ®iÖn ¸p ng­îc cña van cÇn chän ph¶i lín h¬n ®iÖn ¸p lµm viÖc ®­îc tÝnh tõ c«ng thøc (2 -1), qua mét hÖ sè dù tr÷ kdtU. §iÖn ¸p ng­îc cña van cÇn chän: (V). (2-2) kdtU th­êng ®­îc chän trong kho¶ng(1,62). Chän kdtU = 2. Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van: Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van ®­îc chän theo dßng ®iÖn hiÖu dông ch¹y qua van Ilv = Ihd. Theo c«ng thøc (8-4)TL1 dßng ®iÖn hiÖu dông ®­îc tÝnh: (A). (2-3) Trong ®ã: Ihd, Id - Dßng ®iÖn hiÖu dông cña van vµ dßng ®iÖn t¶i; khd - HÖ sè x¸c ®Þnh dßng ®iÖn hiÖu dông tra b¶ng (8-2)TL1 (khi a<) (khi a>) < 288,675 (A). Chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña van lµ cã c¸nh to¶ nhiÖt vµ ®Çy ®ñ diÖn tÝch to¶ nhiÖt, cã qu¹t th«ng giã. Nh­ vËy I®mv cÇn chän lµ: I®mv = ki.Ilv = 1,6.Ilv = 1,6. 288,675 = 462 (A). Chän ki = 1,6 (Ilv = 60%.Idm): HÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn. +) Tõ c¸c th«ng sè Unv = 37,7 (V)vµ I®mv = 462 (A) ta chän: Theo b¶ng (8-6)TL1 ta chän 3 Dièt lo¹i SH04C500 cã: Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®mv = 500 (A). §iÖn ¸p ng­îc cña van: Unv = 400 V). §Ønh xung dßng ®iÖn lín nhÊt: Ipik = 5500 (A). Dßng ®iÖn rß: Ir = 50 (mA). Sôt ¸p trªn van: (V). NhiÖt ®é cho phÐp: Tcp = 1800C. Theo b¶ng (8-7)TL1 ta chän 3 Tiristor lo¹i TN433-04 cã: Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®mv = 500 (A). §iÖn ¸p ng­îc cña van: Unv = 400 V). §Ønh xung dßg ®iÖn lín nhÊt: Ipik = 7200 (A). Dßng ®iÒu khiÓn: Ig = 150 (mA). §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn: Ug = 3 (V). Dßng ®iÖn rß: Ir = 75 (mA). Sôt ¸p trªn van: (V). Tèc ®é biÕn thiªn cña ®iÖn ¸p: = 500 (V/s). Thêi gian chuyÓn m¹ch: tcm= 100 (ms). NhiÖt ®é cho phÐp: Tcp = 1500C. Iii. tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p chØnh l­u. M¸y biÕn ¸p dïng cho m¹ch chØnh l­u th­êng cã ®é dù tr÷ c«ng suÊt lín v× dßng thø cÊp rÊt lín, c¸ch ®iÖn ph¶i ®¹t yªu cÇn, nhÊt lµ ph¶i chó ý ®Õn c¸c vÊn ®Ò c¸ch ®iÖn v× dßng thø cÊp rÊt lín ph¸t sinh ra nhiÖt nhiÒu. §ång thêi m¸y biÕn ¸p ta sö dông trong viÖc m¹ ®iÖn ph¶i kÝn. V× trong khi m¹ h¬i cña c¸c muèi dïng ®Ó m¹, hay c¸c chÊt phô gia vµ chÊt xóc t¸c… cã tÝnh «xy ho¸ cao do ®ã ta ph¶i cã vá ®Ó b¶o vÖ m¸y biÕn ¸p b»ng c¸ch thiÕt kÕ thïng dÇu ®Ó cho m¸y biÕn ¸p vµo. §iÖn ¸p thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p: Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i: Trong ®ã: amin = 100: Gãc dù tr÷ khi cã suy gi¶m ®iÖn ¸p l­íi. (V): Lµ tæng ®iÖn ¸p sôt trªn van. : Sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p vµ ta chän. 5% ÷ 10% Ud Chän s¬ bé: 5% Ud = 5%.18 = 0,9 (V). Ta ®Æt m¸y biÕn ¸p c¸ch bÓ m¹ kho¶ng 5m vµ chän d©y nèi b»ng ®ång. Chän mËt ®é dßng ®iÖn trong d©y dÉn lµ J = 2,4 (A/mm2). DUdn = Rdn.Id Trong ®ã: Rdn = rCu.l/Sdn (rCu = 0,0000172 W/mm ®iÖn trë suÊt cña ®«ng ë nhiÖt ®é b×nh th­êng). (mm2) VËy (W). Þ DUdn = 0,0004.500 = 0,2 (V). (V). §iÖn ¸p thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p: U2 = (V). Trong ®ã: Udo - §iÖn ¸p kh«ng t¶i m¸y biÕn ¸p [V]. ku - HÖ sè ®iÖn ¸p chØnh l­u tra b¶ng (8-1)TLI, ku = 2,34 Dßng ®iÖn thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p: (A). Trong ®ã: I2 - Dßng ®iÖn thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p. Id - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña t¶i. Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp: (A) Trong ®ã: I1 - Dßng ®iÖn s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p. kba - HÖ sè cña m¸y biÕn ¸p. kba = U2/U1. U1, U2 - §iÖn ¸p s¬ cÊp vµ thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p. §iÖn ¸p pha thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p: Uf = 380 (V). C«ng suÊt tèi ®a cña m¸y biÕn ¸p: Pdmax = Ud0. Id = 21,68. 500 = 10840 (w). Trong ®ã: Pdmax - C«ng suÊt tèi ®a cña t¶i (W). Udo - §iÖn ¸p kh«ng t¶i m¸y biÕn ¸p (V). Id - Dßng ®iÖn t¶i (A). C«ng suÊt biÓu kiÕn cña m¸y biÕn ¸p: Sba = ks. Pdmax = 1,05. 10,84 = 11, 382 (kVA). Trong ®ã: ks = 1,05: HÖ sè c«ng suÊt theo s¬ ®å m¹ch ®éng lùc, tra b¶ng (8-2)TL1 *) TÝnh s¬ bé m¹ch tõ. TiÕt diÖn s¬ bé cña trô: QFe = kQ. (Cm2). Trong ®ã: kQ = 4÷5: Ph­¬ng thøc lµm m¸t b»ng dÇu. Chän kQ = 5. m: Sè trô cña m¸y biÕn ¸p. m = 3. f = 50 (Hz): TÇn sè xoay chiÒu. Chän lo¹i thÐp cã ®é dµy 0,5 mm; Chän mËt ®é tõ c¶m trong trô: B = 1,2 (T). Chän tØ sè: m =. Trong ®ã: D - Lµ ®­êng kÝnh trô. m- HÖ sè, ®Ó trô thiÕt kÕ ®¹t yªu cÇu th­êng chän m = 2,5. h - ChiÒu cao trô (Cm). Chän d = 7,5 (Cm) TÝnh l¹i tiÕt diÖn cña trô: QFe = (Cm2) Þ h = 18,75 (Cm). Ta chän chiÒu cao cña trô lµ: h = 19 (Cm). *) TÝnh to¸n d©y quÊn. Sè vßng d©y mçi pha s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p: (Vßng). LÊy W1 = 323 (Vßng). Trong ®ã: W1 - Sè vßng d©y cña cuén d©y cuén s¬ cÊp cÇn tÝnh U1f - §iÖn ¸p pha cña cuén d©y cÇn tÝnh (V); B - MËt ®é tõ c¶m chän B = 1,2 T. QFe - TiÕt diÖn lâi thÐp [cm2]. Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p: (Vßng). LÊy 8 (Vßng). Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p: Víi d©y dÉn b»ng ®ång, m¸y biÕn ¸p dÇu nªn chän J1 = J2 = 2,65 (A/mm2). TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p: (mm2) §­êng kÝnh d©y dÉn. Chän d©y dÉn tiÕt diÖn trßn. (mm). Chän d1 = 2,26(mm) . ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn c¸ch ®iÖn (chän c¸ch ®iÖn lo¹i B) theo b¶ng (8-3) TL1 lÊy d1 = 2,36 (mm). S1cd = 4,37(mm2) TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén d©y s¬ cÊp: (A/mm2). TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp cña MBA: (mm2). Chän d©y dÉn cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt theo b¶ng (44-10) TL2, c¸ch ®iÖn lo¹i B. V× tiÕt diÖn d©y lín nªn ta chËp 3 sîi lµm mét. ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn d©y dÉn: S2 = 3 x51,37 (mm2). KÝch th­íc d©y dÉn kÓ c¶ c¸ch ®iÖn: S2 = 3. 6,5 x 8 (mm2). TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén d©y thø cÊp: (A/mm2). *) KÕt cÊu d©y dÉn s¬ cÊp. Thùc hiÖn d©y quÊn kiÓu ®ång t©m bè trÝ theo chiÒu däc trôc. TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp cña cuén s¬ cÊp: (vßng). Trong ®ã: kC = 0,95: HÖ sè Ðp chÆt. h: ChiÒu cao trô. hg = d1: Kho¶ng c¸ch tõ g«ng tíi cuén s¬ cÊp. Chän W11 = 78 (vßng). TÝnh s¬ bé líp d©y ë cuén s¬ cÊp: (líp). Chän sè líp n11 = 5 líp. Nh­ vËy cã 323 vßng d©y chia thµnh 5 líp, chän 4 líp ®Çu 75 vßng, líp ngoµi cïng cã 323 - 4.75 = 32 (vßmg). ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén s¬ cÊp. (Cm). Chän èng d©y lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn cã bÒ dÇy: S01 = 0,1 Cm. Kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn cña cuén s¬ cÊp víi trô: a01 = 1 Cm. §­êng kÝnh trong cña èng c¸ch ®iÖn: Dt = dfe + 2.a01 - 2.S01 = 7,5 + 2.1 - 2.0,1 = 9,3 (Cm). §­êng kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp: Dt1 = Dt + 2.S01 = 9,3 + 2.0,1 = 9,5 (Cm). Chän giÊy c¸ch ®iÖn gi÷a 2 líp d©y ë cuén s¬ cÊp: cd11 = 0,1 Cm. BÒ dÇy cuén s¬ cÊp: Bd1 = (d1 + cd11). n11 = (0,226 + 0,1). 5 = 1,63 (Cm). §­êng kÝnh ngoµi cña cuén s¬ cÊp: Dn1 = Dt1 + 2. Bd1 = 9,5 + 2. 1,63 = 12,76 (Cm). §­êng kÝnh trung b×nh cña cuén s¬ cÊp: Dtb1 = (Cm). ChiÒu dµy d©y quÊn s¬ cÊp: l1 = W1. p. Dtb1 = p. 323. 0,1113 = 112,94 (m). *) KÕt cÊu d©y dÉn thø cÊp. Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a cuén thø cÊp vµ s¬ cÊp lµ: a12 = 1 Cm. Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp: h1 = h2 = 17,84 (Cm). TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp cña cuén thø cÊp: (vßng). Chän W12 = 7 (vßng). TÝnh s¬ bé líp d©y ë cuén thø cÊp: (líp). Chän sè líp n12 = 2 líp. Líp ®Çu chän 6 (vßng), líp ngoµi chän 2 (vßng) ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén thø cÊp. (Cm). §­êng kÝnh trong cña cuén thø cÊp: Dt2 = Dn1 + 2.a12 = 12,76 + 2.1 = 14,76 (Cm). Chän bÒ dµy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y cña cuén thø cÊp: cd22 = 0,3 Cm. BÒ dÇy cuén thø cÊp: Bd2 = (a2 + cd22). n12 = (6,5 + 3).2 = 19 (mm). §­êng kÝnh ngoµi cña cuén thø cÊp: Dn2 = Dt2 + 2. Bd2 =14,76 + 2.1,9 = 18,56 (Cm). §­êng kÝnh trung b×nh cña cuén thø cÊp: Dtb2 = (Cm). ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp: L2 = W2. p. Dtb2 = p. 8. 0,1666 = 4,19 (m). §­êng kÝnh trung b×nh cña c¸c cuén thø cÊp vµ s¬ cÊp: D12 = (Cm). => r12 = (Cm). Chän kho¶ng c¸ch gi÷a 2 cuén thø cÊp: a22 =2 (Cm). *) TÝnh to¸n m¹ch tõ. Chän t«n c¸n l¹nh cña Nga, lo¹i thÐp cã m· hiÖu 3404, chiÒu dµy cña mçi l¸ thÐp lµ: 0,5 (mm). Víi ®­êng kÝnh trô d = 7,5 (Cm), ta chän sè bËc lµ 3 trong nöa tiÕt diÖn trô. d nt ng kc BËc 1 BËc 2 BËc3 7,5 3 2 0,905 6,75x1,635 5,25x1,043 3,15x0,725 Trong ®ã: dt - §­êng kÝnh trô. nt - Sè bËc cña trô. ng - Sè bËc cña g«ng. kc - HÖ sè chªm kÝn h×nh trßn cña trô. Bd1 Bd2 a01 a12 hg w1 w2 3 2 1 W1 W2 H.2.2 - C¸c bËc thang ghÐp thµnh trô Toµn bé tiÕt diÖn cña trô: Qbt = 2.(1,635.6,75 + 1,043.5,25 + 0,725. 3,15) = 37,6 (Cm2) TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña trô: QT = Qbt.khq = 37,6. 0,95 = 35,72 (Cm2). Trong ®ã: khq = 0,95 - HÖ sè hiÖu qu¶ ChiÒu dµy c¸c bËc thang cña trô: dt = 2.(1,635 + 1,043 + 0,725) = 6,81 (Cm). Sè l¸ thÐp trong c¸c bËc: Theo c«ng thøc (5-6)TL3, ta cã: n = Trong ®ã: n - Sè l¸ thÐp trong mét bËc cña trô. kd - HÖ sè ®iÒn ®Çy. bt - BÒ dÇy mét bËc cña trô. dt - BÒ dÇy mét l¸ thÐp, lÊy dt = 0,5 mm. VËy sè l¸ t«n trong tõng bËc cña trô lµ: BËc 1: (l¸). BËc 2: (l¸). BËc 3: (l¸). Chän g«ng cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt cã kÝch th­íc nh­ sau: ChiÒu dµy cña g«ng b»ng chiÒu dµy cña trô: b = dt = 6,81 (Cm). ChiÒu cao cña g«ng b»ng chiÒu réng tËp l¸ thÐp thø nhÊt cña trô: a = 6,75 (Cm). TiÕt diÖn cña g«ng: Qbg = a x b = 6,81 x 6,75 = 45,941 (Cm2). TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña g«ng: Qg = Qbg. khg = 0,95. 45,941 = 43,64 (Cm2). Sè l¸ thÐp dïng trong mét g«ng: (l¸). TÝnh chÝnh x¸c mËt ®é tõ c¶m trong trô: BT = (T). MËt ®é tõ c¶m trong g«ng: (T). ChiÒu réng cöa sæ: C = 2.(a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22 = 2.(1 + 1,63 + 1 + 1,9) + 2 = 13,06 (Cm). Kho¶ng c¸ch gi÷a hai t©m trô: C’ = C + d = 13,06 + 7,5 = 20,56 (Cm). ChiÒu réng m¹ch tõ: L = 2. C + 3.d = 2.13,06 + 3.7,5 = 48,62(Cm). ChiÒu cao cña m¹ch tõ: H = h + 2.a = 19 +2.6,81 = 32,62(Cm). 48,62 13,06 19 6,81 32,62 3,27 6,81 H 2.3: KÕt cÊu m¹ch tõ cña m¸y biÕn ¸p *) TÝnh khèi l­îng cña s¾t vµ ®ång. ThÓ tÝch cña trô: VT = 3. QT.h = 3.35,72.19 = 2036,04 (Cm3). ThÓ tÝch cña g«ng: Vg = 2.Qg.L = 2.43,64.48,62 = 4243,554(Cm3). Khèi l­îng cña trô: MT = VT.mfe = 2,03604.7,85 = 15,983 (Kg). Trong ®ã: mfe = 7,85 Kg/dm3. Khèi l­îng cña g«ng: Mg =Vg.mFe = 4,243554.7,85 = 33.312(Kg). Khèi l­îng cña s¾t: MFe = MT + Mg = 15,983 + 33,312 = 49,295(kg). Khèi l­îng cña ®ång cña cu«n s¬ cÊp: MCu1 =3.S1.l1. MCu = 3.4,37,10-3.112,94.8,9 = 13,18(Kg). Trong ®ã: mCu = 8,9 (Kg/dm3): khèi l­îng riªng cña ®ång. (s¬ ®å d©y quÊn H.2.4) Khi kÓ ®Õn hÖ sè t¨ng träng l­îng lµ 1,5% th× khèi l­îng thùc d©y s¬ cÊp lµ M’cu1 = (1+0.015).13,18 = 13,375 (kg). Khèi l­îng cña ®ång cña cu«n thø cÊp: MCu2 =3.S2.l2. MCu = 3.156.10-3.4,19.8,9 = 17,452(Kg). Trong ®ã: mCu = 8,9 (Kg/dm3): khèi l­îng riªng cña ®ång. Khi kÓ ®Õn hÖ sè t¨ng träng l­îng lµ 2,5% th× khèi l­îng thùc d©y s¬ cÊp lµ M’cu2 = (1+0.025).13,18 = 17,888 (kg). Tæng khèi l­îng d©y ®ång: MCu = MCu1 + MCu2 = 13,375 + 17,888 = 31,263 (kg) Khèi l­îng s¾t vµ ®ång cÇn sö dông lµ: MMBA = MFe + MCu = 49,295 + 31,263 = 80,56 (kg) *) TÝnh c¸c th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p. §iÖn trë cña cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p ë 750C. R1 = r75. (W). Trong ®ã: r75 = 0,02135 (Wmm2/m) khèi l­îng riªng cña ®ång ë 750C. §iÖn trë cña cuén thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p ë 750C. R2 = r75. (W). §iÖn trë cña m¸y biÕn ¸p qui ®æi vÒ thø cÊp. (W). Sôt ¸p trªn ®iÖn trë cña m¸y biÕn ¸p. (V). §iÖn kh¸ng qui ®æi m¸y biÕn ¸p vÒ thø cÊp. =>XBA = 1,43.10-3 (W). §iÖn c¶m qui ®æi m¸y biÕn ¸p vÒ thø cÊp. LBA = (mH). Sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p. (V). Víi: Rtd = .XBA = .0,00143 = 0,01366 (W). Sôt ¸p trªn m¸y biÕn ¸p. (V). Tæng trë ng¾n m¹ch qui ®æi. (mW). Tæn hao ng¾n m¹ch trong m¸y biÕn ¸p. Pn = 3. RBA. = 3. 0,000912. 408,252 = 456(w). §iÖn ¸p ng¾n m¹ch t¸c dông. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch phÇn tr¨m%. Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp. (A). KiÓm tra m¸y biÕn ¸p thiÕt kÕ ra cã ®ñ ®iÖn kh¸ng ®Ó h¹n chÕ tèc ®é biÕn thiªn cña dßng chuyÓn m¹ch. Gi¶ sö chuyÓn m¹ch tõ T1 sang T3 ta cã ph­¬ng tr×nh: <[]cp=500 VËy m¸y biÕn ¸p thiÕt kÕ sö dông tèt. HiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p: . IV. TÝnh to¸n cuén kh¸ng läc. 1. X¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn sãng hµi. §Ó tiÖn cho viÖc khai triÓn chuçi Furier ta chuyÓn gèc to¹ ®é sang ®iÓm q1. Khi ®ã ®iÖn ¸p tøc thêi trªn t¶i lóc Tiristor T1 vµ T4 dÉn: Ud = Víi: q = Wt. - §iÖn ¸p trªn t¶i Ud kh«ng sin vµ tuÇn hoµn víi chu kú: t = . Trong ®ã: P = 6 lµ sè xung ®Ëp m¹ch trong mét chu kú cña ®iÖn ¸p l­íi. Khai triÓn chuçi Furier cña ®iÖn ¸p Ud: Trong ®ã: *) Þ *) Þ Ta cã: VËy ta cã biªn ®é cña ®iÖn ¸p. X¸c ®Þnh cuén kh¸ng läc. Khi gãc më t¨ng th× biªn ®é sãng hµi bËc cao cµng lín, nghÜa lµ sù ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn cµng t¨ng.Sù ®Ëp m¹ch lµm xÊu chÊt l­îng cña dßng ®iÖn mét chiÒu. §Ó h¹n chÕ sù ®Ëp m¹ch nµy ng­êi ta m¾c nèi tiÕp víi t¶i mét cuén kh¸ng läc ®ñ lín ®Ó Im £ 0,1 Id. Ngoµi t¸c dông h¹n chÕ thµnh phÇn sãng hµi bËc cao, cuén kh¸ng läc cßn cã t¸c dông h¹n chÕ sù gi¸n ®o¹n cña dßng ®iÖn. §iÖn kh¸ng läc ®­îc tÝnh khi gãc më: a = amax= 850. Ta cã: Ud + u~ = E + Ruå.i~ + L. C©n b»ng hai vÕ: U = R.i~ + L. v× R.i~ << L. nªn U = L. Trong c¸c thµnh phÇn xoay chiÒu bËc cao. Th× thµnh phÇn sãng bËc k = 1 cã møc ®é lín nhÊt gÇn ®óng b»ng: U~ = U1m. sin(6q + j). Nªn I = L. LÊy p = 6 lµ sè xung ®Ëp m¹ch trong mét chu k× ®iÖn ¸p. Vµ (V). Thay sè: (mH). §iÖn c¶m cña cuén kh¸ng läc: Lk = L - 2.LBA = 0,0785 -2.0,003 = 0,0725 (mH). tÝnh to¸n thiÕt bÞ b¶o vÖ. ThiÕt bÞ ®ãng c¾t tõ xa. §Ó ®ãng c¾t t¶i vµ ®iÒu khiÓn tõ xa ta sö dông mét c«ng t¾c t¬ ba pha bè trÝ phÝa s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p. Dùa vµo sè liÖu dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cña t¶i m¹: Dßng ®iÖn s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p: I1 = 9,953 A. §iÖn ¸p d©y: U1 = 380 V. Ta chän 1 c«ng t¸c t¬ xoay chiÒu ba pha cã c¸c th«ng sè sau: I®m = 15 A U®m=380V B¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®é cho c¸c van b¸n dÉn. Khi lµm viÖc, dßng ch¹y qua van cã sù sôt ¸p, do ®ã cã tæn hao c«ng suÊt DP, sinh ra nhiÖt ®èt nãng c¸c van b¸n dÉn. MÆt kh¸c c¸c van chØ lµm viÖc d­íi nhiÖt ®é cho phÐp nµo ®ã Tcp. NÕu v­ît qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp th× van sÏ bÞ ph¸ háng. VËy ®Ó van lµm viÖc an toµn th× ta ph¶i thiÕt kÕ vµ chän hÖ thèng to¶ nhiÖt hîp lý. Tæn thÊt c«ng suÊt trªn mét Tiristor: DPT = DUT.Ilv = 1,4. 288,675 = 403,55 (W). Tæn thÊt c«ng suÊt trªn mét Di«d: DPD = DUD.Ilv = 0,85. 288,675 = 245 (W). DiÖn tÝch bÒ mÆt c¸nh to¶ nhiÖt: Sm = (m2). Trong ®ã: DP: tæn thÊt trªn van lín nhÊt. t: §é chªnh nhiÖt ®é so víi m«i tr­êng. Tmt = 400C, NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña van lµ: TcpD = 1800C cßn TcpT = 1500C, nªn chän nhiÖt ®é trªn c¸nh to¶ nhiÖt Tlv = 1000C. Þ t = 1000 - 400C = 600C km: HÖ sè to¶ nhiÖt b»ng ®èi l­u vµ bøc x¹, theo TL1 chän km = 16 (w/m2.0C). VËy ta chän lo¹i c¸nh to¶ nhiÖt cã 15 c¸nh, kÝch th­íc mçi c¸nh: a x b = 12 x 12. Tæng diÖn tÝch c¸nh to¶ nhiÖt: S = 15.2.12 x 12 = 4320 (Cm2) = 0,432 (m2). B¶o vÖ qu¸ dßng cho c¸c van b¸n dÉn. Aptomat: dïng ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®éng lùc, tù b¶o vÖ khi ng¾n m¹ch vµ qu¸ t¶i van, ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch thø cÊp m¸y biÕn ¸p, ng¾n m¹ch chÕ ®é nghÞch l­u. Chän Aptom¸t 3 pha ®Æt ë ®Çu cuén s¬ cÊp: I®m = 1,1. I1f = 1,1. I®m = 18,96 (A). VËy ta chän Aptomat cã dßng 20 (A); U®m = 220 (V). + ChØnh ®Þnh dßng ng¾n m¹ch: Inm = 2,5. Ih® = 2,5. .9,953 = 43,1 (A). + Dßng ®iÖn qu¸ t¶i: Iqt = 1,5. Ihq = 1,5. . 9,953 = 25,86 (A) Chän cÇu ch× cã d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh, ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c van b¸n dÉn, ng¾n m¹ch ®Çu ra cña bé chØnh l­u, ng¾n m¹ch sau cuén thø cÊp. +) Chän nhãm cc1: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm cc1: Icc1 = 1,1. I2 = 1,1. 408,25 = 409,07 (A). +) Chän nhãm cc2: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm cc2: Icc2 = 1,1. Ilv = 1,1. 288,675 = 317,5 (A). +) Chän chãm cc3: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm cc3: Icc3 = 1,1. Id = 1,1. 500 = 550 (A). VËy ta chän cÇu ch× cho c¸c nhãm nh­ sau: 1cc lo¹i 500 (A). 2cc lo¹i 350 (A). 3cc lo¹i 600 (A). B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho c¸c van: Gièng nh­ hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn, tiristor rÊt nh¹y víi ®iÖn ¸p cao víi sù qu¸ ®iÖn ¸p trong thêi gian rÊt ng¾n còng cã thÓ lµm háng van. Nh÷ng yÕu tè ®iÖn ¸p ¶nh h­ëng lín nhÊt tíi van cÇn b¶o vÖ lµ: §iÖn ¸p ®Æt vµo lín qu¸ th«ng sè cña van. Xung ®iÖn ¸p do chuyÓn m¹ch van. Xung ®iÖn ¸p tõ phÝa l­íi xoay chiÒu, nguyªn nh©n th­êng gÆp lµ do c¾t t¶i cã ®iÖn c¶m lín trªn ®­êng d©y. §Ó b¶o vÖ van khi lµm viÖc dµi h¹n mµ kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p chóng ta ph¶i chän c¸c van theo ®iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i Umax ®Æt lªn van. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p: Do qu¸ tr×nh ®ãng c¾t c¸c van b¸n dÉn ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c R - C song song víi van. Khi cã sù chuyÓn m¹ch c¸c ®iÖn tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng­îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµ do qu¸ ®iÖn ¸p gi÷a An«d vµ Catèd cña c¸c van b¸n dÉn. Khi cã m¹ch R - C m¾c song song víi c¸c van sÏ t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn trªn van kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p. Chän th«ng sè R, C theo kinh nghiÖm cña t¸c gi¶ viÕt s¸ch TL1: R1 = (5 ¸ 30) W. VËy ta chän R1 = 15 (W). C1 = (0,25 ¸ 4) mF. VËy ta chän C1 = 0,47(mF). B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ l­íi ®iÖn ta sñ dông c¸c m¹ch läc m¾c nh­ h×nh vÏ. Nhê c¸c m¹ch läc nµy mµ ®Ønh xung gÇn nh­ n»m l¹i hoµn toµn trªn ®­êng d©y. VËy chän R, C theo kinh nghiÖm: R2 = 12,5 (W); C2 = 4,0 (mF). H.2.5a - M¹ch b¶o vÖ qu¸ ®iÖn khi chuyÓn m¹ch H.2.5b - M¹ch b¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ l­íi PhÇn III: thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn tiristor. Kh¸i qu¸t vÒ ®iÒu khiÓn tiristor: Tiristor chØ cho dßng ch¹y qua khi cã ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt trªn cùc An«d vµ cã xung ®iÒu khiÓn ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn. Sau khi tiristor më th× xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông n÷a. Khi ®ã dßng ch¹y qua Tiristror do th«ng sè cña m¹ch ®éng lùc quyÕt ®Þnh vµ Tiristor sÏ kho¸ l¹i khi dßng ®iÖn qua nã b»ng kh«ng (®iÖn ¸p ®Æt vµo cùc An«d ®æi dÊu). Muèn më l¹i Tiristor ta ph¶i cung cÊp xung ®iÒu khiÓn. Do ®ã víi ®iÖn ¸p l­íi h×nh sin, tuú thuéc vµo thêi ®iÓm cÊp xung ®iÒu khiÓn mµ ta cã thÓ khèng chÕ dßng ®iÖn qua Tiristor, hay nãi c¸ch kh¸c lµ ta cã thÓ ®iÒu chØnh gãc më a cña Tiristor trong vïng ®iÖn ¸p d­¬ng An«d b»ng c¸ch t¹o ra ®iÖn ¸p tùa r¨ng c­a Urc. Dïng mét ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa r¨ng c­a Urc, t¹i thêi ®iÓm U®k = Urc, trong vïng ®iÖn ¸p d­¬ng An«d ph¸t xung ®iÒu khiÓn X®k, lóc nµy Tiristor ®­îc më. §Ó thùc hiÖn ®­îc nh÷ng c«ng viÖc trªn ta cã thÓ dïng c¸c nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn sau: Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn theo ph­¬ng n»m ngang. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng Arcos. Ngµy nay, ®iÒu khiÓn Tiristor trong s¬ ®å chØnh l­u ng­êi ta th­êng dïng nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh ®Ó thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. M¹ch ®iÒu khiÓn lµ mét bé phËn quan träng cña bé chØnh l­u Tiristor, dïng m¹ch ®iÒu khiÓn ®Ó t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn cã ®é réng thÝch hîp, thay ®æi thêi ®iÓm ph¸t xung ®iÒu khiÓn Tiristor cña m¹ch chØnh l­u. Do vËy M¹ch ®iÒu khiÓn ®ãng vai trß chñ yÕu quyÕt ®Þnh chÊt l­îng vµ ®é tin cËy cña bé chØnh l­u. S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn: M¹ch ®iÒu khiÓn gåm c¸c khèi c¬ b¶n sau: H.3.1 - S¬ ®å c¸c kh©u m¹ch ®iÒu khiÓn Kh©u ®ång pha Kh©u so s¸nh Kh©u ph¸t xung Ung U®k Urc Trong ®ã: Nguån nu«i: Cã nhiÖm vô t¹o ra ®iÖn ¸p thÝch hîp cho c¸c phÇn tö tÝch cùc cña m¹ch ®iÒu khiÓn (IC,...) vµ t¹o ra ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång pha víi ®iÖn ¸p l­íi ®Ó ®­a vµo kh©u ®ång pha. Kh©u ®ång pha: T¹o ra tÝn hiÖu tùa r¨ng c­a, cã pha trïng víi pha cña ®iÖn ¸p ®­a vµo cùc An«d cña Tiristor. Kh©u so s¸nh: Cã nhiÖm vô so s¸nh ®iÖn ¸p tùa rang c­a Urc víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k. t¹i thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau Urc = U®k, th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn ë ®Çu ra ®Ó göi sang tÇng khuÕch ®¹i. Nh­ vËy muèn thay ®æi thêi ®iÓm ph¸t xung më van th× ta cã thÓ thay ®æi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Kh©u ph¸t xung: Cã nhiÖm vô t¹o ra nh÷ng xung ®iÒu khiÓn cã ®iÖn ¸p vµ c«ng suÊt ®ñ lín ®Ó cã thÓ më c¸c van b¸n dÉn vµo thêi ®iÓm cÇn thiÕt. Xung më Tiristor cã yªu cÇu s­ên tr­íc dèc, th¼ng ®øng. §Ó ®¶m b¶o yªu cÇu Tiristor më tøc thêi khi cã xung ®iÒu khiÓn (th­êng gÆp lo¹i xung nµy lµ xung kim hay xung ch÷ nhËt) ®ñ ®é réng víi ®é réng xung lín h¬n thêi gian më Tiristor, c¸ch ly m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch ®éng lùc, ®ñ c«ng suÊt. §iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Theo nguyªn t¾c nµy cÇn dïng hai ®iÖn ¸p: - §iÖn ¸p ®ång bé Urc, cã d¹ng r¨ng c­a, ®ång bé víi ®iÖn ¸p ®Æt trªn Anod-Catod Tiristor. - §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k, lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu, cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc t t t U®f t 0 0 Urc U®k X®k Ud H.3.2- D¹ng ®iÖn ¸p cña nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh Tæng ®¹i sè cña urc+u®k ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh. Nh­ vËy, b»ng c¸ch lµm biÕn ®æi U®k ng­êi ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra, tøc lµ ®iÒu khiÓn ®­îc gãc . Khi U®k= 0 ta cã . Khi U®k < 0 ta cã . Gi÷a vµ u®k cã quan hÖ nh­ sau: Ng­êi ta lÊy U®k = Urc NhËn xÐt: §©y lµ s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa ®¬n gi¶n dïng m¹ch R-C, quan hÖ gi÷a gãc më vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lµ tuyÕn tÝnh. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng “arccos”. H.3.3- D¹ng ®iÖn ¸p cña nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn arccos. t t t U®f t 0 0 Uacos U®k X®k Ud Theo nguyªn t¾c nµy ng­êi ta còng dïng hai ®iÖn ¸p: §iÖn ¸p ®ång bé u®b v­ît tr­íc ®iÖn ¸p anod-catod Tiristor mét gãc b»ng (nÕu uAK=Asinth× u®f = Bcos). §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn u®k lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu, cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é theo hai h­íng (d­¬ng vµ ©m). Tæng ®¹i sè U®f + U®k ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh. Khi U®f + U®k = 0 ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh. U®k + B.cos = 0 Do ®ã Ng­êi ta lÊy B = U®k. Khi U®f = 0 th× . Khi U®f = U®k th× . Khi U®f = -U®k th× . NhËn xÐt: Khi cho u®k biÕn thiªn tõ -U®k tíi +U®k th× biÕn thiªn tõ 0 . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng “ arccos” phøc t¹p h¬n nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh do ph¶i dïng kh©u t¹o hµm cos, nh­ng ph­¬ng ph¸p nµy l¹i cho chÊt l­îng ®iÖn ¸p tùa tèt, phñ kÝn hoµn toµn 1800, do ®ã ®­îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ chØnh l­u ®ßi hái chÊt l­îng cao. Thùc tÕ ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh ®­îc dïng phæ biÕn h¬n, v× cÊu t¹o m¹ch ®¬n gi¶n. §©y còng lµ ph­¬ng ¸n ®­îc lùa chän trong b¶n ®å ¸n nµy. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn n»m ngang Nguyªn t¾c nµy t¹o ra mét ®iÖn ¸p dÞch pha (Udp) so víi ®iÖn ¸p An«d cña Tiristor mét gãc lµ p/2. Khi ®iÖn ¸p ®æi dÊu trong vïng ®iÖn ¸p d­¬ng cña Tiristor th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn. H3.4- S¬ ®oà ®ieàu khiÓn n»m ngang t3 Uf 0 0 0 U Urc t t t 3p 2p p t5 t4 t2 t1 X®k t Ud T¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p dÞch pha ®æi dÊu trong vïng ®iÖn ¸p d­¬ng An«d th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn X®k. Tiristor ®­îc më tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn t1, t4 cho tíi cuèi b¸n kú (hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0). - NhËn xÐt: Nguyªn t¾c nµy rÊt Ýt ®­îc sö dông v× khi thiÕt kÕ chÕ t¹o rÊt phøc t¹p. Lùa chän s¬ ®å c¸c kh©u: *) Chän kh©u ®ång pha. S¬ ®å kh©u ®ång pha dïng Tranzitor vµ tô. Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: ë nöa chu kú d­¬ng uA(+), uB(-) nªn cã dßng qua A - R1 - D - B. §iÖn ¸p ®Æt lªn cùc Baz¬ cña Tranzto mang gi¸ trÞ d­¬ng, tranzito bÞ ph©n cùc ng­îc, do ®ã Tranzito bÞ kho¸. Tô C ®­îc n¹p ®iÖn tõ nguån E qua R2 theo qui luËt: uC(t) = E(1- e-t/RC) §iÖn ¸p ra ura = uC(t). .E . . . . R1 R2 D Tr C ura H.3.5a - M¹ch ®iÖn cña kh©u ®ång pha dïng tô vµ Tranzitor A B H.3.5b - TÝn hiÖu ra cña kh©u ®ång pha dïng tô vµ Tranzitor t U®f t 0 0 ë nöa chu kú ©m,®iÖn ¸p ®æi dÊu nªn ®iÖn thÕ t¹i A mang dÊu ©m (-) cßn ®iÖn thÕ t¹i B mang dÊu d­¬ng (+). Khi cùc Baz¬ cña Tranzito cã gi¸ trÞ b»ng kh«ng vµ ®æi dÊu, th× tô C b¾t ®Çu phãng ®iÖn qua Tranzito, lóc nµy Tranzito ph©n cùc thuËn cßn Di«t D bÞ ph©n cùc ng­îc nªn Di«t D bÞ kho¸. §èi víi s¬ ®å nµy ®Ó cã ®­îc urc tuyÕn tÝnh, th× h»ng sè thêi gian t cÇn ph¶i tháa m·n: t = C.R2 ≥ T S¬ ®å nµy cã mét sè ­u ®iÓm sau: §iÖn ¸p tuyÕn tÝnh phñ hÕt nöa chu kú ®iÖn ¸p d­¬ng. Tiªu thô dßng vµ ¸p nhá. CÊu t¹o ®¬n gi¶n, tin cËy. Nh­îc ®iÓn cña s¬ ®å nµy ë chç: - ViÖc më, kho¸ tranzito trong vïng l©n cËn kh«ng lµ thiÕu chÝnh x¸c. Lµm viÖc n¹p, x¶ cña tô trong vïng ®ã kh«ng ®­îc nh­ ý muèn. S¬ ®å kh©u ®ång pha dïng bé ghÐp quang. Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: ë nöa chu kú d­¬ng ®iÖn thÕ ë A mang dÊu d­¬ng VA(+), cßn thÕ t¹i B mang dÊu ©m VB(-), Di«t D bÞ ph©n cùc ng­îc, Di«t D0 ph©n cùc thuËn, do ®ã cã dßng ch¹y qua A - R1 - D0 - B. Lóc nµy D0 ph¸t sãng, Tranzito kh«ng dÉn, tô C n¹p ®iÖn ¸p tõ +E - R2 -C. Thêi gian n¹p tô phô thuéc vµo tÝch sè R2C. §Õn nöa chu kú sau ®iÖn thÕ t¹i A vµ B ®æi dÊu, lóc nµy VA(-), VB(+) dßng ®iÖn qua Di«t D cßn Di«t D0 bÞ khãa, Tranzito ph¸t quang dÉn, tô C phãng ®iÖn qua Tranzito. H.3.6 - S¬ ®å kh©u ®ång pha dïng bé ghÐp quang . ura . . . . R1 R2 D0 Tr C - E D Uv A B ¦u ®iÓm cña s¬ ®å: - Kh«ng ph¶i dïng m¸y biÕn ¸p ®ång pha, nªn viÖc chÕ t¹o vµ n¾p gi¸p ®¬n gi¶n h¬n, kÝch th­íc nhá gän, gi¸ thµnh rÎ. - C¸ch ly nguån xoay chiÒu víi m¹ch ®iÒu khiÓn. Nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å nµy: - ViÖc më kho¸ Tranzitor trong vïng ®iÖn ¸p l©n cËn kh«ng thiÕu chÝnh x¸c Nãi chung c¸c s¬ ®å trªn Ýt dïng do chÊt l­îng ®iÖn ¸p tùa kh«ng tèt, do c¸c linh kiÖn ®iÖn tö cã sôt ¸p nhÊt ®Þnh nªn vïng biÕn thiªn tuyÕn tÝnh cña ®iÖn ¸p tùa kh«ng phñ hÕt 1800. Do ®ã gãc më van bÞ giíi h¹n, tøc lµ ®iÖn ¸p t¶i kh«ng ®iÒu chØnh ®­îc tõ 0 tíi cùc ®¹i. S¬ ®å kh©u ®ång pha dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: H 3.8 - S¬ ®å tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra cña kh©u ®ång pha dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n t t 0 0 U t Ung 0 t UA UB Ura ura . . R2 H.3.7 - S¬ ®å kh©u ®ång pha dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n . . R1 D Tr C + -AA R3 + - A B A1 A2 0 Nöa chu kú ®Çu ®iÖn thÕ ë A mang dÊu d­¬ng “+”, qua khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1 mét chuçi xung h×nh ch÷ nhËt UB qua Dièt D tíi khuÕch ®¹i thuËt to¸n A2 tÝch ph©n thµnh ®iÖn ¸p r¨ng c­a Urc, do Tranzito ph©n cùc ng­îc nªn tô C n¹p ®iÖn ¸p. Nöa chu kú sau, ®iÖn thÕ ë A ®æi dÊu, lóc nµy thÕ ë A mang dÊu ©m “-“ dßng ®iÖn qua khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1, Dièt D lóc nµy bÞ ph©n cùc ng­îc nªn bÞ khãa kh«ng cho dßng ch¹y qua. Tranzito më, lµm ng¾n m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n A2 vµ tô C, tô C x¶ n¨ng l­îng qua Tranzito, nªn ®iÖn ¸p r¨ng c­a h¹ vÒ kh«ng trong vïng ®iÖn ¸p UB ©m. Nh­ vËy ë ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A2 chóng ta thu ®­îc c¸c xung ®iÖn ¸p r¨ng c­a Urc. ¦u ®iÓm cña s¬ ®å: - T¸c ®éng nhanh, c¸c s­ên xung r¨ng c­a dèc, ®é chÝnh x¸c cao. - Cho chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt. KÕt luËn: Qua ph©n tÝch mét sè s¬ ®å t¹o xung r¨ng c­a, ta thÊy nÕu chän s¬ ®å dïng Tranzito vµ tô,vµ s¬ ®å ®ång pha dïng bé ghÐp quang th× viÖc më, kho¸ Tranzito kh«ng ®­îc chÝnh x¸c t¹i vïng ®iÖn ¸p kh«ng vµ viÖc x¶, n¹p cña tô C trong vïng nµy kh«ng ®­îc nh­ ý muèn nªn chóng ta kh«ng chän. VËy víi s¬ ®å ®ång pha dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã ­u ®iÓm t¸c ®éng nhanh, gän nhÑ, ®é chÝnh x¸c cao nªn ®­îc øng dông nhiÒu trong thiÕt kÕ m¹ch ®ång pha. *) Chän kh©u so s¸nh. §Ó x¸c ®Þnh ®­îc thêi ®iÓm cÇn më tiristor chóng ta cÇn so s¸nh ®iÖn ¸p ra cña kh©u ®ång pha Urc víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k. Khi U®k=Urc th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn më transitor. C¸c kh©u so s¸nh th«ng dông lµ: S¬ ®å kh©u so s¸nh thùc hiÖn b»ng Tranzitor. . . ura . . R2 R3 D Tr R1 H.3.9a - S¬ ®å so s¸nh dïng Transistor a) . .E q1 q2 q3 q4 Urc U®k 0 Ura t t 0 H.3.9b - §iÖn ¸p ra so s¸nh dïng Transistor Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å: §Ó x¸c ®Þnh gãc më cña Tiristor, chóng ta cÇn so s¸nh hai tÝn hiÖu U®k vµ Urc, viÖc so s¸nh hai tÝn hiÖu cã thÓ thùc hiªn b»ng Tranzito Khi hai ®iÖn ¸p tùa r¨ng c­a Urc vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®­a vµo cùc Baz¬ cña Tranzito cïng cùc tÝnh d­¬ng th× Dièt D cho dßng qua, Tranzito bÞ kho¸ l¹i. Khi ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®æi chiÒu vµ t¨ng gi¸ trÞ lín h¬n th× Tranzito Tr cßn Dièt D bÞ kho¸ l¹i lóc ®ã ®iÖn ¸p ra Ura = 0. Nh­ vËy Tranzito sÏ më hoÆc kho¸ l¹i theo tÝn hiÖu so s¸nh. Khi ®iÖn ¸p r¨ng c­a b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (Urc = U®k), Tranzitor lËt tr¹ng th¸i tõ kho¸ sang më, (hoÆc tõ më sang kho¸), lµm ®iÖn ¸p còng lËt tr¹ng th¸i, th× ta nhËn ®­îc mét xung ra (xung ®iÒu khiÓn, khi Tranzito më). ¦u ®iÓm cña s¬ ®å: S¬ ®å ®¬n gi¶n, dÔ ghÐp m¹ch. Nh­îc ®iÓm: HiÖu ®¹i sè cã mét vïng ®iÖn ¸p nhá cì mV, lµm cho Tranzito kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng c¾t nh­ mong muèn, lµm thêi ®iÓm më Tiristor bÞ lÖch kh¸ xa so víi ®iÓm cÇn më t¹i thêi ®iÓm U®k = Urc S¬ ®å kh©u so s¸nh dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. ura H.3.10a - S¬ ®å t¹o so s¸nh kh¸c dÊu dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n . . . . R2 . R1 - + +E -E U®k Urc U t 0 0 t q1 q2 q3 q4 U®k Urc Ura H.3.10b: S¬ ®oà tÝn hiÖu ra kh©u so s¸nh dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: §iÖn ¸p tùa r¨ng c­a Urc ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k t¹i ®Çu vµo cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Tæng ®¹i sè cña ®iÖn ¸p tùa r¨ng c­a Urc vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k quyÕt ®Þnh dÊu ®iÖn ¸p ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Khi th× ®iÖn ¸p ra Ura 0). Khi th× ®iÖn ¸p ra Ura > 0. (U®k > 0, Urc < 0). §é réng xung b¾t ®Çu tõ lóc U®k = Urc ®i ®Õn cuèi b¸n kú cña ®iÖn ¸p d­¬ng An«d cña Tiristor. - So s¸nh hai tÝn hiÖu cïng dÊu. . . . . R1 - + +E -E Urc U®k . Ura H.3.11 - S¬ ®å t¹o so s¸nh cïng dÊu dÊu dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n R2 Trong s¬ ®å s¬ nµy ta thÊy khi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k gi¶m th× gãc më a nhá tøc lµ ®iÖn ¸p ra trªn ‎t¶i lín. Quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn vµ ®iÖn ¸p t¶i lµ quan hÖ ng­îc, kh«ng phï hîp víi quy luËt ®iÒu khiÓn thuËn chiÒu. Do ®ã ng­êi ta th­êng dïng thªm mét ®iÖn ¸p d­¬ng Udc ®Ó dÞch ®iÖn ¸p r¨ng c­a Urc phÝa trªn trôc hoµnh, ta cã gi¶n ®å ®iÖn ¸p ra nh­ sau: H.3.12 - S¬ ®å so s¸nh hai tÝn hiÖu kh¸c dÊu cã ®iÖn ¸p Udc dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. ura . . . R2 . R1 - + +E -E U®k Urc R3 Udc 0 0 t q1 q2 q3 q4 U®k Urc Ura t KhuÕch ®¹i thuËt to¸n cã hÖ sè khuÕch ®¹i v« cïng lín. ChØ cÇn mét thay ®æi nhá cña tÝn hiÖu vµo (cì mV) th× ë ®Çu ra sÏ cã ®iÖn ¸p thay ®æi lín. Nªn viÖc chän khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµm kh©u so s¸nh lµ hîp lý nhÊt. KÕt luËn: S¬ ®å so s¸nh dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã ­u ®iÓm h¬n lµ dïng Tranzito: cã ®é nh¹y cao, cho ®iÖn ¸p ra nh¶y cÊp th¼ng ®øng, ®é chÝnh x¸c cao, æn ®Þnh nhiÖt, tÝn hiÖu ra kh«ng bÞ mÐo. Nªn trong s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ta chän bé so s¸nh dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. *) Chän s¬ ®å khuÕch ®¹i t¹o xung. NhiÖm vô cña kh©u khuÕch ®¹i t¹o xung lµ t¹o ra xung cã ®é réng võa ph¶i, khuÕch ®¹i cho xung cã ®ñ biªn ®é cÇn thiÕt ®Ó më Tiristor. §Çu vµo cña kh©u nµy lÊy tõ kh©u so s¸nh cã d¹ng xung vu«ng, cã ®é réng xung lín. Nã lµm ph¸t nãng tÇng khuÕch ®¹i, tÇng khuÕch ®¹i ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c Tranzito. Nh­ vËy sÏ xuÊt hiÖn ®iÓm tr«i t¹i ®iÓm 0, lµm cho kh©u khuÕch ®¹i mÊt æn ®Þnh, h¬n n÷a lµm b·o hoµ m¸y biÕn ¸p xung. Nh­ vËy tr­íc khi ®­a tÝn hiÖu vµo tÇng khuÕch ®¹i ph¶i ®­a tÝn hiÖu vµo kh©u t¹o xung. E TÇng khuÕch ®¹i ®­îc thiÕt kÕ b»ng Tranzitor c«ng suÊt. - S¬ ®å ®éng lùc: H.3.13 - S¬ ®å khuÕch ®¹i b»ng Tranzitor c«ng suÊt . . R D1 Tr D2 .E Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Khi cã ®iÖn ¸p tõ kh©u so s¸nh ®­a sang, Tranzitor sÏ më th«ng (Tranzitor ph©n cùc thuËn) vµ cã dßng ch¹y qua cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung, c¶m øng sang cuén thø cÊp mét søc ®iÖn ®éng b»ng ®iÖn ¸p nguån +E, sinh ra mét dßng ®iÖn më Tiristor. Lóc ®ã dßng ®iÖn cã gi¸ trÞ: ic = E/R. Dßng ic t¨ng dÇn vÒ 0, dßng ic c¶m øng sang thø cÊp d­íi d¹ng xung ®iÒu khiÓn. Víi lo¹i s¬ ®å nµy th× dßng ®iÒu khiÓn kh«ng lín l¾m. Dièt D1 b¶o vÖ Tranzitor vµ cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung khi Tranzitor kho¸ ®ét ngét. M¸y biÕn ¸p xung dïng ®Ó t¹o ra xung cã d¹ng kim göi tíi Tiristor. ¦u ®iÓm: M¹ch ®¬n gi¶n. Nh­îc ®iÓm: HÖ sè khuÕch ®¹i kh«ng ®ñ lín ®Ó khuÕch ®¹i ®­îc tÝn hiÖu tõ kh©u so s¸nh ®­a sang nªn s¬ ®å nµy kh«ng ®­îc sö dông réng r·i. TÇng khuÕch ®¹i t¹o xung b»ng s¬ ®å Darlingt¬n .E H.3.14 - S¬ ®å Darlingt¬n . Tr1 D2 D1 R . Tr2 - ¦u ®iÓm cña s¬ ®å: Tranzito Tr1 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i, cßn Tranzito Tr2 lµm viÖc ë chÕ ®é t¹o xung. Khi cã xung nhän ®Æt vµo cùc Baz¬ cña Tranzito Tr2, mét xung ®iÖn ¸p d­¬ng lµm Tranzito Tr2 b·o hoµ. Cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung cho dßng ®i qua lµm c¶m øng sang cuén thø cÊp, BiÕn ¸p xung t¹o ra xung cã s­ên tr­íc dèc th¼ng ®øng, qu¸ tr×nh t¹o ®Ønh xung lµ nguån ®iÖn mét chiÒu +E cÊp cho cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung lµm tõ th«ng F trong biÕn ¸p xung b·o hoµ. Khi cã xung ©m tõ kh©u so s¸nh ®Æt vµo cùc Baz¬ cña Tranzito Tr1, th× Tr1 bÞ kho¸ lµm cho Tranzito Tr2 kho¸ theo, kÕt thóc qu¸ tr×nh ph¸t xung cho Tiristor. Trong c¸c tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng cã m¾c biÕn ¸p xung víi môc ®Ých: DÔ dµng t¹o ra biªn ®é xung phï hîp víi yªu cÇu. C¸ch ly vÒ ®iÖn gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch ®éng lùc. DÔ dµng thay ®æi cùc tÝnh cña xung ra. DÔ t¹o lËp m¹ch ph¶n håi. DÔ ph©n bæ c¸c xung ®i tíi c¸c kªnh ®iÒu khiÓn. Trong thùc tÕ xung ®iÒu khiÓn chØ cÇn cã ®é réng bÐ kho¶ng 10 ÷ 200ms, mµ thêi gian më th«ng c¸c Tranzito c«ng suÊt dµi (tèi ®a lµ mét nöa chu kú cho tíi 0,01ms), lµm cho c«ng suÊt to¶ nhiÖt d­ cña Tranzito qu¸ lín vµ kÝch th­íc d©y quÊn s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung d­ lín. §Ó gi¶m nhá c«ng suÊt to¶ nhÞªt cña Tranzito vµ kÝch th­íc d©y quÊn s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung chóng ta m¾c thªm tô C ®Ó lèi tÇng. S¬ ®å nµy Tranzito chØ cho dßng ch¹y qua trong thêi gian tô C n¹p, dßng hiÖu dông bÐ, Dièt D cã t¸c dông läc bít phÇn ©m. .E H.3.15 - S¬ ®å Darlingt¬n . Tr1 D2 D1 R . Tr2 BAX D C 8. Lùa chän s¬ ®å c¸c kh©u. Chän m¹ch ®iÒu khiÓn cho s¬ ®å chØnh l­u cÇu kh«ng ®èi xøng nªn chóng ta chän kh©u ®ång pha dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n, kh©u so s¸nh dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n (so s¸nh kh«ng cïng dÊu) vµ kh©u t¹o xung dïng hai Tranzito m¾c theo kiÓu Darlingt¬n cã tô nèi tÇng ®Ó khuÕch ®¹i tÝn hiÖu. (s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn) t t t t t t t UC UB UA UC+ Udc 0 t1 t2 t3 t4 Uđk UD X®k Ud H3.17 - TÝn hiÖu ra cña c¸c kh©u trong m¹ch ®ieàu khiÓn Gi¶i thÝch ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn: §iÖn ¸p ®Æt vµo ®iÓm A(UA) cã d¹ng h×nh sin, cã pha trïng víi pha cña ®iÖn ¸p ®Æt vµo cùc An«d cña Tiristor. §iÖn ¸p UA ®i qua R1 ®Ó gi¶m dßng ®Õn tÇng khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1 m¾c theo kiÓu kh«ng t¶i cho ®iÖn ¸p ra ë B (UB) lµ mét chuçi xung h×nh xh÷ nhËt ®èi xøng. PhÇn ®iÖn ¸p d­¬ng cña UB qua Dièt D1 tíi kh©u tÝch ph©n gåm tô C1, R3 vµ khuÕch ®¹i thuËt to¸n A2 t¹o ra ®iÖn ¸p r¨ng c­a ë ®Çu ra UC. §iÖn ¸p r¨ng c­a uRC ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: nªn Q0: TrÞ sè ®iÖn tÝch trªn tô t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu lÊy tÝch ph©n. Trong tr­êng hîp nµy do UB = const trong kho¶ng thêi gian lÊy tÝch ph©n nªn . VËy . Khi UB mang gi¸ trÞ ©m, Tranzito Tr1 më th«ng, Dièt D1 bÞ kho¸ l¹i, kÕt qu¶ lµ tô C1 x¶ n¨ng l­îng hÕt cho lÇn tiÕp theo vµ khuÕch ®¹i thuËt to¸n A2 bÞ ng¾n m¹ch, lóc nµy ®iÖn ¸p tùa r¨ng c­a Urc = 0 trong kho¶ng thêi gian UB ©m. Nh­ vËy ë ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A2 ta thu ®­îc ®iÖn ¸p r¨ng c­a bÞ gi¸n ®o¹n vµ mang gi¸ trÞ ©m. §iÖn ¸p r¨ng c­a sau khi ®­îc t¹o ra ë C ®­îc ®Þªn trë R7 vµ R8 n©ng lªn thªm mét ®iÖn ¸p Udc ®Ó kÐo Urc lªn phÇn d­¬ng, cßn ®iÖn trë R5 vµ biÕn trë R6 cã nhiÖm vô ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®Ó thay ®æi gãc më a. §iÖn ¸p Urc + Udc = Urc’ ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k t¹i ®Çu vµo cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A3. Tæng ®¹i sè Urc’ + U®k quyÕt ®Þnh dÊu cña ®iÖn ¸p ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A3 ë vÞ trÝ D. Trong kho¶ng thêi gian tõ 0 ÷ t1 th× (Urc > 0, U®k 0) lµm cho ®iÖn ¸p UD lËt lªn d­¬ng. Do ®iÖn ¸p Urc’ lµ tuÇn hoµn lªn trong c¸c kho¶ng thêi gian tiÕp theo còng t­¬ng tù. PhÇn d­¬ng cña ®iÖn ¸p UD ë ®Çu ra cña bé so s¸nh qua C2 vµ R9 t¹o ra xung ®iÒu khiÓn h×nh kim, ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: , xung ®iÒu khiÓn nµy qua R10 ®Ó gi¶m dßng råi ®­a tíi tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng. §iÖn ¸p Ud sÏ xuÊt hiÖn trªn t¶i tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn trong phÇn ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt vµo An«d cña Tiristor, cho tíi cuèi b¸n kú ®iÖn ¸p d­¬ng. VI i. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè m¹ch ®iÒu khiÓn: ViÖc tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn th­ênh ®­îc tiÕn hµnh tõ tÇng khuÕch ®¹i ng­îc trë lªn. C«ng suÊt cho tÇng khuÕch ®¹i ®Ó tÝnh chÝnh lµ th«ng sè cña cùc ®iÒu khiÓn Tiristor. M¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc tÝnh xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ xung më Tiristor. C¸c th«ng sè c¬ b¶n ®Ó tÝnh m¹ch ®iÒu khiÓn: + §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Tiristor: U®k = 3 (V) + Dßng ¸p ®iÒu khiÓn Tiristor: I®k = 150 (mA) + Thêi gian më Tiristor: tm = 100 (mS) + §é réng xung ®iÒu khiÓn: tx = 2,5tm = 250 (mS) + TÇn sè xung ®iÒu khiÓn: fx = 1/2tx = 2 (kHz) + §é mÊt ®èi xíng cho phÐp: Da = 40 + §iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn: Un = ± 12 (V) + Møc sôt biªn ®é xung: Sx = 0,15 TÝnh to¸n biÕn ¸p xung. Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t Ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh tõ ho¸: cã tõ c¶m , kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ. TØ sè biÕn ¸p xung, th­êng lÊy m = 2 ¸ 3, ta chän m = 3. §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung: U1 = m.U2 = 3.3 = 9 (V). Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung: I2 = I®k = 0,15 (A). Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: §é tõ thÈm trung b×nh t­¬ng ®èi cña lâi s¾t: Trong ®ã: : lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ. - ThÓ tÝch cña lâi thÐp: . chän thÓ tÝch: V=2,132 (cm3) - S¬ ®å h×nh chiÕu cña biÕn ¸p xung: A = 4 (mm); b = 6,5 (mm); Q = a.b = 0,26 (cm2); D = 22 (mm); D =30 (mm). ChiÒu dµi trung b×nh cña m¹ch tõ: l =8,2 (cm) d D b a H.3.18 – S¬ ®å h×nh chiÕu cña biÕn ¸p xung +) Sè vßng d©y s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung. Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ: (vßng) Chän 289 (vßng) +) Sè vßng d©y ë cuén thø cÊp cña biÕn ¸p xung: (vßng). +) TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp: (mm2). Chän mËt ®é dßng ®iÖn cho cuén thø cÊp J1= 6(A/mm2) ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn lÊy: S1= 0,095 (mm2) cã kÓ c¸ch ®iÖn. +) §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp: (mm). Chän d1= 0,11(mm). §­êng kÝnh d©y kÓ c¶ c¸ch ®iÖn d1c® = 0,13 (mm). +) TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp biÕn ¸p xung: (mm2). Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4 (A/mm2). +) §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: (mm). Chän d2= 0,23(mm). §­êng kÝnh d©y kÓ c¶ c¸ch ®iÖn: d2c® = 0,255 (mm). +) KiÓm tra l¹i hÖ sè lÊp ®Çy: KÕt luËn: cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt. TÝnh c¸c th«ng sè cña tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng: - Chän Tranzito c«ng suÊt tr3 lo¹i 2SC9111 lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã c¸c th«ng sè sau: Tranzito lo¹i NPN, vËt liÖu b¸n dÉn Si. §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emit¬: UCBO = 40 (V). §iÖn ¸p gi÷a Emit¬ vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colecto: UEBO = 4 (V). Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colecto cã thÓ chÞu ®­îc: ICmax = 500 (mA). C«ng suÊt tiªu t¸n ë Colecto: PC = 1,7 (W). NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p: T1 = 1750C. HÖ sè khÕch ®¹i: Dßng ®iÖn lµm viÖc cña Colecto: IC3 = I1 = 50 (mA). Dßng ®iÖn lµm viÖc cña Baz¬: - Ta thÊy r»ng víi lo¹i Tiristor ®· chän cã c«ng suÊt kh¸ nhá: U®k =3 (V); I®k = 0,15 (A) lªn dßng Colecto - Baz¬ cña Tranzito Tr3 bÐ. Trong tr­êng hîp nµy ta cã thÓ kh«ng cÇn Tranzito Tr2 mµ vÉn ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tiristor. - Chän nguån cung cÊp cho biÕn ¸p xung: E = +12 (V); cã kÓ ®Õn sôt ¸p trong cuén d©y cña biÕn ¸p xung. - TÊt c¶ Dièt sö dông trong m¹ch ®iÒu khiÓn dïng lo¹i 1N4009 cã c¸c tham sè sau: Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®m = 10 (A). §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt: UN = 25 (V). §iÖn ¸p cho ®ièt më th«ng: Um = 1 (V). Chän R10, R9 vµ tô C2. Chän: Chän tô: th× ®iÖn trë Chän R9 =11,5 (KW) §iÖn trë R10 ®­a vµo tÇng khuyÕch ®¹i, dïng ®Ó gi¶m dßng ®iÖn ®­a vµo cùc vµo Baz¬ Tr3, chän R10: (kW). Trong ®ã: Uv: lµ ®iÖn ¸p b»ng víi ®iÖn ¸p ra cña tÇng so s¸nh, lÊy (V) (lÊy khi khuÕch ®¹i thuËt to¸n A3 gÇn b·o hoµ); IB3: dßng qua cùc Baz¬ cña Tranzito Tr3: IB3 =1 (mA). VËy chän R10 = 10 (kW). Chän IC thuËt to¸n. Mçi kªnh ®iÒu khiÓn dïng 3 khuÕch ®¹i thuËt to¸n, do ®ã toµn bé m¹ch ®iÒu khiÓn ta chän 3 IC lo¹i TL084, mçi IC nµy cã 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Th«ng sè cña IC TL084: §iÖn ¸p nguån nu«i: ; chän HiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu vµo: . NhiÖt ®é lµm viÖc: . C«ng suÊt tiªu thô: P = 680 (mW) = 0,68 (W). Tæng trë ®Çu vµo: Rv = 106 (mW). Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira = 30 (pA). Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp: (V/mS). S¬ ®å ch©n IC TL084: VCC + - - + + - - + 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 H.3.19 - S¬ ®å ch©n IC TL084 TÝnh chän bé so s¸nh. KhuÕch ®¹i thuËt to¸n IC ®· chän lµ: ICTL084. Chän Trong ®ã: Uv: §iÖn ¸p lÊy tõ kh©u ®ång pha chän: . Dßng ®iÖn vµo kh©u so s¸nh bÞ h¹n chÕ: . Do ®ã chän: . Khi ®ã dßng ®iÖn vµo A3 lín nhÊt: . TÝnh chän kh©u ®ång pha. §iÖn ¸p tùa ®­îc h×nh thµnh do sù n¹p cña tô C1, ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p tùa cã trong chu kú ®iÖn ¸p l­íi lµ tuyÕn tÝnh th× h»ng sè thêi gian n¹p tô: T = R3.C1 = 0,01 (s). Chän tô: C1 = 0,1 (mF) th×: . Chän: . §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi n¾p gi¸p m¹ch, R3 th­êng chän lµ biÕn trë lín h¬n 100 (kW). Chän Tranzito Tr1 lo¹i A564 cã c¸c th«ng sè: Tranzito lo¹i PNP, lµm b»ng Si. §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emit¬: UCBO=25(v) §iÖn ¸p gi÷a Emit¬ vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colecto: UEBO=7(v) Dßng ®iÖn lín nhÊt ë colecto cã thÓ chÞu ®­îc: Iemax=100 (mA) NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p: Tcp=1500C. HÖ sè khÕch ®¹i: Dßng cùc ®¹i cña Baz¬: §iÖn trë R2 ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo vµo cùc Baz¬ cña Tranzito Tr1, R2 ®­îc chän nh­ sau: Chän R2 sao cho: . Chän R2 = 30 (kW). Chän ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång pha UA = 9 (V). §iÖn trë R1 ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1, th­êng chän R1 sao cho dßng ®iÖn vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n nhá h¬n 1(mA). Do ®ã: . Chän R1 =10 (kW). S¬ ®å m¹ch t¹o nguån nu«i. -12 . . . . . . 0 7912 7812 C3 C5 C7 C9 C4 C6 C8 C10 . . BAN Ung 220 V +12 H.3.20 - S¬ ®å m¹ch t¹o nguån nu«i Gi¶i thÝch s¬ ®å: BAN: BiÕn ¸p nguån. C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10 ®Òu lµ tô ho¸. C3 = C4 = 100 (mF); C5 = C6 = 500 (mF); C7 = C8 = 1000 (mF); C9 = C10 = 2000 (mF); §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng hai vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912, c¸c th«ng sè chung cña vi m¹ch: §iÖn ¸p ®Çu vµo: Uv = 7 ÷ 35 (V). §iÖn ¸p ®Çu ra: Ura = + 12 (V) víi IC 7812 vµ Ura = -12 víi IC 7912 Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira = 0 ÷1 (A). viii: ®Æc tÝnh ngoµi cña bé nguån 1. S¬ ®å t­¬ng ®­¬ng cña m¹ch chØnh l­u. Rng E Rd Ud Id T D H.3.21- Sô ñoà töông ñöông cuûa maïch chænh löu §iÖn ¸p t¶i ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Ud = Ed - I.Rng TÝnh gÇn ®óng, ®iÖn trë cña nguån Rng ta thÊy gÇn b»ng ®iÖn trë qui ®æi vÒ phÝa thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p Rng » RBA = 0,792.10-3 (W) §iÖnÕap t¶i ra ®ßi hái ph¶i lªn tôc: Ud = Edo.Cosa - Id.Rng Ta lÊy Edo» Udo = 21,66 (V) Gãc a ta ®ieàu chØnh trong d¶i tõ 100 ¸ 850 - Khi a = amin = 100 Id = 500 (A) Þ Ud = 21,66.cos100 - 500.0,792.10-3 = 20,93 (V) §iÖn trë t¶i lóc nµy: Rd = = = 0,042 (W) Id = 0 Þ Ud = 21,66. cos100 =21,33 (V) - Khi a = 850 Id =500 (A) Þ Ud = 21,66. cos850 - 500.0,792.10-3 = 1,492 (V) Ñieän trôû taûi: Rd = = = 2,984.10-3 (W) Id = 0 Þ Ud = 21,66. cos850 = 1,89 (V) - Khi ®iÖn ¸p trªn t¶i ®Þnh møc: Ud = 18 (V), dßng ®iÖn ®Þnh møc: Id = 500(A) + Gãc a lóc nµy cã gi¸ trÞ: Ta cã: Ud = Edo.Cosa - Id.Rng Þ Cosa = = = 0,85 Þ a = arccos (0,85) =31,860 » 320 + §iÖn trë t¶i lóc nµy: Rd = = = 0,036 (W) - Khi ®iÖn Êp trªn t¶i Ud = 14 (v), dßng ®iÖn ®Þnh møc Id = 500(A) gãc a lóc nµy cã gi¸ trÞ: Ta cã: Ud = Edo.Cosa - Id.Rng Þ Cosa = = = 0,665 Þ a = arccos (0,665) = 48,350 + §iÖn trë t¶i lóc nµy: Rd = = = 0,028 (W) - Khi ®iÖn ¸p trªn t¶i Ud = 10(V), dßng ®Þnh møc trªn t¶i Id = 500(A) gãc a lóc nµy cã gi¸ trÞ: Ta cã: Ud = Edo.Cosa - Id.Rng Þ Cosa = = = 0,4434 => a = arccos(0,434) = 63,680 + §iÖn trë t¶i lóc nµy: Rd = = = 0,02 (W) - Khi ®iÖn ¸p trªn t¶i Ud = 6(v), dßng ®Þnh møc trªn t¶i Id = 500(A) gãc a lóc nµy cã gi¸ trÞ: Ta cã: Ud = Edo.Cosa - Id.Rng Þ Cosa = = = 0,295 Þ a = arccos (0,295) = 72,80 + §iÖn trë t¶i lóc nµy: Rd = = = 0,012 (W) D¶i ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p trong kho¶ng tõ 1,493 (V) ®Õn 20,93 (V). §é thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn tr¨m: DU% = 2. §Æc tÝnh ngoµi cña bé nguån. I®m 1,5I®m a =100 a = 850 U(V) Uamin Ua Umax Umin 0 I(A) 5 10 15 20 a =320 a =48,350 a = 63,680 a =72,80 H. 3.22: Ñoà thò ñaëc tính ngoaøi cuûa bộ nguồn chænh löu (hệ hở) PhÇn iv: X©y dùng bµi gi¶ng ®iÖn tö Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y biÕn ¸p Môc tiªu: Sau khi äc xong bµi nµy ng­êi häc cã thÓ: Ph©n tÝch ®­îc vai trß cña m¸y biÕn ¸p trong hÖ thèng ®iÖn lùc. HiÓu râ thÕ nµo lµ m¸y biÕn ¸p vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña nã. Néi dung: Ch­¬ng 8: M¸y biÕn ¸p 8.1 - Bµi më ®Çu. 8.1.1 - §¹i c­¬ng vÒ m¸y biÕn ¸p. 8.1.2 - CÊu t¹o cña m¸y biÕn ¸p. 8.1.3 - C¸c ®¹i l­îng ®Þnh møc. 8.1.4 -Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y biÕn ¸p. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh s.®.® e2. Mèi quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ra u2 víi c¸c th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p. Më réng. Chó thÝch: Néi dung cô thÓ tr×nh bµy ë ®Üa CD kÌm theo. KÕt luËn chung §å ¸n cña em ®· ®Ò cËp ®Õn lÜnh vùc m¹ ®iÖn - mét ngµnh cã vai trß rÊt quan träng trong lÜnh vùc s¶n xuÊt hiÖn nay. M¹ ®iÖn cïng víi mét sè c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c gióp chóng ta h¹n chÕ vµ b¶o vÖ ®­îc kim lo¹i khái ¨n mßn ho¸ häc vµ ®iÖn ho¸. Tr¶i qua h¬n ba th¸ng t×m hiÓu vµ nghiªn cøu c¸c tµi liÖu chuyªn ngµnh, cïng víi sù gióp ®ì cña c¸c thÇy c« trong khoa ®Õn nay vÒ c¬ b¶n em ®· hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Do ®iÒu kiÖn thêi gian cã h¹n, kinh nghiÖm thùc tÕ cßn h¹n chÕ nªn ch¾c ch¾n sÏ kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt vµ nhÇm lÉn. Em mong nhËn ®­îc sù chØ b¶o thªm cña c¸c thÇy c« trong khoa vµ b¹n bÌ ®Ó ®å ¸n cña em ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Mét lÇn n÷a em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Tµi liÖu tham kh¶o Lª V¨n Doanh, NguyÔn ThÕ C«ng vµ TrÇn V¨n ThÞnh. §iÖn tö c«ng suÊt - Lý thuyÕt - ThiÕt kÕ - øng dông; Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt - Hµ Néi 2004. D­¬ng V¨n Ghi, NguyÔn BÝnh. BiÕn ®æi c«ng suÊt lín; Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt; nxb 1978 Lª V¨n doanh. §iÖn tö c«ng suÊt vµ ®iÒu khiÓn ®éng c¬; Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt; nxb 1997. TrÇn V¨n ThÞnh. ThiÕt kÕ ®iÖn tö c«ng suÊt; Biªn so¹n TrÇn V¨n ThÞnh; Hµ Néi 2001. TrÇn Minh Hoµng Kü thuËt m¹ ®iÖn; Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt; Hµ Néi 2001. Lª V¨n doanh vµ Ph¹m V¨n B×nh. ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p; Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt; Hµ Néi 2001. §Æng V¨n §µo vµ Lª V¨n doanh. Kü thuËt ®iÖn; Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt; nxb 1997. Vò Gia Hanh (chñ biªn), TrÇn Kh¸nh Hµ, Phan Tö Thô vµ NguyÔn V¨n S¸u. M¸y ®iÖn I; Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt; nxb 2003. NguyÔn BÝnh. §iÖn tö c«ng suÊt;…. §ç Xu©n Thô (chñ biªn), §Æng V¨n ChuyÕt, NguyÔn ViÕt Nguyªn, NguyÔn Vò S¬n, NguyÔn §øc ThuËn, Ng« LÖ Thuû vµ Ngä V¨n Toµn. Kü thuËt ®iÖn tö; Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc; nxb 2003. 100 Tranzito quèc tÕ. Ng« Hång Quang. Sæ tay lùa chän vµ tra cøu thiÕt bÞ ®iÖn.