o chiÒu dßng kÝch tõ .Khi m¸y ®ang quay th×
do hÖ sè ®iÖn c¶m cña cuén d©y kÝch thÝch lín (do cã nhiÒu vßng d©y) nªn
khi thay ®æi dßng kÝch thÝch Ikt th× xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt cao
g©y ra ®iÖn ¸p lµm ®¸nh thñng c¸ch ®iÖn d©y quÊn kÝch thÝch .
Do ®ã ®Ó ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ ta chon ph¬ng ph¸p ®¶o chiÒu dßng
phÇn øng I
4) Mét sè yªu cÇu kü thuËt kh¸c
a) §é tr¬n
i
i
ω
ωγ 1+=
Trong ®ã : 1, +ii ωω lµ tèc ®é æn ®Þnh cña ®éng c¬ ®¹t ®îc ë cÊp i ,i+1
γ 1→ tøc lµ hÖ truyÒn ®éng cã thÓ æn ®Þnh ë mäi vÞ trÝ trong toµn d¶i
®iÒu chØnh
b) D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é
Lµ ph¹m vi ®iÒu chØnh – lµ tØ sè gi¸ trÞ lín nhÊt vµ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña tèc
®é lµm viÖc øng víi m«men t¶i ®· cho
min
max
ω
ω
=D
Trong ®ã : maxω bÞ h¹n chÕ bëi ®é bÒn ®éng c¬ vµ ®é bÒn cña vµnh gãp
minω bÞ chÆn bëi yªu cÇu vÒ m«men khëi ®éng ,kh¶ n¨ng qu¸ t¶i
vµ sai sè tèc ®é lµm viÖc cho phÐp.
c) Chèng mÊt kÝch tõ
Khi më m¸y ph¶i ®¶m b¶o chèng mÊt kÝch tõ mµ nguyªn nh©n lµ do ng¾n
m¹ch kÝch thÝch
V× khi ®ã E = 0 nªn I =
uu
u
R
U
R
EU
=
−
Do U kh«ng ®æi vµ R rÊt nhá (®iÖn trë cuén d©y phÇn øng) nªn I rÊt lín lµm
ch¸y d©y quÊn vµ vµnh gãp
C¸ch kh¾c phôc ®iÒu nµy lµ ph¶i cã bé phËn nhËn biÕt ®îc mÊt kÝch tõ
( 0=θ vµ do ®ã I =0) th× lËp tøc ng¾t nguån cÊp cho phÇn øng tøc U = 0.
Khi ®ã I kh«ng lín vµ tr¸nh ®îc sù cè trªn.
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Ch¬ng 2
C¸c ph¬ng ¸n tæng thÓ
§Ó lùa chän ®îc mét ph¬ng ¸n thÝch hîp víi yªu cÇu “ CÊp ®iÖn cho ®«ng c¬
®iÖn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp cã ®¶o chiÒu theo nguyªn t¾c ®iÒu kiÓn riªng “ ta
cÇn ph¶i lùa chän 1 ph¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é vµ s¬ ®å m¹ch lùc phï hîp
I .Lùa chän ph¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é ®«ng c¬
Nãi chung ta cã thÓ tiÕn hµnh ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ theo 2 ph¬ng ph¸p
chñ yÕu nh ®· nªu ¬ trªn : §iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng vµ ®iÒu chØnh tõ
th«ng φ
• Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tõ th«ng φ .
Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tõ th«ng φ cã thÓ thay ®æi tèc ®é ®îc mét c¸ch
liªn tôc vµ kinh tÕ nhng chØ cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc tèc ®é trong vïng trªn
tèc ®é ®Þnh møc vµ bÞ h¹n chÕ bëi c¸c ®iÒu kiÖn c¬ khÝ
• Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng .
Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng cã thÓ
®iÒu chØnh tèc ®é 1 c¸ch liªn tôc vµ dÔ dµng thùc hiÖn b»ng c¸ch thay ®æi
gãc ®iÒu kiÓn α . MÆt kh¸c ph¬ng ph¸p nµy trong qu¸ tr×nh ®iÒu kiÓn
thay ®æi tèc ®é th× kh«ng tiªu hao n¨ng l¬ng vµ momen cña ®«ng c¬
kh«ng ®æi .
Nh©n xÐt :
Tõ nh÷ng ph©n tÝch ë trªn ta lùa chän ph¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®«ng
c¬ b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng
II. Lùa chän ph¬ng ¸n m¹ch lùc.
§Ó thay ®æi vµ ®¶o chiÒu cña ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu chóng ta buéc ph¶i thiÕt
kÕ c¸c bé chØnh lu ®¶o chiÒu víi s¬ ®å nguyªn lý nh sau .
Dùa vµo c«ng suÊt cung cÊp cho t¶i mµ ta lùa chän m¹ch chØnh lu lµ mét pha
hay m¹ch chØnh lu 3 pha .Th«ng thêng theo kinh nghiªm ta cã :
+ NÕu c«ng suÊt cña m¹ch cung cÊp lín h¬n 5 ÷ 7 kW ta sö dông
m¹ch chØnh lu 3 pha
Trang 1
CL II
T¶i
R
f
§å ¸n m«n häc
[email protected]
+ NÕu c«ng suÊt cña m¹ch cÇn cung cÊp nhá h¬n 5 ÷ 7 kW ta sö dông
m¹ch chØnh lu 1 pha
- C«ng suÊt m¹ch phÇn øng :
P = 600.5 = 3000W = 3kW < 5 ÷ 7 kW nªn ta sö dông m¹ch
chØnh lu 1 pha ®Ó cung cÊp cho phÇn øng.
- C«ng suÊt m¹ch phÇn c¶m :
Pc¶m = 400.0,6 = 240W = 0,24kW < 5 ÷ 7 kW nªn ta sö dông
m¹ch chØnh lu 1 pha ®Ó cung cÊp cho phÇn c¶m.
• C¸c s¬ ®å chØnh lu 1 pha
1. ChØnh lu mét nöa chu kú .
Víi s¬ ®å nµy sãng ®iÖn ¸p ra mét chiÒu bÞ gi¸n ®o¹n trong mét nöa
chu kú khi ®iÖn ¸p anèt cña van b¸n dÉn ©m , do ®ã khi sö dông s¬ ®å chØnh
lu mét nöa chu kú chÊt lîng ®iÖn ¸p t¶i xÊu .
§iÖn ¸p t¶i trung b×nh lín nhÊt trªn t¶i
Udo = 0,45U2
V× chÊt lîng ®iÖn ¸p xÊu nªn hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p còng thÊp .
Sba = 3,09.Ud.Id
+¦u ®iÓm
- Lµ lo¹i chØnh lu cã nguyªn lý ®¬n gi¶n Ýt van
+Nhîc ®iÓm
- ChÊt lîng ®iÖn ¸p xÊu
- HiÖu suÊt sö dông m¸y biÕn ¸p thÊp
2. ChØnh lu c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh
T2
U1
0 01 12 23 34 45 5
RU2
U2
T1
L
Trang 1
0 01 12 23 34 45 5
U2
R L
T
U1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
D¹ng dßng ,¸p trªn t¶i vµ ®iÖn ¸p ngîc trªn van T1 trong trêng hîp
t¶i ®iÖn c¶m lín
• XÐt víi t¶i RL , ®iÖn c¶m lín ®Ó läc dßng vµ ¸p cã chÊt lîng tèt
- 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 ch¶y qua
- Khi θ = α cho ph¸t xung më T1 , T1 dÉn do ®iÖn ¸p ®Çu anot d¬ng vµ cã
xung më . Khi θ = pi , ®iÖn ¸p trªn anot = 0 nhng do cã cuén c¶m L nªn vÉn
cßn dßng ®iÖn Id nªn T1 cha kho¸ , T1 tiÕp tôc dÉn cho ®Õn khi θ = pi + α ,
ph¸t xung më T2 th× T1 bÞ kho¸ vµ T2 dÉn . T1 kho¸ kh«ng ph¶i dßng ®· vÒ 0
mµ lµ do T2 dÉn .
T2 l¹i dÉn cho ®Õn khi θ = 2pi + α , T1 ®îc ph¸t xung më , T1 dÉn vµ T2 bÞ
kho¸ l¹i.
Qu¸ tr×nh cø nh vËy cho ®Õn khi ®iÖn ¸p t¶i ®Ëp m¹ch cã tÇn sè b»ng 2
lÇn tÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu .
Víi α : lµ gãc ®iÒu khiÓn më .
+ §iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i
Trang 1
IiT1 d
id Id
o
aUd
2?
Ud
o 2 ?
iT1 Id
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Ud =
pi2
2 ∫
+ αpi
α
.2 U2.sinαdα =
pi
22 .U2.cosα = Udo.cosα
Udo =
pi
22 .U2 = 0,9.U2 :
• §iÖn ¸p chØnh lu kh«ng ®iÒu khiÓn khi t¶i lµ thuÇn trë .
+ §iÖn ¸p ngîc trªn van lµ lín
Unv = 2 2 U2
T¶i cã ®iÖn c¶m lín nªn dßng t¶i liªn tôc id = Id
Mçi van dÉn th«ng mét nöa chu kú
+ Dßng hiÖu dông qua van (chÝnh lµ dßng hiÖu dông qua m¸y biÕn ¸p).
Ihd = ∫pi θpi
2
0
2.
2
1 dId = 2
Id
= 0,71.Id
+ HÖ sè ®Ëp m¹ch K®m = 0,67.
+ C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p Sba = 1,48.UdId
• NhËn xÐt :
+ ¦u ®iÓm :
- So víi chØnh lu mét nöa chu kú th× chØnh lu h×nh tia cã ®iÖn
¸p víi chÊt lîng tèt h¬n
- Dßng qua van kh«ng qu¸ lín
- §iÒu khiÓn van ®¬n gi¶n
+ Nhîc ®iÓm
- ChÕ t¹o m¸y biÕn ¸p ph¶i cã 2 cuén gièng nhau mçi cuén lµm
viÖc 1nöa chu kú
- ChÕ t¹o biÕn ¸p phøc t¹p
- HiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p xÊu h¬n
- §iÖn ¸p ngîc trªn van lµ lín .
3. ChØnh lu cÇu mét pha
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
C¸c ®Æc tÝnh ®iÖn ¸p t¶i , dßng qua t¶i , dßng qua van vµ ®iÖn ¸p ngîc
trªn van trong trêng hîp t¶i RL , R ®ñ lín ®Ó ®¶m b¶o dßng qua t¶i lµ liªn
tôc ®îc biÓu diÔn trªn h×nh vÏ
- M¹ch cã T1 , T3 chung Katot
T2 , T4 chung Anot
Nöa chu kú ®Çu U2 > 0 , Anot cña T1 d¬ng , Katot cña T2 ©m . NÕu cã
xung ®iÒu khiÓn më ®ång thêi T1 vµ T2 th× c¶ hai van nµy ®îc më th«ng vµ
®Æt ®iÖn ¸p líi lªn t¶i Ud = U2 . §iÖn ¸p t¶i mét chiÒu b»ng ®iÖn ¸p xoay
chiÒu (Ud = U2) cho ®Õn khi nµo T1 , T2 cßn dÉn .(Kho¶ng dÉn cña c¸c van
phô thuéc vµo t¶i ) .
Nöa chu kú sau, ®iÖn ¸p ®æi dÊu , anot cña T3 d¬ng vµ katot T4 ©m ,
nÕu cã xung ®iÒu khiÓn më ®ång thêi T3,T4 th× c¸c van nµy ®îc më th«ng vµ
Ud = - U2 , víi ®iÖn ¸p mét chiÒu cã cïng chiÒu víi nöa chu kú tríc
+ Gi¸ trÞ trung b×nh cña t¶i
Ud = ∫
+ αpi
α
θθ
pi
dU .sin.2
2
2
2 = αcos.
2
22
2U = Udo cosα.
Udo : ®iÖn ¸p trung b×nh t¶i trong chØnh lu cÇu kh«ng ®iÒu khiÓn .
+ Dßng qua m¸y biÕn ¸p còng b»ng dßng qua van (khi van më) .
Trang 1
i2
Id
UT1
o 2 ?
Id
i T1T2 Id
id I d
0
a
2 ?
i T3T4
U d
§å ¸n m«n häc
[email protected]
+ Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng thø cÊp biÕn ¸p
I2 = ∫
+ αpi
α
θ
pi
2
2
2
dI = Id
+ §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt van ph¶i chÞu
Unv = 2 U2
+ Dßng lµm viÖc cña van tÝnh theo gi¸ trÞ trung b×nh
IT = ∫
+ αpi
α
θ
pi
2
2
1
dI = 2
Id
= 0.71 Id
+ HÖ sè ®Ëp m¹ch k®m = 0,67
+ C«ng suÊt biÕn ¸p Sba = 1,23Pd
NhËn xÐt :
ChÊt lîng ®iÖn ¸p cña chØnh lu cÇu mét pha gièng nh chØnh lu h×nh tia .
H×nh d¹ng ®êng cong ®iÖn ¸p , dßng t¶i , dßng qua van b¸n dÉn , hÖ sè ®Ëp
m¹ch nh trong chØnh lu h×nh tia .
+ ¦u ®iÓm :
- §iÖn ¸p ngîc trªn van nhá h¬n mét nöa so víi chØnh lu h×nh tia
Unv= 2 U2.
- M¸y biÕn ¸p chÕ tao ®¬n gi¶n h¬n , vµ cã hiÖu suÊt cao h¬n so víi
chØnh lu h×nh tia .
+ Nhîc ®iÓm :
- Sè van nhiÒu h¬n
- §iÒu khiÓn van T1 ,T2 vµ nhãm T3 , T4 ph¶i ®ång thêi nªn khã
kh¨n h¬n.
NhËn xÐt chung
Tõ c¸c ph©n tÝch trªn ta lùa chän m¹ch lùc lµ m¹ch chØnh lu ®iÒu khiÓn
cÇu mét pha.
Do yªu cÇu cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ cã ®¶o chiÒu theo nguyªn t¾c ®iÒu kiÓn
riªng nªn ë ®©y ta lùa chän s¬ ®å cÇu 1 pha ®èi xøng v× s¬ ®å cÇu 1 pha
kh«ng ®èi xøng cã hÖ sè cosϕ cao h¬n nhng kh«ng ®¶o chiÒu dßng ®iÖn ra
t¶i .
VËy ta lùa chän s¬ ®å m¹ch lùc cung cÊp cho phÇn øng vµ phÇn c¶m
cña ®éng c¬ nh sau:
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
S¬ ®å m¹ch lùc cung cÊp cho phÇn øng .
S¬ ®å m¹ch lùc cung cÊp cho phÇn c¶m.
Trang 1
R
u
E
u
L
u
T
1
’
T
3
’
T
2
’
T
4
’
T
1
T
3
T
4
T
2
T
1
T
3
D
2
D
4
R
f
R
f
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Ch¬ng 3
Ph©n tÝch sù ho¹t ®éng cña m¹ch thiÕt kÕ
i.nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch lùc .
M¹ch lùc bao gåm 2 s¬ ®å cÇu ho¹t ®éng ®éc lËp riªng rÏ : bé chØnh lu
I ch¹y th× bé chØnh lu II kh«ng ch¹y , ngîc l¹i bé chØnh lu II ch¹y th× bé
chØnh lu I nghØ .
Do vËy khi b×nh thêng 1 bé ho¹t ®éng ¬ chÕ ®é chØnh lu th× s¬ ®å
m¹ch lùc lóc nµy lµ s¬ ®å cÇu 1 pha .
1.Sù ho¹t ®éng cña s¬ ®å cÇu 1 pha nh sau :
T¶i ta coi t¶i lµ RLE , cuén c¶m L ®îc thªm vµo ®Ó läc ®iÖn ¸p vµ dßng .
a) M¹ch ho¹t ®éng khi La = o
+ θ = α ph¸t xung më T1 , T2
T1T2 dÉn T3 , T4 kho¸
§iÖn ¸p ra t¶i Ud = U2
+ θ = pi + α ph¸t xung më T3 , T4
T1 , T2 kho¸ ; T3 , T4 dÉn (më)
§iÖn ¸p ra t¶i Ud = - U2
+ §iÖn ¸p trung b×nh t¶i
Ud =
pi
22 U2cosα
+ §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt trªn van
Unv = 2.2U
+ Dßng liªn tôc nªn id =Id
+ Ph¬ng tr×nh m¹ch t¶i
.2 2U sinθ =R.id +XL . dt
di
+E
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
∫∫∫∫ ++++ ++= αpi
α
αpi
α
αpi
α
αpi
α
θ
pipipi
θθ
pi
dEdiXiRdU dLd .
1.1.sin21 2
Ud =RId +E
+ Dßng hiÖu dông thø cÊp m¸y biÕn ¸p
I2 = dd IdI =∫+ αpi
α
θ
pi
21
b) Trïng dÉn
Trong m¸y biÕn ¸p cã cuén d©y nªn cã ®iÖn c¶m La nªn trong m¹ch sÏ xÈy
ra hiÖn tîng trïng dÉn.
Gi¶ sö T1 ,T2 ®ang më cho dßng ch¶y qua iT1 = iT2 =Id
Khi αpiθ += ph¸t xung më T3,T4
V× cã La nªn dßng iT1,iT2 kh«ng gi¶m ®ét ngét vÒ 0 vµ dßng iT3,iT4 còng
kh«ng t¨ng ®ét ngét tõ 0 ®Õn Id
Lóc nµy c¶ 4 van cïng më th«ng cho dßng ch¶y qua ,phô t¶i bÞ ng¾n m¹ch
ud =0
Nguån e2 bÞ ng¾n m¹ch sinh ra dßng ng¾n m¹ch ic
Ph¬ng tr×nh
).(sin2 2 aa
a
a LXd
di
XU ω
θ
θ ==
ic = ))cos((cos
.2
)sin(
.2 2
0
2 αθααθ
θ
+−=+∫
cc X
U
X
U
§Æt ic = ic1 + ic2 , ic1 = ic2 = 0,5.ic
ic1 : lµm t¨ng dßng trong T4 vµ lµm gi¶m dßng trong T2
Ic2 : lµm t¨ng dßng trong T3 vµ lµm gi¶m dßng trong T1
( )( )θαα +−= coscos
.2
.2 2
4,3
c
T X
Ui
Trang 1
iT3iT1 Id
0
id
Ud
2pi θ
R
f
§å ¸n m«n häc
[email protected]
( )( )αθα +−−= coscos
.2
.2 2
2,1
c
dT X
U
Ii
Khi kÕt thóc giai ®o¹n trïng dÉn tøc khi ,µθ = th× iT1,2 = 0
( )
2.2
..2
coscos
U
IX dc
=+− µαα
Ta thÊy so víi kh«ng trïng dÉn ®Æc tÝnh ®iÖn ¸p sôt mét phÇn vµ ®ã lµ sôt
¸p g©y ra do trïng dÉn µU∆
( ) ( )( )αµα
pi
θαθ
pi
µ
µ +−=+=∆ ∫ coscos..2sin..2.22 20 2
UdUU
pi
µ
dc IXU ..2=∆
khi ®ã gi¸ trÞ trung b×nh ®iÖn ¸p trªn t¶i lµ
Ud’ = Ud -
α pi
α
pipi
dcdc IXUIX ..2cos..2.2..2 2 −=
Ud’ = R.Id +E
2. Sù ho¹t ®éng cña m¹ch trong qu¸ tr×nh ta ®¶o chiÒu ®éng c¬
Trong qu¸ tr×nh ta ®¶o chiÒu ®éng c¬ ta cÇn 1 bé ®iÒu kiÓn l«gic ®Ó thùc
hiÖn c¸c bíc ®¶o chiÒu nh sau :
Gi¶ sö ta chuyÓn tõ sù lµm viÖc cña bé chØnh lu I sang bé chØnh lu II
Ta cÇn thùc hiÖn thø tù c¸c bíc nh sau
1. Ng¾t xung ®iÒu khiÓn bé chØnh lu I
2. §o dßng ch¹y qua t¶i ®Ó x¸c ®Þnh dßng ®iÖn vÒ kh«ng
3. Sau khi ph¸t hiÖn dßng vÒ kh«ng ph¶i d÷ tr÷ 1 thêi gian trÔ τ > tph
®ñ ®Ó ®¶m b¶o thyristor ®· kho¸ ch¾c khi ®ã míi ph¸t xung ®Ó ®iÒu
khiÓn van kia
4. Ph¸t xung ®iÒu kiÓn cho c¸c van ë bé chØnh lu II
NÕu suÊt ®iÖn ®éng Ed cha ®¶o chiÒu ,th× kh«ng ®îc ch¹y bé chØnh lu II
víi α < 900 v× lóc ®ã suÊt ®iÖn ®éng Ed vµ Id cïng chiÒu nhau , trêng hîp nay
dÔ g©y sËp nghÞch lu do dßng ®iÖn rÊt lín .Do ®ã b¾t ®Çu ph¶i ®iÒu khiÓn α ë
bé chØnh lu II lín h¬n 900 , lóc ®ã bé chØnh lu II lµm viªc ë chÕ ®é nghÞch lu
phô thuéc .
a) ChÕ ®é nghÞch lu phô thuéc trong s¬ ®å cÇu 1 pha nh sau :
Trong ®«ng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã søc ph¶n ®iÖn ®éng ,trong ®iÒu kiÖn
nµo ®ã nã cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch lu - lµ chÕ ®é biÕn ®æi n¨ng lîng
dßng mét chiÒu phÝa t¶i thµnh dßng ®iÖn xoay chiÒu cÊp trë l¹i líi ®iÖn, chÕ
®é lµm viÖc nh vËy chÝnh lµ khi ta h·m t¸i sinh ®Ó tiÕt kiÖm n¨ng lîng .
§Ó søc ®iÖn ®éng E ph¸t n¨ng lîng trë l¹i líi ®iÖn th× dßng vµ ¸p ph¶i
ngîc chiÒu nhau Ud vµ Id ngîc nhau
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Do dßng ®iÖn chØ ch¶y theo mét chiÒu tõ A ®Õn K cña thyristor nªn ta
®iÒu chØnh sao cho
- ChiÒu dßng nh cò
- §¶o chiÒu søc ®iÖn ®éng Ed
- ë trong chÕ ®é chØnh lu víi gãc më lµ α th× Ud =Ud0.cosα .
Nªn nÕu 0
2
dU
pi
α tøc lµ ®iÖn ¸p trªn t¶i thay ®æi cùc tÝnh vµ ngîc
chiÒu van .Do ®ã ®Ó duy tr× dßng ch¶y qua van tõ A ®Õn K cña van th× ta ph¶i
®¶o chiÒu Ed vµ ®¶m b¶o dUE > vËy ë chÕ ®é chØnh lu ,dßng trong m¹ch
®îc duy tr× bëi Ud – E > 0 th× trong chÕ ®é nghÞch lu phô thuéc dßng ®îc duy
tr× bëi 0>− dUE
Trong chÕ ®é nghÞch lu líi ®iÖn nhËn n¨ng lîng tõ phÝa t¶i
§iÒu kiÖn ho¹t ®éng chÕ ®é nghÞch lu phô thuéc
-
2
Π
>α
- §¶o chiÒu Ed
- §¶m b¶o dUE >
XÐt d¹ng ®iÖn ¸p trªn t¶i .
Trong m¹ch cã ®iÖn c¶m biÕn ¸p nªn nã cã qu¸ tr×nh trïng dÉn víi gãc trïng
dÉn µ
XÐt T1,T2 ®ang dÉn , αθ = ph¸t xung më T3 ,T4 ,UA > UK nªn cã dßng
qua van vµ T1,T2 vÉn cßn dÉn tõ ®ã 4 van cïng dÉn trong kho¶ng µ .
Sau ®ã T1 ,T2 kho¸ vµ T3,T4 më
§iÖn ¸p ngîc trªn van T1 ,T2
Unv = ( )θθ 22 sin..2 UU =
§iÖn ¸p ngîc chØ xuÊt hiÖn trªn van trong khoang tõ µαθ += ®Õn piθ = v×
sau ®ã ®iÖn ¸p trªn T1 ,T2 l¹i lµ thuËn (UA > UK )
Nh vËy trong mét chu kú lµm viÖc mçi van chØ chÞu ®iÖn ¸p ngîc trong
kho¶ng tõ µαθ += ®Õn piθ = tøc lµ trong kho¶ng thêi gian )( µαpiσ +−=
kho¶ng thêi gian nµy kh¸ nhá .
NÕu offθµαpi <+− )( (øng víi thêi gian phôc håi Thyristor)
Trang 1
α
0 2pi
µ
Ud
θ
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Thyristor sÏ tù më trë l¹i kh«ng cÇn dßng ®iÒu khiÓn (më tù nhiªn )
Khi ®ã trong m¹ch c¶ hai nguån cïng ph¸t n¨ng lîng khi ®ã Id rÊt lín g©y
sù cè sËp nghÞch lu .
Do ®ã ®Ó an toµn ph¶i cã offθµαpi >+− )(
Chän ooff 10=θ ( øng víi toff =555 sµ th× cã thÓ kho¸ van Thyristor th«ng
thêng ) )( offθµpiα +−<→
VËy gãc më α ph¶i tho¶ m·n trong nghÞch lu phô thuéc lµ
)(
2 off
θµpiα +−<<Π
II.Ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn riªng
§Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu cho ®éng c¬ ta cÇn cã 1 bé ®iÒu
khiÓn L«gic. S¬ ®å cña bé ®iÒu khiÓn L«gic nh sau :
Khi ®iÒu khiÓn riªng hai bé biÕn ®æi lµm viÖc riªng rÏ nhau, t¹i mét
thêi ®iÓm chØ ph¸t xung ®iÒu khiÓn vµo mét bé biÕn ®æi cßn mét bé biÐn ®æi
kia bÞ kho¸ do cha cã xung ®iÒu khiÓn. HÖ cã hai bé biÕn ®æi lµ B§1vµ B§2
víi c¸c m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn t¬ng øng lµ FX1 vµ FX2 . TrËt tù ho¹t
®éng cña bé ph¸t xung nµy ®îc quy ®Þnh bëi c¸c tÝn hiÖu l«gic b1 vµ b2.
Qu¸ tr×nh h·m vµ ®¶o chiÒu ®îc m« t¶ b»ng ®å thÞ thêi gian. Trong kho¶ng
thêi gian tõ 0 -> t1 bé B§1 lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh lu víi α1 < pi/2 cßn bé
B§2 th× kho¸ . T¹i t1 ph¸t lÖnh ®¶o chiÒu bëi iL§ gãc ®iÒu khiÓn α1 t¨ng ®ét
biÕn lín h¬n pi/2 dßng ®iÖn phÇn øng gi¶m vÒ kh«ng lóc nµy c¸c xung ®Ó
kho¸ bé B§1 . Thêi ®iÓm t2 ®îc x¸c ®Þnh bëi c¶m biÕn dßng ®iÖn SI1. Trong
kho¶ng thêi gian trÔ t= t3 – t2 bé B§1 bÞ kho¸ hoµn toµn, dßng ®iÖn phÇn øng
bÞ triÖt tiªu. T¹i t3 s®® E vÉn cßn d¬ng, tÝn hiÖu l«gic b2 kÝch cho FX2 më
B§2 víi gãc α > pi/2 vµ sao cho dßng ®iÖn phÇn øng kh«ng vît qu¸ gi¸ trÞ
cho phÐp ®éng c¬ ®îc h·m t¸i sinh. NÕu nhÞp ®iÖu gi¶m α2 phï hîp víi qu¸n
Trang 1
1
2L
iLd
b1
b2
b1
b2
§å ¸n m«n häc
[email protected]
tÝnh cña hÖ th× cã thÓ duy tr× dßng ®iÖn h·m vµ dßng ®iÖn khëi ®éng ngîc
kh«ng ®æi , ®iÒu nµy ®îc thùc hiÖn bëi c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh tù ®éng
dßng ®iÖn cña hÖ thèng trªn s¬ ®å cña khèi l«gic LOG , iL§ , iL1 , iL2 lµ c¸c tÝn
hiÖu l«gic ®Çu vµo b1,b2 lµ c¸c tÝn hiÖu l«gic ®Çu ra ®Ó kho¸ c¸c bé ph¸t
xung ®iÒu khiÓn.
iL§ = 1 ph¸t xung ®iÒu khiÓn më B§1.
iL§ = 0 ph¸t xung ®iÒu khiÓn më B§2.
i1L (i2L) = 1 cã dßng ®iÖn ch¶y qua bé B§1 vµ B§2
b1(b2) = 1 kho¸ bé ph¸t xung FX1 vµ FX2.
Tõ m¹ch l«gic trªn ta cã:
LLLD
LLLD
iiib
iiib
1
__
22
2
__
1
__
1
.
.
+=
+=
NhËn xÐt:
• HÖ truyÒn ®éng van ®¶o chiÒu ®iÓu khiÓn riªng cã u ®iÓm lµ lµm viÖc
an toµn ,kh«ng cã dßng ®iÖn c©n b»ng ch¶y gi÷a c¸c bé biÕn ®æi nªn
kh«ng cÇn thiÕt kÕ cuén kh¸ng c©n b»ng ,song cÇn mét kho¶ng thêi
gian trÔ trong ®ã dßng ®iÖn ®éng c¬ b»ng kh«ng.
• Do nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn riªng dïng hai bé biÕn ®æi lµm viÖc ®éc lËp,
trong mét thêi ®iÓm th× chØ cã mét bé B§ lµm viÖc cßn bé B§ kia ph¶i
ch¾c ch¾n kho¸( cã nghÜa lµ dßng ®iÖn qua bé B§ nµy ph¶i b»ng “0”). Ta
sÏ dïng xenx¬ dßng ®iÖn ®Ó nhËn biÕt cã dßng ®iÖn ch¹y qua bé B§ hay
kh«ng. xenxo dßng nµy ta dïng ®iÖn trë shunt .®iÖn trë nµy khi cã dßng
qua nã th× mét ®iÖn ¸p cì 60 mV lÊy ra ë ®Çu ra .tÝn hiÖu nµy qua bé
khuyÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p nµy
• Ta dïng mét kh©u thuËt to¸n so s¸nh LM311: tÝn hiÖu dßng ®iÖn qua
xenx¬ ®îc h¹ trªn mét ®iÖn trë RS t¹o ra tÝn hiÖu ®iÖn ¸p Vi.
Trang 1
-E
+E
R23
R24
R22 A5
UI
§å ¸n m«n häc
[email protected]
§Çu ra ch©n 7 m¾c víi nguån nu«i +5V qua ®iÖn trë kÐo lªn 1kΩ. §Êt cña bé
so ch©n 1 ®îc m¾c vµo ®Çu nèi ®Êt cña m¹ch. C¸ch m¾c nµy dÉn ®Õn ®Çu ra
cã c¸c tr¹ng th¸i kh¶ dÜ lµ 0 vµ 5V .L«gic cña m¹ch lµ:
V0 =5V ®èi víi Vi > 0
V0 =0V ®èi víi Vi < 0
NÕu V0 = 5V nghÜa lµ bé B§ ®ã cã dßng ®iÖn ch¹y qua.
NÕu V0 = 0V cã nghÜa lµ bé B§ ®ã kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua .
• Do m¹ch ®iÓu khiÓn riªng cÇn cã thêi gian t¹o trÔ nªn ta chän bé t¹o
trÔ lµ m¹ch 555
0
0
1
1
2
2
3
3
4
4 5
5
8
6
7
4
2 1
3
5
555
+U
R1
R2
C1 C2
Ura
a.
Gãc phôc håi offθ =10o thêi gian phôc håi T off =555 sµ
T = R1.C1 = 555.10-6 chän R1 = 470 Ω vµ C1 = 1,5 Fµ
Ch¬ng IV
ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch lùc
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
I. TÝnh chän Tiristo
Khi lùa chän van ta dùa vµo 2 th«ng sè c¬ b¶n quan träng nhÊt lµ dßng
®iªn qua van vµ ®iÖn ¸p ngîc lín nhÊt mµ van chÞu ®îc , c¸c th«ng sè c¬ b¶n
cña van ®îc tÝnh nh sau :
+ §iÖn ¸p ngîc ®Æt lªn van :
Ulv = Ung.max = knv . U2 = knv . Udm / ku
Trong ®ã :
knv , ku lÇn lît lµ hÖ sè ®iÖn ¸p ngîc vµ hÖ sè ®iÖn ¸p cña m¹ch lùc
§èi víi s¬ ®å cÇu 1 pha th× : knv = 1,41 ; ku = 0,92
U®m lµ ®iÖn ¸p cung cÊp cho phÇn øng : U®m = 600V
Do ®ã : Ung.max = 1,41. 9,0
600
= 940V
+ Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van cÇn cã
Ilv = Ihd = khd.I®m
Trong ®ã :
Ihd lµ dßng ®iÖn hiÖu dông qua van
Khd lµ hÖ sè hiÖu dông øng víi s¬ ®å cÇu 1 pha khd = 0,71
I®m lµ dßng ®iÖn qua t¶i ( cung cÊp cho phÇn øng )
Do ®ã : Ilv = 0,71.5 = 3,55 A
§Ó s¬ ®å lµm viÖc tin cËy ta cÇn ph¶i la chän c¸c van cã ®é d÷ tr÷ , do
®ã ta chän th«ng sè cña van :
+ §iÖn ¸p ngîc cña van cÇn chän
Ung-v = kdt-U . Ung-max
Víi Kdt =1,6 ÷ 2 lµ hÖ sè d÷ tr÷ ®iÖn ¸p , chän kdt -U = 1,6
Do ®ã : Ungmax = 1,6.940 = 1504V ≈ 1,5 kV
+ Dßng ®iÖn hiÖu dông cña van ®îc chän
Ihd-v = kdt-I .Ilv
Víi kdt-i lµ hÖ sè d÷ tr÷ dßng ®iÖn , chän kdt-I = 4
Do ®ã : Ihd-v = 4.3,55 = 14,2 A
- Dùa vµo 2 th«ng sè Ihd-v vµ Ung.max ta lùa chän van cã sè liÖu nh b¶ng sau
Ký hiÖu Un
(V)
Ihd
(A)
Ig
(A)
Ug
(V)
Ih
(A)
Ir
(A)
∆U
(V) dt
du
(V/s) TC
(µs)
Tmax
(0C)
T35-
N-1800
BOF
1800 35 0,12 1,4 0,2 0,02 2 1000 120 125
Trong ®ã :
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
- §iÖn ¸p ngîc van : Un = 1800 (V)
- Dßng hiÖu dông van : I®m = 35 (A)
- Dßng xung ®iÒu khiÓn : I®k max = 120(mA)
- §iÖn ¸p xung ®iÒu khiÓn : U®k max = 2 (V)
- Dßng ®iÖn gi÷ : Ih max = 200 (mA)
- Dßng ®iÖn dß : Ir max =20 (mA)
- §é sôt ¸p lín nhÊt : )(2max VU =∆
- Tèc ®é thay ®æi ®iÖn ¸p : )/(1000 sV
dt
dU
=
- Thêi gian chuyÓn m¹ch : tcm = 120( sµ )
- NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp :Tmax =125 0C
II. TÝnh to¸n MBA chØnh lu
M¹ch ®iÖn phÇn øng lµ m¹ch chØnh lu cÇu 1 pha nªn ta cÇn thiÕt kÕ
MBA 1 pha . Ta lùa chän MBA cã m¹ch tõ lµ h×nh ch÷ E ( cã 1 trô ) ®îc
lµm m¸t b»ng c¸c l¸ t¶n nhiÖt .
1.TÝnh to¸n th«ng sè cña MBA :
1. §iÖn ¸p s¬ cÊp cña MBA lµ ®iÖn ¸p líi : U1 = 220 V
2. §iÖn ¸p thø cÊp cña MBA
- Ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i :
Ud0.cosαmin = Ud + 2∆Uv + ∆Uba +∆Udn
Trong ®ã
αmin = 100 gãc dù tr÷ khi cã suy gi¶m ®iÖn ¸p líi .
∆Uv = 1,6(v) sôt ¸p trªn tiristor
∆Udn = 0 sôt ¸p trªn d©y nèi
∆Uba = ∆Ur + ∆Ux : sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng MBA.
Chän s¬ bé
∆Uba = 6%.Ud = 6% . 600 = 36(V)
Tõ ph¬ng tr×nh c©n b¨ng ®iÖn ¸p t¶i ta cã:
)(87,649
10cos
3602.2600
cos
.2
0
min
VU
UUUU
U
do
badnvd
do
=
+++
=
∆+∆+∆+
=
α
3. C«ng suÊt biÓu kiÕn cña MBA
Sba = ks.Pd-max
Trong ®ã :
+ ks : HÖ sè c«ng suÊt theo s¬ ®å , víi s¬ ®å cÇu 1 pha : ks = 1,23
+ Pd-max C«ng suÊt cña phô t¶i lóc cùc ®¹i
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Pd-max = Udo.Id = 649,87.5=3249,35 W
Do ®ã : Sba = 1,23.3249,35 =3996,885VA
§iÖn ¸p pha thø cÊp :
)(07,722
9,0
87,649
2 Vk
U
U
u
do
===
Dßng ®iÖn hiÖu dung thø cÊp MBA:
)(52 AIII dmd ===
Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp MBA:
)(41,165.
220
07,722.. 2
1
2
21 AIU
UIkI ba ====
- TÝnh to¸n tõ m¹ch
Chän m¹ch tõ h×nh ch÷ Ε ®îc ghÐp tõ nh÷ng l¸ t«n Silic lo¹i 310 cã
BÒ dµy t«n : 0,35mm
Tæn hao lµ : 1,7 W/kg
Tû träng : d = 7,8kg/dm3
- Chän lo¹i thÐp 330 c¸c l¸ thÐp cã ®é dµy 0,5 mm
- Chän s¬ bé mËt ®é tõ c¶m trong trô B =1(T)
* TÝnh trô
TiÕt diÖn trô s¬ bé cña trô T ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
QFe = kQ. fm
Sba
.
Trong ®ã :
Sba lµ c«ng suÊt pha cña m¸y biÕn ¸p
KQ HÖ sè phô thuéc vµo ph¬ng ph¸p lµm m¸t víi MBA lµm m¸t
kh«ng khÝ : kQ = 6
m la sè trô cña MBA :m =1
Thay sè : QFe = 6.
50.1
3996,885
= 53,64cm2
Ta cã : QFe = a.b = 53,64
Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ta thêng chän : 1< 5,1<
a
b
Ta chän : a= 6cm ; b = 8,94cm khi ®ã
a
b
= 1,49
Vµ n =
a
c
= 0,5 => c = 0,5a = 3cm
m =
a
h
= 2,5 => h = 2,5a = 15cm
Chän chiÒu cao trô h = 15(cm)
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
- TÝnh to¸n d©y quÊn
Sè vßng d©y mçi pha s¬ cÊp MBA:
74,184
1.10.64,53.50.44,4
220
...44,4 41
1
1 ≈==
−
TFe BQf
Uw (vßng)
LÊy w1 = 185 (vßng )
Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp MBA:
19,607185.
220
07,722. 1
1
2
2 === wU
Uw (vßng)
LÊy w2 = 608 (vßng)
- Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong MBA víi d©y dÉn b»ng ®ång MBA
kh« chän :
J1 = J2 = 2,75(A/mm2)
TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp MBA:
)(97,5
75,2
41,16 2
1
1
1 mmJ
IS ===
Chän d©y dÉn tiÕt diÖn h×nh trßn , c¸ch ®iÖn cÊp B
- ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn: S1 = 6,29(mm2 ).
- §êng kÝnh d©y dÉn d1 = 2,83mm
- §êng kÝnh d©y dÉn kÓ c¶ c¸ch ®iÖn dn1 = 2,95mm
TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp MBA:
)(818,1
75,2
5 2
2
2
2 mmJ
IS ===
Chän d©y dÉn tiÕt diÖn ch÷ nhËt, c¸ch ®iÖn cÊp B .
- ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn: S2 = 1,9113(mm2).
- §êng kÝnh d©y dÉn d2 = 1,56mm
- §êng kÝnh d©y dÉn kÓ c¶ c¸ch ®iÖn dn2 = 1,65mm
- KÕt cÊu d©y quÊn s¬ cÊp :
Trang 1
b
hH
c
C
a c
H×nh 1 s¬ ®å kÕt cÊu m¸y
biÕn ¸p
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Thùc hiÖn d©y quÊn theo kiÓu ®ång t©m bè trÝ theo chiÒu däc trô
TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp cña cuén s¬ cÊp :
4,4695,0.
295,0
59,015.
.2
1
11 =
−
=
−
= e
g k
b
hh
w (vßng)
LÊy w1l = 46 vßng
Trong ®ã : ke = 0,95 hÖ sè Ðp chÆt
h : chiÒu cao trô
hg : kho¶ng c¸ch tõ g«ng ®Õn cuén d©y s¬ cÊp
hg = 2.dn1 = 2.2,95 = 0,59cm
- TÝnh s¬ bé líp d©y ë cuén s¬ cÊp:
02,4
46
185
11
1
11 === w
wn (líp)
Chän líp n11 = 4líp.
Nh vËy cã 185 vßng chia lµm 4 líp , chän 3 líp ®Çu 46 vßng , líp thø 4 cã
197 – 3 . 46 = 47 (vßng)
ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén s¬ cÊp :
)(28,14
95,0
46.295,0.11
1 cmk
bwh
e
===
Chän èng quÊn lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn lãt gi÷a trô vµ d©y quÊn cã bÒ
dÇy : d01=0,3 (mm)
Chän líp c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y quÊn cã bÒ dµy cd1 = 0,1mm
- §êng kÝnh cña cuén d©y trong cïng
Dt1 = 22 ba + + 2.d01= 22 94,86 + + 2. 0,03= 10,82 cm
- §êng kÝnh cña cuén d©y ngoµi cïng
Dn1 + 2( dn1 + cd1 )n1 = 10,82 + 2( 0,295+0,01).4 = 13,26cm
- §êng kÝnh cña trung b×nh cña cuén d©y s¬ cÊp
Dtb-1 = 2
11 nt DD + =
2
26,1382,10 +
= 12,04cm
- ChiÒu dµi d©y quÊn s¬ cÊp
L1 = II.Dtb-1.w1 = 3,14.12,04.185 =6994,036cm
2.KÕt cÊu d©y quÊn thø cÊp
- Chän chiÒu dµi cao cña cuén d©y thø cÊp h2 = h1 = 14,28cm
TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp cña cuén s¬ cÊp :
3,8095,0.
165,0
33,028,14.
.2
2
2
2 =
−
=
−
= e
g
l kb
hh
w (vßng)
LÊy w1l = 80 vßng
Trong ®ã : ke = 0,95 hÖ sè Ðp chÆt
h : chiÒu cao trô
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
hg : kho¶ng c¸ch tõ g«ng ®Õn cuén d©y s¬ cÊp
hg = 2.dn2 = 2.0,165 = 0,33mm
- TÝnh s¬ bé líp d©y ë cuén s¬ cÊp:
6,7
80
608
21
2
2 === w
wn l (líp)
Chän líp n21 = 8 líp.
Nh vËy cã 608 vßng chia lµm 8 líp , chän 7 líp ®Çu 560 vßng , líp thø 8 cã
608 – 7 . 80 = 49 (vßng)
Chän èng quÊn lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn lãt gi÷a trô vµ d©y quÊn cã bÒ
dÇy : d02 = 0,3 (mm)
Chän líp c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y quÊn cã bÒ dµy cd2 = 0,1mm
- §êng kÝnh cña cuén d©y trong cïng
Dt2 = Dn1+ 2.d02 = 13,32m
- §êng kÝnh cña cuén d©y ngoµi cïng
Dn2=Dt2 + 2( dn2 + cd2 )n2 = 13,32+ 2(0,165+0,01).8 = 16,12cm
- §êng kÝnh cña trung b×nh cña cuén d©y s¬ cÊp
Dtb-2= 2
22 nt DD + =
2
12,1632,13 +
= 14,72cm
- ChiÒu dµi d©y quÊn s¬ cÊp
L2 = II.Dtb-2.w2 = 3,14.14,72.608 = 281022,24cm = 2810m
• KiÓm tra ®iÒu kiÖn cña cùa sæ
- ChiÒu dµy cña d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp khi quÊn lªn trô :
D = ( d01+ d02 ) + (dn1 + cd1)w1+ ( d02 + cd02).w2
= 0,3+ 0,3 + ( 2,95+ 0,1).4 + ( 1,65 + 0,1).8 = 26,8mm
- Khe há kh«ng khÝ gi÷a d©y quÊn vµ m¹ch tõ
E = C- D = 3- 2,505 = 0,495 cm => ®ñ ®Ó lµm m¸t vµ c¸ch ®iÖn
Nh vËy kÝch thíc cña lâi thÐp mµ ta thiÕt kÕ lµ phï hîp..
III. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ cho m¹ch ®éng lùc
1. B¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®é cho c¸c van b¸n dÉn
Khi lµm viÖc víi dßng ®iÖn ch¹y qua trªn van cã sôt ¸p , do ®ã cã tèn
hao c«ng suÊt ∆p ,tèn hao nµy sinh ra nhiÖt ®èt nãng van b¸n dÉn .
MÆt kh¸c van b¸n dÉn chØ ®îc phÐp lµm viÖc díi nhiÖt ®é cho phÐp Tcp
nµo ®ã nÕu qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp th× c¸c van b¸n dÉn sÏ bÞ ph¸ háng . §Ó
cho van b¸n dÉn lµm viÖc an toµn, kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt, ta ph¶i chän
vµ thiÕt kÕ hÖ thèng to¶ nhiÖt hîp lý .
+Tæn thÊt c«ng suÊt trªn 1 Tiristor
∆P=∆U.Ilv = 2.3,55 = 7,1(W)
Trong ®ã : ∆U Sôt ¸p trªn van : ∆U = 2 (V)
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Ilv Dßng lµm viÖc ch¹y qua van Ilv = 3,55A
- Ta biÕt r»ng nÕu ∆P < 20W th× van cã thÓ lµm viÖc víi dßng ®iÖn tèi
®a lµ 10%I®m mµ kh«ng cÇn c¸nh t¶n nhiÖt .Nhng v× Ilv >10%I®m ( 3,55
> 10%.35) nªn ta ph¶i thiÕt kÕ c¸nh t¶n nhiÖt g¾n lªn van ®Ó to¶ nhiÖt
cho c¸c van
- Tæng diÖn tÝch bÒ mÆt to¶ nhiÖt :
τ.mk
PS ∆=
Trong ®ã :
∆p : tæn hao c«ng suÊt (W)
T: ®é chªnh lÖch so víi m«i trêng
Tmt = 400C
NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña Tcp=1250C
Chän nhiÖt ®é trªn c¸nh to¶ nhiÖt Tlv=800C
T=Tlv-Tmt =80 – 40 = 400C
Km :HÖ sè to¶ nhiÖt b»ng ®èi lu vµ bøc x¹
Chän Km=8 (w/m2. 0C)
VËy:
22 875,221)(0221875,0
40.8
1,7 cmmSm ===
Chän lo¹i c¸nh to¶ nhiÖt cã 10 c¸nh
KÝch thíc mçi c¸nh a.b= 5.5(cm2)
Tæng diÖn tÝch to¶ nhiÖt cña c¸nh
S=10.2.5.5 = 250(cm2)
2.B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn cña van
Dïng 1 apt«m¸t ®Ó ®ãng ng¾t m¹ch ®éng lùc, tù ®éng b¶o vÖ khi qu¸
t¶i vµ ng¾t m¹ch Tiristor, ng¾t m¹ch ®Çu ra ®é biÕn ®æi, ng¾t m¹ch thø cÊp
MBA ng¾t m¹ch ë chÕ ®é nghÞch lu.Chän 1 ¸pt«m¸t dùa vµo c¸c th«ng sè
sau:
+ §iÖn ¸p ®Þnh møc : Udm =220V
+ Dßng ®iÖn lµm viÖc ®Þnh møc : I®m = 1,1.I1 = 1,1. 16,41 = 18,051A
+ ChØnh ®Þnh dßng ng¾n m¹ch : Inm = 2,5. I1 = 1,5.16.41 = 41,025A
+ Dßng qu¸ t¶i : Iqt = 1,5. I®m = 1,5. 16,41 = 24,615A
VËy ta chän 1 ¸pt«m¸t cã :
Lo¹i U®m (A) I®m( A) Inm (A) Iqr (A)
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
LK 220 20 45 25
- Chän 1 cÇu giao ®Ó t¹o khe hë an toµn khi sö ch÷a hÖ truyÒn ®éng.
- Dïng d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c Tiristor ng¾n
m¹ch ®Çu ra cña bé CL.
+ Nhãm 1CC : Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 1cc
)(5,55.1,1.1,11 AII lvCC ===
+ Nhãm 2CC : Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 2cc
)(095,355,3.1,1.1,12 AII hdCC ===
+ Nhãm 3CC : Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 3cc , dïng ®Ó b¶o
vÖ ®éng c¬ trong trêng hîp më m¸y :
)(255.5.3 AIkI DCdmmmCC === −
VËy chän cÇu ch¶y nhãm 1CC, 2CC vµ 3CC cã Iday ch¶y theo b¶ng sau :
Nhãm 1CC 2CC 3CC
Idc (A) 6 4 25
3.B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van
B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p : do qu¸ tr×nh ®ãnh c¾t c¸c Tiristor ®îc thùc hiÖn
b»ng c¸ch m¾c R-C song song víi Tiristor .Khi cã sù chuyÓn m¹ch c¸c ®iÖn
tÝch tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn ngîc trong
kho¶ng thêi gian ng¾n ,sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ngîc g©y ra
søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ®iÖn ¸p gi÷a
anod vµ catod cña Tiristor .
Khi cã m¹ch R-C m¾c song song víi Tiristor t¹o ra m¹ch vßng phãng
®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn Tiristor kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p .
Theo kinh nghiÖm R1 = ( 20 -> 100 ) Ω
C1 = ( 0,1-> 2) µF
B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ líi ®iÖn . ta m¾c m¹ch R-C nh m¹ch läc nµy
mµ ®Ønh xung gÇn nh n»m l¹i hoµn toµn trªn ®iÖn trë ®êng d©y .
Chän R1= 40 (Ω)vµ C1= 0,8µF
Trang 1
R C
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Ch¬ng V
TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn
I.Yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn
M¹ch ®iÒu khiÓn lµ kh©u rÊt quan träng trong bé biÕn ®æi Tiristo v× nã
®ãng vai trß chñ ®¹o trong viÖc quyÕt ®Þnh chÊt lîng vµ ®é tin cËy cña BB§.
Yªu cÇu cña m¹ch ®iÒu khiÓn cã thÓ tãm t¾t trong 6 ®iÓm chÝnh sau:
+ Yªu cÇu vÒ ®é réng xung ®iÒu khiÓn.
+ Yªu cÇu vÒ ®é lín xung ®iÒu khiÓn.
+ Yªu cÇu vÒ ®é dèc sên tríc cña xung (cµng cao th× viÖc më cµng tèt
th«ng thêng 0,1A/μ,
dt
diDK ≥ ).
+ Yªu cÇu vÒ sù ®èi xøng cña xung trong c¸c kªnh ®iÒu khiÓn.
+ Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy.
. §iÖn trë kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i nhá ®Ó Tiristor kh«ng tù më khi dßng
rß t¨ng.
.Xung ®iÒu khiÓn Ýt phô thuéc vµo dao ®éng nhiÖt ®é, dao ®éng ®iÖn
¸p nguån.
. CÇn khö ®îc nhiÔu c¶m øng ®Ó tr¸nh më nhÇm.
+ Yªu cÇu vÒ l¾p r¸p vËn hµnh.
. ThiÕt bÞ thay thÕ dÔ l¾p r¸p vµ ®iÒu chØnh.
. DÔ l¾p lÉn vµ mçi khèi cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ®éc lËp.
II. Nguyªn lý chung cña m¹ch ®iÒu khiÓn.
1. NhiÖm vô cña m¹ch ®iÒu khiÓn
Lµ t¹o ra c¸c xung vµo ë nh÷ng thêi ®iÓm mong muèn ®Ó më c¸c van ®éng
lùc cña bé chØnh lu.
- Tiristor chØ më cho dßng ®iÖn ch¶y qua khi cã ®iÖn ¸p d¬ng ®Æt trªn Anèt
vµ cã xung ¸p d¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông g× n÷a.
- Chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn :
+ §iÒu chØnh ®îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú d-
¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn anèt – katèt cña tiristor.
+ T¹o ra ®îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më tiristor ®é réng xung tx < 10µs.
BiÓu thøc ®é réng xung:
dt
di
It dtx =
Trong ®ã: I®t lµ dßng duy tr× cña tiristor.
di/dt : tèc ®é t¨ng trëng cña dßng t¶i.
§èi tîng cÇn ®iÒu khiÓn ®îc ®Æc trng bëi ®¹i lîng ®iÒu khiÓn lµ gãc α.
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
2. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn.
M¹ch ®iÒu khiÓn tiristor cã thÓ ph©n lo¹i theo nhiÒu c¸ch. Song c¸c m¹ch
®iÒu khiÓn ®Òu dùa theo nguyªn lý thay ®æi gãc pha vµ theo ®ã ta cã hai
nguyªn lý khèng chÕ “ngang” vµ khèng chÕ “®øng”.
- Khèng chÕ “ngang “ lµ ph¬ng ph¸p t¹o gãc α thay ®æi b»ng c¸ch dÞch
chuyÓn ®iÖn ¸p ra h×nh sin theo ph¬ng ngang so víi ®iÖn ¸p tùa.
+ Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p khèng chÕ nµy lµ gãc α phô thuéc vµo
d¹ng ®iÖn ¸p vµ tÇn sè líi, do ®ã ®é chÝnh x¸c cña gãc ®iÒu khiÓn thÊp.
- Khèng chÕ “®øng” lµ ph¬ng ph¸p t¹o gãc α thay ®æi b»ng c¸ch dÞch
chuyÓn ®iÖn ¸p chñ ®¹o theo ph¬ng th¼ng ®øng so víi ®iÖn ¸p tùa r¨ng ca.
+ Ph¬ng ph¸p khèng chÕ “®øng” cã ®é chÝnh x¸c cao vµ kho¶ng ®iÒu
khiÓn réng ( tõ 0 -> 1800 ).
+ Cã hai ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn “®øng “:
. across
. tuyÕn tÝnh
• Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh
Tæng ®¹i sè cña Ur + U®k ®a ®Õn ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh. B»ng c¸ch
lµm biÕn ®æi U®k ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra tøc lµ
®iÒu chØnh ®îc gãc α.
Khi U®k = 0 ta cã α = 0.
Khi U®k 0.
Quan hÖ gi÷a α vµ U®k nh sau:
rmax
dk
U
Uπ.α =
• Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng “acrcoss”.
Nguyªn t¾c nµy dïng hai ®iÖn ¸p:
+ §iÖn ¸p ®ång bé Ur vît tríc ®iÖn ¸p anèt – catèt mét gãc b»ng pi/2
(NÕu UAK = A.sinwt th× Ur = B.coswt )
+ §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®îc U®k lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh
®îc biªn ®é theo hai híng (d¬ng vµ ©m).
Trªn h×nh vÏ ®êng nÐt ®øt lµ ®iÖn ¸p anèt – catèt tiristor, tõ ®iÖn ¸p nµy ng-
êi ta t¹o ra Ur . Tæng ®¹i sè Ur + U®k ®îc ®a ®Õn ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh .
Khi Ur + U®k = 0 ta nhËn ®îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh :
U®k + B.cosα = 0
Do ®ã α = arccos(-U®k/B)
Thêng lÊy B = U®k max
Khi U®k = 0 th× α =pi/2
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Khi U®k = - U®k max th× α= 0
Nh vËy khi cho U®k biÕn thiªn tõ - U®k max ®Õn + U®kmax th× α biÕn thiªn tõ
0 ®Õn pi.
Nguyªn t¾c nµy ®îc sö dông trong cscs thiÕt bÞ chØnh lu ®ßi hái chÊt lîng
cao.
NhËn xÐt: Theo yªu cÇu thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn ta thÊy nguyªn t¾c
®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh lµ phï hîp, ta chän nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn
nµy.
Ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh
Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin ®Æt vµo anod cña Tiristo, ®Ó cã thÓ ®iÒu
khiÓn ®îc gãc më α cña Tiristo trong vïng ®iÖn ¸p + anod, ta cÇn t¹o mét
®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c, ta thêng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa lµ ®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. Tiristo ®îc më tõ thêi ®iÓm cã
xung ®iÒu khiÓn (t1,t4) cho tíi cuèi b¸n kú (hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0)
S¬ ®å nguyªn lý ®iÒu khiÓn chØnh lu
Trang 1
Udf
Urc
Udk
Ud
Xdk
t1 t2 t3 t4 t5
t
t
t
t
§å ¸n m«n häc
[email protected]
S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn.
§Ó thùc hiÖn ®îc ý ®å ®· nªu trong phÇn nguyªn lý ®iÒu khiÓn ë trªn,
m¹ch ®iÒu khiÓn bao gåm ba kh©u c¬ b¶n trªn h×nh 3
NhiÖm vô cña c¸c kh©u trong s¬ ®å khèi h×nh 3 nh sau:
+ Kh©u ®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 Tiristo
+ Kh©u 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
khuÕch ®¹i.
+ Kh©u t¹o xung cã nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më Tiristo. Xung ®Ó
më Tiristor cã yªu cÇu: sên tríc dèc th¼ng ®øng, ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu Tiristo
më tøc thêi khi cã xung ®iÒu khiÓn (thêng gÆp lo¹i xung nµy lµ xung kim
hoÆc xung ch÷ nhËt); ®ñ ®é réng víi ®é réng xung lín h¬n thêi gian më cña
Tiristo; ®ñ c«ng suÊt; c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch ®éng lùc (nÕu
®iÖn ¸p ®éng lùc qu¸ lín)
1) Khèi ®ång pha
Ngµy nay c¸c vi m¹ch ®îc chÕ t¹o ngµy cµng nhiÒu, chÊt lîng ngµy
cµng cao, kÝch thíc ngµy cµng gän, øng dông c¸c vi m¹ch vµo thiÕt kÕ m¹ch
®ång pha cã thÓ cho ta chÊt lîng ®iÖn ¸p tùa tèt, ®iÒu khiÓn gãc më lín gãc
Trang 1
§ång pha So s¸nh T¹o xung
A1 A2
0 01 12 23 34 45 5
R1A
0 01 12 23 34 45 5
R2
Ur
R3
C1
C
D1B
Tr
U1
d- dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n.b.
§å ¸n m«n häc
[email protected]
më cã thÓ ®¹t tíi 1800. Trªn s¬ ®å m« t¶ s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa dïng khuÕch
®¹i thuËt to¸n (K§TT).
2) Kh©u so s¸nh
S¬ ®å kh©u so s¸nh
§Ó x¸c ®Þnh ®îc thêi ®iÓm cÇn më Tiristo chóng ta cÇn so s¸nh hai tÝn
hiÖu U®k vµ Urc. ViÖc so s¸nh c¸c tÝn hiÖu ®ã cã thÓ ®îc thùc hiÖn b»ng
Tranzitor nhng Tranzitor kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng c¾t nh ta mong
muèn, do ®ã nhiÒu khi lµm thêi ®iÓm më Tiristo bÞ lÖch kh¸ xa so víi ®iÓm
cÇn më t¹i U®k = Urc.§Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ta dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n
.K§TT cã hÖ sè khuyÕch ®¹i rÊt lín nªn chØ cÇn mét tÝn hiÖu rÊt nhá ë ®Çu
vµo ta ®· cã ®iÖn ¸p ®Çu ra ë nguån nu«i .¦u ®iÓm cña nã lµ cã thÓ ph¸t
xung chÝnh x¸c t¹i U®k=Ura
3) Kh©u t¹o xung
Víi nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më Tiristo nh ®· nªu ë trªn, tÇng
khuÕch ®¹i cuèi cïng thêng ®îc thiÕt kÕ b»ng Tranzitor c«ng suÊt, nh m« t¶
trªn h×nh 6a. §Ó cã xung d¹ng kim göi tíi Tiristo, ta dïng biÕn ¸p xung
(BAX), ®Ó cã thÓ khuÕch ®¹i c«ng suÊt ta dïng Tr, ®i«t D b¶o vÖ Tr vµ cuén
d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung khi Tr kho¸ ®ét ngét. MÆc dï víi u ®iÓm ®¬n gi¶n,
nhng s¬ ®å nµy ®îc dïng kh«ng réng r·i, bëi lÏ hÖ sè khuÕch ®¹i cña
tranzitor lo¹i nµy nhiÒu khi kh«ng ®ñ lín, ®Ó khuÕch ®¹i ®îc tÝn hiÖu tõ kh©u
so s¸nh ®a sang.
TÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng b»ng s¬ ®å darlington nh trªn h×nh 6b thêng
hay ®îc dïng trong thùc tÕ. ë s¬ ®å nµy hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng ®îc yªu
cÇu vÒ khuÕch ®¹i c«ng suÊt, khi hÖ sè khuÕch ®¹i ®îc nh©n lªn theo th«ng
sè cña c¸c tranzitor.
Trong thùc tÕ xung ®iÒu khiÓn chØ cÇn cã ®é réng bÐ (cì kho¶ng (10 ÷
200) µs), mµ thêi gian më th«ng c¸c tranzitor c«ng suÊt dµi (tèi ®a tíi mét
nöa chu kú - 0.01s), lµm cho c«ng suÊt to¶ nhiÖt d cña Tr qu¸ lín vµ kÝch th-
íc d©y quÊn s¬ cÊp biÕn ¸p d lín. §Ó gi¶m nhá c«ng suÊt to¶ nhiÖt Tr vµ kÝch
thíc d©y s¬ cÊp BAX chóng ta cã thÓ thªm tô nèi tÇng nh h×nh 6c. Theo s¬
Trang 1
A33
Ura
R4
Udk
R5
Urc
b.
A3
Ura
Urc
Udk
c.
R5
R4
§å ¸n m«n häc
[email protected]
®å nµy, Tr chØ më cho dßng ®iÖn ch¹y qua trong kho¶ng thêi gian n¹p tô, nªn
dßng hiÖu dông cña chóng bÐ h¬n nhiÒu lÇn.
3 .S¬ ®å m¹ch ®iÒu kiÓn
- Tõ nh÷ng ph©n tÝch ë trªn ta cã s¬ ®å cña m¹ch ®iÒu kiÓn :
4. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å ®iÒu khiÓn:
Trang 1
S¬ ®å c¸c kh©u khuÕch ®¹i.
a- b»ng tranzitor c«ng suÊt; b- b»ng s¬ ®å darlington;
c- s¬ ®å cã tô nèi tÇng.
Rf
A1 A2
R1A
R2
R3
C1
D1B
Tr1
U1
Ud
Urc
+E
A3
Ura
R4
R5
BAX
D2
R6
R7
C2
Tr2
R
Uv Tr2
BAX+E
D2
Tr1
b.
R
6
R
7Uv
Tr1
BAX
+E
D2
a.
R
6
R
7
R
6
Uv Tr2
BAX+E
D2
Tr1
C2
D
c.
R
f
§å ¸n m«n häc
[email protected]
§iÖn ¸p vµo t¹i ®iÓm A (UA) cã d¹ng h×nh sin, trïng pha víi ®iÖn ¸p
anod cña Tiristo T, qua khuÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT) A1 cho ta chuçi xung
ch÷ nhËt ®èi xøng UB. PhÇn ¸p d¬ng cña ®iÖn ¸p ch÷ nhËt UB qua ®i«t D1
tíi A2 tÝch ph©n thµnh ®iÖn ¸p tùa Urc. §iÖn ¸p ©m cña ®iÖn ¸p UB lµm më
th«ng tranzitor Tr1, kÕt qña lµ A2 bÞ ng¾n m¹ch (víi Urc = 0) trong vïng UB
©m. Trªn ®Çu ra cña A2 chóng ta cã chuçi ®iÖn ¸p r¨ng ca Urc gi¸n ®o¹n.
§iÖn ¸p Urc ®îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k t¹i ®Çu vµo cña
A3. Tæng ®¹i sè Urc + U®k quyÕt ®Þnh dÊu ®iÖn ¸p ®Çu ra cña K§TT A3.
Trong kho¶ng 0 ÷ t1 víi U®k > Urc ®iÖn ¸p UD cã ®iÖn ¸p ©m. Trong
kho¶ng t1 ÷ t2 ®iÖn ¸p U®k vµ Urc ®æi ngîc l¹i, lµm cho UD lËt lªn d¬ng.
C¸c kho¶ng thêi gian tiÕp theo gi¶i thÝch ®iÖn ¸p UD t¬ng tù.
C¸c xung ra UF lµm më th«ng c¸c tranzitor, kÕt qu¶ lµ chóng ta nhËn
®îc chuçi xung nhän Xdk trªn biÕn ¸p xung, ®Ó ®a tíi më Tiristo T.
III. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña m¹ch ®iÒu khiÓn
M¹ch ®iÒu kiÓn ®îc tÝnh xuÊt ph¸t tõ yÒu cÇu vÒ xung më Tiristor , do
®ã ta cã c¸c th«ng sè c¬ b¶n ®Ó tÝnh m¹ch ®iÒu kiÓn :
+ §iÖn ¸p ®iÒu kiÓn Tiristor : U®k = 1,4V
+ Dßng ®iÖn ®iÒu kiÓn Tiristor : I®k = Ig = 0,12A
+ Thêi gian më Tiristor : tm = 120ms
+ §é réng cña xung ®iÒu kiÓn :tx = 167ms
+ TÇn sè xung ®iÒu kiÓn fx = 3kHz
+ §é mÊt ®èi xøng cho phÐp : ∆α = 40
+ §iÖn ¸p nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn U = 12V
+ Møc sôt biªn ®é xung : sx = 0,15
1. TÝnh m¸y biÕn ¸p xung
Chän vËt liÖu lµm lâi lµ FÎit HM , lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn lµm viÖc trªn q
fÇn cña ®Æc tÝnh tõ hãa cã ∆B = 0,3T ;∆H = 30A/m kh«ng cã khe hë kh«ng
khÝ
+ TØ sè biÕn ¸p xung chän m –3
+ §iÖn ¸p th÷ cÊp cña MBA xung : U2 = U®k = 1,4V
+ §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén thø cÊp MBA xung :
U1 = mU2 = 3,14 = 4,2V
+Dßng ®iÖn thø cÊp cña MBA xung : I2 = I®k = 0,12A
+ Dßng ®iÖn s¬ cÊp cña MBA xung : I1 = 2.I2/m = 2. 0,12/3 = 0,08A
+ §é tõ thÈm trung b×nh t¬ng ®èi cña lâi thÐp
µtb = 6
0 10.25,1.30
3,0
. −
=
∆
∆
µH
B
= 8.103
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Víi µ0 = 1,25.10-6 (H/m) lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ
ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã :
V = Q.l = (µtb.µ0.tx.sx.U1.I1)/∆B2
Thay sè :
V= 8.103.1,25.10-6.0,15.167.4,2.0,08)/0,32
= 0,4676.10-6m3 = 0,4676.10-3cm3
Dùa vµo b¶ng tra cøu ta lùa chän ®îc m¹ch tõ cã thÓ tÝch V= 0,645cm3 vµ
kÝch thíc cô thÓ nh sau: Q =0,1cm2, l = 6,45cm ; a = 2,5mm ; b = 4mm ; d
=20mm ;
- Sè vßng d©y s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung :
- Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ
U1 = W1Q tx
BQW
dt
dB ∆
= 1
W1 = 8,23310.1,0.3,0
10.167.2,4
6
6
1
==
∆ −
−
BQ
txU
(vßng)
Chän w1 = 234 vßng
- Sè vßng d©y thø cÊp
W2 = 783
2341
==
m
W
(vßng)
Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1= 6 (A/mm2)
- TiÕt diÖn d©y cuèn thø cÊp
S1 = 0067,06
08,0
1
1
==
J
I
(mm2)
+ §êng kÝnh d©y cuèn thø cÊp
Trang 1
d D
a
b
R
f
§å ¸n m«n häc
[email protected]
d2 = 092,0
0067,0.44 1
==
Π pi
S
(mm)
Chän d = 0,1 (mm)
- TiÕt diÖn d©y cuèn thø cÊp
S2 = 03,04
12,0
2
2
==
J
I
(mm2)
Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4(A/mm2)
+ §êng kÝnh d©y cuèn thø cÊp
d2 = 95,1
03,0.44 2
==
pipi
S
(mm)
Chän d©y cã ®êng kÝnh d2 = 1,95 (mm)
- KiÓm tra l¹i hÖ sè lÊp ®Çy
Kl® =
1747,0
20
78.95,1234.1,0..
)
4
.(
..
2
22
2
2
21
2
1
2
2211 <=
+
=
+
=
+
d
WdWd
d
WSWS
pi
Nh vËy cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt .
2. TÝnh kh©u khuÕch ®¹i xung
Chän Tranzito c«ng suÊt lo¹i Tr3 lo¹i 2SC9111 Tranzito lo¹i npn vËt liÖu b¸n
dÉn lµ Si.
+ §iÖn ¸p gi÷a colecto vµ baz¬ khi hë m¹ch Emit¬ UCB0 = 40 (V) .
+ §iÖn ¸p gi÷a Emito vµ baz¬ khi hë m¹ch Colecto UEB0 = 4 (V) .
+ Dßng ®iÖn lín nhÊt mµ colecto cã thÓ chÞu ®ùng Imax = 500 (mA) .
+ C«ng suÊt tiªu t¸n ë colecto Pc = 1,7 (W) .
+ NhiÖt ®é lín nhÊt cña mÆt tiÕp gi¸p T1 = 1750C .
+ HÖ sè khuyÕch ®¹i β = 50
+ Dßng ®iÖn lµm viÖc cña colecto Ic3 = I1= 0,08 (mA)
+ Dßng ®iÖn lµm viÖc cña baz¬ Ib = 6,150
08,0
==β
cI (mA)
Ta thÊy r»ng trong hai lo¹i Tiristor ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ
Trang 1
Uv
Tr1
BAX
+E
D2
R
6
R
7
§å ¸n m«n häc
[email protected]
U®k = 2,0 (V) I®k = 0,1 (A)
Do ®ã ta chØ cÇn 1 tÇng khuyÕch ®¹i còng ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tranzito
- Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung E = 12(V) , víi nguån E =12 (V) ta
ph¶i m¾c thªm ®iÖn trë R10 nèi tiÕp víi cùc Emito cña Ir3 , R1 .
R7 = 5,9208,0
2,412
1
1
=
−
=
−
I
UE
(Ω)
TÊt c¶ c¸c Diod trong m¹ch ®iÒu khiÎn ®Òu dïng lo¹i 1N4009 cã tham
sè .
+ Dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = 10 (mA)
+ §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt Un = 25 (V)
+ §iÖn ¸p ®Ó cho Diod më th«ng Um = 1(V)
3.Chän tô C2 vµ R6
- §iÖn trë R6 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®a vµo Bazê cña Transistor Ir2
ta chän R9 tho· m·n ®iÒu kiÖn:
R6 ≥ Ω=Ω== − kI
U
B
8,225,281
10.2.8,0
5,4
3
3
Chän R6 = 3kΩ
Chän C2 sao cho C2.R6 ≤ tx
=> C2 ≤ nFFR
t x 6,55)(10.6,55
10.3
167 9
3
6
===
−
Chän C2 = 33nF
4.Chän c¸c khuÊt thuËt to¸n
- Mçi kÖnh ®iÒu kiÓn ph¶i dïng 4 khuyÕch ®¹i thuËt to¸n , do ®ã ta chän
8 IC lo¹i TL084 do h·ng texas instrument , mçi IC nµy cã 4 khuÕch
®¹i thuËt to¸n
- Th«ng sè cña IC TL084 :
+ §iÖn ¸p nguån nu«i : VCC = ± 18V, Chän VCC = ±12V
+ HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a 2 ®Çu vµo : ± 30V
+ NhiÖt ®é lµm viÖc : T = - 25÷85 C0
+ C«ng suÊt tiªu thô P = 0,68W
+ Tæng trë ®Çu vµo : Rmin = 106 Ω
+ Dßng ®iÖn ®Çu ra : Ira = 30pA
+ Dßng ®iÖn ®Çu vµo : Iv = 1mA
+ Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp : )/(13 sV
dt
du µ=
S¬ ®å ch©n IC TL084 :
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
.S¬ ®å ch©n IC TL084
13
1
14
2 3 4 5 6 7
12 11 10 9 8
- -
- -
+ +
+ +
U cc
5.TÝnh tÇng so s¸nh
- Mçi kªnh ®iÒu kiÓn cã 1 khuyÕch ®¹i thuËn to¸n ®ãng vai trß tÇng so
s¸nh ta chän lo¹i IC TL084 nh trªn
- Chän R4 = R5 > Ω== − kI
U
r
dk 12
10.1
12
3
- Trong ®ã nguån nu«i VCC = ± 12V , th× ®iÖn ¸p vµo A3 Ur = 12V dßng
®iÖn vµo h¹n chÕ Ilv < 10-3A do ®ã ta chän R4 = R5 = 15kΩ khi ®ã dßng
vµo A3 :
Ilv-max = mA8,010.15
12
3 =
6.Chän kh©u ®ång pha
Trang 1
A33
Ura
R4
Udk
R5
Urc
A1 A2
0 01 12 23 34 45 5
R1A
0 01 12 23 34 45 5
R2
Ur
R3
C1
C
D1B
Tr
U1
d- dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n.b.
§å ¸n m«n häc
[email protected]
§iÖn ¸p tô ®îc h×nh thµnh do sù n¹p cña tô C1 , mÆt kh¸c ®Ó ®¶m b¶o ph¹m
vi ®iÒu kiÓn réng th× gãc ®iÒu kiÓn α = 0 ÷ 1800 th× h»ng sè th¬× gian tô n¹p
®îc : Tr = R3.C1 = T/2 = 1/2f = 0,01s
Chän C1 = 1µF th× ®iÖn trë R3 = Ω== − kC
Tr 10
10.1
01,0
6
1
§Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p r¸p m¹ch R3 thêngg chän biÕn trë
R3 lín h¬n 10kΩ ®Ó ®iÒu chØnh
- Chon Tranzitor T1 lo¹i A564 cã c¸c th«ng sè:
+ TRanzitor loai pnp lµm bv»ng Si
+ §iÖn ¸p gi÷a Emitor vµ Baz¬ lóc há m¹ch colector :UEB0 =7V
+ Dßng ®iÖn lín nhÊt mµ colector cã thÓ chÞu ®îc : IC-max = 100mA
+ NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p : TCP = 1500
+ HÖ sè khuyÕch ®¹i β = 250
+ Dßng cùc ®¹i cña Baz¬ : IB3 = A
IC 4,0
250
100
==β
+ §iÖn trë ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo baz¬ Tranzitor Tr1 ®îc chän nh
sau :
Chän R2 tho· m·n ®iÒu kiÖn :
R2 ≥ Ω== −
− k
I
U
B
N 30
10.4,0
12
3
max
Chän R2 = 30kΩ
Chän ®iÖn ¸p ®ång pha : UA= 9V
§iÖn trë R1 ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo khuyÕch ddaij thuËt to¸n A1 th-
êng chän R1 sao cho dßng vµo khuyÕch ®¹i thuËt to¸n : Ir < 1mA. Do ®ã
R1 > Ω== − kI
U
r
A 9
10.1
9
3
Chän R1 = 10 kΩ
7.Tao ngu«n nu«i
Ta cÇn chän nguån nu«i ± 12V ®Ó cÊp cho BAX nu«i IC, c¸c bé ®iÒu
chØnh dßng ®iÖn tèc ®é , ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é . Ta dïng m¹ch chØnh lu cÇu ba
pha dïng ®ièt, ®iÖn ¸p tõ cÊp MBA nguån nu«i :
§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:
§iÖn ¸p ®Çu vµo : UV = 7 ÷ 35V.
§iÖn ¸p ®Çu ra : Ura = 12V víi IC 7812
Ura = - 12V víi IC 7912.
Dßng ®iÖn ®Çu ra : IR = 0 ÷ 1A.
Sôt ¸p nhá nhÊttrªn IC 7812 lµ ∆U = 4V
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Ud = 12- 4 = 8V
)(88,8
8,0
8
2 VU ==
Ta chän U2 = 9V.
Tô ®iÖn C4 , C5 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng hµi bËc cao.
Chän C4 = C5 = C6 = C7 =470µF.
8.TÝnh to¸n m¸y BA nguån nu«i vµ ®ång pha
Ta thiÕt kÕ MBA dïng cho c¶ 3 viÖc t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha vµ t¹o
nguån nu«i cho tÊt c¶ c¸c m¹ch ®iÒu kiÓn bao gåm c«ng suÊt cung cÊp cho 8
m¹ch ®ång pha vµ cung cÊp nguån nu«i cho 8 IC TL084 t¹o ra 32 khuyÕch
®¹i thuËt to¸n. Chän kiÓu MBA 1 pha 1 rô, trªn mçi trô cã 2 cuén d©y : 1
cuén s¬ cÊp vµ 1 cuén thø cÊp.
§iÖn ¸p lÊy ra ë thø cÊp MBA lµm ®iÖn ¸p ®ång pha , lÊy ra thø cÊp
cña nguån nu«i :
U2 = U2®p = UN = 9(V).
- Dßng ®iÖn thø cÊp MBA ®ång pha :
I2®p = IA1-max = 1(mA)
- C«ng suÊt cña MBA cung cÊp cho viÖc t¹o nªn ¸p ®ång pha
P®p = 8.I2-dp .U2-®p = 8.9.1.10-3 = 0,072( W)
- C«ng suÊt tiªu thô ë 8IC TL 084 sö dông lµm khuyÕch thuËt to¸n .
P8IC = 8.0,68 = 5,44W
- C«ng suÊt BA xung cÊp cho cùc 8 ®iÒu khiÓn Tiristor
Px = 8. U®k . I®k = 8.1,4.0,12 = 1,344(W)
Trang 1
+12V
0
7912
.
C7
C6
-12V
C5
C4
. 7812
220~
§å ¸n m«n häc
[email protected]
- Tæng c«ng suÊt cña MBA cung cÊp :
PΣ = P®p + P8IC + PX
PΣ = 0,072 + 5,44 +1,344 = 6,856(W)
- C«ng suÊt cña MBA cã kÓ ®Õn 5% tæn thÊt trong m¸y :
S = 1,05.PΣ = 1,05 .6,856 = 7,1988 (VA)
- Dßng ®iÖn thø cÊp MBA :
I2 = 9.6
1988,7
.6 2
=
U
S
= 0,133(A)
- Dßng ®iÖn s¬ cÊp MBA:
I1 = 220.3
1988,7
.3 1
=
U
S
= 0,011(A)
- TiÕt diÖn trô cña MBA ®îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm:
)(32,150.3
1988,7.6..
2cmfm
SkQ QT ===
Trong ®ã : kQ = 6 : hÖ sè phô thuéc ph¬ng thøc lµm m¸t.
m = 3 : sè trô cña MBA
f = 50 : tÇn sè ®iÖn ¸p líi.
- Ta chän lâi thÐp h×nh ch÷ E , cã ®é tõ c¶m B = 1T cã kÝch thíc nh
h×nh vÏ :
Ta cã : QFe = a.b = 1,32cm2
Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ta thêng chän 1 <
a
b
< 1,5 . Ta chän a = 1cm ; b
=1,32cm
Vµ m = 5,2=
a
h
=> h = 2,5.1 = 2,5 cm
n = 5,0=
a
c
=> c = 0,5.1 = 0,5 cm
- Chän mËt ®é tõ c¶m B = 1T ë trong trô ta cã sè vßng d©y s¬ cÊp :
Trang 1
b
hH
c
C
a c
§å ¸n m«n häc
[email protected]
07,575
1,32.104,44.50.1.
220
4,44.f.B.Q
Uw 4
Fe
1
1 ===
−
(vßng)
Chän w1 = 7508 ( vßng)
- Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = J2 = 2,75A/mm2.
- Ta cã tiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp :
)0,004(mm
2,75
0,011
J
IS 2
1
1
1 ===
- Chän d©y dÉn trßn , tiÕt diÖn theo qui chuÈn : S1 = 0,00785mm2
- §êng kÝnh thùc cña lâi d©y quÊn s¬ cÊp : d1 = 0,1mm
- §êng kÝnh cã kÓ c¸ch ®iÖn lµ D1 = 0,12mm.
- Sè vßng d©y thø cÊp :
07,13
220
9.7508
U
U.w
1
2
12 === w (vßng)
Chän w1 = 308 ( vßng)
- Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = J2 = 2,75A/mm2.
- Ta cã tiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp :
)0,048(mm
2,75
0,133
J
IS 2
2
2
2 ===
- Chän d©y dÉn trßn , tiÕt diÖn theo qui chuÈn : S2 = 0,095mm2
- §êng kÝnh thùc cña lâi d©y quÊn s¬ cÊp : d2 = 0,11mm
- §êng kÝnh cã kÓ c¸ch ®iÖn lµ D2 = 0,14mm.
- ChiÒu dµi m¹ch tõ :
L = 2c +3a =2.0,5 +3.1 = 4cm
- ChiÒu cao m¹ch tõ
H = 2a + h =2.1 + 2,5 = 4,5 cm
- Chän c¸c ®ièt cho bé chØnh lu
- Dßng ®iÖn hiÖu dông qua ®ièt
I§ = 2
2I = 094,041,1
133,0
= ( A)
- Chän ®ièt cã dßng ®Þnh møc
I§-®m = ki.I§ = 10.0,094 = 0,94 A ( ki = 10 hÖ sè d÷ tr÷ vÒ dßng )
- §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt mµ ®ièt ph¶i chÞu
Ung-max = )(229.6.6 2 VU ==
- Chän ®ièt cã ®iÖn ¸p ngîc lín nhÊt
U§ ng-max = ku.Ung-max = 2.22 = 44 (V)
Víi ku = 2 hÖ sè d÷ tr÷ vÒ ®iÖn ¸p
Chän ®ièt lo¹i : kY Z70 cã Ung-max = 50 (V) ; I®m = 20 (A)
Trang 1
§å ¸n m«n häc
[email protected]
Tµi LiÖu tham kh¶o
1. §iÖn tö c«ng suÊt - NguyÔn BÝnh ( Nhµ xuÊt b¶n KHKT)
2. TruyÒn §éng §iÖn - NguyÔn V¨n LiÔn ( Nhµ xuÊt b¶n KHKT )
3. M¸y §iÖn – TËp 1,2,3 – NguyÔn Kh¸nh Hµ - Vò Gia Hanh
( Nhµ xuÊt b¶n KHKT )
4. Tµi LiÖu Híng DÉn ThiÕt KÕ §TCS - Ph¹m Quèc H¶i
Trang 1