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

Mục lục Chương1. Công nghệ và yêu cầu kĩ thuật I. UPS 1. Vấn đề cung cấp điện cho những tải nhạy cảm 2.Giải pháp dùng UPS 3. Ứng dụng UPS 4.Phân loại UPS. 5.Sơ đồ nguyên lý hoạt động UPS II Acqui 1.Khái niệm 2.Cấu tạo và đặc điểm 3.Quá trình biến đổi năng lượng 4.Thông số cơ bản 5.Đặc tính phóng nạp của acqui 6.Sự khác nhau giữa acqui axit và acqui kiềm 7.Các phương pháp nạp acqui 8.Tính toán dung lượng acqui Chương2. Lựa chọn và tính toán mạch chỉnh lưu I.Chỉnh lưu nửa chu kì II.Chỉnh lưu cả chu kì với biến áp có trung tính III.Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn IV.Chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển Chương3.Thiết kế và tính toán mạch điều khiển I.Nguyên lí thiết kế mạch điều khiển. II.Sơ đồ khối mạch điều khiển . III.Tính toán mạch điều khiển Chương 4. Mạch phản hồi I.Mạch phản hồi dòng điện II.Mạch phản hồi điện áp III. Sơ đồ mạch đIều khiển IV. Đổ thị quá trình điêu khiển

doc48 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 1938 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế phần điện áp 1 chiều cho bộ UPS, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
§å ¸n m«n häc: §iÖn tö c«ng suÊt §Ò bµi: ThiÕt kÕ phÇn ®iÖn ¸p 1 chiÒu cho bé UPS: §iÖn ¸p nguån: 220 VAC+10%,-10%. C«ng suÊt: 4 KVA. §iÖn ¸p ra: 110 V TÇn sè vµo: 60Hz Ch­¬ng 1 C«NG NGHÖ Vµ Y£U CÇU KÜ THUËT I.GIỚI THI£U UPS h×nh I.1 1.1.Cung cÊp ®iÖn cho nh÷ng t¶i nh¹y c¶m Sù cè trong c¸c nguån n¨ng l­îng ®iÖn cã thÓ xÈy ra trong qu¸ tr×nh l¾p ®Æt trang thiÕt bÞ hoÆc ë ®Çu vµo hÖ thèng (qu¸ t¶i, nhiÔu, mÊt c©n b»ng pha, sÊm sÐt, …). Nh÷ng sù cè nµy cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ kh¸c nhau. VÒ mÆt lý thuyÕt: HÖ thèng ph©n phèi n¨ng l­îng ®iÖn t¹o ra mét ®iÖn ¸p h×nh sin víi biªn ®é vµ tÇn sè thÝch hîp ®Ó cung cÊp cho thiÕt bÞ ®iÖn (400V-50Hz ch¼ng h¹n). Trong thùc tÕ, nh÷ng sãng h×nh sin ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cïng tÇn sè bÞ ¶nh h­ëng trong ph¹m vi kh¸c nhau bëi nh÷ng sù cè cã thÓ xuÊt hiÖn trong hÖ thèng. §èi víi hÖ thèng cung cÊp ®iÖn: Cã thÓ bÞ sù cè hoÆc gi¸n ®o¹n cung cÊp ®iÖn v×: HiÖn t­îng nhiÔm ®iÖn ë bÇu khÝ quyÓn (th­êng kh«ng tr¸nh khái). §iÒu nµy cã thÓ ¶nh h­ëng ®Õn ®­êng d©y ngoµi trêi hoÆc c¸p ch«n, ch¼ng h¹n: SÊm sÐt lµm ®iÖn ¸p t¨ng ®ét ngét trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn S­¬ng gi¸ cã thÓ lµm cho ®­êng d©y bÞ ®øt Nh÷ng hiÖn t­îng ngÉu nhiªn, ch¼ng h¹n: Cµnh c©y r¬i g©y g¾n m¹ch hoÆc ®øt d©y §øt c¸p do ®µo ®Êt Sù h­ háng trong hÖ thèng cung cÊp Nh÷ng thiÕt bÞ dïng ®iÖn cã thÓ ¶nh h­ëng ®Õn hÖ thèng cung cÊp L¨p ®Æt c«ng nghiÖp, ch¼ng h¹n: §éng c¬ g©y ra ®iÖn ¸p r¬i vµ nhiÔm RF trong qu¸ tr×nh khëi ®éng. Nh÷ng thiÕt bÞ g©y « nhiÔm: lß luyÖn kim, m¸y hµn, … g©y ra ®iÖn ¸p r¬i vµ nhiÔm RF Nh÷ng hÖ thèng ®iÖn tö c«ng suÊt cao Thang m¸y, ®Ìn huúnh quang Nh÷ng sù cè ¶nh h­ëng ®Õn viÖc cung cÊp n¨ng l­îng ®iÖn cho thiÕt bÞ cã thÓ ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: LÖch ®iÖn ¸p Ngõng ho¹t ®éng T¨ng ®ét ngét ®iÖn ¸p Thay ®æi tÇn sè XuÊt hiÖn sãng hµi NhiÔu tÇn sè cao… Sù cè cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ nghiªm träng, ®Æc biÖt lµ lµm gi¸n ®o¹n viÖc cung cÊp ®iÖn, nhÊt lµ hÖ thèng d÷ liÖu cña m¸y tÝnh. 1.2.Gi¶i ph¸p dïng UPS §iÒu cÇn chó ý tr­íc hÕt cña nh÷ng sù cè vµ hËu qu¶ cña nã vÒ ph­¬ng diÖn: An toµn cho con ng­êi An toµn cho thiÕt bÞ, nhµ x­ëng Môc tiªu vËn hµnh kinh tÕ Tõ ®ã ph¶i t×m c¸ch lo¹i chóng ra. Cã nhiÒu gi¶i ph¸p kü thuËt kh¸c nhau cho vÊn ®Ò nµy, nh÷ng gi¶i ph¸p nµy ®­îc so s¸nh trªn c¬ së cña hai tiªu chuÈn sau ®Ó ®¸nh gi¸: Liªn tôc cung cÊp ®iÖn ChÊt l­îng cung cÊp ®iÖn Ho¹t ®éng nh­ mét giao diÖn gi÷a hÖ thèng cung cÊp ®iÖn vµ nh÷ng t¶i nh¹y c¶m. UPS cung cÊp cho t¶i mét n¨ng l­îng ®iÖn liªn tôc, chÊt l­îng cao, kh«ng phô thuéc mäi t×nh tr¹ng cña hÖ thèng cung cÊp. UPS t¹o ra mét ®iÖn ¸p cung cÊp tin cËy Kh«ng bÞ ¶nh h­ëng cña nh÷ng sù cè cña hÖ thèng cung cÊp, ®Æc biÖt khi hÖ thèng cung cÊp ngõng ho¹t ®éng. Ph¹m vi sai sè cho phÐp tuú theo yªu cÇu cña nh÷ng thiÕt bÞ ®iÖn tõ nh¹y c¶m (ch¼ng h¹n: GALAXY-sai sè cho phÐp cña biªn ®é %, tÇn sè %) UPS cã thÓ cung cÊp ®iÖn ¸p tin cËy, ®éc lËp vµ liªn tôc th«ng qua c¸c kh©u trung gian: Acquy vµ chuyÓn m¹ch tÜnh. øng dông cña UPS trong thùc tÕ HiÖn nay nhu cÇu øng dông UPS trong c¸c lÜnh vùc tin häc, viÔn th«ng, ng©n hµng,y tÕ,hµng kh«ng lµ rÊt lín. Sè l­îng UPS ®­îc sö dông gÇn b»ng 1/3 sè l­îng m¸y tÝnh ®ang ®­îc sö dông. Cã thÓ lÊy mét vµi vÝ dô vÒ c¸c thiÕt bÞ sö dông UPS, ®ã lµ nh÷ng m¸y tÝnh, viÖc truyÒn d÷ liÖu vµ toµn bé thiÕt bÞ ë mét tr¹ng th¸i nµo ®ã lµ rÊt quan träng vµ kh«ng cho phÐp ®­îc mÊt ®iÖn. UPS ®­îc sö dông trong ngµnh hµng kh«ng ®Ó ®¶m b¶o sù th¾p s¸ng liªn tôc cña ®­êng b¨ng s©n bay. øng dông chÝnh ThiÕt bÞ ®­îc b¶o vÖ 1.HÖ thèng m¸y tÝnh nãi chung -M¸y tÝnh,m¹ng m¸y tÝnh -M¸y in,hÖ thèng vÏ ®å thÞ,bµn phÝmvµ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi. 2.HÖ thèng m¸y tÝnh c«ng nghiÖp -Bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh,hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè,®iÒu khiÓn gi¸m s¸t,m¸y tù ®éng. 3.ViÔn th«ng -Tæng ®µi ®iÖn tho¹i ,hÖ thèng truyÒn d÷ liÖu,hÖ thèng ra®a. 4.YtÕ,c«ng nghiÖp Dông cô y tÕ,thang m¸y,thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c,thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é,b¬m plastic... 5.ChiÕu s¸ng -§­êng hÇm ,®­êng b¨ng s©n bay, nhµ c«ng céng... 6.C¸c øng dông kh¸c -M¸y quÐt h×nh,cung cÊp n¨ng l­îng cho m¸y bay... Nãi tãm l¹i UPS lµ mét nguån ®iÖn dù phßng nã cã mÆt ë mäi chç mäi n¬i, nh÷ng n¬i ®ßi hái cao vÒ yªu cÇu cÊp ®iÖn liªn tôc. 1.4 Ph©n lo¹i UPS 1.4.1..Ph©n lo¹i UPS dùa theo bé chuyÓn ®æi H×nh I.2 a.UPS tÜnh:Sö dông bé chuyÓn ®æi tÜnh thùc hiÖn cung cÊp n¨ng l­îng. -Giíi h¹n dßng trong vËn hµnh cho phÐp Icp=2.33I®m -C¸ch li vÒ ®iÖn. -B¶o d­ìng vµ vËn hµnh ®¬n gi¶n,lµm viÖc tin cËy cËy ch¾c ch¾n. -Kh¶ n¨ng ph¶n øng tøc thêi tr­íc nh÷ng dao ®éng biªn ®é cña hÖ thèng cung cÊp,sö dông thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn vi xö lÝ dùa trªn kÜ thËt sè. -Biªn ®é ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh trong ph¹m vi sai sè 0.5% 1%,thêi gian ®iÒu chØnh nhanh,kÝch th­íc vµ träng l­îng cña hÖ nhá b.UPS quay H×nh I.3 Sö dông m¸y ®iÖn quay ®Ó thùc hiÖn biÕn ®æi n¨ng lùîng, -Inm=I®m -HÖ thèng phô t¶i c¸nh li víi nguån. -Trë kh¸ng ra cña hÖ thÊp. 1.4.2.Ph©n biÖt theo chÕ ®é lµm viÖc a.UPS gi¸n tiÕp(offline UPS) H×nhI.4 -NghÞch l­u nèi song song víi hÖ thèng cung cÊp lµ nguån dù tr÷ phßng t×nh tr¹ng khÈn cÊp. -Trong qu¸ tr×nh vËn hµnh,nguån l­íi ®­îc cung cÊp trùc tiÕp ®Õn t¶i qua bé läc F mµ kh«ng qua nghÞch l­u. -NÕu sù cè hÖ thèng cung cÊp ®iÖn hoÆc U hÖ thèng cung cÊp ®iÖn kh«ng n»m trong sai sè cho phÐp th× t¶i chuyÓn tõ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn qua nghÞch l­u trong thêi gian ng¾n <10 ms.Khi ®iÖn ¸p hÖ thèng cung cÊp ®­îc phôc håi,t¶i sÏ tù ®éng chuyÓn vÒ hÖ thèng cung cÊp -Dïng víi t¶i P <2 KVA. -Thêi gian chuyÓn m¹ch phï hîp víi t¶i nh¹y c¶m. -Tuy nhiªn offline UPS kh«ng ®¸p øng víi phô t¶i nh­ m¸y tÝnh ,tæng ®µi ®iÖn tho¹i,kh«ng ®iÒu chØnh ®­îc tÇn sè. b,OnlineUPS H×nhI.5 -§­îc chÌn vµo gi÷a hÖ thèng cung cÊp vµ t¶i.Toµn bé ®iÖn n¨ng cung cÊp cho t¶i ®Òu ph¶i qua nghÞch l­u do vËy viÖc cung cÊp ®iÖn ®­îc liªn tôc trong ph¹m vi sai sè cho phÐp cña f,U. -Kh«ng phô thuéc vµo tr¹ng th¸i cua hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. -¸p dông cho t¶i cã c«ng suÊt trung b×nh P40 KVA. 1.5.S¬ ®å nguyªn lÝ chung cña UPS 110 220 §K Aq CL NL + _ H×nh I.2 CL: Cung cÊp nguån mét chiÒu cho nghÞch l­u vµ n¹p th­êng trùc cho ¾cquy AQ: T¹o n¨ng l­îng dù tr÷ cung cÊp cho nghÞch l­u nÕu s¶y ra: -Ngõng ho¹t ®éng hÖ thèng cung cÊp. -HÖ thèng cung cÊp cã sù cè hoÆc chÊt l­îng hÖ thèng cung cÊp kh«ng trong giíi h¹n cho phÐp. NL:ChuyÓn ®æi DC AC víi sai sè cho phÐp chÆt chÏ ,ch¾c ch¾n h¬n hÖ thèng chÝnh. §K: Bao gåm c¶ hÖ thèng ph¶n håi ,®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña CL ,NLvµ qu¸ tr×nh phãng n¹p AQ ,æn ®Þnh cung cÊp ®iÖn theo yªu cÇu. Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy chóng ta nghiªn cøu phÇn CL cung cÊp nguån DC choNL, AQ ®ång thêi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh phãng n¹p AQ. II)ACQUI 2.1.Kh¸i niÖm acqui ¾c qui lµ mét nguån ®iÖn ®­îc tr÷ n¨ng l­îng ®iÖn d­íi d¹ng ho¸. ¾c qui lµ mét nguån ®iÖn mét chiÒu cung cÊp ®iÖn cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trong c«ng nghiÖp còng nh­ trong ®êi sèng hµng ngµy: nh­ ®éng c¬ ®iÖn, bãng ®Ìn ®iÖn, lµ nguån nu«i cña c¸c linh kiÖn ®iÖn tö... ¾c qui lµ nguån cung cÊp ®iÖn cho c¸c ®éng c¬ khëi ®éng. Trong thùc tÕ cã nhiÒu lo¹i ¾c qui nh­ng phæ biÕn nhÊt lµ hai lo¹i ¾c qui ch× vµ ¾c qui axit. 2.2. CÊu tao vµ ®Æc ®iÓm cña c¸c lo¹i ¾c qui: CÊu tróc cña mét ¾c qui ®¬n gi¶n gåm cã ph©n khèi b¶n cùc d­¬ng, ph©n khèi b¶n cùc ©m, c¸c tÊm ng¨n. Ph©n khèi b¶n cùc do c¸c b¶n cùc cïng tªn ghÐp l¹i víi nhau. CÊu t¹o cña mét b¶n cùc trong ¾c qui gåm cã phÇn khung x­¬ng vµ chÊt t¸c dông tr¸t lªn nã. Khung x­¬ng cña b¶n cùc ©m vµ b¶n cùc d­¬ng cã cÊu t¹o gièng nhau, chóng ®­îc ®óc tõ ch× vµ chóng ®­îc ®óc tõ ch× vµ cã pha thªm 5 ¸ 8 % ¨ngtimoan ( Sb ) vµ t¹o h×nh m¾t l­íi. Phô gia Sb thªm vµo ch× sÏ lµm t¨ng ®é dÉn ®iÖn vµ c¶i thiÖn tÝnh ®óc. Trong thµnh phÇn chÊt t¸c dông cßn cã thªm kho¶ng 3 % chÊt në ( c¸c muèi h­u c¬ ) ®Ó t¨ng ®é xèp, ®é bÒn cña líp chÊt t¸c dông. Nhê t¨ng ®é xèp mµ c¶i thiÖn ®­îc ®é thÊm s©u cña chÊt dung dÞch ®iÖn ph©n vµo trong lßng b¶n cùc, ®ång thêi diÖn tÝch thùc tÕ tham gia ph¶n øng ho¸ häc cña c¸c b¶n cùc còng ®­îc t¨ng thªm . PhÇn ®Çu cña mçi b¶n cùc cã vÊu, c¸c b¶n cùc d­¬ng cña mçi ¾c qui ®¬n ®­îc hµn víi nhau t¹o thµnh khèi b¶n cùc d­¬ng, c¸c b¶n cùc ©m ®­îc hµn víi nhau thµnh khèi b¶n cùc ©m. Sè l­îng c¸c b¶n cùc trong mçi ¾c qui th­êng tõ 5 ®Õn 8, bÒ dÇy tÊm b¶n cùc d­¬ng cña ¾c qui th­êng tõ 1,3 ®Õn 1,5 mm , b¶n cùc ©m th­êng máng h¬n 0,2 ®Õn 0,3 mm . Sè b¶n cùc ©m trong ¾c qui th­êng nhiÒu h¬n sè b¶n cùc ©m mét b¶n nh»m tËn dông triÖt ®Ó diÖn tÝch tham gia ph¶n øng cña c¸c b¶n cùc. TÊm ng¨n ®­îc bè trÝ gi÷a c¸c b¶n cùc ©m vµ d­¬ng cã t¸c dông ng¨n c¸ch vµ tr¸nh va ®Ëp gi÷a c¸c b¶n cùc. TÊm ng¨n ®­îc lµm b»ng vËt liÖu poly-vinyl-clo bÒ dÇy 0,8 ®Õn 1,2 mm vµ cã d¹ng l­în sãng , trªn bÒ mÆt tÊm ng¨n cã c¸c lç cho phÐo dung dÞch ®iÖn ph©n th«ng qua. 2.3. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng trong ¾c qui ¾c qui lµ nguån n¨ng l­îng cã tÝnh chÊt thuËn nghÞch : nã tÝch tr÷ n¨ng l­îng d­íi d¹ng ho¸ n¨ng vµ gi¶i phãng n¨ng l­îng d­íi d¹ng ®iÖn n¨ng. Qu¸ tr×nh ¾c qui cÊp ®iÖn cho m¹ch ngoµi ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh phãng ®iÖn, qu¸ tr×nh ¾c qui dù tr÷ n¨ng l­îng ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn. 3.1. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng trong ¾c qui axit: Trong ¾c qui axit cã c¸c b¶n cùc d­¬ng lµ ®«ixit ch× ( PbO2 ), c¸c b¶n ©m lµ ch× ( Pb ), dung dich ®iÖn ph©n lµ axit sunfuaric ( H2SO4 ) nång ®é d = 1,1 ¸ 1,3 % (- ) Pb ½ H2SO4 d = 1,1 ¸ 1,3 ½ PbO2 ( + ) Ph­¬ng tr×nh ho¸ häc biÓu diÔn qu¸ tr×nh phãng n¹p cña ¾c qui axit : phãng PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O n¹p ThÕ ®iÖn ®éng e = 2,1 V. 3.2. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng trong ¾c qui kiÒm: Trong ¾c qui kiÒm cã b¶n cùc d­¬ng lµ Ni(OH)3 , b¶n cùc ©m lµ Fe, dung dÞch ®iÖn ph©n lµ: KOH nång ®é d = 20 % ( - ) Fe ½ KOH d = 20% ½ Ni(OH)3 ( + ) Ph­¬ng tr×nh ho¸ häc biÓu diÔn qu¸ tr×nh phãng n¹p cña ¾c qui kiÒm : phãng Fe + 2Ni(OH)3 Fe(OH)3 + 2Ni(OH)2 n¹p ThÕ ®iÖn ®éng e = 1,4 V. NhËn xÐt: Tõ nh÷ng ®iÔu ®· tr×nh bÇy ë trªn ta nhËn thÊy trong c¸c qu¸ tr×nh phãng n¹p nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n lµ thay ®æi. Khi ¾c qui phãng ®iÖn nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n gi¶m dÇn. Khi ¾c qui n¹p ®iÖn nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n t¨ng dÇn. Do ®ã ta cã thÓ c¨n cø vµo nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n ®Ó ®¸nh gi¸ tr¹ng th¸i tÝch ®iÖn cña ¾c qui. 2.4. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña ¾c qui: a.. Søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui: Søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui kiÒm vµ ¾c qui axit phô thuéc vµo nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n. Ng­êi ta th­êng sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm Eo = 0,85 + r ( V ) trong ®ã: Eo - søc ®iÖn ®éng tÜnh cña ¾c qui ( V ) - nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n ë 15 °C ( g/cm3 ) ØTrong qu¸ tr×nh phãng ®iÖn th× søc ®iÖn ®éng Ep cña ¾c qui ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Ep = Up + Ip.rb trong ®ã : Ep - søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui khi phãng ®iÖn ( V ) Ip - dßng ®iÖn phãng ( A ) Up - ®iÖn ¸p ®o trªn c¸c cùc cña ¾c qui khi phãng ®iÖn (V) rb - ®iÖn trë trong cña ¾c qui khi phãng ®iÖn ( W ) ØTrong qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn th× søc ®iÖn ®éng En cña ¾c qui ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: En = Un - In.rb trong ®ã : En - søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui khi n¹p ®iÖn ( V ) In - dßng ®iÖn n¹p ( A ) Un - ®iÖn ¸p ®o trªn c¸c cùc cña ¾c qui khi n¹p ®iÖn ( V ) rb - ®iÖn trë trong cña ¾c qui khi n¹p ®iÖn ( W ) b. dung l­îng cña ¾c qui: _Dung l­îng phãng cña ¾c qui lµ ®¹i l­îng ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng cung cÊp n¨ng l­îng ®iÖn cña ¾c qui cho phô t¶i, vµ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Cp = Ip.tp trong ®ã : Cp - dung dÞch thu ®­îc trong qu¸ tr×nh phãng ( Ah ) Ip - dßng ®iÖn phãng æn ®Þnh trong thêi gian phãng ®iÖn tp ( A ) tp - thêi gian phãng ®iÖn ( h ). _Dung l­îng n¹p cña ¾c qui lµ ®¹i l­îng ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng tÝch tr÷ n¨ng l­îng cña ¾c qui vµ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Cn = In.tn trong ®ã : Cn - dung dÞch thu ®­îc trong qu¸ tr×nh n¹p ( Ah ) In - dßng ®iÖn n¹p æn ®Þnh trong thêi gian n¹p tn ( A ) tn - thêi gian n¹p ®iÖn ( h ). 2.5. §Æc tÝnh phãng n¹p cña ¾c qui: a.. §Æc tÝnh phãng acqui §Æc tÝnh phãng cña ¾c qui lµ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ phô thuéc cña søc ®iÖn ®éng, ®iÖn ¸p ¾c qui vµ nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n theo thêi gian phãng khi dßng ®iÖn phãng kh«ng thay ®æi . Tõ ®Æc tÝnh phãng cña ¾c qui nh­ trªn h×nh vÏ ta cã nhËn xÐt sau: ØTrong kho¶ng thêi gian phãng tõ tp = 0 ®Õn tp = tgh, søc ®iÖn ®éng®iÖn ¸p, nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n gi¶m dÇn, tuy nhiªn trong kho¶ng thêi gian nµy ®é dèc cña c¸c ®å thÞ kh«ng lín, ta gäi ®ã lµ giai ®o¹n phãng æn ®Þnh hay thêi gian phãng ®iÖn cho phÐp t­¬ng øng víi mçi chÕ ®é phãng ®iÖn cña ¾c qui ( dßng ®iÖn phãng ). ØTõ thêi gian tgh trë ®i ®é dèc cña ®å thÞ thay ®æi ®ét ngét .NÕu ta tiÕp tôc cho ¾c qui phãng ®iÖn sau tgh th× søc ®iÖn ®éng ,®iÖn ¸p cña ¾c qui sÏ gi¶m rÊt nhanh .MÆt kh¸c c¸c tinh thÓ sun ph¸t ch× (PbSO4) t¹o thµnh trong ph¶n øng sÏ cã d¹ng th« r¾n rÊt khã hoµ tan ( biÕn ®æi ho¸ häc) trong qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn trë l¹i cho ¾c qui sau nµy. Thêi ®iÓm tgh gäi lµ giíi h¹n phãng ®iÖn cho phÐp cña ¾c qui, c¸c gi¸ trÞ Ep, Up, r t¹i tgh ®­îc gäi lµ c¸c gi¸ trÞ giíi h¹n phãng ®iÖn cña ¾c qui. ¾c qui kh«ng ®­îc phãng ®iÖn khi dung l­îng cßn kho¶ng 80%. ØSau khi ®· ng¾t m¹ch phãng mét kho¶ng thêi gian nµo, c¸c gi¸ trÞ søc ®iÖn ®éng, ®iÖn ¸p cña ¾c qui, nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n l¹i t¨ng lªn, ta gäi ®©y lµ thêi gian håi phôc hay kho¶ng nghØ cña ¾c qui. Thêi gian håi phôc nµy phô thuéc vµo chÕ ®é phãng ®iÖn cña ¾c qui (dßng ®iÖn phãng vµ thêi gian phãng ). b.§Æc tÝnh n¹p acqui §Æc tÝnh n¹p cña ¾c qui lµ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ phô thuéc gi÷a søc ®iÖn ®éng , ®iÖn ¸p vµ nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n theo thêi gian n¹p khi trÞ sè dßng ®iÖn n¹p kh«ng thay ®æi . Tõ ®å thÞ ®Æc tÝnh n¹p ta cã c¸c nhËn xÐt sau : ØTrong kho¶ng thêi gian tõ tn = 0 ®Õn tn = tgh th× søc ®iÖn ®éng, ®iÖn ¸p, nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n t¨ng dÇn. ØTíi thêi ®iÓm ts trªn bÒ mÆt c¸c b¶n cùc ©m xuÊt hiÖn c¸c bät khÝ (cßn gäi lµ hiÖn t­îng" s«i " ) lóc nµy hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a c¸c b¶n cùc cña ¾c qui ®¬n t¨ng ®Õn 2,4 V . NÕu vÉn tiÕp tôc n¹p gi¸ trÞ nµy nhanh chãng t¨ng tíi 2,7 V vµ gi÷ nguyªn. Thêi gian nµy gäi lµ thêi gian n¹p no, nã cã t¸c dông cho phÇn c¸c chÊt t¸c dông ë s©u trong lßng c¸c b¶n cùc ®­îc biÕn ®æi tuÇn hoµn, nhê ®ã sÏ lµm t¨ng thªm dung l­îng phãng ®iÖn cña ¾c qui. ØTrong sö dông thêi gian n¹p no cho ¾c qui kÐo dµi tõ 2 ¸ 3 h trong suèt thêi gian ®ã hiÖu ®iÖn thÕ trªn c¸c b¶n cùc cña ¾c qui vµ nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n kh«ng thay ®æi . Nh­ vËy dung l­îng thu ®­îc khi ¾c qui phãng ®iÖn lu«n nhá h¬n dung l­îng cÇn thiÕt ®Ó n¹p no ¾c qui. ØSau khi ng¾t m¹ch n¹p, ®iÖn ¸p, søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui, nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n gi¶m xuèng vµ æn ®Þnh. Thêi gian nµy còng gäi lµ kho¶ng nghØ cña ¾c qui sau khi n¹p. ØTrÞ sè dßng ®iÖn n¹p ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn chÊt l­îng vµ tuæi thä cña ¾c qui. Dßng ®iÖn n¹p ®Þnh møc ®èi víi ¾c qui lµ In = 0,1C10 . Trong ®ã C10 lµ dung l­îng cña ¾c qui mµ víi chÕ ®é n¹p víi dßng ®iÖn ®Þnh møc lµ In = 0,1C10 th× sau 10 giê ¾c qui sÏ ®Çy. VÝ dô víi ¾c qui C = 180 Ah th× nÕu ta n¹p æn dßng víi dßng ®iÖn b»ng 10% dung l­îng ( tøc In = 18 A ) th× sau 10 giê ¾c qui sÏ ®Çy. 2.6. Sù kh¸c nhau gi÷a ¾c qui kiÒm vµ ¾c qui axit: C¶ hai lo¹i ¾c qui nµy ®Òu cã mét ®Æc ®iÓm chung ®ã lµ tÝnh chÊt t¶i thuéc lo¹i dung kh¸ng vµ søc ph¶n ®iÖn ®éng. Nh­ng chóng cßn cã mét sè ®Æc ®iÓm kh¸c biÖt sau : ¾c qui axit ¾c qui kiÒm - Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i kh«ng cao, dßng n¹p lín nhÊt ®¹t ®­îc khi qu¸ t¶i lµ Inmax = 20%C10 _HiÖn t­îng phßng lín, do ®ã ¾c qui nhanh hÕt ®iÖn ngay c¶ khi kh«ng sö dông. _Sö dông réng r·i trong ®êi sèng, c«ng nghiÖp ®Æc biÖt ë nh÷ng n¬i cã nhiÖt ®é cao va ®Ëp lín nh­ng c«ng suÊt vµ qu¸ t¶i võa ph¶i. _Dïng trong «t«, xe m¸y vµ c¸c ®éng c¬ m¸y næ c«ng suÊt võa vµ nhá. _Gi¸ thµnh thÊp _Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i rÊt lín dßng ®iÖn n¹p lín nhÊt khi ®ã cã thÓ ®¹t tíi: Inmax = 50%C10 _HiÖn t­îng tù phãng nhá. _Sö dông ë nh÷ng n¬i cã yªu cÇu c«ng suÊt lín qu¸ t¶i th­êng xuyªn, ®­îc sö dông víi c¸c thiÕt bÞ c«ng suÊt lín. _Dïng phæ biÕn trong c«ng nghiÖp hµng kh«ng, hµng h¶i vµ nh÷ng n¬i nhiÖt ®é m«i tr­êng thÊp. _Gi¸ thµnh cao. 2.7.C¸c ph­¬ng ph¸p n¹p ¾c qui tù ®éng. Cã ba ph­¬ng ph¸p n¹p ¾c qui lµ + Ph­¬ng ph¸p dßng ®iÖn. + Ph­¬ng ph¸p ®iÖn ¸p. + Ph­¬ng ph¸p dßng ¸p. a. Ph­¬ng ph¸p n¹p ¾c qui víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi. §©y lµ ph­¬ng ph¸p n¹p cho phÐp chän ®­îc dßng n¹p thÝch hîp víi mçi lo¹i ¾c qui, b¶o ®¶m cho ¾c qui ®­îc no. §©y lµ ph­¬ng ph¸p sö dông trong c¸c x­ëng b¶o d­ìng söa ch÷a ®Ó n¹p ®iÖn cho ¾c qui hoÆc n¹p sö ch÷a cho c¸c ¾c qui bÞ Sunfat ho¸. Víi ph­¬ng ph¸p nµy ¾c qui ®­îc m¾c nèi tiÕp nhau vµ ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : Un ³ 2,7.Naq Trong ®ã: Un - ®iÖn ¸p n¹p Naq - sè ng¨n ¾c qui ®¬n m¾c trong m¹ch Trong qu¸ tr×nh n¹p søc ®iÖn ®éng cña ¾c qui t¨ng dÇn lªn, ®Ó duy tr× dßng ®iÖn n¹p kh«ng ®æi ta ph¶i bè trÝ trong m¹ch n¹p biÕn trë R. TrÞ sè giíi h¹n cña biÕn trë ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi lµ thêi gian n¹p kÐo dµi vµ yªu cÇu c¸c ¾c qui ®­a vµo n¹p cã cïng dung l­îng ®Þnh møc. §Ó kh¾c phôc nh­îc ®iÓm thêi gian n¹p kÐo dµi, ng­êi ta sö dông ph­¬ng ph¸p n¹p víi dßng ®iÖn n¹p thay ®æi hai hay nhiÒu nÊc. Trong tr­êng hîp hai nÊc, dßng ®iÖn n¹p ë nÊc thø nhÊt chän b»ng ( 0,3 ¸ 0,6 )C10 tøc lµ n¹p c­ìng bøc vµ kÕt thóc ë nÊc mét khi ¾c qui b¾t ®Çu s«i. Dßng ®iÖn n¹p ë nÊc thø hai lµ 0,1C10 b. Ph­¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi. Ph­¬ng ph¸p nµy yªu cÇu c¸c ¾c qui ®­îc m¾c song song víi nguån n¹p. HiÖu ®iÖn thÕ cña nguån n¹p kh«ng ®æi vµ ®­îc tÝnh b»ng (2,3V ¸ 2,5V) cho mçi ng¨n ®¬n. Ph­¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi cã thêi gian n¹p ng¾n, dßng n¹p tù ®éng gi¶m theo thêi gian.Tuy nhiªn dïng ph­¬ng ph¸p nµy ¾c qui kh«ng ®­îc n¹p no. V× vËy n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi chØ lµ ph­¬ng ph¸p n¹p bæ xung cho ¾c qui trong qu¸ tr×nh sö dông. c. Ph­¬ng ph¸p n¹p dßng ¸p. §©y lµ ph­¬ng ph¸p tæng hîp cña hai ph­¬ng ph¸p trªn. Nã tËn dông ®­îc nh÷ng ­u ®iÓm cña mçi ph­¬ng ph¸p. §èi víi yªu cÇu cña ®Ò bµi lµ n¹p ¾c qui tù ®éng tøc lµ trong qu¸ tr×nh n¹p mäi qu¸ tr×nh biÕn ®æi vµ chuyÓn ho¸ ®­îc tù ®éng diÔn ra theo mét tr×nh tù ®· ®Æt s½n th× ta chän ph­¬ng ¸n n¹p ¾c qui lµ ph­¬ng ph¸p dßng ¸p. اèi víi ¾c qui axit: §Ó b¶o ®¶m thêi gian n¹p còng nh­ hiÖu suÊt n¹p th× trong kho¶n thêi gian tn = 8h t­¬ng øng víi 75¸80 % dung l­îng ¾c qui ta n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi lµ In = 0,1. V× theo ®Æc tÝnh n¹p cña ¾c qui trong ®o¹n n¹p chÝnh th× khi dßng ®iÖn kh«ng ®æi th× ®iÖn ¸p, søc ®iÖn ®éng t¶i Ýt thay ®æi, do ®ã b¶o ®¶m tÝnh ®ång ®Òu vÒ t¶i cho thiÕt bÞ n¹p. Sau thêi gian 8 h ¾c qui b¾t ®Çu s«i lóc ®ã ta chuyÓn sang n¹p ë chÕ ®é æn ¸p. Khi thêi gian n¹p ®­îc 10 h th× ¾c qui b¾t ®Çu no, ta n¹p bæ xung thªm 2 ®Õn 3h. اèi víi ¾c qui kiÒm : Tr×nh tù n¹p còng gièng nh­ ¾c qui axit nh­ng do kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ¾c qui kiÒm lín nªn lóc æn dßng ta cã thÓ n¹p víi dßng n¹p In = 0,2C10 hoÆc n¹p c­ìng bøc ®Ó tiÕt kiÖm thêi gian víi dßng n¹p In = 0,5C10 . C¸c qu¸ tr×nh n¹p ¾c qui tù ®éng kÕt thóc khi bÞ c¾t nguån n¹p hoÆc khi n¹p æn ¸p víi ®iÖn ¸p b»ng ®iÖn ¸p trªn 2 cùc cña ¾c qui, lóc ®ã dßng n¹p sÏ tõ tõ gi¶m vÒ kh«ng. 2.8.TÝnh to¸n vµ lùa chän acqui C¨n cø vµo ®Çu ra cña bé nghÞch l­u ®éc lËp nguån dßng ®iÖn, ta cã thÓ chän ®­îc ®iÖn ¸p ®Çu vµo ®Æt lªn ¾cquy.Gi¶ sö ta chän bé nghÞch l­u ®éc lËp nguån ¸p mét pha Khi ®ã ®iÖn ¸p ra d¹ng xung ch÷ nhËt ,nÕu ph©n tÝch ra c¸c thµnh phÇn cña chuçi Fourier sÏ gåm c¸c thµnh phÇn sãng hµi víi biªn ®é b»ng: U(n)=-2 Nh­ vËy ®iÖn ¸p ra tån t¹i c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc lÎ 1,3,5,7...víi biªn ®é b»ng §Ó ®iÖn ¸p ra cã d¹ng sin cã thÓ dïng c¸c bé läc ®Ó läc bá c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc cao . Gi¶ sö ®iÖn ¸p ra ®· ®­îc läc chØ cßn thµnh phÇn sãng hµi bËc mét d¹ng sin biªn ®é 110(V) suy ra E= = 86,4(V). NÕu sö dông mét nguån 86,4(V) cã mét ­u ®iÓm lµ dßng tiªu thô sÏ nhá nh­ng kÝch th­íc cña bé chØnh l­u sÏ lín h¬n, cång kÒnh. §Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ta chØ sö dông mét nguån ¸p trung b×nh Ed=60(V)DC ®Ó cung cÊp cho ¨cquy vµ nghÞch l­u. Sau khi qua bé nghÞch l­u sÏ sö dông mét m¸y biÕn ¸p ®Ó n©ng ®iÖn ¸p lªn 110V xoay chiÒu phï hîp víi t¶i. ¾cquy ®­îc chän lµ lo¹i ¾c quy 12V. Nh­ vËy ta cÇn m¾c 60/12=5 ¾c quy m¾c nèi tiÕp nhau. *TÝnh to¸n dung l­îng cña ¾c quy. Víi yªu cÇu vÒ c«ng suÊt cña UPS lµ 4 KVA, Ur = 110(V ) ta cÇn sö dông m¸y biÕn ¸p. NÕu coi hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p lµ 95% th× hiÖu suÊt phÝa s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p nghÞch l­u lµ: SnghÞch l­u= = 4,21(KVA) Ta gi¶ sö bé nghÞch l­u cã hiÖu suÊt 0,8 suy ra c«ng suÊt cung cÊp ë ®Çu vµo nghÞch l­u = 0,8*4,21 = 3,368(KVA) Dßng ®iÖn cÇn thiÕt ®Ó n¹p cho ¾c quy lµ: Id= = 56,13(A) Th«ng th­êng khi chän ¨cquy ph¶i chän dung l­îng lín h¬n 2 hoÆc 5 lÇn dung l­îng ®Þnh møc tuú thuéc vµo lo¹i ¾c quy ®Ó ®¶m b¶o cho ¾c quy kh«ng bÞ háng Do trong bé ¾c quy cã néi trë trong do ®ã ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u ®­îc tÝnh nh­ sau: Ucl=Ud+Ut Trong ®ã: Ucl: ®iÖn ¸p ®Çu ra bé chØnh l­u. Ud: ®iÖn ¸p ®Æt trªn hai ®Çu ¾c quy. Ud=60(VDC) Ut: ®iÖn ¸p tæn hao do néi trë cña ¾c quy. Víi lo¹i ¨cquy 12V ta tra ®­îc néi trë trong cña ¨cquy lµ r=0,0015. VËy néi trë trong cña bé ¨cquy lµ R=0,0015*6*5=0,045()(Mçi acqui cã 6 ng¨n). §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u lµ: Ucl=60 + 56,13*0,045 = 62,53(VDC) KÕt luËn: -V× ¾c qui lµ t¶i cã tÝnh chÊt dung kh¸ng kÌm theo søc ph¶n ®iÖn ®éng cho nªn khi ¾c qui ®ãi mµ ta n¹p theo ph­¬ng ph¸p ®iÖn ¸p th× dßng ®iÖn trong ¾c qui sÏ tù ®éng d©ng nªn kh«ng kiÓm so¸t ®­îc sÏ lµm s«i ¾c qui dÉn ®Õn háng hãc nhanh chãng. V× vËy trong vïng n¹p chÝnh ta ph¶i t×m c¸ch æn ®Þnh dßng n¹p cho ¾c qui. ØKhi dung l­îng cña ¾c qui d©ng lªn ®Õn 80% lóc ®ã nÕu ta cø tiÕp tôc gi÷ æn ®Þnh dßng n¹p th× ¾c qui sÏ s«i vµ lµm c¹n n­íc. Do ®ã ®Õn giai ®o¹n nµy ta l¹i ph¶i chuyÓn chÕ ®é n¹p ¾c qui sang chÕ ®é æn ¸p. ChÕ ®é æn ¸p ®­îc gi÷ cho ®Õn khi ¾c qui ®· thùc sù no. Khi ®iÖn ¸p trªn c¸c b¶n cùc cña ¾c qui b»ng víi ®iÖn ¸p n¹p th× lóc ®ã dßng n¹p sÏ tù ®éng gi¶m vÒ kh«ng, kÕt thóc qu¸ tr×nh n¹p. ØTuú theo lo¹i ¾c qui mµ ta n¹p víi c¸c dßng ®iÖn n¹p kh¸c nhau + ¾c qui axit : dßng n¹p In = 0,1C10 ; n¹p c­ìng bøc víi dßng ®iÖn n¹p In = 0,2C10 . + ¾c qui kiÒm : dßng n¹p In = 0,2C10; n¹p c­ìng bøc víi dßng ®iÖn n¹p In = 0,5C10 . Ø Qua ph©n tÝch vÒ yªu cÇu kü thuËt cña bé l­u ®iÖn ë trªn, em chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ bé chØnh l­u cho bé l­u ®iÖn lo¹i Offline UPS v× nã kh¸ ®¬n gi¶n vÒ thiÕt kÕ vµ ®¸p øng ®­îc nh÷ng ®ßi hái c¬ b¶n cña 1 nguån ®iÖn dù phßng. - Chän lo¹i ¾cquy 12V ( 5 ¾cquy m¾c nèi tiÕp nhau ) - Trong ®ã + §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u lµ: 62,53 V + Dßng ®iÖn cÇn thiÕt ®Ó n¹p cho ¾cquy lµ: 56,13 ( A ) CH¦¥NG 2 L¦¹ CHäN Vµ TÝNH TO¸N M¹CH CHØNH L¦U Do yªu cÇu cña bµi lµ ®iÖn ¸p mét pha nªn ta sÏ chän lùa m¹ch lùc dùa trªn mét sè m¹ch chØnh l­u mét pha c¬ b¶n : 1. ChØnh l­u mét nöa chu kú. H×nh 1. S¬ ®å chØnh l­u mét nöa chu kú. ë s¬ ®å chØnh l­u mét nöa chu kú h×nh 8.1 sãng ®iÖn ¸p ra mét chiÒu sÏ bÞ gi¸n ®o¹n trong mét nöa chu kú khi ®iÖn ¸p anod cña van b¸n dÉn ©m, do vËy khi sö dông s¬ ®å chØnh l­u mét nöa chu kú, chóng ta cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p xÊu, trÞ sè ®iÖn ¸p t¶i trung b×nh lín nhÊt ®­îc tÝnh: Udo = 0,45.U2 (8 -1) Víi chÊt l­îng ®iÖn ¸p rÊt xÊu vµ còng cho ta hÖ sè sö dông biÕn ¸p xÊu: Sba = 3,09.Ud.Id. (8 -2) §¸nh gi¸ chung vÒ lo¹i chØnh l­u nµy chóng ta cã thÓ nhËn thÊy, ®©y lµ lo¹i chØnh l­u c¬ b¶n, s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®¬n gi¶n. Tuy vËy c¸c chÊt l­îng kü thuËt nh­: chÊt l­îng ®iÖn ¸p mét chiÒu; hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p qu¸ xÊu. Do ®ã lo¹i chØnh l­u nµy Ýt ®­îc øng dông trong thùc tÕ.Khi cÇn chÊt l­îng ®iÖn ¸p kh¸ h¬n, ng­êi ta th­êng sö dông s¬ ®å chØnh l­u c¶ chu kú theo c¸c ph­¬ng ¸n sau. 2. ChØnh l­u c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh. H×nh 2. S¬ ®å chØnh l­u c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh. Theo h×nh d¹ng s¬ ®å, th× biÕn ¸p ph¶i cã hai cuén d©y thø cÊp víi th«ng sè gièng hÖt nhau, ë mçi nöa chu kú cã mét van dÉn cho dßng ®iÖn ch¹y qua. Cho nªn ë c¶ hai nöa chu kú sãng ®iÖn ¸p t¶i trïng víi ®iÖn ¸p cuén d©y cã van dÉn. Trong s¬ ®å nµy ®iÖn ¸p t¶i ®Ëp m¹ch trong c¶ hai nöa chu kú, víi tÇn sè ®Ëp m¹ch b»ng hai lÇn tÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu. H×nh d¹ng c¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn t¶i (Ud, Id), dßng ®iÖn c¸c van b¸n dÉn I1, I2 vµ ®iÖn ¸p cña van T1 m« t¶ trªn h×nh 8.3a khi t¶i thuµn trë vµ trªn h×nh 8.3b khi t¶i ®iÖn c¶m lín. H×nh 3. C¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn t¶i, dßng ®iÖn c¸c van vµ ®iÖn ¸p cña Tiristo T1 §iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i, khi t¶i thuÇn trë dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n ®­îc tÝnh: Ud = Udo.(1+cosa)/2. (8 -3). víi: - Udo: §iÖn ¸p chØnh l­u khi kh«ng ®iÒu khiÓn vµ b»ng Udo = 0,9.U2 a: Gãc më cña c¸c Tiristo. Khi t¶i ®iÖn c¶m lín dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p t¶i liªn tôc, lóc nµy ®iÖn ¸p mét chiÒu ®­îc tÝnh: Ud = Udo.cosa (8 -4) Trong c¸c s¬ ®å chØnh l­u th× lo¹i s¬ ®å nµy cã ®iÖn ¸p ng­îc cña van ph¶i chÞu lµ lín nhÊt Mçi van dÉn th«ng trong mét nöa chu kú, do vËy dßng ®iÖn mµ van b¸n dÉn ph¶i chÞu tèi ®a b»ng 1/2 dßng ®iÖn t¶i , trÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn ch¹y qua van Ihd = 0,71.Id . So víi chØnh l­u nöa chu kú, th× lo¹i chØnh l­u nµy cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt h¬n. Dßng ®iÖn ch¹y qua van kh«ng qu¸ lín, tæng ®iÖn ¸p r¬i trªn van nhá. §èi víi chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn, th× s¬ ®å h×nh 8.2 nãi chung vµ viÖc ®iÒu khiÓn c¸c van b¸n dÉn ë ®©y t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n. Tuy vËy viÖc chÕ t¹o biÕn ¸p cã hai cuén d©y thø cÊp gièng nhau, mµ mçi cuén chØ lµm viÖc cã mét nöa chu kú, lµm cho viÖc chÕ t¹o biÕn ¸p phøc t¹p h¬n vµ hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p xÊu h¬n, mÆt kh¸c ®iÖn ¸p ng­îc cña c¸c van b¸n dÉn ph¶i chÞu cã trÞ sè lín nh©t. 3. ChØnh l­u cÇu mét pha ®èi xøng H×nh 4. S¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha ®iÒu khiÓn ®èi xøng. Ho¹t ®éng cña s¬ ®å nµy kh¸i qu¸t cã thÓ m« t¶ nh­ sau. Trong nöa b¸n kú ®iÖn ¸p anod cña Tiristo T1 d­¬ng (+) (lóc ®ã catod T2 ©m (-)), nÕu cã xung ®iÒu khiÓn cho c¶ hai van T1,T2 ®ång thêi, th× c¸c van nµy sÏ ®­îc më th«ng ®Ó ®Æt ®iÖn ¸p l­íi lªn t¶i, ®iÖn ¸p t¶i mét chiÒu cßn b»ng ®iÖn ¸p xoay chiÒu chõng nµo c¸c Tiristo cßn dÉn (kho¶ng dÉn cña c¸c Tiristo phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña t¶i). §Õn nöa b¸n kú sau, ®iÖn ¸p ®æi dÊu, anod cña Tiristo T3 d­¬ng (+) (catod T4 ©m (-)), nÕu cã xung ®iÒu khiÓn cho c¶ hai van T3,T4 ®ång thêi, th× c¸c van nµy sÏ ®­îc më th«ng, ®Ó ®Æt ®iÖn ¸p l­íi lªn t¶i, víi ®iÖn ¸p mét chiÒu trªn t¶i cã chiÒu trïng víi nöa b¸n kú tr­íc. ChØnh l­u cÇu mét pha h×nh 4 cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p ra hoµn toµn gièng nh­ chØnh l­u c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh, nh­ s¬ ®å h×nh 2. H×nh d¹ng c¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn t¶i, dßng ®iÖn c¸c van b¸n dÉn vµ ®iÖn ¸p cña mét van tiªu biÓu gÇn t­¬ng tù nh­ trªn h×nh 3a.b. Trong s¬ ®å nµy dßng ®iÖn ch¹y qua van gièng nh­ s¬ ®å h×nh 2, nh­ng ®iÖn ¸p ng­îc van ph¶i chÞu nhá h¬n Unv = Ö2.U2. ViÖc ®iÒu khiÓn ®ång thêi c¸c Tiristo T1,T2 vµ T3,T4 nhiÒu khi gÆp khã kh¨n cho trong khi më c¸c van ®iÒu khiÓn, nhÊt lµ khi c«ng suÊt xung kh«ng ®ñ lín. §Ó tr¸nh viÖc më ®ång thêi c¸c van nh­ ë trªn, mµ chÊt l­îng ®iÖn ¸p chõng mùc nµo ®ã vÉn cã thÓ ®¸p øng ®­îc, ng­êi ta cã thÓ sö dông chØnh l­u cÇu mét pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng. 4.ChØnh l­u cÇu mét pha kh«ng ®èi xøng 4.1S¬ ®å nguyªn lý: H×nh III.4 4.2.Nguyªn lÝ ho¹t ®éng: S¬ ®å cÇu 1 pha kh«ng ®èi xøng gåm 2 Tiristior ®Êu Catèt chung vµ 2 §ièt ®Êu Anèt chung. Ta cã : O1lµ ®iÓm gèc tÝnh cho T1 O2lµ ®iÓm gèc tÝnh cho T2 D2 më cïng T D1 më cïng T2 ë nöa chu k× d­¬ng ®iÖn ¸p b¾t ®Çu tõ O1 ®iÖn ¸p ®Æt lªn T1> 0 nªn t¹i O1+ ph¸t xung vµo T1 th× T1 më cïng D2 t¹o thµnh m¹ch vßng kÝn (+) nguån T1 t¶i D2 (-) nguån.Lóc nµy ®iÖn ¸p ®Æt lªn T2< 0 nªn T2 kho¸. ë nöa chu k× ©m ®iÖn ¸p b¾t ®Çu tõ O2 ®iÖn ¸p ®Æt lªn t¶i D1 (-) nguån. Trong s¬ ®å nµy, gãc dÉn dßng ch¶y cña Tiristor vµ cña ®ièt kh«ng b»ng nhau. - Gãc dÉn cña ®ièt lµ : - Gãc dÉn cña Tiristor lµ : Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i NÕu lÊy trùc tiÕp ®iÖn ¸p tõ l­íi víi U =220V,ë chÕ ®é dßng kh«ng ®æi ta ®­îc: =1,26 => =75 o Dßng trung b×nh qua Tiristor : = =16,37(A) Dßng trung b×nh qua §ièt : = 56,13.() =39,7 (A) = 42,87 (A) MÆt kh¸c ta cã khi ®iÖn ¸p nguån cã sù dao ®éng trong kho¶ng 220-25%-:-220+10% tøc lµ trong kho¶ng 165 V-:-242 V th× tÝnh to¸n t­¬ng tù nh­ trªn ta thÊy cã sù thay ®æi trong kho¶ng 48 0 -:- 81,5o NhËn xÐt : S¬ ®å chØnh l­u ®iÒu khiÓn 1 pha kh«ng ®èi xøng cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, gän nhÑ , dÔ ®iÒu khiÓn , tiÕt kiÖm van . ThÝch hîp cho c¸c m¸y cã c«ng suÊt nhá vµ võa. *KÕt luËn: Qua ph©n tÝch 3 ph­¬ng ¸n trªn ta chän s¬ ®å chØnh l­u cÇu 1 pha kh«ng ®èi xøng víi nh÷ng ­u ®iÓm sau: - Sö dông 2 van thyristor, 2 ®ièt, tiÕt kiÖm h¬n nªn gi¶m gi¸ thµnh cho bé biÕn ®æi. - M¹ch lùc vµ s¬ ®å ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n. - ViÖc n¹p ¾c quy kh«ng cã yªu cÇu cao vÒ chÊt l­îng ®iÖn ¸p - LÊy ®iÖn trùc tiÕp tõ nguån ®iÖn 220V,60Hz . - C«ng suÊt cña bé nguån UPS kh«ng lín (4KVA) thÝch hîp víi s¬ ®å chØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn 1 pha. I.1.TÝnh chän van thyristor TÝnh chän dùa vµo c¸c yÕu tè c¬ b¶n dßng t¶i, ®iÒu kiÖn to¶ nhiÖt,®iÖn ¸p lµm viÖc, c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña van ®­îc tÝnh nh­ sau : §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ Thyristor ph¶i chÞu : Ung max = = 1,41.220=310,2(V). Chän ®iÒu kiÖn lµm m¸t cña van b»ng qu¹t nªn: §iÖn ¸p ng­îc cña van cÇn chän : Ung = KdtU . Ungmax =1,7 . 310,2 = 527,34 (V) KdtU - hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p ,chän KdtU =1,7 . Dßng lín nhÊt qua van: Ilv = = = 28,06 (A) Chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña van lµ cã c¸nh to¶ nhiÖt vµ ®Çy ®ñ diÖn tÝch to¶ nhiÖt; qu¹t ®èi l­u kh«ng khÝ ,víi ®iÒu kiÖn ®ã dßng ®Þnh møc cña van cÇn chän : I®m =ki Ilv =(2¸2,5).28,06A §Ó an toµn ta chän I®m= 2,5 .28,06 = 70,15A Tõ c¸c th«ng sè Unv ,I®mv ta chän 2 Thysistor kÝ hiÖu S8012MH cã c¸c th«ng sè sau : - §iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i cña van: Un = 600 (V) - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®m = 80 (A) - §Ønh xung dßng ®iÖn: Ipik = 415 (A) - Dßng ®iÖn cña xung ®iÒu khiÓn: I®k = 50 (mA) - §iÖn ¸p cña xung ®iÒu khiÓn: U®k = 2,5 (V) - Dßng ®iÖn rß: Ir = 3 (mA) - Sôt ¸p lín nhÊt cña Thyristor ë tr¹ng th¸i dÉn lµ : DU = 1,9 (V) - Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p : = 500 (V/s) - Thêi gian chuyÓn m¹ch : tcm = 50(ms) - NhiÖt ®é lµm viÖc cùc ®¹i cho phÐp :Tmax = 125 oC 2.TÝnh to¸n chän §ièt c«ng suÊt Dßng ®iÖn chØnh l­u cùc ®¹i ch¶y qua ®ièt lµ: Imax = 0.7Id =70,15.0,75 = 56,6 (A) §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ §ièt ph¶i chÞu : Unmax=U2 =310,2 (V). Tõ c¸c th«ng sè trªn ta chän 2 §i«t KY719 cã c¸c th«ng sè sau: - §iÖn ¸p ng­îc cña van: Un = 360(V) - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®m = 60(A) - §Ønh xung dßng ®iÖn: Ipik = 400(A) - Dßng ®iÖn rß : Ir = 0,01(mA) - Tæn hao ®iÖn ¸p ë tr¹ng th¸i më cña ®ièt : DU =1,1(V) - NhiÖt ®é lµm viÖc cùc ®¹i cho phÐp :Tmax = 150 oC TÝnh to¸n chän thiÕt bÞ b¶o vÖ van thyristor c«ng suÊt Trong qu¸ tr×nh van ho¹t ®éng th× van ph¶i ®­îc lµm m¸t ®Ó van kh«ng bÞ ph¸ háng vÒ nhiÖt v× vËy ta ®· tÝnh to¸n chÕ ®é lµm m¸t cô thÓ cho van råi. Tuy nhiªn, van còng cã thÓ bÞ háng khi van ph¶i chÞu tèc ®é t¨ng dßng, t¨ng ¸p qu¸ lín.Nh­ng v× dßng chØ t¨ng khi qua thyistor trong thêi gian rÊt ng¾n 13s nªn van cã thÓ chÞu ®­îc. §Ó tr¸nh hiÖn t­îng qu¸ ¸p trªn van dÉn ®Õn háng van ta ph¶i cã nh÷ng biÖn ph¸p thÝch hîp ®Ó b¶o vÖ van. BiÖn ph¸p b¶p vÖ van th­êng dïng nhÊt lµ m¾c m¹ch R, C song song van ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p vµ m¾c nèi tiÕp cuén kh¸ng ®Ó h¹n chÕ tèc ®é t¨ng dßng. Ti R C C¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn nãi chung còng nh­ Thyristor rÊt nh¹y c¶m víi ®iÖn ¸p vµ tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p ( ) ®Æt lªn nã . C¸c nguyªn nh©n g©y nªn qu¸ ¸p th× chia thµnh hai lo¹i : - Nguyªn nh©n bªn ngoµi : Do c¾t ®ét ngét m¹ch ®iÖn c¶m,do biÕn ®æi ®ét ngét cùc tÝnh cña nguån, khi cÇu ch¶y b¶o vÖ ®øt hoÆc khi cã sÊm sÐt. - Nguyªn nh©n bªn trong ( néi t¹i ) : Khi van chuyÓn tõ tr¹ng th¸i më sang tr¹ng th¸i kho¸, do sù ph©n bè kh«ng ®Òu ®iÖn ¸p trong c¸c van m¾c nèi tiÕp. ë ®©y ta quan t©m ®Õn viÖc b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¸c nguyªn nh©n bªn trong g©y ra. Nguyªn nh©n qu¸ ®iÖn ¸p trªn van lµ do sù suÊt hiÖn dßng ®iÖn ng­îc ch¶y qua mçi van khi nã chuyÓn tõ tr¹ng th¸i më sang tr¹ng th¸i kho¸. Dßng ®iÖn ng­îc nµy suy gi¶m rÊt nhanh do vËy sÏ suÊt hiÖn sù qu¸ ®iÖn ¸p §Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng qu¸ ®iÖn ¸p nµy ta dïng m¹ch R-L-C nh­ng do m¹ch ®· cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m nªn ta chØ cÇn dïng m¹ch R-C ®Êu song song nh­ h×nh vÏ. Theo kinh nghiÖm Chän :R = 100W ; C= 0,5 mF Khi van khãa dßng ®iÖn ng­îc sÏ chuyÓn tõ van sang m¹ch b¶o vÖ Ch­¬ng 3 ThiÕt KÕ vµ tÝnh to¸n M¹ch ®iÒu khiÓn Nguyªn lý thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. 1. Thyristor chØ më cho dßng ch¶y qua khi tho¶ m·n hai ®iÒu kiÖn : UAK > 0 IG > 0 Khi thyristor chuyÓn sang tr¹ng th¸i dÉn th× cùc ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông. Thyristor chØ trë vÒ tr¹ng th¸i kho¸ nÕu dßng ®iÖn IA < IH. ( IH : dßng ®iÖn duy tr× ) Chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn : + §iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung trong ph¹m vi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt lªn A-K cña thyristor. + T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ diÒu kiÖn më thyristor, ®é réng xung tx ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: di/dt : tèc ®é biÕn thiªn dßng t¶i. 2.CÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn thyristor. UAK : ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ( ®iÖn ¸p mét chiÒu ). Ut : ®iÖn ¸p tùa ( ®ång bé víi ®iÖn ¸p A-K cña thyristor ). HiÖu ®iÖn ¸p | U®k - Ut | ®­a vµo kh©u so s¸nh. a. Trig¬: ®Çu ra nhËn ®­îc mét chuçi xung ch÷ nhËt. b. Kh©u t¹o xung. c. Kh©u khuÕch ®¹i xung. d. Kh©u biÕn ¸p xung. Thay ®æi U®k cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc 3. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn. Cã hai nguyªn t¾c: a. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh: U®k + Ut ®­a ®Õn ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh, b»ng c¸nh lµm biÕn ®æi U®k ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc . Khi U®k = 0 ta cã = 0 Khi U®k 0 Quan hÖ gi÷a vµ U®k nh­ sau : Ta lÊy U®kmax = Utmax. b. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos. Nguyªn t¾c nµy dïng hai ®iÖn ¸p : §iÖn ¸p ®éng bé Ut v­ît tr­íc ®iÖn ¸p A-K cña thyristor mét gãc b»ng p/2. ( NÕu UAK = Asint th× Ut = Bcost ). UAK cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc theo hai h­íng d­¬ng vµ ©m. Ut + U®k ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo kh©u so s¸nh. Khi Ut + U®k = 0 ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh. U®k + Bcos = 0 Þ = arccos( -U®k/B ). Th­êng lÊy B = U®kmax. Khi U®k = 0 th× = /2. Nguyªn t¾c nµy ®­îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ chØnh l­u chÊt l­îng cao. NhËn xÐt: Yªu cÇu cña ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha cã thÓ dïng nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh v× nã ®¬n gi¶n vµ ®¸p øng ®­îc yªu cÇu m¹ch lùc. §iÒu khiÓn thyristor trong s¬ ®å chØnh l­u hiÖn nay th­êng gÆp lµ ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Néi dung cña nguyªn t¾c nµy cã thÓ m« t¶ theo gi¶n ®å h×nh d­íi ®©y: Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin ®Æt vµo anod cña thyristor, ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc gãc më cña thyristor trong vïng ®iÖn ¸p+anod, ta cÇn t¹o mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c, ta th­êng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa hay ®iÖn ¸p r¨ng c­a Urc. Nh­ vËy ®iÖn ¸p tùa cÇn cã trong vïng ®iÖn ¸p d­¬ng anod. Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm (t1,t4) ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (Urc=U®k), trong vïng ®iÖn ¸p d­¬ng anod, th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn X®k. Thyristor ®­îc më t¹i thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn (t1,t4) cho tíi cuèi b¸n kú (hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0). S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn T¹o ®iÖn ¸p tùa Khèi so s¸nh T¹o d¹ng xung vu«ng Dao ®éng t¹o xung vu«ng KhuyÕch ®¹i vµ t¹o xung ®Çu ra Tiristo T¹o ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn T¹o tÝn hiÖu U®k o Khèi ®ång pha §Ó thùc hiÖn ®­îc ý ®å ®· nªu trong phÇn nguyªn lý ®iÒu khiÓn ë trªn, m¹ch ®iÒu khiÓn bao gåm c¸c khèi c¬ b¶n trªn h×nh vÏ sau: NhiÖm vô cña c¸c khèi trong s¬ ®å ®iÒu khiÓn. -Khèi ®ång pha: cã nhiÖm vô t¹o ®iÖn ¸p tùa Urc (th­êng gÆp lµ ®iÖn ¸p d¹ng r¨ng c­a tuyÕn tÝnh) trïng pha víi ®iÖn ¸p anod cña thyristor. -Khèi t¹o ®iÖn ¸p ®iªï khiÓn:®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu tæng hîp tÝn hiÖu dßng ®iÖn ®­a vµo khèi so s¸nh cïngvíi ®iÖn ¸p ®ång pha. -Khèi so s¸nh :cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k, t×m thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau (U®k=Urc). T¹i thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau, th× ph¸t xung ë ®Çu ra ®Ó göi sang tÇng khuyÕch ®¹i. Khèi so s¸nh ¶nh h­ëng rÊt lín tíi sai lÖch tÝn hiÖu tÜnh cña hÖ thèng. Khèi nµy th­êng ®­îc thiÕt kÕ b»ng vi m¹ch hoÆc b¸n dÉn nªn kÝch th­íc nhá gän ,®é tin cËy cao ,gi¸ thµnh h¹. -Khèi t¹o xung :cã nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më thyristor.Bao gåm :kh©u söa xung söa ch÷a h×nh d¹ng xung cho phï hîp kinh tÕ nhÊt, kh©u khuÕch ®¹i vµ t¹o xung ®Çu ra t¹o xung cã biªn ®é vµ ®é réng cÇn thiÕt ®Ó më thyristo ch¾c ch¾n. §Çu ra cã thÓ ®­a trùc tiÕp tíi Ti hoÆc gi¸n tiÕp qua biÕn ¸p xung ,tranzito quang ®Ó c¸ch li víi m¹ch ®éng lùc III..TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn 1. Kh©u khuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung. a.TÝnh biÕn ¸p xung : *Trong s¬ ®å trªn : - §iÖn trë R11 h¹n chÕ dßng qua transitor - D6 chèng qu¸ ¸p trªn transitor - D9,D7 ng¨n xung ©m vµo cùc ®iÒu khiÓn - D10,D8 gi¶m qu¸ ¸p trªn trªn tiÕp gi¸p G-K khi thyristor ph©n cùc ng­îc * T¸c dông cña biÕn ¸p xung: - BiÕn ¸p xung cã nhiÖm vô t¹o xung ®iÒu khiÓn vµ c¸ch ly m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc - BiÕn ¸p xung lµ lo¹i biÕn ¸p ®Æc biÖt ,trong ®ã ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÝa s¬ cÊp cã d¹ng xung ch÷ nhËt mµ kh«ng ph¶i lµ ®iÖn ¸p h×nh sin , tÇn sè lµm viÖc cña biÕn ¸p xung cã thÓ vµi tr¨m Hz ®Õn hµng tr¨m kHz - S¬ ®å t­¬ng ®­¬ng : sBiÕn ¸p xung cã sè vßng d©y rÊt Ýt ( w <= 100) , do ®ã ®iÖn trë thuÇn cña cuén d©y rÊt nhá cã thÓ bá qua , ®iÖn c¶m t¶n cña cuén d©y còng cã thÓ bá qua - C¸c ®¹i l­îng trªn s¬ ®å: r : ®iÖn trë trong cña nguån ®iÖn ¸p E : nguån ®iÖn ¸p xung ch÷ nhËt N= w1/w2 : tû sè biÕn cña m¸y biÕn ¸p R’= R/N2 : ®iÖn trë t¶i t­¬ng ®­¬ng I’= N.i2 : dßng t¶i t­¬ng ®­¬ng U’ = U /N : ®iÖn ¸p t­¬ng ®­¬ng trªn t¶i L = (a wt2 S) / l : ®iÖn c¶m tõ ho¸ biÕn ¸p xung a = . 0 : ®é tõ thÈm tuyÖt ®èi 0= 4 10 -7 H/m S : tiÕt diÖn m¹ch tõ , l chiÒu dµi trung b×nh cña m¹ch tõ. Chän tû sè cña biªn ¸p xung N=2 Ta biÕt ®iÖn ¸p thø cÊp cña biÕn ¸p xung: U2 = Ug = 2,5 V §iÖn ¸p cuén s¬ cÊp biÕn ¸p xung U1 = U2.N = 2,5 . 2 = 5(V). Dßng ®iÖn thø cÊp cña biÕn ¸p xung I2 = Ig = 50 mA Dßng ®iÖn cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung I1 = I2/N = 50/2 = 25 m A §é tõ thÈm : = 6000 A/m Lâi s¾t dïng vËt liÖu ferit , diÖn tÝch lâi S = 1 cm2 §é tõ ho¸ : BS = 0,45 tesla ta biÕt U1 = w1/t = w1/tx = w1 Bs.S/tX suy ra : w1= tx: chiÒu dµi cña xung vßng Sè vßng cuén thø cÊp BAX lµ: vßng mËt ®é dßng ®iÖn J = 2 A/mm2 tiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp ®­êng kÝnh cña d©y quÊn s¬ cÊp tiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp tiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp b-TÝnh kh©u khuÕch ®¹i xung: Ta cã : Ug = 2.5 V Ig = 50 mA Nh­ vËy: U2 = 2,5 V , I2 = 50 mA. ®iÖn ¸p bªn s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung : U1 = N. U2 = 2 . 2,5 = 5 V I1 = I2/ N = 50/2 = 25 mA Chän bãng T3 víi c¸c th«ng sè : UCE = 35 V ICE = 3 A gi¸ trÞ cña R20 R20 = Dßng ®iÖn qua cùc baz¬ cña T3 : IBT3 = Dßng qua emit¬ cña T2 còng chÝnh lµ dßng baz¬ cña T3: IET2 = IBT3 = 2mA 2. Kh©u ®ång pha *§iÖn ¸p ®ång pha ta chän lµ - 15 ÷ + 15 dßng ®iÖn I = 100 mA D1, D2 ta chän lo¹i 1001 cã c¸c th«ng sè U = 220 V I = 1 A * Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Trong nöa chu kú ®Çu ®iÖn ¸p ®Æt lªn D1 lµ ng­îc vµ ®iÖn ¸p ®Æt lªn D2 lµ thuËn , ®iÖn ¸p lµ ®iÖn ¸p cuén w22 ,trong nöa chu kú tiÕp theo D1 ph©n cùc thuËn cßn D2 ph©n cùc ng­îc ®iÖn ¸p ra lµ ®iÖn ¸p cña cuén w21 nh­ vËy ®iÖn ¸p ra lÊy phÇn phÇn ©m cña ®iÖn ¸p nguån. 3. Kh©u dÞch ®iÖn ¸p: 4. Kh©u ®ång bé t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a. * S¬ ®å : nÕu dßng qua tô cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi th× ®iÖn ¸p trªn tô thay ®æi theo quy luËt tuyÕn tÝnh : UC = IC.t / C . Do ®ã IC/C =UC/t =6.103 .Tõ ®ã dßng qua tô cã gia trÞ lµ: IC = C.6.103 Chän tô C =0,22uF IC =1,32mA => R5 =Un/UC = 12/(1,32.10-3) = 9 K Chän R5 =9K Trong kho¶ng 9ms cßn l¹i ;dßng qua tô C b»ng dßng qua ®iÖn trë VR2+R4 . Ta ph¶i chän gÝa trÞ dßng ®iÖn sao cho tô C phãng ®iÖn vÒ ®Õn 0 V sau ®óng 9ms . Trong kho¶ng thêi gian nµy ®iÖn ¸p C thay ®æi theo quy luËt UC = 6V – (IC/C)/9.10-3 =>IC = 0,15.10-3 mA =>VR2+R4 = 12/0,15.10-3 = 80K §Ó hiÖu chØnh ®­îc ®iÖn ¸p trªn t ô C ® óng =0V sau 9ms th× : R4 = 51 K ; VR1 =51 K 4- Kh©u so s¸nh. * s¬ ®å *nguyªn lý ho¹t ®éng : §iÖn ¸p r¨ng c­a ®­îc ®­a vµo cùc kh«ng ®¶o cña kh©u so s¸nh , cßn ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­îc ®­a vµo cùc ®¶o cña kh©u nµy , nh­ vËy ®©y lµ kh©u so s¸nh kh«ng ®¶o : khi Urc < Udk th× Ura - E1 khi Urc > Udk th× Ura + E1 khi Urc = Udk th× kh©u so s¸nh lËt tr¹ng th¸i cña ®Çu ra. Chän ®iÖn trë h¹n chÕ ®Çu vµo R7 = R27 = 15 k KhuÕch ®¹i thuËt to¸n ta chän lo¹i TL 084 víi nguån nu«i Vcc = So s¸nh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn víi ®iÖn ¸p r¨ng c­a ta ®­îc chuçi xung vu«ng liªn tiÕp 5. TÝnh chän cæng AND . * ký hiÖu vµ b¶ng ch©n lý : * ta chän cæng AND hä CMOS lo¹i IC 4081 víi th«ng sè Vdd=12V NhiÖt ®é lµm viÖc : - 400 ®Õn 800 C C«ng suÊt tiªu thô p = 2,5 nW/ 1cæng 6. TÝnh chän bé t¹o xung chïm :Ta sö dông vi m¹ch 555 * s¬ ®å Víi tÇn sè mong muèn f = 10 kHz ta ph¶i chän R = 100 W; C2=0,7 mF TÇn sè ®­îc tÝnh theo biÓu thøc = 10000Hz Tõ ®ã T0 = 0,1(ms) Ta ®iÒu chØnh ®Ó R8=R9=R. CH­¬NG IV M¹CH PH¶N HåI I-M¹ch ph¶n håi dßng: Dßng ®iÖn cÇn æn ®Þnh g©y lªn sôt ¸p trªn ®iÖn trë sun Rs,ta gi¶ sö sôt ¸p lµ 3(V) qua kh©u khuyÕch ®¹i ®­îc ®­a ®Õn IC2 vµ qua IC2 ta cã hµm biÕn ®æi: U®k=(U®+Uht)*K (K lµ hÖ sè khuyªch ®¹i) NÕu dßng n¹p t¨ng lªn suy ra US t¨ng th× Uht t¨ng khi ®ã U®k ®­îc t¨ng lªn lµm a t¨ng theo dÉn ®Õn Ud gi¶m, suy ra dßng n¹p gi¶m tíi gi¸ trÞ cÇn æn ®Þnh. Gi¶ sö IC1 cã hÖ sè khuyÕch ®¹i lµ 5 ta chän c¸c gi¸ trÞ nh­ sau R22=R23=1k,R24 =5k. +V=18V,R26= 1k.(HÖ sè khuyÕch ®¹i K=2) Víi gi¸ trÞ chän nh­ vËy sÏ ®¶m b¶o kh«ng ¶nh h­ëng tíi m¹ch vµ an toµn cho IC Tl084 ®­îc chän. II- M¹ch ph¶n håi ¸p: Nguyªn lÝ gièng hÖt nh­ m¹ch ph¶n håi dßng ®iÖn nh­ng chØ kh¸c lµ ta lÊy ®iÖn ¸p ph¶n håi tõ chiÕt ¸p.VËy chän: R16=R17=1k,R16 =5k. +V=18V, R20=1k Sôt ¸p ta chän lµ 2,4 (V)suy ra chän R14=117k,R15=3k. M¹ch ®iÒu khiÓn vµ d¹ng ®iÖn ¸p: §å thÞ qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn: KÕt luËn Qua mét thêi gian lµm viÖc víi sù nç lùc cña b¶n th©n vµ sù h­íng dÉn tËn t×nh cña c¸c thÇy, ®Æc biÖt lµ ®­îc thÇy Vâ Minh ChÝnh h­íng dÉn trùc tiÕp, tíi nay em ®· hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc cña m×nh . Qua qu¸ tr×nh lµm viÖc, em ®· n¾m v÷ng h¬n phÇn lý thuyÕt ®· häc trong nhµ tr­êng vµ cã thªm sù hiÓu biÕt nhiÒu trong thùc tÕ. Tuy nhiªn do néi dung c«ng viÖc hoµn toµn míi mÎ, tÇm hiÓu biÕt cßn h¹n chÕ nªn ®å ¸n m«n häc nµy kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt. Em mong c¸c thÇy chØ b¶o gióp ®ì ®Ó em hoµn thµnh tèt h¬n n÷a nhiÖm vô cña m×nh. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Hµ Néi ngµy 04 th¸ng 12 n¨m 2004 Sinh viªn thùc hiÖn Lª Ph­¬ng Môc lôc Trang Ch­¬ng1. C«ng nghÖ vµ yªu cÇu kÜ thuËt 2 I. UPS 1. VÊn ®Ò cung cÊp ®iÖn cho nh÷ng t¶i nh¹y c¶m 2 2.Gi¶i ph¸p dïng UPS 3 3. øng dông UPS 4 4.Ph©n lo¹i UPS. 5 5.S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng UPS 7 II Acqui 7 1.Kh¸i niÖm 7 2.CÊu t¹o vµ ®Æc ®iÓm 8 3.Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng 8 4.Th«ng sè c¬ b¶n 9 5.§Æc tÝnh phãng n¹p cña acqui 11 6.Sù kh¸c nhau gi÷a acqui axit vµ acqui kiÒm 13 7.C¸c ph­¬ng ph¸p n¹p acqui 13 8.TÝnh to¸n dung l­îng acqui 14 Ch­¬ng2. Lùa chän vµ tÝnh to¸n m¹ch chØnh l­u 18 I.ChØnh l­u nöa chu k× 18 II.ChØnh l­u c¶ chu k× víi biÕn ¸p cã trung tÝnh 18 III.ChØnh l­u cÇu 1 pha ®iÒu khiÓn hoµn toµn 20 IV.ChØnh l­u cÇu 1 pha b¸n ®iÒu khiÓn 20 Ch­¬ng3.ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn 28 I.Nguyªn lÝ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. 28 II.S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn . 30 III.TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn 31 Ch­¬ng 4. M¹ch ph¶n håi 40 I.M¹ch ph¶n håi dßng ®iÖn 40 II.M¹ch ph¶n håi ®iÖn ¸p 41 III. S¬ ®å m¹ch ®IÒu khiÓn 42 IV. §æ thÞ qu¸ tr×nh ®iªu khiÓn 43

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDo an DTCS05.doc
  • dwgmachDieuKhien Xong.dwg