Nguồn điện một chiều được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ ứng dụng trong sinh hoạt đến ứng dụng trong quốc phòng, công nông nghiệp, các ngành khoa học kỹ thuật và trong sản xuất công nghiệp hiện đại.
Những năm gần đây, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chưa từng thấy, nhất là lĩnh vực điện tử, tin học, tự động hoá, đo lường điều khiển, v.v các thiết bị điện tử trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, các dụng cụ đo lường tự động, các hệ thống điều khiển với độ chính xác cao, các loại máy tính điện tử với tốc độ tính toán nhanh được ứng dụng trong công nghiệp, trong đo lường và điều khiển, v.v hầu hết đều cần một nguồn cung cấp điện một chiều để hoạt động. Chính vì vậy đòi hỏi có một nguồn điện một chiều tương ứng; đáp ứng được những nhu cầu mới, như có điện thế, dòng điện lớn, kích thước gọn nhẹ, làm việc tin cậy, chính xác, độ ổn định cao, khả năng làm việc lâu dài, chịu được các điều kiện môi trường làm việckhác nhau. các nguồn điện một chiều này có thể là các loại pin, ắc qy, nhưng phổ biến hơn vẫn là nguồn điện một chiều từ ắc quy. Do vậy việc thiết kế một bộ nguồn cung cấp là rất quan trọng và thiết thực. Trong đó có việc thiết kế một bộ nạp ắc quy tự động và liên tục cũng được rất chú trọng.
Vấn đề lớn ở đề tài này là chế độ nạp cho ắc quy như thế nào? công nghệ nạp ra sao ? có rất nhiều phương pháp điện cho ắc quy
+ Nạp với dòng điện không đổi
+ Nạp với điện áp không đổi
+ Nạp vừa dòng, vừa áp
Trong đồ án này ta dùng phương pháp nạp vừa dòng, vừa áp bởi vì khi nạp đòi hỏi tốc độ nhanh, thời gian ngắn và điện áp ắc quy phải đầy và đủ.
Nội dung đồ án gồm 4 chương
Chương I- ắc quy và công nghệ nạp ắc quy
I- Giới thiệu tổng quan về ắc quy và công nghệ nạp
II- Cách phân loại
III- Cấu tạo
IV-Các quá trình hoá học
V- Các đặc tính phóng nạp điện của ác quy
VI- Các phương pháp nạp điện
VII- Các bảo quản ác quy
Chương II: Tính chọn phương án
I- Trình bầy các sơ đồ chỉnh lưu
II- Nguyên lý hoạt động
III- Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án
IV- Đánh giá lựa chọn phương án
Chương III: tính mạch Lực
I - tính chọn van
II- tính toán máy biến áp
Chương IV: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
I- Trình bầy mục đích và yêu cầu
II- Nguyên tắc điều khiển
III- Tính toán và lựa chọn các linh kiện cho mạch điều khiển
Để hoàn thành đồ án này, ngoài sự cố gắng của bản thân, còn có sự giúp đỡ tận tình của thấy giáo Võ Minh Chính và các thầy cô trong bộ môn " Tự động hoá xí nghiệp- công nghiệp" - Trường ĐHBK - Hà Nội . Trong đó cũng phải kể đến những cuốn tài liệu tham khảo của các giáo sư tiến sỹ đã dày công nghiên cứu và được nhà xuất bản KH-KT in ấn và phát hành. Điều đó tạo điều kiện thuận lợi cho em được tiếp thu, học hỏi, nghiên cứu để đồ án : thiết kế. Bộ nạp ác quy tự động được hoàn thành ./.
54 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2616 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế mạch nạp ác quy (kiểu vừa dòng vừa áp Y/C nạp nhanh), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
më ®Çu
Nguån ®iÖn mét chiÒu ®îc øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc, tõ øng dông trong sinh ho¹t ®Õn øng dông trong quèc phßng, c«ng n«ng nghiÖp, c¸c ngµnh khoa häc kü thuËt vµ trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i.
Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, khoa häc kü thuËt ph¸t triÓn nhanh cha tõng thÊy, nhÊt lµ lÜnh vùc ®iÖn tö, tin häc, tù ®éng ho¸, ®o lêng ®iÒu khiÓn, v.v… c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt c«ng nghiÖp, c¸c dông cô ®o lêng tù ®éng, c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn víi ®é chÝnh x¸c cao, c¸c lo¹i m¸y tÝnh ®iÖn tö víi tèc ®é tÝnh to¸n nhanh ®îc øng dông trong c«ng nghiÖp, trong ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn, v.v… hÇu hÕt ®Òu cÇn mét nguån cung cÊp ®iÖn mét chiÒu ®Ó ho¹t ®éng. ChÝnh v× vËy ®ßi hái cã mét nguån ®iÖn mét chiÒu t¬ng øng; ®¸p øng ®îc nh÷ng nhu cÇu míi, nh cã ®iÖn thÕ, dßng ®iÖn lín, kÝch thíc gän nhÑ, lµm viÖc tin cËy, chÝnh x¸c, ®é æn ®Þnh cao, kh¶ n¨ng lµm viÖc l©u dµi, chÞu ®îc c¸c ®iÒu kiÖn m«i trêng lµm viÖckh¸c nhau. .. c¸c nguån ®iÖn mét chiÒu nµy cã thÓ lµ c¸c lo¹i pin, ¾c qy, nhng phæ biÕn h¬n vÉn lµ nguån ®iÖn mét chiÒu tõ ¾c quy. Do vËy viÖc thiÕt kÕ mét bé nguån cung cÊp lµ rÊt quan träng vµ thiÕt thùc. Trong ®ã cã viÖc thiÕt kÕ mét bé n¹p ¾c quy tù ®éng vµ liªn tôc còng ®îc rÊt chó träng.
VÊn ®Ò lín ë ®Ò tµi nµy lµ chÕ ®é n¹p cho ¾c quy nh thÕ nµo? c«ng nghÖ n¹p ra sao ? cã rÊt nhiÒu ph¬ng ph¸p ®iÖn cho ¾c quy
+ N¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi
+ N¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi
+ N¹p võa dßng, võa ¸p
Trong ®å ¸n nµy ta dïng ph¬ng ph¸p n¹p võa dßng, võa ¸p bëi v× khi n¹p ®ßi hái tèc ®é nhanh, thêi gian ng¾n vµ ®iÖn ¸p ¾c quy ph¶i ®Çy vµ ®ñ.
Néi dung ®å ¸n gåm 4 ch¬ng
Ch¬ng I- ¾c quy vµ c«ng nghÖ n¹p ¾c quy
I- Giíi thiÖu tæng quan vÒ ¾c quy vµ c«ng nghÖ n¹p
II- C¸ch ph©n lo¹i
III- CÊu t¹o
IV-C¸c qu¸ tr×nh ho¸ häc
V- C¸c ®Æc tÝnh phãng n¹p ®iÖn cña ¸c quy
VI- C¸c ph¬ng ph¸p n¹p ®iÖn
VII- C¸c b¶o qu¶n ¸c quy
Ch¬ng II: TÝnh chän ph¬ng ¸n
I- Tr×nh bÇy c¸c s¬ ®å chØnh lu
II- Nguyªn lý ho¹t ®éng
III- Ph©n tÝch u nhîc ®iÓm cña tõng ph¬ng ¸n
IV- §¸nh gi¸ lùa chän ph¬ng ¸n
Ch¬ng III: tÝnh m¹ch Lùc
I - tÝnh chän van
II- tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p
Ch¬ng IV: TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn
I- Tr×nh bÇy môc ®Ých vµ yªu cÇu
II- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn
III- TÝnh to¸n vµ lùa chän c¸c linh kiÖn cho m¹ch ®iÒu khiÓn
§Ó hoµn thµnh ®å ¸n nµy, ngoµi sù cè g¾ng cña b¶n th©n, cßn cã sù gióp ®ì tËn t×nh cña thÊy gi¸o Vâ Minh ChÝnh vµ c¸c thÇy c« trong bé m«n " Tù ®éng ho¸ xÝ nghiÖp- c«ng nghiÖp" - Trêng §HBK - Hµ Néi . Trong ®ã còng ph¶i kÓ ®Õn nh÷ng cuèn tµi liÖu tham kh¶o cña c¸c gi¸o s tiÕn sü ®· dµy c«ng nghiªn cøu vµ ®îc nhµ xuÊt b¶n KH-KT in Ên vµ ph¸t hµnh. §iÒu ®ã t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho em ®îc tiÕp thu, häc hái, nghiªn cøu ®Ó ®å ¸n : thiÕt kÕ. Bé n¹p ¸c quy tù ®éng ®îc hoµn thµnh ./.
Sinh viªn
NguyÔn V¨n Qu©n
Ch¬ng I
¾c quy vµ c«ng nghÖ n¹p ¾c quy
I- Giíi thiÖu vÒ ¸c quy
¾c quy lµ lo¹i nguån ®iÖn ho¸ häc, cã thÓ biÕn ®iÖn n¨ng thµnh ho¸ n¨ng vµ ngîc l¹i biÕn ho¸ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng. Qu¸ tr×nh biÕn ho¸ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng gäi lµ qu¸ tr×nh phãng ®iÖn vµ qu¸ tr×nh biÕn ®iÖn n¨ng thµnh ho¸ n¨ng gäi lµ qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn
¾c quy lµ nguån ®iÖn mét chiÒu ®îc sö dông rÊt réng r·i vµ lµm viÖc dùa trªn hiÖn tîng ®iÖn - ho¸ häc. ¾c quy s¶n xuÊt ra ph¶i b¶o ®¶m c¸c tÝnh n¨ng vÒ ®iÖn theo quy ®Þnh .
+ Søc ®iÖn ®éng lín vµ Ýt thay ®æi khi phãng, n¹p ®iÖn
+ ¾c quy ph¶i lµm viÖc thuËn nghÞch, nghÜa lµ hiÖu suÊt n¨ng lîng gÇn 100%.
+ §iÖn trë trong nhá
+ Dung lîng cho mét ®¬n vÞ träng lîng vµ mét ®¬n vÞ thÓ tÝch ph¶i lín
+ Tù phãng ®iÖn
II- Ph©n lo¹i ¾c quy
Trong ®iÒu kiÖn hiÖn nay cã rÊt nhiÒu lo¹i ¾c quy kh¸c nhau ®îc s¶n xuÊt tuú thuéc vµo nh÷ng ®iÒu kiÖn, yªu cÇu cô thÓ cña tõng lo¹i m¸y mãc, dông cô, ®iÒu kiÖn lµm viÖc, còng nh nh÷ng tÝnh n¨ng kinh tÕ kyc thuËt cña ¾c quy. Cã thÓ liÖt kª mét sè lo¹i sau :
- ¾c quy ch× ( hay ¾c quy axÝt)
- ¾c quy kiÒm
- ¾c quy kh«ng lamen vµ ¾c quy kÝn
- ¾c quy kÏm - b¹c vµ ¾c quy catmi- b¹c
Tuy nhiªn trªn thùc tÕ th× ¾c quy axits vµ ¸c quy kiÒm ®îc sö dông nhiÒu h¬n. nhng th«ng dông nhÊt tõ tríc ®Õn nay lµ ¾c quy axÝt; v× so víi ¾c quy kiÒm nã cã mét vµi ®Æc tÝnh tèt h¬n nh : søc ®iÖn ®éng cña mçi b¶n " cÆp b¶n " cùc cao h¬n vµ cã ®iÖn trë trong nhá . V× vËy trong ®å ¸n nµy ta chän lo¹i ¾c quy a xÝt ®Ó nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ .
III- CÊu t¹o cña ¾c quy a xÝt.
1- Vá b×nh
Vá thêng lµm b»ng nh÷ng nguyªn liÖu c¸ch ®iÖn nh nhùa, cao su cøng (ª b«nÝt) ®óc thµnh h×nh hép, ®îc chia thµnh nhiÒu ng¨n, chÞu ®îc khÝ hËu nãng, l¹nh va ch¹m m¹nh vµ chÞu ®îc a xÝt.
ë ®¸y cña mçi ng¨n cã bèn sèng ®ì khèi b¶n cùc t¹o thµnh kho¶ng trèn gi÷a ®¸y b×nh vµ mÆt díi cña khèi b¶n cùc, tr¸nh ®îc hiÖn tîng chËp m¹ch gi÷a c¸c b¶n cùc do chÊt kÕt tña r¬i xuèng ®¸y b×nh g©y nªn.
2- TÊm ng¨n
TÊm ng¨n ®îc ghÐp gi÷a c¸c b¶n cùc ©m vµ c¸c b¶n cùc d¬ng ®Ó tr¸nh hiÖn tîng chËp m¹ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc kh¸c dÊu.
3- Ph©n phèi b¶n cùc ©m
C¸c b¶n cùc ©m ghÐp song song víi nhau t¹o thµnh khèi b¶n cùc ©m. ChÊt ho¹t ®éng cña b¶n cùc ©m lµ ch× xèp.
4- Ph©n khèi b¶n cùc d¬ng
C¸c b¶n cùc d¬ng còng ®îc ghÐp song song nhau t¹o thµnh khèi b¶n cùc d¬ng.
ChÊt ho¹t ®éng ë b¶n cùc d¬ng lµ PbO2 ( bi « xÝt ch× )
§Ó t¨ng dung lîng vµ søc ®iÖn ®éng cña ¾c quy, ngêi ta ®Êu nèi nhiÒu b¶n cùc nèi tiÕp nhau d¬ng- ©m xen kÏ nhau trong mét ng¨n gi÷a (+) vµ (-) c¸ch nhau b»ng mét l¸ c¸ch ®iÖn.
5- Dung dÞch ®iÖn ph©n
Dung dÞch ®iÖn ph©n lµ a xÝt sun fua ric ( H2SO4 )
Nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n a xÝt sun fua ric P = 1,1 - 1,3g/cm3
Nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n cã ¶nh hëng lín ®Õn søc ®iÖn ®éng cña ¾c quy.
6- CÇu nèi
CÇu nèi b»ng ch× ®Ó nèi tiÕp c¸c ®Çu cùc ©m cña ng¨n ¾c quy nµy víi ®Çu cùc d¬ng cña ng¨n ¾c quy tiÕp theo.
7- N¾p nót: N¾p ®Ëy vá b×nh còng ®îc lµm b»ng nhùa hoÆc b»ng cao su cøng, n¾p cã c¸c lç ®Ó ®æ dung dÞch vµo b×nh vµ ®Çu cùc vµ nót ®Ëy ®Ó ®iÖn dÞch khái ®æ ra.
IV- Qu¸ tr×nh ho¸ häc trong c¸c ¾c quy a xÝt
Trong ¾c quy axÝt thêng x¶y ra hai qu¸ tr×nh ho¸ häc thuËn nghÞch ®Æc trng lµ qu¸ tr×nh n¹p vµ phãng ®iÖn
Khi n¹p ®iÖn, nhê nguån ®iÖn n¹p mµ ë m¹ch ngoµi c¸c ®iÖn tö "e" chuyÓn ®éng tõ c¸c b¶n cùc ©m ®Õn c¸c b¶n cùc d¬ng, ®ã lµ dßng ®iÖn n¹p In
Khi phãng ®iÖn, díi t¸c dông cña søc ®iÖn ®éng riªng cña ¾c quy c¸c ®iÖn tö sÏ chuyÓn ®éng theo híng ngîc l¹i ( tõ (+) ®Õn (-) vµ t¹o thµnh dßng ®iÖn phãng Ip
Khi ¾c quy ®· ®îc n¹p no, chÊt t¸c dông ë c¸c b¶n cùc d¬ng lµ PbO2 , cßn ë c¸c b¶n cùc ©m lµ ch× xèp Pb. Khi phãng ®iÖn, c¸c chÊt t¸c dông ë c¶ hai b¶n cùc ®Òu trë thµnh sun ph¸t ch× PbSO4 cã d¹ng tinh thÓ nhá.
Ph¬ng tr×nh ho¸ häc x¶y ra trong ¾c quy a xÝt:
Trªn b¶n cùc d¬ng :
PbO2 + 3H+ HSO4+ 2e = PbSO4+ H2O
Trªn b¶n cùc ©m :
Pb + H2SO4 = PbSO4 + 2e + 2H
Trong trêng hîp tæng qu¸t cã thÓ ®Æc trng c¸c qu¸ tr×nh b»ng b¶ng sau:
Tr¹ng th¸i cña ¾c quy
B¶n cùc d¬ng
Dung dÞch ®iÖn ph©n
B¶n cùc ©m
§· ®îc n¹p
no
§· phãng hÕt ®iÖn
PbO2
(oxÝt ch×)
PbSO4
(sun f¸t ch× tinh thÓ nhá)
2 H2SO4
(a xÝt sun fua rÝc)
2 H20
(níc)
Pb
(ch× xèp nguyªn chÊt)
PbSO4
(sun f¸t ch× tinh thÓ nhá )
Nh vËy, khi phãng ®iÖn a xÝt sun fua ric bÞ hÊp thô ®Ó t¹o thanh sun ph¸t, cßn níc th× bÞ ph©n ho¸ ra , do ®ã nång ®é cña dung dÞch gi¶m ®i. Khi n¹p ®iÖn th× ngîc l¹i, nhê hÊp thô níc vµ t¸i sinh ra a xÝt sun fua ric nªn nång ®é cña dung dÞch t¨ng lªn . Sù thay ®æi nång ®é cña dung dÞch ®iÖn ph©n khi phãng vµ n¹p lµ mét trong nh÷ng dÊu hiÖu ®Ó x¸c ®Þnh møc phãng ®iÖn cña ¾c quy trong sö dông.
V- C¸c ®Æc tÝnh cña ¾c quy a xÝt
Trong phÇn nµy ta chØ nªu mét vµi ®Æc tÝnh chñ yªu cña ¾c quy a xÝt vµ ®Ó ®¬n gi¶n ta chØ xÐt ®Æc tÝnh cña mét ¾c quy ®¬n:
1- Søc ®iÖn ®éng (S§§) cña ¾c quy :
S§§ cña ¾c quy phô thuéc chñ yÕu vµo ®iÖn thÕ trªn c¸c cùc tøc lµ phô thuéc vµo ®Æc tÝnh lý ho¸ cña vËt liÖu ®Ó lµm c¸c b¶n cùc vµ dung dÞch ®iÖn ph©n, kh«ng phô thuéc vµo kÝch thíc cña c¸c b¶n cùc.
S§§ cña ¾c quy phô thuéc vµo nång ®é cña dung dÞch ®iÖn ph©n ®îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc thùc nghiÖm sau:
Eo= 0,85 + P( 1- 1 )
Víi E0 - S§§ tÜnh cña ¾c quy ®¬n. S§§ tÜnh ®îc ®o trong trêng hîp ¾c quy kh«ng phãng ®iÖn vµ b»ng v«n kÕ ®Æc biÖt.
P - nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n ®îc tÝnh b»ng V quy vÒ + 150C
Ngoµi ra S§§ cña ¾c quy cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña dung dÞch ®iÖn ph©n. VÝ dô khi nhiÖt ®é thay ®æi tõ 200C ®Õn 400C th× S§§ cña ¾c quy ®¬n gi¶m tõ 2,12 ®Õn 2,096V
2- C¸c ®Æc tÝnh n¹p vµ phãng cña ¾c quy
a- Ph©n tÝch qu¸ tr×nh n¹p
Trªn h×nh vÏ (H1) lµ ®Æc tÝnh n¹p b»ng dßng ®iÖn kh«ng ®æi, nång ®é dung dÞch khi n¹p t¨ng theo quy luËt ®êng th¼ng tõ 1,11 g/cm3 ®Õn 1,27g/cm3 ë cuèi qu¸ tr×nh n¹p.
Søc ®iÖn ®éng E0 1,96V øng víi ¾c quy coi lµ phãng hÕt ®iÖn.
Khi n¹p ®iÖn trong lßng c¸c b¶n cùc t¹o thµnh a xÝt sun fua ric vµ nång ®é cña dung dÞch trong c¸c b¶n cùc trë lªn ®Ëm ®Æc h¬n nång ®é dung dÞch chung, do ®ã Eaq khi n¹p lín E0 mét lîng b»ng DE.
ThÕ hiÖu cña ¾c quy khi n¹p :
Un = Eaq + In.Raq ( 1- 2)
In - dßng ®iÖn n¹p (A)
Un - ThÕ hiÖu cña ¾c quy trong qu¸ tr×nh n¹p
Raq - ®iÖn trë trong cña ¾c quy
DE - Møc chªnh lÖch søc ®iÖn ®éng trong qu¸ tr×nh n¹p.
ë cuèi qu¸ tr×nh n¹p S§§ vµ thÕ hiÖu Un t¨ng lªn kh¸ nhanh cïng víi c¸c bät khÝ t¹o thµnh trong ¾c quy. Khi qu¸ tr×nh n¹p kÕt thóc vµ chÊt t¸c dông ë c¸c b¶n cùc ®· trë l¹i tr¹ng th¸i ban ®Çu, dßng ®iÖn In lóc nµy chØ cßn t¸c dông ®iÖn ph©n níc thµnh « xi vµ hi®r« vµ tho¸t ra díi d¹ng c¸c bät khÝ. HiÖn tîng nµy ®îc gäi lµ sù "s«i" cña ¾c quy vµ ®ã lµ dÊu hiÖu cña cuèi qu¸ tr×nh n¹p.
Sù s«i b¾t ®Çu trong ¾c quy khi thÕ hiÖu cña mçi ¾c quy ®¬n t¨ng tíi 2,4V råi ngay sau ®ã thÕ hiÖu t¨ng vät lªn vµ ®Õn khi ®· ®¹t gi¸ trÞ tËn cïng 2,7V th× ngõng t¨ng. §iÓm nµy thùc chÊt ®· lµ ®iÓm cuèi qu¸ tr×nh n¹p vµ cã thÓ kÕt thóc n¹p ë ®©y, nhng thêng ngêi ta ph¶i tiÕp tôc n¹p kho¶ng 3 giê n÷a, khi thÊy r»ng suèt trong thêi gian ®ã thÕ hiÖu vµ nång ®é dung dÞch cña ¾c quy kh«ng thay ®æi th× ¾c quy míi ®îc n¹p no.
Sau khi ng¾t dßng ®iÖn n¹p, thÕ hiÖu cña ¾c quy sôt h¼n xuèng b»ng Eaq vµ sau mét kho¶ng "nghØ" (tøc lµ sau khi ®· c©n b»ng nång ®é dung dÞch vµ ®· tho¸t hÕt bät khÝ) ã gi¶m ®Õn S§§ tÜnh cho ddÕn gi¸ trÞ E0= 2,11 ¸ 2,12V øng íi ¾c quy ®· ®îc n¹p no.
Nh vËy nh÷ng dÊu hiÖu biÓu thÞ mèc cuèi cïng cña qu¸ tr×nh n¹p:
ThÕ hiÖu vµ nång ®é dung dÞch cña ¾c quy nõng t¨ng vµ chóng ph¶i kh«ng thay ®æi trong 3 giê liÒn.
§iÖn lîng cung cÊp cho ¾c quy khi n¹p Qu¶ng ninh tÝnh b»ng :
Qn = In. Tn ( 1 - 3)
Tn - lµ thêi gian n¹p tÝnh ®Õn ®iÓm cuèi qu¸ tr×nh n¹p.
3- Trong qu¸ tr×nh ¾c quy lµm viÖc do tæn thÊt vÒ nhiÖt vµ cho qu¸ tr×nh ph¶n øng ho¸ häc kh«ng hoµn toµn l¹i nªn khi n¹p ph¶i cung cÊp cho ¾c quy mét ®iÖn lîng lín h¬n ®iÖn lîng nã cã thÓ s¶n sinh ra khi phãng ®iÖn. Ngoµi ra, do ph¶i tiªu tèn thªm n¨ng lîng ®iÖn cho viÖc ®iÖn ph©n níc trong 3 giê liÒn nªn khi n¹p ®iÖn lîng cung cÊp cho ¾c quy cÇn ph¶i lín h¬n ®iÖn dung Q thu ®îc trong qu¸ tr×nh phãng kho¶ng 10 ¸15% n÷a ( ®Æc trng b»ng phÇn g¹ch vu«ng trªn h×nh vÏ )
b- Qu¸ tr×nh phãng
Trªn h×nh (H2) lµ s¬ ®å phãng vµ ®Æc tÝnh phãng cña ¾c quy a xÝt qu¸ tr×nh phãng còng ®îc ph©n tÝch t¬ng tù nh trªn, trong ®å ¸n nµy ta chØ quan t©m ®Õn ph¬ng ph¸p n¹p ®iÖn cho ¾c quy v× vËy ë ®©y ta kh«ng cÇn nªu chi tiÕt vÒ ®Æc tÝnh phãng cña ¾c quy a xÝt.
VI- C¸c ph¬ng ph¸p n¹p ®iÖn cho ¾c quy a xÝt.
§Ó n¹p ®iÖn cho ¾c quy ngêi ta sö dông hai ph¬ng ph¸p :
- N¹p b»ng dßng ®iÖn kh«ng ®æi In = const
- N¹p b»ng thÕ hiÖu kh«ng ®æi Un = const
ë ®©y trong ®å ¸n nµy ta kÕt hîp c¶ hai ph¬ng ph¸p trªn
Bëi v× khi n¹p ®ßi hái tèc ®é nhanh do ®ã ta kÕt hîp c¶ hai ph¬ng ph¸p trªn.
a- N¹p b»ng dßng ®iÖn kh«ng ®æi
Theo ph¬ng ph¸p nµy, dßng ®iÖn n¹p ®îc gi÷ nguyªn ë mét trÞ sè kh«ng ®æi trong suèt thêi gian n¹p ( n¹p mét nÊc) hoÆc trong nh÷ng trêng hîp n¹p véi cho phÐp n¹p hai nÊc tøc lµ thay ®æi cêng ®é dßng ®iÖn n¹p mét lµan.
V× dßng ®iÖn n¹p : (1 - 4)
mµ Eaq trong khi n¹p t¨ng dÇn, nªn muèn gi÷ cho In = const trong qu¸ tr×nh n¹p th× ph¶i t¨ng dÇn Un. §Ó thùc hiÖn ®îc viÖc nµy nguån n¹p ph¶i cã nhiÒu nÊc ®iÖn thÕ , nÕu kh«ng ph¶i m¾c thªm mét biÕn trë nèi tiÕp víi ¾c quy.
Trong trêng hîp n¹p hai nÊc th× nÊc thø nhÊt kÕt thóc khi thÕ hiÖu mçi ¾c quy ®¬n ®¹t 2,4V (b¾t ®Çu sñi bät khÝ trong ¾c quy). Sau ®ã chuyÓn sang nÊc thø hai víi cêng ®é dßng ®iÖn n¹p gi¶m ®i vµ kÕt thóc qu¸ tr×nh n¹p ë cuèi nÊc nµy.
Theo c¸ch nµy tÊt c¶ c¸c ¾c quy kh«ng lÖ thuéc vµo thÕ hiÖu ®Þnh møc ®îc m¾c nèi tiÕp víi nhau vµ cÇn ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn :
Un > 2,7. Naq ( 1 - 5 )
Trong ®ã: Un - §iÖn ¸p n¹p
Naq - Sè ng¨n ¾c quy ®¬n m¾c trong m¹ch n¹p.
TÊt c¶ c¸c ¾c quy ph¶i cã ®iÖn dung nh nhau, nÕu kh«ng sÏ ph¶i chän cêng ®é dßng ®iÖn n¹p theo ¾c quy cã ®iÖn dung nhá nhÊt vµ nh vËy ¾c quy cã ®iÖn dung lín sÏ ph¶i n¹p rÊt l©u
Trong qu¸ tr×nh n¹p søc ®iÖn ®éng cña ¾c quy t¨ng dÇn, ®Ó duy tr× dßng ®iÖn n¹p kh«ng ®æi ta ph¶i bè trÝ trong m¹ch n¹p biÕn trë R, trÞ sè giíi h¹n cña biÕn trë ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc :
R (1 - 6)
* ¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p :
N¹p b»ng dßng ®iÖn kh«ng ®æi lµ ph¬ng ph¸p n¹p chñ yÕu vµ tæng hîp nhÊt , trong ®ã n¹p mét nÊc lµ c¬ b¶n, cßn n¹p hai nÊc chØ ¸p dông khi cÇn rót ng¾n thêi gian n¹p. ph¬ng ph¸p nµy cho phÐp chän tuú ý cêng ®é dßng ®iÖn n¹p cho thÝch hîp víi tõng lo¹i ¾c quy. TÊt c¶ c¸c ¾c quy míi tríc khi ®em sö dông nãi chung ®Òu ph¶i n¹p qua c¸ch nµy.
Ph¬ng ph¸p n¹p ®iÖn mét nÊc ¸p dông trong trêng hîp n¹p lÉn lén c¶ ¾c quy míi, ¾c quy cò vµ n¹p ch÷a c¸c ¾c quy bÞ sun f¸t ho¸ nhÑ.
* Nhîc ®iÓm :
Thêi gian n¹p kÐo dµi ( thêng 25 ®Õn 50 giê, riªng ¾c quy n¹p kh« th× ng¾n h¬n ) vµ thêng xuyªn ph¶i theo dâi, ®iÒu chØnh cêng ®é dßng ®iÖn n¹p.
b- Ph¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi
Theo ph¬ng ph¸p nµy tÊt c¶ c¸c ¾c quy ®îc m¾c song song víi nguån ®iÖn n¹p vµ ®¶m b¶o thÕ hiÖu cña nguån b»ng ( 2,3 ¸ 2,5)V trªn mét ¾c quy ®¬n. ThÕ hiÖu cña nguån n¹p ph¶i ®îc gi÷ æn ®Þnh víi ®é chÝnh x¸c ®Õn 3% vµ ®îc theo dâi b»ng v«n kÐe
Dßng ®iÖn n¹p (1 - 7) lóc ®Çu sÏ rÊt lín, sau khi Eaq t¨ng dÇn th× In gi¶m ®i kh¸ nhanh. Do dßng ®iÖn n¹p ban ®Çu rÊt lín nªn thêi gian n¹p gi¶m ®i nhiÒu. Trong kho¶ng 3 giê ®Çu ¾c quy ®· nhËn ®îc 80% ®iÖn lîng yªu cÇu. Qu¸ tr×nh n¹p kÕt thóc khi dßng n¹p rÊt nhá, gÇn b»ng kh«ng, cßn thÕ hiÖu n¹p ®¹t ( 2,3 d4n2,4)V trªn mét ¾c quy ®¬n, nªn qu¸ tr×nh n¹p thùc ra míi chØ ®Õn ®iÓm b¾t ®Çu s«i ®· kÕt thóc, do ®ã kh«ng thÓ n¹p no cho ¾c quy b»ng ph¬ng ph¸p nµy. Nh vËy ph¬ng ph¸p n¹p Un = const kh«ng thÓ thay thÕ cho ph¬ng ph¸p n¹p chñ yÕu víi In= const ®· nãi ë trªn mµ chØ cã thÓ coi lµ ph¬ng ph¸p phô.
* ¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p
Ph¬ng ph¸p n¹p víi Un = const cã thêi gian n¹p ng¾n h¬n vµ Ýt tèn c«ng, v× dßng ®iÖn n¹p tù ®éng gi¶m theo thêi gian kh«ng cÇn ph¶i theo dâi vµ ®iÒu chØnh, thÝch hîp víi viÖc n¹p bæ sung cho c¸c ¾c quy ®ang sö dông.
* Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p
Kh«ng thÓ cïng lóc n¹p c¶ ¾c quy cò vµ míi vµ n¹p ch÷a c¸c ¾c quy bÞ sun f¸t ho¸; cêng ®é dßng ®iÖn n¹p ban ®Çu rÊt lín, tuy kh«ng lµm háng ¾c quy nhng cã h¹i cho tuæi thä vµ ®iÖn dung cña ¾c quy vµ g©y qu¸ t¶i cho thiÕt bÞ n¹p nÕu kh«ng cã c¬ cÊu h¹n chÕ dßng ®iÖn.
VII- C¸ch b¶o qu¶n ¾c quy
* B¶o qu¶n thêng xuyªn
Ch¨m sãc vµ sö dông ¾c quy ®óng kü thuËt sÏ n©ng cao hiÖu suÊt sö dông, kÐo dµi tuæi thä cña ¾c quy vµ ®¶m b¶o an toµn cho ngêi, ph¬ng tiÖn sö dông.
Lu«n ®¶m b¶o ®ñ møc dung dÞch ®iÖn ph©n, khi thiÕu ph¶i bæ sung b»ng níc cÊt cho ®ñ.
B«i mì vµo c¸c ®Çu bäc ¾c quy ®Ó chèng gØ, thêng xuyªn lau chïi s¹ch sÏ, bÒ mÆt ¾c quy ph¶i lu«n lu«n kh« ®Ó tr¸nh hiÖn tîng phãng ®iÖn trªn bÒ mÆt ¾c quy.
KiÓm tra c¸c nót vµ kh«ng lµm bÑp lç th«ng h¬i
* B¶o qu¶n trong kho
- Kho chøa ¾c quy ph¶i tho¸ng, nhiÖt ®é trung b×nh ph¶i nhá h¬n 350C
- Kho kh«ng ®Ó ¾c quy chung, ¾c quy a xÝt ®Ó riªng, ¾c quy kiÒm ®Ó riªng.
- NÒn nhµ ph¶i d¶i nhùa ®êng vµ bè trÝ gän gµng ®Ó tiÖn vËn chuyÓn ra vµo trong kho.
- Tríc khi cÊt ¾c quy ph¶i n¹p qu¸ lîng, lau s¹ch sÏ c¸c nót vµ vá b×nh.
- Trong thêi gian b¶o qu¶n mçi th¸ng ph¶i n¹p mét lÇn vµ ph¶i ®Çy víi cÊt.
Ch¬ng II
ThiÕt kÕ, chÕ t¹o bé n¹p ¾c quy tù ®éng
Lùa chän s¬ ®å chØnh lu
- ChØnh lu ®iÒu khiÓn mét pha nöa chu kú
- ChØnh lu ®iÒu khiÓn mét pha hai nöa chu kú
- ChØnh lu ®iÒu khiÓn cÇu mét pha
- ChØnh lu ®iÒu khiÓn ba pha
- ChØnh lu ®iÒu khiÓn cÇu mét pha kh«ng ®èi xøng
- ChØnh lu 6 pha dïng ®iÖn kh¸ng c©n b»ng
1- ChØnh lu ®iÒu khiÓn mét pha, nöa chu kú
X¸c ®Þnh gi¸ trÞ trung b×nh VdId
khi gãc a më , l sÏ lµ gãc t¾t
Ud = .U2 sin Wt
- id kÐo dµi ® p ® nöa chu kú ©m
® U2 = Ud = Rid + L .U2 sin wt
® .U2 sin q = Rid + x
Khi id = 0 q = a
q = l
theo ®Þnh nghÜa vÒ gi¸ trÞ trung b×nh cña hµm sè
Ta cã : Ud = Rid
Ud = ( cos a - cos l )
Id = ( cos a - cos l )
2- ChØnh lu ®iÒu khiÓn mét pha 2 nöa chu kú :
U1 = U2sinwt
U2 = -U2sinwt
Ta cã id lµ dßng liªn tôc, v× vËy khi biÕt ®îc gãc më a th× x¸c ®Þnh ®îc gãc t¾t l
Khi T1 më ® .U2 sin q = Rid + x
Ta cã Ud = RId
Ud = . Cos a
Id = . Cos a
3- ChØnh lu ®iÒu khiÓn cÇu 1 pha
Khi Id lµ dßng gi¸n ®o¹n
Id =
IT =
Khi id lµ dßng liªn tôc
Id = Id
Ud = Rid ® Ud =
- ChØnh lu cÇu 1 pha kh«ng ®èi xøng
Id =
IT =
Cho thªm 2 ®i èt
ID =
Id ( p + a)/2 p
a - S¬ ®å chØnh lu cÇu mét pha kh«ng ®èi xøng
b- Ho¹t ®éng cña s¬ ®å
Khi q = q1 cho xung ®iÒu khiÓn më T1. Trong kho¶ng q1, q2 T1 vµ D2 cho dßng ch¶y qua. Khi U2 b¾t ®Çu ®æi dÊu, D1 më ngay, T1 tù nhiªn kho¸ l¹i dßng Id = Id chuyÓn tõ T1 sang D1
Khi D1 vµ D2 cïng cho dßng ch¶y qua Ud = 0
Khi q = q3= P + a cho xung më T2, dßng t¶i id = Id ch¶y qua D1 vµ T2 ®i èt D2 bÞ kho¸ l¹i.
Trong s¬ ®å nµy, gãc dÉn cña tiristor vµ ®i èt kh«ng b»ng nhau.
Gãc dÉn cña ®i èt lµ : l D = P + a , cßn gãc dÉn cña tisristor
lT = P - a.
Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i:
Ud =
Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng t¶i :
Id =
Gi¸ trÞ dßng trung b×nh qua van :
IT =
Qua dßng ®i èt : ID =
Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ch¶y trong cuén d©y thø cÊp m¸y biÕn ap
I2 =
§iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i ®Æt lªn van
Uim = .U2
C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p :
Sba = 1,93Pd
4- ChØnh lu ®iÒu khiÓn 3 pha
S¬ ®å 3 pha h×nh tia
Ua = U2 m sin q
Ub= U2 m sin ( q ¸ 1200)
Uc= U2 m sin ( q ¸ 1200)
Trong m¹ch cã L nªn id lµ dßng liªn tôc
id = Id
Gãc më a > 0
Ud =
Id =
- S¬ ®å cÇu 3 pha
Gåm 6 tiristor : canot T1, T3 , T5
A nãt : T2 , T4 , T6
Ud = Id.R
Id = ® IT = ID =
5- ChØnh lu 6 pha
Trªn s¬ ®å cã 1 m¸y biÕn ¸p 3 pha, 6 tiristor
1- CÊp nguån cho T1 T3 T5
2- CÊp nguån cho T2 T4 T6
® Lµm viÖc ®éc lËp
§èi víi s¬ ®å cã 1 m¸y biÕn ¸p 3 pha, 6 tiristor
1- CÊp nguån cho T1 T3 T5
2- CÊp nguån cho T2 T4 T6
® S¬ ®å hä lµm viÖc ®éc lËp
c- NhËn xÐt
Ta ph¶i dïng 2 m¸y biÕn ¸p xung ®Ó ®iÒu khiÓn T1, T2 . Tuy nhiªn ta l¹i c¸ch ly ®îc m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn vÒ ®iÖn
S¬ ®å chØ dïng mét nöa van ®iÒu khiÓn nªn gi¶m gi¸ thµnh hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n h¬n.
6- Chän ph¬ng ¸n
Qua ph©n tÝch ë trªn, víi c¸c s¬ ®å chØnh lu kh¸c nhau ta thÊy s¬ ®å chØnh lu cÇu mét pha kh«ng ®èi xøng cã:
- Sè van ®iÒu khiÓn Ýt, nªn Ýt kªnh ®iÒu khiÓn, vèn ®Çu t gi¶m hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n.
- M¹ch lùc ®¬n gi¶n, ®¶m b¶o kinh tÕ
- Cïng mét r¶i ®iÒu chØnh th× cÇu 1 pha kh«ng ®èi xøng ®iÒu chØnh chÝnh x¸c h¬n.
Nh÷ng u ®iÓm ®ã ®ñ ®¶m b¶o vÒ yªu cÇu kü thuËt vµ thiÕt kÕ ngoµi ra nã cßn cã u ®iÓm kinh tÕ.
Tõ ®ã ta ®i ®Õn chän ph¬ng dïng s¬ ®å m¹ch chØnh lu cÇn 1 pha kh«ng ®èi xøng.
Ch¬ng III
TÝnh m¹ch lùc
I- TÝnh van
Sè liÖu: ThiÕt kÕ bé n¹p ¾c quy tù ®éng
Cho 100 b×nh ¾c quy, mçi b×nh 12V m¾c song song
§Çu vµo 220V , F = 50Hz
Ra : Ud = 120V
Id = 40A
IA = 10% dung sai
M¸y biÕn ¸p c«ng suÊt cì KVA thuéc lo¹i m¸y biÕn ¸p nhá, sôt ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë lín kho¶ng 4%, sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng Ýt h¬n kho¶ng 1,5% . §iÖn ¸p sôt trªn hai van kho¶ng 2V
Ta cã Udo = Ud + S DUd
Víi S DUd = DUR+ DUL + DUd = 0,04 Ud + 0,015Ud+ 2V = 0,055UD + 2v
Udo= Ud + 0,055Ud + 2V
Udo= 1,055 Ud + 2v
Udo = 1,055 . 120 + 2V
Udo= 128 (v)
Gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®Ó cã ph¹m vi ®iÒu chØnh khi ®Çu vµo dao ®éng, ta chän a = 300
Cã : Udo =
U2 =
Tû sè m¸y biÕn ¸p:
K =
§iÖn ¸p ngîc lín nhÊt mçi van ph¶i chÞu:
Uim = .U2 = .160 = 226 (V)
Dßng ®iÖn chØnh lu ®Þnh møc :
Id = 4o (A )
Dßng ®iÖn trung b×nh ch¹y trªn mçi van
Iv= = 20 (A)
M¹ch cã c«ng suÊt nhá nªn sö dông ph¬ng ph¸p lµm m¸t tù nhiªn , c¸nh t¶n nhiÖt g¾n vµo van kÕt hîp víi ®èi lu kh«ng khÝ
Khi ®ã : Ilv = 25% I van
Iv = = 80 (A)
Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ch¶y qua mçi pha thø cÊp biÕn ¸p
I2 = Id. = 36,2 (A)
Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ch¶y qua mçi pha s¬ cÊp biÕn ¸p :
I1 = K.I2 = 0,72. 36,5 = 26,2 (A)
Chän van :
HÖ sè dù tr÷ vÒ ®iÖn ¸p : Ku = 1,6
HÖ sè dù tr÷ vÒ dßng ®iÖn : Ki = 1,2
Ph¶i chän van chÞu ®îc ®iÖn ¸p ngîc : 1,6 . 226 = 361 (V)
Ph¶i chän van chÞu ®îc dßng ®iÖn : 1,2 . 80 = 96 (A)
* Chän 2 thyristor : 1 P 100 do Liªn X« s¶n xuÊt :
- Dßng trung b×nh : Itb = 100A
- §iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i : Uim = 400 V
- Tæn thÊt ®iÖn ¸p : D U = 1,1 (V)
- Thêi gian kho¸ : toff = 90 Ms
- Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn : ug = 8 (v)
di/dt = 20A/ms
du/dt = 100v/ms
* Chän 2 ®i èt : B - 200
- Cã dßng trung b×nh Id =200 (A)
- §iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i : Uim = 400 (v)
- Tæn thÊt ®iÖn ¸p DU = 0,7 (v)
II- TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p
1- M¹ch tõ :
C«ng suÊt biÓu kÕn cña m¸y biÕn ¸p :
S = V2- I2 = 160. 36,5 = 5840 (VA)
Chän m¹ch tõ ch÷ E vµ ch÷ I ghÐp l¹i, tiÕt diÖn trô ®îc theo c«ng thøc kinh nghiÖm Q = K. (cm2)
Trong ®ã : K = 4 ¸ 5 nÕu lµ m¸y biÕn ¸p dÇu
K = 5 ¸ 6 - nÕu lµ m¸y biÕn ¸p kh«
S- C«ng suÊt biÓu kiÕn cña m¸y biÕn ¸p KVA ; VA
C - Sè trô
f - TÇn sè nguån ®iÖn xoay chiÒu
Ta sö dông m¸y biÕn ¸p kh«, lÊy K = 5 cã
Q = 5. = 31 (cm2)
Chän lâi thÐp cã tiÕt diÖn 31 cm2 lµm b»ng vËt liÖu s¾t tõ dµy 0,6mm, l¸ thÐp dËp h×nh ch÷ ш vµ ch÷ I ghÐp l¹i. Tuú thuéc vµo viÖc chän l¸ thÐp mµ cã kÝch thíc lâi.
Sè vßng/v«n ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
wo= 1,61 ( vßng/v«n)
Sè vßng cuén s¬ cÊp :
w1 = U1.wo = 220. 1,61 = 354 (vßng )
Sè vßng d©y cuén thø cÊp:
W2 = Wo.U2 = 160 . 1,61 = 257 (vßng)
TiÕt diÖn d©y quÊn :
I1 = 26,2 (A)
I2= 36,5 (A)
Chän mËt ®é dßng ®iÖn : J1 = J2 = 2,75 A/mm2
Cã q1 = mm2
q2= mm2
§êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp :
d1 =
§êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp :
d2 =
Tra s¸ch "§iÖn tö c«ng suÊt" chän d©y :
+ D©y quÊn s¬ cÊp chän :
- §êng kÝnh d1= 3,28 mm
- Träng lîng d©y g= 75,1g/m
- §iÖn trë d©y quÊn : r = 0,00132 (W/m)
+ D©y quÊn thø cÊp :
- §êng kÝnh ngoµi: d2 = 4,1 (mm)
- Träng lîng d©y g= 117g/m
- §iÖn trë d©y quÊn : r = 0,00207 (W/m)
III- TÝnh to¸n b¶o vÖ qu¸ ¸p
Trong c¸c bé biÕn ®æi dïng van b¸n dÉn cÇn ph¶i cã c¸c phÇn tö b¶o vÖ sù t¨ng trëng dßng vµ ¸p tiªu van , trong s¬ ®å cña ta ®ang xÐt dïng m¸y biÕn ¸p nªn thµnh phÇn c¶m kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p ®· gióp ta b¶o vÖ h¹n chÕ sù t¨ng trëng dßng ®iÖn. V× vËy ta chØ tÝnh to¸n b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p
Thyristor rÊt nh¹y c¶m víi ®iÖn ¸p qu¸ lín so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc ngêi ta chia lµm hai lo¹i nguyªn nh©n g©y nªn qu¸ ®iÖn ¸p
- Nguyªn nh©n néi t¹i: §Êy lµ sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong c¸c líp b¸n dÉn. Khi kho¸ Thyristor b»ng ®iÖn ¸p ngîc, c¸c ®iÖn tÝch nãi trªn ®æi ngîc l¹i hµnh tr×nh, t¹o ra dßng ®iÖn ngîc trong kho¶ng thêi gian rÊt 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, lu«n lu«n cã, cña ®êng d©y nguån dÉn ®Õn c¸c Thyristor . V× vËy gi÷a a nèt vµ ca tèt cña Thyristor xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p.
- Nguyªn nh©n bªn ngoµi: Nh÷ng nguyªn nh©n nµy thêng x¶y ra ngÉu nhiªn nh khi c¾t kh«ng t¶i mét m¸y biÕn ¸p trªn ®êng d©y, khi mét cÇu ch× b¶o vÖ ch¶y, khi cã sÊm sÐt…
§Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p ngêi ta thêng dïng m¹ch Rc
M¹ch Rc ®Êu song song víi Thyristor nh»m b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch khi chuyÓn m¹ch g©y leen.
M¹ch Rc ta sö dông c¸c ch÷ viÕt t¾t sau ®©y :
U®mp , Uimp: Gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp cña ®iÖn ¸p thuËn - ngîc ®Æt lªn trªn ®i- èt hoÆc Thyristor mét c¸ch chu kú, cho trong sæ tay tra cøu
+ TÝnh R - C
X¸c ®Þnh hÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p theo c«ng thøc :
K=
Trong ®ã :
UimP - lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cùc ®¹i cho phÐp ®Æt lªn Thyristor mét c¸ch kh«ng chu kú cho trong sæ tay tra cøu.
Uim- lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i thùc tÕ ®Æt lªn Thyristor
b- HÖ sè dù tr÷ vÒ ®iÖn ¸p : b = 1 ¸ 2
Chän b = 1,6 vµ thay gi¸ trÞ UimP = 400 (V) , Uim = 226 (V)
Vµo c«ng thøc trªn ta cã gi¸ trÞ cña K = = 1,1
* X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè trung gian : C*min (K), R*max (K) , R*min (K) sö dông c¸c ®êng cong trong sæ tay tra cøu, ta t×m ®îc :
C*min = 0,77 ; R*max= 1,7 ; R*min= 0,8
* X¸c ®Þnh max =
Sö dông c¸c ®êng cong trong sæ tay tra cøu víi I = 100A
= 1,17 A/ms ta t×m ®îc Q = 55 Ams
X¸c ®Þnh R - C
Cmin =
R*min
Theo kinh nghiÖm ta chän :
C= 0,4 mF
R= 47 W
Ch¬ng III
TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn
I- Môc ®Ých vµ yªu cÇu
M¹ch ®iÒu khiÓn lµ kh©u rÊt quan träng trong bé biÕn ®æi Thyristor, cã vai trß quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt lîng, ®é tin cËy cña bé biÕn ®æi.
Thyristor chØ më cho dßng ®iÖn ch¹y qua khi cã ®iÖn ¸p d¬ng ®Æt trªn anèt vµ cã xung ¸p d¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn. Sau khi Thyristor ®· më th× xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn cã t¸c dông g× n÷a, dßng ®iÖn ch¶y qua Thyristor do th«ng sè cña m¹ch lùc quyÕt ®Þnh.
M¹ch ®iÒu khiÓn cã c¸c chøc n¨ng sau :
- §iÓu khiÓn ®îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú d¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn anèt, ca tèt, Thyristor.
- T¹o ra ®îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më ®îc Thyristor ( xung ®iÒu khiÓn thêng cã biªn ®é tõ 2 - 10V, ®é réng xung Tx= 20 - 100 ms ®èi víi thiÕt bÞ chØnh lu tx £ 10 ms ®èi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi tÇn sè cao)
§é réng xung ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc :
tx=
Trong ®ã: Idt - dßng duy tr× cña Thyristor
di - tèc ®é t¨ng trëng cña dßng t¶i
dt
CÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn
Kh©u 1 - Lµ kh©u ®ång pha
Kh©u 2- Kh©u t¹o ®iÑn ¸p r¨ng ca
Kh©u 3- Kh©u so s¸nh
Kh©u 4: Kh©u khuyÕch ®¹i
B»ng c¸ch t¸c ®éng vµo Uc, cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn, còng lµ ®iÒu chØnh ®îc gãc a.
II- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn
§Ó ®iÒu khiÓn gãc më cña c¸c Thyristor trong thùc tÕ ngêi ta thêng dïng 2 nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn
- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng "ARCCOS"
- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn tuyÕn tÝnh
§Ó thùc hiÖn viÖc ®iÒu chØnh vÞ trÝ xung trong nöa chu kú d¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn Thyristor.
1- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh
§èi víi nguyªn t¾c nµy, ta dïng 2 ®iÖn ¸p
- §iÖn ¸p ®ång bé L/s , cã d¹ng r¨ng ca, ®ång bé víi ®iÖn ¸p ®Æt trªn anèt, ca nèt.
- §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Uc lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc biªn ®é. Tæng ®¹i sè Uc + Ui ®îc ®a ®Õn ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh.
Nh vËy b»ng c¸ch lµm biÕn ®æi UC ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra, tøc lµ ®iÒu chØnh gãc a
Khi Uc = 0 ® a = 0
Uc 0
® a vµ Uc cã quan hÖ :
a = P.
lÊy Ucmax = Urmax
2- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng "Arccos"
§èi víi nguyªn t¾c nµy ngêi ta còng dïng 2 ®iÖn ¸p
- §iÖn ¸p ®ång bé Ur vît tríc ®iÖn ¸p a nèt, ca tèt , Thyristor mét gãc P/2 ( nÕu Uak= A sin wt th× Ur= Bcoswt )
- §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Uc lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu, cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc biªn ®é theo 2 híng d¬ng - ©m )
Trªn h×nh vÏ, ®êng nÐt ®øt lµ ®iÖn ¸p a nèt, ca tèt, Thyristor tõ ®ã t¹o ra Ur
Mµ Ur + Uc ®îc ®a ®Õn kh©u so s¸nh
Khi Ur + Uc = 0 ta nhËn ®îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh.
Uc + Bcos a = 0
® a = Ur cos ( - )
Do ®ã B = Uc max
Khi Uc = 0 ® a = P/2
Uc = Ucmax ® a = P
Uc = - Ucmax ® a= 0
VËy khi cho Uc biÕn thiªn tõ - Ucmax ®Õn + Uc max th× a biÕn thiªn tõ 0 ®P
3- Kh©u t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha
M¹ch lÊy xung ®ång pha ®îc lÊy tõ nguån 220V, tÇn sè f = 50Hz phÝa thø cÊp lÊy 12V. BiÕn ¸p thø cÊp cã ®iÓm gi÷a ®îc quÊn vµ lÊy ®iÓm gi÷a lµm ®iÓm ®Ó 2 ®Çu cßn l¹i cña m¹ch ®Êu vµo 2 ®i oãt t¹o ®iÖn ¸p ®Ëp m¹ch (+) liªn tôc, ®iÓm gi÷a ®Êu m¸t.
Gi¸ trÞ Ud =
= 0,9 . 12 = 10,8 (V)
4- Kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng ca ®ång bé
S¬ ®å dïng 1 tranfistri vµ 1 tô ®iÖn
U®b- xung ®ång bé ®iÓm kh«ng cña ®iÖn ¸p nguån xoay chiÒu
Ur - §iÖn ¸p r¨ng ca ®ång bé
Ur = E ( 1-e-t/rc)
Khi transistor kho¸ ® tô C ®îc n¹p ®iÖn theo ch©n ra (+) cña IC vÒ ©m nguån .
5- KhuyÕch ®¹i xung, biÕn ¸p xung
Ho¹t ®éng cña s¬ ®å :
TÝn hiÖu vµo Uc, lµ mét tÝn hiÖu logic. Khi Uc= 1 th× T më b·o hoµ, khi Ue= 0 ® T kho¸ l¹i.
§iÖn trë R1 h¹n chÕ dßng coletoc, ®i èt Dr h¹n chÕ ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc coletot- emit¬ cña T. §i èt D2 ng¨n chÆn xung ¸p ©m cã thÓ cã khi T kho¸. Rg h¹n chÕ dßng ®iÒu khiÓn. R2 lµ ®iÖn trë ¶nh hëng ®Õn biªn ®é vµ sên xung ra.
Khi Ur= 0 ® il= ic = 0 ® Uce = E , id1 = 0
Gi¶ thiÕt khi t = 0 + Uc = 1, T më th× ®iÖn c¶m L kh«ng cho ic ®¹t ngay trÞ sè b·o hoµ cña nã.
Ic =
Dßng ic chØ cã thÓ t¨ng trëng tõ tõ theo luËt hµm mò
iL = ic = (1 - e-t/t)
Víi t =
Sau kho¶ng thêi gian 5t ® ic =
Bªn BAX cña phÇn thø cÊp xuÊt hiÖn mét xung ®iÖn ¸p trªn R2 ®Ó më Thyristor, khi t = T1, Ue = 0 lóc ®ã iL ®¹t gi¸ trÞ :
iL (T1)= ic .T1)= (1 - e-T1/t)= Io <
T bÞ kho¸ ® ic = 0
NÕu kh«ng cã ®i èt Dr th× n¨ng lîng
W = LI20 sÏ sinh ra qu¸ ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc C, E cña T. Qu¸ ®iÖn ¸p nµy cã thÓ ®¹t tíi 100V ph¸ huû T = 0,8V th× Dr më cho dßng ch¶y qua ® ng¾n m¹ch 2 ®iÓm C vµ E. Do ®ã
Uce= E + 0,8V
® t = Tq ® iL gi¶m
iL = I. e-t/t víi t'=
Trong ®ã R' lµ ®iÖn trë cña cuén c¶m L vµ ®iÖn trë thuËn cña Dr.
6- Kh©u so s¸nh
So s¸nh 2 tÝn hiÖu cïng dÊu :
Ud = Ui - U1 khi
U1 0 ® U2 = Usat
U1 > Ui ® Ud < 0 ® U2 = - Usat
- So s¸nh 2 tÝn hiÖu kh¸c dÊu :
Khi Ur < Uc ® U2 = - U sat
Ur > Uc ® U2 = Usat
III- TÝnh to¸n vµ chän linh kiÖn cho m¹ch ®iÒu khiÓn
1- TÝnh chän khèi nguån
Khèi nguån t¹o ®iÖn ¸p ± 12V cung cÊp cho c¸c OA
D1 ¸ D4- chän lo¹i 1N cã I = 2A , U = 70V
C1C2- Läc nguån ®iÖn ¸p tríc æn ¸p 7812 vµ 7912
Chän lo¹i 2200 mF - 35 V
C3C4 läc nguån sau æn ¸p chän lo¹i 470 mF - 25V
C5C6 läc sãng hµi vµ nhiÔu cao tÇn chän tô xoay chiÒu 100 mF- 40V
Khèi nguån t¹o En= 24V
D5 ¸D8- chän lo¹i B-10 cã I = 10A , U = 100v
C7 tô läc nguån c«ng suÊt chän lo¹i 2500 mF - 40V
Khèi nguån t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha
U§F= ± 16 sin Wt
D9 ¸ D10 lÊy tÝn hiÖu ®ång pha chän lo¹i 1N5402
Cã I =2A , U = 70V
- TÝnh m¸y biÕn ¸p nguån :
+ Khèi nguån t¹o ®iÖn ¸p cung cÊp cho OA: - 17V- 0V- + 17V
U1 = 220 V , U2 = 30V , I2 = 500MA
Cã P2.1 = U2. I2 = 34 . 0,5 = 17 (w)
+ Khèi nguån t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha - 12V - 0 - + 12V dßng 150 mA
P2.3= 24. 0,15 = 3,6 (w)
C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p nguån :
P = P2.1 + P2.2 + P2.3 = 17 + 24 + 3,6 = 44,6 (w)
TiÕt diÖn cña lâi :
Q= K. = 1,2. = 7 (cm2)
Chän lâi thÐp cã tiÕt diÖn Q= 8 cm2 lµm b»ng l¸ thÐp kü thuËt E310 ghÐp l¹i, dµy 0,35 mm, vµ I
+ Sè vßng d©y , dßng/v«n
Wo= = 6 vßng/v
Vßng d©y cuén s¬ cÊp :
W1 = U1. Wo = 220.6 = 1320 vßng
Sè vßng d©y thø cÊp :
W2.1.1 = W2.1.2 = 17.6 = 102 ( vßng)
W2.2 = 24.6 = 144 vßng
W2.3.1 = W2.3.2 = 12.6 = ±2 ( vßng)
TiÕt diÖn d©y chän J = 2A/mm2
Dßng thø cÊp : ( mm2)
TiÕt diÖn d©y thø cÊp : S2.1 = ( mm2)
S2.2 = ( mm2)
S2.3 = ( mm2)
- §êng kÝnh d©y:
§êng kÝnh d©y s¬ cÊp :
d1 = (mm)
d2 = (mm)
d3 = (mm)
Tra sæ tay:
d1= 0,27mm ; 0,509g/m ; 0,315 ohm/m
d2.1 = 0,57mm ; 2,27g/m ; 0,0675 ohm/m
d2.2= 0,8mm , 4,47 g/m ; 0,0342 ohm/m
d2.3= 0,31mm , 0,671 g/m ; 0,239 ohm/m
2- TÝnh chän c¸c ph©n tö kh©u t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha
Chän OA1, OA2 … OA10 lo¹i TL 084 cã c¸c th«ng sè :
Ecc= ± 12V Zv = 1012 W
Ud = ± 30v Zra = 60 W
Ur + ± 25v K = S.104
du/dt = 0,3v/ms T0 = -25 + 850
Khi Ud < Ub tÝn hiÖu ra cña OA1 lµ tÝn hiÖu xung ©m lóc ®ã transistor T1 kho¸, tô C1 ®îc n¹p theo ®êng ra cña OA2 víi dßng n¹p
In = -
Khi UB< U® , ®Çu ra cña OA1 lµ xung d¬ng lóc ®ã T1 më tô C1 phãng ®iÖn tõ ( phÇn d¬ng cña tô ) qua T1
- Chän chu kú phãng n¹p cña tô C1 lµ 10ms
Thêi gian n¹p tn =
Thêi gian phãng tp= 0,97ms
Chän Ucmax = 9v ta cã
Uc =
Víi R4 + UR2 = R
Chän C1 = 470 nF = 47.10-8F
® R =
Chän UR2 = 0,5K W ; R4= 100 W
Ta cã Uo= víi R' = R3+ UR1
§Æt Uo= 0,5 ¸1 (V) ® UR1 = 1 K W ; R3 = 100 W
3- Kh©u ph¶n håi ¸p
Chän Rf >> Rt, do vËy dßng qua R7 chän cì 10mA nªn
Rf = (K W)
Nguån n¹p ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu lµ khi ®iÖn ¸p ¾c quy nhá h¬n 90% ®iÖn ¸p ®Þnh møc ¾c quy ( UnAQ < 90% U®m) th× m¹ch ®îc n¹p theo chÕ ®é dßng.
Khi UnAQ > 90% U®m th× m¹ch tù ®éng chuyÓn sang chÕ ®é n¹p ( n¹p no).
Ta ®Æt ngìng cho OAo lµ 5v ta chän ®iÖn ¸p trªn UR3= 5v ph¶i ®Æt vÞ trÝ VR5 sao cho ®iÖn ¸p trªn ¾c quy ®¹t tíi 108V th× ®iÖn ¸p ph¶n håi lµ 5V, ta cã : RP = = 0,5 (K W)
Chän R18= 0,5 kW
R16= R19 = 10 kW
HÖ sè khuyÕch ®¹i cña OA7 lµ K = 5.104
Ta cã R41= K. R19= 5.104.104 = 5.102 M W
§iÖn trë R22 ®Ó h¹n chÕ ®Çu vµo bÞ khuyÕch ®¹i chän R22 = 10 kW, R21, R23 ph©n ¸p ®Æt gi¸ trÞ ngìng ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p ph¶n håi, ®Çu ra khuyÕch ®¹i cÊp cho kho¸ chuyÓn m¹ch CM1
Chän R21 = R23 = 15kW
§iÖn trë R17 , R20 h¹n chÕ dßng vµo CM1
Chän R20 = R17 = 20 kW
4- Kh©u ph¶n håi dßng
§iÖn trë RS lÊy tÝn hiÖu ph¶n håi dßng chän lo¹i 75 mA
C¸c ®iÖn trë R24, R26, R27 h¹n chÕ dßng vµo bé khuyÕch ®¹i vµ phèi hîp trë kh¸ng
Ta chän : R24 = R26 = R27 = 10kW
Nªn R25 = K.R24 = 5.104.104 = 5.102 m W
§iÖn trë R28 = R30 = 10 k W
R29, R31 ®Æt nghiªng so s¸nh víi dßng ph¶n håi ®· ®îc khuyÕch ®¹i ®Ó ®a vµo kho¸ chuyÓn m¹ch CM2.
Chän R29 = R31 = 15 k W
§iÖn trë R32 h¹n chÕ dßng vµo kho¸ chuyÓn m¹ch CM1 , chän R32 = 20k W
C¸c kho¸ chuyÓn m¹ch CM1 vµ CM2 lµm viÖc theo nguyªn t¾c: khi cã ®iÖn ¸p (+) ®Æt vµo th× kho¸ chuyÓn m¹ch ® CM th«ng cho dßng ch¶y qua. Khi cã ®iÖn ¸p (-) ®Æt vµo th× CM kho¸ ng¾t dßng.
5- Kh©u b¶o vÖ qu¸ ¸p trªn ¾c quy
Khi ë chÕ ®é n¹p ( n¹p no) nÕu ®iÖn ¸p vît qu¸ ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña ¾c quy sÏ dÉn ®Õn ®¸nh thñng c¸c b¶n cùc lµm háng ¾c quy. V× vËy cÇn cã bé b¶o vÖ qu¸ ¸p cho ¾c quy.
§Æt ngìng cho OA11 lµ 7V
Chän hÖ sè n¹p cña ¾c quy lµ 1,2 ta cã ®iÖn ¸p ¾c quy lín h¬n I' lµ
UAQmax = 120.1,2 = 144 (V)
Theo tû sè ®ã ®Æt chiÕt ¸p ë vÞ trÝ sao cho khi ®iÖn ¸p ¾c quy t¨ng ®Õn 144v th× ®iÖn ¸p ph¶n håi trªn Rp lµ 7v , khi ®iÖn ¸p t¹i (A) ®¹t 7V th× ®Çu ra OA11 lËt tr¹ng (-) sang (+) lµm cho T6 kh«ng, dÉn ®Õn r¬le Rl t¸c ®éng më c¸c tiÕp ®iÓm cña nã trªn m¹ch ®iÒu khiÓn ®Ó ng¾t m¹ch b¶o ®¶m an toµn cho ¾c quy.
Chän chiÕt ¸p VR4 = 10k W
R32 ®Ó h¹n chÕ ®Çu vµo vµ phèi hîp trë kh¸ng chän R32 = 5K W
R33, R34 h¹n chÕ vµ t¹o chÕ ®é lµm viÖc cho T6.
Ta chän R33 = R34 = 170 W
§i èt D18 b¶o vÖ líp tiÕp gi¸p BE khi transistor kho¸.
§i èt D19 b¶o vÖ cuén d©y R¬ le khi T kho¸
Chän D18 , D19 cïng lo¹i 1 N5401 cã I = 2A, U = 70V
T chän lo¹i B4 x 47 cã th«ng sè :
P = 125 w Ic = 9A
Uce = 200V IB = 1,2A
6- M¹ch ph¸t xung chïm
Ta sö dông bé ph¸t xung ch÷ nhËt tÇn sè 8KHz
Chän OA5 lo¹i IC mA 741
C¸c ®iÖn trë R9, R10, R11 cïng trÞ sè 10 k W
§i èt D7 lo¹i 1N5402
TÇn sè giao ®éng phô thuéc R8 vµ C2 chän C2 = 10 mF
Ta cã : T = 2R8C2 ln ( 1 + ) =
T = 2,2 . R8. C2 ® R8=
Chän R8= 5,8 k W
7- M¹ch so s¸nh
M¹ch thùc hiÖn so s¸nh 2 tÝn hiÖu ph¶n håi vµ tÝn hiÖu r¨ng cöa, ®ång thêi t¹o xung ch÷ nhËt.
§iÖn trë vµo cña Ic: Zv = µ
Ta chän: R5 = R6 = 10 k W
OA3 chän lo¹i TL 084
R7= 15 k W
§i èt D8 chän lo¹i 1N 5402 , I= 2A , U = 70V
8- M¹ch khuyÕch ®¹i xung
C¸c tÝn hiÖu Uss + Ucc ®îc ®a ®Õn cæng ph©n tö s vµo kh©u khuyÕch ®¹i trong bé biÕn ®æi ®· chän transistor lo¹i
T P- 100 cã Ug= 8 (v)
Ig = 0,4 A
TØ sè biÕn ¸p xung chän m = 1,5
Dßng ®iÖn s¬ cÊp BAX cã biÓu thøc
I1=
(bá qua dßng tö ho¸ I m)
Chän T3 lo¹i D163 lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã :
Uclo= 85 V f = 15 MHz
Ic max = 6A b = 10 ¸ 320
Vbco= 6 V
Chän IC = 0,4A ; b =40
Ta tÝnh : I b T3 =
Dßng IcT2 = IbT3 do ®ã chän T2 lo¹i C28 cã
Uce = 30V
Ic= 50mA
b = 100 ¸ 220
V× biÕn ¸p lµm viÖc ë chÕ ®é xung nªn sÏ cã thêi ®iÓm BAX bÞ b·o hoµ, ®Ó h¹n chÕ dßng qua cuéc s¬ cÊp BAX ta m¾c thªm R36
§iÖn ¸p thø cÊp : BAX : U2 = f (v)
® U1 = mU2 = 1,5.7 = 10,5 (v)
® R36 = (W)
§iÖn trë R36 lµ ®iÖn trë c«ng suÊt
R36 = 39 W ; P = 2w
§i èt D11 ng¨n chÆn xung ©m ®Æt vµo cùc G cña Thyristor
D12 b¶o vÖ líp tiÕp gi¸p K - G lóc kho¸
Chän D11 - D12 lo¹i 1N5402
§iÖn trë R35 h¹n chÕ dßng Ig cña Thyristor
Ig =
Rg = 10 W ® R35 = (W)
Bé ph¸t xung cho kªnh ®iÒu khiÓn Thyristor T2 còng cã th«ng sè t¬ng tù.
9- TÝnh to¸n BAX
Chän vËt liÖu s¾t tõ f 330 lâi thÐp d¹ng h×nh ch÷ I lµm viÖc trªn mét phÇn ®Æc tÝnh tõ ho¸ DB = 0,7 T
DH = 50A/m cã khe hë
§é tõ thÈm cña lâi s¾t
m =
Do m¹ch tõ cã khe hë nªn ph¶i tÝnh ®é tõ thÈm trung b×nh chän s¬ bé
ChiÒu dµi trung b×nh ®êng søc : l = 0,1
d = 10-5m
Do ®ã: Mtb =
ThÓ tÝch lâi s¾t tõ
V = Q1 =
V =
V= 2,5 ( cm2 )
Thùc tÕ ta thêng dïng BAX b»ng vËt liÖu ferit cã kÝch thíc vá ngoµi vµ g«ng h×nh trô lµ 30 x 25 (mm2)
Sè vßng cuén s¬ cÊp n1 = 80 vßng
Sè vßng cuén thø cÊp n2 = 60 vßng
Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch:
Khi Ub > U® tÝn hiÖu ra cña OA1 lµ tÝn hiÖu xung ©m ( Uc < 0 ) khi ®ã transistor T1 kho¸ "kh«ng më", tô C1 ®îc n¹p ®iÖn theo ®a ®Çu ra cña OA2.
Khi UB < U® tÝn hiÖu ra cña OA1 lµ xung d¬ng ®Æt vµo cùc baz¬ cña transistor T1, lóc nµy transistor T1 më b·o hoµ, tô C1 phãng ®iÖn tõ ( +tô ) qua CE cña T1 t¹o ra ®îc ®iÖn ¸p r¨ng ca.
Lóc b¾t ®Çu n¹p ®iÖn cho ¾c quy , ®iÖn ¸p ¾c quy ®îc n¹p thÊp ®iÖn ¸p ph¶n håi lÊy trªn Rf thÊp h¬n gi¸ trÞ ®Æt cña UR3 ( UA < 50) ®Çu ra cña OA6 ©m dÉn ®Õn kho¸ chuyÓn m¹ch CM1 kho¸ vµ CM2 më. Lóc nµy tÝn hiÖu ph¶n håi dßng lÊy trªn Rs ®îc ®a vµo bé khuyÕch ®¹i ch¶y qua CM2 ®a tíi ®Çu céng cña kh©u so s¸nh, lóc nµy ¾c quy ®îc n¹p theo chÕ ®é dßng.
§iÖn ¸p ¾c quy ®îc n¹p d©ng lªn ®Õn khi ®iÖn ¸p trªn Rf t¨ng lªn vµ gÝa trÞ ®iÖn ¸p Ua = 5V th× ®Çu ra cña OA6 lËt tr¹ng th¸i sang d¬ng ® ®ãng kho¸ chuyÓn m¹ch CM2 l¹i vµ më kho¸ chuyÓn m¹ch CM1. §iÖn ¸p ph¶n håi lÊy trªn R7 ®îc khuyÕch ®¹i vµ ®a tíi ®Çu céng cña kh©u so s¸nh. Lóc nµy ¾c quy ®îc n¹p theo chÕ ®é A1.
Bé so s¸nh OA3 thùc hiÖn viÖc so s¸nh hai tÝn hiÖu Urc vµ UCM1 hoÆc Ucm2, nÕu Urc < Ucm th× transistor T2 vµ transistor T1 thÊp dÉn ®Õn ph¸t xung vµo më Thyristor T1.
NÕu Urc > Ucm th× kho¸ c¸c kªnh ®iÒu khiÓn c¸c Thyristor trªn m¹ch lùc.
NÕu ®iÖn ¸p ¾c quy vît qua gi¸ trÞ ®Æt 144v th× ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm A lµ UA > U®= 7v , ®Çu ra cña OA11 d¬ng, lµm cho transistor T6 th«i dÉn ®Õn cã dßng ch¶y qua cuén r¬le, lµm cho r¬le t¸c ®éng më tiÕp ®iÓm thêng ®ãng cña r¬ le trªn m¹ch ®iÒu khiÓn cho nªn m¹ch .
Tµi liÖu tham kh¶o
****
1- §inh Ngäc ¢n - Trang bÞ ®iÖn « t« m¸y kÐo
Nxb ®¹i häc vµ trung häc chuyªn nghiÖp HN 1980
2- NguyÔn BÝnh - §TCS - HN 1996
3- NguyÔn BÝnh - §TCS lín, øng dông Tiristor
Nxb Bé ®¹i häc - 1985
4- §ç Xu©n Thô
KT ®iÖn tö - Nxb gi¸o dôc 1998
5- Ph¹m V¨n B×nh vµ Lª V¨n Doanh
TK MBA - Nxb KH - KT 1999
KÕt luËn
§Ó hoµn thµnh ®å ¸n nµy, ngoµi sù cè g¾ng cña b¶n th©n, cßn cã sù híng dÉn tËn t×nh cña thµy c« trong bé m«n "Tù ®éng ho¸ xÝ nghiÖp - c«ng nghiÖp" ®Æc biÖt lµ thÇy Vâ Minh ChÝnh ®· trùc tiÕp híng dÉn cho em trong suèt thêi gian lµm ®å ¸n. §Õn nay ®å ¸n ®· ®îc hoµn thµnh, nhng vÉn cßn nh÷ng thiÕu sãt, em rÊt mong nhËn ®îc sù phª b×nh cña c¸c thµy c« ®Ó cho cuèn ®å ¸n cña em ®îc hoµn chØnh h¬n.
Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n !
Hµ Néi, ngµy 18 th¸ng 5 n¨m 2003
Sinh viªn
NguyÔn ThÞ Liªn
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Thiết kế mạch nạp ác quy (kiểu vừa dòng vừa áp Y-C nạp nhanh).doc