Thiết kế bộ nguồn ổn áp công suất lớn

¶m nªn Ura t¨ng lªn b»ng gi¸ trÞ ®Þnh møc. Khi ®iÖn ¸p ra cμng bÐ th× sù ®iÒu chØnh cμng ph¶i lín hay lμ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn cμng ph¶i lín t−¬ng ®−¬ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn mét chiÒu lín do ®ã T cña kªnh nμy ph¶i më sím hay ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ph¶i cμng nhá ng−îc lai khi Ura cμng lín sù sai lÖch ®iÖn ¸p ë ®Çu ra ΔUra lμ nhá nªn cÇn ®iÒu chØnh Modul §K BB§ M¹ch ®k §KCS k ura ×U® U®k Uph §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 76 Ýt nªn dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn bÐ nªn T cÇn më muén hay ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lín gãc më α lín. Tõ nguyªn t¾c ®iÒu chØnh trªn ta x©y dùng s¬ ®å khèi cho m¹ch ®iÒu khiÓn T nμy nh− sau: Theo s¬ ®å cÊu tróc th×: Udk = U® - Uph = U® - (U ’ ra®m - U ’ ra). = U® - (k1Ura®m - Urak2). Víi k1,k2 lμ hÖ sè tÝn hiÖu lÊy ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Khi Ura cμng bÐ th× hiÖu sè cña k1Ura®m - Urak2 cμng lín nªn Udk = U® - (k1Ura®m - Urak2) cμng bÐ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn bÐ nªn gãc më T bÐ--> ®iÖn ¸p , dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn mét chiÒu lín lâi thÐp bÞ tõ ho¸ m¹nh hÖ sè ®iÒu chØnh lín ®Ó ch ®iÖn ¸p ra lμ ®Þnh møc. Ng−îc l¹i khi ®iÖn ¸p ra cμng lín cμng gÇn ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc nªn k1Ura®m - Urak2 cμng bÐ do ®ã Udk = U® - (k1Ura®m - Urak2 cμng lín nªn T sÏ bÞ më muén nªn c¸c gi¸ trÞ cña ®iÒu khiÓn nh− lμ ®iÖn ¸p dßng ®iÖn bÐ hÖ sè ®iÒu chØnh bÐ. c. Khi Ura > Ura®m. Khi ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× m¹ch ®iÒu khiÓn T2 ph¶i lμm viÖc ®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p xuèng. Khi m¹ch ®iÒu khiÓn T2 lμm viÖc th× m¹ch ®iÒu khiÓn T1 kh«ng lμm viÖc m¹ch ®iÒu khiÓn. kªnh hai lμm viÖc ®Ó b¬m dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn mét chiÒu vμo cuén ®iÒu khiÓn trªn lâi hai lμm cho ®iÖn ¸p trªn hai cuén W2 vμ W4 gi¶m xuèng ®iÖn ¸p trªn hai cuén W1 vμ cuén W3 t¨ng lªn sù t¨ng lªn lμ nhá so víi sù gi¶m xuèng kÕt qu¶ lμ ®iÖn ¸p ë ®Çu ra gi¶m xuèng. ®iÖn ¸p ra cμng lín th× hÖ sè ®iÒu chØnh cμng lín vμ ng−îc l¹i. nghÜa lμ bμi to¸n ®iÒu khiÓn ph¶i tho¶ m·n lμ Ura cμng lín so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn ph¶i lín vμ ®iÖn ¸p ra cμng nhá th× dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn cμng nhá dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn lín nhÊt ®p ss k® ΔU = k(Ura®m- Ura ) ®kcs × U® U®k Uph − Ura §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 77 lμ lóc ®iÖn ¸p ra lín nhÊt trong d¶i ®iÒu chØnh æn ¸p vμ nhá nhÊt lμ lóc ®iÖn ¸p ra lμ ®Þnh møc khi ®ã dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn lμ b»ng 0. Tõ nguyªn lý ®iÒu chØnh trªn ta thiÕt lËp s¬ ®å khèi cho m¹ch ®iÒu khiÓn nh− sau: theo s¬ ®å khèi nμy th×: Ud k =U® - Uph. =U® -(Ura -Ura® m). ®iÖn ¸p ra cμng lín (Ura > Ura® m) th× Ura- Ura® m cμng lín nªn ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cμng bÐ TsÏ më sím do ®ã ®iÖn ¸p vμ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn sÏ lín ng−îc l¹i ®iÖn ¸p ra cμng bÐ nghÜa lμ cμng gÇn gi¸ trÞ ®Þmh møc th× ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cμng lín do ®ã T sÏ më muén do ®ã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vμ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn mét chiÒu sÏ gi¶m nhá. Nh− vËy m¹ch ®iÒu khiÓn nμy ®· tho¶ m·n bμi toμn ®iÒu khiÓn ®· ®Æt ra. 4. ThiÕt kÕ vµ gi¶i thÝch nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ®iÒu khiÓn tù ®éng. Trªn c¬ së s¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn lμm viÖc trong qu¸ tr×nh t¨ng vμ gi¶m ®iÖn ¸p trong qu¸ tr×nh æn ®Þnh ®iÖn ¸p kÕt hîp víi s¬ ®å nguyªn lý ®iÒu khiÓn T tõ ®ã ta x©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn hoμn chØnh cho m¹ch ®iÒu khiÓn æn ¸p tù ®éng. a. M¹ch ®iÒu khiÓn T1. M¹ch ®iÒu khiÓn nμy lμm viÖc trong d¶i ®iÒu chØnh t¨ng ®iÖn ¸p nghÜa lμ nã lμm viÖc trong d¶i ®iÖn ¸p thÊp tõ 330÷380 v«n. S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch nμy nh− sau: ®p ss k® ΔU = k(Ura -Ura®m) ®kcs × U® U®k Uph − Ura §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 78 Nguyªn lý lμm viÖc. Nãi chung vÒ c¬ b¶n c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn T ®Òu gièng nhau gåm c¸c kh©u ®ång pha, so s¸nh vμ khuyÕch ®¹i. Sù kh¸c biÖt gi÷a c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn lμ viÖc lÊy ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U® k ®ã lμ th«ng sè quyÕt ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Çu ra cña ®iÖn ¸p chØnh l−u còng nh− dßng ®iÖn chØnh l−u. trong m¹ch ®iÒu khiÓn nμy gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®−îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc: Udk =U® - Uph = U® - (Uradm - Ura). =(U® -Uradm) + Ura . v× ®iÖn ¸p ®Æt vμ ®iÖn ¸p ra lμ nh÷ng h»ng sè nªn (U® -Uradm) lμ h»ng sè do ®ã ta cã thÓ lÊy U® -Uradm = constant. §Ó ®¶m b¶o m¹ch ho¹t ®éng tho¶ m·n c¶ vÒ ®Þnh tÝnh vμ ®Þnh l−îng th× trÞ sè ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ph¶i tho¶ m·n: Khi ®iÖn ¸p vμo lμ Uv = 190 v«n (Ud =330 v«n) th× gãc më α cña T ph¶i lμ sím nhÊt gãc më α sím nhÊt theo lý thuyÕt lμ xÊp xØ 0o nghÜa lμ khi ®ã T lμm viÖc nh− mét chØnh l−u di«d T sÏ cho dßng ®iÖn ch¶y qua trong suèt 1/ 2 chu kú T ph©n ¸p thuËn vμ ®iÖn ¸p trong tr−êng hîp nμy lμ max vμ dßng ®iÖn lμ max. Khi ®iÖn ¸p vμo t¨ng dÇn th× ®iÖn ¸p ra khi ch−a ®iÒu chØnh còng t¨ng dÇn do ®ã ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn còng t¨ng tuyÕn tÝnh theo ®iÖn ¸p ra dÉn ®Õn thêi ®iÓm lËt tr¹ng th¸i, gãc më T muén nªn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vμ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn gi¶m vμ t¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i ë trong mét hai tr¹ng th¸i sau: • M¹ch ®iÒu khiÓn kh«ng cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nªn m¹ch chØnh l−u kh«ng cã xung nªn T kh«ng më. • M¹ch ®iÒu khiÓn cã lμm viÖc nh−ng kh«ng cÊp ®Ó më T. C¶ hai tr−êng hîp trªn ®Òu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®iÒu khiÓn. Ta thÊy r»ng khi ®iÖn ¸p ra t¨ng ®Õn ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn t¨ng ®Ó ch o t¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× T kh«ng lμm viÖc th× m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ kh«ng cÊp xung nghÜa lμ t¹i thêi ®iÓm ®ã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ph¶i b»ng gi¸ lín nhÊt cña ®iÖn ¸p tùa Urc. π §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 79 ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p ®ång bé t¹i thêi ®iÓm t = π . Nh− vËy khi ®iÖn ¸p vμo t¨ng tõ 330 ÷ 380 v«n th× ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn còng t¨ng tõ 0 gi¸ trÞ lín nhÊt cña ®iÖn ¸p r¨ng c−a. theo c¸ch nμy th× ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu trªn lμ rÊt khã kh¨n ®Ó ®¹t ®−îc ®ßi hái m¹ch ®iÒu khiÓn cã ®é chÝnh x¸c cao. Theo c¸ch ®iÒu khiÓn nμy th× sÏ ho¹t ®éng khi ®iÖn ¸p ra nhá h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc vμ sÏ ngõng ho¹t ®éng khi ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ra ®Æt v× khi ®ã gi¸ trÞ Udk + Urc sÏ kh«ng thay ®æi dÊu trong suèt nöa chu kú T ph©n ¸p thuËn. Do ®ã toμn bé m¹ch ®iÒu khiÓn coi nh− ngõng ho¹t ®éng. Ta còng cã thÓ dïng mét ph−¬ng ph¸p kh¸c cã néi dung nh− sau: Nh− ®· ph©n tÝch ë trªn ®iÒu khã kh¨n ®èi víi ph−¬ng ph¸p trªn lμ thêi ®iÓm kho¸ T khi ®iÖn ¸p ra ®· ®¹t ®Þnh møc. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm trªn vÒ c¸ch lÊy ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lμ kh«ng thay ®æi. ë ph−¬ng ph¸p nμy thay v× dïng phÇn tö AND hai cæng vμo ta dïng phÇn tö AND ba cæng vμo cæng mét vμ cæng hai dμnh cho UD vμ m¹ch ph¸t xung chïm ta dïng cæng cßn l¹i ®Ó kho¸/ më m¹ch. Ta ®Æt vμo ®ã tÝn hiÖu so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p ra vμ ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc cÇn æn ®Þnh (Uradm - Ura) ®èi víi phÇn tö AND nã chØ cã gi¸ trÞ b»ng 1 khi ®iÖn ¸p ra nhá h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc lóc ®ã phÇn tö AND sÏ th«ng nghÜa lμ khi ®ã m¹ch ®iÒu khiÓn míi cã thÓ lμm viÖc khi hai cæng trªn cïng cã tÝn hiÖu vμ qu¸ tr×nh lμm viÖc còng nh− gi¸ trÞ ®iÒu khiÓn phô thuéc vμo ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Khi ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× tæng ®¹i sè cña ®iÖn ¸p kho¸ lμ (Uradm - Ura) sÏ ©m do ®ã phÇn tö AND sÏ bÞ kho¸ nghÜa lμ m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ kh«ng cÊp xung cho T ®−îc cho dï m¹ch ®iÒu khiÓn cã lμm viÖc hay kh«ng. ë c¸ch nμy viÖc ®ãng hay më T ®−îc thùc hiÖn râ rμng døt ®iÓm, ®é tin cËy cña m¹ch cao h¬n vμ khi ®ã ®é chÝnh x¸c chØ phô thuéc vμo tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Khi ®ã m¹ch ®iÖn ®−îc vÏ l¹i nh− sau: §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 80 TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn mét chiÒu Ura, Uradm, U® th−êng ®−îc lÊy theo c¸c s¬ ®å sau: M¹ch lÊy tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra bÊt k× tõ ®iÖn ¸p ®Çu ra. b. M¹ch ®iÒu khiÓn T2. M¹ch ®iÒu khiÓn T2 ho¹t ®éng trªn miÒn æn ¸p trªn d¶i ®iÒu chØnh tõ ®iÖn ¸p 220÷242 v«n tõ ®ã s¬ ®å nguyªn lý vμ nguyªn lý ®iÒu chØnh ta x©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn cho T2 nh− sau: dz ura®m/ U® ura ura ura §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 81 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch nμy nh− sau: ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®−îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc U®k = U® - Uph =U® - (Ura - Ura®m). tõ ®ã ta cã thÓ gi¶i thÝch sù ho¹t ®éng cña m¹ch nμy nh− sau: Khi ®iÖn ¸p ra nhá h¬n ®iÖn ¸p ®Þnh møc nªn Ura - Ura®m <0 nªn phÇn tö AND bÞ kho¸. Khi ®iÖn ¸p vμo lín h¬n ®iÖn ¸p vμo ®Þnh møc do ®ã ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lμ U® - (Ura - Ura®m) nhá h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn max ®ång thêi tÝn hiÖu Ura - Ura®m > 0 nªn phÇn tö AND th«ng nªn m¹ch ®iÒu khiÓn lμm viÖc. Sù ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn nμy còng nh− c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn kh¸c ®iÖn ¸p anod cña T qua biÕn ¸p ®ång pha ta ®−îc ®iÖn ¸p UA ®iÖn ¸p UA lμ ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®−îc coi nh− ®ång pha víi ®iÖn ¸p s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p ®ång pha lμ Uanod cña T cÇn më. §iÖn ¸p UA ®−îc khuyÕch ®¹i qua khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A1 víi hÖ sè khuyÕch ®¹i ®ñ lín th× tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra cã d¹ng xung h×nh ch÷ nhËt. ë nöa chu kú ®Çu ®iÖn ¸p xung UB > 0 nªn D ph©n ¸p thuËn nªn D th«ng UB ®−îc ®−a tíi tÝch ph©n ë m¹ch tÝch ph©n ë A2 thμnh ®iÖn ¸p tùa Urc ë nöa chu kú sau UB < 0 nªn D bÞ ph©n ¸p ng−îc nªn D bÞ kho¸ tranzitor 2 ®−îc ph©n ¸p thuËn --> tranzitor 2 th«ng --> bÞ nèi ng¾n m¹ch nªn ë nöa chu kú nμy. KÕt qu¶ lμ ë ®Çu ra cña A2 lμ mét chuçi xung d¹ng r¨ng c−a gi¸n ®o¹n. §iÖn ¸p r¨ng c−a ®−îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn t¹i ®Çu vμo cña A3 tæng ®¹i sè Urc + U®k quyÕt ®Þnh dÊu tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra cña A3 khi ®iÖn ¸p r¨ng c−a nhá h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn th× U < 0 ®Õn thêi ®iÓm t ®iÖn ¸p Urc + U®k > 0 ®iÖn ¸p ®Çu ra cña A3 lËt tr¹ng th¸i ®¸nh dÊu thêi ®iÓm ph¸t xung ®Ó më T2 .Thêi ®iÓm ph¸t xung hay thêi ®iÓm lËt tr¹ng th¸i cña A3 phô thuéc vμo ®é lín cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ë trong vïng ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vμo tõ 220 ÷ 242 v«n khi ®iÖn ¸p ra lín lμm cho ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn gi¶m dÉn ®Õn thêi ®iÓm lËt tr¹ng th¸i trªn A3 s¶y ra sím UD > 0 do ë vïng nμy Ura > Ura®m nªn Ura - Ura®m > 0 nªn gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu ra cña AND chØ phô thuéc vμo UD do ®ã khi UD > 0 th× ë ®Çu ra cña AND cã mét chïm xung h×nh ch÷ nhËt chïm xung nμy qua tô vμ ®−îc khuyÕch ®¹i nhê bé khuyÕch ®¹i c«ng suÊt tranzitor nèi theo kiÓu s¬ ®å darlington qua biÕn §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 82 ¸p xung ®Ó ®−a tíi më T. Khi mμ ®iÖn ¸p ra cμng nhá th× ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cμng nhá nªn gãc má cña T cμng bÐ dÉn ®Õn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vμ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn cung cÊp cho cuén d©y ®iÒu chØnh tù ®éng cμng lín vμ ng−îc l¹i khi mμ ®iÖn ¸p ra cμng bÐ nghÜa lμ cμng gÇn gi¸ trÞ ®Þnh møc th× gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cμng lín do ®ã ®iÖn ¸p mét chiÒu vμ dßng ®iÖn sau chØnh l−u cμng bÐ. Khi ®iÖn ¸p ra nhá h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc nghÜa lμ nã n»m ngoμi vïng lμm viÖc cña m¹ch ®iÒu khiÓn nμy khi ®ã tÝn hiÖu kho¸ m¹ch ®iÒu khiÓn lμ Ura - Ura®m Ura - Ura®m < 0 nªn AND sÏ bÞ kho¸ trong vïng ®iÖn ¸p ra nhá h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc do ®ã m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ bÞ kho¸ hay m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ kh«ng cÊp xung cho T cho dï m¹ch ®iÒu khiÓn cã lμm viÖc hay kh«ng. * * * * C. thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn trung gian. --m¹ch chØnh l−u c«ng suÊt dïng thyristor-- 7.5 ThiÕt kÕ m¹ch CL-T trung gian 1. NhiÖm vô. thùc hiÖn nhiÖm vô chØnh l−u cã ®iÒu chØnh dßng ®iÖn xoay chiÒu thμnh dßng ®iÖn mét chiÒu cung cÊp cho cuén d©y ®iÒu khiÓn ph¶n håi ®Ó gi÷ æn ®Þnh ®iÖn ¸p ë ®Çu ra cña bé æn ¸p b»ng mét gi¸ trÞ ®Æt tr−íc. TÝn hiÖu ®iÒu chØnh ®ãng më còng nh− ®iÒu chØnh ®−îc cÊp tõ m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶n håi tÝn hiÖu ta cã thÓ m« t¶ sù ho¹t ®éng cña m¹ch nμy theo s¬ ®å khèi nh− sau: modul §K CL- CS Tiristor M¹ch Lùc U± , I± U®k Ura Uph Kph §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 83 Nh− vËy m¹ch nμy gåm hai thμnh phÇn lμ m¹ch chØnh l−u c«ng suÊt cã ®iÒu chØnh dïng van Tiristor vμ cuén d©y ®iÒu khiÓn lμm nhiÖm vô tõ ho¸ lâi thÐp. Do cuén ®iÒu khiÓn vμ cuén m¹ch chØnh l−u nμy ph¶i ®¶m b¶o r»ng t¹o ra dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn mét chiÒu cã dßng ®iÖn trong d¶i ®iÒu chØnh trong kho¶ng tõ 0 ÷ 5 A vμ phï hîp víi gi¸ trÞ dßng ®iÖn yªu cÇu cña ®iÒu khiÓn nh− ®· tÝnh ë phÇn trªn. 2. Nguyªn t¾c ®iÒu chØnh. Víi nhiªm vô lμ t¹o ra mét dßng ®iÖn mét chiÒu cã ®iÒu khiÓn ®−a tíi cuén d©y ®iÒu chØnh ph¶n håi khi ®iÖn ¸p ra thÊp th× cÇn cÊp cho T1 b¬m vμo lâi mét vμ khi ®iÖn ¸p ra cao h¬n gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× cÊp cho T2 ®Ó b¬m vμo lâi hai ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh .Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn mét chiÒu nμy ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu lμ: ë miÒn t¨ng ¸p khi ®iÖn ¸p ra cμng bÐ so víi ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× ph¶i cÊp mét dßng ®iÖn ®iÒu chØnh lín vμ khi ®iÖn ¸p ra cμng lín th× dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn nhá. ë miÒn gi¶m ¸p khi ®iÖn ¸p ra cμng lín th× ph¶i ®iÒu chØnh cμng nhiÒu nghÜa lμ ®ßi hái m¹ch chØnh l−u ph¶i sinh ra mét dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn cã gi¸ trÞ lín vμ ng−îc l¹i ®iÖn ¸p ra cμng nhá so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× møc ®é ®iÒu chØnh Ýt ®i nªn dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn lμ bÐ. Ta thÊy r»ng ®iÖn ¸p ra khi ch−a ®iÒu chØnh cμng lín hoÆc cμng bÐ so víi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× yªu cÇu dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn cμng lín vμ khi ®iÖn ¸p ra cμng gÇn gi¸ trÞ ®Þnh møc th× dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn sÏ nhá vμ b»ng 0 t¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc. Nh− vËy gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn tØ lÖ víi trÞ tuyÖt ®èi cña sai lÖch ®iÖn ¸p ë ®Çu ra khi ch−a ®iÒu chØnh nã ®¹t gi¸ trÞ max t¹i hai ®Çu mót cña d¶i ®iÒu chØnh vμ ®¹t min t¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc t¹i ®ã dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn b»ng 0 vμ m¹ch ®iÒu khiÓn kh«ng cÊp dßng ®iÖn cho cuén ®iÒu chØnh nμo. Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn th× nguån xoay chiÒu cÊp cho m¹ch chØnh l−u nμy ph¶i cã ®Æc tÝnh sau: ♦ Nguån ®iÖn ¸p xoay chiÒu æn ®Þnh hoÆc Ýt thay ®æi. ♦ HoÆc lμ mét nguån ®iÖn ¸p xoay chiÒu mμ ®iÖn ¸p xoay chiÒu tØ lÖ thuËn víi sù biÕn thiªn sai lÖch cña ®iÖn ¸p ®Çu ra ΔUra.nghÜa lμ ΔUra cμng lín th× th× ®iÖn ¸p xoay chiÒu cμng lín -->U± sau chØnh l−u cμng §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 84 lín -->I± cμng lín do ®ã nã phï hîp víi bμi to¸n ®iÒu chØnh ®· ®Æt ra. §Ó viÖc tÝnh to¸n còng nh− thiÕt kÕ ®−îc ®¬n gi¶n ta chän nguån ®iÖn ¸p lÊy tõ ®iÖn ¸p ®Çu ra lμ ®−îc coi lμ æn ®Þnh Ýt thay ®æi lμm nguån xoay chiÒu c«ng suÊt cho m¹ch chØnh l−u nμy. 3. §Æc ®iÓm cña t¶i cÇn cung cÊp. T¶i cña bé chØnh l−u nμy lμ cuén d©y ®iÒu chØnh gåm hai cuén d©y ®−îc nèi ng−îc cùc tÝnh víi nhau vμ cã ®Æc ®iÓm lμ xl r do ®ã thμnh phÇn xoay chiÒu ®−îc coi nh− lμ ®−îc triÖt tiªu hoμn toμn trªn t¶i do ®ã trªn t¶i chØ cßn thμnh phÇn mét chiÒu ch¹y qua. Ta cã th«ng sè cña cuén d©y ®iÒu khiÓn nh− sau: a. Cuén ®iÒu khiÓn trªn. Wdk =17× 2 (vßng). q = 2,5 mm2. Ltb = 0,37 m. §iÖn trë cña mét bèi d©y lμ R = ρ75× S l = ρ75× q WLtb× = 0,02133× 5,2 17372,0 × =0,053 Ω. §iÖn trë cña cuén d©y ®iÒu khiÓn lμ: 2×0,053 = 0,106 Ω. §iÖn kh¸ng cña mét bèi d©y lμ x = ω×L = ω×W2× μ× l S × 10-4. =100Π×342× 0,166× 10-3× 636,0 41 × 10-4 =0,678 Ω. §iÖn kh¸ng cña cuén d©y ®iÒu khiÓn lμ: 2×0,678 = 1,357 Ω. b. Cuén ®iÒu khiÓn d−íi. Wdk =25× 2 (vßng). q = 2,5 mm2. Ltb = 0,37 m. §iÖn trë cña mét bèi d©y lμ §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 85 R = ρ75× S l = ρ75× q WLtb× = 0,02133× 5,2 25372,0 × =0,0785 Ω. §iÖn trë cña cuén d©y ®iÒu khiÓn lμ: 2×0,0785 = 0,157 Ω. §iÖn kh¸ng cña mét bèi d©y lμ x = ω×L = ω×W2× μ× l S × 10-4. =100Π×342× 0,166× 10-3× 636,0 41 × 10-4 = 1,46 Ω. §iÖn kh¸ng cña cuén d©y ®iÒu khiÓn lμ: 2×0,678 = 2,93 Ω. 4. Lùa chän ph−¬ng ¸n. Cã nhiÒu m¹ch chØnh l−u cã thÓ ¸p dông cho tr−êng hîp nμy nh− chØnh l−u 1/ 2 chu kú, chØnh l−u1/ 2 chu kú biÕn ¸p cã trung tÝnh, chØnh l−u cÇu ®èi xøng,cÇu kh«ng ®èi xøngë mçi ph−¬ng ¸n ta nhËn ®−îc nh÷ng −u vμ nh−îc ®iÓm vÒ kü thuËt vμ chØ tiªu kinh tÕ. a. Dïng m¹ch chØnh l−u 1/ 2 chu kú. S¬ ®å cÊu t¹o: Theo s¬ ®å nμy th× ®iÖn ¸p chØnh l−u trªn mçi t¶i gièng nh− ®iÖn ¸p chØnh l−u 1/ 2 chu kú nghÜa lμ trong mçi chu kú van chØ dÉn 1/ 2 chu kú mμ nã ®−îc ph©n ¸p thuËn s¬ ®å nμy cã thÓ gi¶i thÝch sù ho¹t ®éng nh− sau: Khi ®iÖn ¸p vμo thÊp h¬n gi¸ trÞ ®Þnh møc th× c¸c van lÎ T1,T3 vμ T5 lμm T4 T6 T1 T5 T2 Nguån xoay chiÒu a b c T3 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 86 viÖc nã thùc hiÖn nhiªm vô chØnh l−u dßng ®iÖn vμ cÊp cho cuén d©y ®iÒu khiÓn ®iÒu chØnh t¨ng ¸p ng−îc l¹i khi ®iÖn ¸p vμo lín th× c¸c van ch½n T2,T4 vμ T6 lμm viÖc cÊp dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn vμo cuén ®iÒu khiÓn cña lâi hai thùc hiÖn nhiÖm vô gi¶m ®iÖn ¸p ë ®Çu ra ®Ó ®¹t ®−îc gi¸ trÞ ®Þnh møc mong muèn. Sù ho¹t ®éng cña m¹ch nμy cã thÓ gi¶i thÝch mét c¸ch cô thÓ nh− sau: Do m¹ch cã tÝnh chÊt ®èi xøng gi÷a c¸c pha nªn ta chØ cÇn gi¶i thÝch cho mét pha vÝ dô pha A. khi ®iÖn ¸p vμo thÊp h¬n ®iÖn ¸p vμo ®Þnh møc ta cÊp ph¸t xung ®iÒu khiÓn cho T1 t¹i nöa chu kú mμ nã ®−îc ph©n ¸p thuËn T sÏ ®−îc dÉn tõ thêi ®iÓm ph¸t xung cho ®Õn hÕt 1/ 2 chu kú do t¶i cã tÝnh chÊt c¶m kh¸ng nªn do tÝnh chÊt cña cuén kh¸ng lμ chèng l¹i sù biÕn thiªn cña dßng ®iÖn nªn nã tÝch tr÷ n¨ng l−îng trong giai ®o¹n ®iÖn ¸p t¨ng vμ dßng ®iÖn t¨ng vμ nã phãng tr¶ n¨ng l−îng trong giai ®o¹n ®iÖn ¸p gi¶m vμ dßng ®iÖn gi¶m nhê vËy mμ ë nöa chu kú tiÕp theo mÆc dï T bÞ ph©n ¸p ng−îc bëi ®iÖn ¸p UAK nh−ng nhê cã nguån ®iÖn tÝch luü trong cuén c¶m x¶ nªn T tiÕp tôc dÉn thªm trong nöa chu kú tiÕp theo nhê ®ã mμ nã duy tr× dßng ®iÖn mét chiÒu trªn t¶i trong nöa chu kú ©m cña ®iÖn ¸p nguån. H×nh d¸ng dßng ®iÖn vμ ®iÖn ¸p sau chØnh l−u cã d¹ng nh− h×nh vÏ: Gãc dÉn dßng cña T lμ lín hay bÐ nã phô thuéc vμo ®é lín cña th«ng sè ®iÖn c¶m L cña cuén d©y hay cña t¶i. L lín th× kh¶ n¨ng dÉn dßng λ lín hay hÖ sè kh¶ n¨ng san ph¼ng dßng ®iÖn trong c¶ chu kú cao nÕu ®iÖn c¶m cña t¶i ®ñ lín ta cã thÓ coi dßng ®iÖn t¶i lμ liªn tôc trong c¶ chu kú vμ Ud,Id Uxc α λ Id Ud §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 87 ng−îc l¹i nÕu ®iÖn c¶m cña t¶i kh«ng ®ñ lín th× dßng ®iÖn mét chiÒu sÏ bÞ gi¸n ®o¹n. T−¬ng tù khi ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× ta cÊp xung cho T2 trong nöa chu kú ph©n ¸p thuËn T2 dÉn kÓ tõ thêi ®iÓm ph¸t xung cho tíi cuèi chu kú do t¶i cã tÝnh chÊt c¶m nªn h×nh d¸ng vμ tÝnh chÊt ®iÖn ¸p ra vμ dßng ®iÖn sau chØnh l−u gièng nh− ®èi víi T1. S¬ ®å chØnh l−u nμy ®¬n gi¶n sè l−îng van chØnh l−u vμ sè kªnh ®iÒu khiÓn Ýt (2van - 2kªnh ®iÒu khiÓn). Tuy nhiªn nã gÆp ph¶i mét sè nh−îc ®iÓm sau: 1). Dßng ®iÖn chØnh l−u sÏ kh«ng liÖn tôc nÕu cuén c¶m kh«ng ®ñ lín do ®ã chÊt l−îng dßng ®iÖn mét chiÒu kh«ng tèt. 2). HiÖu suÊt sö dông m¸y biÕn ¸p nguån thÊp. 3). §iÖn ¸p t¶i sÏ cã mét ®o¹n mang gi¸ trÞ ©m.§Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nμy ta cã thÓ dïng mét diod hoμn n¨ng l−îng DH nh− h×nh vÏ: khi ®ã nguån n¨ng l−îng do cuén d©y phãng ra sÏ ®i qua di«d DZ do ®ã mμ tirstor sÏ bÞ kho¸ ngay t¹i thêi ®iÓm ®Çu T bÞ ph©n ¸p ng−îc. b. Dïng m¹ch chØnh l−u 1/ 2 chu kú biÕn ¸p cã trung tÝnh. M¹ch chØnh l−u cña mét nh¸nh cã d¹ng nh− h×nh vÏ: Ho¹t ®éng cña m¹ch chØnh l−u nμy cã thÓ ®−îc m« t¶ nh− sau: ë 1/ 2 chu kú ®Çu T1 ®−îc ph©n ¸p thuËn T2 ph©n ¸p ng−îc ë thêi ®iÓm t ta ph¸t xung cho T1 do cã ®ñ ®iÒu kiÖn lμ ph©n ¸p thuËn vμ cã xung kÝch thÝch nªn T1 më th«ng dÉn dßng mét chiÒu di qua. Do t¶i mang tÝnh chÊt c¶m nªn khi ®iÖn ¸p qua 0 nh−ng T1 vÉn tiÕp tôc dÉn do dßng ®iÖn phãng ra tõ t¶i duy tr× do ®ã T1 vÉn tiÕp tôc dÉn trong nöa chu kú ®iÖn ¸p Id U® α λ t1 t2 dz T T1 T2 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 88 ©m vμ ®iÖn ¸p trªn t¶i khi ®ã còng ©m. T tiÕp tôc dÉn cho ®Õn khi ta ph¸t xung cho T2 ë nöa chu kú sau T2 ph©n ¸p thuËn nªn T2 dÉn th«ng --> bÞ kho¸ do ph©n ¸p ng−îc ë nh÷ng chu kú sau t−¬ng tù. H×nh d¸ng dßng ®iÖn vμ ®iÖn ¸p trªn t¶i cã d¹ng nh− h×nh vÏ: ®èi víi t¶i c¶m ®ñ lín th× dßng ®iÖn ®−îc coi lμ ph¼ng vμ khi ®ã c¸c gi¸ trÞ dßng ®iÖn vμ ®iÖn ¸p ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: U® = U®o×cosα = 0,9×U2≈ × cosα. §iÖn ¸p trªn van Unv = 2 2 U2 (v«n). Dßng ®iÖn qua van Ihd =0,71×I® . NhËn xÐt: §iÖn ¸p trªn van vμ trªn t¶i cã mét giai ®o¹n ©m do sù phãng tr¶ n¨ng l−îng nguån cña cuén kh¸ng kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nμy ta còng cã thÓ dïng diod hoμn n¨ng l−îng m¾c song song ng−îc víi t¶i.Dßng ®iÖn vμ ®iÖn ¸p sau chØnh l−u cã tèt h¬n nh−ng hÖ sè sö dông m¸y biÕn ¸p nguån kÐm, cÊu t¹o m¸y biÕn ¸p nguån phøc t¹p. ®iÖn ¸p ng−îc trªn van lín. c. Dïng m¹ch chØnh l−u cÇu. Gåm ba lo¹i chØnh l−u cÇu: chØnh l−u cÇu ®èi xøng. chØnh l−u cÇu kh«ng ®èi xøng lo¹i mét. chØnh l−u cÇu kh«ng ®èi xøng lo¹i hai. Sù kh¸c nhau gi÷a m¹ch chØnh l−u cÇu ®èi xøng vμ kh«ng ®èi xøng lμ sè l−îng van T vμ sè l−îng van D. Th−êng th× dïng m¹ch chØnh l−u cÇu kh«ng ®èi xøng lo¹i mét vμ lo¹i hai v× sè l−îng van ®iÒu khiÓn Ýt cã hai van cßn chØnh l−u ®èi xøng sè van ®iÒu khiÓn lμ 4 van. sù kh¸c nhau gi÷a s¬ ®å chØnh l−u cÇu ®èi xøng lo¹i mét vμ lo¹i hai lμ thêi gian dÉn dßng cña van ®iÒu khiÓn T vμ van kh«ng ®iÒu khiÓn D. ë chØnh l−u cÇu kh«ng ®èi xøng lo¹i mét thêi gian dÉn dßng cña van T vμD lμ nh− nhau cßn ë chØnh l−u cÇu kh«ng ®èi xøng lo¹i hai thêi gian dÉn dßng cña T nhá h¬n D. C¸c m¹ch chØnh l−u cã d¹ng nh− h×nh vÏ: §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 89 Do dßng ®iÖn chØnh l−u bÐ do ®ã sù chªnh lÖch dßng ®iÖn gi÷a c¸c van lμ kh«ng ®¸ng kÓ do ®ã ta cã thÓ chän s¬ ®å chØnh l−u cÇu kh«ng ®èi xøng lo¹i mét. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch nμy cã thÓ gi¶i thÝch nh− sau: Gi¶ sö ë 1/ 2 chu kú ®Çu UA > UB nªn T1 ph©n ¸p thuËn. T¹i thêi ®iÓm t1 ta ph¸t xung ®iÒu khiÓn cho T1 ®Ó më T1 do nã ®−îc ph©n ¸p thuËn nªn T1 ®−îc më th«ng dßng ®iÖn ®i qua t¶i, diod D3 vÒ nguån.T1 dÉn th«ng ®Õn cuèi chu kú do t¶i cã tÝnh chÊt c¶m kh¸ng nªn t¶i sÏ phãng tr¶ n¨ng l−îng qua D4,T1 do ®ã T1 sÏ dÉn tiÕp trong giai ®o¹n tiristor mang ®iÖn ¸p ©m. ë nöa chu kú tiÕp theo T2 ®−îc ph©n ¸p thuËn t¹i thêi ®iÓm t2 ta ph¸t xung ®Ó më T2 do T2 ®−îc ph©n ¸p thuËn nªn T2 ®−îc më th«ng do UB > UA nªn T1 bÞ ph©n ¸p ng−îc nªn nã tù kho¸ dßng ®iÖn qua T2,qua t¶i vμ qua D4 vÒ nguån do t¶i cã tÝnh chÊt c¶m nªn còng cã giai ®o¹n phãng tr¶ n¨ng l−îng nh− ë 1/ 2 chu kú ®Çu nghÜa lμ nã sÏ dÉn tiÕp tôc trong khi nã mang ®iÖn ¸p ©m. ë nh÷ng giai ®o¹n sau t−¬ng tù. H×nh d¸ng ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn vμ gi¶n ®å thêi gian dÉn cña c¸c van sau chØnh l−u cã d¹ng nh− h×nh vÏ: u≈ clc - ®x u≈ clc - k®x lo¹i 1 u≈ clc - k®x lo¹i 2 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 90 Nh− vËy trªn t¶i sÏ cã mét dßng ®iÖn mét chiÒu liªn tôc. Do tiristor dÉn trong giai ®o¹n ®iÖn ¸p ©m nªn trªn t¶i sÏ cã mét thêi ®iÓm t¶i sÏ chÞu mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ©m. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nμy ta dïng diod hoμn n¨ng l−îng m¾c song song ng−îc víi t¶i khi ®ã ®iÖn ¸p trªn t¶i sÏ lu«n d−¬ng vμ c¸c van tiristor sÏ kho¸ ngay t¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p qua 0.ë s¬ ®å chØnh l−u c¶ hai nöa chu kú nμy th× chÊt l−îng ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn vμ hÖ sè sö dông m¸y biÕn ¸p nguån xoay chiÒu tèt h¬n, biÕn ¸p dÔ chÕ t¹o. §iÖn ¸p ng−îc trªn van bÐ Unv = 2 ×U2 mét nh−îc ®iÓm chÝnh cña m¹ch chØnh l−u nμy lμ sè l−îng van lín tuy nhiªn do dßng ®iÖn chØnh l−u bÐ nªn gi¸ thμnh van ®iÒu khiÓn kh«ng lín mÆt kh¸c ngμy nay viÖc ®iÒu khiÓn möo tiristor lμ kh«ng khã kh¨n nªn viÖc chän m¹ch chØnh l−u cÇu kh«ng ®oãi xøng cho tr−êng hîp nμy lμ hoμn toμn hîp lý c¶ vÒ tÝnh kü thuËt vμ tÝnh kinh tÕ. Nh− vËy theo c¸ch chän trªn th× tæng sè van ®iÒu chØnh lμ 3× 4=12 van vμ sè kªnh ®iÒu khiÓn lμ 6 kªnh. U® IT1 IT2 ID3 ID4 I® §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 91 7.6 TÝnh to¸n mét sè th«ng sè cña m¹ch ®iÒu khiÓn trung gian 1). TÝnh th«ng sè m¹ch chØnh l−u c«ng suÊt. I®max = 5 A. U®max = I®max× R®max =5×0,157 = 0,785 (v«n). -->U®o = U®max + ΔU + ΔUBA + ΔUdn. =0,785 + 0,7× 2 + 0,1× 0,785 + 1 =3,26 v«n. P®max = U®o× I®max = 3,26×5 =16,3 (w). C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p nguån: Sba = ks×P®max = 1,23× 16,3 = 20 (w). ®iÖn ¸p thø cÊp cña biÕn ¸p nguån lμ: U2 = ku Ud = 9,0 26,,3 = 3,6 (v«n). Th«ng sè van: Ihd = 0,71× Idmax =0,71× 5 =3,55 A. Id ® =Ihd× klv =3,55× 5 = 17,75 A. Unv = 2 ×U2 = 2 ×3,6 = 5,1 v«n. Chän van: T: ký hiÖu T th«ng sè Id ® = 16 A. Unv = 100 – 1000 v«n. D: ký hiÖu B – 20 th«ng sè Id ® = 20 A. Unv = 100 – 1000 v«n. 2). TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ van. Van b¸n dÉn lμ thiÕt bÞ ®iÖn rÊt nh¹y c¶m víi sù thay ®æi ®iÖn ¸p trªn l−íi vμ nhiÖt ®é lμm viÖc. Do ®iÖn ¸p trªn l−íi lu«n thay ®æi ®ét ngét cã thÓ lμ do ®ãng ng¾t m¸y biÕn ¸p non t¶i hay viÖc ®ãng më van trong cïng mét m¹ch chØnh l−ug©y ra nh÷ng xung ¸p. nh÷ng xung ®iÖn ¸p nμy cã xu h−íng ph¸ huû ®¸nh thñng miÒn tiÕp gi¸p cña van b¸n dÉn. Khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua tiristor g©y ra mét tæn hao c«ng suÊt trªn van mét phÇn tæn hao to¶ ra m«i tr−êng cßn mét phÇn ®èt nãng b¶n th©n nã. NÕu dßng ®iÖn ch¹y qua van lín dÉn ®Õn nhiÖt ®é lμm viÖc cña van qu¸ lín lín h¬n nhiÖt §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 92 ®é giíi h¹n cho phÐp lμm tÝnh chÊt b¸n dÉn cña van kh«ng cßn mÆt kh¸c khi nhiÖt ®é lμm viÖc cao lμm giμ ho¸ linh kiÖn dÉn ®Õn lμm gi¶m tuæi thä cña van. Do ®ã cÇn b¶o vÖ van khái t×nh tr¹ng lμm viÖc qu¸ t¶i còng nh− b¶o vÖ van vÒ ®iÖn ¸p. a. B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn. B¶o vÖ ng¾n m¹ch vμ qu¸ t¶i vÒ dßng ®iÖn ta cã thÓ dïng cÇu ch× hoÆc aptomat. Dßng ®iÖn b¶o vÖ ®−îc tÝnh theo biÓu thøc: Ibv = (1,1÷ 1,3)Ilv. -->Ibv =1,2× 3,55 =4,26 (A). b. B¶o vÖ nhiÖt. Khi dßng ®iÖn ch¹y qua van sÏ g©y ra mét tæn hao c«ng suÊt trªn van. Tæn hao nμy sÏ lín nhÊt t¹i thêi ®iÓm dßng ®iÖn lμm viÖc lμ lín nhÊt lμ Ilvmax = 3,55 (A) øng víi dßng ®iÖn ®iÒu chØnh max lμ 5 (A).víi tiristor ΔUvmax =1,6 v«n víi diod ΔUmax = 1 (v«n). do ®ã tæn hao c«ng suÊt trªn van lμ : Tiristor Pmax = Ilvmax × ΔUmax =5×1,6 =8 (w). Diod Pmax = Ilvmax × ΔUmax =5× 1 =5 (w). C«ng suÊt nμy mét phÇn ®èt nãng khèi b¸n dÉn mét phÇn to¶ ra m«i tr−êng ®Ó t¨ng c−êng kh¶ n¨ng to¶ nhiÖt ®èi víi m«i tr−êng ta g¾n vμo nã mét c¸nh to¶ nhiÖt ®Ó h¹ nhiÖt ®é lμm viÖc cña khèi b¸n dÉn xuèng. DiÖn tÝch cña c¸nh to¶ nhiÖt ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: Sm = τ× Δ Km P . Trong ®ã Sm : diÖn tÝch bÒ mÆt to¶ nhiÖt. Km:hÖ sè xÐt ®Õn ®iÒu kiÖn to¶ nhiÖt. To¶ nhiÖt tù nhiªn kh«ng qu¹t c−ìng bøc Km =(6÷10)104 W/m2oC. ζ :®é chªnh nhiÖt cho phÐp chän ζ = (100- 40)oC. --> Sm = τ× Δ Km P = 60108 8 4 ×× − = 167 (cm 2). c. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van. Do van b¸n dÉn nh¹y c¶m víi ®iÖn ¸p ®Æc biÖt lμ xung. Xung ®iÖn ¸p trªn l−íi sinh ra cã thÓ lμ do c¾t m¸y biÕn ¸p non t¶i hay lμ c¾t t¶i cã ®iÖn c¶m lín hoÆc lμ do ®ãng ng¾t van chuyÓn m¹ch van®Ó kh¾c phôc t×nh tr¹ng nμy ta cã thÓ b¶o vÖ van b»ng c¸ch : Chän hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p ng−îc trªn van lín. B¶o vÖ van b»ng m¹ch b¶o vÖ ®iÖn ¸p. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 93 Khi ®ãng ng¾t van ®ét xuÊt sinh ra mét xung ®iÖn ¸p trong m¹ch xung ®iÖn ¸p nμy sinh ra t¸c ®éng tíi miÒn tiÕp gi¸p cña van b¸n dÉn g©y ra hiÖn t−îng van tù më hoÆc ph¸ huû miÒn tiÕp gi¸p cña van lμm háng tÝnh b¸n dÉn. B¶o vÖ xung cho van b»ng mét mach R-C m¾c song song víi van nh− h×nh vÏ: Th−êng chän R= (5 ÷ 30) Ω . C = (0,5 ÷ 4) μF. Khi ®ã khi cã sù chuyÓn m¹ch m¹ch R-C sÏ t¹o mét m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch qu¸ ®é. §Ó b¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ l−íi ta m¾c song song víi t¶i ë ®Çu vμo mét m¹ch R-C nh»m läc xung. Nhê cã m¹ch läc xung nμy mμ khi cã xung suÊt hiÖn trªn ®−êng d©y th× gÇn nh− ®Ønh xung n»m l¹i trªn ®iÖn trë ®−êng d©y. Th−êng chän R= (5 ÷ 20) Ω . C = 4 μF. §Ó b¶o vÖ van do c¾t ®ét ngét m¸y biÕn ¸p non t¶i th× ng−êi ta dïng mét m¹ch chØnh l−u cÇu ba pha phô b»ng diod c«ng suÊt bÐ: §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 94 ch−¬ng 8. ThuyÕt minh nguyªn lý lμm viÖc chung cña mach ®iÒu khiÓn cña m¸y æn ®Þnh ®iÖn ¸p dïng khuyÕch ®¹i tõ. 8.1 CÊu t¹o vµ ho¹t ®éng cña m¹ch chuyÓn dÞch. Dùa vμo c¸c phÇn ®· chän vμ tÝnh to¸n ë trªn ta cã m¹ch chuyÓn dÞch ®−îc cÊu t¹o hoμn chØnh nh− sau: a. M¹ch chuyÓn dÞch. b. Nguyªn lý lµm viÖc. M¹ch ®iÒu chØnh lμm viÖc mang tÝnh chÊt b¸n tù ®éng nghÜa lμ nã kh«ng tù ®iÒu chØnh ®−îc mμ sù ®iÒu chØnh mμ nã cã ®−îc lμ do t¸c ®éng ®iÒu chØnh cña con ng−êi. Cô thÓ sù ho¹t ®éng cña nã cã thÓ diÔn gi¶i nh− sau: ë tr¹ng th¸i ®Þnh møc ®iÖn ¸p ra, ®iÖn ¸p vμo ®Òu lμ ®Þnh møc th× ®iÖn ¸p cña nguån chØnh l−u cÇu cÇu lμ ®Þnh møc nªn nã cung cÊp mét dßng ®iÖn chØnh chuyÓn dÞch mét chiÒu lμ ®Þnh cho cuén chuyÓn dÞch dßng ®iÖn chuyÓn dÞch nμy sÏ ®i qua lÇn l−ît 8 cuén cña pha ®ã nã sÏ tõ ho¸ hai lâi R®c Ud Pha A Pha B S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn - chuyÓn dÞch Uab §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 95 thÐp cña hai pha kÒ nhau nguån cña pha A tõ ho¸ lâi thÐp cña pha A + pha B, nguån cña pha B tõ ho¸ lâi thÐp cña pha B + pha C vμ nguån chØnh l−u cña pha C sÏ tõ ho¸ lâi thÐp cña pha C + pha A. Nh− vËy mçi lâi thÐp ®Òu chÞu sù tõ ho¸ cña hai nguån ®iÖn chØnh l−u vμ ng−îc l¹i mçi nguån ®iÖn chØnh l−u ®Òu tõ ho¸ hai lâi thÐp cña hai pha. V× mét lÝ do nμo ®ã nh− lμ ®iÖn ¸p cung cÊp hay lμ qu¸ t¶ilμm cho ®iÖn ¸p cña pha ®ã tôt xuèng vÝ dô nh− lμ pha A ch¼ng h¹n khi ®iÖn ¸p vμo hoÆc bÞ qu¸ t¶i lμm cho ®iÖn ¸p ë trªn t¶i sôt xuèng d−íi gi¸ trÞ ®Þnh møc vμ nhá h¬n ®iÖn ¸p ë c¸c pha cßn l¹i ®iÖn ¸p pha A gi¶m --> ®iÖn ¸p UAB, Uac gi¶m ®iÖn ¸p xoay chiÒu cung cÊp cho m¹ch chØnh l−u cÇu cÊp cho m¹ch chuyÓn dÞch gi¶m xuèng --> dßng ®iÖn chuyÓn dÞch Iab,Iac gi¶m. dßng ®iÖn chuyÓn dÞch Iab tõ ho¸ 1/ 2 lâi pha Avμ 1/ 2 lâi thÐp pha B. dßng ®iÖn Iac tõ ho¸ 1/ 2 lâi thÐp pha A vμ 1/ 2 lâi thÐp pha C kÕt qu¶ lμ dßng ®iÖn tõ ho¸ trªn c¸c cuén chuyÓn dÞch cña c¸c pha ®Òu bÞ gi¶m nh−ng pha A bÞ gi¶m nhiÒu gÊp hai lÇn hai pha cßn l¹i. Nh− ta ®· biÕt dßng ®iÖn mét chiÒu tõ ho¸ lâi thÐp hay cßn gäi lμ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn mét chiÒu quan hÖ víi tham sè ®iÖn kh¸ng vμ ®iÖn ¸p xoay chiÒu trªn cuén d©y m¹ch lùc theo quan hÖ: dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn t¨ng lμm cho ®iÖn ¸p r¬i trªn cuén kh¸ng cña pha A gi¶m nhiÒu h¬n kÕt qu¶ lμ ®iÖn ¸p trªn t¶i cña pha A sÏ t¨ng nhiÒu h¬n c¸c pha kh¸c vμ nã chØ dõng l¹i khi ®iÖn ¸p trªn c¸c pha b»ng nhau. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh nμy ho¹t ®éng mét c¸ch tù ®éng vμ th−êng trùc khi ®iÖn ¸p ra lμ ®Þnh møc hay kh«ng vμ nhiÖm vô cña m¹ch nμy lμ ®¶m b¶o r»ng ®iÖn ¸p trªn c¸c pha lμ b»ng nhau trong mäi tr−êng hîp. Chøc n¨ng ®iÒu chØnh ®iÓm lμm viÖc cña lâi thÐp trªn ®−êng ®Æc tÝnh tõ hãa ®−îc thùc hiÖn nhê ®iÖn trë ®iÒu chØnh Rdc . §iÖn trë ®iÒu chØnh Rdc cho phÐp ta ®iÒu chØnh dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn cho cuén chuyÓn dÞch lμm thay ®æi møc ®é tõ ho¸ lμ lín hay lμ bÐ ®Ó ®−a ®iÓm lμm viÖc vÒ vïng tuyÕn tÝnh khi m¹ch tõ bÞ tõ L,μ I®k I®k §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 96 ho¸ m¹nh tr¸nh hiÖn t−îng b·o hoμ m¹ch tõ khi ®ã viÖc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cho m¹ch lùc lμ rÊt khã kh¨n vμ cã thÓ kh«ng thùc hiÖn ®−îc. 8.2 cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn tù ®éng æn ¸p. 1. CÊu t¹o. Tõ nh÷ng lùa chän vμ tÝnh to¸n trong phÇn thiÕt kÕ vμ lùa chän ta cã m¹ch cÊu t¹o m¹ch ®iÒu khiÓn mét c¸ch ®Çy ®ñ nh− h×nh vÏ: 2. Ho¹t ®éng. Nguyªn lý ho¹t ®éng vμ ®iÒu chØnh cã thÓ ®−îc m« t¶ nh− sau: Khi ®iÖn ¸p ra ë tr¹ng th¸i ®Þnh møc th× ®iÖn ¸p ®Æt vμo ch©n ®iÒu khiÓn cña phÇn tö AND lμ Uradm- Ura = 0 khi ®ã c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn c¸c van T1,T2,T3 vμ T4 ®Òu ë tr¹ng th¸i kho¸ nghÜa lμ m¹ch ®iÒu khiÓn kh«ng cÊp xung cho T. lóc nμy chØ cã m¹ch chuyÓn dÞch lμm viÖc. a. Ura > Uradm Khi ®iÖn ¸p vμo lín h¬n ®iÖn ¸p vμo ®Þnh møc nªn ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc -->Ura - Uradm > 0 c¸c phÇn tö AND trong m¹ch ®iÒu khiÓn më c¸c van ch½n T2 vμ T4 th«ng ë tr¹ng th¸i lμm viÖc ng−îc l¹i c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn c¸c van lÎ T1 vμ T3 bÞ kho¸ do Uradm - Ura < 0. Do c¸c ch©n ®iÒu kho¸ cña cæng AND ®−îc më ë tr¹ng th¸i chê nªn m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ lμm viÖc. Qu¸ tr×nh lμm viÖc cña m¹ch ®iÒu khiÓn nμy lμ khi ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc Udk= U®+ Uradm- Ura < Udkmax.do ®ã t¹i thêi ®iÓm Urc = Udk th× tÝn hiÖu ra cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A3 lËt tr¹ng th¸i tõ ©m sang d−¬ng ®¸nh dÊu thêi ®iÓm thêi ®iÓm cÊp xung cho T2 vμ T4. TÝn hiÖu UE lu«n cÊp xung ë d¹ng th−êng trùc nªn trong giai ®o¹n UD > 0 vμ Uk> 0 nªn cã xung ë d¹ng xung chïm ®−a tíi tô ®iÖn C t¹o thμnh tÝn hiÖu d¹ng xung UF tÝn hiÖu nμy ®−îc khuyÕch ®¹i nhê tÇng khuyÕch ®¹i tranzitor m¾c theo s¬ ®å darlington víi hÖ sè khuyÕch ®¹i ®ñ lín cuèi cïng ®−îc ®−a qua biÕn ¸p xung tÝn hiÖu ®−a ra khái biÕn ¸p cã d¹ng xung kim víi biªn ®é xung vμ ®é réng xung ®ñ lín ®Ó ®−a tíi cæng ®iÒu khiÓn cña T ®Ó më T. Tiristor ®−îc më mét c¸ch ch¾c ch¾n nhê sù cã mÆt cña xung chïm UE ®−a tíi. Thêi ®iÓm lËt tr¹ng th¸i cña A3 x¸c ®Þnh thêi ®iÓm ph¸t xung tíi cæng ®iÒu khiÓn cña T2 vμ T4. Khi ®iÖn ¸p ra cμng lín th× tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra ®−a §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 97 tíi ®iÒu khiÓn còng t¨ng theo kÕt qu¶ lμ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn sÏ gi¶m theo biÓu thøc Udk= U®+ Uradm- Ura . §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn gi¶m dÉn ®Õn A3 lËt tr¹ng th¸i sím --> m¹ch ®iÒu khiÓn cÊp xung cho T sím hay c¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vμ dßng ®iÖn mét chiÒu sau chØnh l−u sÏ t¨ng lμm cho qu¸ tr×nh tõ hãa s¶y ra m¹nh ®Ó ®iÖn ¸p ra gi¶m xuèng gi¸ trÞ ®Þnh møc.ng−îc l¹i ®iÖn ¸p ra cμng bÐ th× thêi ®iÓm lËt tr¹ng thÊi cña A3,thêi ®iÓm ph¸t xung sÏ muén-->gi¸ trÞ ®iÖn ¸p,dßng ®iÖn sau chØnh l−u ®Ó ®−a vμo ®iÒu chØnh sÏ gi¶m vμ qu¸ tr×nh tõ hãa sÏ nhá phï hîp víi yªu cÇu cña bμi to¸n ®iÒu chØnh lμ ®iÖn ¸p ra cμng lín th× hÖ sè ®iÒu chØnh cμng ph¶i lín vμ ®iÖn ¸p ra cμng nhá cμng gÇn víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× hÖ sè ®iÒu chØnh nhá nghÜa lμ dßng ®iÖn ®iÒu chØnh bÐ vμ bÐ nhÊt lμ lóc ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc. b. Ura < Uradm. §iÖn ¸p vμo nhá h¬n ®iÖn ¸p vμo ®Þnh møc hay do mét lÝ do nμo ®ã lμm cho ®iÖn ¸p ®Çu ra nhá h¬n gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra mong muèn do ®ã cÇn ®iÒu chØnh ®Ó t¨ng ®iÖn ¸p ra b»ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc. khi ®ã tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®−a vÒ ch©n kho¸ cña phÇn tö AND cöa m¹ch ®iÒu khiÓn T2 vμ T4 sÏ ©m lμm cho c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn nμy bÞ kho¸ l¹i cho dï m¹ch ®iÒu khiÓn cã lμm viÖc hay kh«ng nªn cÊc tiristor ch½n kh«ng lμm viÖc ng−îc l¹i do Uradm - Ura > 0 nªn c¸c phÇn tö AND cña m¹ch ®iÒu khiÓn T1 vμ T3 ®−îc th«ng. Do ®iÖn ¸p ra nhá h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc nªn ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cho m¹ch lÎ nμy lμ U®iÒu khiÓn= Ud + Ura - Uradm gi¸ trÞ nμy sÏ nhá h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn max mμ ta ®· chän (Udkmax = Urc) nh− vËy m¹ch ®iÒu khiÓn nμy héi ®ñ ®iÒu kiÖn lμm viÖc lμ m¹ch kh«ng bÞ kho¸ vμ cã tÝn hiÖu xung më T nªn c¸c van T sÏ ®−îc më ®Ó thùc hiÖn nhiÖm vô chØnh l−u. §iÖn ¸p ra cμng nhá th× ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cμng bÐ --> A3 lËt tr¹ng th¸i sím, T më sím --> ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn mét chiÒu sau chØnh l−u lín nªn hÖ sè ®iÒu chØnh trªn lâi lín vμ ng−îc l¹i ®iÖn ¸p ra cμng lín th× ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cμng lín -->thêi ®iÓm lËt tr¹ng th¸i, thêi ®iÓm cÊp xung cho T muén -->gi¸ trÞ ®iÖn ¸p,dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn sau chØnh l−u sÏ gi¶m hÖ sè ®iÒu chØnh nhá. M¹ch nμy chØ ho¹t ®éng trong vïng ®iÖn ¸p thÊp h¬n ®iÖn ¸p ®Þnh møc vμ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn lín khi ®iÖn ¸p ra nhá so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc vμ gi¸ trÞ nμy nhá khi ®iÖn ¸p ra §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 98 gÇn b»ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc. Nh− vËy m¹ch ®iÒu khiÓn nμy ho¹t ®éng tho¶ m·n bμi to¸n ®iÒu khiÓn ®Æt ra. Tãm l¹i sù ho¹t ®éng cña c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn ®· thiÕt kÕ ®· thùc hiÖn tèt yªu cÇu ®iÒu khiÓn cña bμi to¸n ®iÒu khiÓn lμ ®¶m b¶o tÝnh æn ®Þnh ®iÖn ¸p vμ tÝnh ®èi xøng gi÷a c¸c pha vÒ biªn ®é vμ gãc. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 99 phÇn ba: thiÕt kÕ kÕt cÊu. Tõ nh÷ng th«ng tin ë hai phÇn trªn trong phÇn nμy ta ®i lùa chän kÝch th−íc c¸c chi tiÕt vμ lùa chän kÕt cÊu hîp lÝ cho m¸y æn ¸p võa thiÕt kÕ. Trong phÇn nμy cã nh÷ng néi dung sau: 1. ThiÕt kÕ kÕt cÊu d©y quÊn (b¶n vÏ). 2. ThiÕt kÕ kÕt cÊu m¹ch tõ.(b¶n vÏ) 3. ThiÕt kÕ kÕt cÊu chung(b¶n vÏ tæng l¾p r¸p). ThiÕt kÕ kÕt cÊu d©y quÊn. D©y quÊn gåm hai lo¹i lμ d©y quÊn cuén ®iÒu khiÓn vμ d©y quÊn m¹ch lùc. Do d©y quÊn ®iÒu khiÓn cã ®iÖn ¸p thÊp vμ nhiÖt to¶ ra trªn nã nhá, cuén d©y m¹ch lùc cã ®iÖn ¸p xoay chiÒu cao nhiÖt to¶ ra trªn nã lín nªn ta chän c¸ch lμ ®Æt d©y quÊn ®iÒu khiÓn n»m trong s¸t víi m¹ch tõ song ®Õn cuén d©y m¹ch lùc. §Æt nh− thÕ nμy ta ®¶m b¶o ®−îc hai −u ®iÓm lμ ®¶m bá cuén d©y to¶ nhiÖt tèt vμ c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c cuén d©y ®−îc gi¶m. ThiÕt kÕ kÕt cÊu m¹ch tõ. Theo ph©n tÝch trong phÇn thiÕt kÕ cuén d©y ®iÒu khiÓn th× ®Î ®¶m b¶o khö hÕt thμnh phÇn xoay chiÒu trong cuén d©y ®iÒu khiÓn th× cuén d©y ®iÒu khiÓn ph¶i ®−îc chia lμm hai bèi d©y gièng nhau quÊn trªn cïng mét m¹ch tõ do ®ã m¹ch tõ ph¶i chia lμm hai lâi nhá mÆt kh¸c mçi pha l¹i cã hai lâi mét lâi dïng ®Ó ®iÒu chØnh h¹ ¸p vμ mét lâi ®Ó thùc hiÖn ®iÒu chØnh t¨ng ¸p. tõ ®ã ta chän kÕt cÊu m¹ch tõ cã d¹ng nh− h×nh vÏ: Do c«ng suÊt m¹ch tõ kh«ng lín nªn ta chän h×nh thøc dïng bul«ng vμ xμ Ðp ®Ó Ðp m¹ch tõ. §Ó ®¶m b¶o c¸c l¸ thÐp dÉn tõ tèt ta chän h×nh thøc gÐp chÐo nhau. H×nh d¸ng m¹ch tõ vμ c¸c l¸ thÐp ®−îc m« t¶ trªn h×nh vÏ m¹ch tõ. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 100 Chuyªn ®Ò: so s¸nh c¸c bé æn ¸p æn ®Þnh ®iÖn ¸p lμ mét kh¸i niÖm vÒ sù duy tr× ®iÖn ¸p ra cña mét bé nguån cung cÊp ®iÖn hay lμ cña mét thiÕt bÞ ®iÖn nμo ®ã khi ®iÖn ¸p vμo thay ®æi trong miÒn lín mμ ®iÖn ¸p ra chØ thay ®æi trong mét giíi h¹n hÑp. Nãi chung d¶i dao ®éng gi¸ trÞ ®Çu ra ®−îc xem lμ nhá so víi sù dao ®éng ®iÖn ¸p ë ®Çu vμo.Sù dao ®éng ®iÖn ¸p ë ®Çu ra cμng nhá th× ta nãi r»ng chÊt l−îng cña bé æn ¸p cao. Cã thÓ ph©n lo¹i c¸c bé æn ¸p theo nhiÒu c¸ch nh− æn ¸p mét chiÒu, æn ¸p xoay chiÒu, æn ¸p kiÓu bï , æn ¸p kiÓu th«ng sè, æn ¸p c«ng suÊt nhá, æn ¸p c«ng suÊt lín...Cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p æn ®Þnh ®iÖn ¸p trong ph¹m vi chuyªn ®Ò nμy ta chØ so s¸nh c¸c bé æn ¸p cã c«ng suÊtlín dïng cho ®iÖn ¸p xoay chiÒu: æn ¸p s¾t tõ céng h−ëng cã tô. æn ¸p kiÓu khuyÕch ®¹i tõ. æn ¸p ®iÖn tö b¸n dÉn. æn ¸p kÕt hîp ®iÖn tõ vμ truyÒn ®éng ®iÖn. ë mçi kiÓu æn ¸p cã nh÷ng −u vμ nh−îc ®iÓm riªng vÒ kü thuËt vμ chØ tiªu kinh tÕ 1) æn ¸p kiÓu s¾t tõ céng h−ëng cã tô. CÊu t¹o vμ ho¹t ®éng rÊt ®¬n gi¶n gåm hau cuén kh¸ng quÊn trªn cïng mét lâi thÐp tõ. Mét cuén tuyÕn tÝnh l1 vμ mét cuén phi tuyÕn l2 lμm viÖc ë chÕ ®é b·o hoμ gäi lμ cuén b·o hoμ ®iÖn ¸p ra lÊy trªn cuén b·o hoμ ®iÖn ¸p vμo cung cÊp nh− h×nh vÏ. uV ura l1 l2 ur i ic Il-ic Il2 Uvmin Uvmax Ur Ur §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 101 Tô ®iÖn C ®−îc nèi song song víi L2 ®Ó t¹o thμnh m¹ch céng h−ëng dßng ®iÖn nh»m môc ®Ých n©ng cao chÊt l−îng vμ më réng ph¹m vi æn ®Þnh cña bé æn ¸p. §Æc tÝnh vμo ra cña æn ¸p nμy cã d¹ng nh− h×nh vÏ: §iÖn ¸p ra quan hÖ phøc t¹p víi dßng ®iÖn I. khi Ura <U2ch (®iÖn ¸p céng h−ëng) th× m¹ch vßng LC cã tÝnh chÊt dung U2 = U2ch m¹ch cã tÝnh chÊt céng h−ëng Il = Ic . hai dßng ®iÖn nμy triÖt tiªu nhau. Khi U2 > U2ch th× m¹ch cã tÝnh chÊt c¶m nhê tô ®iÖn C mμ ®é dèc U2(I) gi¶m cã nghÜa lμ chÊt l−îng ®iÖn ¸p ra tèt h¬n. dßng ®iÖn kh«ng t¶i nhá ph¹m vi æn ®Þnh kh¸ më réng mÆt kh¸c do cã tô C nªn cosϕ cña bé æn ¸p t¨ng lªn. th−êng ®Ó gi¶m sù dao ®éng ®iÖn ¸p ra ta dïng thªm cuén bï cã th«ng sè thÝch hîp vμ tô ®iÖn ®−îc nèi víi mét ®iÖn ¸p cao ®Ó gi¶m chØ sè cña tô ®iÖn khi ®ã m¹ch ®−îc vÏ l¹i nh− sau: ®Æc ®iÓm cña bé æn ¸p nμy lμ: KÕt cÊu ®¬n gi¶n. (1) Dßng kh«ng t¶i nhá, ph¹m vi æn ®Þnh réng. (2) D¹ng sãng ®iÖn ¸p ra cßn mÐo nhiÒu cÇn bé läc. (3) C«ng suÊt bÞ h¹n chÕ nhá h¬n 1 KVA 2.æn ¸p kiÓu khuyÕch ®¹i tõ. CÊu t¹o vμ nguyªn lý ho¹t ®éng cña bé æn ¸p kiÓu khuyÕch ®¹i tõ lμ dùa vμo nguyªn lý ho¹t ®éng cu¶ khuyÕch ®¹i tõ. Khi ta thay ®æi dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn trong khuyÕch ®¹i tõ sÏ thay ®æi ®iÖn kh¸ng cña cuén d©y do ®ã u i U1(i) U2(i) Uv(i) Wb Wl Uv Ura §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 102 thay ®æi ®−îc ®iÖn ¸p trªn khuyÕch dßng ®iÖn ¹i tõ nªn thay ®æi ®−îc dßng ®iÖn trªn t¶i. tõ nguyªn lý nμy ta cã thÓ x©y dùng bé æn ¸p cã cÊu t¹o nh− sau: cuén lμm viÖc W2 cña khuyÕch ®¹i tõ nèi víi cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p. Cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p ®ãng vai trß t¶i cña khuyÕch ®¹i tõ. B»ng c¸ch thay ®æi dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn khuyÕch ®¹i tõ ta cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc ®iÖn ¸p trªn cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p ®Ó ®iÖn ¸p ra lμ kh«ng ®æi. trong æn ¸p khuyÕch ®¹i tõ viÖc ®iÒu khiÓn khuyÕch ®¹i tõ ®−îc thùc hiÖn tù ®éng nhê sö dông m¹ch ®iÒu khiÓn tù ®éng ph¶n håi vμ c¸c phÇn tö kh¸c nh− trªn h×nh vÏ: M¹ch ®éng lùc cung cÊp cho t¶i lμ biÕn ¸p tù ngÉu m¹ch ®iÒu chØnh lμ khuyÕch ®¹i tõ cã cuén d©y lμm viÖc nèi víi cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p vμ ®−îc ®Æt vμo mét ®iÖn ¸p vμo Uv §iÖn ¸p ra lÊy tõ cuén thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p. KhuyÕch ®¹i tõ cã hai cuén ®iÒu khiÓn nèi ng−îc cøc tÝnh víi nhau. Cuén W1 ®−îc nèi víi nguån ®iÖn ¸p ra ®· ®−îc chØnh l−u qua ®iÖn trë tuyÕn tÝnh. Cuén W’1 ®−îc nèi qua ®iÖn trë phi tuyÕn R2 ®Æc tÝnh v«n – ampe cña ®iÖn trë R2 cã d¹ng i = U n cÇn ®iÒu chØnh c¸c ®iÖn trë R1 vμ R2 ®Ó khi ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× søc tõ ®éng do cuén ®iÒu khiÓn W1vμ W2 sinh ra b»ng nhau do ®ã søc tõ ®éng tæng sinh ra trong cuén ®iÒu khiÓn b»ng kh«ng. §iÒu chØnh R®c trong m¹ch cuén d©y chuyÓn dÞch Wcd sao cho (IW)∑ = 0 th× m¹ch ®iÒu khiÓn lμm viÖc ë ®iÓm A. Wcd W1 W’1 rcd r2 r1 uv ur §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 103 Trªn ®Æc tÝnh vμo ra I2 =f(I1) vμ t−¬ng øng víi gi¸ trÞ ®iÖn kh¸ng cña cuén kh¸ng lμ x t¹i A. Do mét lÝ do nμo ®ã ®iÖn ¸p ra t¨ng lªn mét gi¸ trÞ ®Þnh møc mét l−îng ΔUra ΔUra = Ura -Ura®Þnh møc th× søc tõ ®éng cña cuén ®iÒu khiÓn sÏ lín h¬n 0 do ®ã lμm cho x cña khuyÕch ®¹i tõ t¨ng. m¹ch sÏ lμm viÖc ë ®iÓm B lμm cho ®iÖn ¸p trªn cuén kh¸ng t¨ng --> ®iÖn ¸p ra gi¶m vÒ gi¸ trÞ ®Þnh møc. Ng−îc l¹i nÕu ®iÖn ¸p ra gi¶m th× ΔUra = Ura -Ura®Þnh møc < 0 th× søc tõ ®éng ®iÒu khiÓn lóc nμy mang gi¸ trÞ ©m khuyÕch ®¹i tõ sÏ lμm viÖc ë ®iÓm C trªn ®Æc tÝnh vμo ra vμ ®iÖn kh¸ng cña khuyÕch ®¹i tõ sÏ gi¶m lμm cho ®iÖn ¸p r¬i trªn khuyÕch ®¹i tõ sÏ gi¶m --> ®iÖn ¸p trªn s¬ cÊp, thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p sÏ t¨ng lªn b»ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Þnh møc. Theo c¸ch nμy th× c«ng suÊt æn ¸p t−¬ng ®èi lín hiÖu suÊt cña m¸y cao h¬n æn ¸p s¾t tõ céng h−ëng cã tô. ChÊt l−îng æn ®Þnh cao d¹ng sãng ®iÖn ¸p ra bÞ mÐo do ®ã ph¶i dïng bé läc ®Ó läc thμnh phÇn sãng bËc cao. 3. æn ¸p dïng thiÕt bÞ b¸n dÉn. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña bé æn ¸p dïng thiÕt bÞ b¸n dÉn lμ dùa vμo sù ho¹t ®éng ®ãng më cña van b¸n dÉn tiristor hay tri¨c. Ta ®iÒu khiÓn thêi ®iÓm ph¸t xung më van th× sÏ thay ®æi ®−îc gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra. §iÖn ¸p ra cã d¹ng kh«ng sin. ur iw1 i1w1 i’1 w ’ 1 (iw)∑ i2 i2 c c’ a a’ b’ b (iw)1 -(iw)1 -Δ (iw)1 Δ (iw)1 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 104 Theo furier th× ta cã thÓ ph©n tÝch thμnh nh÷ng thμnh phÇn sin bËc thÊp vμ bËc cao do nh−ng thμnh phÇn bËc cao cã biªn ®é nhá nªn cã thÓ bá qua do ®ã ®iÖn ¸p ra chñ yÕu thμnh phÇn sãng h×nh sin c¬ b¶n. Ta cã thÓ dïng hai Tiristor m¾c song song ng−îc thay cho Tri¨c. Mét sè m¹ch chØnh l−u hay dïng trong thùc tÕ Theo c¸ch nμy th× ®iÖn ¸p ra lu«n nhá h¬n ®iÖn ¸p vμo nghÜa lμ m¹ch nμy chØ lμm nhiªm vô gi¶m ®iÖn ¸p do ®ã cÇn ph¶i cã mét nguån ®iÖn ¸p cao h¬n ®iÖn ¸p ®Þnh møc mong muèn. Do dïng thiÕt bÞ b¸n dÉn nªn chÊt l−îng ®iÖn ¸p æn ®Þnh cao sai sè nhá.Nh−îc ®iÓm chÝnh cña bé æn ¸p dïng linh kiÖn b¸n dÉn lμ ®iÖn ¸p ra kh«ng sin do ®ã ®iÖn ¸p sÏ cã nh÷ng thμnh phÇn bËc cao kh«ng cã lîi, c«ng suÊt nguån bÞ h¹n chÕ bëi c«ng suÊt cña van. 4. æn ¸p dïng ®iÖn tõ kÕt hîp víi ®iÒu khiÓn tù ®éng. nguyªn lý cÊu t¹o vμ ho¹t ®éng dùa trªn c¬ së m¸y biÕn ¸p tù ngÉu vμ ®iÒu khiÓn tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn. §iÖn ¸p ra lÊy ra nhê mét tiÕp ®iÓm di ®éng N. vÞ trÝ N sÏ quyÕt ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra.TiÕp ®iÓm ®éng M ®−îc ®iÒu khiÓn nhê mét ®éng c¬ chÊp hμnh M.TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn m«t¬ M ®−îc lÊy tõ ®iÖn ¸p so lÖch cña ®iÖn ¸p ra víi ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc.S¬ ®å khèi cña m¹ch nμy lμ: Khi ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®−a ®Õn ®iÒu khiÓn ®éng c¬ chÊp hμnh b»ng kh«ng nªn ®éng c¬ kh«ng ho¹t ®éng. t1 t2 Rt §iÒu chØnh ®iÖn ¸p mét pha t1 t2 t3 t4 t5 t6 ua Rt Rt Rt ub uc §iÒu chØnh ®iÖn ¸p ba pha uv ur M n ur®m §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 105 Khi ®iÖn ¸p ra nhá h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®−a tíi ®iÒu khiÓn sÏ nhá h¬n 0 nªn ®éng c¬ chÊp hμnh sÏ chuyÓn ®éng vÒ phÝa trªn dÉn ®Õn ®iÖn ¸p ra t¨ng --> ®iÖn ¸p cung cÊp cho M gi¶m xuèng vμ ®éng c¬ chØ ngõng khi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®−a tíi nã b»ng 0 nghÜa lμ ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc. Ng−îc l¹i khi ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®−a tíi MsÏ d−¬ng nªn M sÏ chuyÓn ®éng vÒ phÝa d−íi khi ®ã ®iÖn ¸p ra sÏ gi¶m xuèng vμ M chØ dõng chuyÓn ®éng khi ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh møc. ViÖc ®iÒu khiÓn sù ho¹t ®éng cña m«t¬ M ®−îc thùc hiÖn b»ng mét m¹ch ®iÒu khiÓn chøc n¨ng. M¹ch ®iÒu khiÓn nμy ho¹t ®éng vμ cÊu t¹o kh«ng phøc t¹p l¾m. Nãi chung cÊu t¹o chung cña bé æn ¸p kiÓu nμy ®¬n gi¶n nh−ng gÆp ph¶i mét sè nh−îc ®iÓm chÝnh lμ do viÖc ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p cã tiÕp ®iÓm nªn s¶y ra hiÖn t−îng phãng tia löa ®iÖn mçi khi ®iÒu chØnh nªn c«ng suÊt vμ cÊp ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh bÞ h¹n chÕ mÆt kh¸c ®éng c¬ chÊp hμnh M nhanh bÞ háng nÕu ho¹t ®éng nhiÒu hay gÆp ph¶i ng−ìng ®iÒu chØnh lín. B»ng nh÷ng minh chøng cô thÓ vÒ nh÷ng −u vμ nh−îc ®iÓm cña tõng h×nh thøc æn ¸p ta thÊy r»ng ®Ó thiÕt kÕ mét bé æn ¸p cã c«ng suÊt lín 60 KVA dïng cho phô t¶i lμ chiÕu s¸ng th× sù lùa chän h×nh th−cs æn ¸p khuyÕch ®¹i tõ kÕt hîp víi ®iÖn tö c«ng suÊt lμ hîp lÝ bëi v× nã mang l¹i nh−ng −u ®iÓm lμ chi phÝ chÕ t¹o còng nh− chi phÝ vËn hμnhd vμ b¶o d−ìng kh«ng lín vμ chÊt l−îng ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh thuéc miÒn cho phÐp cña phô t¶i chiÕu s¸ng. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 106 KÕt luËn Qua thêi gian t×m hiÓu vμ nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ph¸p æn ¸p ®Ó thiÕt kÕ mét bé æn ¸p cã c«ng suÊt lín 60KVA ®iÖn ¸p ra lμ 380 ± 3% v«n dïng ®Ó cung cÊp ®iÖn cho chiÕu s¸ng vμ cÊp ®iÖn cho viÖc ®èt tim ®Ìn c«ng suÊt lín ®iÖn ¸p cao víi ®iÒu kiÖn lμ lμm viÖc ë ViÖt Nam. Víi sù h−íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o Bïi TÝn H÷u trong thêi gian qua em ®· hoμn thμnh nhiÖm vô cña ®å μn ®−îc giao. §å ¸n gåm nh÷ng phÇn sau: PhÇn mét: trong phÇn nμy em ®i t×m hiÓu vμ tr×nh bμy c¸c h×nh thøc æn ¸p tù ®éng vÒ c¸c −u vμ nh−îc ®iÓm vÒ cÊu t¹o vÒ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña tõng h×nh thøc æn ¸p nh− lμ æn ¸p dïng ®iÖn tö c«ng suÊt, æn ¸p kÕt hîp biÕn ¸p vμ ®iÒu khiÓn tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn, æn ¸p dïng cuén kh¸ng b·o hßa cã ®iÒu khiÓn ...tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn em lùa chän ®−îc h×nh thøc æn ¸p dïng cuén kh¸ng b·o hßa cã ®iÒu khiÓn. Nghiªn cøu vμ t×m hiÓu c¸c quan hÖ ®iÖn tõ trong thiÕt bÞ nh− quan hÖ vÒ ®iÖn quan hÖ vÒ tõ . t×m hiÓu nguyªn t¾c ®iÒu chØnh th«ng sè m¹ch tõ ®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra, ph−¬ng ph¸p gi÷ ®iÖn ¸p c©n pha nhê m¹ch chuyÓn dÞch ... tõ ®ã ta x©y dùng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cho bé æn ¸p vÒ mÆt ®Þnh tÝnh. Trªn c¬ së ®ã ta thiÕt kÕ mét bé chØnh l−u triristor t¹o mét nguån dßng cã gÝ trÞ biÕn ®æi theo yªu cÇu ®iÒu chØnh cña m¹ch ®éng lùc nh− ®· ph©n tÝch ë phÇn trªn PhÇn hai: Tõ nh÷ng quan hÖ rót ra ë trªn trong phÇn nμy chñ yÕu tËp chung vμo phÇn thiÕt kÕ vμ tÝnh to¸n m¹ch lùc nh− lμ tÝnh to¸n m¹ch tõ, th«ng sè cho phÇn ®iÖn vμ sù ph©n bè d©y quÊn cho m¹ch ®éng lùc do quan hÖ gi÷a c¸c phÇn tö d©y quÊn quan hÖ víi nhau theo quan hÖ phi tuyÕn nªn kh«ng thÓ tÝnh trùc tiÕp ®ùoc mμ ta ph¶i dïng ph−¬ng ph¸p tÝnh th−¬ng trong tr−êng hîp nμy ta ¸p dông ph−¬ng ph¸p duyÖt trªn l−íi ®Òu kÕt hîp víi viÖc t×m miÒn cã x¸c suÊt nghiÖm lín ®Ó t×m ra ®ùîc mét bé th«ng sè tháa m·n viÖc ®iÒu chØnh ®¶m b¶o æn ®Þnh ®−îc ®iÖn ¸p ®Çu ra trong miÒn æn ®Þnh ®iÖn ¸p cho phÐp ®ång thêi tháa m·n c¶ tÝnh tèi −u vÒ kinh tÕ. Trªn c¬ së th«ng sè m¹ch lùc ®· thiÕt kÕ ë trªn ta ®i thiÕt kÕ vμ tÝnh to¸n m¹ch chuyÓn dÞch lμm nhiÖm vô c©n b»ng ®iÖn ¸p ra, m¹ch ph¶n håi tù ®éng gi÷ æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 107 PhÇn 3. Tõ th«ng sè ®· thiÕt kÕ ë trªn ta ®i kiÓm nghiÖm l¹i kh¶ n¨ng lμm viÖc cña bé æn ¸p võa thÕt kÕ vÒ kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p chÊt l−îng ®iÖn ¸p ra, nhiÖt ®é lμm viÖc, chØ sè kinh tÕ cho thiÕt bÞ. PhÇn 4: Trong phÇn nμy ta thiÕt kÕ kÕt cÊu cho thiÕt bÞ nh− lμ m¹ch tõ ,s¬ ®å tæng l¾p r¸p cho thiÕt bÞ... Do thêi gian vμ tr×nh ®é cã h¹n nªn em kh«ng thÓ tr¸nh khái nh−ng sai sãt vμ nhÇm lÉn trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ em mong c¸c thÇy, c¸c c« cïng c¸c b¹n th«ng c¶m vμ chØ b¶o ®Ó em ®−îc hoμn thiÖn h¬n.Mét lÇn n÷a em xin tr©n thμnh c¶m ¬n thÇy Bïi T×n H÷u cïng c¸c thÇy c¸c c« ®· gióp em hoμn thμnh néi dung ®å ¸n nμy Em xin tr©n thμnh c¶m ¬n. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 108 Tμi liÖu tham kh¶o. 1. Vò Gia Hanh - Phan Tö Thô - TrÇn Kh¸nh Hµ - NguyÔn V¨n S¸u : M¸y ®iÖn 1. N hμ xuÊt b¶n KH-KT. Hμ néi 1998. 2. Phan Tö Thô : ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc. Hμ néi 1995 3. NguyÔn BÝnh: §iÖn tö c«ng suÊt. Nhμ xuÊt b¶n KH- KT. Hμ néi 1996. 4. NguyÔn Hång Thanh: Bμi gi¶ng thiÕt kÕ - thiÕt kÕ tù ®éng m¸y ®iÖn. 5. NguyÔn TiÕn T«n - Ph¹m V¨n Chíi: PhÇn tö tù ®éng. 6. NguyÔn TiÕn T«n- Ph¹m V¨n Chíi: KhÝ cô ®iÖn 7. PHAN ANH Kû LuËn v¨n tiÕn sÜ “§iÒu chØnh ®iÖn ¸p trong m¸y biÕn ¸p”. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt lín 109