Đồ án Thiết kế động cơ điện một chiều kích từ độc lập

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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com + 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com + 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com ∫∫∫∫ ++++ ++= 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com ( )( )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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com §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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com - §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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com - 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com ®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 nguyenvanbientbd47@gmai.com §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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com .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 nguyenvanbientbd47@gmai.com §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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com - 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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 nguyenvanbientbd47@gmai.com 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