Tìm hiểu công nghệ các máy nâng vận chuyển

®å thay thÕ cña chØnh l−u tia ba pha c) §å thÞ thêi gian ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 30 - Ta t¹m gi¶ thiÕt r»ng : tr−íc thêi ®iÓm ωt=ν1=αth× trong s¬ ®å vanT3 ®ang dÉn dßng vµ c¸c van kh¸c cßn ë tr¹ng th¸i kho¸, khi ®ã trªn van T1 sÏ cã ®iÖn ¸p thuËn (v× uT1= ua- uc= uac , vµ t¹i ωt =ν1=α th× uac>0 nªn uT1>0 ). T¹i ωt =ν1=α th× T1 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, T1 cã ®ñ hai ®iÒu kiÖn ®Ó më nªn T1 më vµ uT1 gi¶m vÒ b»ng kh«ng. Do uT1=0 nªn ud=ua , vµ tõ s¬ ®å ta x¸c ®Þnh ®−îc ®iÖn ¸p trªn T3 lµ uT3=uc - ua = uac , t¹i ν1 th× uac<0, tøc lµ T3 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îng nªn kho¸ l¹i, van T2 th× vÉn kho¸, do vËy trong kho¶ng tiÕp sau ν1 trong s¬ ®å chØ cã van T1 dÉn dßng, khi T1 dÉn dßng : ud= ua ; iT1= ia = Id ; iT2=0 ; iT1=0 ; uT2= uba ; uT2=uca . §Õn ωt = 5pi/6 th× ua=ub , ®©y lµ thêi ®iÓm më tù nhiªn ®èi víi T2 , nh−ng T2 ch−a më v× ch−a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn,do ua vÉn d−¬ng kÕt hîp víi t¸c dông cïng chiÒu cña s.®.® tù c¶m trong Ld mµ T1 vÉn tiÕp tôc dÉn dßng. §Õn ωt = pi th× ua=0 vµ sau ®ã chuyÓn sang ©m nh−ng T2 cßn ch−a më nªn T1vÉn tiÕp tôc lµm viÖc nhê s.®.® tù c¶m cña Ld ( ë ®©y α>30 0 ). T¹i ωt = ν2 = 5pi/6 + α th× T2 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ do ®ang cã ®iÖn ¸p thuËn nªn T2 më, T2 më th× uT2 gi¶m vÒ b»ng kh«ng nªn ud= ub vµ uT1= ua- ub= uab mµ t¹i ν2 th× uab<0, tøc lµ T1 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc nªn kho¸ l¹i. Do vËy tõ ν2 trong s¬ ®å chØ cã van T2 dÉn dßng, khi T2 më : ud= ub uT1= 0 iT3= 0 iT2= id= Id uT1= uba uT3= ucb iT1= 0 Suy luËn t−¬ng tù nh− vËy ta cã tõ ωt=ν2 ®Õn ωt=ν3 th× T3 lµm viÖc vµ: ud= uc uT1= 0 iT2= 0 iT3= id= Id uT1= uac uT2= ubc iT3=0 T¹i uT1=u1 (chËm sau thêi ®iÓm më tù nhiªn ®èi víi T1 1 gãc ®iÒu khiÓn α) th× T1 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn lóc nµy uT1 thuËn (uT1= uac t¹i u1>0) dÉn ®Õn T1më suy ra uT1 gi¶m vÒ 0 vµ uT3= uc - ua = uca. T¹i ν1: uT3 <0 tøc lµ T3 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc cßn van T3 vÉn ch−a dÉn dßng. Nh− vËy trong gia ®o¹n nµy th× trong s¬ ®å chØ cã van T1 dÉn dßng ta cã: ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 31 - ud=ua uT2=uba iT1= id = Id uT1=0 uT3=uca iT2=0; iT3 = 0 - §Õn ωt=pi th× ua=0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang ©m, ë tr−êng hîp nµy ta ph¶i gi¶ sö gãc α> 300 th× t¹i thêi ®iÓm nµy van T2 vÉn ch−a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ung, ua cã xu h−íng chèng l¹i dßng qua T1, nh−ng do suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m trong Ld do ®ã van T1 vÉn tiÕp tôc dÉn dßng. T¹i ν2: uT1 <0 tøc lµ T1 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc cßn van T1 kho¸ l¹i vµ ta cã: ud=ub uT2=0 iT3=0 iT2=id=Id uT1=uba uT3=ucb iT1=0 -T¹i ωt=uB, T3 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn UT3 thuËn dÉn ®Õn T3 më vµ uT3 gi¶m vÒ 0, uT2=ub-uc. T¹i ν3: uT2 <0 tøc lµ T2 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc cßn van T2 kho¸ l¹i vµ ta cã: ud=uc uT2=ubc iT1=0 iT3=id=Id uT1=uac uT3=0 iT2=0 T¹i ν4: uT2 <0 tøc lµ T2 l¹i cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn T1 më, T3 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc kho¸ l¹i. S¬ ®å lÆp l¹i tr¹ng th¸i lµm viÖc ban ®Çu. ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 32 - NhËn xÐt : Qua ph©n tÝch 2 bé biÕn ®æi trªn ta thÊy s¬ ®å 3 pha h×nh tia rÊt phøc t¹p vµ tèn nhiÒu linh kiÖn b¸n dÉn. Cßn s¬ ®å cÇu 1 pha kh«ng ®èi xøng dïng Ýt linh kiÖn h¬n, mËt ®é phøc t¹p Ýt h¬n , nªn ®èi víi yªu cÇu c«ng nghÖ cña m¸y n©ng ta chØ cÇn dïng s¬ ®å chỉnh lưu cÇu 1 pha b¸n ®iÒu khiÓn. 2.5. Các phương án hãm dùng trong thang máy-máy nâng Đặt vấn đề Từ các đặc điểm chuyển động và làm việc của thang máy,ta thấy buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của sàn tầng cần đến sau khi hãm dừng,nếu không dừng chính xác sẽ gây ra một số hậu quả bất lợi như : gây khó khăn trong đi lại và bốc xếp hàng hóa, giảm năng suất thang máy… Do đó cần có một phương án hãm tối ưu để đạt hiệu quả công việc cao nhất cho thang máy. Trong động cơ điện một chiều có 3 trạng thái hãm chính đó là: + Hãm tái sinh + Hãm ngược + Hãm động năng 2.5.1. Hãm tái sinh (hãm trả năng lượng về lưới) Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng.Khi hãm tái sinh Fư > Uư động cơ làm việc như 1 máy phát điện song song với lưới.So với chế độ động cơ,dòng điện và momen hãm đã đổi chiều và được xác định theo biểu thức: hh uu h IKM R K R UEI Φ= < Φ = − = 0ω Trị số hãm lớn dần lên khi cân bằng với momen phụ tải của cơ cấu sản xuất thì hệ thống làm việc với tốc độ ood ωω > ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 33 - Ưu điểm của hãm tái sinh là điện năng sinh ra hữu ích.Thường được sử dụng trong cơ cấu nâng hạ cầu trục có công suất cao,tiêu tốn năng lượng điện lớn. 2.5.2. Hãm ngược Trạng thái hãm ngược của động cơ xảy ra khi phần ứng dưới tác dụng của động năng tích lũy trong các bộ phận chuyển động hoặc do momen thế năng quay ngược với momen điện từ của động cơ .Momen sinh ra bởi động cơ khi đó chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất. Nx: Hãm ngược thường được dùng trong động cơ cầu trục,máy vận chuyển ở cầu cảng có công suất rất lớn và phụ tải lớn để giữ cho tốc độ hạ không đổi. 2.5.3. Hãm động năng: Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng lượng cơ học của động cơ đã tích lũy được trong quá trình làm việc trước đó biến thành điện năng trong mạch hãm dưới dạng nhiệt. Có 2 trạng thái hãm động năng đó là: +) Hãm động năng kích từ độc lập: Khi động cơ đang quay muốn thức hiện hãm ta cắt phần ứng động cơ khỏi điện lưới một chiều và đóng vào 1 điện trở hãm,còn mạch kích từ vẫn nối với nguồn như cũ. Khi hãm động năng kích từ độc lập,năng lượng chủ yếu được tạo ra do động năng của động cơ tích lũy được nên công suất tiêu tốn chỉ nằm trong mạch kích từ. Pktđm = (1 - 5)%Pđm +) Hãm động năng tự kích: Nhược điểm của hãm động năng kích từ độc lập là ko hãm được khi mất điện lưới do cuộn kích từ vẫn phải nối với nguồn.Muốn khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng hãm động năng tự kích từ. Hãm động năng tự kích xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt cả phần ứng lẫn cuộn kích từ khỏi lưới điện để đóng vào một điện trở hãm. ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 34 - Phương trình đặc tính: u hkt hkt u I K RR RRR . . . Φ + + −=ω Và M K RR RRR hkt hkt u .).( . 2Φ + + −=ω Hãm động năng có hiệu quả kém hơn so với hãm ngược khi chúng có cùng tốc độ ban đầu và momen cản Mc.Tuy nhiên hãm động năng ưu việt hơn về mặt năng lượng,có khả năng hãm ngay khi mất điện lưới. Kết luận: Ta sử dụng hãm động năng trong đề tài vì trong 3 trạng thái hãm trên thì hãm ngược tiêu thụ năng lượng lớn,độ giật cao khi dùng trong thang máy hoặc máy nâng sẽ ảnh hưởng tới người hoặc hàng hóa.Hãm tái sinh có ưu điểm là tính kinh tế cao nhưng khi hãm động cơ sẽ làm việc ở 2 chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu,quá trình thiết kế mạch phức tạp,khó thực hiện. ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 35 - phÇn iii thiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn cho bb® I.Thiết kế mạch động lực cho BBĐ 3.1. Tính chọn động cơ. Từ yêu cầu thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều và ưu điểm của động cơ kích từ độc lập ( chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt, tổn hao phía kích từ nhỏ…). Nên khi thực hiện mô hình chúng em sử dụng loại động cơ công suất nhỏ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu có thông số: P đm = 2.1(kW ); Uư = 220 ( V ); Ukt= 220 ( V ) ; n =2900 ( Vòng/ phút ); p = 1 3.2. Tính chọn van động lực - Để cấp nguồn cho tải một một chiều ( Động cơ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu), cần có bộ chỉnh lưu biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều. Các bộ chỉnh lưu này có thể là loại có điều khiển hoặc không có điều khiển. - Ta lựa chọn phương án dùng bộ chỉnh lưu có điều khiển để thực hiện việc biến năng lượng điện xoay chiều sang một chiều trong động cơ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu mà ta sẽ dùng để thực hiện mô hình. Vì nếu dùng bộ chỉnh lưu có điều khiển thì ta có thể thay đổi thời điểm đặt xung điện áp lên cực điều khiển, nhờ đó ta có thể điều chỉnh được điện áp chỉnh lưu. - Do mạch chỉnh lưu cầu không nhất thiết phải có biến áp nguồn, Khi điện áp ra của tải phù hợp với cấp điện áp nguồn xoay chiều thì ta có thể mắc trực tiếp mạch chỉnh lưu vào lưới điện. Chính vì vậy mạch chỉnh lưu cầu có ưu điểm hơn hẳn so với mạch chỉnh lưu hình tia. (Mạch chỉnh lưu cầu được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế, nhất là với cấp điện áp ra từ 10 V trở lên, dòng tải có thể lên tới 100 A) - Vì các sơ đồ chỉnh lưu một pha thường được chọn khi nguồn cấp là lưới điện một chiều một pha hoặc công suất không quá lớn so với công suất của ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 36 - lưới ( P < 5 KW ), tải không có yêu cầu quá cao về chất lượng điện áp một chiều. Nên ta sử dụng mạch chỉnh lưu cầu một pha. Vậy chúng ta sử dụng chỉnh lưu cầu một pha làm van động lực cho hệ truyền động T – Đ. Các van trong mạch chỉnh lưu công suất, phải làm việc với dòng điện lớn, điện áp cao, công suất phát nhiệt trên van khá lớn, do vậy, nên để đảm bảo mạch hoạt động có độ tin cậy cao thì ta phải quan tâm tới hai chỉ tiêu sau: + Chỉ tiêu điện áp ( chủ yếu là điện áp ngược lớn nhất: max.ngU đặt lên van trong quá trình làm việc). + Chỉ tiêu dòng điện ( giá trị dòng điện trung bình hay hiệu dụng qua van). Điện áp ngược lớn nhất Ung. max Mạch van bao gồm thysistor và điôt cùng có : max.ngU = knv.U2 = = 2 . U2 (knv = 2 ) với U2 = k U u d ; Ku là hệ số điện áp tải (Ku = 0.9 ) Ud = 220 ( V ) Nên Ung.max = 2 . k U u d = 2 . 9,0 220 = 350 ( V ) Với điều kiện làm mát có cánh tản nhiệt đủ diện tích bề mặt và không có quạt thong gió, thì để cho van làm việc an toàn khi có sự cố sảy ra, ta phải chọn một độ dự trữ điện áp ( kdtu ) cho van với kdtU = (1.6 ÷ 2) Ung.max.thực = kdtu.Ung.max Chọn kdtu = 1,6 Ta có: Ung.max.thực = 1,6.350 =560 ( V ) ( 3-1 ) Dòng điện hiệu dụng qua van khi van làm việc Ivlv Với Ilv = Ihd = khd.Id Trong đó: khd là hệ số dòng điện hiệu dụng Id là dòng điện tải ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 37 - Id = đU P = U Pđm η = 220.7,0 2100 = 13,6(A) Khd = Π −Π .2 α IlvT = Π −Π .2 α .Id Để đảm bảo độ tin cậy của thyristor khi dòng lớn thì α = 0 IlvT = Id / 2= 6,8 ( A ) IlvĐ = ΙΠ +Π d.2 α Để đảm bảo độ hoạt động tốt của điốt thì α = Π IlvĐ = Id = 13,6 ( A ) Với điều kiện làm mát có cánh tản nhiệt đủ diện tích bề mặt và không có quạt thông gió cho van , ∆P < 20 W thì ta được phép chọn dòng điện làm việc tới 40% Ilv thực ⇔ Ilv thực >2,5. Ilv Do vậy chọn Ilv thực = 3. Ilv thì: IlvT thực = 3. 6,8 = 20,4 ( A ) ( 3-2 ) IlvĐ thực = 3.13,6 = 40,8 ( A) ( 3-3 ) Từ ( 3-1) , ( 3-2 ) & ( 3-3 ) và trong quá trình thực nghiệm ta có thể chọn chọn các thysistor và điốt có thông số: - Thông số của Điôt: (RP6040) + Dòng điện định mức của van: Imax = 80 ( A ) + Điện áp ngược của điôt: Un = 1200 ( V ) + Dòng điện đỉnh của van điôt: Ipik = 1500 ( A ) + Tổn hao điện áp của van: ∆U = 1,5 ( V ) - Thông số của Thysistor: (S7412M) + Điện áp ngược cực đại: Ung.max = 600 ( V ) + Dòng điện làm việc cực đại: I đm = 80 ( A ) + Dòng điện đỉnh cực đại: Ipik = 1300 ( A ) + Dòng điện xung điều khiển Ig = 150 ( mA ) + Điện áp xung điều khiển Ug = 3 ( V ) ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 38 - + Dòng điện tự giữ Ih = 100( mA ) + Dòng điện rò Ir = 15 ( mA ) + Độ sụt áp trên van : ∆U = 2,13 ( V ) 3.3. Tính chọn các tham số máy biến áp lực Từ thông số của động cơ: U đm = 220 ( V ); P đm = 2,1 ( KW ); Ta có: Iđm = đU P = U Pđm η = 220.7,0 2100 = 13,6(A) 3.3.1. Điện áp chỉnh lưu không tải Udo = Ud + ∆Uv + ∆Uba + ∆Udn ( 3 – 4 ) Trong đó: + Udo: Điện áp chỉnh lưu không tải + Ud: Điện áp rơi trên tải động cơ + ∆Uv: Sụt áp trên các van + ∆Uba: Là sụt áp bên trong biến áp khi có tải với: ∆Uba = ∆UR + ∆UL Với: ∆UR là sụt áp trên điện trở và ∆UL là sụt áp trên điện cảm ∆Uba có thể chọn sơ bộ khoảng (5÷10) %Ud + ∆Udn Sụt áp trên dây nối Với: Ud = 220 V ∆Uv = ∆UT + ∆U Đ = 2,13 + 1,5 = 3,63 V ∆Uba = ∆UR + ∆UL = 6% Ud = 6%.220 = 13,2 V ( Chọn sụt áp trên máy biến áp vào khoảng 6% điện áp trên tải) ∆Udn ≈ 0 V do sụt áp trên dây nối là rất nhỏ nên bỏ qua Ta có : Udo = 220+3,63+13,2 = 236,83 V ; Mặt khác điện áp ra của máy biến áp: U2 = K U u d 0 = 9.0 83,236 = 263V ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 39 - ( Mạch chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng có hệ số điện áp tải ku = 0.9) Do vậy ta có thông số cơ bản của biến áp: + Điện áp pha sơ cấp của MBA: U1 = 220 V + Điện áp pha thứ cấp MBA là: U2 = 263 V + Dòng điện hiệu dụng phía thứ cấp MBA: I2=k2.Id=0,71. Id =0,71.13,6 = 9,656(A) + Dòng điện hiệu dụng phía sơ cấp MBA: I1 = k1 .Kba .Id = k1 . 1 2 U U .Id = 0,71. 26,166,13.220 263 = (A) + Công suất tối đa của tải: Pdmax = Udo. Id = 236,83. 13,6 = 3221 ( W ) + Công suất biến áp nguồn (hay công suất biểu kiến của máy biến áp Sba ): Sba = ks . Pdmax Trong đó: ks là hệ số công suất tính theo mạch chỉnh lưu, đối với mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng ks = 1.23 Sba=ks.Pdmax = 1,23.3221 = 3961,83 VAR ta chọn Sba=4 KVAR 3.3.2. Tính toán sơ bộ mạch từ - Tiết diện sơ bộ trụ: fm SKQ baQFe . = Trong đó: • kQ là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát. • Do chúng ta sử dụng MBA khô nên chọn kQ = 6 • Sba Công suất biểu kiến MBA • m: Số trụ của MBA ( m = 1 với MBA 1 pha ) • f: Tần số nguồn xoay chiều: f = 50Hz. ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 40 - Thay số: 66,53 50.1 4000 .6 . === fm SKQ baQFe 54≈ cm2 - Tính kích thước mạch từ: Kết cấu mạch từ + Chọn hình dáng của trụ Do công suất của máy biến áp nhỏ hơn 10 KVA nên ta chọn trụ hình chữ nhật ( hình 3.4). Với các kích thước Q Fe = a.b ; Trong đó: a là bề rộng của trụ b là bề dầy của trụ Chọn độ dày của lá thép là 0.2 mm + Chọn kích thước cửa sổ - Dựa vào các hệ số: m=h/a; n = c/a; l = b/a. ( h là chiều cao của trụ ) Trong đó: m = ( 2 ÷ 4 ) ; n = ( 0,5 ÷ 2,5 ) ; l = ( 0,5 ÷ 1,5 ) là tối ưu hơn cả. Từ đó ta chọn m = 2,5 ; n = 0,5 ; l = 1,25 ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 41 - - Kết hợp QFe = a.b = 54 và l = a b = 1.25 ta được:    = = cmb cma 6,6 2,8 Vậy ta có MBA có thông số mạch từ: a = 8,1 cm b = 6,6 cm c = 3,65 cm C = 21,9 cm h = 18,25 cm H = 25,55 cm Thông số phụ của lá thép Qt=4,55cm2 Qg=11cm2 Ltb=13,7cm Qt.Qc=50cm4 Vt=78,1cm3 Gt=620g 3.3.3. Tính toán dây quấn máy biến áp Tính số vòng dây quấn máy biến áp BQf UW Fe ...44,4 10. 4 = Trong đó: U: Điện áp của cuộn dây cần tính [ V ] B: Từ cảm ( thường chọn B = (1,0 ÷ 1,8) ) [ T ] ; Chọn B = 1 T w: Số vòng dây của cuộn dây cần tính [ vòng ] QFe: Tiết diện lõi thép [ cm2 ] Ta có: - Số vòng dây cuộn sơ cấp MBA: 150 1.66.50.44,4 .220 ...44,4 1041 1 === BQf U Fe ( Vòng ) - Số vòng cuộn thứ cấp ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 42 - W2 = 179150220 263 1 1 2 ==W U U (vòng) Tính tiết diện dây dẫn: J ISCu = (mm2) Trong đó: I: Dòng điện chạy qua cuộn dây [A]; J: Mật độ dòng điện trong biến áp thường chọn 2 ÷2,75 [A/mm2] - Chọn mật độ dòng điện J1 = J2= 2,75 A/ mm2 - Tiết diện dây dẫn sơ cấp MBA. SI = 975,2 251 == J I mm 2 - Tiết diện dây thứ cấp MBA. - SII = 4,575,2 8,142 == J I mm 2 Tính số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp . W11 = 1 2 . d hh k gc − Trong đó: hg: Độ dầy tấm phít cách điện giữa gông và dây cuốn chọn hg = 5mm kc Hệ số ép chặt kc = 0,95 d1 = 38,39.4 4 = Π = Π IS mm2 đường kính dây quấn d2 = 62,29.4 4 = Π = Π IS mm2 đường kính dây quấn - Ta có : W11 = 5,4838,3 5.25,18295,0 =− (vòng /lớp). ta chọn W11= 49(vòng/lớp) - Số lớp cuộn sơ cấp 3 49 150 11 1 1 === W W n ( lớp). Chọn số lớp n11 = 3 ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 43 - + Số vòng lớp từ 1÷2 là: 49 vòng/lớp. + Số vòng lớp thứ 4 là: w’ = 150 – 2.49=52 vòng. - Bề dày cuộn sơ cấp Bd1 = (d1+d2).n11 = (3,38 + 2,62).3 = 18 mm - Giữa hai lớp chọn mộy lớp giấy cách điện dài 0,1 mm. • Tính số vòng dây trên một lớp của cuộn thứ cấp. W22 = 2 2 . d hh k gc − = 66 62,2 5.25,18295,0 =− ( vòng /lớp.) - Số lớp cuộn sơ cấp 7,2 66 179 22 2 2 === W W n ( lớp). Chọn số lớp n11 = 3 + Số vòng lớp 1÷2 là: 66 vòng/lớp. + Số vòng lớp thứ 3 là: w’ = 179 – 2.66=47 vòng. Bề dày cuộn sơ cấp Bd2 = (d1+d2).n11 = (3,38 + 2,62).3 = 18 mm * Kiểm tra khoảng trống c ( giới hạn cửa sổ mạch từ). Ta có phần lấp đầy dây quấn sơ cấp và thứ cấp. k = Bd1 + Bd2 = 18+18 =36 mm < c = 36,5 mm Vậy kết cấu mạch từ ta chọn là phù hợp . - Chiều dài trung bình vòng sơ cấp : l1’ =2pi.(DT+ 12 Bd ) =2pi.(20+18/2)=182,12(mm) - Chiều dài trung bình vòng thứ cấp : Mặt cắt dọc mạch từ ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 44 - l2’=2pi.(DT+Bd1+1,0+ 22 Bd ) = 2pi.(20+18+1,0+18/2)=301,44(mm) -Chiều dài cuộn sơ cấp: L1 = W1.l1’ = 150.182,12 = 27318(mm) -Chiều dài cuộn thứ cấp: L2 = W2.l2’ = 179.301,44 = 53957,76 (mm) 3.3.4. Tính khối lượng của sắt và đồng - Thể tích của trụ: VT = m.Qt.h = 1.4,55.18,25 = 83,0375(cm3) - Thể tích của gông: Vg = 2.Qg.C = 2.11.21,9 = 481,8 (cm3) - Khối lượng của trụ: MT= VT . dFe = 83,0375.7,85 = 651,844 (Kg) - Khối lượng của gông: Mg = Vg . dFe = 481,8.7,85 = 3782,13 (Kg) - Khối lượng của sắt: MFe=MT+Mg=mFe(VT+Vg)=7,85.(83,0375+481,8)=4433,974(Kg) - Thể tích đồng: VCu= S1.l1+S2.l2= 9.27318+5,4.53957,76 = 537233,904 (mm3) - Khối lượng của đồng: MCu=VCu.mCu=537233,904.10-9.8,9.103=4,78(kg) 3.4 tÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ m¹ch ®éng lùc: 3.4.1. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc cã c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ: ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 45 - 3.4.2. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn: Khi làm việc với dòng điện chạy qua trên van có sụt áp, do đó có tổn hao công suất ∆P, tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn. Mặt khác van bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt cho phép Tcp nào đó, nêú quá nhiệt độ cho phép thì các van bán dẫn sẽ bị phá hỏng. Để van bán dẫn làm việc an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt, ta phải chọn và thiế kế hệ thống toả nhiệt hợp lý. + Tính toán cánh tản nhiệt : + Tổn thất công suất trên 1 Tiristor : ∆P = ∆U.Ilv = 1,6.40,8 = 65,28 (W). M¹ch lùc cã c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ § R 2 C 1 C 2 2CC 2CC T2 D2 R 3 C 3 R 4 C 4 D 1 T1 3CC LD 3CC CKT ∼ R 1 ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 46 - + Diện tích bề mặt tỏa nhiệt : Trong đó : ∆P – tổn hao công suất (W). τ - độ chênh lệch so với môi trường. Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = 400C . Nhiệt độ làm việc cho phép của Tiristor Tcp = 1250C . Chọn nhiệt độ trên cánh tỏa nhiệt Tlv = 800C. τ = Tlv – Tmt = 80 – 40 = 400C Km – hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. Chọn Km = 8 [ W/m2.0C] 65,28 Sm = 8 . 40 = 0,204(m2) Chọn loại cánh toả nhiệt có 12 cánh, kích thước mỗi cánh a x b = 10 x 10 (cm x cm). Tổng diện tích tỏa nhiệt của cánh : S = 12. 2 .10 .10 = 2400(cm2) = 0,24 (m2). 3.4.3. Bảo vệ quá dòng điện cho van : + Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ khi quá tải và ngắn mạch Tiristor, ngắn mạch đầu ra bộ biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp, ngắn mạch ở chế độ nghịch lưu. τ.m m K PS ∆= a D Hình chiếu cánh tản nhiệt ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 47 - + Chän 1 Apomat cã : U®m~ = 220(V). Cã 3 tiÕp ®iÓm chÝnh, cã thÓ ®ãng c¾t b»ng tay hoÆc b»ng nam ch©m ®iÖn. ChØnh ®Þnh dßng ng¾n m¹ch : Dßng qu¸ t¶i: + Chän cÇu dao cã dßng ®Þnh møc : cÇu dao dïng dÓ t¹o khe hë an toµn khi söa ch÷a hÖ truyÒn ®éng. + Dïng d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c Tiristor, ng¾n m¹ch ®Çu ra cña bé chØnh l−u : Nhãm 1cc : Dßng ®iÖn ®Þnh møc møc d©y ch¶y nhãm 1cc: I1cc = 1,1.I2 =1,1 .64,83 = 73,31( A ). Nhãm 2cc : Dßng ®iÖn ®Þnh møc møc d©y ch¶y nhãm 2cc: I2cc = 1,1.Ihd =1,1 .45,847 = 50,43 ( A ). VËy chän cÇu ch¶y nhãm : 1cc lo¹i 80 A 1cc lo¹i 50 A 2cc lo¹i 100 A ( ) ( )AAII lddm 708,6964,31.3.1,1.1,1 ==== ( )AII ldnm 13764,31.3.5,2.5,2 === ( )AII ldqt 5,8264,31.3.5,1.5,1 === ( )AII ldqt 7064,31.3.1,1.3.1,1 === ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 48 - 3.4.4. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van: B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do qu¸ tr×nh ®ãng c¾t c¸c Tiristor ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c R – C song song víi Tiristor. Khi cã sù chuyÓn m¹ch, c¸c ®iÖn tÝch tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn ng−îc trong kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng−îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ®iÖn ¸p gi÷a Anod vµ Catod cña Tiristor. Khi cã m¹ch R–C m¾c song song víi Tiristor t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn Tiristor kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p . Theo kinh nghiÖm R1 =(5 ÷ 30 ) Ω ; C1 = (0,25 ÷ 4 ) µF. Chän theo tµi liÖu [ 4 ] : R1 = 5,1 (Ω) ; C1 = 0,25 µF. + B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ l−íi ®iÖn, ta m¾c m¹ch R – C nh− h×nh nhê cã m¹ch läc nµy mµ ®Ønh xung gÇn nh− n¨m l¹i hoµn toµn trªn ®iÖn trë ®−êng d©y R1 C C Mạch R-C bảo vệ quá điện áp cho van R C T ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 49 - TrÞ sè RC ®−îc chän theo tµi liÖu [4] : R2 =12,5 Ω ; C2 = 4 µF. + §Ó b¶o vÖ van do c¾t ®ét biÕn ¸p non t¶i, ng−êi ta th−êng m¾c mét m¹ch R- C ë ®Çu ra cña mét m¹ch chØnh l−u cÇu 1 pha phô b»ng c¸c Diode c«ng suÊt bÐ M¹ch cÇu 1 pha dïng Diode t¶i RC b¶o vÖ cho m¸y biÕn ¸p non t¶i Th«ng th−êng gi¸ trÞ tù chän trong kho¶ng 10 ÷ 200µF. Chän theo tµi liÖu [4] : R3 =470 Ω ; C3 = 10 µF. Chän gi¸ trÞ ®iÖn trë R4 = 1,4(kΩ). II. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi thysistor ( tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động lực của bộ chỉnh lưu thysistor). Chính vì vậy nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi. 2.1 Kh¸i niÖm vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn  Nguyªn lý: §èi víi chØnh l−u Thyristor th× m¹ch ®iÒu khiÓn cã vai trß rÊt quan träng, v× nã quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l−îng vµ ®é tin cËy cña bé biÕn ®æi. Thyristor D D D D R C D1 D2 D4 D3 R R ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 50 - chØ më khi cã ®iÖn ¸p d−¬ng ®Æt vµo anèt vµ cã xung d−¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn. Sau khi Thyristor më xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông n÷a. §iÒu khiÓn Thyristor trong s¬ ®å chØnh l−u hiÖn nay th−êng gÆp lµ ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Néi dung cña nguyªn t¾c nµy cã thÓ m« t¶ theo gi¶n ®å (h×nh 3 - 8) nh− sau: Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin ®Æt vµo anèt cña Thyristor, ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc gãc më α cña Tiristo trong vïng ®iÖn ¸p + anèt, ta cÇn t¹o mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c, ta th−êng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa lµ ®iÖn ¸p r¨ng c−a Urc. Nh− vËy, ®iÖn ¸p tùa cÇn cã trong vïng ®iÖn ¸p d−¬ng anèt. Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm (t1,t4) ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (Urc = U®k), trong vïng ®iÖn ¸p d−¬ng anèt, th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn X®k. Thyristor ®−îc më tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn (t1,t4) cho tíi cuèi b¸n kú (hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0). Nguyªn lý ®iÒu khiÓn chØnh l−u. Udf Urc U®k X®k u t1 t2 t3 t4 t5 t t t t o o o o ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 51 -  Chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn + §iÒu chØnh ®−îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú d−¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn anèt – catèt cña van. + T¹o ra ®−îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më Thyristor. §é réng cña xung: dt di I t dtx = Idt : lµ dßng duy tr× cña van. dt di : tèc ®é t¨ng tr−ëng cña dßng. 2.2 Mét sè yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn  Xung ®iÒu khiÓn ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ ®é lín cña ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÒu khiÓn - Gi¸ trÞ nhá nhÊt kh«ng v−ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp cña nhµ s¶n xuÊt. - Gi¸ trÞ nhá nhÊt còng ph¶i ®¶m b¶o më ®−îc Thyristor trong mäi ®iÒu kiÖn. - Tæn hao c«ng suÊt trªn c¸c cùc ®iÒu khiÓn ph¶i nhá h¬n gi¸ trÞ cho phÐp.  §é lín xung ®iÒu khiÓn Khi t¶i cña m¹ch cã ®iÖn c¶m lín th× dßng ®iÖn chËm nªn ph¶i t¨ng ®é réng xung ®iÒu khiÓn. Th«ng th−êng ®é réng xung ®iÒu khiÓn kh«ng nhá h¬n 0,5µs.  Chia ®é dèc Ng−êi ta chia ®é dèc xung ®iÒu khiÓn lµm hai phÇn: §é dèc s−ên tr−íc vµ ®é dèc s−ên sau. §Ó më Thyristor cã thÓ dïng s−ên phÝa nµo còng ®−îc nh−ng ng−êi ta th−êng sö dông s−ên sau ®Ó më Thyristor. V× vËy, ®é dèc s−ên ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 52 - tr−íc xung ®iÒu khiÓn cµng cao th× Thyristor cµng tèt.Th«ng th−êng yªu cÇu ®é dèc cña xung ®iÒu khiÓn lµ: d 1,0 dt di k = ( A/ µs).  §é ®èi xøng cña xung trong c¸c kªnh ®iÒu khiÓn Trong bé biÕn ®æi nhiÒu pha, nhiÒu van, ®é ®èi xøng cña c¸c xung ®iÒu khiÓn gi÷a c¸c kªnh sÏ quyÕt ®Þnh ®Õn ®Æc tÝnh ra cña hÖ. NÕu xung ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng th× dßng ®iÖn trong c¸c pha sÏ cã gi¸ trÞ vµ h×nh d¹ng kh¸c nhau lµm mÊt c©n b»ng søc tõ ®éng cña m¸y biÕn ¸p. Do ®ã lµm t¨ng c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p.  §é tin cËy M¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i ®¶m b¶o lµm viÖc tin cËy trong mäi ®iÒu kiÖn nh− khi nhiÖt ®é m«i tr−êng thay ®æi, tÝn hiÖu nhiÒu tÇng… Xung ®iÒu khiÓn ph¶i Ýt phô thuéc vµo sù dao ®éng cña nhiÖt ®é, dao ®éng cña ®iÖn ¸p nguån, khö ®−îc nhiÔu c¶m øng vµ kh«ng ®Ó Thyristor më ngoµi ý muèn.  L¾p r¸p vµ vËn hµnh M¹ch ®iÒu khiÓn còng nh− m¹ch ®iÖn ph¶i sö dông hÕt c¸c thiÕt bÞ cã s½n, dÔ thay thÕ, dÔ l¾p r¸p, dÔ ®iÒu chØnh, l¾p lÉn vµ mçi khèi cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ®éc lËp. 2.3 S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn xung pha ®−îc chia ra lµm hai lo¹i dùa trªn nguyªn lý ®ång bé vµ kh«ng ®ång bé. S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn nh− sau: ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 53 - Chøc n¨ng cña c¸c kh©u nh− sau: a) Khèi ®ång bé Khèi ®ång bé hay cßn gäi lµ khèi ®iÖn ¸p chuÈn sÏ t¹o ra ®iÖn ¸p Uo thay ®æi theo thêi gian cã d¹ng h×nh sin, vu«ng, r¨ng c−a... Nhê khèi so s¸nh ®iÖn ¸p chuÈn Uo sÏ ®−îc so s¸nh víi U®k cña bé biÕn ®æi. Khi ®iÖn ¸p ra Uo = U®k ë ®Çu ra cña bé so s¸nh sÏ xuÊt hiÖn xung vµ sau ®ã xung nµy sÏ ®−îc khuÕch ®¹i lªn vµ ®−a vµo cùc ®iÒu khiÓn Thyristor. §iÖn ¸p chuÈn thay ®æi theo thêi gian ®−îc t¹o ra víi ®iÖn ¸p l−íi, chÝnh v× thÕ ®iÖn ¸p chuÈn vµ xung ®−îc t¹o ra ®ång bé theo thêi gian bé biÕn ®æi víi ®iÖn ¸p l−íi xoay chiÒu. B»ng c¸ch thay ®æi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p U®k ta cã thÓ thùc hiÖn ®−îc sù dÞch chuyÓn theo thêi gian xung ra bé biÕn ®æi ®iÒu chØnh gãc kÝch α, tøc lµ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra cña bé biÕn ®æi. b) Khèi t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a Kh©u nµy ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p r¨ng c−a so s¸nh víi U®k ®iÓm c©n b»ng lµ thêi ®iÓm ph¸t xung. H×nh d¹ng cña Urc phô thuéc vµo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn, ë ®©y ta chän nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. §iÖn ¸p Urc lµ ®iÖn ¸p ®ång pha ¸p l−íi. Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Ó t¹o ra Urc: + S¬ ®å dïng ®ièt vµ tô ®iÖn + S¬ ®å dïng tranzitor + S¬ ®å dïng vi m¹ch §ång Bộ R¨ng c−a So s¸nh T¹o xung U®k S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn U®k ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 54 - c) Khèi so s¸nh NhiÖm vô cña kh©u so s¸nh lµ t¹o ra ®iÖn ¸p Urc víi U®k ®Ó x¸c ®Þnh thêi ®iÓm ph¸t xung më Thyristor. §Ó so s¸nh c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù, ng−êi ta cã thÓ dïng tranzitor hoÆc K§TT. K§TT cã nh÷ng −u ®iÓm sau: - §iÖn trë vµo v« cïng lín: Rv = ∞ - HÖ sè khuÕch ®¹i : K = ∞ - §iÖn trë ra : Rr = 0. Nªn ngµy nay, chñ yÕu dïng K§TT d) Khèi t¹o xung Bé t¹o xung cã nhiÖm vô t¹o ra xung cã d¹ng ®é dµi vµ c«ng suÊt ®ñ ®Ó më Thyristor. C¸c bé t¹o xung th−êng cã d¹ng sau: - Bé t¹o xung ®¬n lµ c¸c bé khuÕch ®¹i xung cã nhiÖm vô t¹o ra c¸c xung ®¬n cã ®é dµi æn ®Þnh. - Bé t¹o xung cã ®é dµi tuú ý vµ ®−îc trén víi xung cã tÇn sè ccÊu tróc. - Bé t¹o xung t¹o ra c¸c sè l−îng kh¸c nhau tuú theo chÕ ®é hoÆc s¬ ®å. Bé t¹o xung ®¬n cã s¬ ®å ®¬n gi¶n nhÊt, ®é tin cËy cao vµ th−êng ®−îc dïng cho m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n. Bé t¹o xung cã trén xung víi tÇn sè cao ch« phÐp sö dông c¸c xung cã ®é dµi tuú ý, nh−ng vÉn ®¶m b¶o kÝch th−íc m¸y biÕn ¸p xung gän nhÑ. Bé t¹o xung kiÓu nµy thÝch hîp víi nh÷ng xung cã ®é dµi Tx > 60 o. Bé t¹o xung cã sè l−îng xung ®¬n tuú ý cho phÐp gi¶m ®−îc nh−îc ®iÓm cña bé ph¸t xung réng. Bé nµy hay ®−îc dïng cho bé biÕn ®æi ë chÕ ®é dßng gi¸n ®o¹n vµ khi kh«ng muèn ®−a xung lªn cùc ®iÒu khiÓn kyhi ®iÖn ¸p anot ©m h¬n so víi catèt, do ®ã t¨ng ®é tin cËy cña s¬ ®å ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 55 - e) KhuÕch ®¹i xung  S¬ ®å nguyªn lý D1 D2 D3 Dth R2 R1 T M¹ch khuÕch ®¹i xung  Chøc n¨ng KhuÕch ®¹i cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®−a ®Õn ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c van b¸n dÉn c«ng suÊt ®¶m b¶o c¸c tham sè c¬ b¶n nh− biªn ®é, ®é réng vµ c«ng suÊt. H¬n n÷a, nã cßn cã nhiÖm vô c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc.  Nguyªn lý ho¹t ®éng S¬ ®å gåm mét kho¸ Tranzitor T ®−îc ®iÒu khiÓn bëi mét xung cã ®é réng xung Tx. Khi T më b·o hoµ, gÇn nh− toµn bé ®iÖn ¸p nguån +E ®−îc ®Æt lªn cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung. §iÖn ¸p c¶m øng bªn phÝa thø cÊp cã cùc tÝnh t−¬ng øng më ®ièt D2, ®−a dßng ®iÒu khiÓn vµo gi÷a cùc ®iÒu khiÓn vµ catèt cña Thyristor Dth. §ièt D3 cã t¸c dông lµ gi¶m ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt lªn K vµ cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristor Dth khi ®iÖn ¸p catèt d−¬ng h¬n anèt. §iÒu nµy ®¶m b¶o an toµn cho tiÕp gi¸p G – K cña Thyristor T kho¸ l¹i, dßng colector – emitor cña nã b»ng 0 ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 56 - f) BiÕn ¸p xung BiÕn ¸p xung ®Ó c¸ch ly gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn, phèi hîp trë kh¸ng gi÷a tÇng K§X vµ cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristor, Nh©n thµnh nhiÒu xung (BAX nhiÒu cuén thø cÊp) cho c¸c van cÇn më ®ång thêi nh− tr−êng hîp ph¶i m¾c nèi tiÕp hoÆc song song nhiÒu van. Yªu cÇu lín nhÊt cña biÕn ¸p xung lµ truyÒn xung tõ m¹ch ®iÒu khiÓn lªn cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristor víi ®é mÐo phi tuyÕn Ýt nhÊt. 2.4 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn Dùa trªn nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn vµ nh÷ng yªu cÇu cña m¹ch ®iÒu khiÓn, ta cã thÓ thiÕt kÕ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn nh− sau: ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 57 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 58 - b) Nguyªn lý lµm viÖc: Gi¶ sö nöa chu kú ®Çu ®ièt D1 th«ng, ®ièt D2 kho¸, nöa chu kú sau ®ièt D1 kho¸ vµ ®ièt D2 th«ng. §iÖn ¸p ®−îc chØnh l−u hai nöa chu kú lÊy ®iÖn ¸p ©m ®i qua ®iÖn trë R1 ®−îc ®−a vµo ®Çu ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1 ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®Æt Uo ®−îc lÊy tõ ®Êt – R3 – R2 ®−a vµo cöa kh«ng ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1. Khi: + Uo > U1 => ®iÖn ¸p ra U2 lµ d−¬ng + Uo ®iÖn ¸p ra U2 lµ ©m Khi tÝn hiÖu U2 ra lµ d−¬ng th× ®ièt D3 bÞ kho¸ tô C ®−îc n¹p ng−îc tõ +E – R7 – VR1 - C - ®Êt. §iÖn ¸p trªn tô C gi¶m dÇn vÒ 0, Dz th«ng. Khi tÝn hiÖu U2 lµ ©m th× ®ièt D3 th«ng tô C ®−îc n¹p ®Çu ra A2 – C – R5 – D3 - ®Êt. §iÖn ¸p trªn tô C t¨ng dÇn b»ng Dz. Khi tô C phãng, n¹p th× ®Çu ra cã ®iÖn ¸p r¨ng c−a ®−a vµo ®Çu ®¶o cña khÕch ®¹i thuËt to¸n A3 ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®−îc lÊy tõ +E – R9 – VR2 - ®Êt ®−a vµo cöa kh«ng ®¶o cña khÕch ®¹i thuËt to¸n A3. Khi: + U®k ®iÖn ¸p ra U4 lµ ©m + U®k > U3 => ®iÖn ¸p ra U4 lµ d−¬ng VËy ®Çu ra cña khÕch ®¹i thuËt to¸n A3 lµ xung h×nh ch÷ nhËt cã gi¸ trÞ ©m d−¬ng. Xung vu«ng nµy ®−îc trén víi xung chïm cã tÇn sè 10KHz ®−îc lÊy tõ bé dao ®éng dïng khÕch ®¹i thuËt to¸n A4. XÐt ë n−a chu kú ®Çu ®ièt D11 th«ng, cßn ®ièt D12 kho¸ bãng T1 më, T3 kho¸. Lóc nµy cã dßng tõ +E – R20 – BAX – ECT1 – R16 - ®Êt. Trªn R16 cã biÕn ¸p ®Æt vµo baz¬ T2 lµm cho T2 më. Trong nöa chu kú sau ®ièt D11 kho¸ cßn ®ièt D12 th«ng, bãng T1 kho¸, T3 më lóc nµy cã dßng tõ +E – R21 – BAX – ECT3 – R22 - ®Êt. Trªn R22 cã biÕn ¸p ®Æt vµo baz¬ T4 lµm cho T4 më. Khi c¸c bãng më th× tÝn hiÖu mãc vßng qua biÕn ¸p xung, bªn cuén thø cÊp ta nhËn ®−îc c¸c xung ®iÒu khiÓn ®Ó më c¸c Thyristor. ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 59 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 60 - 2.5 TÝnh to¸n c¸c khèi trong m¹ch ®iÒu khiÓn a) Khèi ®ång pha M¹ch t¹o tÝn hiÖu ®ång bé dïng chØnh l−u nöa chu kú cã ®iÓm trung tÝnh (D1, D2) ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p chØnh l−u U(1) h×nh (3 - 9). §iÖn ¸p U(1) ®−îc so s¸nh víi Uo ®Ó t¹o ra c¸c tÝn hiÖu t−¬ng øng víi ®iÓm mµ ®iÖn ¸p nguån ®i qua ®iÓm kh«ng. Uo cµng nhá th× xung U(2) cµng hÑp vµ ph¹m vi ®iÒu chØnh cµng lín. NÕu chän αmax = 175 o th×: Uo = o 2 5sinU.2 Theo yªu cÇu thiÕt kÕ ®å ¸n. BA§F dïng lâi thÐp kü thuËt ®iÖn h×nh ch÷ E cã tiÕt diÖn lâi thÐp lµ: S = 12 cm2 víi c«ng suÊt b»ng t−¬ng øng lµ P = 122 / 1,44 = 100 (W) §iÖn ¸p thø cÊp lÊy b»ng 12 V, cßn ®iÖn ¸p cuén s¬ cÊp lµ 240 V ®Ó nèi vµo l−íi ®iÖn. Theo kinh nghiÖm ta chän sè vßng vol lµ no = K/ S Trong ®ã: BAD D D - A1 R1 R4 R3 VR1 +12 -12 UB S¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha R2 ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 61 - K - lµ hÖ sè biÕn ¸p: 36 ÷ 42 (vßng) no = 40 : 12 = 3,3 (vßng/ vol) Sè vßng d©y cuén s¬ cÊp : W1 = no . U1 = 3,3 . 240 = 792 (vßng) Sè vßng d©y cuén thø cÊp : W2 = no . U2 = 3,3 . 12 = 40 (vßng) T¹i ®iÓm A. §iÖn ¸p ®ång pha lÊy tõ cuén thø cÊp MBA qua mét m¹ch läc R1 , C1 ®−a ®Õn ®Çu vµo cña K§TT U1A. Ta chän : R1 = R2 = R3 = R4 = 10 KΩ VR1 = 50 KΩ b) M¹ch t¹o ®iÖn ¸p tùa (®iÖn ¸p r¨ng c−a) Ta th−êng chän s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. S¬ ®å nµy ®−îc x©y dùng trªn nguyªn t¾c sö dông m¹ch tÝch ph©n. Qu¸ tr×nh phãng n¹p cña tô ®−îc thùc hiÖn nhê nguån n¹p cho tô lµ nguån hai cùc tÝnh. Khi - A2 + C1 R5 +12 S¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa U VR +12 R4 -12 Dz ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 62 - ®iÖn ¸p ®Çu vµo U(1) mang dÊu d−¬ng (+E), ®iÖn ¸p trªn tô (U2) sÏ ®−îc n¹p theo c«ng thøc nh− sau: U2 = UC = 1 2 T. C.R E− §iÖn ¸p trªn tô theo ph−¬ng tr×nh lµ ®−êng tuyÕn tÝnh dèc xuèng phÝa d−íi. NÕu ®iÖn ¸p ®Çu vµo mang dÊu ©m (-E), ®iÖn ¸p ra sÏ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: U2 = UC = 2 2 T. C.R E §iÖn ¸p trªn tô lóc nµy lµ ®−êng ®i lªn phÝa trªn. B»ng c¸ch thay ®æi thêi gian phãng (T1), thêi gian n¹p (T2) vµ c¸c gi¸ trÞ VR2, VR3 mét c¸ch t−¬ng øng, ta cã thÓ thay ®æi ®−îc d¹ng ®iÖn ¸p r¨ng c−a. Ta chän: VR2 = 10 KΩ VR3 = 50 KΩ R5 = 1 KΩ R6 = 56 KΩ R7 = 330 Ω R8 = 10 KΩ D2, D3 lo¹i 1ª C1 = 0,1 µF c) Kh©u so s¸nh K§TT U1A lµm viÖc trong chÕ ®é so s¸nh nªn ®Çu ra ®iÖn ¸p d¹ng xung h×nh ch÷ nhËt ®èi xøng. Gäi ®iÖn ¸p qua trë R2 lµ U1 Gäi ®iÖn ¸p qua trë R3 lµ U2 NÕu U1 > U2 th× ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm B bÞ lËt xuèng ©m nguån U1 < U2 th× ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm B lËt lªn trªn d−¬ng nguån. ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 63 - Ta chän :R9 = R10 = 10 KΩ d) Kh©u t¹o xung Kh©u so s¸nh 1 ta ®· nhËn ®−îc xung vu«ng réng kÐo dµi tõ khi xuÊt hiÖn ®Õn nöa chu kú ®ang xÐt cña ®iÖn ¸p chØnh l−u. NÕu xung ®iÒu khiÓn xuÊt hiÖn tõ thêi ®iÓm kÐo dµi cho ®Õn hÕt nöa chu kú míi kÕt thóc sÏ lµm háng cùc ®iÒu khiÓn. §Ó t¹o xung víi vµi µs ta dïng m¹ch vi ph©n R12, C2 . Tô C2 vµ R12 lµ ®Ó vi ph©n xung vu«ng sau kh©u so s¸nh thµnh xung ®¬n cã biªn ®é b»ng hai lÇn biªn ®é h×nh ch÷ nhËt - A3 + R9 R10 Uc S¬ ®å kh©u so s¸nh - A4 + R12 R13 R16 R15 R14 C2 UD . S¬ ®å kh©u t¹o xung ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 64 - tD = R12. C2 = 100 µs = 10- 4 (s) chän C2 = 0,047 µF = 0.047 . 10-6 F => R12 = Ω= − − K13,2 10.047,0 10 6 4 Khi ®iÖn ¸p ®−a tõ kh©u so s¸nh ë møc thÊp (-Ubh) th× tô C2 ®−îc n¹p b»ng nguån ©m lªn ®Õn trÞ sè b»ng Ubh. Khi ®iÖn ¸p so s¸nh chuyÓn lªn møc (+ Ubh ) vµo thêi ®iÓm nµy R4 xuÊt hiÖn 1 xung ®iÖn ¸p cã gi¸ trÞ b»ng ®iÖn ¸p cã s½n trªn tô ( Ubh ) céng ®iÖn ¸p ra cña kh©u so s¸nh còng b»ng Ubh. Do chóng m¾c nèi tiÕp nhau nªn tæng b»ng +2Ubh. Sau ®ã tô C2 b¾t ®Çu qu¸ tr×nh n¹p ®¶o ®Ó cuèi cïng ®¹t trÞ sè Ubh nh−ng ng−îc dÊu ban ®Çu. Xung vi ph©n ®−îc ®−a ®Õn K§TT U1B. - A1 + D1 D2 R6 R2 U1B R7 R8 -U D S¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p UD ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 65 - §Çu vµo (-) U1B ®Æt d−íi ®iÖn ¸p do ph©n ¸p R6, R7 t¹o nªn. Nh− vËy, ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm C = 0 V, ®ièt D1 th«ng lµm ®Çu vµo (-) cña K§TT ©m h¬n ®Çu vµo (+) nªn ®Çu ra cña K§TT sÏ b·o hoµ ë gÇn (+) nguån. Khi xung nhän ë ®iÓm C cã gi¸ trÞ (-). §ièt D1 kho¸, D2 th«ng lµm ®Çu vµo (+) cña K§TT ©m h¬n so víi ®Çu vµo (-). KÕt qu¶ ®Çu ra còng bÞ lËt xuèng ©m nguån. Nh− vËy, t¹i D cã d¹ng xung víi phÇn (-) rÊt hÑp t¹i thêi ®iÓm nµy ®iÖn ¸p anot ®i qua gi¸ trÞ b»ng 0. §©y lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cho m¹ch t¹o xung r¨ng c−a trªn K§TT U1C. Chän R5, R6, R7, R8 dùa trªn ®iÒu kiÖn sau: VËy chän : R5 = R8 = R7 = 10 KΩ => (tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ) R6 = 5 KΩ e) TÝnh biÕn ¸p xung + Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t Ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã: ∆B = 0,3 (T), ∆H = 30 ( A/m ) [1], kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ. + Tû sè biÕn ¸p xung : th−êng m = 2 ÷ 3, chän m = 3 + §iÖn ¸p cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U2 = Udk = 3,0 (v) + §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U1 = m. U2 = 3.3 = 9 (v) + Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung: I2 = Idk = 0,1 (A) + Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: I1 = I2 / m = 0,1/ 3 = 0,033(A) ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 66 - + §é tõ thÈm trung b×nh t−¬ng ®èi cña lâi s¾t: µtb = ∆B/ µ0 . ∆H = 8.103 trong ®ã : µ0 = 1,25 . 10-6 (H/ m) - lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã: V = Q . L = ( µtb . µ0 . tx . sx . Ul . Il )/ ∆B2 Thay sè V = 0,834 . 10-6 (m3 ) = 0,834 ( cm3 ). Chän m¹ch tõ cã thÓ tÝch V= 1,4 (cm3 ). Víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch th−íc m¹ch tõ nh− sau: [1] a = 4,5 mm b = 6 mm Q = 0,27 cm2 = 27 mm2 d = 12 mm D = 21 mm ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ : l = 5,2 (cm) + Sè vßng quÊn d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung: Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ : U1 = w1 . Q. dB/ dt = w1 . Q. ∆B/tx w1 = U1 tx / ∆B.Q = 186 ( vßng ) + Sè vßng d©y thø cÊp W2 = w1 / m = 186/ 3 = 62 (vßng ) + TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: S1 = I1 /J1 = 33,3.10 -3 / 6 = 0,0056 (mm2 ). Chän mËt ®é dßng ®iÖn: j1 = 6 ( A/mm 2 ). ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 67 - + §−êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp : d1 = pi 14S = 0,084 (mm) Chän: d = 0,1 (mm). + TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: S2 = I2 / J2 = 0,1/ 4 = 0,025 (mm 2 ). Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4 (A/ mm 2 ) + §−êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: d1 = pi 2S4 = 0,178 (mm) Chän d©y cã ®−êng kÝnh: d2 = 0,18 (mm). + KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy: Kld = ) 4 ( 2W2S1W.1S d 2 +pi + = d 2W1W. dd 2 2 2 1 21 + = 0,03 Nh− vËy, cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt f) TÝnh tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng Chän Tranzitor c«ng suÊt lo¹i Tr3 lo¹i 2SC9111 lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã c¸c th«ng sè: Tranzitor lo¹i npn, vËt liÖu b¸n dÉn lµ Si . §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emito : UCBO = 40(v) §iÖn ¸p gi÷a Emito vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colecto : UEBO = 4(v) Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colecto cã thÓ chÞu ®ùng : Icmax = 500 (mA). C«ng suÊt tiªu t¸n ë Colecto : Pc = 1,7 (w) NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p : T1 = 175 0 C HÖ sè khuÕch ®¹i : β = 50 ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 68 - Dßng lµm viÖc cña Colecto : Ic3 = I1 = 33,3 (mA). Dßng lµm viÖc cña Baz¬ : IB3 = Ic3 / β = 33,3/50 = 0,66(A) Ta thÊy r»ng víi lo¹i Tiristo ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ Udk = 3,0 (v), Idk = 0,1 (A), nªn dßng Colecto – Baz¬ cña Tranzito Ir3 kh¸ bÐ, trong tr−êng hîp nµy, ta cã thÓ kh«ng cÇn Tranzito I2 mµ vÉn cã ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tranzito. Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung: E = +12 ( V) ta ph¶i m¾c thªm ®iÖn trë R10 nèi tiÕp víi cùc Emitor cña Ir3, R1. R10 = ( E - U1 ) / I1 = 90 (Ω) TÊt c¶ c¸c ®i«t trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dïng lo¹i 1N4009 cã tham sè: + Dßng ®iÖn ®Þnh møc : Idm = 10 (A) + §iÖn ¸p ng−îc lín nhÊt : UN = 25 (v), + §iÖn ¸p ®Ó cho ®i«t më th«ng : Um = 1 (v) g) TÝnh chän bé t¹o xung chïm Mçi kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i dïng 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n, do ®ã ta chän 6 IC lo¹i TL 084 do h·ng TexasInstruments chÕ t¹o, mçi IC nµy cã 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Th«ng sè cña TL084 : §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 ÷ 850 C C«ng suÊt tiªu thô : P = 680 (mW) = 0,68 (W) Tæng trë ®Çu vµo : Rin = 10 6 ( MΩ) Dßng ®iÖn ®Çu ra : Ira = 30 ( pA). Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp : du/dt = 13 (V/µs) ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 69 - M¹ch t¹o chïm xung cã tÇn sè f = 1/2fx = 3 ( kHz) hay chu kú cña xung chïm T = 1/f = 334 (µs) ta cã : T = 2 . R8 . C2 . ln(1 + 2 . R6 / R7) Chän R6 = R7 = 33(µs) . th× T = 2,2 R8. C2 = 334 (µs) vËy : R8. C2 = 151,8 (µs) Chän tô C2 = 0,1µs cã ®iÖn ¸p U = 16 (V) ; R8 = 1,518 (Ω). §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p m¹ch th× ta chän R8 lµ biÕn trë 2 KΩ h) TÝnh chän tÇng so s¸nh KhuÕch ®¹i thuËt to¸n ®· chän lo¹i TL 084 Chän : R4 = R5 > Uv/ I v = 12/ 1.10 -3 = 12 (KΩ) 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 Ilv < 1 (m A). Do ®ã ta chän R4 = R5 = 15 (KΩ) khi ®ã dßng vµo A3 : Ivmax = 12/ (15. 10 3) = 0,8 ( m A) j) TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p nguån nu«i vµ ®ång pha 1- 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, mét cuén s¬ cÊp vµ hai cuén thø cÊp. 2- §iÖn ¸p lÊy ra ë thø cÊp m¸y biÕn ¸p lµm ®iÖn ¸p ®ång pha lÊy ra thø cÊp lµm nguån nu«i: U2 = U2dph = UN = 9 (V). 3- Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®ång pha: I2dph = 1( m A) ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 70 - 4- C«ng suÊt nguån nu«i cÊp cho biÕn ¸p xung: Pdph = 6 . U2dph . I2dph = 6 . 9 . 1 . 10 -3 = 0,054 (w) . 5- C«ng suÊt tiªu thô ë 6 IC TL 084 sö dông lµm khuÕch thuËt to¸n ta chän hai IC TL 084. P81c = 8 . PIC = 8 . 0,68 = 5,12 (w) 6- C«ng suÊt BAX cÊp cho cùc ®iÒu khiÓn Tiristo. Px = 6 . Udk . Idk = 6 . 3 . 0,1 = 1,8 = 6,976 (W) 7- C«ng suÊt sö dông cho viÖc t¹o nguån nu«i. PN = Pdph + P81c + Px PN = 0,056 + 5,12 + 1,8 = 6,976 ( W) . 8- C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p cã kÓ ®Õn 5% tæn thÊt trong m¸y: S= 1,05 . (Pdph + PN ) = 1,05 . ( 0,054 + 6,976) = 7,38 ( VA). 9- Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p: I2 = S : 6 . U2 = ( 7,38 : 6 ) . 9 = 0,137 (A) 10- Dßng ®iÖn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p : I1 = S/ 3.U2 = 7,38/3. 220 = 0,0112(A) 11- TiÕt diÖn trô cña m¸y biÕn ¸p ®−îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm : Qt = kQ . fm S . = 1,33( cm2) Trong ®ã: kQ = 6 - hÖ sè phô thuéc ph−¬ng thøc lµm m¸t. m = 3 - sè trô cña biÕn ¸p . f = 50 - tÇn sè ®iÖn ¸p l−íi. ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn trô theo b¶ng [7] Qt = 1,63 (cm 2). ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 71 - kÝch th−íc m¹ch tõ l¸ thÐp dµy σ = 0,5 (mm) Sè l−îng l¸ thÐp : 68 l¸ a=12mm b=16mm h=30mm hÖ sè Ðp chÆt kc= 0,85 . 12- Chän mËt ®é tõ c¶m B =1T ë trong tô ta cã sè vßng d©y s¬ cÊp : w1 = Qt.B.f.44,4 1U = 6080 ( vßng) 13- Chän mËt ®é dßng ®iÖn : J1 = J2 = 2,75 (A/mm 2) TiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp: S1 = 11 J.U.3 S = 0,0043 (mm2) ®−êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp : d1 = pi 1.4 S = 0,074 (mm) Chän d1= 0,1 mm ®Ó ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. §−êng kÝnh cã kÓ c¸ch ®iÖn: dlcd = 0,12 (mm). 14- Sè vßng d©y quÊn thø cÊp : W2 = W1. U2/ U1 = 249 ( vßng) 15- TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp : S2 = S / (6. U2. J2) = 0,053 (mm 2) 16- §−êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp : d2 = pi 2S.4 = 0,260 (mm) ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 72 - ChuÈn ho¸ ®−êng kÝnh : d2 = 0,26 (mm) ®−êng kÝnh cã kÓ ®Õn c¸ch ®iÖn : d2cd = 0,31 (mm) 17- Chän hÖ sè lÊp ®Çy : kld = 0,7 . víi kld = h. )1w.1w..( k dd ld 2 cd2 2 lcd4 +pi = 8,3 (mm) chän: c = 12mm. 18- ChiÒu dµi m¹ch tõ : L = 2 . c + 3 . a =2 . 12 + 3 . 12 = 60 (mm). 19- ChiÒu cao m¹ch tõ: H = h + 2 . a = 30 + 2 .12 = 54(mm). 20- TÝnh chän ®i«t cho bé chØnh l−u nguån nu«i : + Dßng ®iÖn hiÖu dông qua ®i«t : ID.HD = 2 I 2 = 0,099 (A) + §iÖn ¸p ng−îc lín nhÊt mµ ®i«t ph¶i chÞu : UNmax = 6 . U2 = 22 (v) + Chän ®i«t cã dßng ®Þnh møc: Idm ≥ Ki . IDMD = 10 . 0,1 = 1,1 (A) Chän ®i«t cã ®iÖn ¸p ng−îc lín nhÊt : Un = ku . UNmax = 2 . 22 = 44 (V) Chän ®i«t lo¹i KII208A cã c¸c th«ng sè: + Dßng ®iÖn ®Þnh møc : Idm = 1,5 (A) + §iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i cña ®i«t : UN = 100 (V). ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 73 - PhÇn iv ThiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn cho hÖ thèng truyÒn ®éng m¸y n©ng I. Thiết kế mạch động lực : 1.1 Sơ đồ mạch động lực CD RN C1 R1 R2 T1 T2 C3 R3 R4 C2 C4 D1 D2 T N N T H H Rh CK T + - CK DC CC ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 74 - Theo đề tài thiết kế động cơ được sử dụng hãm động năng nên điện trở hãm Rh được đưa vào để tiêu tán năng lượng điện mà động cơ phát ra 1.2 Tính chọn các thiết bị của mạch động lực : 1.2.1.Chän ®iÖn trë h·m ®éng n¨ng : Khi h·m ®éng n¨ng ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp ta c¾t phÇn øng ®éng c¬ ra khái l−íi ®iÖn vµ ®ãng vµo mét ®iÖn trë RH. Tuú vµo gi¸ trÞ cña RH mµ thêi gian h·m nhanh hay chËm. Ta chän ®iÖn trë h·m sao cho dßng ®iÖn h·m ban ®Çu n»m trong giíi h¹n cho phÐp IH=(2÷2.5)I®m ®éng c¬. C¸c b−íc tÝnh to¸n: R− + RH = E IUcp I−cp lµ dßng ®iÖn cùc ®¹i cho phÐp cña phÇn øng vµ I−cp ≤ 2,5 I®m IH= I−cp = E R R K R Ru H E n u H+ = + . ≤ 2,5 I®m Trong ®ã R−= (1,29 + 0,55 + 0,105) = 1,945(Ω) KE=0,29 suy ra IH = 2,5 I®m=2,5.19 = 47,5 (A) vËy RH= 750 0 29 38 1 945 . , . ,− = 3,778 (Ω) , LÊy RH = 4(Ω). II.Thiết kế mạch điều khiển D MT MN T N N T T N RN DT DN Rth Rth H N T ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 75 - • Các thành phần trên sơ đồ DT/DN: Nút dừng thuận/nghịch MT/MN: Nút mở thuận/nghịch KT/KN: Cuộn dây công tắc tơ thuận/nghịch Rth: Role thời gian H: Công tắc tơ hãm ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 76 - phÇn v thuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý vµ m« pháng m¹ch ®iÖn m¸y n©ng I. ThuyÕt minnh s¬ ®å nguyªn lý hÖ truyÒn ®éng T-§ cho m¸y n©ng 1.1 S¬ ®å toµn m¹ch: 1.2 Thuyết minh nguyên lý hoạt động Đóng cầu dao CD cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển Để điều chỉnh động cơ quay thuận hoặc ngược ta bấm nút MT/MN,khi đó công tắc tơ T/N sẽ có điện,tiếp điểm duy trì T/N sẽ đóng lại khi bỏ tay khỏi nút bấm.Đồng thời nút bấm liên động DT/DN sẽ mở ra,công tắc tơ N/T không có điện.Bên mạch động lực,các tiếp điểm thưởng mở T/N đóng lại cấp điện CD RN C1 R1 R2 T1 T2 C3 R3 R4 C2 C4 D1 D2 T N N T H H Rh CK T CK D D MT MN T N N T T N RN DT DN Rth Rth H N T CC ~220v - + ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 77 - cho động cơ bắt đầu quay thuận/ngược. Tiếp điểm H chưa mở vì bên mạch điều khiển công tắc tơ H chưa được cấp điện. Động cơ hoạt động qua cầu chỉnh lưu 1 pha bán điều khiển.Ban đầu động cơ hoạt động bình thường với nửa chu kỳ đầu mở thyristor T1,T2. §Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®éng c¬ ta ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®¨t vµo ®Çu ®éng c¬,b»ng viÖc thay ®æi gãc më α.NÕu gãc më α cµng nhá th× ®iÖn ¸p ®Æt lªn ®éng c¬ U t¨ng = > ®éng c¬ ch¹y nhanh, vµ ng−îc l¹i α lín th× U gi¶m = > ®éng c¬ quay chËm. Muốn dừng dộng cơ,ấn nút D,khi đó T/N mất điện,tiếp điểm thường đóng T/N đang được mở sẽ đóng lại,cấp điện cho công tắc tơ H,các tiếp điểm H bên mạch động lực đóng lại,tác động điện vào điện trở hãm RH,bắt đầu quá trình hãm dừng động cơ.Sau một khoảng thời gian chỉ định,tiếp điểm thường đóng mở chậm Rth mở ra,H mất điện,động cơ hãm dừng tự do.Kết thúc quá trình hãm động năng. Khi xảy ra sự cố,RN tác động,tiếp điểm thường đóng RN bên mạch điều khiển mở ra,động cơ mất điện. ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 78 - II. Mô phỏng sơ đồ hệ thống truyền động điện cho truyền động máy nâng Sơ đồ mạch điện hệ thống truyền động máy nâng ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 79 - Kết luận Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Gia Thị Định trong đề tài này Mặc dù, có rất nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế, nên trong đồ án này em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy, em rất mong nhận được những ý kiến quý báu của thầy, cô cùng sự góp ý chân thành của các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên , ngày...........tháng ..........năm 2011 Sinh Viên .................................... ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhãm 2 - §iÖn A - Khãa 42 - 80 -