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

Lời nói đầu Việc sự dụng động cơ điện trong sản xuất và đời sống là rất rộng rãi , đặc biệt là động cơ điện chiều bởi vì động cơ điện 1 chiều có rất nhiều u điểm so vơi động cơ xoay chiều . Nhưng gắn liền với việc sử dụng động cơ điện 1 chiều là quá trình điều chỉnh, đảo chiều tốc độ của động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu của thực tế Là 1 sinh viên của khoa Điện và bộ môn Tự Động Hoá đợc trang bị với những kiến thức về nhiều môn học trong đó có môn điện tử công suât, qua các bài giảng của các thầy cô và quá trình tìm hiểu em đã hoàn thành bản đồ án này. Đây là mảng đề tài khá rộng, với khối lượng công việc lớn và mới mẻ đối với chúng em cho nên em đã gặp một số khó khăn trong qúa trình thiết kế, song được sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo Phạm Quốc Hải và sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn cùng lớp, nên em đã hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quí báu đó. Tuy nhiên do hạn chế về thời gian cũng nh về trình độ của bản thân, nên không tránh khỏi còn nhiều chỗ thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn để em hoàn thiện hơn bản đồ án này. Trong bản đồ án này em xin trình bày một số nội dung sau : Chương 1 : Giới thiệu Chung về động cơ điện một chiều. Chương 2 : Các phơng án tổng thể. Chương 3: Phân tích sự hoạt động của mạch thiết kế. Chương 4 : Thiết kế và tính toán mạch lực Chơng 5 : Tính toán và thiết kế mạch điều khiển. [IMG]http://www.**************/images/node-n.gif[/IMG] Sơ lược: Chương 1: Giới thiệu chung về động cơ điện một chiều I. Động cơ điện một chiều II. Điều chỉnh tốc độ động cơ và đảo chiều Chương 2: Các phương án tổng thể I .Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ đông cơ II. Lựa chọn phương án mạch lực Chương 3: Phân tích hoạt động của mạch thiết kế I. Nguyên lý hoạt động của mạch lực II. Phương pháp điều khiển riêng Chương 4: Thiết kế và tính toán mạch lực I. Tính chọn Tiristo II. Tính toán MBA chỉnh lưu III. Tính chọn các thiết bị bảo vệ cho mạch động lực Chương 5: Thiết kế tính toán mạch điều khiển I.Yêu cầu đối với mạch điều khiển II. Nguyên lý chung của mạch điều khiển. III. Tính toán các thông số của mạch điều khiển Giáo viên HD: Phạm Quốc Hải

pdf46 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2791 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế động cơ điện một chiều kích từ độc lập, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfDong co 1 chieu kich tu doc lap (Do an).pdf
Luận văn liên quan