Lời nói đầu 1
CHƯƠNG I 6
KHáI QUáT Về MáY PHáT ĐIệN XOAY CHIềU
I.1 Sơ lược về máy phát điện 6
I.1.1 Phân loại 6
I.1.2. Kết cấu 8
I.2 Máy phát điện xoay chiều 10
I.2.1 Khái niệm 10
I.2.2. Đồ thị vectơ và các đặc tính máy phát điện đồng bộ 11
I.2.3. Các đặc tính của máy phát đồng bộ 15
I.2.4 Chế độ thuận nghịch của máy phát điện 20
I.3 Các sơ đồ kích từ của máy phát điện đồng bộ 20
I.3.1. Khái niệm chung 20
I.3.2. Phân loại và đặc điểm của các hệ thống kích từ 21
I.3.3. Một số sơ đồ kích từ của máy phát đồng bộ tự kích 26
I.3.4. Điều kiện tự kích của máy phát điện đồng bộ 28
CHƯƠNG II 29
CáC PHƯƠNG PHáP ổn định điện áp máy phát điện
II.1. Điều chỉnh bằng điện trở than 29
II.2 Điều khiển nguồn chỉnh lưu 30
CHƯƠNG III 32
chỌN PHƯƠNG ÁN
III.1. Chỉnh lưu một nữa chu kì 32
III.2. Chỉnh lưu cầu một pha 32
III.3. Chỉnh lưu tia ba pha 33
III.4. Chỉnh lưu tia sáu pha 34
III.5. Chỉnh lưu cầu ba pha 35
III.5.1 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng 35
III.5.2. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng 37
CHƯƠNG iv 40
THIếT Kế MạCH Động lực
IV.1. Tính chọn van động lực 41
IV.1.1. Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng 42
IV.1.2. Xác định điện áp ngược trên van 42
IV.1.3. Dòng điện làm việc của van 42
IV.2. Tính toán máy biến áp 43
IV.2.1. Điện áp hỉnh lưu không tải 43
IV.2.2. Công suất tối đa của tải 44
IV.2.3. Công suất biến áp nguồn cấp 44
IV.2.4. Tính toán sơ bộ mạch từ 44
IV.2.5. Điện áp các cuộn dây 44
IV.2.6. Dòng điện các cuộn dây 45
IV.2.7. Số vòng dây mỗi cuộn 45
IV.2.8. Tiết diện dây quấn 45
IV.2.9. Các kích thước mạch từ 46
IV.2.10. Kết cấu dây quấn 47
IV.2.11. Khối lượng sắt sử dụng 49
IV.2.12. Khối lượng đồng sử dụng 49
IV.2.13. Lượng sụt áp bên trong máy biến áp 50
IV.2.14. Xác định góc mở để Ud = UKTđm = 150 ( V) 52
IV.2.15. Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp 52
IV.2.16. Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm 52
IV.2.17. Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm 52
IV.2.18. Điện áp ngắn mạch phần trăm 52
IV.2.19. Dòng điện ngắn mạch xác lập dây thứ cấp 52
IV.2.20. Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại của dây thứ cấp 52
IV.3. Tính chọn điện trở phụ 53
IV.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ cho mạch động lực 53
IV.4.1. Sơ đồ mạch động lực khi có thiết bị bảo vệ 53
IV.4.2. Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn 54
IV.4.3. Bảo vệ quá dòng cho van 56
IV.4.4. Bảo vệ quá điện áp cho van 57
CHƯƠNG V 59
Thiết kế mạch điều khiển
V.1. Thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng 59
V.1.1. Nguyên lý điều khiển 59
V.1.2. Sơ đồ khối mạch điều khiển 60
V.2. Chọn các khâu đồng pha trong mạch điều khiển 60
V.2.1. Chọn khâu đồng pha 60
V.2.2. Chọn khâu so sánh 61
V.2.3. Chọn khâu khuếch đại tạo xung 62
V.2.4. Chọn khâu phản hồi 64
V.3. Hoạt động của mạch điều khiển 65
V.4. Tính toán thông số mạch điều khiển 70
V.4.1. Tính biến áp xung 70
V.4.2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng 72
V.4.3. Chọn khuếch đại thuật toán 74
V.4.4. Tính chọn khâu so sánh 74
V.4.5. Chọn khâu đồng pha 74
V.4.6. tính điện áp điều khiển lúc làm việc định mức 76
V.4.7. Tính khâu phản hồi áp và dòng 76
V.4.8. Tạo nguồn nuôI IC, nguồn nuôi biến áp xung, biến áp đồng pha 82
V.5. Kết luận: 84
88 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 3176 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế mạch ổn định điện áp cho máy phát điện không máy phụ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ta nh»m môc ®Ých t¨ng c«ng suÊt kÝch tõ lín h¬n. Trong hÖ thèng ngêi ta dïng mét m¸y ph¸t xoay chiÒu 3 pha quay cïng trôc víi m¸y ph¸t chÝnh lµm nguån cung cÊp.
M¸y ph¸t kÝch tõ xoay chiÒu cã kÕt cÊu ®Æc biÖt, cuén kÝch tõ ®Æt ë stato, cßn cuén d©y ba pha ®Æt ë r«to. Dßng xoay chiÒu ba pha t¹o ra ë m¸y ph¸t kÝch ®uîc chØnh lu thµnh mét chiÒu nhê bé chØnh lu c«ng suÊt lín. Cuén d©y kÝch tõ cña m¸y ph¸t chÝnh nhËn trùc tiÕp dßng mét chiÒu qua chØnh lu kh«ng qua vµnh trît vµ chæi than.
§Ó cung cÊp dßng mét chiÒu cho cuén d©y kÝch tõ cña m¸y ph¸t kÝch ngêi ta dïng mét bé chØnh lu cã ®iÒu khiÓn mµ nguån cung cÊp cña nã cã thÓ lÊy tõ mét m¸y ph¸t xoay chiÒu tÇn sè cao hoÆc tõ mét nguån cô thÓ kh¸c.
Bé T§K t¸c ®éng trùc tiÕp vµo bé chØnh lu cã ®iÒu khiÓn. T§K nhËn tÝn hiÖu ë ®Çu cùc m¸y ph¸t qua bé BI vµ BU lµm thay ®æi dßng kÝch tõ cña m¸y ph¸t kÝch dÉn ®Õn lµm thay ®æi dßng ®iÖn kÝch tõ cña m¸y ph¸t chÝnh.
+ ¦u ®iÓm: M¸y ph¸t kÝch tõ cã c«ng suÊt lín, ®iÖn ¸p kÝch tõ giíi h¹n lín, h»ng sè thêi gian ®iÒu chØnh kÝch tõ nhá.
+ Nhîc ®iÓm: kÕt cÊu cña m¸y ph¸t ®iÖn chÝnh phøc t¹p dÉn ®Õn gi¸ thµnh cao.
I.3.2.3. HÖ thèng kÝch tõ dïng chØnh lu cã ®iÒu khiÓn:
§Ó cã ®iÖn ¸p kÝch tõ giíi h¹n lín th× tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p kÝch tõ cµng nhanh. Tøc lµ h»ng sè thêi gian cña hÖ thèng kÝch tõ nhá, h»ng sè nµy phô thuéc vµo tÝn hiÖu ra cña bé tù ®éng ®iÒu khiÓn kÝch tõ (T§K) vµ hÖ thèng kÝch tõ cô thÓ. V× vËy hÖ thèng kÝch tõ dïng chØnh lu cã ®iÒu khiÓn lµ hîp lý h¬n c¶, xung ®iÒu khiÓn nhê t¸c ®éng cña T§K, bé nµy nhËn tÝn hiÖu tõ ®Çu ra cña m¸y ph¸t vµ t¸c ®éng trùc tiÕp vµo ®iÖn ¸p kÝch tõ cña m¸y ph¸t.
T§K
H×nh 1.21: S¬ ®å kÝch tõ dïng chØnh lu cã ®iÒu khiÓn
Víi s¬ ®å nµy dßng mét chiÒu ®îc cung cÊp cho cuén kÝch tõ ®îc nhËn tõ mét nguån tõ m¸y ph¸t xoay chiÒu hoÆc lÊy ®iÖn ¸p ra ë ®Çu cùc m¸y ph¸t qua chØnh lu cã ®iÒu khiÓn. ChØnh lu nµy ®îc dïng b»ng c¸c Tiristo hoÆc chØnh lu thuû ng©n cã cùc ®iÒu khiÓn cã c«ng suÊt lín. Xung ®iÒu khiÓn ®îc nhËn trùc tiÕp tõ bé T§K, bé nµy lÊy tÝn hiÖu tõ ®Çu ra cña m¸y ph¸t ®Ó lµm thay ®æi dßng, ¸p kÝch tõ cña m¸y ph¸t.
+ ¦u ®iÓm: hÖ thèng kÝch tõ ®¬n gi¶n, ®iÒu khiÓn rÊt nhanh, lµm viÖc tin cËy nªn ®îc ¸p dông réng r·i trong c¸c m¸y cã c«ng suÊt lín.
I.3.3. Mét sè s¬ ®å kÝch tõ cña m¸y ph¸t ®ång bé tù kÝch:
T¬ng tù nh m¸y ph¸t mét chiÒu, m¸y ph¸t ®ång bé còng cã thÓ tù kÝch. Trêng hîp nµy cuén d©y kÝch tõ cña m¸y ®ång bé ®îc n¹p ®iÖn tõ phÇn øng cña m¸y ph¸t qua chØnh lu. §Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh tù kÝch vµ æn ®Þnh ®iÖn ¸p ta dïng nguyªn t¾c khö hoÆc ho¹t ®éng theo nguyªn lý ®iÒu chØnh (gäi lµ bé ®iÒu chØnh phøc hîp pha). Khö ¶nh hëng cña t¶i lªn m¸y ph¸t b»ng c¸ch t¹o ra sù phô thuéc cña dßng kÝch tõ víi dßng t¶i c¶ vÒ gi¸ trÞ lÉn vÒ pha. Ta cã 2 ph¬ng ph¸p t¹o ®iÖn ¸p n¹p cuén kÝch.
I.3.3.H×nh 1.22: S¬ ®å d©y nèi m¸y ph¸t tù kÝch ë hÖ thèng khö dßng t¶i thùc hiÖn céng nèi tiÕp
1. Thùc hiÖn céng nèi tiÕp t¸c dông cña m¹ch ¸p vµ dßng råi qua chØnh lu kh«ng ®iÒu khiÓn:
I.3.3.H×nh 1.23: S¬ ®å d©y nèi m¸y ph¸t tù kÝch ë hÖ thèng khö dßng t¶i thùc hiÖn céng song song cã cuén c¶m
2. Thùc hiÖn céng song song t¸c dông cña m¹ch ¸p vµ dßng:
Nh÷ng bé phËn chÝnh cña 2 s¬ ®å trªn
D: cuén c¶m
PP: bé biÕn dßng
Cuén kh¸ng D ®Æt ë m¹ch ®iÖn ¸p cã nhiÖm vô lµ t¹o sù phô thuéc cña ®iÖn ¸p m¸y ph¸t víi gãc c«ng suÊt vµ sù gi¶m nhiÖt ®é cña cuén d©y lªn m¸y ph¸t.
Tõ hai nguyªn lý tæng qu¸t trªn, ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh æn ®Þnh ®iÖn ¸p cho m¸y ph¸t ta cã thÓ sö dông mét sè hÖ thèng phøc hîp pha nh sau:
a. HÖ thèng phøc hîp pha kh«ng ®iÒu chØnh:
HÖ thèng nµy ®¬n gi¶n, tin cËy, thêi gian trë vÒ cña ®iÖn ¸p æn ®Þnh phô thuéc vµo c¸c th«ng sè cña m¸y. Dßng æn ®Þnh cña hÖ thèng ®îc x¸c ®Þnh b»ng tæng trë m¹ch ngoµi, ®Æc tÝnh ng¾n m¹ch vµ c¸c th«ng sè cña m¹ch ®iÒu chØnh.
b. HÖ thèng phøc hîp pha ®iÒu chØnh:
HÖ thèng nµy t¨ng ®é chÝnh x¸c æn ®Þnh ®iÖn ¸p m¸y ph¸t, hÖ thèng ®îc kÕt hîp c¶ 2 ph¬ng ph¸p lµ khö vµ ®iÒu chØnh. Kh¸c víi hÖ thèng phøc hîp pha kh«ng ®iÒu chØnh lµ ph¶n ¶nh lªn sù thay ®æi nhiÖt ®é vµ tèc ®é. TÝn hiÖu t¹o ra ë kh©u phô nµy tû lÖ víi sai sè vµ ®îc dÉn tíi bé phËn phøc hîp cã ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng theo híng lµm gi¶m sai sè. §é chÝnh x¸c cña hÖ thèng phô thuéc vµo tõng lo¹i hÖ thèng phô.
c. HÖ thèng cã ®iÒu chØnh (m¾c song song):
HÖ thèng nµy chØ cã ph¶n håi ®iÖn ¸p cña phÇn øng. B»ng c¸ch gi¶i quyÕt nµy ta ®¬n gi¶n ®i rÊt nhiÒu nªn hÖ thèng cã kÝch thíc vµ träng lîng nhá h¬n nhiÒu so víi bé phøc hîp pha.
I.3.4. §iÒu kiÖn tù kÝch cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé:
§iÒu kiÖn tù kÝch cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµ : cã lîng tõ d ®ñ lín trong c¸c cùc tõ ®Ó khi r«to quay t¹o ra søc ®iÖn ®éng Ed trong d©y quÊn phÇn øng. NÕu m¸y míi sö dông lÇn ®Çu hoÆc mÊt tõ d th× ph¶i dïng nguån ngoµi (¾c quy...) ®Ó kÝch tõ l¹i.
Dßng kÝch tõ ph¶i t¹o ra tõ trêng cïng chiÒu víi tõ d trong m¸y. NÕu tõ trêng do dßng kÝch tõ t¹o ra ngîc chiÒu víi tõ trêng do tõ d sinh ra th× sÏ bÞ khö tõ d vµ m¸y ph¸t sÏ kh«ng thÓ thµnh lËp ®îc ®iÖn ¸p ë ®Çu cùc.
Cã ®iÖn trë m¹nh kÝch tõ nhá ®Ó ®¶m b¶o cho sù gia t¨ng cña dßng kÝch tõ. Lµm cho tõ trêng t¨ng lªn trong qu¸ tr×nh tù kÝch cho ®Õn khi ®¹t ®îc ®iÖn ¸p ra æn ®Þnh.
Nh»m c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn tù kÝch ngêi ta dïng hai ph¬ng ph¸p sau:
a. Dïng miÕng ®Öm b»ng nam ch©m vÜnh cöu t¹i c¸c cùc tõ:
b. T¨ng dßng kÝch tõ b»ng céng hëng, ta m¾c nèi tiÕp c¸c tô ®iÖn vµ c¸c cuén kh¸ng. §Ó ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh tù kÝch th×: Xc ³ XS vµ tÇn sè céng hëng ®îc chän tõ 85% ®Õn 90% tÇn sè ®Þnh møc cña m¸y. Trong hÖ thèng phøc hîp pha cã ®iÒu chØnh th× kh«ng nªn dïng tô bëi v× lóc nµy tô ®iÖn cã ¶nh hëng ®Õn bé tù ®éng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p (T§K) cña hÖ thèng.
Ngoµi nh÷ng biÖn ph¸p trªn, ®Ó cho qu¸ tr×nh tù kÝch ®îc dÔ dµng ngêi ta cßn sö dông:
+ Sö dông m¹ch phô n¹p tõ c¸c cùc cña m¸y ph¸t, m¹ch nµy sÏ tù ®éng ng¾t ra khi qu¸ tr×nh tù kÝch ®· kÕt thóc.
+ M¾c song song c¸c phÇn tö cã trong m¹ch ®iÖn ¸p mét ®iÖn trë nhá.
+ Dïng mét nguån ngoµi (¾c quy hoÆc m¸y ph¸t tèc) trong qu¸ tr×nh tù kÝch.
CH¦¥NG II
C¸C PH¦¥NG PH¸P æn ®Þnh ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®iÖn
§iÖn ¸p trªn ®Çu cùc m¸y ph¸t lu«n thay ®æi so víi gi¸ trÞ ®Þnh møc do nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau, nh c¾t mét ®êng d©y t¶i lín, ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t sÏ t¨ng vät lªn, lóc x¶y ra ng¾n m¹ch ®iÖn ¸p ®Çu cùc bÞ gi¶m xuèng. Ngoµi ra mçi lÇn khëi ®éng trùc tiÕp ®éng c¬ c«ng suÊt lín, dßng ®iÖn t¨ng vät lµm cho m¸y ph¸t ®iÖn sôt ¸p g©y nhiÒu hËu qu¶ nghiªm träng:
- §éng c¬ kh«ng khëi ®éng ®îc.
- C¸c ®éng c¬ kh¸c ®ang ho¹t ®éng quay chËm l¹i hoÆc ngõng h¼n.
- C¸c khëi ®éng tõ, r¬le ®iÖn ¸p tù nh¶ ra lµm ¶nh hëng ®Õn sù vËn hµnh b×nh thêng c¸c thiÕt bÞ.
- HÖ thèng ¸nh s¸ng kh«ng æn ®Þnh.
V× vËy vÊn ®Ò tù ®éng æn ®Þnh ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t lµ mét vÊn ®Ò cÇn thiÕt ®èi víi mäi tæ m¸y ph¸t ®iÖn.
H×nh 2.1: Bé ®iÒu chØnh dïng biÕn trë than
Qua nghiªn cøu ë phÇn trªn, ta ®· biÕt ®Ó gi÷ sù æn ®Þnh ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t ta ph¶i thay ®æi t¬ng øng dßng kÝch tõ r«to.
Sau ®©y lµ mét sè ph¬ng ph¸p æn ®Þnh ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t.
II.1. §iÒu chØnh b»ng ®iÖn trë than:
Trong s¬ ®å nµy dïng hÖ thèng kÝch tõ lµ m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song. Nguyªn lý ho¹t ®éng nh sau:
Khi ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t b»ng gi¸ trÞ Uf®m th× lùc hót nam ch©m ®iÖn c©n b»ng víi lùc kÐo lß xo ë mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh. NÕu v× lÝ do nµo ®ã ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t gi¶m th× qua biÕn ¸p BA ®iÖn ¸p ®Æt vµo bé chØnh lu CL1 gi¶m, ®iÖn ¸p mét chiÒu sau chØnh lu ®Æt vµo nam ch©m gi¶m, lùc hót ®iÖn tõ gi¶m. Trong khi ®ã Flx lµ kh«ng ®æi lµm cho chång ®Üa than bÞ Ðp m¹nh vµ R®c gi¶m, ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn trong cuén kÝch tõ t¨ng lªn. M¸y ph¸t kÝch tõ kÝch thÝch song song lªn Ukt ®Æt vµo roto, ®iÖn ¸p m¸y ph¸t kÝch tõ t¨ng tøc lµ Ikt t¨ng. §iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn t¨ng vÒ gi¸ trÞ ®Þnh møc. Khi ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t t¨ng lªnlín h¬n trÞ sè ®Þnh møc UF > Uf®m th× qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ngîc l¹i.
Trong s¬ ®å biÕn ®æi dßng BI vµ ®iÖn trë R1 lµm nhiÖm vô ph¶n håi dßng ®iÖn, biÕn ¸p BA ®Ó ph¶n håi ®iÖn ¸p. M¸y biÕn ¸p lµm nhiÖm vô ph¶n håi ©m ®Ó gi¶m hiÖn tîng qu¸ ®iÒu chØnh, t¨ng tÝnh æn ®Þnh cho hÖ thèng. BI lµm viÖc nh sau:
B×nh thêng hai cuén d©y I vµ II cña BI cã dßng ®iÖn mét chiÒu ®i qua, hai dßng ®iÖn nµy kh«ng ¶nh hëng nhau. V× mét lý do nµo ®ã Ukt ®Æt vµo m¸y ph¸t t¨ng lªn ®ét ngét th× ®iÖn ¸p ®Æt vµo cuén II cña BI t¨ng vät lªn. Do hiÖn tîng c¶m øng ®iÖn tõ trong cuén I sinh ra mét ®êng søc ®iÖn ®éng ®ét biÕn vµ ngêi ta bè trÝ chiÒu cña cña cuén I nh thÕ nµo ®ã ®Ó lóc ®ã cùc tÝnh cña nã cïng chiÒu víi cùc tÝnh cña CL1 nªn dßng ®iÖn trong cuén d©y ®iÒn khiÓn cña nam ch©m ®iÖn t¨ng, ®iÖn trë R®c t¨ng, dßng ®iÖn kÝch tõ cña m¸y kÝch tõ gi¶m lµm gi¶m bít Ukt ®Æt vµo roto m¸y ph¸t ®iÖn.
Diod D1 lµm nhiÖm vô tiªu trõ n¨ng lîng thõa khi m¹ch nèi víi R®c bÞ ®øt, b¶o vÖ c¸ch ®iÖn cho cuén d©y kÝch tõ cña m¸y ph¸t kÝch tõ khi m¹ch ®iÖn nèi víi R®c bÞ ®øt.
Bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p kiÓu biÕn trë than dïng cho m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé c«ng suÊt kho¶ng 400kW. Tuy nhiªn bé nµy t¸c ®éng chËm, Ýt dïng.
II.2 §iÒu khiÓn nguån chØnh lu:
S¬ ®å:
H×nh 2.2: S¬ ®å nguyªn lý chØnh lu ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p kÝch tõ ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®ång bé kh«ng m¸y phô.
Kh©u so s¸nh: dïng ®Ó so s¸nh ®iÖn ¸p ®iªu khiÓn vµ ®iÖm ¸p ®Çu cùc ®Ó kh©u khuÕch ®¹i t¹o xung më thyristor.
Ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p dïng ®Ó t¨ng tÝnh æn ®Þnh cña hÖ thèng ®ång thêi ®Ó lÊy tÝn hiÖu ph¶n håi ®iÒu khiÓn.
Kh©u ®ång pha dïng ®Ó t¹o ®iÖn ¸p tùa ®ång pha víi ®iÖn ¸p Anèt cña thyristor, ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn cã xung ®iÒu khiÓn khi ®iÖn ¸p ®Æt lªn thyristor ®ang thuËn chiÒu.
Trong ®iÒu khiÓn chØnh lu ta chØ cÇn ®iÒu khiÓn thêi ®iÓm ph¸t xung ®Ó më thyristor vµ sau ®ã nã tù ng¾t.
Víi s¬ ®å trªn ta cã thÓ ®iÒu khiÓn m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cã dßng kÝch tõ rÊt lín, tèc ®é ®iÒu khiÓn rÊt nhanh.
CH¦¥NG III
chỌN PHƯƠNG ÁN
Nguån kÝch tõ ta cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau. Mét sè ph¬ng ph¸p ®· cò, Ýt ®îc ¸p dông.Trong thùc tÕ hiÖn nay, ®Ó cã thÓ æn ®Þnh ®îc ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu ngêi ta thêng dïng bé chØnh lu dïng thyristor vµ diod.
Ta sÏ t×m hiÓu mét sè m¹ch chØnh lu nh sau.
III.1. ChØnh lu mét n÷a chu k×:
S¬ ®å:
H×nh 3.1: ChØnh lu mét nöa chu k×
TrÞ sè ®iÖn ¸p trung b×nh lín nhÊt:
Udo= 0,45.U2
ChÊt lîng ®iÖn ¸p xÊu vµ còng cho hÖ sè sö dông biÕn ¸p xÊu:
Sba= 0,39.Ud.Id
§¸nh gi¸ chung vÒ lo¹i chØnh lu nµy cã thÓ nhËn thÊy, ®©y lµ lo¹i chØnh lu c¬ b¶n, s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®¬n gi¶n. Tuy vËy, c¸c chÊt lîng kü thuËt nh: chÊt lîng ®iÖn ¸p mét chiÒu, hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p qu¸ xÊu. Do ®ã, lo¹i chØnh lu nµy Ýt ®îc sö dông trong thùc tÕ.
III.2. ChØnh lu cÇu mét pha:
ChØnh l cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn cã hai c¸ch m¾c s¬ ®å: ®èi xøng vµ kh«ng ®èi xøng.
§èi xøng Kh«ng ®èi xøng
H×nh 3.2: ChØnh lu cÇu mét pha ®èi xøng vµ kh«ng ®èi xøng
Nh×n chung, c¸c chØnh lu cÇu mét pha cã chÊt lîng ®iÖn ¸p t¬ng ®¬ng nh chØnh lu c¶ chu k× víi biÕn ¸p cã trung tÝnh. ChÊt lîng ®iÖn mét chiÒu nh nhau, dßng ®iÖn lµm viÖc cña van b»ng nhau, nªn viÖc øng dông cña chóng còng t¬ng ®¬ng nhau. MÆc dï vËy, chØnh lu cÇu mét pha cã u ®iÓm h¬n ë chç: ®iÖn ¸p ngîc trªn van bÐ h¬n; biÕn ¸p dÔ chÕ t¹o vµ cã hiÖu suÊt cao h¬n. ThÕ nhng, chØnh lu cÇu mét pha cã sè van cao h¬n nhiÒu gÊp hai lÇn, lµm gi¸ thµnh cao h¬n, sôt ¸p trªn van lín gÊp hai lÇn nªn ®èi víi t¶i ®iÖn ¸p thÊp hiÖu suÊt bé chØnh lu thÊp, chØnh lu cÇu ®iÒu khiÓn ®èi xøng phøc t¹p h¬n.
C¸c s¬ ®å chØnh lu mét pha cho ®iÖn ¸p víi chÊt l¬ng cha cao, biªn ®é ®Ëp m¹ch qu¸ lín thµnh phÇn hµi bËt cao lín, ®iÒu nµy kh«ng ¸p dông ®îc cho nhiÒu lo¹i t¶i.
III.3. ChØnh lu tia ba pha:
H×nh 3.3: ChØnh lu tia ba pha
S¬ ®å:
TrÞ sè ®iÖn ¸p trung b×nh:
- T¶i liªn tôc:
- T¶i gi¸n ®o¹n:
Udo= 1,17.U2f : §iÖn ¸p chØnh lu tia 3 pha khi van lµ ®iod.
U2f : §iÖn ¸p pha thø cÊp biÕn ¸p.
So víi chØnh lu mét pha, chØnh lu tia ba pha cã chÊt lîng ®iÖn mét chiÒu tèt h¬n, biªn ®é ®iÖn ¸p ®Ëp m¹ch thÊp h¬n, thµnh phÇn sãng hµi bËc cao bÐ h¬n, viÖc ®iÒu khiÓn c¸c van b¸n dÉn trong trêng hîp nµy còng t¬ng ®èi ®¬n gi¶n. Dßng ®iÖn mçi cuén d©y thø cÊp lµ nguån mét chiÒu, do biÕn ¸p ba pha ba trô mµ tõ th«ng lâi thÐp biÕn ¸p lµ tõ th«ng xoay chiÒu kh«ng ®èi xøng lµm cho c«ng suÊt biÕn ¸p ph¶i lín. NÕu ë ®©y biÕn ¸p ®îc chÕ t¹o tõ ba biÕn ¸p mét pha th× c«ng suÊt c¸c m¸y biÕn ¸p cßn lín h¬n nhiÒu. Khi chÕ t¹o biÕn ¸p ®éng lùc, c¸c cuén d©y thø cÊp ph¶i ®îc ®Êu sao, cã d©y trung tÝnh ph¶i lín h¬n d©y pha v× d©y trung tÝnh chÞu dßng ®iÖn t¶i.
III.4. ChØnh lu tia s¸u pha:
S¬ ®å:
H×nh 3.4: ChØnh lu tia s¸u pha
Theo d¹ng sãng ®iÖn ¸p ra thÊy r»ng mçi van dÉn kho¶ng 1/6 chu k×. So víi c¸c s¬ ®å kh¸c, chØnh lu tia s¸u pha cã dßng ®iÖn ch¹y qua van b¸n dÉn bÐ nhÊt. Do ®ã, s¬ ®å chØnh lu tia s¸u pha cã u ®iÓm khi cã dßng t¶i rÊt lín. Tuy nhiªn, biÕn ¸p ba pha s¸u cuén d©y thø cÊp chÕ t¹o phøc t¹p h¬n. v× thÕ, s¬ ®å nµy Ýt ®îc dïng trong thùc tÕ.
III.5. ChØnh lu cÇu ba pha:
III.5.1 ChØnh lu cÇu ba pha ®iÒu khiÓn ®èi xøng:
S¬ ®å:
H×nh 3.5: ChØnh lu cÇu ba pha ®èi xøng
Theo ho¹t cña chØnh lu cÇu ba pha ®iÒu khiÓn ®èi xøng, dßng ®iÖn ch¹y qua t¶i lµ dßng ch¹y tõ pha nµy sang pha kia, do ®ã t¹i mçi thêi ®iÓm cÇn më Tiristor ®ßi hái cÊp hai xung ®iÒu khiÓn ®ång thêi. CÇn chó ý r»ng thø tù cÊp xung ®iÒu khiÓn cÇn tu©n thñ theo ®óng thø tù pha.
Khi cÊp ®óng c¸c xung ®iÒu khiÓn, dßng ®iÖn sÏ ch¹y tõ pha cã ®iÖn ¸p d¬ng h¬n vÒ pha cã ®iÖn ¸p ©m h¬n.
Khi gãc më van nhá hoÆc ®iÖn c¶m lín, trong mçi pha dÉn cña mét van nhãm nµyth× sÏ cã hai van nhãm kia ®æi chç cho nhau.
§iÖn ¸p ngîc víi c¸c van ph¶i chÞu ë chØnh lu cÇu ba pha b»ng 0 khi van dÉn vµ b»ng ®iÖn ¸p d©y khi van kho¸.
Sù phøc t¹p cña ph¬ng phap chØnh lu nµy g©y kh«ng Ýt khã kh¨n khi chÕ t¹o, vËn hµnh vµ s÷a ch÷a. §Ó ®¬n gi¶n h¬n ngêi ta cã thÓ sö dông ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng.
H×nh 3.6: S¬ ®å ®éng lùc
III.5.2. ChØnh lu cÇu ba pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng:
s¬ ®å:
Gi¶n ®å c¸c ®êng cong
H×nh 3.7: Gi¶n ®å c¸c ®êng cong
Lo¹i chØnh lu nµy ®îc cÊu t¹o tõ nhãm cã ®iÒu khiÓn vµ nhãm kh«ng ®iÒu khiÓn nh m« t¶ trªn s¬ ®å ®éng lùc. Trªn m« h×nh ®éng lùc m« t¶ gi¶n ®å ®iÖn ¸p chØnh lu Uf sãng ®iÖn ¸p Ud, kho¶ng gi÷a c¸c van b¸n dÉn T1, T2, T3, D1, D2, D3. C¸c tiristor ®îc dÉn tõ thêi ®iÓm cã xung më Tiristor cña pha kÕ tiÕp.
ChØnh lu cÇu ba pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng cã dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p t¶i liªn tôc khi gãc më c¸c tiristor nhá h¬n 600, khi gãc më t¨ng lªn vµ thµnh phÇn cña t¶i nhá, dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p sÏ gi¸n ®o¹n.
Theo d¹ng sãng ®iÖn ¸p t¶i, trÞ sè ®iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i b»ng 0 khi gãc më ®¹t tíi 1800. Ngêi ta cã thÓ coi ®iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i lµ kÕt qu¶ cña tæng hai ®iÖn ¸p chØnh lu tia ba pha.
§iÒu kiÖn c¸c tiristor trong chØnh lu cÇu ba pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng dÔ dµng h¬n, nhng c¸c ®iÒu hoµ bËc cao cña t¶i vµ cña nguån lín h¬n.
Kh¸c víi m¹ch ®èi xøng, trong s¬ ®å nµy viÖc ®iÒu khiÓn c¸c van b¸n dÉn ®îc thùc hiÖn ®¬n gi¶n h¬n. Ta cã thÓ coi m¹ch ®iÒu khiÓn cña bé chØnh lu nµy nh ®iÒu khiÓn mét bé chØnh lu tia ba pha.
ChØnh lu cÇu ba pha hiÖn nay lµ s¬ ®å cã chÊt lîng ®iÖn ¸p tèt nhÊt, hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p tèt nhÊt. Tuy vËy ®©y còng lµ s¬ ®å phøc t¹p nhÊt.
CH¦¥NG iv
THIÕT KÕ M¹CH §éng lùc
H×nh 4.1: S¬ ®å m¹ch ®éng lùc
Ta chän m¹ch ®éng lùc lµ s¬ ®å chØnh lu cÇu ba pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng.
S¬ ®å nµy cÇu chØnh lu ba pha kh«ng ®èi xøng cã thªm c¸c §iod D4, D5, D6, D7 vµ ®iÖn trë phô Rf. C¸c §iod D4, D5, D6 vµ Rf lµm nhiÖm vô tù kÝch ban ®Çu. §iod D7 cã nhiÖm vô ®¶m b¶o khãa tèt cho c¸c Tiristo khi ®· ng¾t xung ®iÒu khiÓn. §iÒu nµy cho phÐp chèng hiÖn tîng mÊt ®iÒu khiÓn cña c¸c Tiristo. Nguyªn lý lµm viÖn nh sau:
Khi khëi ®éng m¸y ph¸t quay roto ®Õn tè ®é nµo ®ã, nhê cã tõ d trªn cùc roto, tõ th«ng nµy quÐt qua d©y stato lµm c¶m øng ë ®Çu cùc m¸y ph¸t mét søc ®iÖn ®éng Ed. V× tÊt c¶ c¸c nguån cung cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu lÊy trªn ®Çu m¸y ph¸t nªn khi Ed nhá, m¹ch ®iÒu khiÓn kh«ng lµm viÖc vµ T1, T3 kho¸. Lóc nµy nhê D4, D5, D6 cïng víi D1, D2, D3 t¹o thµnh mét m¹ch chØnh lu cÇu ba pha kh«ng ®iÒu khiÓn lµm cho ®iÖn ¸p võa thµnh lËp ®îc ë ®Çu cùc m¸y ph¸t, qua m¸y biÕn ¸p vµ bé chØnh lu ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®îc chØnh lu thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu quay vÒ t¨ng cêng kÝch tõ ( cuén kÝch tõ ®îc ®Êu sao cho ikt t¹o ra cïng chiÒu ). §iÖn ¸p ë ®Çu cùc m¸y ph¸t t¨ng dÇn ®Õn Uf = ( 70 80 )%U®m th× m¹ch ®iÒu khiÓn dÉn th«ng, ®iÖn thÕ trªn hai ®Çu Rf ®¼ng thÕ kh«ng cã dßng ®iÖn chay qua Rf th× Tiristo dÉn vµ ba §iod D4, D5, D6 tù kho¸, s¬ ®å chØnh lu lµm viÖc nh s¬ ®å ba pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng, c¸c van lµm viÖc lµ D1, D2, D3, T1, T2, T3.
C¸c th«ng sè m¸y ph¸t:
P= 75 kW U= 220/380 V f= 50 Hz
Ukt = 150 V Ikt= 20 A
IV.1. TÝnh chän van ®éng lùc:
C¸c van ®éng lùc ®îc lùa chän dùa vµo c¸c yÕu tè c¬ b¶n lµ: Dßng t¶i Id, s¬ ®å ®· chän, ®iÒu kiÖn to¶ nhiÖt, ®iÖn ¸p lµm viÖc.
Ta cã: Ud = Kqt . Ukt®m= 1,1 . 150 = 165 V
Id = Kqt . Ikt®m = 1,1 . 20 = 22 A
Víi : Kqt = 1,1 hÖ sè qu¸ t¶i cho phÐp.
IV.1.1. S¬ ®å chØnh lu cÇu ba pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng:
§iÖn ¸p ra trªn t¶i lóc van më hoµn toµn lµ:
U =2,34.U2f
Yªu cÇu lóc qu¸ t¶i van më hoµn toµn, ta cã:
U = 1,1 . Ukt®m
Suy ra:
=> = 350
IV.1.2. X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ngîc trªn van:
§iÖn ¸p s¬ bé thø cÊp biÕn ¸p khi cha tÝnh ®Õn sôt ¸p ë ®Þnh møc:
Víi chØnh lu cÇu ba pha kh«ng ®èi xøng th× ®iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i trªn van lµ:
§Ó chän van theo ®iÖn ¸p hîp lý th× ®iÖn ¸p ngîc cña van cÇn ph¶I chän ®iÖn ¸p lµm viÖc th«ng qua mét hÖ sè dù tr÷ Kdtu = 2.
§iÖn ¸p ngîc trªn van:
UNV = Kdtu.UN = 2 . 172,64 = 345,28V
IV.1.3. Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van:
Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van ®îc chän theo dßng ®iÖn hiÖu dông ch¹y qua van theo s¬ ®å ®· chän.
ILV = IHD = KHD . Id = 0,58 . 22 = 12,76A
Víi HÖ sè x¸c ®Þnh dßng ®iÖn hiÖu dông ( TL 3 )
§Ó van b¸n dÉn cã thÓ lµm viÖc an toµn, kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt, chóng ta chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng táa nhiÖt hîp lý.
M¸y ®iÖn lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn m«i trêng kh¾c nghiÖt khã s÷a ch÷a, ta chän ph¬ng ¸n to¶ nhiÖt cã c¸nh t¶n nhiÖt víi ®ñ diÖn tÝch bÒ mÆt táa nhiÖt vµ kh«ng cã qu¹t lµm m¸t cìng bøc. Theo lý thuyÕt th× lóc nµy I®m > 2,5ILV. Ta chän dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van lµ:
I®mV = K1 . ILV = 2,5 . 12,76 = 31,9A
Víi K1 = 2,5 - HÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn.
C¸c th«ng sè tÝnh ®îc, tra TL [3] chän ®îc c¸c lo¹i ®iod va tiristo.
7 §iod lo¹i CR40-080.
UN (V)
I®m (A)
Ipik (A)
(V)
Ir (A)
Tcp()
800
40
800
1,1
100
200
3 tiristo chän lo¹i HT40/080J4
UN
I®m
Ipik
Ig
Ug
Ir
tcm
Tcp
800A
40A
900A
110mA
3V
6mA
1,65A
150V
125
UN - §iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i cña van.
I®m – Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van.
Ipik - §Ønh xung dßng ®iÖn.
- tæn hao ®iÖn ¸p ë tr¹ng th¸i më cña van.
Ir – Dßng ®iÖn rß.
Tcm – Thêi gian chuyÓn m¹ch.
Tcp – NhiÖt ®é cho phÐp cña van.
IV.2. TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p:
C¸c ®¹i lîng cÇn cã cho tÝnh to¸n mét biÕn ¸p chØnh lu:
IV.2.1. §iÖn ¸p hØnh lu kh«ng t¶i:
Trong ®ã:
Ud = 165V - §iÖn ¸p chØnh lu
= - Sôt ¸p trªn c¸c van
= 10%Ud =16,5V - Sôt ¸p bªn trong biÕn ¸p khi cã t¶i, bao gåm sót ¸p trªn ®iÖn trë vµ sôt ¸p trªn ®iÖn c¶m. chän s¬ bé kho¶ng (510)%
= 5%Ud = 5%.165 = 8,25V- sôt ¸p trªn d©y nèi.
VËy: Udo = 165 + 2,75 + 8,25 + 16,5 = 192,5V
IV.2.2. C«ng suÊt tèi ®a cña t¶i:
Pdmax = Udo . Id = 192,5 . 22 = 4235W
IV.2.3. C«ng suÊt biÕn ¸p nguån cÊp:
Sba = ks . Pdmax = 1,05 . 4235 = 4446,75W
Trong ®ã:
ks – hÖ sè c«ng suÊt theo s¬ ®å m¹ch ®éng lùc, tra TL-[3] Sba – c«ng suÊt biÓu kiÕn cña biÕn ¸p.
IV.2.4. TÝnh to¸n s¬ bé m¹ch tõ:
TiÕt diÖn trô QFe cña lâi thÐp biÕn ¸p ®îc tÝnh:
Trong ®ã:
kQ – hÖ sè phô thuéc ph¬ng thøc lµm m¸t, chän kQ = 5,5.
m – sè pha m¸y biÕn ¸p.
f – tÇn sè nguån xoay chiÒu.
Víi QFe = 29,96 cm2, chän trô m¸y biÕn ¸p cã c¸c kÝch thíc nh sau: a = 5,5 cm; b = 5,5 cm.
QFe = 5,5 . 5,5 = 30,25 cm2.
IV.2.5. §iÖn ¸p c¸c cuén d©y:
§iÖn ¸p cuén d©y thø cÊp:
Trong ®ã:
ku – hÖ sè ®iÖn ¸p chØnh lu, tra TL [3]
§iÖn ¸p cuén d©y s¬ cÊp:
U1 = U = 220 (V)
IV.2.6. Dßng ®iÖn c¸c cuén d©y:
Dßng ®iÖn d©y thø cÊp:
I2 = k2 . Id = 0,82 . 22 = 18,08 (A)
Trong ®ã:
K2 = 0,82 hÖ sè dßng ®iÖn, tra TL [3]
Dßng ®iÖn d©y s¬ cÊp:
Trong ®ã:
hÖ sè biÕn ¸p.
IV.2.7. Sè vßng d©y mçi cuén:
S¬ cÊp:
Thø cÊp:
Trong ®ã:
B = 1 (Tesla) – tõ c¶m lâi thÐp.
IV.2.8. TiÕt diÖn d©y quÊn:
S¬ cÊp:
TiÕt diÖn tÝnh to¸n:
Trong ®ã:
J = 2,5 (A/mm2) – mËt ®é dßng ®iÖn.
Chän d©y tiÕt diÖn trßn, theo TL 3:
S1 (mm2)
d (mm)
Mcu(g/m)
R/m (m)
dn (mm)
2,776
1,88
24,7
0,00631
1,972
d - ®êng kÝnh thùc lâi ®ång.
mcu – träng lîng riªng mét mÐt.
R/m - ®iÖn trë trªn mét mÐt.
dn - ®êng kÝnh cña d©y kÓ c¶ c¸ch ®iÖn.
TiÕt diÖn d©y kÓ c¶ c¸ch ®iÖn:
Thø cÊp:
TiÕt diÖn tÝnh to¸n:
Chän d©y tiÕt diÖn ch÷ nhËt cã kÝch thíc, theo TL 3:
a = 1,35 (mm ), b = 5,5 (mm).
TiÕt diÖn d©y thø cÊp kÎ c¶ c¸ch ®iÖn:
S2 = ( a + 0,45 )( b + 0,45 )
= ( 1,35 + 0,45 )( 5,5 + 0.45 ) = 10,71 (mm2).
IV.2.9. C¸c kÝch thíc m¹ch tõ:
H×nh d¸ng trô:
Ta ®· cã: QFe = 30,25 (cm2).
Chän l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn E330 cã bÒ dµy 0,5 (mm).
Sè l¸ thÐp cÇn cã: .
KÝch thíc cöa sæ trô:
Qcs = Qcs1 + Qca2 = 2k1®.W1.S1cu + 2k2®.W2.S1cu
= 2 . 2 . 328 . 2,7 + 2 . 2 . 123 . 7,216 = 7092,67 (mm2)
Trong ®ã:
k1® = k2® = 2, lµ c¸c hÖ sè lÊp ®Çy.
KÝch thíc cöa sæ:
§Ó cã thÓ ®Æt d©y quÊn vµo c¸c trô lâi thÐp biÕn ¸p, khi cã c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c cuén d©y trong mét pha, gi÷a c¸c cuén d©y gi÷a hai pha, ta ph¶i chän cöa sæ sao cho: c.h > Qcs
Chän s¬ bé:
c = 1,4a = 1,4 . 5,5 = 7,7 (cm).
h = 4,4a = 4,4 . 5,5 = 24,2 (cm).
c.h = 7,7 . 24,2 = 186,34 (cm2) = 18634(mm2) > Qcs
Ta thÊy: c.h > Qcs ta cã thÓ chän kÝch thíc nµy.
KÝch thíc m¹ch tõ nh hinh sau:
C = 2c + 3a = 2 . 7,7 + 3 . 5,5 = 31,9 (cm)
H = 2a + h = 2 . 5,5 + 24,2 = 35,2 (cm)
H×nh 4.2: M« h×nh m¹ch tõ
IV.2.10. KÕt cÊu d©y quÊn:
a. S¬ cÊp:
Sè vßng d©y trªn mçi líp:
hg = 5 (mm) – c¸ch ®iÖn cuén d©y víi g«ng.
kc = 0,95 - hÖ sè Ðp chÆt.
Sè líp d©y s¬ cÊp:
ChiÒu cao thËt cuén d©y:
Líp c¸ch ®iÖn trong cïng mét cuén d©y s¬ cÊp: ao1 = 0,5 (cm)
BÒ dµy cuén d©y s¬ cÊp:
Bd1 = dn.n1 + Cd1(n1 – 1) = 2 . 3 + 0,5( 3 - 1 ) = 7 (mm).
Víi Cd1 = 0,5 (mm) – c¸ch ®iÖn c¸c líp d©y s¬ cÊp.
b. Thø cÊp:
Sè vßng d©y trªn mçi líp:
Víi bn = b + 0,45 = 5,5 + 0,45 = 5,95 (mm) – chiÒu réng d©y quÊn thø cÊp khi cã c¸ch ®iÖn.
Sè líp d©y thø cÊp:
ChiÒu cao thùc cña cuén d©y:
Chän c¸ch ®iÖn gi÷a s¬ cÊp vµ thø cÊp: a12 = 1(mm)
BÒ dµy cuén thø cÊp:
Bd2 = (a +0,45)n2 + Cd2(n2 – 1)
=(1,35 + 0,45)3 + 0,5(3 – 1) = 6,4 (mm)
Víi Cd2 = 0,5 (mm) - c¸ch ®iÖn c¸c líp thø cÊp.
c. BÒ dµy c¸c cuén d©y:
Bd = Bd1 + Bd2 + a01 + a02 + a12 = 7 + 6,4 + 5 + 3 +1 = 22,4
= 7 + 6,4 + 5 + 3 +1 = 22,4 (mm) = 2,24 (cm)
Kho¶ng c¸ch cuén d©y hai pha:
Cab = c – 2Bd = 7,7 – 2 . 2,24 = 3,22 (cm).
IV.2.11. Khèi lîng s¾t sö dông:
§Ó tÝnh khèi lîng s¾t ta cÊn tÝnh thÓ tÝch s¾t ®· dïng.
M¸y biÕn ¸p ba pha ba trô ta cã:
VFe = 3abh + 2Cab = 3.5,5.5,5.24,2 + 2.31,9.5,5.5,5
= 4126,1 (cm3) 4,13 (dm3).
Khèi lîng s¾t cÇn dïng:
MFe = VFe.mFe = 4,13 . 7,85 = 32,42 (kg)
Víi mFe = 7,85 (dm3/kg).
IV.2.12. Khèi lîng ®ång sö dông:
§Ó tÝnh ®îc khèi lîng ®ång sö dông ta cÇn tÝnh ®îc chiÒu dµi cña d©y quÊn may biÕn ¸p.
KÝch thíc trong cña d©y s¬ cÊp:
a1t = a + 2a01 = 5,5 + 2.0,5 =6,5 (cm)
b1t = b + 2a01 = 5,5 + 2.0,5 =6,5 (cm)
KÝch thíc ngoµi d©y s¬ cÊp:
a1n = alt + 2Bd1 = 6,5 + 2.0,7 = 7,9 (cm)
b1n = blt + 2Bd1 = 6,5 + 2.0,7 = 7,9 (cm)
KÝch thíc trung b×nh cuén s¬ cÊp:
ChiÒu dµi d©y s¬ cÊp:
KÝch thíc trong cña d©y thø cÊp:
a2t = aln + 2a12 = 7,9 + 2.0,1 = 8,1 (cm)
b2t = bln + 2a12 = 7,9 + 2.0,1 = 8,1 (cm)
KÝch thíc ngoµi cña d©y thø cÊp:
a2n = a2t + 2Bd2 = 8,1 + 2.0,64 = 9,38 (cm)
b2n = b2t + 2Bd2 = 8,1 + 2.0,64 = 9,38 (cm)
KÝch thíc trung b×nh cuén thø cÊp:
ChiÒu dµi cña d©y thø cÊp:
ThÓ tÝch ®ång sö dông:
Vcu = 3(l1.S1cu + l2.S2cu)
=3(9446,4 . 0,027 + 4300,08 . 0,07216)
= 1414,77 (cm3) 1,41 (dm3)
Khèi lîng ®ång sö dông:
MCu = VCu.mCu = 1,41 . 8,9 = 12,549 (kg)
Víi mcu = 8,9 (dm3/kg)
IV.2.13. Lîng sôt ¸p bªn trong m¸y biÕn ¸p:
§iÖn trë trªn trªn d©y s¬ cÊp biÕn ¸p ë 750C
Trong ®ã:
- §iÖn trë suÊt cña ®ång
L1 – chiÒu dµi d©y s¬ cÊp.
§iÖn trë trªn trªn d©y thø cÊp biÕn ¸p ë 750C
Trong ®ã:
L2 – chiÒu dµi d©y thø cÊp.
§iÖn trë biÕn ¸p qui ®æi vÒ thø cÊp.
§iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë.
§iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p qui ®æi vÒ thø cÊp.
Trong ®ã:
Cd – bÒ dµy c¸ch ®iÖn d©y quÊn.
- 314 rad/s
§iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn kh¸ng
Trong ®ã:
m =3 – sè pha m¸y biÕn ¸p
Tæng sôt ¸p trong m¸y biÕn ¸p
VËy, nh gi¶ thiÕt ban dÇu, ph¬ng ¸n nµy ®¹t yªu cÇu.
IV.2.14. X¸c ®Þnh gãc më ®Ó Ud = UKT®m = 150 ( V)
Ta cã:
Khi lµm viÖc ®Þnh møc ta cã:
VËy,
IV.2.15. Tæng trë ng¾n m¹ch quy ®æi vÒ thø cÊp:
IV.2.16. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch t¸c dông phÇn tr¨m:
IV.2.17. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng phÇn tr¨m:
IV.2.18. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch phÇn tr¨m:
IV.2.19. Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp d©y thø cÊp:
IV.2.20. Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch tøc thêi cùc ®¹i cña d©y thø cÊp:
Ta thÊy, dßng I2nm lu«n nhá h¬n dßng ®iÖn ®Ønh xung cua ®iod vµ tiristo ®· chän.
VËy, c¸c ®iod va tiristo lu«n lµm viÖc æn ®Þnh kÓ c¶ khi cã sù cè m¹ch phÝa sau thø cÊp biÕn ¸p.
IV.3. TÝnh chän ®iÖn trë phô:
Ta cã:
IV.4. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ cho m¹ch ®éng lùc:
IV.4.1. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc khi cã thiÕt bÞ b¶o vÖ:
H×nh 4.3: S¬ ®å ®éng lùc khi cã b¶o vÖ
IV.4.2. B¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho c¸c van b¸n dÉn:
Khi lµm viÖc, dßng ®iÖn ch¹y qua trªn c¸c van g©y sôt ¸p trªn van, do ®ã cã tæn hao c«ng suÊt , tæn hao nµy sinh ra nhiÖt ®èt nãng van b¸n dÉn. MÆt kh¸c c¸c van b¸n dÉn chØ ®îc phep lµm viÖc tíi nhiÖt ®é cho phÐp Tcp nµo ®ã. NÕu qu¸ nhiÖt cho phÐp th× c¸c van sÏ bÞ ph¸ háng. §Ó c¸c van lµm viÖc an toµn, kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt ta ph¶i thiÕt kÕ hÖ thèng táa nhiÖt hîp lý.
Ta ®· chän ph¬ng ¸n lµm m¸t cã c¸nh t¶n nhiÖt, víi ®ñ diÖn tÝch bÒ mÆt vµ kh«ng cã qu¹t lµm m¸t cìng bøc. DiÖn tÝch bÒ mÆt táa nhiÖt ®îc tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc: , Trong ®ã:
- Tæn hao c«ng suÊt
Km – HÖ sè táa nhiÖt b»ng ®èi lu vµ bøc x¹.
Km = 8.10-4 (W/cm2.0C)
- §é chªnh lÖch nhiÖt ®é so víi m«i trêng
= TLV – TMT
Chän nhiÖt ®é m«i trêng: TMT = 400C.
Chän nhiÖt ®é trªn c¸nh t¶n nhiÖt: TLV = 800C.
NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña tiristo vµ ®iod:
TcpT = 1250C Tcp§ = 2000C
Ta cã: = TLV – TMT = 80 – 40 = 400C.
Tæn thÊt c«ng suÊt trªn §iod:
Tæn thÊt c«ng suÊt trªn Tiristo:
Ta thÊy tæn thÊt c«ng suÊt trªn Tiristo lín h¬n trªn §iod vµ nhiÖt ®é cho phÐp cña §iod lín l¬n Tiristo, nªn ta chØ cÇn thiÕt kÕ c¸nh t¶n nhiÖt cho Tiristo vµ dïng cho c¶ §iod ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc chÕ t¹o.
DiÖn tÝch bÒ mÆt t¶n nhiÖt:
Chän c¸nh t¶n nhiÖt cã c¸c kÝch thíc sau:
a = 7 cm b = 7 cm D1 = 0,5 cm D2 = 1 cm
D3 = 0,2 cm c = 7,4 cm.
Víi 7 c¸nh t¶n nhiÖt ta cã:
S1 = a . b = 7 . 7 = 49 (cm2)
S2 = b(a – D1) = 7.(7 – 0,5) = 45,5 (cm2)
S3 = b . D3 = 7 . 0,2 = 1,4 (cm2)
S4 = D3(a – D1) = 0,2(7 – 0,5) = 1,3 (cm2)
S5 = D1 . c = 0,5 . 7,4 = 3,7 (cm2)
S6 = D2 . b = 1 . 7 = 7 (cm2)
Tæng diÖn tÝch bÒ mÆt t¶n nhiÖt lµ:
S = 2S1 + 12S2 + 7S3 + 14S4 + 2S5 + 6S6
= 2 . 49 + 12 . 45,5 + 7 . 1,4 + 14 . 1,3 + 2 . 3,7 + 6 . 7
= 721,4 (cm2).
Ta thÊy: S > Sm nªn ph¬ng ¸n nµy ®¶m b¶o chèng qu¸ t¶i nhiÖt cho c¸c van
IV.4.3. B¶o vÖ qu¸ dßng cho van:
Chän Aptomat:
Dïng ®Ó ®ãng ng¾t m¹ch ®éng lùc, tù ®éng b¶o vÖ khi qu¸ t¶i, khi ng¾n m¹ch Tiristo, ng¾n m¹ch ®Êu ra bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch m¸y biÕn ¸p:
Chän Aptomat cã:
Theo TL [6], chän Aptomat do Hµn Quèc chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè nh sau: I®m = 20 (A) U®m = 220 (V) IN = 5 (kA).
Chän cÇu ch¶y
Dïng ®Ó t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c Tiristo vµ §iod, ng¾n m¹ch ®Çu ra thiÕt bÞ chØnh lu.
Nhãm 1CC
Dßng ®iÖn ®Þnh møc I1®mcc lµ:
§iÖn ¸p ®Þnh møc:
Nhãm 2CC
Dßng ®iÖn ®Þnh møc I2®mcc lµ:
§iÖn ¸p ®Þnh møc:
Nhãm 3CC
Dßng ®iÖn ®Þnh møc I3®mcc lµ:
§iÖn ¸p ®Þnh møc:
Theo TL 6, chän cÇu ch¶y kiÓu èng do Liªn X« chÕ t¹o:
Lo¹i
I®m (A)
U®m (V)
IN (A)
1CC
20
220
5500
2CC
20
20
5500
3CC
25
220
5500
IV.4.4. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van:
Khi ë tr¹ng th¸i dÉn, c¸c líp p – n trong van cã mËt ®é ®iÖn tö lín h¬n so víi mËt ®é chÝnh cña chóng. Khi kho¸ van ®ét ngét th× trong van cã mét lîng ®iÖn tö d, lîng ®iÖn tö d Êy sÏ phãng ra ngoµi g©y ra c¸c xung ®iÖn ¸p côc bé.
§Ó b¶o vÖ c¸c van kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p ta dïng m¹ch b¶o vÖ cho lîng ®iÖn tö d ch¹y ra khái van, b»ng c¸ch m¾c mét m¹ch R - C song song.
H×nh 4.4: M¹ch R – C b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van
Khi cã xung ®iÖn ¸p côc bé trong van, ë chÕ ®é xung t¹i lóc ng¾n m¹ch nÕu R nhá th× dßng ®iÖn do xung ®iÖn ¸p g©y nªn sÏ ch¹y theo m¹ch R – C.
Theo kinh nghiÖm chän , ë ®©y ta chän R2 = 5, C2 = 0,25.
§Ó b¶o vÖ xung ¸p tõ líi ta m¾c song song víi t¶i ë ®Çu vµo mét m¹ch R1 – C1 gi÷a c¸c pha nh h×nh sau. Khi xuÊt hiÖn xung ®iÖn ¸p trªn ®êng d©y nhê cã m¹ch nµy mµ ®Ønh xung ®iÖn ¸p gÇn nh n»m l¹i hoµn toµn trªn ®iÖn trë ®êng d©y.
H×nh 4.5: M¹ch B¶o vÖ xung ¸p tõ líi
TrÞ sè R1 – C1 ®îc chän theo kinh nghiÖm: R1 = 12,5, C1 = 4
Víi s¬ ®å ®éng lùc khi cã thiÕt bÞ b¶o vÖ ®· chän cïng víi b¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho van sÏ ®¶m b¶o cho m¹ch ®éng lùc lµm viÖc tin cËy.
CH¦¥NG V
ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn
§iÒu khiÓn tiristo trong s¬ ®å chØnh lu hiÖn nay cã nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau, nhng thêng gÆp lµ ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh.
V.1. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng:
V.1.1. Nguyªn lý ®iÒu khiÓn:
Néi dung cña nguyªn t¾c nµy cã thÓ m« t¶ theo gi¶n ®å sau:
H×nh 5.1: Nguyªn lý ®iÒu khiÓn chØnh lu
Khi cã ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin ®Æt vµo An«t cña tiristo, ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®îc gãc më cña tiristo trong vïng ®iÖn ¸p d¬ng An«t, ta cÇn t¹o ra mét ®iÖn ¸p tùa tam gi¸c (®iÕn ¸p r¨ng ca) Urc. Nh vËy cÇn cã mét ®iÖn ¸p tùa trong vung ®iÖn ¸p d¬ng An«t.
Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k cã thÓ thay ®æi ®îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa Urc. T¹i thêi ®iÓm mµ trÞ sè cña urc = U®k trong vïng ®iÖn ¸p d¬ng An«t th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn Tiristo ®îc më tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn ®Õn hÕt b¸n kú hoÆc ®Õn khi dßng ®iÖn qua Tiristo b»ng 0.
§ång pha
So s¸nh
T¹o xung
U®k
H×nh 5.2: S¬ ®å chØnh lu mét n÷a chu kú
V.1.2. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn:
NhiÖm vô c¸c kh©u trong s¬ ®å khèi:
Kh©u ®ång pha: T¹o ®iÖn ¸p tùa Urc (thêng gÆp lµ ®iÖn ¸p d¹ng r¨ng ca tuyÕn tÝnh) trïng pha víi ®iÖn ¸p An«t cña Tiristo.
Kh©u so s¸nh: Lµm nhiÖm vô so s¸nh ®iÖn ¸p tùa Urc víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k, t×m thêi ®iÓm mµ trÞ sè cña Urc = U®k, t¹i thêi ®iÓm nµy th× ph¸t xung ë ®Çu ra ®Ó göi dang tÇng khuÕch ®¹i.
Kh©u khuÕch ®¹i t¹o xung: Cã nhiÖm vô t¹o xung cã biªn ®é thÝch hîp ®Ó më Tiristo. Xung ®Ó më Tiristo cã yªu cÇu: sên dèc th¼ng ®øng, më tøc thêi khi cã xung ®iÒu khiÓn, ®ñ ®é réng, ®ñ c«ng suÊt, c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch ®éng lc.
V.2. Chän c¸c kh©u ®ång pha trong m¹ch ®iÒu khiÓn:
V.2.1. Chän kh©u ®ång pha:
C¸c ph¬ng ¸n chän kh©u ®ång pha nh sau:
H×nh 5.3 a, dïng tranzito. §iÖn ¸p tùa biÕn thiªn tuyÕn tÝnh phñ hÕt n÷a chu kú ®iÖn ¸p. Do vËy, khi ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p tõ 0 ®Õn cùc ®¹i lµ hoµn toµn ®¸p øng ®îc.
H×nh 5.3 b, dïng bé ghÐp quang. Nguyªn lý vµ chÊt lîng ®iÖn ¸p cña ph¬ng ¸n nµy t¬ng ®èi gièng víi ph¬ng ¸n dïng tranzito. ¦u ®iÓm cña ph¬ng ¸n nµy lµ kh«ng cÇn dïng biÕn ¸p ®ång pha, do ®ã cã thÓ ®¬n gi¶n h¬n trong viÖc chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt.
H×nh 5.3: Kh©u ®ång pha
C¸c s¬ ®å trªn ®Òu cã chung nhîc ®iÓm lµ viÖc më vµ kho¸ c¸c Tranzito trong vïng ®iÖn ¸p l©n cËn 0 lµ thiÕu chÝnh x¸c, lµm viÖc n¹p vµ x¶ tô trong vïng ®iÖn ap líi gÇn 0 kh«ng ®îc nh ý muèn.
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 ®iÖn ¸p tùa rÊt tèt. S¬ ®å hinh 5.3c m« t¶ s¬ ®å ®iÖn ¸p dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. S¬ ®å nµy cã tÊt c¶ c¸c u ®iÓm võa nªu trªn.
Ta thÊy ®iÖn ¸p tùa ë s¬ ®å h×nh 5.3c cã nhiÒu u ®iÓm nhÊt, cho ®iÖn ¸p tùa tèt, lµm viÖc tin cËy ch¾c ch¾n, nªn ta quyÕt ®Þnh chän s¬ ®å nµy lµm kh©u ®ång pha cho m¹ch ®iÒu khiÓn.
V.2.2. Chän kh©u so s¸nh:
§Ó x¸c ®Þnh thêi ®iÓm cÇn më tiristo ta cÇn so s¸nh Urc vµ U®k. ViÖc so s¸nh c¸c tÝn hiÖu ®ã cã thÓ thùc hiÖn b»ng tranzito nh s¬ ®å 5.4a, t¹i thêi ®iÓm , ®Çu ra cña tranzito lËt tr¹ng th¸i, t¹i ®ã chóng ta ®¸nh dÊu ®îc thêi ®iÓm cÇn më tiristo.
H×nh 5.4: Kh©u so s¸nh
Møc ®é b¶o hßa cña tranzito phô thuéc vµo tæng ®¹i sè , tæng ®¹i sè nµy cã mét vïng ®iÖn ¸p nhá hµng (mV), lµm cho tranzito kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng c¾t nh mong muèn, do ®ã nhiÒu khi lµm thêi ®iÓm më tiristo bÞ lÖch so víi ®iÓm më t¹i U®k = Urc.
KhuÕch ®¹i thuËt to¸n cã hÖ sè khuÕch ®¹i v« cïng lín, chØ cÇn mét tÝn hiÖu rÊt nhá (cì ) ë ®Çu vµo, ®Çu ra ®· cã ®iÖn ¸p nguån nu«i, viÖc øng dông khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµm kh©u so s¸nh lµ hîp lý. C¸c s¬ ®å so s¸nh dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n nh h×nh 5.4 b,c rÊt thêng gÆp trong c¸c s¬ ®å hiÖn nay. ¦u ®iÓm h¬n h¼n cña c¸c s¬ ®å nµy lµ cã thÓ ph¸t xung ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c t¹i U®k = Urc.
Th«ng thêng c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh lu tiristo th× ph¶i ®iÒu khiÓn nhiÒu tiristo, c¸c kªnh ®iÒu khiÓn cïng lÊy chung mét tÝn hiÖu U®k, riªng ®iÖn ¸p ca Urc cña c¸c kªnh g©y nhiÔu lÉn nhau. Sö dông s¬ ®å hinh 5.4c kh¾c phôc ®îc nhîc ®iÓm nµy do ®iÖn trë vµo cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ v« cïng lín. V× vËy ta chän s¬ ®å h×nh 5.4c lµm kh©u so s¸nh cho m¹ch ®iÒu khiÓn.
V.2.3. Chän kh©u khuÕch ®¹i t¹o xung:
Víi nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më nh ®· nªu ë trªn, tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng thêng ®îc thiÕt kÕ b»ng tranzito c«ng suÊt, nh ®· m« t¶ trªn h×nh 5.5a. §Ó cã xung d¹ng kim göi tíi tiristo, ta dïng bé biÕn ¸p xung (BAX), ®Ó cã thÓ khuÕch ®¹i c«ng suÊt ta dïng tranzito, diod D, tranzito vµ cuén d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung khi tranzito khãa ®ét ngét. MÆc dï víi u ®iÓm ®¬n gi¶n, nhng s¬ ®å nµy ®îc dïng kh«ng réng r·i, v× hÖ sè khuÕch ®¹i cña tranzito lo¹i nµy 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 h×nh 5.5b thêng ®îc dïng trong thùc tÕ. 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 c¸c tranzito.
H×nh 5.5: Kh©u khuÕch ®¹i
Trong thùc xung ®iÒu khiÓn chØ cÇn cã ®é réng xung bÐ (kho¶ng ), mµ thêi gian më c¸c tranzito c«ng suÊt dµi (tèi ®a tíi mét n÷a chu kú: 0,01s), lµm cho s«ng suÊt táa nhiÖt d cña tranzito qu¸ lín vµ kÝch thÝch d©y quÊn s¬ cÊp biÕn ¸p xung d lín. §Ó gi¶m nhá c«ng suÊt táa nhiÖt tranzito vµ kÝch thíc d©y quÊn s¬ cÊp BAX cã thÓ thªm tô nèi tÇng nh h×nh 5.5c. Theo s¬ ®å nµy, tranzito 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.
Nh ta thÊy s¬ ®å h×nh 5.5c lµ cã nhiÒu u ®iÓm h¬n c¶, nªn ta quyÕt ®Þnh chän s¬ ®å nµy lµm kh©u khuÕch ®¹i t¹o xung cho m¹ch ®iÒu khiÓn.
V.2.4. Chän kh©u ph¶n håi:
§Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p trªn ®Çu cùc m¸y ph¸t, trong m¹ch ®iÒu khiÓn ta cÇn m¾c thªm kh©u ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p vµ d¬ng dßng ®iÖn. Kh©u ph¶n håi dßng vµ ¸p ®îc thùc hiÖn b»ng dông cô ®o ®o lêng cïng víi bé chØnh lu, tõ ®ã ta cã thÓ x©y dùng ®îc s¬ ®å cÊu tróc nh h×nh 5.6 sau:
Hinh 5.6: S¬ ®å cÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn
Ho¹t ®éng cña s¬ ®å nµy nh sau:
Khi ®iªn ¸p ra trªn c¸c cùc m¸y ph¸t ®iÖn UF gi¶m, ®iÖn ¸p ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p –Uphu t¨ng, nªn U®k ( U®k = Ud – Uphu + Uphi) t¨ng lµm cho gãc më cña tiristo gi¶m, do ®ã ®iÖn ¸p ra trªn ®Çu cùc m¸y ph¸t t¨ng dÇn vÒ trÞ sè ®Þnh møc. Khi ®iÖn ¸p UF t¨ng th× qu¸ tr×nh ngîc l¹i.
*Nh vËy ta ®· chän ®îc ba kh©u c¬ b¶n cña m¹ch ®iÒu khiÓn kÕt hîp víi kh©u ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p vµ d¬ng dßng ®iÖn ta cã m¹ch ®iÒu khiÓn cña mét kªnh nh h×nh 5.7. M¹ch ®éng lùc cña ta lµ s¬ ®å chØnh lu cÇu ba pha kh«ng ®èi xøng, nªn toµn bé m¹ch ®iÒu khiÓn cã tÊt c¶ ba kªnh ®Òu gièng nhau, cïng lÊy chung mét tÝn hiÖu –U®k tõ c¸c kh©u ph¶ håi dßng vµ ¸p ®a vÒ kh©u so s¸nh cña tõng kªnh ®Ó so s¸nh víi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tùa Ud nh h×nh 5.8.
V.3. Ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn:
Víi s¬ ®å chØnh lu cÇu ba pha ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng c¸c tiristo T1, T2, T3 cã thÓ dÉn th«ng tõ gãc th«ng tù nhiªn α = 00 ®Õn α = 1800. Do ®ã cã thÓ ®iÒu khiÓn gãc më cña tiristo trong toµn bé d·i ®iÒu chØnh α = 0180
®é, th× ta cÇn ph¶i t¹o ra mét ®iÖn ¸p tùa dÞch pha /6 so víi ®iÖn ¸p d¬ng An«t cña c¸c tiristo. §Ó lµm ®îc ®iÒu nµy ta ®Êu s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ®ång pha theo s¬ ®å tam gi¸c vµ thø cÊp ®Êu h×nh sao nh hinh 5.8. ho¹t ®éng cña mét kªnh ®iÒu khiÓn h×nh 5.7 cã thÓ gi¶i thÝch nh sau:
§iÖn ¸p t¹i ®iÓm A1(UA1) cã d¹ng h×nh sin sím pha /6 so víi ®iÖn ¸p An«t cña tiristo, qua khuÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT) A1 cã hÖ sè khuÕch ®¹i lµ v« cïng vµ ®iÖn ¸p vµo lµ U b»ng sôt ¸p trªn Diod D1 sÏ cho ta ®iÖn ¸p ra UB cã d¹ng xung ch÷ nhËt ®èi xøng nh h×nh 5.8. TrÞ sè UB b»ng ®iÖn ¸p nguån nu«i (12V). PhÇn ®iÖn ¸p d¬ng xung h×nh ch÷ nhËt UB qua D3 tíi K§TT A2, tÝch ph©n thµnh ®iÖn ¸p tùa Urc, víi h»ng sè thêi gian t = R2C. PhÇn ®iÖn ¸p ©m cña ®iÖn ¸p UB lµm më th«ng tranzito Tr1 vµ Urc = 0 (trong vïng UB ©m). Trªn ®Çu ra cña A2 chóng ta cã ®iÖn ¸p r¨ng ca gi¸n ®o¹n víi trÞ sè Urc t¨ng dÇn.
H×nh 5.9: Gi¶n ®å c¸c ®êng cong m¹ch ®iÒu khiÓn
Do yªu cÇu m¹ch ®iÒu khiÓn cã ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p vµ d¬ng dßng ®iÖn nªn ta cÇn mét ®iÖn ¸p tùa cã chØ sè gi¶m dÇn ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p mét chiÒu –U®k. §Ó lµm ®îc ®iÒu nµy ta dïng bé khÕch ®¹i thuËt to¸n A3 céng ®¶o hai tÝn hiÖu ®iÖn ¸p (-Urc1) vµ (+Udl) ta ®îc mét ®iÖn ¸p Urc = UD ©m víi chØ sè gi¶m dÇn nh trªn h×nh 5.8.
§iÖn ¸p r¨ng ca cña UD (©m) ®îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k (©m) nhê K§TT A4 nh trªn h×nh 5.6, víi Urc = UD ®îc ®a vµo cæng (-) vµ U®k ®îc ®a vµo cæng (+) cña A4. ViÖc so s¸nh ®îc thùc hiÖn bªn trong A4. Víi hÖ sè khuÕch ®¹i lµ v« cïng nªn ®iÖn ¸p cña A4 lµ UE cã chØ sè b»ng ®iÖn ¸p nguån nu«i A4 vµ dÊu cña nã phô thuéc vµo chØ sè cña U®k vµ ®iÖn ¸p tùa UD.
Khi chØ sè th× UE = UN > 0
Khi chØ sè th× UE = -UN < 0
Khi UE > 0 th× dßng iE cña tranzito Tr2 b»ng dßng tô n¹p C2, c¸c Tr2, Tr3 lÇn lît dÉn th«ng c¸c dßng ch¹y qua cuén s¬ cÊp vµ dßng i®k ch¹y qua cuén thø cÊp BAX, lµm më th«ng tiristo. §iÖn ¸p trªn t¶i Ud cã t¹i thêi ®iÓm më tiristo cho ®Õn cuèi b¸n kú d¬ng hoÆc ®Õn khi dßng ®iÖn qua tiristo b»ng 0.
TrÞ sè cña U®k cã thÓ thay ®æi ®îc tõ 0 U®kmax (U®kmax = UDmax) khi lµm viÖc ®Þnh møc, ®iÖn ¸p ë ®Çu cùc m¸y ph¸t lµ UF = UF®m th× U®k= ®îc tÝnh to¸n ®Ó U®k = U®k®m = Ud – UphU®m + Uphi®m vµ m¹ch ®iÒu khiÓn cho ta gãc më cña tiristo lµ ®m. khi UF t¨ng th× ®iÖn ¸p ph¶n håi lµ -Uphu gi¶m vµ +Uphi gi¶m nªn gi¶m ®Õn gãc më t¨ng lµm cho Uphi t¨ng vµ Uphu gi¶m nghÜa lµ +Uphi t¨ng vµ -Uphu t¨ng. Do ®ã t¨ng lµ cho gãc më gi¶m dÉn ®Õn ®iÖn ¸p kÝch thÝch m¸y ph¸t ®ång bé vµ ®iÖn ¸p trªn ®Çu cùc m¸y ph¸t t¨ng vÒ gi¸ trÞ ®Þnh møc.
Nh vËy nhê cã hai kh©u ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p vµ ph¶n håi d¬ng dßng ®iÖn mµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lu«n ®îc thay ®æi t¬ng øng víi ®iÖn ¸p ra ®Çu cùc m¸y ph¸t vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn nµy ®iÒu khiÓn gãc më phï hîp, do ®ã ®iÖn ¸p ë ®Çu cùc m¸y ph¸t lu«n ®îc duy tr× quanh trÞ sè ®Þnh møc.
V.4. TÝnh to¸n th«ng sè m¹ch ®iÒu khiÓn:
Ta chØ cÇn tÝnh th«ng sè cho mét kªnh ®iÒu khiÓn vµ c¸c kh©u ph¶n håi. ViÖc tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn thêng ®îc tiÕn hµnh tõ tÇng khuÕch ®¹i ngîc trë lªn.
M¹ch ®iÒu khiÓn ®îc tÝnh xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ xung më tiristo. C¸c th«ng sè c¬ b¶n ®Ó tÝnh xung më cña m¹ch ®iÒu khiÓn cÇn cã:
§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn tiristo: U®k = 3,0 (V).
Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn tiristo: I®k = 0,11 (V).
Thêi gian chuyÓn m¹ch më tiristo: Tcm = 150 .
§é réng xung ®iÒu khiÓn: tx = 3tcm = 450 .
Møc ®é biªn ®é xung: Sx = 0,4 (chän).
§é mÊt ®èi xøng cho phÐp gi÷a c¸c kªnh: .
§iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn: UN =
V.4.1. TÝnh biÕn ¸p xung:
Chän vËt liÖu s¾t tõ lo¹i Ferit NM, lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ, lµm viÖc trªn mét phÇn ®Æc tÝnh tõ hãa , .
TØ sè biÕn ¸p xung chän s¬ bé m = kba = 3.
§iÖn ¸p thø cÊp biÕn ap xung: U2 = U®k = 3 (V).
§iÖn ¸p ®Æt lªn d©y quÊn s¬ cÊp: U1 = mU2 = 3.3 = 9 (V).
Gi¸ trÞ trung b×nh cña hÖ sè tõ thÈm:
Trong ®ã: .
ThÓ tÝch cÇn cã cña lâi s¾t:
Víi Kdti = 1,2 – HÖ sè d÷ tr÷ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn cña tiristo.
Chän lâi thÐp m¹ch tõ cã d¹ng h×nh xuyÕn víi c¸c kÝch thíc tra ë b¶ng 5.4 – TL 2 ta cã:
H×nh 5.9: Lâi thÐp m¸y biÕn ¸p xung
d = 18 mm, D = 23 mm , a = 2,5 mm.
b = 4 mm, Q = 0,1 cm2, l = 6,45 cm,
Qcs = 2,55 cm2, P = 5 g, V = 0,645 cm3.
Sè vßng d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung:
(vßng).
Sè vßng d©y cuén thø cÊp biÕn ¸p xung:
(vßng).
Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung:
I2 = kdti.I®k = 1,2 . 0,11 = 0,132 (A).
Dßng ®iÖn d©y s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung:
.
TiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp:
.
§êng kÝnh d©y s¬ cÊp:
.
TiÕt diÖn d©y thø cÊp:
§êng kÝnh d©y s¬ cÊp:
.
V× ®êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp rÊt nhá vµ tæng sè d©y lµ kh«ng nhiÒu, gi¸ thµnh 2 lo¹i d©y kh«ng chªnh lÖch nhau nªn ta chän d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp cã tiÕt diÖn b»ng nhau. Tra b¶ng TL 3 ta chän:
d1 = d2 = 0,25 (mm), dn = 0,3 (mm), R/m = 0,366
KiÓm tra l¹i hÖ sè lÊp ®Çy:
Nh vËy cöa sæ m¹ch tõ ®ñ réng ®Ó ®Æt d©y quÊn nªn ph¬ng ¸n trªn ®¹t yªu cÇu.
V.4.2. TÝnh tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng:
Chän tranzito Tr3 lo¹i 2SD613 lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã c¸c th«ng sè sau:
Lo¹i
UCBO
UEBO
IC
PC
T1
Β
Npn
100 V
6 V
6 A
40 mW
1500C
40 – 320
Dßng ®iÖn lµm viÖc IC (dßng Colector) cña Tr3:
ICTr3 = 6 (A).
β = 130
Dßng ®iÖn lµm viÖc IB (dßng baz¬) cña Tr3:
Chän tranzitor Tr2 lo¹i 2SC828 lµm viÖc ë chÕ ®é xung, c¸c than sè:
Lo¹i
UCBO
UEBO
IC
PC
T1
Β
Npn
30 V
7 V
50 mA
40 mW
1500C
130 - 520
Dßng ®iÖn lµm viÖc IC (dßng Colector) cña Tr2:
ICTr2 = IB3 = 46 (mA).
Dßng ®iÖn lµm viÖc IB (dßng baz¬) cña Tr2:
TÝnh ®iÖn trë R11:
Ta cã: UX = +18V - §iÖn ¸p nguån nu«i biÕn ¸p xung BAX.
U1BAX = 9V - §iÖn ¸p s¬ cÊp BAX.
TÝnh ®iÖn trë R10:
Ta cã: UE = UN = 12V - §iÖn ¸p t¹i ®iÓm E.
IBTr2 = 0,354 (mA).
Chän R10 = 33
TÝnh C2:
Chän s¬ bé h»ng sè thêi gian n¹p tô C2 lµ t2:
t2 = 2tx = 2.450 = 900 () = 900.10-6 (S)
Chän Diod: TÊt c¶ cac diod trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dïng lo¹i Д913 cña Nga cã c¸c th«ng sè sau:
I®m
UN
20mA
30V
1V
V.4.3. Chän khuÕch ®¹i thuËt to¸n:
M¹ch ®iÒu khiÓn cã tÊt c¶ 3 kªnh ®iÒu khiÓn víi 15 khuÕch ®¹i thuËt to¸n, chän 4 IC lo¹i TL 084 do h·ng Texax Instruments chÕ t¹o, mçi IC cã 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ cã c¸c th«ng sè sau:
§iÖn ¸p nguån nu«i IC: UN = (5 18) V, chän UN = 12 V.
§iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo: U = 30 V.
NhiÖt ®é lµm viÖc: T = (-25 85)0C.
C«ng suÊt tiªu thô: P = 680 mW.
Tæng trë vµo: Rm = 106.
Dßng ®iÖn ra: Ira = 30 pA.
Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp:
V.4.4. TÝnh chän kh©u so s¸nh:
KhuÕch ®¹i thuËt to¸n A4 ®· chän lo¹i TL084. TÝnh R8, R9:
Thêng dßng ®iÖn vµo cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n kho¶ng 1 ®Õn 5mA, ë ®©y ta dïng R8, R9 ®Ó h¹n chÕ dßng vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó IV1mA.
Ta cã:
Chän R8 = R9 = 33 , khi ®ã dßng ®iÖn vµo A4:
V.4.5. Chän kh©u ®ång pha:
Chän tranzito Tr1 lo¹i 2SA564 cã c¸c th«ng sè sau:
Lo¹i
UCBO
UEBO
IC
PC
T1
Β
Npn
-25 V
-7 V
100 mA
400 mW
1500C
250
Dßng ®iÖn cùc ®¹i IB cña Tr1:
Chän R3 sao cho:
Ta cã ®iÖn ¸p ®ång pha U2®ph = 8 (V).
§iÖn trë R1 ®îc dïng ®Ó h¹n chÕ dßng vµo khuÕch ®¹i thuËtn to¸n A1, thêng chän R1 sao cho dßng ®iÖn vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n IA1 1mA
Chän R1 = 15
TÝnh biÕn trë R2:
BiÕn trë R2 ®îc ®Æt ®Ó h¹n chÕ dßng vµo khuÕch ®¹i A2 kh«ng vît qu¸ IB 1mA.
Ta cã:
§Ó tiÖn cho viÖ ®iÒu khiÓn khi l¾p r¸p m¹ch ®iÒu khiÓn ta chän biÕn trë R2 = 20 vµ ®Æt gi¸ trÞ Rd2 = 18.
TÝnh tô C1:
§iÖn ¸p tùa ®îc h×nh thµnh do sù n¹p cña tô C1, mÆt kh¸c ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p líi lµ tuyÕn tÝnh th× h»ng sè thêi gian n¹p tô ph¶i n»m trong kho¶ng (0,003 0,005)s.
Ta chän t1 = 0,004s
t1 = R2.C1=0,004s
Chän C1 = 0,22 .
TÝnh R4, R5, R7:
§Ó cã ®iÖn ¸p tùa nh h×nh 5.8 ta cã:
NÕu chän R7 = R5 = R4 th× ta cã:
UD = -(Ud1 + Urc1)
Ta thÊy r»ng nÕu chän Ud1 = Urc1max sÏ ®îc UD trªn h×nh 5.8.
§iÖn trë R4, R5, R7 ®Ó h¹n chÕ dßng vµo A3, ta cã:
VËy ta chän: R7 = R5 = R4 = 15
Chän R6 vµ tÝnh gi¸ trÞ ®Æt cña R6 ®Ó Ud1 = 11V
Chän R6 = 12
Ta cã:
V.4.6. tÝnh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lóc lµm viÖc ®Þnh møc:
Ta ®· t¹o ®îc ®iÖn ¸p r¨ng ca trong kho¶ng (Л/6 7Л/6), t¬ng øng víi gãc më 1 tranzito . Ta cÇn tÝnh trÞ sè cña U®k ®Ó tranzito lµm viÖc trong toµn bé d·i ®iÒu chØnh, tacã:
H×nh 5.10
U®kmax = UDmax = UCmax = 11V
U®kmin = 0
Trªn h×nh 5.10 xÐt tam gi¸c A’B’C’ ta cã:
Suy ra:
Trong ®ã: ®m = 51,240.
V.4.7. TÝnh kh©u ph¶n håi ¸p vµ dßng: U®k = Ud – Uphu + Uphi
Khi ®iÖn ¸p ë ®Çu cùc m¸y ph¸t UF cã trÞ sè n»m trong kho¶ng (0,95UF®m; 1,05UF®m), trong vïng nµy ®iÖn ¸p ra U1 cña bé ph¶n håi dßng ®iÖn coi nh b»ng 0, ta cã:
U®k®m = Ud - Uphu®m = 7,87 V.
TrÞ sè ®iÖn ¸p ®Æt:
Ud = KCA(+UN) = KCA.12A
Víi KCA<1
Khi t¶i cña m¸y ph¸t ®iÖn t¨ng do ®ã dßng ®iÖn ®Çu cùc m¸y ph¸t t¨ng th× cã thªm kh©u ph¶n håi dßng vµ ta cã:
U®k = Ud – Uphu+Uphi
V.4.7.1. TÝnh kh©u ph¶n håi dßng:
C«ng suÊt ®Þnh møc cña m¸y ph¸t:
H×nh 5.11: Kh©u ph¶n håi dßng ®iÖn
P®m = 3Uf®mIf®m
(ta xem cosφ = 1)
Chän m¸y biÕn dßng cã I1®m 1,1If®m. Ta chän m¸y biÕn dßng do Nga chÕ t¹o lo¹i TKM – 0,5 cã c¸c th«ng sè sau:
I1®m
I2®m
U®m
S®m
RBd
CÊp chÝnh x¸c
200A
5A
500V
20VA
0,8
1
Chän R12 = 0,75 < R2Bd = 0,8
§iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh lu cÇu ph¶n håi dßng UCLi:
UCLi = KphiIf®mKBdR12KCL = 1,2 . 113,64 . . 0,75 . 2,34 = 5,98V
S¬ bé chän tØ sè:
TÝnh ®iÖn trë R14, R15.
§iÖn trë R14 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn A5 sao cho: IVA5
HÖ sè qu¸ t¶i dßng ®iÖn ®Çu cùc m¸y ph¸t cho phÐp:
Kphi max= Kqtcp = 2
UCLi max = Kphi max.If®m.KBd.R12.KCL
=2.113,64. .0,75.2,34 = 9,97V
Uphi max= Ura5max UN = 12V.
Ura5max = UVA5max
Suy ra:
UVA5max = UClimax.KCAi max
Chän KCai = 0,5
Suy ra: .
VËy chän: R14 = 5,6, R15 = 15.
TrÞ sè ®iÖn ¸p ph¶n håi dßng ®iÖn khi dßng ®iÖn ®Çu cùc m¸y ph¸t:
IF= Kphi.If®m = 1,2If®m.
TÝnh chiÕc ¸p R13:
Chän s¬ bé, dßng ®iÖn ®Çu ra bé chØnh lu ph¶n håi dßng lµ:
Idi 1mA.
Ta cã:
Chän R13 = 10
Gi¸ trÞ ®Æt cña R13 lµ:
R13 = R13.KCA = 9,97.0,48 = 4,8
Chän c¸c Diod D7 D12
Ta ®· chän c¸c ®iod lo¹i Д913 cã I®m = 20mA, UN = 30V.
Dßng ®iÖn cùc ®¹i c¸c diod D7 D12 ph¶i dÉn lµ:
Ih® = Kh®.I®I = 0,58.1 =0,58mA.
TÝnh tô C3:
H×nh 5.12: D¹ng ®iÖn ¸p ra trªn bé chØnh lu ph¶n håi dßng
Tụ C3 dïng ®Ó läc sang b»ng ®iÖn ¸p mét chiÒu sau bé chØnh lu cÇu. TrÞ sè cña C3 bÞ h¹n chÕ bëi h»ng sè thêi gian n¹p vµ x¶ tô.
Theo h×nh 5.12 ta cã:
Ta cã: t3 = C3 . R13
Chän C3 = 0,33
V.4.7.2. TÝnh ®iÖn ¸p ®Æt:
Theo c¸c ph¬ng tr×nh môc 5.4.7, ta chän:
Ud = KCA(+UN) = KCA.12A = 11V
Ta l¹i cã: Uphu ®m = Ud – U®k®m = 10,5 – 7,87 = 2,63 (V).
V.4.7.3. TÝnh ph¶n håi ®iÖn ¸p:
H×nh 5.13: Kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p
M¸y biÕn ¸p ph¶n håi ¸p BAU cã c«ng suÊt nhá nªn kh«ng cÇn thiÕt tÝnh to¸n cô thÓ. Chän: U1 = 220 (V), U2 = 4,5 (V).
§iÖn ¸p ra cña bé chØnh lu cÇn ph¶n håi lµ: UCLU
UCLU = KCL.U2 = 2,34 . 4,5 = 10,53 (V).
Chän s¬ bé:
Theo h×nh 5.13 ta cã trÞ sè ®iÖn ¸p ph¶n håi ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
Theo môc b ta cã:
Uphu ®m = 2,63 (V) = UCLu.KCAu.
TÝnh R22, R24, ta cã:
Trong ®ã: IVA7max = 1mA.
UVLumax - §iÖn ¸p ra cùc ®¹i cã thÓ cã cña kh©u ph¶n håi ¸p
Theo kinh nghiÖm thùc tÕ th× ®iÖn ¸p d©y ë ®Çu cùc may ph¸t lín nhÊt cã thÓ ®Õn 440V, tøc ®iÖn ¸p pha lín nhÊt lµ:
Do ®ã ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh lu sÏ lµ:
Chän: R21 = 1, R23 = 100.
TÝnh R22:
Chän I®m = Idi = 0,3 (mA).
Khi ®ã ta cã:
Chän R22 = 47
T¬ng tù nh tÝnh C3 ë trªn, ta cã: t4 = C4 . R22 = 0,0033s.
Chän C4 = 68(pF)
V.4.7.4. TÝnh R16, R17, R18, R19, R20, Dz.:
Ta chän: R16 = R17 = R18 = R19 = R20, khi ®ã ta cã:
U®k = Ud – Uphu + Uphi
Diod æn ¸p Dz ®îc dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cùc ®¹i U®k ®Ó tr¸nh mÊt ®iÒu khiÓn khi tæng ®¹i sè: Ud – Uphu + Uphi 11V, Ta dïng Dz cã c¸c th«ng sè sau:
Lo¹i 2C211Z; UD2 = 11V; I®m = 5mA.
Ta cã:
Chän: R16 = R17 = R18 = R19 = R20 = 33 (k).
V.4.8. T¹o nguån nu«I IC: UN, nguån nu«i biÕn ¸p xung: +Ux vµ biÕn ¸p ®ång pha:
Ta thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÒu khiÓn dïng cho c¶ viÖc t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha U2®pha, ®iÖn ¸p nguån nu«i IC, UN vµ ®iÖn ¸p nguån nu«i biÕn ¸p xung: +Ux.
Ta chän:
U2®pha = 8V - §iÖn ¸p thø cÊp cuén d©y ®ång pha.
UN = 12V - ®iÖn ¸p thø cÊp cuén d©y nguån IC.
+UX = 18V - ®iÖn ¸p thø cÊp cuén d©y nguån nu«i biÕn ¸p xung.
Dïng mét lâi thÐp nµo ®ã cã s½n vµ quÊn ®ñ sè vßng d©y ®Ó ®ñ ®iÖn ¸p ra lµ ®îc.
C¸c nguån nu«i lÊy ra tõ m¸y biÕn ¸p ®iÒu khiÓn ®îc m« t¶ trªn h×nh 5.14. §Ó cã nguån nu«i IC ta dïng hai bé chØnh lu h×nh tia ba pha m¾c song song ngîc víi: .
Ta chän: U2N = 12 (V).
§Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p nguån nu«i ta dïng hai vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912 cã c¸c th«ng sè vi m¹ch nh sau:
Ta chän: U2N = 12 (V)
§iÖn ¸p vµo: UV = 7 35 (V)
§iÖn ¸p ®Çu ra: Ura = 12 (V), víi IC 7812.
Ura = -12 (V) , víi IC 7912.
H×nh 5.14: C¸c nguån lÊy ra tõ m¸y biÕn ¸p ®iÒu khiÓn
Dßng ®iÖn ®Çu ra: I = 0 1 (A).
V.5. KÕt luËn:
Víi c¸c sè liÖu tÝnh to¸n ®îc tõ phÇn tÝnh to¸n m¹ch ®éng lùc ®Õn viÖc tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn lµ hîp lÝ, ®¶m b¶o m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn lµm viÖc liªn tôc, tin cËy trong chÕ ®é lµm viÖc b×nh thêng còng nh cã sùc cè x¶y ra. §¶m b¶o ®iÖn ¸p ®Çu ra ®îc gi÷ æn ®Þnh trong kho¶ng 0,95U®m UF 1,05UF®m.
Tµi liÖu tham kh¶o
[1]. §iÖn tö c«ng suÊt – NguyÔn BÝnh – 1996.
[2]. Kü thuËt biÕn ®æi ®iÖn n¨ng – NguyÔn BÝnh – 1982.
[3]. Tµi liÖu híng dÉn thiÕt kÕ, thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt – TrÇn V¨n ThÞnh – 2001.
[4]. M¸y ®iÖn tËp 1, 2 – Vò Gia Hµnh – 1998.
[5]. §iÖn tö c«ng suÊt vµ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ - Lª V¨n Doanh – 1993.
[6]. HÖ thèng cung cÊp ®iÖn – NguyÔn C«ng HiÒn – 2001.
[7]. M¸y ®iÖn tËp 2 – A.V.Ivannovsmlenski.
[8]. ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc – Phan Tö Thô – 2001.
[9]. Tranzito NhËt B¶n.
[10]. æn ®Þnh hÖ thèng ®iÖn – L· V¨n ót.
[11]. Nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p – TrÞnh Hïng Th¸m – 1996.
[12]. Kü thuËt ®iÖn tö - §ç Xu©n Thô – 2001.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- thiết kế mạch ổn định điện áp cho máy phát điện không máy phụ.doc