Thiết kế hệ thống truyền động Thyriotor - Động cơ một chiều cho máy doa ngang 2620, truyền động ăn dao

Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp Họ và tên: Khoá : Ngành học : Thiết bị điện - điện tử I. Đầu đề thiết kế tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống truyền động Thyriotor Động cơ một chiều cho máy doa ngang 2620, truyền động ăn dao II. Các số liệu ban đầu: Động cơ 1 chiều kích từ độc lập: Uđm = 220v , Pđm = 2,7 Kw, dđm = 1500V/ph, PO = 4% Pđm, ** = 0,86. Lưới đơn xoay chiều 220/380V - 50Hz Dải điều chỉnh tốc độ 1:1000 Sai số điều chỉnh tốc độ s%= 5%. III. Nội dung các thuyết minh và tính toán; 1/ Giới thiệu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều 2/ Khái quát các phương án chỉnh lưu dòng dùng Thyristor 3/ Tính chọn các thông số của sơ đồ mạch lực 4/ Thiết kế mạch điều khiển Thyristor vòng hở 5/ Thiết kế mạch điều khiển hệ kín theo phương pháp 2 mạch vòng tối ưu moodul. IV. Các bản vẽ đồ thị: 05 bản vẽ Ao lờI NóI ĐàU Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi và là một nhu cầu tất yếu trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp điện là sự phát triển của các loại máy điện nói chung, trong đó máy điện một chiều nói riêng. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là động cơ điện một chiều được dùng nhiều trong các ngành như cán thép, hầm mỏ, giao thông, vận tải . Mặc dù các loại máy một chiều có giá thành cao, bảo dưỡng khó, nguồn cấp một chiều bị hạn chế. Nhưng do các đặc tính ưu việt về tự động và các đặc tính làm việc cùng phạm vi điều chỉnh tốc độ mà các loại máy điện khác khó có thể có được. Cùng với ưu điểm về khởi động, đổi chiều quay và có thể chịu quá tải cao, những ưu điểm quan trọng trên với sự phát triển của kỹ thuật điện tử bán dẫn đã khắc phục được sự hạn chế về nguồn một chiều và công nghệ điều khiển động cơ một chiều cũng hiện đại hơn góp phần tích cực trong nền công nghiệp sản suất. Với tầm quan trọng của công nghệ điều khiển tự động động cơ một chiều nói trên, em chọn đề tài này mong muốn được hiểu biết một phần trong công nghệ điều khiển tự động, để sau khi ra trường em có thể góp một phần nhỏ xây dựng nền công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Đồ án tốt nghiệp của em gồm 06 phần: ã Phần 1: Khái quát máy doa ngang - truyền động ăn dao ã Phần 2: Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập ã Phần 3: Khái quát các phương pháp chỉnh lưu dùng Thyistor ã Phần 4: Lựa chọn và tính toán mạch động lực. ã Phần 5: Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lưu Thyristor vòng hở. ã Phần 6: Thiết kế mạch điều khiển Thyristor theo phương pháp 02 mạch vòng tối ưu Module. Em đã hoàn thành đồ án với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Cao Văn Thành. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đã hướng dẫn em tận tình. Do thời gian và trình độ của bản thân em có hạn. Mặc dù đã cố gắng nhưng đồ án của em còn có điểm thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

doc80 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2073 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế hệ thống truyền động Thyriotor - Động cơ một chiều cho máy doa ngang 2620, truyền động ăn dao, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
¬: Lµ ph­¬ng ph¸p kh«ng kinh tÕ v× gi¸ thµnh ®Çu t­ cao, chØ sö dông ph­¬ng ph¸p nµy trong vïng t/®é < t/®é ®Þnh møc. U1 U2 R L T PhÇn III - Kh¸i qu¸t c¸c ph­¬ng ph¸p chØnh l­u dïng Thyristor I. ChØnh l­u nöa chu kú 1/ S¬ ®å m¹ch ®iÖn 2/ Nguyªn lý: Khi ®Æt vµo cuén s¬ cÊp mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu U1 = U1msinwt th× thø cÊp biÕn ¸p c¶m øng mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu U2 = U2msinwt. T¹i nöa chu kú H×nh 12 p 2p 3p 4p a1 a2 wt ®Çu A cã ®iÖn thÕ (+) h¬n ®Çu B, ta cã ®iÖn ¸p thuËn (+) ®Æt trªn Anode vµ ®iÖn thÕ (-) ®Æt vµo Katode cña Thyristor. NÕu ta cÊp xung ®iÒu khiÓn t¹i gãc më a nµo ®ã th× Thyristor sÏ dÉn dßng ®iÖn qua t¶i. ë nöa chu kú sau A(-) vµ B(+), lóc nµy cã ®iÖn thÕ ng­îc ®Æt trªn Thyristor, lóc nµy Thyristor chuyÓn tõ tr¹ng th¸i më sang tr¹ng th¸i khãa, nöa chñ kú tiÕp theo khi A(+) vµ B(-), l¹i cã xung ®iÓu khiÓn cho Thyristor , Thyristor l¹i dÉn tuÇn tù nh­ trªn, ë s¬ ®å nµy cã ®iÖn ¸p ®Ëp m¹nh. 3/ §å thÞ ®iÖn ¸p sÏ cã d¹ng nh­ sau: U H×nh 13 Tõ ®ã ®iÖn ¸p trung b×nh ( ®èi víi t¶i thuÇn trë) (V) a : Gãc më van Ud: §iÖn ¸p trung b×nh Udo: §iÖn ¸p chØnh l­u khi a =0 víi Udo = 0,45U2 (V) §iÖn ¸p ng­îc van ph¶i chÞu: UNV = Ö 2 U2 (V) HÖ sè sö dông biÕn ¸p: Sba = 3,09.Udid NhËn xÐt: §©y lµ lo¹i chØnh l­u c¬ b¶n, s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®¬n gi¶n, tuy vËy c¸c chÊt l­îng ®iÖn ¸p kü thuËt nh­ chÊt l­îng ®iÖn ¸p 1 chiÒu, hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p xÊu. Do ®ã lo¹i chØnh l­u nµy Ýt ®­îc øng dông trong thùc tÕ. II. ChØnh l­u c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh U1 B T2 A T1 F R L E U2 U2 1/ S¬ ®å m¹ch ®iÖn 2/ Nguyªn lý: T¹i nöa chu kú ®Çu: Khi A(+), B(-) ta cÊp xung ®iÒu khiÓn cho T1 cã dßng t¶i ®i tõ A qua T1 ®Õn E qua L,R vÒ F. Nöa chu kú sau: Khi A(-), B(+) ta cÊp xung ®iÒu khiÓn cho T2 cã dßng t¶i ®i tõ B qua T2 , ®Õn E qua L, R vÒ F. H×nh 14 Nh­ vËy cã dßng qua t¶i trong 2 nöa chu kú cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu 0 t1 t2 t3 Ud Id I1 I2 t t t t 0 t1 t2 t3 Ud Id I1 I2 t t t t b. T¶i R-L a: T¶i R p1 p2 p3 UT1 UT1 3/ §å thÞ H×nh 15 HÝnh 15 - §iÖn ¸p trung b×nh tÝnh trªn t¶i khi t¶i thuÇn trë: (V) Víi Udo : §iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn Udo = 0,9 U2 (V) - §iÖn ¸p trung b×nh khi t¶i ®iÖn c¶m lín, dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p trªn t¶i liªn tôc Ud = Udo. cosa (V) - §iÖn ¸p ng­îc mµ van ph¶i chÞu Unv = 2Ö 2 U2 (V) - Mçi van dÉn th«ng 1/2 chu kú do ®ã: - C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: Sba = 1,48 Id.Ud T2 T1 D1 D2 R Ld NhËn xÐt: S¬ ®å nµy chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt h¬n so víi chØnh l­u 1/2 chu kú nh­ng ph¶i chÕ t¹o biÕn ¸p trung tÝnh vµ 2 cuén d©y W1 vµ W2 gièng nhau. III. ChØnh l­u cÇu 1 pha 1/ S¬ ®å m¹ch lùc 2/ Nguyªn lý ho¹t ®éng T¹i nöa chu kú ®Çu, ®iÖn ¸p Anèt cña T1 (+), lóc ®ã Katèt D1 ©m (-), nÕu cã xung ®iÒu khiÓn cho van T1, ®ång thêi th× c¸c van nµy sÏ ®­îc më H×nh 16 th«ng ®Ó dÉn ®iÖn ¸p l­íi lªn t¶i, ®iÖn ¸p t¶i 1 chiÒu cßn b»ng ®iÖn ¸p xoay chiÒu chõng nµo c¸c Thyristor cßn dÉn Nöa chu kú sau: §iÖn ¸p ®æi dÊu, Anèt cña D2(+), lóc nµy Katèt T2(-), nÕu cã xung ®iÓu khiÓn cho van T2, ®ång thêi th× c¸c van nµy më th«ng, dÉn ®iÖn ¸p l­íi lªn t¶i. Víi s¬ ®å nµy ta nhËn ®­îc ®iÖn ¸p vµ dßng trªn t¶i vµ van ë d¹ng sau: 0 t1 t2 t3 Ud Id IT1 IT2 ID1 ID2 t t t t t t b. 3/ §å thÞ: H×nh 17 - §iÖn ¸p trung b×nh tÝnh trªn t¶i khi t¶i thuÇn trë: (V) - §iÖn ¸p trung b×nh khi t¶i ®iÖn c¶m lín, dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p trªn t¶i liªn tôc Ud = Udo. cosa (V) Víi Udo = 0,9 U2 - §iÖn ¸p ng­îc mµ van ph¶i chÞu Unv = 2Ö 2 U2 (V) - Mçi van dÉn th«ng 1/2 chu kú do ®ã: p 2Ö2 - C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: Sba = 1,48 Id.Ud = Id.Ud A B C a b c R T1 T2 T3 L III. S¬ ®å chØnh l­u ®iÖn ¸p 3 pha 1. S¬ ®å m¹ch ®iÖn. 2. Nguyªn lý ho¹t ®éng Ba pha ®iÖn ¸p a,b,c dÞch pha nhau mét Gãc 1200, theo c¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p pha, ta cã chªnh lÖch ®iÖn ¸p cña 1 pha d­¬ng h¬n 2 pha kia trong kho¶ng thêi gian 1/3 chu kú (1200) Nguyªn t¾c më th«ng vµ ®iÒu khiÓn cña van ë ®©y lµ khi Anèt cña van nµy d­¬ng h¬n van ®ã míi ®­îc kÝch më. Thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p cña 2 van giao nhau ®­îc coi lµ gãc më th«ng tù nhiªn. C¸c thyristor chØ ®­îc më th«ng víi gãc më nhá nhÊt t¹i thêi ®iÓm gãc th«ng tù nhiªn. Nh­ vËy ta thÊy trong chØnh l­u 3 pha, gãc më nhá nhÊt a = 00 sÏ dÞch pha 1 gãc lµ 300 3/ §å thÞ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn Ud Id UT1 t1 t2 t3 t4 I1 I2 I3 t t t t t 0 H×nh 19 - §iÖn ¸p t¶i trung b×nh khi dßng ®iÖn liªn tôc qua t¶i Ud = UO . cosa Víi Udo = 1,17 U21 U21 : §iÖn ¸p pha thø cÊp biÕn ¸p - §iÖn ¸p ng­îc pha van ph¶i chÞu: UNV = Ö 6 U21 - Gi¸ trÞ dßng hiÖu dông thø cÊp: Ihd = Id/Ö 3 - Dßng ®iÖn qua van lµ: IV = Id/ 3 - C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: S6a = 1,35 UdId NhËn xÐt: So víi chØnh l­u 1 pha th× chØnh l­u 3 pha cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p 1 chiÒu tèt h¬n, biªn ®é ®Ëp m¹ch thÊp h¬n vµ sè lÇn ®Ëp m¹ch trong mét chu kú nhiÒu h¬n, viÖc ®iÒu khiÓn van b¸n dÉn trong tr­êng hîp nµy còng t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n. PhÝa thø cÊp m¸y biÕn ¸p tån t¹i dßng 1 chiÒu cho nªn lâi s¾t m¸y biÕn ¸p chãng bÞ b·o hoµ PhÝa thø cÊp m¸y biÕn ¸p ph¶i ®Êu sao cho co d©y trung tÝnh (U0) vµ d©y trung tÝnh ph¶i cã tiÕt diÖn lín h¬n d©y pha. A B C T2 a b c T1 T4 T3 T6 T5 F R L E V. ChØnh l­u cÇu 3 pha 1/ S¬ ®å m¹ch ®iÖn 2/ Nguyªn lý ho¹t ®éng Dßng ch¹y qua t¶i lµ dßng ch¹y tõ pha nµy vÒ pha kia, do ®ã t¹i mçi thêi ®iÓm cÇn më Thyristor chóng ta cÇn cÊp 2 xung ®iÒu khiÓn ®ång thêi (mét xung ë nhãm Anèt ,mét xung ë nhãm Katèt ). Nhãm Anèt gåm 3 Thyristor T1, T3, T5 t¹o thµnh nhãm chØnh l­u biÕn ¸p 3 pha cho ®iÖn ¸p (+). Nhãm Katèt gåm Thyristor T2, T4, T5 T¹o thµnh nhãm chØnh l­u biÕn ¸p 3 pha cho ®iÖn ¸p (-). H×nh 20 Hai nhãm nµy ghÐp l¹i thµnh cÇu 3 pha ®iÒu khiÓn ®èi xøng VÝ dô: T¹i thêi ®iÓm T1 cÇn më T1 cña pha A phÝa Anèt, ta cÊp xung ®iÓu khiÓn X1 ®ång thêi t¹i ®ã chóng ta cÊp thªm xung X4 cho T4 cña pha B phÝa Katèt. C¸c thêi ®iÓm tiÕp theo còng t­¬ng tù. Thø tù cÊp xung ®iÒu khiÓn còng cÇn tuÇn tù theo ®óng thø tù pha. X anèt X Katèt Khi cÇn xung ®iÒu khiÓn, sÏ cã dßng 1 chiÒu ch¹y tõ pha cã ®iÖn ¸p (+) h¬n vÒ pha cã ®iÖn ¸p thÊp h¬n. Khi gãc më van nhá hoÆc t¹i ®iÖn c¶m lín, trong mçi kho¶ng dÉn cña 1 van ë nhãm nµy sÏ cã hai van ë nhãm kia ®çi chç cho nhau. a1 T1 T4 a4 T2 T3 a3 T3 T6 a6 T4 T5 a5 T5 T2 a2 T6 T1 3. §å thÞ ®iÖn ¸p vµ xung ®iÒu khiÓn H×nh 21 - §iÖn ¸p t¶i trung b×nh khi dßng ®iÖn liªn tôc qua t¶i Ud = Udo . cosa Víi Udo = 2,34 U2 - §iÖn ¸p ng­îc pha van ph¶i chÞu: UNV = Ö 6 U2f Víi U2f = Ud/ Ö3 (V) - Gi¸ trÞ dßng hiÖu dông ch¹y trong mçi Thyristor: Ihd = Id/Ö 3 - Dßng ®iÖn hiÖu dông cña tø cÊp m¸y biÕn ¸p - C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: S6a = 1,05 UdId NhËn xÐt: HiÖn nay chØnh l­u cÇu 3 pha lµ c¬ së ®Ó cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt nhÊt, hiÖu suÊt sö dông m¸y biÕn ¸p tèt nhÊt. Nh­ng ®©y còng lµ s¬ ®å phøc t¹p nhÊt. + C«ng suÊt MBA: SBA = 1,05 . Id . Ud * C¸c s¬ ®å chØnh l­u ë trªn dÉn dßng theo mét chiÒu vµ chØ ®iÒu khiÓn ®­îc khi më, cßn kho¸ theo ®iÖn ¸p l­íi cho nªn truyÒn ®éng ran ®¶o chiÒu khã kh¨n vµ phøc t¹p. CÊu tróc m¹ch lùc còng nh­ cÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn cã yªu cÇu an toµn cao vµ logic ®iÒu khiÓn chÆt chÏ. VI. TruyÒn ®éng Tiristo - ®éng c¬ 1 chiÒu cã ®¶o chiÒu quay. Cã 2 nguyªn t¾c c¬ b¶n ®Ó x©y dùng hÖ truyÒn ®éng ®¶o chiÒu. - Gi÷ nguyªn chiÒu dßng ®iÖn ph¶n øng vµ ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ ®éng c¬. - Gi÷ nguyªn chiÒu dßng kÝch tõ vµ ®¶o chiÒu dßng phÇn øng. Trong thùc tÕ c¸c s¬ ®å ®¶o chiÒu ®Òu thùc hiÖn theo 1 trong 2 nguyªn t¾c trªn vµ ph©n ra 5 lo¹i s¬ ®å chÝnh: a. TruyÒn ®éng dïng 1 bé biÕn ®æi cÊp cho phÇn øng vµ ®¶o chiÒu quay b»ng ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ. U s L KT b. TruyÒn ®éng dïng 1 bé biÕn ®æi cÊp cho phÇn øng vµ ®¶o chiÒu quay b»ng c«ng t¾c chuyÓn m¹ch ë phÇn øng (gi÷ tõ th«ng f kh«ng ®æi) U t n n t ~ kt L c. TruyÒn ®éng dïng 2 bé biÕn ®æi cÊp cho phÇn øng ®iÒu khiÓn riªng. u cl 1 cl 2 kt L d. truyÒn ®éng dïng 2 bé biÕn ®ái nèi song song ng­îc ®iÒu khiÓn chung u kt e. TruyÒn ®éng dïng 2 bé biÕn ®æi nèi theo s¬ ®å chÐo ®iÒu khiÓn chung: Mçi lo¹i ®Òu cã nh÷ng ­u nh­îc ®iÓm riªng vµ thÝch hîp víi tõng lo¹i t¶i vµ yªu cÇu c«ng nghÖ - Lo¹i a: Dïng cho c«ng suÊt lín, rÊt Ýt ®¶o chiÒu - Lo¹i b: Dïng cho c«ng suÊt nhá, tÇn sè ®¶o chiÒu thÊp - Lo¹i c: Dïng cho * gi¶i c«ng suÊt, tÇn sè ®¶o chiÒu lín - Lo¹i d,e: Dïng cho c«ng suÊt võa vµ lín cã tÇn sè ®¶o chiÒu cao So víi 3 lo¹i trªn th× nã ®¶o chiÒu ªm h¬n nh­ng cã kÝch th­íc cång kÒnh, vèn ®Çu t­ vµ tæn thÊt lín h¬n. LOG FX2 FX1 A B C Ua1 a1 IUI SI1 SI2 b1 b2 Ua2 a2 VÒ nguyªn t¾c x©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn cã thÓ chia lµm 2 lo¹i chÝnh ®iÒu khiÓn riªng vµ ®iÒu khiÓn chung * TruyÒn ®éng ®¶o chiÒu ®iÒu khiÓn riªng Khi ®iÒu khiÓn riªng hai bé biÕn ®æi lµm viÖc riªng rÏ nhau, t¹i mét thêi ®iÓm chØ ph¸t xung ®iÒu khiÓn vµo 1 bé biÕn ®æi cßn bé kia bÞ kho¸ do kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn HÖ cã 2 bé biÕn ®æi lµ B§1 vµ B§2 cã c¸c m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn t­¬ng øng lµ FX1 vµ FX2. TrËt tù ho¹t ®éng cña c¸c bé ph¸t xung nµy ®­îc quy ®Þnh bëi c¸c tÝn hiÖu logic b1 vµ b2. Qu¸ tr×nh h·m vµ ®¶o chiÒu cã thÓ ®­îc m« t¶ b»ng ®å thÞ thêi gian. Trong kho¶ng thêi gian 0 ¸ t1, B§1 lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u víi gãc a1 p/2 vµ sao cho dßng phÇn øng kh«ng v­ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp, ®éng c¬ ®­îc t¸i sinh, nÕu nhÞp ®iÖu gi¶m a2 phï hîp víi qu¸n tÝnh cña hÖ th× cã thÓ duy tr× dßng ®iÖn b¸m vµ dßng ®iÖn khëi ®éng ng­îc kh«ng ®æi, ®iÒu nµy ®­îc thùc hiÖn bëi c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh tù ®éng dßng ®iÖn cña hÖ thèng Trªn s¬ ®å cña khèi logic LOG, iLd, i1L, i2L lµ c¸c tÝn hiÖu logic ®Çu vµo; b1, b2 lµ c¸c tÝn hiÖu logic ®Çu ra ®Ó kho¸ c¸c bé ph¸t xung ®iÒu khiÓn iL® = 1 ph¸t xung ®iÒu khiÓn më B§1 Li® = 0 ph¸t xung ®iÒu khiÓn më B§2 i1L (i2L) = 1 cã dßng ch¹y qua B§1 (B§2) b1 (b2) = 1 kho¸ bé ph¸t xung FX1(FX2) * TruyÒn ®éng ®¶o chiÒu kiÓu chung: H×nh bªn lµ 1 vÝ dô vÒ hÖ Tisisto ®éng c¬ ®¶o chiÒu ®iÒu khiÓn chung, t¹i 1 thêi ®iÓm cã c¶ hai bé biÕn ®æi ®Òu nhËn ®­îc xung më nh­ng chØ cã 1 bé biÕn ®æi cÊp dßng cho nghÞch l­u, cßn bé biÕn ®æi l­u lµm viÖc ë chÕ ®é ®îi. §Æc tÝnh ®iÒu khiÓn cña B§1 lµ dßng I, ®­êng II lµ cña B§2. Gi¶ thiÕt a1 < p/2; a2 < p/2 sao cho th× dßng ®iÖn chØ cã thÓ ch¶y tõ B§1 sang ®éng c¬ mµ kh«ng thÓ ch¶y tõ B§1 sang ®éng c¬ mµ kh«ng ch¶y tõ B§1 sang B§2 ®­îc. §Ó ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i nµy th× gãc ®iÒu khiÓn ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: a2 ³ p - a1 hay b2 a1 NÕu tÝnh gãc chuyÓn m¹ch m vµ gãc kho¸ th× gi¸ trÞ lín nhÊt cña gãc ®iÒu khiÓn cña bé biÕn ®æi ®ang ë chÕ ®é nghÞch l­u ph¶i ®îi lµ amax = p - (mmax + ) Gi¸ trÞ nhá nhÊt cña gãc ®iÒu khiÓn cña bé biÕn ®æi ®ang lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u lµ: amin ³ m + d NÕu chän th× a1 + a2 = p vµ ta cã ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung ®èi xøng, lóc nµy dßng ®iÖn trong m¹ch vßng gi÷a 2 bé biÕn ®æi sÏ triÖt tiªu vµ dßng ®iÖn trung b×nh ch¶y vßng qua 2 bé biÕn ®æi còng triÖt tiªu: Icb = Trong ®ã Rcb lµ ®iÖn trë trong m¹ch vßng c©n b»ng Trong thùc tÕ ®iÒu khiÓn, th­êng dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung kh«ng ®æi xøng, tøc lµ a2 > p - a1, khi ®ã vµ kh«ng cã dßng c©n b»ng Trong c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung, mÆc dï ®· ®¶m b¶o ³ tøc lµ kh«ng xuÊt hiÖn gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng c©n b»ng, song gi¸ trÞ tøc thêi cña s®® c¸c bé chØnh l­u Cd1(t), Cd2(t) lu«n kh¸c nhau, do ®ã vÉn xuÊt hiÖn thµnh phÇn xoay chiÒu cña dßng ®iÖn c©n b»ng. §Ó h¹n chÕ biªn ®é dßng c©n b»ng th­êng dïng c¸c cuén kh¸ng c©n b»ng Lcb PhÇn IV: Lùa chän vµ tÝnh to¸n m¹ch ®éng lùc I. Lùa chän s¬ ®å thiÕt kÕ Sau khi ph©n tÝch mét sè s¬ ®å chØnh l­u ë trªn, ta nhËn thÊy s¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha lµ hîp lý h¬n c¶ v× nã cho ta chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt h¬n so víi tia 3 pha, cßn c¸c chØnh l­u 1 pha kh«ng thùc hiÖn ®­îc. §Ó ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬: ta chän ph­¬ng ph¸p dïng 2 bé biÕn ®æi cÊp cho phÇn øng ®iÒu khiÓn riªng. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc ®­îc biÓu diÔn nh­ h×nh sau: II. TÝnh to¸n m¹ch ®éng lùc * C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña ®éng c¬ P®m = 2,7 KW, U®m = 220V, n®m = 1500v/p, Po = 4% P®m, h®m = 0,86 L­íi xoay chiÒu 220/380V – 50Hz + I®m I®m = + R­ ®éng c¬ Ta cã: P1®m = P0 + P®m + DP­®m = 1,04P®m + Rd . ® . R­ = - 1,04P®m = R­ = 331,5 R­ = + L­ ®éng c¬: Theo c«ng thøc Umanxki – Lindvil: L­ = (mH) 1/ TÝnh chän Thyristor TÝnh chän dùa vµo c¸c yÕu tè c¬ b¶n dßng t¶i, ®iÒu kiÖn to¶ nhiÖt lµm viÖc vµ c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña van ®­îc tÝnh nh­ sau: * §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ thyristor ph¶i chÞu do ta tÝnh ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt nªn Ud = Udo ® Víi Knv=; Ku= * §iÖn ¸p ng­îc mµ van cÇn chän: Unv = KdtU.Unmax = 1,8 . 230,3 = 414,54 (V) LÊy b»ng 415 (V) Víi KdtU : HÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p (1,6¸2) Chän KdtU = 1,8. * Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Ilv = Ihd = Khd.Id Trong ®ã: Id: Dßng ®iÖn lµm viÖc t¶i (A) ® (A) Chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña van lµ cã c¸nh to¶ nhiÖt vµ ®Çy ®ñ diÖn tÝch to¶ nhiÖt kh«ng cã qu¹t ®èi l­u kh«ng khÝ. ® I®mvan = KI.Ih = 3,2 . 14,3 = 26,4 (A) KI: HÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn KI (3¸4) Chän K I = 3,2 Tõ c¸c th«ng sè Unv, I®mv ta chän T46N600COC cã c¸c th«ng sè: §iÖn ¸p ng­îc van Unv = 500 (V) Dßng ®iÖn ng­îc van I®mv = 46 (A) §Ønh xung dßng ®iÖn Ipik = 1000 (A) Dßng ®iÖn xung ®iÒu khiÓn Ig = 0,15 (A) §iÖn ¸p xung ®iÒu khiÓn Ug = 2,5 (V) Dßng ®iÖn tù ngÉu Ih = 0,2 (A) Dßng ®iÖn dß Ir = 0,01 (A) Sôt ¸p trªn thyristor ë tr¹ng th¸i dÉn DU = 1,9 (V) Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p (v/s) Thêi gian chuyÓn m¹ch Tcm = 60 ms NhiÖt ®é lªn van cùc ®¹i Tmax =125 0 C III - TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p chØnh l­u. a/ Chän m¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô cã s¬ ®å ®Êu d©y D/Y lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ tù nhiªn. b/ TÝnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n: 1. C«ng suÊt biÓu kiÕn cña m¸y biÕn ¸p: (A) 2. §iÖn ¸p pha s¬ cÊp M¸y biÕn ¸p: Uf = 380 (V) 3. §iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i: Udo. cosamin = Ud + 2DUv + DUv + DUdn + DUba Trong ®ã: amin = 100 Gãc sôt ¸p khi cã sù suy gi¶m ®iÖn ¸p l­íi DUv = 1,9 (V) Sôt ¸p trªn thyristor DUdn » 0 Sôt ¸p trªn d©y nèi DUba=DU1+DUx Sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn trë kh¸ng m¸y biÕn ¸p. Chän s¬ bé: DUba = 6% Ud = 6%. 220 = 13.2 (V) Tõ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i ta cã: §iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p: 4. Dßng ®iÖn hiÖu dông thø cÊp m¸y biÕn ¸p: 5. Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: * TÝnh to¸n s¬ bé m¹ch tõ 6. TiÕt diÖn s¬ bé trô: Trong ®ã: KQ: HÖ sè phô thuéc ph­¬ng thøc lµm m¸t LÊy KQ=6 m: Sè trô m¸y biÕn ¸p LÊy m =3 f : TÇn sè nguån xoay chiÒu LÊy f=50Hz ® (cm2) 7. §­êng kÝnh trô: ChuÈn ®­êng kÝnh d = 6,0 (cm) 8. Chän lo¹i thÐp $330 cã ®é dµy 0,5 mm: Chän s¬ bé mÆt ®é tõ th«ng BT = 1 (T) 9. Chän tû sè ® h = 2,3 d =2,3. 6 = 13,8 (cm) Th«ng th­êng m = (2¸2,5) Chän chiÒu cao trô: h = 14 (cm) * TÝnh to¸n d©y quÊn: 10. Sè vßng d©y quÊn m«i pha s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: (vßng) LÊy W1 = 608 (vßng) 11. Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: (vßng) LÊy W2 = 165 (vßng) 12. Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong m¸y biÕn ¸p: Víi d©y dÉn b»ng ®ång, m¸y biÕn ¸p kh«, chän J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) 13. TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: (mm2) Chän d©y dÉn tiÕt diÖn trßn cÊp c¸ch ®iÖn B. ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn S1 = 1,2272 (mm2) KÝch th­íc d©y dÉn kÓ c¶ c¸ch ®iÖn d = 1,35 (mm) 14. TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén s¬ cÊp: (A/mm2) 15. TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp m¸y biÕn ¸p: (mm2) Chän tiÕt diÖn d©y dÉn h×nh ch÷ nhËt cÊp c¸ch ®iÖn B ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn : S2 = 4,55 (mm2) KÝch th­íc d©y dÉn cã kÓ c¶ chÊt c¸ch ®iÖn (1,81x2,63) mm x m 16. TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén thø cÊp (A/mm2) * KÕt cÊu d©y quÊn s¬ cÊp: Thùc hiÖn d©y quÊn kiÓu ®ång t©m bè trÝ theo chiÒu däc trôc: 17. TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn 1 líp cña cuén s¬ cÊp: (vßng) víi: h: ChiÒu cao trô kc = 0,95 H»ng sè Ðp chÆt hg lµ kho¶ng c¸ch tõ g«ng ®Õn cuén d©y s¬ cÊp Chän s¬ bé kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn g«ng lµ 1,5 cm 18. TÝnh s¬ bé sè líp d©y quÊn ë cuén s¬ cÊp: (líp) Chän sè líp lµ 8 líp Nh­ vËy cã 608 (vßng) chia thµnh 8 líp, chän mçi líp cã 76 vßng 19. ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén s¬ cÊp: (cm) 20. Chän èng d©y quÊn lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn cã bÒ dÇy S01 = 0,1 cm. 21. Kho¶ng c¸ch tõ trô ®Õn cuén s¬ cÊp a01 = 1,0 (cm) 22. §­êng kÝnh trong cña èng c¸ch ®iÖn Dt = dFe + 2.a01 - 2.S01 = 6 + 2.1 - 2.0,1 = 7,8 (cm) 23. §­êng kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp: Dt1 = Dt + 2.S01 = 7,8 +2.0,1 = 8 (cm) 24. Chän bÒ dÇy gi÷a 2 líp d©y ë cuén s¬ cÊp cd11 = 0,1 (mm) 25. BÒ dÇy cuén s¬ cÊp: Bd1 = (a1 + cd11). n11 = (1,35 + 0,1).10-1.7 = 1,015 (cm) 26. §­êng kÝnh ngoµi cña cuén s¬ cÊp: Dn1 = Dt1 + 2.Bd1 = 8 + 2.1,015 = 10,03 (cm) 27. §­êng kÝnh trung b×nh cuén s¬ cÊp: (cm) 28. ChiÒu dµi d©y cuèn s¬ cÊp: L1 = W1.n.Dtb = p.608.9,015 = 172,1 (m) 29. Chän bÒ dµy gi÷a cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp a12 = 1,0 (cm) 30. Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp: h2 = h1 = 10,8 (cm) 31. TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp (vßng) 32. TÝnh s¬ bé sè líp d©y quÊn thø cÊp Chän sè líp d©y quÊn thø cÊp n12 = 5 (líp), 5 líp mçi líp cã 33 vßng. 33. ChiÒu cao thùc tÕ cuén thø cÊp: (cm) 34. §­êng kÝnh trong cuén thø cÊp Dt2 = Dn1 + 2.a12 = 10,03 + 2.1 = 12,03 (cm) 35. Chän bÒ dµy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y ë cuén thø cÊp cd22 = 0,1 (cm) 36. BÒ dµy cuén thø cÊp Bd2 = (a2 + cd22) n12 = (1,81 + 0,1).10-1.5 = 0,955 (cm) 37. §­êng kÝnh ngoµi cuén thø cÊp Dn2 = Dt2 + 2.Bd2 = 12,03 + 2. 0,955 = 13,94 (cm) 38. §­êng kÝnh trung b×nh cuén thø cÊp (cm) 39. ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp L2 = n.W2.Dtb2 = n . 165 . 12,985 = 67,27 (cm) 40. §­êng kÝnh trung b×nh c¸c cuén d©y: (cm) ® (cm) Chän kho¶ng c¸ch gi÷a 2 cuén thø cÊp a22 = 2 (cm) * TÝnh to¸n kÝch th­íc m¹ch tõ: Víi ®­êng kÝnh trô a = 6,5 cm, ta cã sè bËc lµ 3 trong tiÕt diÖn trô (s¸ch thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p) 1 2 3 41. Toµn bé tiÕt diÖn bËc thang cña trô: Qtb = 2 (1,2.5,5 + 0,8.4,5 + 0,5.3) = 23,4 (cm2) 42. TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña trô: QT = Khq . Qtb = 0,95 . 23,4 = 22,23 (cm2) 43. Tæng chiÒu dµi c¸c bËc thang cña trô dt = 2(1,2 + 0,8 + 0,5) = 5,0 (cm) 44. Sè l¸ thÐp dïng trong c¸c bËc: BËc 1: (l¸ thÐp) BËc 2: (l¸ thÐp) BËc 3: (l¸ thÐp) §Ó ®¬n gi¶n trong chÕ t¹o g«ng ta chän g«ng cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt: - ChiÒu dµy cña g«ng b»ng chiÒu dµy cña trô: b = dt = 5,0 cm - ChiÒu cao cña g«ng b»ng chiÒu réng líp l¸ thÐp thø nhÊt cña trô a = 5,5 (cm) ® TiÕt diÖn g«ng: Qbg = a.b = 5.5,5 = 27,5 (cm2) 45. TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña g«ng Qg = Kng . Qbg = 0,95 . 27,5 = 26,125 (cm2) 46. Sè l¸ thÐp trong 1 g«ng (l¸ thÐp) 47. TÝnh chÝnh x¸c mËt ®é tõ c¶m trong 1 trô (T) 48. MËt ®é tõ c¶m trong g«ng (T) 49. ChiÒu réng cöa sæ C = 2.(a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22 = 2.(1 + 1,015 + 1 + 0,955) + 2 = 9,94 (cm) 50. Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 t©m trôc: c’ = c + d = 9,94 + 6 = 15,94 (cm) 51. ChiÒu réng m¹ch tõ: L = 2.c + 3.d = 2 . 9,94 + 3 . 6 = 37,88 (cm) 52. ChiÒu cao m¹ch tõ: H = h + 2a = 14 + 2 . 5,5 = 25 (cm) 10,8 14 25 37,88 13,94 12,03 10,03 8 6 2 9,94 18,94 5,5 1 S¬ ®å kÕt cÊu m¸y biÕn ¸p * TÝnh khèi l­îng cña s¾t vµ ®ång 53. ThÓ tÝch trô VT = 3. QT . h = 3. 22,23 . 14= 933,66 (cm3) 54. ThÓ tÝch g«ng Vg = 2. Qg.L = 2 . 26,125 . 37,88 = 1979,23 (cm3) 55. Khèi l­îng cña trô MT = VT . mFe = 933,66.10-3 . 7,85 = 7,332 (kg) Víi mFe = 7,85 (kg/cm3) : Khèi l­îng riªng cña s¾t 56. Khèi l­îng cña g«ng Mg = Vg . mFe = 1979.10-3 . 7,85 = 15,5 (kg) 57. Khèi l­îng cña s¾t MFe = MT + Mg = 7,332 + 15,5 = 22,832 (kg) 58. ThÓ tÝch cña ®ång VCu = 3. (S1 . L1 + S2 . L2) = 3. (1,2272.10-4 . 172,1.10 + 4,55.10-4 . 67,27.10) VCu = 1,55 (dm3) 59. Khèi l­îng cña ®ång MCu = VCu.mCu = 1,55 . 8,9 = 13,795 (kg) Víi mCu = 8,9 (kg): Khèi l­îng tiªng cña ®ång. * TÝnh c¸c th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p 60. §iÖn trë cña cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ë 750 C Víi =0,02133 (Wmm2/m) 61. §iÖn trë cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p ë nhiÖt ®é 750 C 62. §iÖn trë m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ thø cÊp 63. Sôt ¸p trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p DUr = Rba . Id = 0,536 . 14,3 = 7,665 (V) 64. §iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ thø cÊp 65. §iÖn c¶m m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ thø cÊp: ® LBA = 1,974 (mH) 66. Sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p 67. Sôt ¸p trªn m¸y biÕn ¸p 68. §iÖn ¸p trªn ®éng c¬ khi gãc më amin = 100 U = Udo . cosamin - 2.DUv - DUBA U = 240,65. cos100 - 2 . 1,9 - 10 U = 223,2 (V) 69. Tæng trë ng¾n m¹ch quy ®æi thø cÊp m¸y biÕn ¸p 70. Tæn hao ng¾n m¹ch trong m¸y biÕn ¸p 71. Tæn hao kh«ng t¶i kÓ ®Õn 15% tiªu hao phô 72. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch t¸c dông 73. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng 74. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch (V) 75. Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x.¸c lËp (A) 76. HiÖu suÊt thiÕt bÞ chØnh l­u * TÝnh to¸n thiÕt kÕ cuén kh¸ng läc X¸c ®Þnh gãc më max Chän gãc më cùc tiÓu amin = 100. Gãc më cùc tiÓu lµ dù tr÷ ®Ó cã thÓ bï trõ ®­îc sù gi¶m ®iÖn ¸p l­íi. - Khi gãc më nhá nhÊt a = amin th× ®iÖn ¸p trªn t¶i lµ lín nhÊt Udmax = Udo . cosamin = Ud®m Vµ t­¬ng ®­¬ng víi tèc ®é ®éng c¬ lín nhÊt. - Khi gãc më lín nhÊt a = amax th× ®iÖn ¸p trªn t¶i lµ nhá nhÊt Udmin = Udo . cosamax Vµ t­¬ng ®­¬ng víi tèc ®é ®éng c¬ nhá nhÊt. ® Ta cã: (1) Trong ®ã: Udmin ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau ® Thay vµo PT (1) ta cã: Ta cã c«ng thøc tÝnh ®iÖn c¶m cña cuén kh¸ng läc LCKL = L - L­ - LBA Trong ®ã: LCKL: §iÖn c¶m cuén kh¸ng läc cÇn m¾c thªm L : §iÖn c¶m cÇn thiÕt ®Ó läc thµnh phÇn sãng hµi dßng ®iÖn víi I*1% < 10% L­ : §iÖn c¶m ®éng c¬ LBA: §iÖn c¶m biÕn ¸p Ta cã: Víi: U®m = 81,55 (V) ® §iÖn c¶m phÇn c¶m øng cã L­ + LBA = 49 + 1,974 = 50,974 LCKL = L - [L­ + LBA] = 30 – [50,974] = - 20,974 (mH) V× ®iÖn c¶m cña phÇn øng ®ñ lín kh«ng cÇn ph¶i thiÕt kÕ cuén kh¸ng läc dßng ®iÖn ®Ëp m¹ch. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ m¹ch ®éng lùc ¦ 3CC R C R C 2CC T2 2CC T4 2CC T6 R C R C R C R C T1 2CC T3 2CC T5 2CC 1CC 1CC 1CC a b c A B C CD AP §C L R2 C2 R2 C2 R2 C2 1/ S¬ ®å m¹ch ®éng lùc cã c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ (theo chiÒu thuËn) 3CC §éng c¬ khi ch¹y ng­îc : thiÕt bÞ b¶o vÖ t­¬ng tù nh­ trªn 2/ B¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho c¸c van b¸n dÉn: Khi lµm viÖc víi dßng ®iÖn, cã dßng ch¹y qua van b¸n dÉn ® sôt ¸p trªn van, do ®ã cã tæng hao c«ng suÊt DP, tæn hao nµy sinh ra do nhiÖt ®èt nãng van b¸n dÉn. MÆt kh¸c van b¸n dÉn chØ ®­îc phÐp lµm viÖc d­íi mét nhiÖt ®é cho phÐp TCP nµo ®ã. NÕu qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp van b¸n dÉn sÏ bÞ ph¸ huû. §Ó van lµm viÖc an toµn, kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt ta ph¶i chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng to¶ nhiÖt hîp lý. + Tæn thÊt c«ng suÊt trªn 1 Thyristor DP = DU. Ilv = 1,9 . 8,25 = 15,675 (W) Do DP 10% I®m ® kh«ng dïng c¸ch to¶ nhiÖt b»ng vá van b¸n dÉn ®­îc ® Lµm m¸t b»ng c¸ch g¾n van b¸n dÉn lªn c¸nh to¶ nhiÖt víi DP < 100W Ilv < 40%I®m + DiÖn tÝch bÒ mÆt to¶ nhiÖt Sm = DP/km . T Trong ®ã: DP : Tæn hao c«ng suÊt (W) T : §é chªnh lÖch so víi mèi tr­êng Chän nhiÖt ®é m«i tr­êng Tmt = 400C, nhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña thyristor Tcp = 1250C. Chän nhiÖt ®é trªn c¸nh to¶ nhiÖt Tlv = 800C T = Tlv - Tmt = 400C Km : HÖ sè to¶ nhiÖt b»ng ®íi l­u vµ bøc x¹. Chän km = 8(w/m2) ® = 120(cm2) Chän lo¹i c¸nh to¶ nhiÖt cã 5 c¸nh, kÝch th­íc mçi c¸nh a x b = 10 x 10 (cm x cm) Tæng diÖn tÝch to¶ nhiÖt cña c¸nh S = 5 x 10 x10 = 500 (cm2) 3/ B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn cho van: Aptomat dïng ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®éng lùc. Tù ®éng ®ãng m¹ch khi qu¸ t¶i vÒ vµ ng¾n m¹ch thyristor , ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch thø cÊp m¸y biÕn ¸p, ng¾n m¹ch ë chÕ ®é chØnh l­u Chän Aptomat cã I®m = 1,1 . Ihd = 1,1 . 8,25 = 9,075 (A) » 10 (A) U®m = 220V Cã 3 t¸c dông chÝnh, cã thÓ dïng aptomat b»ng tay hoÆc b»ng nam ch©m ®iÖn. ChØnh dßng ng¾n m¹ch Inm = 2,5.Ihd = 20,625 (A) Dßng qu¸ t¶i Iqt = 1,5 . Ihd = 12,375 (A) » 12,4 (A) Chän cÇu dao cã dßng ®Þnh møc I®m = 1,1.Ö3 , Id1 = 1,1 .Ö3 . 11,675 = 22,24 (A) CÇu dao dïng ®Ó t¹o an toµn khi söa ch÷a hÖ thèng truyÒn ®éng + Dßng d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c thyristor , ng¾n m¹ch ®Çu ra bé chØnh l­u Nhãm 1CC : dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¸y I1CC = 1,1 . I2 = 1,1 . 11,675 = 12,8425 (A) Nhãm 2CC : dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¸y I2CC = 1,1 . Ihd = 1,1 . 8,25 = 9,075 (A) Nhãm 3CC : dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¸y I3CC = 1,1 . Id = 1,1 . 14, 3 = 15,73 (A) VËy chän cÇu ch¸y nhãm 1CC lo¹i 15 (A) 2CC lo¹i 10 (A) 3CC lo¹i 20 (A) 4/ B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van: B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho qu¸ tr×nh ®ãng c¾t thyristor ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c R-C song song víi thyristor . Khi cã sù chuyÓn m¹ch c¸c ®iÖn tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi ® t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng­îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ®iÖn ¸p gi÷a Anèt vµ Katèt cña Thyristor. Khi cã m¹ch R-C m¾c song song víi Thyristor t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch ®iÖn nªn thyristor kh«ng bÞ qu¸ ¸p. R1 C1 Theo kinh nghiÖm R1 = (5¸30)W, C1 = (0,25 ¸ 4) mF Chän theo c¸c tµi liÖu (4) R1 = 5,1 W C1 = 0,25mF a b c 1CC 1CC 1CC R2 C2 R2 C2 R2 C2 B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ l­íi m¾c m¹ch R-C nh­ sau: T Nhê m¹ch läc nµy mµ ®Ønh xung gÇn nh­ n»m hoµn toµn l¹i trªn ®iÖn trë ®­êng d©y. TrÞ sè R-C ®­îc chän theo tµi liÖu sè (4) R2 = 12,5 W C2 = 4 mF Ch­¬ng V - ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u thyristor vßng hë I. Nguyªn lý ®iÒu khiÓn §iÒu chØnh thyristor trong s¬ ®å chØnh l­u hiÖn nµy th­êng gÆp lµ ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Nguyªn t¾c nµy cã thÓ m« t¶ nh­ sau: Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu hinh sin ®Æt vµo Anèt cña thyristor, ®Ó cã thÓ ®iÓu khiÓn ®­îc gãc më a cña thyristor trong vïng ®iÖn ¸p (+) cña Anèt, ta cÇn t¹o 1 ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c, ta th­êng gäi ®iÖn ¸p tùa lµ ®iÖn ¸p r¨ng c­a - Urc -. Nh­ vËy ®iÖn ¸p tùa cÇn cã trong vïng ®iÖn ¸p (+) cña Anèt. Dïng mét ®iÖn ¸p 1 chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (trong vïng ®iÖn ¸p (+) cña Anèt) th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn X®k. Thyristor ®­îc më tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn cho tíi cuèi b¸n kú ( a cho tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0 ). n 2n 3n 4n Urc Udt U U®k Ud X®k t t t t H×nh 24 §Ó thùc hiÖn ®­îc ý ®å ®iÒu chØnh nh­ ®· nãi trªn m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ gåm ba kh©u c¬ b¶n: - §ång pha - So s¸nh vµ t¹o xung - KhuyÕch ®¹i xung So s¸nh vµ T¹o xung KhuyÕch ®¹i Xung §ång pha II. S¬ ®å khèi M¹ch ®iÒu khiÓn H×nh 25 Mçi kh©u sÏ cã mét nhiÖm vô riªng: * Kh©u ®ång pha: Cã nhiÖm vô t¹o ®iÖn ¸p tùa cho Urc trïng pha víi ®iÖn ¸p Anèt cña thyristor * Kh©u so s¸nh vµ t¹o xung: Cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k, t×m thêi ®iÓm 2 ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau th× ph¸t xung ë ®Çu ra ®Ó göi sang tÇng khuyÕch ®¹i. Yªu cÇu víi phÇn t¹o xung lµ : S­ên tr­íc dèc th¼ng ®øng, ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu thyristor më tøc thêi khi cã xung ®iÒu khiÓn. * Kh©u khuyÕch ®¹i xung: KhuyÕch ®¹i xung ®iÒu khiÓn ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu thyristor më tøc thêi, ®ñ ®é réng víi ®é réng xung lín h¬n thêi gian më cña thyristor, ®ñ c«ng suÊt, c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn. III - ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý Theo nhiÖm vô cña c¸c kh©u nh­ ®· nªu trªn, chóng ta sÏ tiÕn hµnh thiÕt kÕ c¸c kh©u c¬ b¶n cña ba khèi trªn UV U2 D1 C1 UR A R1 B D1 C -E R2 1. Kh©u ®ång pha Mét sè kh©u ®ång pha ®iÓn h×nh th­êng gÆp a/ Kh©u ®ång pha dïng ®ièt vµ tô §©y lµ s¬ ®å ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn, víi sè linh kiÖn Ýt nh­ng chÊt l­îng ®iÖn ¸p tùa kh«ng tèt. §é dµi cña phÇn biÕn thiªn tuyÕn tÝnh cña ®iÖn ¸o tùa kh«ng phñ hÕt 1800. Do vËy gãc më van lín nhÊt bÞ giíi h¹n. H×nh 26 U1 U2 D Tr C UR A R1 B -E R2 b/ Kh©u ®ång pha dïng Tranzitor vµ tô H×nh 27 Víi s¬ ®å nµy ®iÖn ¸p tùa Urc cã thÓ phñ hÕt ®­îc nöa chu kú ®iÖn ¸p. Do ®ã viÖc ®iÓu khiÓn ®iÖn ¸p tõ 0 ¸ max lµ hoµn toµn ®¸p øng ®­îc. UV D C UR R1 GhÐp quang -E R2 c/ Kh©u ®ång pha dïng bé ghÐp quang H×nh 28 S¬ ®å nµy còng cho chÊt l­îng ®iÖn ¸p tùa vµ nguyªn lý gièng s¬ ®å dïng Tranzitor nh­ng ­u ®iÓm kh«ng cÇn biÕn ¸p ®«ng pha do ®ã ®¬n gi¶n trong chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt. d/ Kh©u ®ång pha dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n UV U2 A1 R2 Tr R1 D1 R3 UR A2 C1 H×nh 29 S¬ ®å ngµy cã thÓ cho ta chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt, h¬n n÷a kÝch th­íc gän, ®­îc chÕ t¹o nhiÒu trong thùc tÕ. * NhËn xÐt: Qua c¸c s¬ ®å trªn chóng ta thÊy: Víi s¬ ®å H26, H27 cã chung nh­îc ®iÓm lµ viÖc më, kho¸ c¸c Tranzitor trong vïng ®iÖn ¸p l©n cËn 0 lµ thiÕu chÝnh x¸c lµm cho viÖc n¹p x¶ tô trong vïng ®iÖn ¸p l­íi gÇn 0 kh«ng ®­îc nh­ mong muèn. Do yªu cÇu vÒ ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c vµ do nh÷ng yÕu tè kh¸c nh­ kÝch th­íc, hiÖn ®¹i chÊt l­îng ® chóng ta chän kh©u ®ång pha dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n nh­ s¬ ®å H28 Urc R1 Tr U®k R2 UR -E R3 H×nh 30 2. Kh©u so s¸nh vµ t¹o xung a/ S¬ ®å Tranzitor Nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å nµy cã thÓ m« t¶ nh­ sau: T¹i thêi ®iÓm U®k = Urc, ®Çu vµo Tranzitor lËt tr¹ng th¸i tõ kho¸ sang më (hay ng­îc l¹i tõ më sang kho¸) lµm cho ®iÖn ¸p ra còng bÞ lËt tr¹ng th¸i. T¹i ®ã chóng ta ®¸nh dÊu ®­îc thêi ®iÓm cÇn më thyristor Møc ®é b·o hoµ cña Tranzitor phô thuéc vµo hiÖu U®k ± Urc = Ub. HiÖu nµy cã mét ®iÖn ¸p nhá cì hµng mV lµm Tranzitor kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng c¾t nh­ ta mong muèn, do ®ã nhiÒu khi lµm thêi ®iÓm thyristor bÞ lÖch kh¸ xa so víi ®iÓm cÇn më t¹i U®k = Urc. Urc R1 U®k R2 Urc R1 U®k R2 A3 A3 UR b/ S¬ ®å dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n S¬ ®å 2 cæng vµo S¬ ®å céng 1 cæng ®¶o cña K§TT H×nh 31 KhuÕch ®¹i thuËt to¸n cã hÖ sè v« cïng lín, chØ cÇn cã 1 tÝn hiÖu rÊt nhá (cì mV) ë ®Çu vµo, ®Èu ra ®· cã ®iÖn ¸p nguån nu«i, nªn viÖc øng dông khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµm kh©u so s¸nh lµ hîp lý. C¸c s¬ ®å nµy th­êng gÆp trong c¸c s¬ ®å m¹ch hiÖn nay. ¦u ®iÓm h¬n h¼n so víi c¸c s¬ ®å trªn lµ cã thÓ ph¸t xung ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c t¹i U®k = Urc * NhËn xÐt §Ó ®¸p øng viÖc më chÝnh x¸c c¸c thyristor trong s¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha ®iÒu khiÓn ®èi xøng ta chän kh©u so s¸nh dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n víi s¬ ®å - céng 1 cæng ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n. 3. Kh©u khuÕch ®¹i xung Víi nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më thyristor t©ng khuyÕch ®¹i cuèi cïng th­êng ®­îc thay thÕ b»ng Tranzitor c«ng suÊt. UV R Tr BAX +E D H×nh 32 a/ S¬ ®å Tranzitor c«ng suÊt §Ó cã xung d¹ng kim göi tíi thyristor ta dïng biÕn ¸p xung, ®Ó cã thÓ khuyÕch ®¹i c«ng suÊt ta dïng Tranzitor, ®i èt b¶o vÖ tranzitor vµ cuén d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung khi tranzitor kho¸ ®ét ngét. S¬ ®å nµy cã ­u ®iÓm ®¬n gi¶n nh­ng kh«ng ®­îc øng dông réng r·i, bëi v× hÖ sè khuyÕch ®¹i cña Tranzitor lo¹i nµy nhiÒu khi kh«ng ®ñ lín ®Ó khuyÕch ®¹i ®­îc tÝn hiÖu tõ kh©u so s¸nh ®­a sang. BAX +E D R Tr1 UV Tr2 H×nh 33 b/ S¬ ®å Darrlington: S¬ ®å nµy th­êng ®­îc dïng trong thùc tÕ, nã hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng ®­îc yªu cÇu vÒ khuyÕch ®¹i c«ng suÊt khi hÖ sè khuyÕch ®¹i ®­îc nh©n lªn theo th«ng sè cña c¸c Tranzitor. BAX +E D C R Tr1 UV Tr2 H×nh 34 D c/ S¬ ®å cã tô nèi tÇng: S¬ ®å nµy ®­îc t¹o ra v× trong thùc tÕ xung ®iÒu khiÓn chØ cÇn cã ®é réng cì kho¶ng (10¸200) ms. Mµ thêi gian më th«ng c¸c tranzitor c«ng suÊt dµi, lµm cho c«ng suÊt to¶ nhiÖt d­ cña Tranzitor qu¸ lín vµ kÝch th­íc d©y quÊn s¬ cÊp biÕn ¸p d­ lín. §Ó gi¶m nhá c«ng suÊt to¶ nhiÖt Tranzitor vµ kÝch th­íc d©y s¬ cÊp BAX chóng ta dïng thªm tô nèi tÇng nh­ h×nh bªn. Theo s¬ ®å nµy tranzitor chØ më trong kho¶ng thêi gian n¹p tô, nªn ®­êng h×nh d¹ng cña chóng bÐ h¬n nhiÒu * NhËn xÐt: Qua c¸c s¬ ®å trªn ta thÊy dïng s¬ ®å Darlington lµ thÝch hîp h¬n c¶. §Ó gi¶m c«ng suÊt cho tÇng khuyÕch ®¹i vµ t¨ng sè l­îng xung kÝch më nh»m ®¶m b¶o thyristor më 1 c¸ch ch¾c ch¾n ng­êi ta hay ph¸t xung chïm cho c¸c thyristor. Nguyªn t¾c ph¸t xung chïm lµ tr­íc khi vµo tÇng khuyÕch ®¹i, ta ®­a chÌn thªm 1 cæng vµ víi tÝn hiÖu vµo nhËn tõ tÇng so s¸nh vµ bé ph¸t xung chuÈn. Tõ so s¸nh S¬ ®å phèi hîp t¹o xung Tíi tÇng khuyÕch ®¹i & Tõ chïm xung H×nh 35 4. Mét sè s¬ ®å t¹o xung chuÈn a/ S¬ ®å vi m¹ch 555 555 R1 8 4 R2 6 5 7 3 URa C1 2 1 C2 +U H×nh 36 Vi m¹ch 555 t¹o xung ®ång hå cho ta chÊt l­îng ®iÖn ¸p xung kh¸ tèt vµ s¬ ®å còng t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n, s¬ ®å nµy rÊt hay gÆp. Trong thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn, th­êng hay sö dông khuyÕch ®¹i thuËt to¸n . Do ®ã cã thÓ ®ång d¹ng vÒ linh kiÖn. Kh©u t¹o xung chïm còng cã thÓ dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n nh­ c¸c s¬ ®å trªn R3 A C R2 R1 b/ Dao ®éng ®a hµi b»ng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n H×nh 37 c/ T¹o b»ng m¹ch khuyÕch ®¹i thuËt to¸n R1 R2 C R3 A1 A2 + - - + H×nh 38 Ba s¬ ®å trªn , s¬ ®å dao ®éng ®a hµi (H36) cã ­u ®iÓm h¬n vÒ møc ®é ®¬n gi¶n ® ®­îc sö dông kh¸ réng r·i trong c¸c m¹ch t¹o xung ch÷ nhËt. Nh­ vËy, sau khi ®· ph©n tÝch ®¸nh gi¸ 1 sè s¬ ®å ®iÓn h×nh ta sÏ cã 1 m¹ch ®iÒu khiÓn hoµn chØnh víi: - Kh©u ®ång pha: Chän s¬ ®å dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n - Kh©u so s¸nh vµ t¹o xung:Chän s¬ ®å céng 1 cæng ®¶o cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n - Kh©u khuyÕch ®¹i xung: Chän s¬ ®å Darrlington - Kh©u t¹o xung chïm: Chän s¬ ®å dao ®éng ®a hµi b»ng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n UV U®f1 A R2 B D3 R4 R3 T1 C C1 U®k R5 D E F A1 A2 A3 A4 + - - + - + - + AND +15V H×nh 39: M¹ch ®iÒu khiÓn t¹o chïm xung ®iÒu khiÓn n 2n 3n 4n Ud U UB U®k Urc UA UF Ud t1 t2 t3 t4 t5 t t t t t t t X®k H×nh 34: Gi¶n ®å c¸c ®­êng cong m¹ch ®iÒu khiÓn Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn §iÖn ¸p vµo UA cã d¹ng h×nh sin, trïng pha víi ®iÖn ¸p Anèt cña Thyristor, qua khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A1 cho ta chuçi xung ch÷ nhËt ®èi xøng UB. PhÇn ®iÖn ¸p d­¬ng cña UB qua D3 tíi A2 tÝch ph©n thµnh ®iÖn ¸p tùa Urc. §iÖn ¸p ©m lµm më th«ng Thyristor T1, kÕt qu¶ lµ A2 bÞ ng¾n m¹ch (Urc = 0) trong vïng UB ©m. Trªn ®Çu ra cña A2 chóng ta cã chuçi ®iÖn ¸p r¨ng c­a cña Urc gi¸n ®o¹n. §iÖn ¸p Urc ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k t¹i ®Çu vµo cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A3. Tæng ®¹i sè Urc + Uth quyÕt ®Þnh dÊu ®iÖn ¸p ®Çu ra cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A3. Trong kho¶ng thêi gian 0 ¸t1 víi U®k > Urc ® ®iÖn ¸p UD lµ ®iÖn ¸p ©m. Trong kho¶ng t1 ¸ t2, ®iÖn ¸p U®k < Urc , lµm cho UD lËt lªn d­¬ng ....... M¹ch dao ®éng ®a hµi t¹o chuçi xung A4 cho ta chuçi xung tÇn sè cao, víi ®iÖn ¸p UE. Hai tÝn hiÖu UD vµ UE cïng ®­îc ®­a tíi kh©u AND hai cæng vµo. Khi ®ång thêi cã c¶ hai tÝn hiÖu (+) UD, UE chóng ta sÏ cã xung ra UF lµm më th«ng c¸c Tranzitor T2, T3 ® KÕt qu¶ lµ chóng ta sÏ cã chuçi xung nhän X®k trªn biÕn ¸p xung ®Ó ®­a tíi më T. TÝnh chän m¹ch ®iÒu khiÓn: M¹ch ®iÖn lùc xuÊt ph¸t tõ nh÷ng yªu cÇu sau ®©y T46 N60COC Un = 500 (V) I®mv = 45 (A) Ipik = 1000 (A) Ig = 0,15 (A) Ug = 2,5 (V) IR = 0,2 (A) Ir = 0,01 (A) DU = 1,9 (V) Tmax= 1250C Tx = 126 (ms) tx = 4 (KHz) §é mÊt ®èi xøng cho phÐp Da = 40 §iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn U = ± 12V Møc ®é xôt biªn ®é xung Sx = 0,25 * TÝnh biÕn ¸p xung Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t Ferit HM. Lâi cã d¹ng xuyÕn, lµm viÖc trªn 1 phÇn cña ®iÖn tÝnh tõ ho¸ cã DB = 0,3(T) , DH = 30(A/m) vµ kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ Tû sè biÕn ¸p xung: m = 2¸3 Ta chän m = 3 §iÖn ¸p cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U2 = U®k = 2,5 (V) §iÖn ¸p ®Æt trªn cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p U1= m.U2 = 3. 2,5 = 7,5 (V) Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p: I2 = I®k = 0,15 (A) Dßng ®iÖn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p I1 = I2/m = 0,15/3 = 0,05 (A) §é tõ thÈm trung b×nh t­¬ng ®èi cña lâi s¾t mTB = DB/(m0.DH)=0,3/(1,25.10-3) = 8.103 (H/M) Trong ®ã m0 = 1,25 . 10-6 (H/M): Lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã: V = Q.L = (mTB . m0 . tx.Sx.U1.I1)/DB 2 V = (8.103 . 1,25.10-6 . 126.10-6 . 0,2 . 7,5 . 0,05)/ 0,32 V = 1,05.10-6 (m3) = 1,05 (cm3) a b d D Chän m¹ch cã thÓ tÝch V = 1,64 (cm3), víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch th­íc m¹ch tõ nh­ sau: a = 4 (mm) b = 5 (mm) d = 22 (mm) D = 30 (mm) Q = 0,2 (cm2) L = 8,2 (cm) Sè vßng d©y quÊn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ U1 = W1 . Q . dB/dt = W1 . Q . DB/tx ® (vßng) Sè vßng d©y quÊn thø cÊp m¸y biÕn ¸p W2 = W1/m = 158/3 = 53 (vßng) TiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp S1 = I1/J1 = 0,05/6 = 0,0083 (mm2) Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = 6 (A/mm2) §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp (mm) Chän d1 = 0,1 (mm) TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp S2 = I2/J2 = 0,15 / 4 = 0,0375 (mm2) Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4 (A/mm2) §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp (mm) Chän d©y quÊn cã ®­êng kÝnh d2 = 0,22 (mm) KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy Nh­ vËy cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt. * TÝnh tÇng khuyÕch ®¹i cuèi cïng Chän tranzistor c«ng suÊt lo¹i 2SC9111 lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã c¸c th«ng sè: Tranzitor lo¹i npn - vËt liÖu b¸n dÉn Si §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ baz¬ khi hë m¹ch Emitor: UCBO = 40 (V) §iÖn ¸p gi÷a Emintor vµ baz¬ khi hë m¹ch Colector: UEBO = 4 (V) Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colector cã thÓ chÞu ®­îc Icmax = 500 (mA) C«ng suÊt tiªu t¸n ë Colector PC = 1,7 (W) NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p T1 = 1750C HÖ sè khuyÕch ®¹i b = 50 Dßng lµm viÖc cña colector IC3=I1= 0,05 (A) Dßng lµm viÖc cña Baz¬: IB3 = IC3 / b = 0,05/50 = 0,001 (mA) Ta nhËn thÊy víi lo¹i Thyristor ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ U®k = 2,5 (V) , I®k = 0,15 (A). Nªn dßng colector - baz¬ cña tranzitor IC3 kh¸ bÐ, trong tr­êng hîp nµy ta cã thÓ kh«ng cÇn Tranzitor I2 mµ vÉn ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tranzitor. Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung E = +12V M¾c thªm R10 nèi tiÕp víi cùc Emintor cña Ir3 R10 = (E - U1)/ I1 = 90 (W) TÊt c¶ c¸c ®ièt trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu cïng lo¹i 1N4009 cã tham sè: Dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = 10 (A) §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt UN = 25 (V) §iÖn ¸p ®Ó cho ®ièt më th«ng Um = 1 (V) * Chän cæng AND Toµn bé m¹ch ph¶i dïng 6 cæng AND nªn ta chän 2 IC 4081 t¹o cho mçi IC cso 4 cæng AND víi c¸c th«ng sè: Nguån nu«i IC VCC = 3¸9 (V) Chän VCC = 12 (V) NhiÖt ®é lµm viÖc - 400C ¸ 800C §iÖn ¸p øng víi c¸c møc logic “1”: 2 ¸ 4,5 (V) Dßng ®iÖn nhá h¬n 1 mA C«ng suÊt tiªu thô P = 2,5 (nW/1 c«ng) & & & & 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 H×nh : S¬ ®å ch©n IC 4081 * Chän Rg; §iÖn trë Rg dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®­a vµo baz¬ cña tranzitor Tr3, chän Rg tho¶ m·n ®iÒu kiÖn Rg ³U/Ir3 = 4,459 (KW) Chän Rg = 4,5 (KW) * TÝnh chän bé t¹o xung chïm vµ khuyÕch ®¹i thuËt to¸n Mçi kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i dïng 3 khuyÕch ®¹i thuËt to¸n, do ®ã ta chän 5 IC lo¹i TL084 do h·ng Texas Ins truments chÕ t¹o, mçi IC nµy cã 4 khuyÕch ®¹i thuËt to¸n. Th«ng sè cña TL 084 §iÖn ¸p nguån nu«i: VCC = ±18 (V) chän VCC = ±12 (V) HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo: ±30 (V) NhiÖt ®é lµm viÖc: T = -25 ¸ 850C C«ng suÊt tiªu thô P = 680 (mW) = 0,69 (W) Tæng trë ®Çu vµo Rin = 106 (mW) Dßng ®iÖn ®Çu ra Ira = 30 (pA) Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp du/dt = 13 (v/ms) 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 - + - + + - + - UCC M¹ch t¹o xung chïm cã tÇn sè f = 1/2 fx = 4 (KHz) hay Chu kú cña xung chïm T = 1/f = 250 (ms) Ta cã T = 2RP . C2 . ln(1+2.R6/R7) Chän R6 = R7 = 33 (W) th× T = 2,2 . R8 . C2 = 250 (ms) VËy R8 . C2 = 113,6 (ms) Chän tô C2 = 0,1 mF cã ®iÖn ¸p U = 16 (V), R8 = 113,8 (W) §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p m¹ch th× ta chän R8 lµ biÕn trë 2KW. * TÝnh chän tÇng so s¸nh KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n ®· chän lo¹i TL 084 Chän R4 = R5 > UV/IV = 12/10-3 = 12 (KW) Trong ®ã nÕu nguån nu«i VCC = ± 12 (V) th× ®iÖn ¸p vµo A3 lµ UV = 12 V Dßng ®iÖn vµo ®­îc h¹n chÕ ®Ó IrV < 1 (mA) Do ta chän R4 = R5 = 15 (KW) Khi ®ã dßng vµo A3 lµ IVmax = 12/(15.103) = 0,8 (mA) * TÝnh chän kh©u ®ång pha: §iÖn ¸p tô ®­îc h×nh thµnh do sù n¹p cña tô C1 mÆt kh¸c ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p tô cã trong 1 nöa chu kú ®iÖn ¸p l­íi lµ tuyÕn tÝnh th× h»ng sè thêi gian tô n¹p ®­îc: Tr = R3 . C1 = 0,005 (s) Chän C1 = 0,1 (mF) th× ®iÖn trë R3 = Tr/C1 = 0,005/(0,1.10-6)= 5.104= 50 (KW) §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh l¾p ®Æt m¹ch R3, th­êng chän R3 lµ biÕn trë lín h¬n 50 KW Chän Tranzitor Tr1 lo¹i A564 cã c¸c th«ng sè: Tranzitor lo¹i pnp - vËt liÖu b¸n dÉn Si §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ baz¬ khi hë m¹ch Emitor: UCBO = 25 (V) §iÖn ¸p gi÷a Emintor vµ baz¬ khi hë m¹ch Colector: UEBO = 7 (V) Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colector cã thÓ chÞu ®­îc Icmax = 100 (mA) NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p T1 = 1500C HÖ sè khuyÕch ®¹i b = 250 Dßng lµm viÖc cùc ®¹i cña Baz¬: IB3 = IC / b = 100/250 = 0,4 (A) §iÖn trë R2 ®­îc chän ®Ó h¹n chÕ ®­êng ®i vµo Baz¬ Tranzitor Tr1 , chän R2 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn R2 ³ Unmax/IB = 12/(0,4 . 10-3) = 30 (KW) Chän R2 = 30 (KW) Chän ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång pha UA = 9 (V) §iÖn trë R1 h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A1, th­êng chän R1 sao cho dßng vµo KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n IV < 1 mA. Do ®ã: R1 > UA/IV = 9/10-3 = 9 (KW) chän R1 = 10 (KW) * T¹o nguån nu«i Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p ±12 (V) ®Ó cÊp vµo cho m¸y biÕn ¸p, nu«i IC, c¸c bé phËn ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, tèc ®é vµ ®iÖn ¸p ®¹t tèc ®é lín. Ta dïng m¹ch chØnh l­u cÇu 3 pha dïng ®ièt, ®iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p nguån nu«i U2 = 12/2,34 = 5,1 (V), chän U2 = 9 (V). §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912 víi c¸c th«ng sè chung cña vi m¹ch nµy: §iÖn ¸p ®Çu vµo : UV = 7 ¸ 35 (V) §iÖn ¸p ®Çu ra : Ur = 12 (V) víi IC 7812 Ur = -12 (V) víi IC 7912 Dßng ®iÖn ®Çu ra Ira = 0 ¸1 (A) Tô C4, C5 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng ®a hµi bËc cao Chän C4 = C5 = C6 = C7 = 470 (mW) vµ U = 35V 7812 A ~380V B C a b c C4 C6 7912 a b c C5 C7 -12V +12V * TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p nguån nu«i vµ ®ång pha: Ta thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p dïng cho c¶ viÖc t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha vµ t¹o nguån nu«i. Chän kiÓu m¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô, trªn mçi trô cã 3 cuén d©y, 01 cuén s¬ cÊp vµ 02 cuén thø cÊp. §iÖn ¸p lÊy ra ë thø cÊp m¸y biÕn ¸p lµm ®iÖn ¸p ®ång pha vµ nguån nu«i U 2 = U2®f = Un = 9 (V) Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®ång pha: I2®f = 1 (mA) C«ng suÊt nguån nu«i cÊp cho biÕn ¸p xung P®f = 6. U2®f. I2®f = 6.9.1.10-3 = 0,054 (W) C«ng suÊt tiªu thô ë 5 IC TL084 sö dông lµm khuyÕch ®¹i thuËt to¸n, ta lùa chän 2 IC TL 084 ®Ó t¹o ra 06 bé céng AND P7IC = 7. PIC = 7. 0,68 = 4,76 (N) C«ng suÊt biÕn ¸p cÊp cho cùc ®iÒu khiÓn Thyristor Px = 6 . U®k. I®k = 6. 2,5 . 0,15 = 2,25 (W) C«ng suÊt sö dông cho viÖc t¹o nguån nu«i PN = P®f + P7IC + Px = 0,054 + 4,76 + 2,25 PN = 7,064 (W) C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p cã kÓ ®Õn 5% tæn hao trong m¸y S = 1,05 . (P®f + PN) = 1,05 . ( 0,054 + 7, 064) = 7,47 (VA) Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p I2 = S/6.U2 = 7,47/ (6.9) = 0,138 (A) Dßng ®iÖn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p I1 = S/3.U1 = 7,47/ (3. 220) = 0,0113 (A) TiÕt diÖn trô ®­îc tÝnh theo c«ng thøc (cm2) Trong ®ã KQ = 6: HÖ sè phô thuéc ph­¬ng thøc lµm m¸t m = 3: Sè trô m¸y biÕn ¸p f = 50: TÇn sè ®iÖn ¸p l­íi ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn trô theo b¶ng 7 ® Qt = 1,63 (cm2) KÝch th­íc m¹ch tõ l¸ thÐp dµy d = 0,5 (mm) Sè l­îng l¸ thÐp lµ 68 l¸: A h C c b b a a a = 12 mm b = 16 mm h = 30 mm HÖ sè Ðp chÆt: kc=0,85 H×nh : KÝch th­íc m¹ch tõ biÕn ¸p Chän mËt ®é tõ thÈm B = 1 (T) ë trong trô ta cã sè vßng d©y quÊn s¬ cÊp (vßng) Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) (mm2) §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp (mm) Chän d1 = 0,1 (mm) ®Ó ®¶m b¶o ®é bÒn c¬, ®­êng kÝnh cã kÓ ®Õn c¸nh ®iÖn d1c® = 0,12 (mm) Sè dßng d©y quÊn thø cÊp W2 = W1. U2/U1 = 249 (vßng) TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp S2 = S/(6. U2. I2) = 0,05 (mm2) §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp (mm) ChuÈn ho¸ ®­êng kÝnh d2 = 0,26 (mm) §­êng kÝnh cã kÓ ®Õn c¸ch ®iÖn d2c® =0,31 (mm) Chän hÖ sè lÊp ®Çy kl® = 0,7 Víi (mm) Chän c = 12 (mm) ChiÒu dµi m¹ch tõ C = 2c + 3a = 2. 12 + 3. 12 = 60 (mm) ChiÒu cao m¹ch tõ H = h + 2a = 30 + 2. 12 = 54 (mm) * TÝnh chän ®i-èt bé nguån chØnh l­u Dßng ®iÖn hiÖu dông qua ®i èt (A) §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ ®ièt ph¶i chÞu Unmax = Ö6 . U2 = 22 (V) Chän ®ièt cã dßng ®Þnh møc I®m ³ Ki . Idhd = 10. 0,1 = 1 (A) Chän ®ièt cã ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt Un = Ku . Unmax = 2. 22 = 44 (V) Chän ®i-èt lo¹i KII20PA cã c¸c th«ng sè: Dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = 1,5 (A) §iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i cña ®ièt UN = 100 (V) PhÇn VI: ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn HÖ kÝn theo ph­¬ng ph¸p 2 m¹ch vßng tèi ­u modul. I. Nguyªn lý chung vÒ ®iÒu khiÓn tèi ­u nhiÒu m¹ch vßng: NÕu ta cã 1 ®èi t­îng cã hµm truyÒn WT§(P) = K1 ….. Kn: HÖ sè khuyÕch ®¹i cña c¸c kh©u trong hÖ thèng. m : Sè kh©u qu¸n tÝnh cña hÖ thèng Ti : H»ng sè thêi gian qu¸n tÝnh cña c¸c kh©u qu¸n tÝnh w NÕu m¹ch cã nhiÒu kh©u qu¸n tÝnh cã h»ng sè thêi gian lín th× ®é t¸c ®éng nhanh cña hÖ thèng sÏ kÐm, sù æn ®Þnh cña hÖ kÐm, ®ång thêi sai sè tÜnh sÏ lín. Do ®ã ta ®­a thªm vµo hÖ c¸c bé ®iÒu chØnh nh»m môc ®Ých khö c¸c h»ng sè thêi gian qu¸n tÝnh lín vµ ®­a thªm vµo hÖ c¸c kh©u tÝch ph©n cã h»ng sè thêi gian nhá ®Ó khö c¸c sai sè tÜnh cña hÖ. Do ®ã, ta ph©n tÝch ®èi t­îng ra lµm hai kh©u: MÉu sè ®èi t­îng: Trong ®ã: l : sè h»ng sè thêi gian lín cÇn khö m - l : Sè h»ng sè thêi gian nhá kh«ng cÇn khö Wi x x Theo lý thuyÕt ®iÒu khuÓn tù ®éng, muèn khö mét kh©u nµo ®ã, ta chØ cÇn ®­a thªm vµo hÖ thèng mét kh©u cã hµm truyÒn b»ng nghÞch ®¶o cña kh©u cÇn khö. Khi ®ã, hµm truyÒn mong muèn cña hÖ hë sÏ lµ: Whmm = §Ó ®¬n gi¶n hãa cho viÖc tÝnh to¸n, ta ®­a ra 1 khu©u t­¬ng ®­¬ng cã h»ng sè thêi gian Tm t­¬ng ®­¬ng víi h»ng sè thêi gian nhá Tm = Tl+1 + Tl+2 + ……. + Tm Ta sÏ cã: Whmm = x W i y x W reg y' W ®t x W hmm y W KÝn mm x y' Y' cã chÊt l­îng mong muèn tèt h¬n Lóc ®ã hµm truyÒn cña hÖ kÝn sÏ lµ: WkÝnmm = C¸c kh©u ®­a thªm vµo ®­îc gäi lµ c¸c kh©u hiÖu chØnh vµ cã hµm truyÒn lµ: Wreg = Wreg = WReg = Khi l qu¸ lín (l>3) m¹ch sÏ rÊt phøc t¹p ® ta chia lµm nhiÒu m¹ch vßng nèi tiÕp nhau mçi vßng chØ chøa 1 h»ng sè thêi gian lín cÇn khö vµ thùc hiÖn c¸c m¹ch vßng tõ m¹ch vßng trong ra m¹ch vßng ngoµi. §ã lµ nguyªn lý ®iÒu khiÓn tèi ­u theo nhiÒu m¹ch vßng. II. Nguyªn lý ®iÒu khiÓn tèi ­u 2 m¹ch vßng (tèc ®é (w) vµ dßng ®iÖn (I) ë ®éng c¬ mét chiÒu trong hÖ Tiristo - §éng c¬: WCL W§C §K U w + Bé chØnh l­u Tiristo cã hµm truyÒn WCL = KCL . = + ë chÕ ®é qu¸ ®é, ®éng c¬ 1 chiÒu cã s¬ ®å cÊu tróc ®­îc m« t¶ qua c¸c ph­¬ng tr×nh: U - E = IR + L  M - Mc = J hay I - Ic = I - Ic = ‚ Ph­¬ng tr×nh  vµ ‚ ë d¹ng to¸n tö cã d¹ng: U - E = RI + LPI = RI(1 + = RI(1 + T­P) (U - E) ( ƒ I - Ic = (I - Ic) „ * Do ®ã ta cã s¬ ®å cÊu tróc cña hÖ: Trong thùc tÕ ng­êi ta th­êng bá qua kh©u ph¶n håi s®® E trong tÝnh to¸n c¸c qu¸ tr×nh qu¸ ®é do qu¸n tÝnh cµng lín cña w cã tèc ®é biÕn thiªn chËm so víi ®¹i l­îng ®iÖn. * ë ®©y ta cã 2 h»ng sè thêi gian lín cÇn khö lµ T­ vµ Tc. Ta thùc hiÖn hai m¹ch vßng, m¹ch vßng trong lµ m¹ch vßng dßng ®iÖn cã T­ cÇn khö, m¹ch vßng ngoµi lµ m¹ch vßng tèc ®é cã Tc cÇn khö vµ dïng ph¶n håi ©m dßng, vµ phÈn håi ©m tèc ®é. U ®Æt W Reg w W regi K CL 1+T P 1/R ¦ 1+T ¦ .P R ¦ /K M f T C .p K i k w U ®k U ra w U vµo i U i U w i w Hµm truyÒn cña hÖ kÝn mong muèn sÏ lµ: WKmmi = = (V× t rÊt nhá nªn t2 coi lµ kh«ng ®¸ng kÓ) + XÐt m¹ch vßng tèc ®é W Reg w U ®Æt -U w W Kmmi 1 K i R ¦ /K M f T C k w 1 K w w w I W§Tw = Whmmw = Þ Wrcgw = = Wrcgw = §Ó t¹o kh©u hiÖu chØnh nµy ta dïng bé hiÖu chØnh P. U -U R ®Æt - + w R 2 R 2 02 + XÐt m¹ch vßng dßng ®iÖn S¬ ®å trªn cã thÓ vÏ l¹i nh­ sau: K CL 1+T P U vµo i W regi 1/R ¦ 1+T ¦ .P U ra w K i 1 K i R ¦ /K M f T C .p k w 1 K w w U i U w I I Ta cã: W§Ti = Whmm = ®èi víi Cl Þ Wrcgi = Wrcgi = Theo tiªu chuÈn tèi ­u modun, nªn chän T01 = 2Tm NÕu T01 > 2Tm : SÏ cã qu¸ ®é dµi h¹n NÕu T01 < 2Tm : qu¸ ®é ng¾n l¹i nh­ng dao ®éng l¹i m¹ch. VËy: Wregi = §Æt Ti = 2TmP . KCL . Ki . Wrcgi = §©y lµ kh©u PI §Ó t¹o ®­îc kh©u hiÖu chØnh nµy ta cã thÓ dïng bé hiÖu chØnh PI -U i - + U ra w R3 C3 R1 R2 III. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ vßng kÝn: theo ph­¬ng ph¸p 2 m¹ch vßng tèi ­u modul: 1. M¹ch vßng dßng ®iÖn Hµm truyÒn bé hiÖu chØnh cã d¹ng: Wrcg = + HÖ sè khuyÕch ®¹i cña bé chØnh l­u KCL = Ta chän Tm = 0,01 (s) + §iÖn trë m¹ch phÇn øng ®éng c¬: R­ = 1,62(W) + H»ng sè thêi gian m¹ch ®iÖn tõ phÇn øng: T­ = Muèn cã ph¶n håi dßng ta dïng shunt dßng lo¹i: 25A/75mV M¾c nèi tiÕp víi ®éng c¬: Chän Ui = -10 (V) ® Ki = Þ Wrcg = M¹ch t¹o bé hiÖu chØnh nµy cã d¹ng +10V R U + - - + 75mv R 1 R 2 3 R 4 R 3 -U i C 4 A 6 A 5 ra w -10V + §Ó t¹o Ui = -10V cÇn cã 1 bé khuyÕch ®¹i víi K = Chän R1 = 1KW ® R2 = 134(KW) Ti = C4 . R3 = 0,173 Chän C4 = 1 (mF) ® R3 = 173(KW) + KhuyÕch ®¹i TT A5 vµ A6 lo¹i TL084 nh­ m¹ch vßng hë ®· dïng 2. M¹ch vßng ngoµi tèc ®é + §Ó t¹o ph¶n håi tèc ®é dïng m¸y ph¸t tãc cã tèc ®é quay b»ng tèc ®é quay cña ®éng c¬ Chän lo¹i m¸y ph¸t tãc cã: 100V ¸ 1500v/ph V× m¸y ph¸t tèc cã ®iÖn ¸p lín do ®ã ph¶i cã ph©n ¸p m¸y ph¸t Chän Uwmax = 10V WFt = ® Kw = + Kf®m = + Tc = Wrcg(w) = M¹ch t¹o bé ®iÒu chØnh cã d¹ng K§TT A7 chän TL084 nh­ trªn U - A 7 + R 01 + -12V R1 R2 U w ®Æt Chän R1 = 1(KW) ® R01 = 440(KW) * m¹ch ph¶n håi cña tèc ®é vµ dßng ®iÖn + A 5 R 2 R 1 R 1 - -12V + - R 3 - A 6 + R 4 A 3 + - U ®Æt MFT R 5 R 5 R 6 Urc C 4 +12V -Ui i A 7 w - A 6 + R 4 Id +UPHw +Uraw -U®k M¹ch h·m ®éng c¬ dïng ph­¬ng ph¸p h·m ®éng n¨ng: H Lv lv H OFF ON (W) Tµi liÖu tham kh¶o TruyÒn ®éng ®iÖn: - Bïi Quèc Kh¸nh NguyÔn V¨n LiÔn NguyÔn ThÞ HiÒn ThiÕt kÕ thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt TrÇn V¨n ThÞnh C¬ së truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng: Bïi §×nh TiÕu Ph¹m Duy Nhi Môc lôc Lêi nãi ®Çu 3 PhÇn 1 Kh¸i qu¸t m¸y doa ngang - truyÒn ®éng ¨n dao 4 PhÇn 2 C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp 5 PhÇn 3 Kh¸i qu¸t c¸c ph­¬ng ph¸p chØnh l­u dïng Thyistor 14 PhÇn 4 Lùa chän vµ tÝnh to¸n m¹ch ®éng lùc. 28 PhÇn 5 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u Thyristor vßng hë. 49 PhÇn 6 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn Thyristor theo ph­¬ng ph¸p 02 m¹ch vßng tèi ­u Module. 68

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTD doa ngang-80.Doc
Luận văn liên quan