Đề tài Tìm hiểu và thiết kế mạch điều khiển bộ điều áp xoay chiều lọc bụi tĩnh điện công đoạn nghiền xi măng Công ty Xi măng Hải Phòng

hê hÖ thèng gì theo mét chu kú nhÊt ®Þnh. Bôi sau khi r¬i xuèng bÓ ®ùng sÏ ®­îc chuyÓn tíi b×nh chøa. §iÖn ¸p tÜnh ®iÖn cµng cao, dßng c¸c h¹t ®iÖn tÝch cµng lín do c¸c h¹t tÝch ®iÖn ®­îc t¹o ra cµng nhiÒu. Tuy nhiªn, ®iÖn ¸p nµy cÇn ®­îc khèng chÕ d­íi møc ®iÖn ¸p ®¸nh thñng. Khi ®¹t tíi ®iÖn ¸p ®¸nh thñng, mét kªnh dÇn d¹ng plasma ®­îc t¹o ra do mËt ®é cña ®iÖn tÝch rÊt lín, hiÖn t­îng phãng ®iÖn x¶y ra. HiÖn t­îng phãng ®iÖn cã thÓ víi dßng ®iÖn nhá, cã thÓ víi dßng ®iÖn lín. Bé ®iÒu khiÓn läc bôi ph¶i ®¶m b¶o sao cho khi cã phãng ®iÖn th× còng kh«ng ®­îc kÐo dµi. Phô thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn trë cña bôi, ta ph©n lo¹i thµnh hai chÕ ®é ho¹t ®éng: - Ho¹t ®éng kh«ng cã hiÖu øng vÇng quang ng­îc. - Ho¹t ®éng víi hiÖu øng vÇng quang ng­îc (bôi cã trë kh¸ng cao, th­êng lín h¬n 1011 Wcm). §a sè c¸c hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn ho¹t ®éng víi hiÖu øng vÇng quang ng­îc, nghÜa lµ hiÖu suÊt läc t¨ng khi n¨ng l­îng tiªu tèn (c«ng suÊt vÇng quang) t¨ng cho tíi khi hiÖu suÊt ®¹t ®­îc tèi ­u. NÕu t¨ng thªm c«ng suÊt gi¸ thµnh cña hÖ thèng sÏ trë nªn qu¸ lín. Tuy nhiªn, hÖ ®iÒu khiÓn cña bé läc bôi sÏ ®­îc thiÕt kÕ sao cho chi phÝ ho¹t ®éng lµ thÊp nhÊt. Nã sÏ ®iÒu khiÓn liªn ®éng gi÷a c¸c tr­êng c¨n cø vµo tÝn hiÖu vÒ nång ®é cña bôi, vµo tr¹ng th¸i cña t¶i... ®Ó tèi ­u n©ng l­îng cung cÊp. Tõ ®ã chi phÝ ho¹t ®éng sÏ gi¶m ®­îc ®¸ng kÓ. Do ng¨n c¸ch bëi c¸c h¹t bôi cã trë kh¸ng cao, hiÖn t­îng vÇng quang ng­îc, rÊt kh«ng cã lîi cho hiÖn mÊt läc bôi, cã thÓ x¶y ra. Khi ®ã bôi kh«ng thÓ hót nhanh tíi cùc l¾ng. KÕt qu¶ lµ cã sù sôt ¸p lín trªn líp bôi b¸m (còng vËy, c­êng ®é ®iÖn tr­êng). §iÒu nµy dÉn ®Õn hiÖn t­îng phãng ®iÖn cùc bé gi÷ c¸c líp bôi b¸m ®ång thêi víi viÖc t¹o ra c¸c h¹t ®iÖn tÝch d­¬ng tõ ®ã, hôi ®· ®­îc t¸ch l¹i quay trë vÒ víi dßng khÝ s¹ch. Nãi chung, ho¹t ®éng ë chÕ ®é xung sÏ lµm cho c¸c h¹t bôi nµy bÞ va ®Ëp bëi c¸c h¹t mang ®iÖn trong mét thêi gian ng¾n, mÆt kh¸c th× c¸c h¹t mang ®iÖn trong líp bôi sÏ di chuyÓn khái ®ã trong thêi gian kh«ng cã xung. Tuy nhiªn, trong chÕ ®é xung th× nguån n¨ng l­îng ph¶i th­êng xuyªn thay ®æi cho phï hîp víi nh÷ng ®iÒu kiÖn vËn hµnh kh¸c nhau cho viÖc thu bôi cã hiÖu qu¶, vµ ®©y lµ chÕ ®é thay ®æi xung Variopulse cña COMOMATIC - F. 2.2. CÊu t¹o cña buång läc bôi tÜnh ®iÖn: Phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn: b¶o qu¶n, thµnh phÇn, ¸p suÊt, ®é Èm cña kh«ng khÝ, c¸c tÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña bôi, yªu cÇu møc ®é lµm s¹ch... mµ cÊu t¹o thiÕt bÞ läc bôi cã c¸c kiÓu kh¸c nhau. Nh­ng cÊu t¹o cña chóng ®Òu cã nh÷ng bé phËn c¬ b¶n sau: 2.2.1. CÊu t¹o cña buång läc bôi tÜnh ®iÖn: Vá buång läc bôi cã d¹ng h×nh hép, ®­îc chÕ t¹o b»ng thÐp l¸. Chän vËt liÖu ph¶i c¨n cø vµo nhiÖt ®é cña khÝ th¶i. PhÝa trong vá lµ hÖ thèng chung cña thiÕt bÞ. PhÝa d­íi vá lµ c¸c bunke chøa bôi. Vá ph¶i cã cÊu tróc thuËn lîi cho viÖc l¾p ®Æt vµ söa ch÷a thiÕt bÞ. PhÝa ngoµi vá ®­îc bäc c¸ch nhiÖt ng¨n ngõa t¹o h¬i n­íc v× mÊt nhiÖt cña kh«ng khÝ cÇn läc. 01. §­êng èng khÝ ®Çu vµo läc bôi 14. TÊm ph©n phèi khÝ 02. B¶o «n 15. Bé chØnh l­u 03. Cöa sËp kiÓm tra 16. §éng c¬ hép sè 04. Hép b¶o «n 17. C¸c phÇn tö sÊy läc bôi 05. Bé truyÒn hép sè hÖ thèng gâ 18. Bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é 06. Cùc l¾ng (thu bôi) 19. Sø ®Çu vµo 07. Hép sè bé gâ cùc l¾ng 20. C¶m biÕn nhiÖt ®é 08. Cùc phãng (vÇng quang) 21. N¾p ®Ëy 09. Hép sè bé gâ cùc phãng 10. æ ®ì b¹c 11. TÊm b¶o vÖ 12. Sø ®ì 13. Trôc sø H×nh 2.2: CÊu t¹o buång läc bôi tÜnh ®iÖn 2.2.2. C¬ cÊu ph©n phèi khÝ ®Õn vµo thiÕt bÞ: VÊn ®Ò ph©n phèi khÝ trªn mÆt c¾t ngang dßng ch¶y lµ mét yªu cÇu quan träng trong khi thiÕt kÕ vµ vËn hµnh thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn. §Ó ph©n phèi khÝ bôi ®ång ®Òu trªn toµn bé mÆt c¾t ngang dßng ch¶y vµ ng¨n chÆn dßng khÝ lät qua vïng kh«ng cã t¸c dông thu bôi, ng­êi ta l¾p ®Æt c¬ cÊu ph©n phèi khÝ lµ hÖ thèng l­íi (hoÆc tÊm cã ®ôc lç). Tæng tiÕt diÖn cña c¸c lç cho khÝ ®i qua chiÕm (35 ¸ 45)% tiÕt diÖn cña tÊm. PhÝa tr­íc l­íi (tÊm lç) lµ c¸c c¸nh chØnh h­íng cña dßng khÝ. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc söa ch÷a vµ vËn hµnh th× mçi ®iÖn tr­êng sÏ cã mét bunke chøa bôi. CÊu tróc cña hunker ®­îc chän thu tÝnh chÊt b¸m dÝnh cña bôi. TÝnh b¸m dÝnh cña bôi thay ®æi ®¸ng kÓ theo thêi gian l­u bôi trong bunke. Sau mét th¸ng lµm viÖc l­îng bôi b¸m dÝnh lín do ®ã ph¶i ®Þnh kú th¸o bôi khái bunke. §Ó viÖc th¸o kiÖn ra khái bunke tr¸nh ®­îc kh«ng khÝ lät vµo bunke lµm gi¶m hiÖu suÊt läc bôi, ë ®©y ng­êi ta ®· sö dông van quay 541 RF 430. TÝnh l­u ®éng cña bôi cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña bôi. Khi nhiÖt ®é gi¶m th× ®é Èm cña bôi t¨ng lªn vµ bôi trë nªn dÝnh nhít. §Ó bôi kh«ng dÝnh kÕt vµ ®ãng t¶ng, ng­êi ta c¸ch nhiÖt cho c¸c bunke vµ ®Æt hÖ thèng sÊy ë ®©y. Khi bôi b¸m dÝnh cßn bè trÝ c¸c thanh rung kªu trong hunke, viÖc bè trÝ nµy ®­îc tiÕn hµnh thu chu kú. Chó ý r»ng: c¸c thanh rung nµy cÇn ®­îc ®Æt t¹i c¸c vïng chuyÓn ®éng cña bôi cã hiÖu qu¶ vµ m¸y rung chØ ®­îc phÐp rung khi van th¶i bôi RF chuyÓn ®éng më, v× nÕu bôi kh«ng chuyÓn ®éng ®­îc mµ m¸y rung cø lµm viÖc th× bôi sÏ lùc nÐn chÆt. 2.2.3. §iÖn cùc l¾ng: C¸c ®iÖn cùc l¾ng lµ c¸c tÊm ph¼ng nh½n ®«i khi g¾n thªm vµo ®iÖn cùc l¾ng c¸c m¸y chøa bôi, ®Ó tr¸nh cho viÖc khi nung cña bóa gâ bôi bÞ quÊn theo khÝ ra ngoµi. 2.2.4. §iÖn cùc quÇng s¸ng: §iÖn cùc quÇng s¸ng lµm b»ng kim lo¹i ®Æc biÖt bÒn c¬ häc, cøng v÷ng ®Ó chÞu ®­îc t¸c ®éng cña c¬ cÊu rung l¾c, ph¶i chèng ®­îc sù ¨n mßn vµ bÒn ë nhiÖt ®é cao. §Æc biÖt ph¶i cã cÊu tróc thÝch hîp ®Ó t¹o ra sù phãng ®iÖn quÇng s¸ng ®Òu vµ cã c­êng ®é lín. §iÖn cùc quÇng s¸ng cã hai lo¹i, nh­ng ë ®©y ®· sö dông c¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng kh«ng cã c¸c ®iÓm ®Þnh vÞ phãng ®iÖn mµ sù phãng ®iÖn ph©n bæ ®Òu theo chiÒu dµi ®iÖn cùc. 2.2.5. ThiÕt bÞ t¹o ®iÖn ¸p cao: HiÖu suÊt cña läc bôi tÜnh ®iÖn phô thuéc chñ yÕu vµo ®iÖn ¸p gi÷a c¸c ®iÖn cùc phãng ®iÖn tÝch ©m vµ c¸c ®iÖn cùc l¾ng nèi ®Êt. Th«ng th­êng hiÖu suÊt gÇn tíi gi¸ trÞ tèi ­u (gi¸ trÞ mµ ë trong thiÕt bÞ läc bôi kiÓu J«n ®Ó lµm s¹ch khÝ th¶i c«ng nghiÖp cã hµm l­îng bôi ban ®Çu lín khi läc ®Ó ®¹t ®­îc hiÖu suÊt cao cÇn ph¶i x¸c ®Þnh sao cho kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc kho¶ng 50 ¸ 70 mm vµ hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt gi÷a hai ®iÖn cùc kho¶ng 50 ¸ 80 kv). Khi lµm viÖc ®iÖn ¸p cÇn ®­îc gi÷ ngay d­íi giíi h¹n phãng ®iÖn ®¸nh thñng. Gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p phãng ®iÖn ®¸nh thñng phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn vËt lý vµ ho¸ häc cña khÝ hËu vµ mËt ®é bôi. V× kh«ng ®o ®­îc ®iÖn ¸p ®¸nh thñng tøc thêi, nãi chØ cã thÓ x¸c ®Þnh bëi sù ®¹t tíi phãng ®iÖn ®¸nh thñng. Bé ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p cao lµm t¨ng ®iÖn ¸p läc bôi tíi gÇn ®iÓm phãng ®iÖn ®¸nh thñng. Sau khi x¶y ra phãng ®iÖn ®¸nh thñng, ®iÖn ¸p bÞ gi¶m ®i mét phÇn ®Ó hÖ thèng lµm viÖc æn ®Þnh. NÕu ®iÖn ¸p ®¸nh thñng n»m ë trªn d¶i ®iÖn ¸p cã thÓ ®¹t ®­îc th× sù phãng ®iÖn ®¸nh thñng kh«ng thÓ x¶y ra. 2.2.6. Ph©n bæ ®iÖn ¸p cao: Mçi tr­êng hîp riªng cã chuyÓn m¹ch (375 ®iÓm) - kho¸ nµy cã thÓ thao t¸c tõ bªn ngoµi rµo b¶o vÖ cña buång ®iÖn ¸p cao. Nã dïng ®Ó nèi thiÕt bÞ ph¸t ®iÖn ¸p cao víi tr­êng nµo ®ã, hoÆc ®Ó nèi tr­êng ®iÖn nµo ®ã víi tiÕp ®Êt b¶o vÖ. 2.2.7. Kho¸ nèi ®Êt: TÊt c¶ c¸c phÇn chÞu ®iÖn ¸p cao cña läc bôi tÜnh ®iÖn sÏ lËp tøc nèi ®Êt nhê hÖ thèng kho¸ nèi ®Êt, khi cã nguy hiÓm vÒ næ. Khi kho¸ ®ãng t­¬ng øng hÖ thèng phãng ®iÖn ®µ ®­îc nèi ®Êt vµ kh«ng cã hiÖu øng vÇng quang hoÆc hå quang x¶y ra trong läc bôi. Do ®ã ng¨n ngõa ®­îc sù næ cña hçn hîp khÝ g©y næ. NÕu thiÕt bÞ (läc bôi tÜnh ®iÖn) kh«ng lµm ®­îc, kho¸ nèi ®Êt ë vÞ trÝ ®ãng vµ hÖ thèng phãng ®iÖn ®µ nèi ®Êt. 2.2.8. ThiÕt bÞ nèi ®Êt: Tr­íc khi vµo bªn trong läc bôi ®Ó söa ch÷a, còng nh­ b¶o d­ìng, tÊt c¶ nh÷ng bé phËn chÞu ®iÖn ¸p cao cÇu ph¶i ®­îc nèi ®Êt b»ng tay ë ngay cöa kiÓm tra. §iÒu nµy lµ rÊt quan träng ®Ó b¶o vÖ ng­êi, chèng l¹i viÖc ®ãng ®iÖn ¸p cao do sai lÇm nµo ®ã. 2.2.9. HÖ thèng cµi ®Æt c¬ khÝ: C¸c cöa kiÓm tra cña thiÕt bÞ läc bôi ®­îc kho¸ bëi hÖ thèng cµi ®Æt c¬ khÝ ®Ó chèng l¹i sù më kh«ng khÝ ®­îc phÐp. Chóng ta cã thÓ më ®­îc sau khi c¾t ®iÖn ¸p cao vµ c¸c phÇn chÞu ®iÖn ¸p cao ®· ®­îc nèi ®Êt. Ng­îc l¹i, ®iÖn ¸p cao kh«ng thÓ ®ãng ®­îc nÕu chõng nµo cöa kiÓm tra cßn më vµ c¸c phÇn ®iÖn ¸p cao cßn ®­îc nèi ®Êt. 2.2.10. C¬ cÊu t¸ch bôi khái ®iÖn cùc: Bôi ®­îc lÊy ra khái ®iÖn cùc chñ yÕu ë d¹ng kh«, ®«i khi ë d¹ng ­ít. Bôi ®­îc th¶i ra ë d¹ng khi ®­îc t¸ch khái ®iÖn cùc b»ng ph­¬ng ph¸p bóa gâ. Khi trôc dÉn ®éng ®­îc quay bëi ®éng c¬ ®iÖn, bóa ®­îc va ®Ëp vµo c¸c ®e vµ lùc va ®Ëp ®­îc truyÒn vµo c¸c c¬ cÊu rung - c¸c c¬ cÊu nµy ®­îc g¾n liÒn víi c¸c ®iÖn cùc. C¸c bóa ®Ëp ®­îc ®Æt ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau ®Ó tr¸nh l­îng bôi bÞ cuèn ra khái v× c¸c ®iÖn cùc ®­îc rung cïng mét lóc. ChÕ ®é lµm viÖc cña c¬ cÊu rung phô thuéc ®¸ng kÓ ®Õn hiÖu qu¶ thu bôi cña thiÕt bÞ (läc bôi tÜnh ®iÖn). øng víi mçi tr­êng cÇn x¸c ®Þnh ®Ó chän chÕ ®é rung vµ c­êng ®é ®Ëp ®Ó tèi ­u ho¸ hÖ thèng - viÖ panel ®iÒu khiÓn bëi ng­êi vËn hµnh läc bôi ®iÖn. Nh­ vËy, sù rung kh«ng tiÕn hµnh ®ång thêi tÊt c¶ c¸c ®iÖn cùc l¾ng ®Ó tr¸nh bôi bÞ cuèn ra theo dßng khÝ. 2.2.11. C¬ cÊu c¸ch ®iÖn: Trong c¸c hép sø c¸ch ®iÖn - ®Æt c¸c sø c¸ch ®iÖn, ®Ó ®Þnh h­íng c¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng. C¸c sø c¸ch ®iÖn lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn: nhiÖt ®é cao, khÝ bôi, lùc c¬ häc lín, ®Æc biÖt lµ ë thêi ®iÓm rung ®éng ®iÖn cùc quÇng s¸ng. §Æt c¸c sø c¸ch ®iÖn trong c¸c hép riªng rÏ sÏ c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña chóng do gi¶m ®­îc nhiÖt ®é lµm viÖc, tr¸nh viÖc x©m nhËp cña bôi tíi lÒ mÆt sø, ®ång thêi tr¸nh tæn thÊt dßng ®iÖn. Phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn mµ vËt liÖu c¸ch ®iÖn cã thÓ lµ sø, th¹ch anh, bakelit vµ c¸c vËt liÖu kh¸c, ë läc bôi tÜnh ®iÖn c«ng ®o¹n nghiÒn xi m¨ng H¶i Phßng sö dông sø gèm. §Ó ng¨n ngõa bôi l¾ng trªn bÒ mÆt, bªn trong sø c¸ch ®iÖn cã c¸c lç ®Ó hót kh«ng khÝ vµo. Khi lµm s¹ch kh«ng khÝ Èm hép sø c¸ch ®iÖn ®­îc c¸ch nhiÖt vµ sÊy nãng b»ng ®iÖn ®Ó tr¸nh sù ng­ng tô h¬i n­íc trªn bÒ mÆt sø. Trªn l¾p èng sø th­êng cã bé phËn chèng rung c¬ häc cña c¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng. 2.3. Nguyªn lý t¹o cao ¸p läc bôi: 2.3.1 S¬ ®å khèi hÖ thèng läc bôi: c ®iÒu khiÓn nµy cã thÓ cµi ®Æt mÒm ë Panel ®iÒu khiÓn BiÕn ¸p chØnh l­u cao thÕ Bóa gâ S©ý S©ý §iÖn ¸p cao thÕ H×nh 2.3 . S¬ ®å khèi hÖ thèng läc bôi - Khèi ®iÒu khiÓn PIACS DC (Precipitator Integrated Automatic Control System)®­îc g¾n trong tñ ®iÒu khiÓn (control cabinet) sö dông ®Ó tù ®éng ®iÒu khiÓn nguån ®iÖn ¸p cao, hÖ thèng gâ vµ sÊy cña thiÕt bÞ läc bôi PIACS DC lµ bé vi sö lý chøa ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn nguån vÇng quang phï hîp víi ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng. - M¸y biÕn ¸p/bé chØnh l­u (T/R): T¹o ra ®iÖn ¸p 1 chiÒu cÇn thiÕt cho hÖ thèng läc bôi. - Bóa gâ (Rappers): Lµm s¹ch c¸c tÊm thu bôi (rò bôi). - Bé sÊy sø E1, E2 vµ sÊy phÔu thu bôi E3 (heating): chÊt r¾n, khÝ bôi. - ThiÕt bÞ läc bôi (ESP). 2.3.2. S¬ ®å khèi hÖ thèng t¹o nguån cao ¸p mét chiÒu cho läc bôi: H×nh 2.4: S¬ ®å khèi hÖ thèng t¹o ®iÖn ¸p mét chiÒu cho läc bôi - Phase control thyristors: §iÒu khiÓn ®iÖn ¸p xoay chiÒu - Hight voltgge tank: M¸y biÕn thÕ chØnh l­u cao ¸p. - Linear induetor: Cuén c¶m ®¶m b¶o cho dßng tiªu thô. - HV Tranformer: M¸y biÕn ¸p ®iÖn ¸p cao. - HV rectifier: ChØnh l­u ®iÖn ¸p cao. - AC line: Nguån xoay chiÒu. - ESP fied: Tr­êng läc bôi tÜnh ®iÖn. - Firing Unit: Bé ph¸t xung ®iÒu khiÓn - Divider: Bé chia ¸p. - Slumt: Sù ph©n dßng. - mA sigual: TÝn hiÖu (dßng) mA. - Fiving angle: Xung ®iÒu chØnh gãc më. - Mean Curent: Dßng trung b×nh. - PI controller: Bé ®iÒu khiÓn tû lÖ tÝch ph©n. - Ersor: Sai lÖch. - Interface: Giao diÖn. - Ref sigual: TÝn hiÖu chuÈn. - Reference Generator: Bé t¹o tÝn hiÖu chuÈn. - PIACS DC (Precipitator Integrated Automatic Control System) - High voltage power supply controlled by PIACS DS mK.3 2.4. M« t¶ s¬ ®å PIACS - DC: 2.4.1. Kh©u t¹o n¨ng l­îng cao ¸p vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng PIACS DC: PhÇn quan träng cña n¨ng l­îng cao thÕ lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng. Bëi v×, ho¹t ®éng ®óng c¸ch cña ESP trong nh÷ng ®iÒu kiÖn vËn hµnh kh¸c nhau phô thuéc chñ yÕu vµo chÊt l­îng thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn kÕt hîp víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®­îc FLSmithd sö dông lµ PIACS DC. - VÒ c¬ b¶n n¨ng l­îng cao thÕ gåm mét cabin ®iÒu khiÓn vµ mét m¸y biÕn ¸p cao thÕ (sÏ ®­îc ®Ò cËp ë phÇn sau). ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®­îc g¾n ë trªn cöa cabin ®iÒu khiÓn. a. N¨ng l­îng ®iÖn: H×nh 2.5 : N¨ng l­îng vÇng quang Mét m¸y biÕn ¸p chØnh l­u cao thÕ cã thÓ vËn hµnh trong hai chÕ ®é. N¨ng l­îng ®iÖn mét chiÒu truyÒn thèng vµ n¨ng l­îng ®iÖn gi¸n ®o¹n. HiÖu qu¶ thu bôi cña mét ESP cã mèi quan hÖ mËt thiÕt víi n¨ng l­îng vÇng quang, bëi ®­îc cung cÊp bëi nguån ®iÖn ¸p cao cña ESP. H×nh 2.4 chØ ra tr­êng hîp ®iÓn h×nh cho thu nhËp bôi cã ®iÖn trë suÊt thÊp. Trong tr­êng hîp nµy, sù ph¸t x¹ cña c¸c ng¨n sÏ gi¶m víi viÖc t¨ng n¨ng l­îng vÇng quang, ®iÒu ®ã chØ ra r»ng hiÖu suÊt (hiÖu qu¶) thu bôi sÏ gi¶m t­¬ng øng víi n¨ng l­îng vÇng quang. N¨ng l­îng vÇng quang cung cÊp tíi mét tr­êng (läc bôi) ESP cã thÓ ®­îc m« t¶ b»ng mèi quan hÖ sau: Trong ®ã: Pc: Lµ n¨ng l­îng vÇng quang Vmean: Lµ ®iÖn ¸p trung b×nh Vpeak: Lµ ®iÖn ¸p ®Ønh Imean: Lµ dßng ®iÖn trung b×nh C«ng thøc trªn biÓu diÔn c«ng suÊt vÇng quang liªn quan ®Õn dßng trung b×nh, ®iÖn ¸p trung b×nh vµ ®iÖn ¸p ®Ønh, trong mét tr­êng ESP th«ng th­êng: tæng c«ng suÊt vÇng quang b»ng c«ng suÊt trung b×nh cÊp tíi mçi tr­êng. b. N¨ng l­îng mét chiÒu truyÒn thèng: N¨ng l­îng mét chiÒu truyÒn thèng cã ®­îc víi nguån cÊp ®­îc m« t¶ ë trong h×nh (2.5) §Ó ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vÇng quang, ®iÖn ¸p l­íi ®­îc ®iÒu chØnh nhê ®iÒu khiÓn pha cña c¸c Thyristor tr­íc khi nã ®­îc cÊp tíi cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p cao thÕ. B»ng viÖc lùa chän mét tû lÖ ®iÒu chØnh phï hîp, ®iÖn ¸p s¬ cÊp ®­îc t¨ng lªn tíi møc mong muèn cña ®iÖn ¸p thø cÊp vµ sau ®ã ®­îc chØnh l­u bëi bé chØnh l­u cÇn cao thÕ. §iÖn ¸p thø cÊp ®­îc chØnh l­u sau ®ã ®­îc cÊp trùc tiÕp tíi mét tr­êng cña ESP mµ kh«ng cã bé läc bæ xung. §iÖn ¸p ®Çu ra cã mét cùc ©m, v× thÕ vÇng quang ©m sÏ ®­îc t¹o ë trong hÖ thèng (phÇn) l¾ng bôi. Th«ng th­êng mét cuén c¶m giíi h¹n (Ls) ®­îc m¾c nèi tiÕp víi cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p ®Ó t¨ng trë kh¸ng ng¾n m¹ch cña nguån cÊp, môc ®Ých giíi h¹n dßng ®iÖn trong suèt qu¸ tr×nh phãng ®iÖn hoÆc ng¾n m¹ch trong ESP. c. Nguyªn lý c¬ b¶n: §iÖn ¸p nguån ra cña nguån cÊp ®­îc cÊp tíi mét tr­êng cña ESP, ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch thay ®æi gãc më cña c¸c Thyristor - nghÜa lµ: më trÔ hoÆc sím gãc më tøc thêi liªn quan tíi ®iÓm 0 v­ît sím so víi ®iÖn ¸p l­íi. Nguyªn lý ®­îc chØ trong h×nh 3, víi nguån cung cÊp 50Hz. ë ®©y, chØ ra d¹ng sãng nhËn ®­îc khi c¸c Thyristor ®­îc më ë mét thêi gian tíi 3 ms sau khi v­ît qua ®iÓm 0 cña ®iÖn ¸p l­íi. §iÖn ¸p ESP cã mét ®o¹n gîn sãng, mét sù giao ®éng cÇn quan t©m xem xÐt do dung kh¸ng s½n cã cña tr­êng läc bôi vµ v× kh«ng sö dông bé läc cña chóng. §iÖn ¸p läc bôi ®­îc ®Æc tÝnh ho¸ bëi nh÷ng gi¸ trÞ (cña nã). - Gi¸ trÞ ®Ønh (V0 peak) - Gi¸ trÞ trung b×nh (V0 mean) - Gi¸ trÞ tèi thiÓu (V0 min) C¸c møc dßng vµ ¸p cã thÓ ®­îc gi¶m b»ng c¸ch lµm trÔ gãc më a0, kÕt qu¶ lµ t¹o nªn mét ®iÖn ¸p läc bôi thÊp nh­ ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh 2.7(a),(b) C¸c d¹ng sãng nµy t­¬ng øng víi mét thêi gian më 6 ms sau khi v­ît qua ®iÓm 0. B¶ng 1 biÓu diÔn sè l­îng cã gi¸ trÞ liªn quan nhiÒu nhÊt cho c¶ hai gãc më. Chóng ta, dÔ dµng nhËn thÊy r»ng: ®iÖn ¸p ESP vµ dßng ®iÖn ESP ®­îc gi¶m khi gãc më trÔ. Xung §K’ gãc më To [ms] 3 6 Dßng ®iÖn s¬ cÊp Iprms [A] 223 145 Dßng ®iÖn läc bôi I0 prms [mA] 1400 920 Io peak [mA] 2350 1800 I0 meak [mA] 1030 576 §iÖn ¸p läc bôi Vo peak [kV] 78 47 V0 mean [kV] 61 35 V0 min [kV] 46 23 B¶ng 2.6: Dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p víi hai gãc më H×nh 2.7(a)vµ2.7(b): D¹ng dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p víi n¨ng l­îng 1 chiÒu (3ms) 2.4.2. N¨ng l­îng gi¸n ®o¹n: N¨ng l­îng gi¸n ®o¹n (IE) ®· ®­îc giíi thiÖu ë trªn víi môc ®Ých tiÕt kiÖm n¨ng l­îng vµ c¶i tiÕn hiÖu qu¶ thu bôi, ®èi víi c¸c lo¹i bôi cã ®iÖn trë suÊt cao vµ trung b×nh. N¨ng l­îng gi¸n ®o¹n nhËn ®­îc víi mét thiÕt bÞ ®iÖn t­¬ng tù nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn (xem h×nh 2.5). Sù kh¸c nhau lµ ë trong c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng ®­îc lËp tr×nh ®Ó triÖt tiªu mét sè nöa chu kú nµo ®ã cña dßng ®iÖn s¬ cÊp nguån AC cÊp cho m¸y biÕn ¸p. Sù triÖt tiªu nµy cã ®­îc b»ng c¸ch kh«ng më c¸c Thyristor ®iÒu khiÓn pha trong c¸c chu kú t­¬ng øng. Nguyªn lý ®­îc minh häa ë c¸c d¹ng sãng ®èi víi l­íi ®iÖn 50 Hz. VÝ dô nµy biÓu diÔn 6 nöa chu kú cña tÇn sè l­íi vµ minh häa tr­êng hîp 2/3 c¸c xung dßng bÞ triÖt tiªu. Xung ®iÒu khiÓn gãc më To [ms] IE (DC) Dßng ®iÖn s¬ cÊp Iprms [A] 172 (223) Dßng ®iÖn läc bôi I0 prms [mA] 1080 (1400) Io peak [mA] 3100 (2350) I0 meak [mA] 476 (1030) §iÖn ¸p läc bôi Vo peak [kV] 82 (78) V0 mean [kV] 41 (61) V0 min [kV] 24 (46) B¶ng 2.8: Dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p n¨ng l­îng ®iÖn IE B¶ng nµy minh häa c¸c sù kh¸c nhau khi so s¸nh víi n¨ng l­îng mét chiÒu ë cïng mét gãc më: - Gi¸ trÞ ®Ønh cña ®iÖn ¸p läc bôi th× cao h¬n. - Gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®iÖn ¸p läc bôi th× thÊp h¬n. - Gi¸ trÞ trung b×nh vµ gi¸ trÞ rms cña dßng läc bôi ®­îc gi¶m. Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn ®­îc gi¶m do sù triÖt tiªu c¸c sè xung dßng. Sù triÖt tiªu cña sè xung dßng nµy ®­îc m« t¶ bëi ®é gi¸n ®o¹n gäi lµ Nec. Nec ®­îc ®Þnh nghÜa: Nec lµ sè c¸c nöa chu kú trong mét chu kú lµm viÖc ®­îc chia bëi sè c¸c xung dßng trong kho¶ng thêi gian ®ã. Gi¶ sö, trong vïng mµ xung dßng lµ nh­ nhau vµ nÕu dßng trung b×nh nhËn ®­îc víi n¨ng l­îng mét chiÒu DC lµ Idc, dßng trung b×nh nhËn ®­îc víi n¨ng l­îng gi¸n ®o¹n la IIE ®­îc biÓu diÔn bëi c«ng thøc: 2.4.3. Nguyªn lý ®iÒu khiÓn c¬ b¶n: Nguyªn lý ®iÒu khiÓn sö dông PIACS DC ®­îc minh häa bëi s¬ ®å khèi trong h×nh (2.3) ë ®©y tÝn hiÖu mA ®­îc sö dông nh­ lµ tÝn hiÖu ph¶n håi - cã nghÜa lµ dßng ®iÖn trung b×nh cña läc bôi lµ tham sè ®­îc ®iÒu khiÓn trong mét m¹ch vßng ®iÒu khiÓn. Nãi c¸ch kh¸c, gãc më cña c¸c Thyristor ®­îc thay ®æi bëi mét bé ®iÒu khiÓn (PI) tû lÖ - tÝch ph©n, theo c¸ch mµ gÇn nh­ cã thÓ dßng ®iÖn trung b×nh thay ®æi theo mét ®iÓm ®Æt thay ®æi cña thêi gian hîc mét tÝn hiÖu ®Æt. C¸c xung më tíi c¸c Thyristor ®­îc cÊp bëi mét bé ph¸t xung, cÊp mét møc tÝn hiÖu tho¶ m·n c¸ch ly víi nguån AC. TÝn hiÖu kV còng ®­îc nèi tíi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn vµ chñ yÕu ®­îc sö dông trong kÕt nèi vµ phÇn nhËn biÕt tia löa ®iÖn vµ phôc håi ®iÖn ¸p nh­ ®­îc gi¶i thÝch trong phÇn sau. TÝn hiÖu ®Æt thay ®æi theo thêi gian tuú thuéc vµo c¸c giai ®o¹n ®iÒu khiÓn ®­îc lËp tr×nh tr­íc. Trong thÝ dô nµy dßng trung b×nh ®­îc t¨ng mét c¸ch tuyÕn tÝnh víi mét tèc ®é t¨ng cña R, cho tíi khi tia löa ®iÖn xuÊt hiÖn hoÆc ®¹t tíi mét giíi h¹n trªn R th«ng th­êng ®­îc m« t¶ b»ng [%/min]. Trong ®ã: 100% t­¬ng øng víi dßng ®Þnh møc cña T/R. Khi mét tia löa xuÊt hiÖn dßng sÏ tù ®éng ®­îc gi¶m bít mét gi¸ trÞ ®Æt l¹i kh«ng ®æi S. Trong thÝ dô nµy S cã mét gi¸ trÞ tuyÖt ®èi ®­îc m« t¶ nh­ lµ % cña dßng ®Þnh møc (5%). Gi¶ sö ë mét møc ®¸nh löa kh«ng ®æi, tèc ®é ®¸nh löa cã thÓ ®Ó m« t¶ nh­ mét gi¸ trÞ nghÞch ®¶o cña kho¶ng thêi gian gi÷a hai tia löa ®iÖn Ts. PhÇn phãng to trong h×nh 2.7(a),(b) cã thÓ ®­îc xem nh­ lµ tèc ®é t¨ng, ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: Sau ®ã, tèc ®é ®¸nh löa cã thÓ hiÖn ®­îc m« t¶ bëi c«ng thøc: §¼ng thøc nµy chØ ra r»ng tèc ®é tia löa ®iÖn cao cã thÓ nhËn ®­îc khi t¨ng tèc ®é t¨ng cña R vµ gi¶m gi¸ trÞ ®Æt l¹i S. Ng­îc l¹i.... Trong thÝ dô chØ ë h×nh 2.7(a),(b), tèc ®é t¨ng R = 100%/min vµ gi¸ trÞ ®Æt l¹i S = 5%. Khi ®ã, tèc ®é ®¸nh tia löa ®iÖn sÏ lµ 20 Spark/min. §Ó duy tr× mét møc c«ng suÊt vÇng quang cao trong suèt c¸c t×nh tr¹ng biÕn ®æi kh¸c nhau c¸c tiªu chuÈn sau ®©y ®­îc ®­a ra: - Tèc ®é t¨ng R ph¶i cao. - Gi¸ trÞ ®Æt l¹i S ph¶i nhá nhÊt cã thÓ. - Tèc ®é tia löa ®iÖn SPR ph¶i cao - nh­ng ph¶i n»m trong mét giíi h¹n cho phÐp. Mét giíi h¹n cho phÐp cña tèc ®é tia löa ®iÖn ®­îc ®­a ra khi v­ît qua giíi h¹n nµy hiÖu qu¶ thu bôi sÏ b¾t ®Çu gi¶m, v× mÊt mét kho¶ng thêi gian l¾ng bôi trong qu¸ tr×nh phôc håi ®iÖn ¸p. H¬n thÕ n÷a, khi tèc ®é ®¸nh löa qu¸ cao cã thÓ lµm ¶nh h­ëng xÊu tíi tuæi thä cña c¸c thiÕt bÞ bªn trong läc bôi vµ c¸c thiÕt bÞ cao thÕ. 2.4.4. NhËn biÕt tia löa ®iÖn vµ phôc håi ®iÖn ¸p Mét trong nh÷ng môc ®Ých quan träng ®èi víi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn hiÖn ®¹i lµ nhËn ®­îc sù phôc håi nhanh ®iÖn cña ¸p läc bôi sau khi xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn. B»ng c¸ch nµy cã thÓ n©ng tèi ®a h»ng sè ®iÖn ¸p thêi gian tÝch ph©n vµ duy tr× mét hiÖu suÊt thu bôi cao. Ta cã thÓ phôc håi ®iÖn ¸p nhanh khi: - Tr¸ch nh÷ng kho¶ng thêi gian dõng kh«ng cÇn thiÕt cña c¸c Thyristor ®iÒu khiÓn. - T¨ng ®iÖn ¸p ®Õn møc cã thÓ vµi nöa chu kú tÇn sè l­íi. Mét vÊn ®Ò còng rÊt quan träng ®Ó phôc håi ®iÖn ¸p mµ kh«ng lµm t¨ng sè tia löa ®iÖn - cã nghÜa lµ nªn tr¸nh hiÖn t­îng “®¸nh tia löa chïm”. Sù phôc håi ®iÖn ¸p cã mèi liªn quan kh¸ gÇn víi viÖc nhËn biÕt tia löa ®iÖn, khÝa c¹nh nµy sÏ ®­îc m« t¶ ng¾n gän ë phÇn d­íi ®©y. a. NhËn biÕt tia löa ®iÖn: C¸c tia löa ®iÖn cã thÓ ®­îc chia lµm hai lo¹i theo mËt ®é cña chóng. - Tia löa ®iÖn s¸ng, ë ®ã ®iÖn ¸p tøc thêi cña läc bôi t¨ng tíi mét møc nhÊt ®Þnh sau khi ®¸nh löa trong mét kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n. - Tia löa ®iÖn chïm, ë ®ã ®iÖn ¸p tøc thêi cña läc bôi duy tr× ë møc thÊp sau khi ®¸nh löa trong mét giai ®o¹n thêi gian. C¶ hai lo¹i tia löa ®iÖn ®Òu ®­îc xem nh­ lµ tia löa ®iÖn lo¹i 1 khi sö dông thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PIACS DC theo b¶n vÏ ph¸c nguyªn lý trong h×nh 8.a; 8.b. - C¸c ®­êng cong tia löa ®iÖn cã thÓ xuÊt hiÖn bªn trong ESP, ®Æc biÖt trong ®iÒu kiÖn phÇn c¬ khÝ l¾p ®Æt kÐm hoÆc trong t×nh tr¹ng ho¹t ®éng “rÊt” bÊt b×nh th­êng. Trong tr­êng hîp nµy thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PIACS DC nhËn biÕt ®­êng cong tia löa ®iÖn nÕu ®iÖn ¸p läc bôi thÊp h¬n giíi h¹n thÊp ®Æt tr­íc vµ kh«ng ®­îc t¨ng trªn møc nµy trong hai nöa chu kú tiÕp theo cña tÇn sè l­íi. b. Phôc håi ®iÖn ¸p: VÊn ®Ò phôc håi ®iÖn ¸p läc bôi trong vµi nöa chu kú cña tÇn sè l­íi mµ kh«ng cÇn t¹o c¸c thêi gian ng¾t (gi÷a chõng) t­¬ng ®èi phøc t¹p. Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò khã kh¨n lµ x¸c ®Þnh “môc ®Ých yªu cÇu”. VÊn ®Ò tiÕp theo lµ t×m gi¸ trÞ gãc më vµ sÏ cung cÊp cho ta møc môc ®Ých yªu cÇu nµy. Kinh nghiÖm chØ ra r»ng “møc môc ®Ých yªu cÇu” lµ xÊp xØ gi¸ trÞ ®Ønh tr­íc khi xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn PIACS DC x¸c ®Þnh gãc më yªu cÇu b»ng mét ®­êng cong lËp tr×nh tr­íc chØ ra gãc më. Do ®ã, gi¶i ph¸p ®­îc thùc hiÖn trong PIACS DC, nh­ sau: - M¹ch vßng ®iÒu khiÓn më trong tr­êng hîp xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn vµ ®¹t tíi gãc më phï hîp theo (møc môc ®Ých yªu cÇu) vµ ®­êng cong A ®­îc lËp tr×nh s½n. - M¹ch vßng ®iÒu khiÓn kÝn sau 3 nöa chu kú vµ gi¸ trÞ ®Æt l¹i yªu cÇu ®­îc thùc hiÖn. - PIACS DC tiÕp tôc ®iÒu khiÓn dßng ®Þnh møc sau khi gi¸ trÞ ®Æt l¹i ®­îc thùc hiÖn. . Ng­êi ta quan s¸t thÊy rõng: ®iÖn ¸p läc bôi t¨ng nhanh mµ kh«ng xuÊt hiÖn bÊt kú mét tia löa ®iÖn hoÆc ®­êng cong tia löa ®iÖn míi nµo. Ng­êi ta còng nhËn thÊy r»ng thiÕt bÞ ®iÖn kh«ng bÞ qu¸ t¶i khi dßng s¬ cÊp thÊp h¬n gi¸ trÞ ®Þnh møc. 2.4.5. NhËn biÕt vÇng quang ph©n ng­îc vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vÇng quang: Sù xuÊt hiÖn vÇng quang ph¶n ng­îc trong mét tr­êng cña läc bôi th«ng th­êng ®­îc x¸c ®Þnh bëi viÖc kiÓm tra ®­êng cong i - u t­¬ng øng dùa trªn gi¸ trÞ trung b×nh. §iÖn ¸p tèi thiÓu b¾t ®Çu gi¶m khi dßng t¨ng dÇn lªn mét møc nhÊt ®Þnh ®©y lµ mét dÊu hiÖu cña vÇng quang ph¶n ng­îc. Tuy nhiªn, ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng thùc tÕ v× nã yªu cÇu h¹ thÊp møc dßng ®iÖn ®Ó t×m ®­îc ®iÓm (linh ®éng), bëi lý do nµy ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn PIACS DC còng th­êng ®­îc sö dông trong gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®iÖn ¸p läc bôi b»ng viÖc so s¸nh gi¸ trÞ cña nã tr­íc vµ sau khi xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn. VÇng quang ph¶n ng­îc sÏ tån t¹i nÕu gi¸ trÞ ph¶n ng­îc sau khi xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn cao h¬n gi¸ trÞ xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn. Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm lµ kh«ng cÇn thiÕt gi¶m c¸c møc c«ng suÊt do sö dông c¸c tia löa ®iÖn. PIACS DC ®· kÕt hîp kiÓu nhËn biÕt nµy vµ c¸c ho¹t ®éng ®iÒu khiÓn nã bao gåm viÖc t¨ng ®é gi¸n ®o¹n Nec 2 lÇn Trong nh÷ng tr­êng hîp “kh«ng xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn” mét giai ®o¹n kho¸ c¸c Thyristor kho¶ng 1s xuÊt hiÖn. Sau ®ã gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®iÖn ¸p sau kho¶ng thêi gian kho¸ Thyristor ®­îc so s¸nh víi gi¸ trÞ t­¬ng øng tr­íc giai ®o¹n kho¸ Thyristor t­¬ng tù nh­ ®­îc m« t¶ ë trªn. 2.4.6. Ng¾t gi¸n ®o¹n hÖ thèng bóa gâ (POR): Dùa trªn nh÷ng kÕt qu¶ kh¶ quan nhËn ®­îc trong viÖc sö lý khÝ th¶i c«ng nghiÖp kh¸c chøc n¨ng nµy còng ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PIACS DC nh­ mét ®Æc ®iÓm tiªu chuÈn. Nguyªn lý mét chu kú gâ cña c¸c tÊm thu bôi bao gåm mét thêi gian ng¾t vµ mét thêi gian ®ãng, vÒ c¬ b¶n chøc n¨ng POR sÏ ng¾t dßng ®iÖn cÊp tíi mét tr­êng läc bôi trong mét giai ®o¹n thêi gian ®Æt tr­íc suèt qu¸ tr×nh gâ cña c¸c tÊm thu bôi “1/n” chu kú gâ. Gi¸ trÞ “n” cã thÓ ®­îc ®Æt gi÷a 1 vµ mét sè lín h¬n, v× thÕ c«ng suÊt vÇng quang nÕu muèn, cã thÓ ®­îc ng¾t chØ mét lÇn trong mét ngµy. Ta cã thÓ ®iÒu khiÓn thêi gian ®ãng; vÝ dô: Giai ®o¹n trong suèt qu¸ tr×nh chøc n¨ng POR ®­îc kÝch ho¹t (t - ON POR) vµ b¾t ®Çu ngay lËp tøc khëi ®éng hÖ thèng ho¸ gâ cña hÖ thèng läc bôi (t - POR Delay). C¸c giai ®o¹n ®­îc ®Ò cËp ë trªn t­¬ng ®­¬ng víi chÕ ®é gäi lµ (Mod 1). Ta còng cã thÓ lùa chän mét chÕ ®é míi (Mod 3), bao gåm trong hai giai ®o¹n hÖ thèng bóa gâ lµm viÖc (rapping ON), ë ®©y chøc n¨ng POR ®­îc thùc hiÖn trong giai ®o¹n ON hÖ thèng bóa gâ lµm viÖc thø 2. 2.4.7. ChÕ ®é ®iÖn trë cao (HRM): PIACS DC bao gåm mét bé tham sè lùa chän dùa trªn 5 tham sè chñ yÕu. Mét bé tham sè th«ng th­êng ®­îc sö dông trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th­êng vµ mét bé tham sè lùa chän lµm viÖc trong t×nh tr¹ng ®iÖn tö suÊt cao. §©y lµ lý do t¹i sao? Bé tham sè nµy ®­îc gäi lµ bé tham sè HRM c¸c tham sè liªn quan vµ chuyÓn ®æi gi÷a hai bé tham sè sö dông mét ®Çu vµo sè 2.4.8. VËn hµnh víi dßng ®iÖn gi¶m (RCO): PIACS DC bao gåm mét giíi h¹n trªn cña dßng ®iÖn lùa chän, ®­îc kÝch ho¹t bëi mét ®Çu vµo sè. Chøc n¨ng nµy ®­îc sö dông trong suèt thêi gian hµm l­îng khÝ CO t¨ng cao, vÝ dô: nh­ trong läc bôi tÜnh ®iÖn cña mét sè lß xi m¨ng. 2.4.9. Bé ®iÒu chØnh xung ¸p xoay chiÒu mét pha: H×nh 2.9: S¬ ®å 2 thyristor m¾c song song ng­îc a2 p l a 2p t t t t1 a1 it Ut UL H×nh 2.10(a). D¹ng ®å thÞ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn Ut = U1.; I = i (q) = Z = sin ( ®Ó tÝnh l (thêi gian dÉn ®iÖn cña Thyristor) H×nh 2.10(b). §iÒu khiÓn tù ®éng dßng ®iÖn läc bôi Ch­¬ng 3:tÝnh to¸n cÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn kÝn 3.1. TÝnh to¸n kiÓm tra m¸y biÕn ¸p - C«ng suÊt biÓu kiÕn MBA: S = Ks.Pd = 1,23.100.103.0,3 = 36,9 kVA = 36900 VA - §iÖn ¸p d·y s¬ cÊp MBA. U1 = 380 v - §iÖn ¸p pha thø cÊp MBA. U2 = 100.103 v - Dßng ®iÖn hiÖu dông thø cÊp MBA. A - Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp MBA: - TiÕt diÖn s¬ bé trô - §­êng kÝnh trô: ChuÈn ho¸ ®­êng kÝnh trô: d = 15 cm - Chän thÐp 330, c¸c l¸ thÐp cã ®é dÇy 0,5 mm Chän s¬ bé mËt ®é tõ c¶m trong trô BT = 1T - Chän tû sè m = h/d = 2,147 Suy ra: h = 2,147.d = 2,147.15 = 2205 cm Chän chiÒu cao trô: h = 35 cm - Sè vßng dµy s¬ cÊp MBA. vßng - Sè vßng d©y thø cÊp MBA: vßng - Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong MBA. Víi d©y dÉn b»ng ®ång, MBA, dÉn, chän J1 = J2 = 2,75 A/mm2 - TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp MBA. mm2 - TiÕt diÖn ®©y dÉn thø cÊp MBA. - TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp cña cuén s¬ cÊp. - TÝnh s¬ bé sè líp d©y ë cuén s¬ cÊp: - ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén s¬ cÊp. - §­êng kÝnh trong cña cuén d©y cÊp ®iÖn Dt = dFe + 2a01 - 2S01 = 15 + 2.1,0 = 16,8 cm - §­êng kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp: DA1 = dt + 2.S01 = 16,8 + 2.0,6 = 17 cm - BÒ dµy cuén s¬ cÊp. Bd1 = (a1 + 2Bd1 = 17 + 2.1,68 = 20,36 cm - §­êng kÝnh trung b×nh cña cuéc s¬ cÊp. - ChiÒu dµi d·y quÊn cuén s¬ cÊp. l1 = W1 . p . Dtle1 = 105.p.18,68 = 6158, 8cm = 61,6cm - Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp h2 = h1 = 32,42 cm - TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp líp - ChiÒu cao thùc tÕ cña cuéc thø cÊp. cm - §­êng kÝnh trong cña cuén thø cÊp: Dt2 = Dn1 + 2a12 = 20,26 + 2.1,0 = 22,36 cm - BÒ dµy cuén thø cÊp. Bd2 = (a2 = Cd22). n12 = (0,04+0,01).42 = 2,1 cm - §­êng kÝnh ngoµi cña cuén thø cÊp: Dn2 = Dt2 + 2Bd2 = 22,36 + 2.32,3 = 26,56 - §­êng kÝnh trung b×nh cña cuén thø cÊp. - ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp l2 = p. W2 . Dtb2 = p.31735.24,46 = 2437387,6 cm » 24373,9 m - §­êng kÝnh trung b×nh cuén d©y: - §iÖn trë cuén d©y s¬ cÊp: - §iÖn trë cuén d©y thø cÊp: - §iÖn trë thø cÊp qui ®æi vÒ s¬ cÊp. - §iÖn kh¸ng MBA qui ®æi vÒ s¬ cÊp: - §iÖn c¶m cña MBA qui ®æi vÒ s¬ cÊp: 3.2. m« t¶ to¸n häc, thµnh lËp s¬ ®å cÊu tróc m¹ch vßng dßng ®iÖn Tõ s¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng, x©y dùng ®­îc s¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn nh­ h×nh 3.1 H×nh 3.1: S¬ ®å cÊu tróc m¹ch vßng dßng ®iÖn Trong ®ã: RI: Bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Wda: Hµm truyÒn bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu Wba: Hµm truyÒn m¸y biÕn ¸p cao ¸p Wu: Hµm truyÒn bé chØnh l­u cÇn mét pha cao ¸p Wt: Hµm truyÒn t¶i (läc bôi) Wki: Hµm truyÒn bé ph¶n håi dßng ®iÖn. 3.3. TÝnh to¸n hµm truyÒn hÖ thèng 3.3.1. Hµm truyÒn bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu 3.3.2. Hµm truyÒn m¸y biÕn ¸p: Trong ®ã: vµ 3.3.3. Hµm truyÒn bé chØnh l­u cao ¸p dïng ®ièt Wcl = = 0,9. 3.3.4. Hµm truyÒn bé läc (t¶i): Trong ®ã: (Bá qua) vµ Coi t¶i lµ thuÇn trë lªn ®iÖn trë t¶i: Rt = §iÖn trë t¶i quy ®æi vÒ s¬ cÊp KL = => WL = 3,3 . 10-6 3.3.5. Hµm truyÒn bé ph¶n håi dßng ®iÖn Ti = 0,001 s (chän) ........ ph¶n håi 3.3.6. Hµm truyÒn bé ®iÒu chØnh RI TÝnh m¹ch vßng dßng ®iÖn vµ s¬ ®å nguyªn lý RI K0i = K®a . Kba . KcL . KL . Ki = 38.263,157.0,9.3,3.10-6.33,3 » 1 TSi = T®a + Ti = 0,005+0,001 = 0,006s Tba = 0,038s Tæng hîp theo tiªu chuÈn tèi ­u m«dule ta cã RI lµ kh©u PI Hµm truyÒn kÝn cña m¹ch cïng dßng ®iÖn FkI = RI = Chän: ts =Tsi RI = => RI = S¬ ®å cÊu tróc et 10V - 5V 0,3A Ta cã m¹ch t¹o nªn kh©u PI U®k + - R1 R1 Uid Ui R2 C H×nh 3.2: S¬ ®å bé ®iÒu khiÓn RI Ta cã: R1C = 0,012 Chän C = 1mF => R1 = 12kW vµ R1C = 0,038 => R2 = 38kW Ch­¬ng 4 : ThiÕt kÕ bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha 4.1. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha H×nh 4.1. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha 4.1.1 Bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu mét pha t¶i R- L Khi t¶i lµ R- L, gãc lÖch pha cña t¶i j = arctg lµm gi¶m sù biÕn thiªn cña j. a. Khi j < a <p) [1] Thyristor T ®­îc míi ë wt = j . Tõ thêi ®iÓm nµy ph­¬ng tr×nh cña m¹ch lµ: L. NghiÖm dßng ®iÖn i cã biÓu thøc: i = if + iL = Víi: Z = vµ tg j = Thµnh phÇn iL ©m bëi v× j' > j, dßng ®iÖn triÖt tiªu lµ Thyriston bÞ kho¸ khi t = t1: wt1 < P + j <a + j H×nh4.2. D¹ng sãng ®iÒu ¸p mét pha t¶i R - L Khi gãc më mèi j <j < P ë thêi ®iÓm t = T/2 + To, thyristor T2 cã ®iÖn ¸p ©m vµ nhËn mét xung trªn cùc ®iÒu khiÓn lµm cho T trë nªn dÉn vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua t­¬ng tù nh­ ®èi víi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p. Trªn h×nh 4.2 ®ång thêi cïng vÏ ®­êng cong dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ng­îc ®¹t trªn thyristor. Khi a > P, c¸c thyristor lu«n bÞ kho¸ bëi v× xung míi ®Õn khi ®iÖn ¸p UAK lu«n ©m. Khi j = j thµnh phÇn hµm mò cña i b»ng kh«ng, dßng ®iÖn h×nh sin vµ nèi trùc tiÕp nguån víi t¶i. Nh­ vËy khi thay ®æi gãc nèi j gi÷a j vµ P, dßng ®iÖn hiÖu dông thay ®æi tõ 0 ®Õn cùc ®¹i b»ng V/Z. b. Khi a < j Khi a < j, sù ho¹t ®éng cña bé ®iÒu ¸p phô thuéc vµo tÝn hiÖu ®­a vµo cùc ®iÒu khiÓn. - NÕu xung måi rÊt ng¾n (h×nh 4.3) Thyriston nhËn ®­îc xung måi ®Çu tiªn vµ ®­îc më, dßng ®iÖn i cho bëi biÓu thøc. i = if + iL = - (4.2) H×nh 4.3. §iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha, t¶i R- L ho¹t ®éng kh«ng b×nh th­êng B©y giê thµnh phÇn dßng c­ìng bøc if vµ iL cïng dÊu. Dßng ®iÖn triÖt tiªu khi wt1> P + j, do ®ã lín h¬n j + P. Xung ®Õn cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristor T2 ë thêi ®iÓm khi Thyristor nµy cã ®iÖn ¸p UAK ©m, do ®iÖn ¸p r¬i trong T ®ang dÉn ®· ®æi dÊu, vµ do vËy T2 kh«ng ®­îc mçi trªn cùc ®iÒu khiÓn cña T' n÷a v× lý do ®ã trªn ®ã lµm viÖc kh«ng b×nh th­êng nh­ chØnh l­u mét nöa chu kú, mét nöa chu kú dßng ®iÖn biÕn mÊt mét c¸ch ®ét ngét. Dßng ®iÖn I chuyÓn tõ v/z sang v/z (h×nh 4.3). - NÕu xung måi cã ®é réng ®ñ lín (h×nh 4.4) gi¶ thiÕt dÉn ®Çu tiªn vµ cßn dÉn ë thêi ®iÓm t = t1 nh­ tr­íc. H×nh 4.4. Bé biÕn ¸p mét pha, t¶i R - L, xung ®iÒu khiÓn ®ñ réng Khi t = t1, ®iÖn ¸p U®k cña T2 trë thµnh d­¬ng vµ trªn cùc ®iÒu khiÓn cña nã vÉn cã xung måi tõ thêi ®iÓm t = (p + 4)/w, do vËy T2 dÊn. Thµnh phÇn iL trong biÓu thøc cña i vÊn nh­ trong tr­êng hîp T’ dÊn. Còng vËy, khi t = t2, T sÏ dÇn trë l¹i. Sau mét vµi chu kú thµnh phÇn iL mÊt ®i vµ dßng ®iÖn i trïng víi dßng c­ìng bøc h×nh sin if. ViÖc chuyÓn tõ gãc a < j kh«ng t¹o nªn ho¹t ®éng kh«ng b×nh th­êng n÷a, trÞ sè hiÖu dông I vÊn b»ng V/Z, bé ®iÒu ¸p lµm viÖc nh­ mét kho¸ chuyÓn m¹ch ®óng th­êng xuyªn nh­ khi a = j 4.1.2. §Æc tÝnh ®iÒu khiÓn: Víi t¶i thuÇn trë j = 0 vµ t¶i R - L (0 < j < p/2), gãc wt1 = q1 kÕt thóc dÇn cña Thyristor T cho bëi ph­¬ng tr×nh: Sin (q1 - j).eq1/Q = sin (y - j).ey/Q (4.3) Trong ®ã: Q = w.L/R TrÞ sè hiÖu dông V’ cña ®iÖn ¸p trªn t¶i lµ: (4.4) §iÖn ¸p trªn t¶i V’ biÕn thiªn tõ V ®Õn 0 khi y tõ j ®Õn p. Khai triÓn fourier cña ®iÖn ¸p trªn t¶i ta thÊy, ngoµi ®iÒu hoµ c¬ b¶n tÇn sè w cßn cã mÆt tÊt c¶ c¸c ®iÒu hoµ bËc lÎ. Trªn h×nh (4.5) ta thÊy, khi j = 0 vµ j = p/4 th× biÕn thiªn theo y: cña trÞ hiÖu dông ®iÖn ¸p ra V’, cña trÞ hiÖu dông sãng c¬ b¶n ®iÖn ¸p ra V’1, cña thµnh phÇn bËc 3, 5, 7: V’3, V’5, V’7 tÝnh theo V’. Trong c¸c thµnh phÇn ®iÒu hoµ th× ®iÒu hoµ bËc 3 lín h¬n sãng c¬ b¶n. Dßng ®iÖn c¬ b¶n vµ c¸c dßng ®iÖn ®iÒu hoµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ; (4.5) Ta nhËn thÊy khi t¶i ®iÖn c¶m, vai trß c¸c ®iÒu hoµ dßng ®iÖn bËc cao còng gi¶m. Tuy nhiªn bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu tiªu thô c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ë sãng c¬ b¶n ngay c¶ khi t¶i thuÇn trë, do gãc míi trÔ, dßng ®iÖn vÊn chËm pha sau ®iÖn ¸p. Trªn h×nh (4.5) biÓu diÔn biÕn thiªn cña c¸c lo¹i c«ng suÊt thu gãc míi y ®èi víi t¶i thuÇn trë vµ t¶i R - L, trong ®ã: S = V.I lµ c«ng suÊt cña l­íi lµ c«ng suÊt biÕn d¹ng P = V.I1.cosj1 lµ c«ng suÊt t¸c dông Q1 = V.I1 sinj1 lµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng C¸c biÓu ®å tÝnh theo c«ng suÊt biÓu kiÕn S0 = V2/2 H×nh 4.5. §Æc tÝnh ®iÒu khiÓn H×nh 4.6. §Æc tÝnh c«ng suÊt theo gãc më j 4.1.3. TÝnh chän th«ng sè m¹ch ®éng lùc TÝnh chän thyristor: Sè liÖu U®m = 380V, I®m = 79A - §iÖn ¸p ng­îc trªn mçi thyristor ph¶i chÞu Unm = - Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn trong mçi thyristor Id = Ph¶i chän Thyristor 1. ChÞu ®­îc ®iÖn ¸p ng­îc U'nm = 1,6.535,8 = 857,28V 2. ChÞu ®­îc dßng trung b×nh Imax = 1,2 . 39,5 = 47,4 A Tõ U'nm = 587,28 V vµ Imax = 47,4A ta chän thyristor lo¹i N0 29RH12 do h·ng WEST s¶n xuÊt, cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ sau: It = 48 A Igt = 100mA=0,1A Vgt = 3V Vdrm = 1200V Tc = 960C Itav = 30 A 4.2. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu 1 pha: Nh­ ®· biÕt, ®Ó c¸c Thyristor cã thÓ më t¹i c¸c thêi ®iÓm mong muèn th× ngoµi ®iÒu kiÖn t¹i thêi ®iÓm ®ã trªn van ph¶i cã ®iÖn ¸p thuËn, th× trªn cùc ®iÒu khiÓn vµ cùcKatot cña Van thyristor ph¶i cã 1 ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. §Ó cã hÖ ®iÒu khiÓn c¸c tÝn hiÖu xuÊt hiÖn ®óng theo yªu cÇu më th× ta ph¶i sö dông mét m¹ch ®iÖn t¹o ra c¸c tÝn hiÖu ®ã. M¹ch ®iÖn ®Ó t¹o ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc gäi lµ m¹ch ®iÒu khiÓn hay cßn gäi lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p xoay chiÒu mét pha. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn c¸c thyristor ph¶i ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu cÇn thiÕt vÒ c«ng suÊt, biªn ®é, thêi gian tån t¹i. C¸c th«ng sè cÇn thiÕt cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc cho s½n trong c¸c tµi liÖu tra cøu vÒ thyrstor. Do ®Æc ®iÓm cña thyrstor lµ khi van ®· më th× viÖc cßn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn n÷a hay kh«ng, kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn dßng qua van. V× vËy ®Ó h¹n chÕ c«ng suÊt cña m¹ch ph¸t tÝn hiÖu ®iÒu khiÓnvµ tæn thÈt trªn vïng ®iÖn cùc ®iÒu khiÓn ph¶i t¹o ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cã c¸c d¹ng xung, do ®ã m¹ch ®iÒu khiÓn cßn ®­îc gäi lµ m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn. C¸c xung ®iÒu khiÓn ®­îc tÝnh to¸n vÒ ®é dµi xung sao cho ®ñ thêi gian cÇn thiÕt ®Ó më van víi mäi lo¹i phô t¶i 200 – 600ms. 4.2.1. S¬ ®å khèi m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn U®kT FXRC SS K§X §BH U®k 1 2 3 4 5 H×nh 4.7 s¬ ®å khèi m¹ch ph¸t xung 1. Kh©u ®ång bé ho¸(§BH) 2. Kh©u ph¸t xung r¨ng c­a Urc 3. Kh©u so s¸nh ( SS ) 4. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn(U®k) 5. KhÕch ®¹i xung(K§X) TÝn hiÖu ®iÖn ¸p cung cÊp cho m¹ch lùc ®­îc ®­a ®Õn m¹ch ®ång pha cña khèi 1 vµ trªn ®Çu ra cña m¹ch ®ång pha ta cã c¸c ®iÖn ¸p kh«ng sin cã kÝ hiÖu lµ U®p. C¸c ®iÖn ¸p ®ång pha ®­a vµo m¹ch t¹o ®iÖn ¸p ®ång bé(1) vµ ®Çu ra cña m¹ch t¹o ®iÖn ¸p ®ång bé cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt vµ ®iÖn ¸p nµy ®­îc kÝ hiÖu U®b. TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®ång bé ®­îc ®­a vµo m¹ch ph¸t ®iÖn r¨ng c­a(2) ®Ó khèng chÕ sù lµm viÖc cña m¹ch ®iÖn nµy, kÕt qu¶ lµ trªn ®Çu ra cña m¹ch ph¸t ®iÖn ¸p r¨ng c­a(2) cã mét hÖ thèng c¸c ®iÖn ¸p h×nh r¨ng c­a ®ång bé vÒ tÇn sè vµ gãc pha cña ®iÖn ¸p ®ång bé, c¸c kÝ hiÖu lµ URC. TÝn hiÖu ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®­îc ®­a vµo khèi so s¸nh(3) vµ ë ®ã cßn cã mét tÝn hiÖu kh¸c n÷a lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn mét chiÒu ®iÒu chØnh ®­îc vµ ®­îc ®­a tõ ngoµi vµo(hoÆc tÝn hiÖu ph¶n håi)(4) hai tÝn hiÖu nµy ®­îc m¾c víi cùc tÝnh sao cho t¸c ®éng cña chóng lªn m¹ch vµo khèi so s¸nh(3) lµ ng­îc chiÒu nhau; Khèi so s¸nh(3) lµm nhiÖm vô so s¸nh 2 tÝn hiÖu nµy vµ t¹i nhiÒu thêi ®iÓm 2 tÝn hiÖu nµy cã gi¸ trÞ tuyÖt ®èi b»ng nhau th× ®Çu ra kh©u so s¸nh(3) sÏ thay ®æi tr¹ng th¸i. Nh­ vËy khèi so s¸nh lµ 1 m¹ch ®iÖn ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c biÕn ®æi t­¬ng tù – Sè. Do tÝn hiÖu cöa ra cña m¹ch so s¸nh(3) lµ tÝn hiÖu sè nªn chØ cã 2 gi¸ trÞ cã hoÆc kh«ng. TÝn hiÖu ra khèi SS (3) lµ c¸c xung xuÊt hiÖn víi chu kú b»ng chu kú cña xung r¨ng c­a, nÕu thêi ®iÓm b¾t ®Çu xuÊt hiÖn cña 1 xung n»m trong vïng s­ên xung nµo cña URC th× s­ên xung Êy cña URC ®­îc gäi lµ s­ên sö dông. /URC/ = /U®k/ ë phÇn s­ên sö dông trong 1 chu kú cña ®iÒn ¸p xoay chiÒu th× trªn ®Çu ra khèi so s¸nh b¾t ®Çu xuÊt hiÖn mét xung ®iÖn ¸p. V× vËy cã thÓ thay ®æi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung cña xung ®Çu ra khèi SS(3) b»ng c¸ch thay ®æi gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn(U®k) khi gi÷ nguyªn d¹ng URC. Trong mét sè tr­êng hîp th× xung ra cña khèi SS (3) ®­îc ®­a ®Õn cùc ®iÒu khiÓn cña thyristor, nh­ng trong ®a sè tr­êng hîp th× tÝn hiÖu ra khèi SS(3) ch­a ®ñ c¸c yªu cÇu cÇn thiÕt ®èi víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn thyristor. §Ó cã tÝn hiÖu yªu cÇu ng­êi ta thùc hiÖn viÖc khuyÕch ®¹i thay ®æi h×nh d¹ng xung b»ng m¹ch t¹o xung cuèi cïng trªn ®Çu ra khèi khuÕch ®¹i xung(5) cã chuçi xung ®iÒu khiÓn cã ®ñ c¸c th«ng sè yªu cÇu vÒ c«ng suÊt, ®é dµi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung hoµn toµn trïng víi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung trªn ®Çu ra khèi so s¸nh. Khèi so s¸nh ®ãng vµi trß x¸c ®Þnh gi¸ trÞ gãc ®iÒu khiÓn . 4.2.2 S¬ ®å m¹ch nguyªn lý: a. S¬ ®å(H×nh 4.8) b. Nguyªn lý ho¹t ®éng ChØnh l­u mét pha h×nh tia cÊu t¹o tõ MBA( m¸y biÕn ¸p) vµ 2 §iot D1 vµ D2 ®­îc thÓ hiÖn trªn s¬ ®å nguyªn lý. Thø cÊp m¸y biÕn ¸p gåm 2 nöa cuén d©y, mçi cuén d©y cã gi¸ ®iÖn ¸p b»ng nhau nh­ng ng­îc pha nhau 1800. Nöa chu kú ®Çu D1 th«ng, nöa chu kú tiÕp theo D2 th«ng. §iÖn ¸p chØnh l­u t¹i ®iÓm A(UA) ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p U1 lÊy trªn biÕn trë R1, t¹i thêi diÓm UA =U1 ®æi dÊu ®iÖn ¸p ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1. KÕt qu¶ ta cã chuçi xung ch÷ nhËt kh«ng ®èi xøng UB. ë ®©y tån t¹i ®é réng xung ©m cña UB, phÇn d­¬ng tÝch ph©n qua A2 thµnh ®iÖn ¸p r¨ng c­a, phÇn ©m rÊt hÑp cña UB x¶ tô t¹o s­ên sau ®iÖn ¸p r¨ng c­a. Trong vïng lµm mÊt xung ®iÒu khiÓn do kh«ng cã ®iÖn ¸p r¨ng c­a, do ®ã cµng gi¶m gãc cµng tèt . §iÖn ¸p r¨ng c­a UC ®­îc ®­a vµo ®Çu ®¶o cña A3 vµ ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn : NÕu U®k> Urc ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n U3A cã ®iÖn ¸p ©m . NÕu U®k< Urc ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n U3A lËt lªn ®iÖn ¸p d­¬ng. KÕt qu¶ ®Ç ra A3cã d¹ng xung vu«ng. §iªn ¸p ®Çu ra cña A3 kÕt hîp víi chuçi xung chïm E cã tÇn sè cao ®­îc lÊy tõ m¹ch ®a hµi A4 , 2 tÝn hiÖu nµy cïng ®­îc ®­a ®Õn kh©u V (cæng AND hai ®Çu vµo) kÕt qu¶ t¹i ®iÓm F cho chuçi xung d­¬ng cã biªn ®é vµ thêi gian nh­ xung ®Çu ra m¹ch so s¸nh. Cæng AND V1 cã tÝn hiÖu ra khi ®ång thêi ®Çu ra UF cã xung vµ UG >0. lóc ®ã biÕn ¸p xung BA1 cã xung ®iÒu khiÓn Tr2. Cæng AND V2 cã tÝn hiÖu ra khi ®ång thêi ®Çu ra UF cã xung vµ UG >0. lóc ®ã biÕn ¸p xung BA2 cã xung ®iÒu khiÓn Tr4. KÕt qu¶ lµ Tr2 ®­îc cÊp xung ®iÒu khiÓn khi UG>0 trïng víi UV >0, Tr4 ®­îc cÊp xung khi UF >0 trïng víi UV<0 NÕu c¸c xung ®iÒu khiÓn bÞ dich pha 1800 cã thÓ ®¶o dÊu ®iÖn ¸p vµo cña biÕn ¸p ®ång pha hoÆc ®æi dÊu cÊp vµo cña A5 hoÆc A6. 4.2.3. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè m¹ch ®iÒu khiÓn: S¬ ®å ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p xoay chiÒu mét pha ®­îc thiÕt kÕ theo s¬ ®å ë h×nh (4.8) TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc tiÕn hµnh tõ tÇng khuyÕch ®¹i xung ng­îc trë lªn. M¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc tÝnh xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu v× xung më Thyristor. C¸c th«ng sè ®Ó tÝnh m¹ch ®iÒu khiÓn: §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Thyristor: U®k=3,0V Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn Thyristor: I®k=0,1A TÇn sè xung ®iÒu khiÓn: Fx=3 kHz §iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn: U=± 12V a. TÝnh biÕn ¸p xung: + Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn mét phÇn ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã DB = 0,3T; DH = 30 A/m, kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ. + Tû sè biÕn ¸p xung: th­êng m = 2 ¸ 3, chän m = 3 + §iÖn ¸p cuén thø cÊp MBA xung: U2 = U®k = 3V + §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp MBA xung: U1 = m.U2 = 3.3 = 9V + Dßng ®iÖn thø cÊp MBA xung: I2 = I®k = 0,1A + Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: + §é tõ thÈm trung b×nh t­¬ng ®èi cña lâi s¾t: Trong ®ã: m0 = 1,25.10-6 H/m lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ. + ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã: Thay sè: V = 0,834.10-6 m3 = 0,834 cm3 Chän m¹ch tõ cã thÓ tÝch V = 1,4 cm3. Víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch th­íc m¹ch tõ nh­ sau: a = 4,5 mm; b = 6 mm; Q = 0,27 cm2 = 27 mm2 d = 12 mm; D = 21 mm ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ l = 5,2 cm H×nh 4.10. H×nh chiÕu lâi m¸y biÕn ¸p xung + Sè vßng d©y quÊn s¬ cÊp MBA xung Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ vßng + Sè vßng d©y quÊn thø cÊp MBA xung: vßng + TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: mm2 Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = 6A/mm2 + §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp: mm Chän d1 = 0,1 mm + TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp mm2 Chän mÆt ®é dßng ®iÖn J2 = 4A/mm2 + §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: mm Chän d©y quÊn cã ®­êng kÝnh d2 = 0,18 mm + KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy: Kl® = Nh­ vËy cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt b. TÝnh tÇng khuyÕch ®¹i cuèi cïng: H×nh 4.11 S¬ ®å m¹ch tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng Chän Tranzito c«ng suÊt Tr3 lo¹i 2N2222 lµm viÖc ë chÕ ®é xung, cã c¸c th«ng sè sau: Tranzito lo¹i NPN, vËt liÖu b¸n dÉn lµ Si §iÖn ¸p gi÷a Colect¬ baz¬ khi hë m¹ch Emit¬: UCBO = 40V §iÖn ¸p gi÷a Emit¬ vµ baz¬ khi hë m¹ch Colect¬: UEBO = 4V Dßng ®iÖn lín nhÊt colect¬ cã thÓ chÞu ®ùng: Icmax = 500 mA C«ng suÊt tiªu t¸n ë colect¬: PC = 1,7W NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p: T1 = 1750C HÖ sè khuyÕch ®¹i: b = 50 Dßng lµm viÖc cña colect¬: Ic3 = I1 = 33,3 mA Dßng lµm viÖc cña baz¬: Ta thÊy r»ng víi lo¹i Thyristor ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ: U®k = 3V, I®k = 0,1A nªn dßng colect¬ - baz¬ cña Tranzito Tr3 kh¸ bÐ, trong tr­êng hîp nµy ta kh«ng cÇn Tranzito Tr2 mµ vÉn cã ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tranzito. Chän nguån cÊp cho MBA xung: E = + 12. TÊt c¶ c¸c ®iot trong m¹ch ®Òu dïng lo¹i 1N4007 cã tham sè: Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®m = 10 mA §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt: UN = 25V §iÖn ¸p ®Ó cho ®i«t më th«ng Um = 1V §iÖn trë R9 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®­a vµo baz¬ cña Tranzito Tr2, chän R9 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: Chän: R9 = 6,8 kW c. TÝnh chän bé t¹o xung chïm: H×nh 4.12 s¬ ®å bé t¹o xung chïm M¹ch ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu cÇn 6 khuyÕch ®¹i thuËt to¸n, do ®ã ta chän 3IC lo¹i TL 084ID do h·ng Texa Intruments chÕ t¹o, c¸c IC nµy cã khuyÕch ®¹i thuËt to¸n. Th«ng sè cña TL 084ID §iÖn ¸p nguån nu«i: Vcc = + 18V, chän Vcc = + 12 HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo + 30V NhiÖt ®é lµm viÖc: T = -25 ¸ 850C C«ng suÊt tiªu thô: P = 680 mW = 0,68 W Tæng trë ®Çu vµo: Rin = 106 MW Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira = 30 pA Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp: M¹ch t¹o xung cã tÇn sè hay chu kú cña xung chïm Ta cã: Chän R17 = R16 = 33 kW th× T = 2,2.R9.C2 = 334 ms VËy R9.C2 = 151,8 ms Chän tô C2 = 1 ms cã ®iÖn ¸p U = 16V Þ R15 = 1,518k W §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p m¹ch, ta chän R9 lµ biÕn trë 2 kW. d. TÝnh chän tÇng so s¸nh: H×nh 4.13 S¬ ®å m¹ch so s¸nh KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n ®· chän lo¹i TL 084ID Chän R7 = R6 > Trong ®ã nÕu nguån nu«i Vcc = 12V th× ®iÖn ¸p vµo A3 lµ: UV » 12V. Dßng ®iÖn vµo ®­îc h¹n chÕ ®Ó Ilv < 1 mA. Do ®ã ta chän R7 = R6 = 15 kW, khi ®ã dßng vµo A3: e . TÝnh chän kh©u ®ång pha: §iÖn ¸p tùa ®­îc h×nh thµnh do sù n¹p cña tô C1. MÆt kh¸c ®Ó b¶o ®¶m ®iÖn ¸p tùa cã trong nöa chu kú ®iÖn ¸p l­íi lµ tuyÕn t×nh th× h»ng sè thêi gian tô n¹p ®­îc tÝnh : Tr1=R5.C1=0.005 S Chän tô C1=1(F) ®iÖn trë R5`=Tr/C1=0.005/0.1.10-6 V©y R5=50.103=50k Chän Tr1 lo¹i §iÖn ¸p gi÷a Colect¬ baz¬ khi hë m¹ch Emit¬: UCBO = 25V §iÖn ¸p gi÷a Emit¬ vµ baz¬ khi hë m¹ch Colect¬: UEBO = 7V Dßng ®iÖn lín nhÊt colect¬ cã thÓ chÞu ®ùng: Icmax = 100 mA NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p: T = 1750C HÖ sè khuyÕch ®¹i: b = 250 Dßng lµm viÖc cña baz¬: §iÖn trë R3 ®Ó h¹n chÕ dßng ®i vµo Baz¬ Tr1. Chän R4> UN Max/IB= 12/0.4.10-3 Chän R4=30k Chän ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång pha U®p=9 V §iÖn trë R2 ®Î h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n, th­êng chän R3 sao cho dßng ®i vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n IV<1mA R3> UA/IV=9/1.10-3k f. T¹o nguån nu«i: Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p + 12V ®Ó cÊp cho MBA xung, nu«i IC, c¸c bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. H×nh 5.13. S¬ ®å nguyªn lý t¹o nguån nu«i ± 12V. Ta chän m¹ch CL cÇu 3 pha dïng §i«t, ®iÖn ¸p thø cÊp MBA nguån nu«i: ; ta chän M2 = 9V §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 nµy nh­ sau: §iÖn ¸p ®Çu vµo: MV = 7 ¸ 35V §iÖn ¸p ®Çu ra: Ura = + 12V víi IC 7812 ; Mra = -12V víi IC 7912 Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira = 0 ¸ 1A Tô ®iÖn C4, C5 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng hµi bËc cao Chän C4 = C5 = C6 = C7 = 470mF; U = 35V g. TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p nguån nu«i vµ ®ång pha: - Ta thiÕt kÕ MBA dïng cho c¶ viÖc t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha vµ t¹o nguån nu«i. Chän MBA kiÓu 3 pha 3 trô, trªn mçi trô cã 3 cuén d©y, 1 cuén s¬ cÊp vµ hai cuén thø cÊp. - §iÖn ¸p lÊy ra ë thø cÊp MBA lµm ®iÖn ¸p ®ång pha lÊy ra thø cÊp lµm nguån nu«i: U2 = U2®ph = UN = 9V - Dßng ®iÖn thø cÊp MBA ®ång pha I2®ph = 1 mA - C«ng suÊt nguån cung cÊp cho MBA xung P®ph = 2U2®ph . I2®ph = 2.9.1.10-3 = 0,018W - C«ng suÊt tiªu thô ë 3ICTL 084 khi sö dông lµm K§TT, ta chän 1IC 084 ®Ó chän 4 cæng AND P4IC = 4PIC = 4.0,68=2,72 W - C«ng suÊt BAX cÊp cho cùc ®iÒu khiÓn Thyristo Px = 2M®k . I®k = 2.3.0,1 = 0,6 W - C«ng suÊt sö dông cho viÖc t¹o nguån nu«i PN = P®ph + P4IC + Px = 0,018 + 2,72 + 0,6 = 3,338 W - C«ng suÊt cña MBA cã kÓ ®Õn 5% tæn thÊt trong m¸y: S = 1,05 (P®ph + PN) = 1,05 (0,018 + 3,374) = 3,5238 VA - Dßng ®iÖn thø cÊp MBA - Dßng ®iÖn s¬ cÊp MBA - TiÕt diÖn trô MBA ®­îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm: Trong ®ã: KQ = 6 lµ hÖ sè phô thuéc vµ ph­¬ng thøc lµm m¸t m = 3 lµ sè trô cña MBA, f = 50 tÇn sè ®iÖn ¸p l­íi ChuÈn ho¸ tiÕt ®iÖn trô theo b¶ng ë tµi liÖu [7] QT = 0,92 cm2 KÝch th­íc m¹ch tõ lµ thÐp dµy d = 0,5 mm Sè l­îng l¸ thÐp: 42 l¸; a = 12 mm, b = 16 mm, h = 30 mm HÖ sè Ðp chÆt ke = 0,85 - Chän mËt ®é tõ c¶m B = 1T ë trong trô, ta cã sè vßng d©y s¬ cÊp. mm3 §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp mm H×nh 5.14: KÝch th­íc m¹ch tõ m¸y biÕn ¸p Chän d1 = 0,1 mm ®Ó ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. §­êng kÝnh cã kÓ c¸ch ®iÖn d1ed = 0,12 mm - Sè vßng d©y thø cÊp: vßng - TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: mm2 - §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: - ChuÈn ho¸ ®­êng kÝnh: d2 = 0,3 mm §­êng kÝnh kÓ ®Õn c¸ch ®iÖn: d2 = 0,35 mm - Chän hÖ sè lÊp ®Çy k1 = 0,7 víi kl® - ChiÒu réng cöa sæ: - ChiÒu dµi m¹ch tõ: L = 2C + 3a = 212 + 3.12 = 60mm - ChiÒu cao m¹ch tõ: H = h + 2a = 30 + 2.12 = 54mm h. TÝnh chän ®ièt cho bé CL nguån nu«i: + Dßng ®iÖn hiÖn dông qua ®ièt. IDh® = + §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ ®ièt ph¶i chÞu Mnmax = + Chän ®ièt cã dßng ®Þnh møc: I®m > Ki. ID®m = 10.0,1 = 1,1 A Chän ®ièt cã ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt Un = ku.Unmax = 2.22 = 44 V Chän ®ièt lo¹i IN4007 cã c¸c th«ng sè sau: Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®m = 1,5A §iÖn ¸p ng­îc max cña ®ièt: mn = 100 v KÕt luËn Läc bôi tÜnh ®iÖn lµ mét thiÕt bÞ ®­îc sö dông réng r·i vµ rÊt quan tränh trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp Ngµy nay, vÊn ®Ò m«i tr­êng ®ang rÊt ®­îc xem träng th× läc bôi l¹i cµng ®ãng vai trß quan träng h¬n trong ®êi sèng kinh tÕ. Läc bôi bôi tÜnh ®iÖn víi ­u thÕ v­ît tréi so víi c¸c lo¹i läc bôi kh¸c, v× vËy ®ang ®­îc sö dông réng r·i. Sau thêi gian thùc tËp t¹i t¹i c«ng ty xi m¨ng H¶i Phßng. Em ®· chän ®Ò tµi” T×m hiÓu, thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu läc bôi tÜnh ®iÖn c«ng ®oËn nghiÒn xi m¨ng cña c«ng ty xi m¨ng H¶i Phßng”. Trong qu¸ tr×nh viÕt ®å ¸n, em cã lµm m« h×nh thùc tÕ m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ng víi n¨ng lùc cña b¶n th©n lªn m« h×nh ®· kh«ng ®¹t ®­îc kÕt qu¶ nh­ mong muèn, rÊt mong c¸c thÇy ,c¸c c« tËn t×nh chØ b¶o ®Ó sau nµy khi ra lµm viÖc thùc tÕ cã kÕt qu¶ tèt. Em xin ch©n thµnh c¸m ¬n thÇy gi¸o Th.S NguyÔn Kim Thanh ®· tËn t×nh gióp ®ì em hoµn thµnh b¶n ®å ¸n nµy. Em xin ch©n thµnh c¸c ¬n c¸c thÇy , c« gi¸o trong khoa ®· gióp ®ì tËn t×nh chØ b¶o ®Ó trang bÞ c« em nh÷ng kiÕn thøc, kinh nghiÖm trong qu¸ tr×nh häc tËp, tu d­ìng t¹i tr­êng vµ còng c¶m ¬n c¸c b¹n sinh viªn trong líp ®· gióp ®ì t«i trong thêi gian thùc hiÖn ®å ¸n tèt nghiÖp. Sinh viªn thùc hiÖn Kh¾c Thanh Hïng ` Tµi liÖu tham kh¶o [1]. NguyÔn BÝnh(1996), §iÖn tö c«ng suÊt, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc- kü thuËt [2]. TrÇn V¨n ThÞnh((2006), TÝnh to¸n thiÕt kÕ thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt, Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc [3]. §ç Xu©n Thô(2003), KÜ thuËt ®iÖn tö, Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc [4]. Ph¹m V¨n B×nh (1999), ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc- kÜ thuËt [5]. Mr. Thomas( 1993), Electrostatic precipitator( manual for piacs DC control unit for HV – Supply and rapping system), FLS miljo. [6]. NguyÔn Minh TuÊn(2003), Tµi liÖu huÊn lyÖn läc bôi tÜnh ®iÖn, Tæng c«ng ty Xi M¨ng. A4 R9 + - - + BAX U1 R7 C2 Tr1 R2 VR1 R8 D4 C1 R6 D1 E B R1 F Tr3 - BA§P R10 R3 + C D4 + - V V1 A D + - R4 D3 A2 A3 A1 T2 Tr2 R5 UV T1 R10 - U§K V2 D2 H + D4 R12 G + - R11 + - D4 A5 A6 R13 S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn t t t UB UC U®k UD t t UE UF UG UH UXT1 UXT2 t t t t t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0