Đề tài " Thiết kế chỉnh lưu cầu 3 pha điều kiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập " Chương 4 ppt

28 2.5K 28
Đề tài " Thiết kế chỉnh lưu cầu 3 pha điều kiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập " Chương 4 ppt

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Chương IV TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 4.1.1 Sơ đồ nguyên lý: ĐIỆN ÁP TỰA ĐP T Uc KĐ XUNG SS Hình 4-1: Sơ đồ khối điều khiển thyristor 4.2 Nguyên tắc điều khiển: Trong thực tế người ta thường dùng hai nguyên tắc điều khiển sau: “ Thẳng đứng tuyến tính thẳng đứng arccos ” , để thực vị trí xung nửa chu kỳ dương điện áp đặt thyristor 4.2.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính: Theo nguyên tắc người ta thường dùng hai điện áp: - Điện áp đồng ( Us ) , đồng với điện áp đặt anôt – catôt thyristor , thường đặt vào đầu đảo khâu so sánh - Điện áp điều khiển ( Ucm ) , điện áp chiều , điều chỉnh biên độ Thường đặt vào đầu không đảo khâu so sánh Do hiệu điện đầu vào khâu so sánh là: Ud = Ucm – Us ; Khi Us = Ucm khâu so sánh lật trạng thái, ta nhận sường xuống điện áp đầu khâu so sánh Sườn xuống thông qua đa hài trạng thái bền ổn định tạo xung điều khiển Us Ucm Us -Usm Ucm ωt α π α 2π Hình 4-2 : Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính : Như cách làm biến đổi Ucm , ta điều chỉnh thời điểm xuất xung , tức điều chỉnh góc α GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Giữa α Ucm có quan hệ sau : U cm α = π U ; Người ta lấy Ucmmax = Usmax ; s max 4.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos : Theo nguyên tắc người ta dùng hai điện áp : - Điện áp đồng Us , vượt trước UAK = Um Sinωt thyristor góc π Us = Um Cosωt - Điện áp điều khiển Ucm điện áp chiều , điều chỉnh biên độ theo hai chiều dương âm Nếu đặt Us vào cổng đảo Ucm vào cổng không đảo khâu so sánh : Khi Us = Ucm , ta nhận xung mảnh đầu khâu so sánh khâu lật trạng thái Um Cosα = Ucm ; (31) U cm Do α = arccos( U ) ; m (3-2) Khi Ucm = Um α = ; Khi Ucm = α = π ; Khi Ucm = - Um α = π ; Us UAK Um UAK Ucm π Us ωt 2π α Hình 4-3 : Nguyên tắcmđiều khiển thẳng đứng arcoss -U Như , điều chỉnh Ucm từ trị Ucm = +Um , đến trị Ucm = -Um ta điều chỉnh góc α từ đến α Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arcos” sử dụng thiết bị chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao 4.3 Các khâu mạch điều khiển : 4.3.1 Khâu đồng pha : Sơ đồ hình 4–4a sơ đồ đơn giản , dể thực với số linh kiện chất lượng điện áp tựa không tốt Độ dài phần biến thiên tuyến tính điện áp tựa khơng phủ hết 1800 Do , góc mở van lớn bị GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG giới hạn Hay nói cách khác , theo sơ đồ điện áp tải không điều khiển từ tới cực đại mà từ trị số khác đến trị số cực đại Để khắc phục nhược điểm dãi điều chỉnh sơ đồ hình 4– 4a người ta sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa sơ đồ hình 4-4b Theo sơ đồ , điện áp tựa có phần biến thiên tuyến tính phủ hết nửa chu kỳ điện áp Do cần điều khiển điện áp từ không tới cực đại hồn tồn đáp ứng Dưới ta gới thiệu số khâu đồng pha ta chọn hình d; -E A u1 D1 R2 R2 B D2 R1 -E C Tr A R1 C u1 ura u2 C D1 Hình -a ura Hình-b +E R1 uv Ghép quang D R2 ura C Hình-c R2 A u1 R1 -12 _ A + B Tr C D1 A P -12 _ A +2 +12 +12 C Ura Hình-d Hình 4-4 : Một số khâu đồng pha điển hình Với đời linh kiện ghép quang , ta sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa ghép quang hình 4-4c Nguyên lý chất lượng hai sơ đồ hình 4-4b 4-4c tương đối giống Ưu điểm sơ đồ hình 4-4c chổ không cần biến áp đồng pha , đơn giản việc chế tạo lắp đặt GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Các sơ đồ có chung nhược điểm việc mở , khoá tranzitor vùng điện áp lân cận thiếu xác , làm cho việc nạp , xã tụ vùng điện áp lưới gần không ý muốn Ngày vi mạch chế tạo ngày nhiều , chất lượng ngày cao , kích thước ngày gọn , ứng dụng vi mạch vào thiết kế mạch đồng pha cho ta chất lượng điện áp tựa tốt Trên sơ đồ 4-4d mô tả việc taọ điện áp tựa dùng khếch đại thuật toán UA UA ωt π 3π 2π 4π UB ωt UC α Urc ωt α Uđk Hình 4-5 : Giản đồ khâu đồng pha từ hình 4-4d 4.3.2 Khâu so sánh : Một số sơ đồ khâu so sánh thường gặp sau ta chọn hình 3-6b -E R3 urc toán ; R1 urc R2 R udk u _ A3 + -12 rc Ura Hình 4-6 : Các khâu so sánh thường gặp R2 A+12 udk a) R Bằng tranzitor ; b) Bằng cổng đảo khếch đại thuật Hình - b c) R2 cổng khếch đại Ura tốn ; Hai thuật Hình - c Để xác định thời điểm cần mở thyristor , cần so sánh hai tín hiệu Udk Urc, việc so sánh hai tín hiệu thực tranzitor (Tr) udk Hình - a GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG Ura TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG hình 4-6a Tại thời điểm Udk = Urc đầu vào Tr lật trạng thái khoá sang mở ( hay ngược lại từ mở sang khoá ) , làm cho điện áp bị lật trạng thái , ta đánh dấu thời điểm cần mở thyristor Với mức độ mở bảo hoà Tr phụ thuộc vào hiệu Udk ± Urc = Ub , hiệu có vùng điện áp nhỏ hàng vài mV , làm cho Tr khơng làm việc chế độ đóng cắt mong muốn , nhiều làm thời điểm mở thyristor bị lệch xa so với điểm cần mở Udk = Urc Khếch đại thuật tốn có hệ số khếch đại vô lớn , cần tín hiệu nhỏ (cỡ µV) đầu vào , đầu có điện áp nguồn ni , nên việc ứng dụng khếch đại thuộc toán làm khâu so sánh hợp lý Các sơ đồ so sánh dùng khếch đại thuật tốn hình 4-6b, c thường gặp sơ đồ Ưu điểm hẳn sơ đồ phát UU xung điều khiển xác Udk = rc rc U Udk +Vsat θ θ -Vsat Hình 4-7 : Sơ đồ so sánh hai tín hiệu khác dấu 4.3.3 Khâu khếch đại : Với nhiện vụ tạo xung phù hợp để mở thyristor tầng khếch đại cuối thường thiết kế tranzitor cơng suất , hình 4-8a Để có xung dạng kim gửi tới thyristor ta dùng biến áp xung , để có khếch đại cơng suất ta dùng Tr , điot D bảo vệ Tr cuộn dây sơ cấp biến áp xung Tr khoá đột ngột Mặt dù với ưu điểm đơn giản , sơ đồ không dùng rộng rãi , lẽ hệ số khếch đại Tranzitor loai nhiều khơng đủ lớn , để khếch đại tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang Tầng khếch đại cuối sơ đồ Darlington hình 4-8b , Thường hay dùng thực tế Sơ đồ hồn tồn đáp ứng u cầu khếch đại công suất , hệ số khếch đại nhân lên theo thông số Tranzitor Trong thực tế xung điều khiển cần có độ rộng bé ( cỡ khoảng 10 đến 200 µs ), mà thời gian mở thông Tranzitor công suất dài tối đa nửa chu kỳ cỡ 0,01s , làm cho công suất toả nhiệt dư Tr lớn kích thước dây quấn sơ cấp biến áp dư lớn Để giảm nhỏ công suất toả nhiệt Tr kích thước dây quấn sơ cấp máy biến áp xung , ta thêm tụ nối tầng hình 4-8c Theo sơ đồ , Tr mở cho dòng điện chạy GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG qua khoảng thời gian nạp tụ , nên dòng điện hiệu dụng chúng bé nhiều lần +E +E BAX BAX D D Tr R Tr1 R uv Tr uv a) b) +E BAX D C Tr1 R uv Tr D c) Hình 4-8 : Sơ đồ khâu khếch đại phân phối xung : a)Bằng tranzitor công suất , b) Bằng sơ đồ Darlington , c) Sơ đồ có tụ nối tầng ; 4.3.4 Khâu tạo xung chùm : Đối với sơ đồ mạch , để giảm dịng cơng suất cho tầng khếch đại tăng số lượng cho xung kích mở , nhằm đảm bảo cho thyristor mở cách chắn , người ta hay phát xung chùm cho thyristor Nguyên tắc phát xung chùm trước vào tầng khếch đại , ta đưa chèn thêm cổng AND ( & ) với tín hiệu vào nhận từ tầng so sánh từ phát xung chùm hình 4-9 Từ so sánh Từ chùm xung AND GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC Tới khếch đại SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Hình 4-9 : Sơ đồ phối hợp tạo xung chùm Vi mạch 555 tạo xung đồng hồ ( hình 4-10 ) cho ta chất lượng xung tốt sơ đồ đơn giản Sơ đồ thường hay gặp mạch tạo xung +U R1 555 R2 C1 a) R3 C +12 _ R4 A1 A + -12 C C2 R3 Uc +Urc A2 a) R2 R2 R1 R1 c) b) Hình 4-10 : a ) :Sơ đồ tạo xung chùm dùng vi mạch 555 b ) Sơ đồ tạo xung chùm đa hài khếch đại thuật toán c ) Sơ đồ tạo xung chùm tạo mạch khếch đại thuật toán Ura T1 Vsat T2 kVsat uc GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC -kVsat 0’ t SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Ura T1 Vsat T2 kVsat uc t -kVsat 0’ -Vsat Hình 4-11 : Đồ thị dạng sóng khâu tạo xung chùm Trong thiết kế mạch điều khiển , thường hay sử dụng khếch đại thuật tốn Do để đồng dạng linh kiện , khâu tạo xung chùm sử dụng khếch đại thuật tốn sơ đồ hình 4-11b,c Tuy nhiên sơ đồ dao động đa hài (hình 4-11b) có ưu điểm mức độ đơn giản sử dụng rộng rãi mạch tạo xung chữ nhật , ta chọn hình 4-11b 4.4 Sơ đồ mạch điều khiển nguyên lý hoạt động Từ khâu giớ thiệu ta chọn sơ đồ điều khiển kênh hình 4-12 Hoạt động mạch điều khiển hình 4-12 giải thích sau: Điện áp vào điểm A (UA) có dạng hình sin , trùng pha với anơt thyristor , qua khếch đại thuật tốn A1 cho ta chuổi xung chữ nhật đối xứng UB Phần điện áp dương điện áp chữ nhật UB qua điơt D1 tới A2 tích phân thành điện áp tựa Urc Phần áp âm điện áp UB làm mở thông Tranzitor Tr1 , kết A2 bị ngắn mạch ( Với Urc = ) vùng UB âm Trên đầu A2 ta có chuổi điện áp cưa Urc gián đoạn Điện áp Urc so sánh với điện áp điều khiển Udk đầu vào A3 Tổng đại số Urc + Udk định dấu điện áp đầu khếch đại thuật toán A3 Trong khoảng thời gian từ → t1 với Udk > Urc , điện áp UD âm Trong khoảng t1 → t2 , điện áp Udk Urc đổi ngược lại , làm cho UD lật lên dương Các khoảng thời gian giải thích điện áp UD tương tự Mạch đa hài tạo xung chùm A4 cho ta chuổi xung tần số cao , với điện áp UE hình 4-12 Dao động đa hài có tần số hàng chục kHz , mô tả định tính Hai tín hiệu UD UE đưa tới khâu “AND ” hai cổng vào Khi đồng thời có hai tín hiệu dương UD , UE ( Trong khoảng t1 → GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG t2 , t4 → t5 ) ta có xung UF làm mở thông Tranzitor, kết ta nhận chuổi xung nhọn Xdk biến áp xung , để đưa tới mở thyristor T Điện áp Ud suất tải từ thời điểm có xung điều khiển , tai thời điểm t2 , t4 chuổi xung điều khiển , mổi chu kỳ điện áp nguồn cấp , cuối bán kỳ điện áp dương anôt Hiện có nhiều hãng chế tạo vi xử lý chuyên dụng để điều khiển thyristor tiện lợi Tuy nhiên linh kiện loại chưa phổ biến thị trường GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG u1 A MBA R1 _ + A B R2 D1 R Tr1 _ C2 A + Udk C2 rc u C R8 A R R6 + _ + _ R4 A3 R5 E D AND Hình 4-12 : Sơ đồ nguyên lý kênh điều khiển F C3 R D2 Tr2 D3 +E BAX Tr3 T D4 R D5 SVTH: LÊ XUÂN TRUNG GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Dịng làm việc colectơ : IC3 = I1 = 50 Dòng làm việc bazơ : C3 IB3 = β = 50 = mA ; I 50 mA ; Ta thấy với loại thyristor chọn có cơng suất điều khiển bé : Udk = 1,4 (V), Idk = 150 mA = 0,15 A , nên dòng colectơ – bazơ tranzitor Tr3 bé , trường hợp ta khơng cần tranzitor Tr2 mà có cơng suất điều khiển tranzitor Chọn nguồn cấp cho máy biến áp xung : E = +12 V Với nguồn E = 12 V ta phải mắc thêm điện trở R10 nối tiếp với cực emitơ Tr3 R10 = E − U1 12 − 4, = = 156 Ω ; I1 50.10−3 Tất điôt mạch điều khiển dùng loại 1N4009 , có tham số : - Dịng điện định mức : Idm = 10 mA ; - Điện áp ngược lớn : UN = 25 V ; - Điện áp điốt mở thông : Um = V ; 4.5.3 Chọn cổng AND : Toàn mạch điều khiển phải dùng 12 cổng AND nên ta chọn hai IC 4081 họ CMOS Mổi IC 4081 có cổng AND Các thơng số cổng AND : - Nguồn nuôi IC : Vcc = ÷ V , ta chọn Vcc = 12 V ; - Nhiệt độ làm việc : tlv = - 400C ÷ 800C ; - Điện áp ứng với mức logic “1” : ÷ 4,5 V ; - Dòng điện : I < mA ; - Công suất tiêu thụ : P = 2,5 nW/1 cổng ; 14 +Vcc 13 12 11 10 AND AND AND AND GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Hình 4-15 : Sơ đồ chân IC 4081 4.5.4 Chọn tụ C3 R9 : Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng điện đưa vào bazơ tranzitor Tr3 U 4,5 R9 ≥ I = 0,5.10−3 = ( k Ω ) ; r3 Chon R9 thoả mãn điều kiện : Ta chọn R9 = kΩ ; tx Chọn C3.R9 = tx = 360 µs , suy C3 = R ; C= 360.10−6 = 0, 04 ( µ F ) , chọn C3 = 0,04 µF 9.103 4.5.5 Tính chọn tạo xung chùm : Mổi kênh điều khiển phải dùng bốn khếch đại thuật tốn , ta chọn IC loại TL 084 hãng Texas Intruments chế tạo IC có khếch đại tốn Các thông số TL 084 : - Điện áp nguồn nuôi : Vcc = ± 12 V ; - Hiệu điện hai đầu vào : U = ± 30 V ; - Nhiệt độ làm việc : t = - 25 ÷ 850C ; - Cơng suất tiêu thụ : P = 680 mW = 0,68 W; - Tổng trở đầu vào : Rin = 106 MΩ ; - Dòng điện đầu : Ira = 30 pA ; - Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: 14 13 12 11 du = 13 V/µs; dt 10 _ + _ + _ + _ + Ucc Hình 4-16 :Sơ đồ chân IC TL084 GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Mạch tạo xung chùm có tần số f = 2.t = 1,389 kHz , hay chu kỳ x xung chùm : T = f = 719 µs ; Ta có : R6 T = 2R8.C2.Ln( + R ) ; Chọn R6 = R7 = 33 kΩ , T =2,2 R8.C2 = 719 µs ; Vậy ta có : R8.C2 = 327µs ; Chọn tụ C2 = 0,1 µF , có điện áp U = 16 V suy R8 = 3,27 Ω ; Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp mạch , ta chọn R8 biến trở 4kΩ 4.5.6 Tính chọn khâu so sánh : Khếch đại thuật toán chọn loại TL 084 UV 12 Chọn R4 = R5 > I = 2.10 −3 = kΩ ; V Trong nguồn ni Vcc = ± 12 V điện áp vào A3 UV ≈ 12 V Dòng điện vào hạn chế để Ilv < mA Do ta chọn R4 = R5 = 15 kΩ , dịng điện vào A3 : Ivmax = 12 = 0,8 mA ; 15.10 4.4.7 Tính chọn khâu đồng pha : Điện áp tựa hình thành nạp tụ C1 Mặt khác để bảo đảm điện áp tựa có chu kỳ điện áp lưới tuyến tính số thời gian tụ nạp Tr = R3.C1 = 0,005 s Tr 0,005 Chọn tụ C1 = 0,1 µF , điện trở R3 = C = 0,1.10 −6 = 50.103 Ω ; Vậy R3 = 50 kΩ ; Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp ráp mạch , R3 thường chọn biến trở lớn 50 kΩ Chọn tranzitor Tr1 loại A564 có thơng số sau : - Tranzitor loại P-N-P , làm silic - Điện áp colectơ bazơ hở mạch emitơ : UCBO = 25 V ; - Điện áp emitơ bazơ hở mạch colectơ : UEBO = V; - Dòng điện lớn colectơ chịu đựng : ICmax = 100 mA ; - Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp : Tcp = 1500C ; - Hệ số khếch đại : β = 250 ; IC 100 - Dòng điện làm việc cực đại bazơ : IB3 = β = 250 = 0,4 mA ; Điện trở R2 để hạn chế dòng điện vào bazơ tranzitor Tr1 , chọn sau : GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Chọn R2 cho R2 ≥ U N max 12 = = 30 kΩ ; IB 0,4.10 −3 Chọn R2 = 30 kΩ ; Chọn điện áp xoay chiều đồng pha : UA = V ; Điện trở R1 để hạn chế dòng điện vào khếch đại thuật tốn A1 , thường chọn R1 cho dịng vào khếch đại thuật toán IV < mA UA Do : R1 ≥ I = 1.10 −3 = kΩ ; V Chọn R1 = 10 kΩ ; 4.5.8 Tính nguồn ni Ta cần tạo nguồn điện áp U ± 12 V để cấp cho máy biến áp xung nuôi IC, điều chỉnh dòng điện , tốc độ điện áp đặt tốc độ Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển dùng 12 điôt để tạo điện áp – 12 V , + 12 V hình 3-16 Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi : 12 U2 = 2,34 = 5,1 V , ta chọn U2 = V ; Việc xây dựng nguồn ổn áp chiều thyristor có nhược điểm chọn tính tốn phức tạp địi hỏi phải có kỹ thuật chun mơn cao Sự đời vi mạch ổn áp họ 7812 7912 cho phép đơn giản hoá trình , sử dụng rộng rãi thực tế Vi mạch IC 7812 thường có ba chân , chân đầu vào , chân đầu chân nối đất 220 V Do có nhiều hãng sản xuất loại IC hình dáng bên ngồi thứ tự chân có khác Vì để ổn định điện áp nguồn nuôi , ta dùng hai vi mạch ổn áp 7812 7912 , thông số chung vi mạch sau : B Điện áp đầu vào : UV = A 35 V ; C ÷ Điện áp : Với IC 7812 Ura = + 12 V ; Với IC 7912 Ura = - 12 V ; Dịng điện đầu : Ira = ÷ A ; Tụ điện C4 , C5 , C6 , C7 dùng để lọc thành phần sóng hài bật cao * V Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470 µF ; U = 35 * * *a *b *c a b c C5 C4 470 µF C7 GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC C6 SVTH: LÊ XUÂN TRUNG 470 µF -12 V 7812 7912 470 µF 470 µF +12 V TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Hình 4-17 : Sơ đồ nguyên lý tạo nguồn nuôi ± 12 V 4.5.9 Tính tốn máy biến áp nguồn ni đồng pha - Ta thiết kế máy biến áp dùng cho việc tạo điện áp đồng pha tạo nguồn nuôi Chọn kiểu máy biến áp ba pha ba trụ , mổi trụ có ba cuộn dây , cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp - Điện áp lấy thứ cấp máy biến áp làm điện áp đồng pha , làm điện áp nguồn nuôi U2 = U2đph = UN = V ; - Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha I2đph = mA ; - Công suất nguồn nuôi cấp cho máy biến áp xung Pđph = 6.U2đph.I2đph = 6.9.1.10-3 = 0,054 W ; - Công suất tiêu thụ IC TL 084 sử dụng làm khếch đại thuật toán , ta chọn hai IC TL 084 để tạo cổng AND P8IC = 8.PIC = 8.0,65 = 5,12 W ; - Công suất máy biến áp xung cấp cho cực điều khiển thyristor Px = 6.Udk.Idk = 6.1,4.0,15 = 1,26 W ; - Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN = Pđph + P8IC + Px PN = 0,054 + 5,12 + 1,26 = 6,434 W ; - Cơng suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy S = 1,05(Pđph + PN) = 1,05(0,054 + 6,434) = 6,812 VA ; - Dòng điện thứ cấp máy biến áp S 6,812 S 6,812 I2 = 6.U = 6.9 = 0,126 A ; - Dòng điện sơ cấp máy biến áp I1 = 3.U = 3.220 = 0, 01 A ; Tiết diện trụ máy biến áp tính theo cơng thức kinh nghiệm; GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG S 6,812 = =1, 29cm m f 3.50 Trong đó: KQ = hệ số phụ thuộc phương thức làm mát QT = K Q m= số trụ máy biến áp; f= 50 tần số điện áp lưới Chuẩn hóa tiết diện trụ theo tài lieu:”ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ (LÊ VĂN DOANH DỊCH): QT = 1, 63cm Kích thước mạch thép dày: δ = 0,5mm Số lượng thép 68 lá; a=12mm.b=16mm;h=30mm Hệ số ép chặt Ke=0,85 - Chọn mật độ tự cảm B=1 T trụ, ta có số vòng dây sơ cấp: W1 = U1 220 = = 6080 vòng 4, 44 f B.QT 4, 44.50.1.1, 63.10 −4 - Chọn mật đọ dòng điện : J1 = J = 2, 75 A / mm S 6,812 Tiết diện dây quấn sơ cấp: S1 = 3.U J = 3.220.2, 75 = 0, 0038mm Đường kính dây quấn sơ cấp: d1 = 4.S1 4.0, 0038 = = 0, 07 mm π π Chọn d1= 0,1 mm để đảm bảo độ bề Đường kính kể cách điện : d1cd = 0,12mm U - Số vòng dây thứ cấp: W2 = W1 U = 6080 220 = 249 vòng S 6,812 - Tiết diện dây quấn thứ cấp: S2 = 6.U J = 6.9.2, 75 = 0, 05mm 2 - Đường kính dây quấn thứ cấp: d = 4.S 4.0, 05 = = 0, 252mm π π Dường kính kể cách điện là: d2cd=0,31mm - Chọn hệ số lấp Klđ=0,7 π d W + d W Với: k = ( 1cd 2cd ) ld c.h - Chiều rộng cửa sổ: π π d1cd W1 + d cd W2 0,12 2.6080 + 0,312.249 c= = = 8,3mm kld h 0, 7.30 ( ) ( ) Chọn c= 12mm - Chiều dài mạch từ: L = 2c + 3a = 2.12 + 3.12 = 60mm - Chiều cao mạch từ: H = h + 2a = 30 + 2.12 = 54mm 4.5.10 Tính chọn điơt cho chỉnh lưu nguồn ni - Dịng điện hiệu dụng qua điôt IDhd = I 0,126 = = 0, 089 A ; 2 GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG - Điện áp ngược lớn mà điốt phải chịu UNmax = 6.U = 6.9 = 22 V ; - Chọn điơt có dịng định mức Idm ≥ KI.IDdm = 10.0,1 = A ; - Chọn điôt có điện áp ngược lớn Un = Ku.UNmax = 2.22 = 44 V ; Vậy chọn điôt loại KIT 208A có thơng số sau : + Dịng điện định mức : Idm = 1,5 A ; + Điện áp ngược cực đại điôt : UN = 100 V ; 4.6.BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC 4.6.1 Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ Hình 4-18 Mạch lực có thiết bị bảo vệ 4.6.2 Bảo vệ nhiệt cho van bán dẫn Khi làm việc với dòng điện chạy qua van có sụt áp, có tổn hao cơng suất ∆P , tổn hoa sinh nhiệt độ đốt nóng van bán dẫn Mặt khác van bán dẩn làm việc nhiệt độ cho phép Tcp đó, q nhiệt độ cho phép van bán dẩn sẻ bị phá hỏng Để van bán dân làm việc an tồn, khơng bị chọc thủng ta phải thiết kế hệ thống tản nhiệt hợp lý • Tính tốn cánh tản nhiệt: + Tổn thất cơng suất tyristor: GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG ∆P = ∆U I lv = 1,8.36,373 = 65, 47(w) + Diện tích bề mặt tỏa nhiệt : Sm = ∆P 65, 47 = = 0, 205 K m ∆T 8.40 Trong đó: + ∆P - Tồn hao công suất (W) + ∆T = Tlv − Tmt = 80 − 40 = 400 C - độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường Chọn nhệt độ môi trường Tmt =40 0C Nhiệt độ làm việc cho phép thyristor Tcp = 125 0C chọn nhiệt độ cánh tản nhiệt Tlv = 80 0C + Km- hế số toản nhiệt đối lưu xạ chọn Km= 8W/m2 C Chọn cánh tản nhiệt có 12 cánh, kích thước cánh a.b =10.10(cm.cm) tổng diện tích tản nhiệt cánh: S= 12.2.10.10=2400(cm2) =0,24m2 • Bảo vệ q dịng điện cho van: Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động, bảo vệ tải ngắn mạch thyristor, nghắn mạch đầu biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp, ngắn mạch chế độ nghịch lưu + Chọn aptomat có: I dm = 1,1.I l1 = 1,1 3.13,916 = 26,514 = 27( A) Có ba tiếp điểm chính, đóng cắt tay hoạc nam châm điện Chỉ định dòng ngắn mạch: I nm = 2,5.I1d = 2,5 3.13,916 = 60, 26( A) Dòng tải: I qt = 1,5.I ld = 1,5 3.13,916 = 36,155( A) + Chọn cầu dao có dịng điện định mức: I qt = 1,1.Il1 = 1,1 3.13,916 = 26,514 = 27( A) Cầu dao dùng để tạo khe hở an tào sửa chửa hệ truyền động + Dùng dây dẩn chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch thyristor, ngắn mach đầu chỉnh lưu.: Nhóm 1CC: Dịng điện định mức dây chảy nhóm 1CC: I1cc = 1,1I = 1,1.51, 44 = 56,584( A) Nhóm 2CC: Dịng điện định mức dây chảy nhóm 2CC: I 2CC = 1,1.I hd = 1,1.36,373 = 40( A) Nhóm 3CC: Dịng điện định mức dây chảy nhóm 3CC: I 3CC = 1,1.I d = 1,1.63 = 69,3( A) GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG Vậy cầu chảy nhóm: 1CC loai 60A, 2CC loại 40A, 3CC loại 70A • Bảo vệ điện áp cho van Bảo vệ điện áp cho q trình đóng ngắt thyristor thực hiệ cách mắc R-C song song với thyristor Khi có chuyển mạch, điện tích tích tu lớp ban dẩn phóng ngồi tạo dịng điện ngược khoảng thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng dịng điện ngược gây sức điện động cảm ứng cực lớn điện cảm làm cho điện áp giửa anot catot thyristor, tạo mạch vòng phóng điện tích q trình chuyển mạch nên thyristor khơng bị q điện áp Hình 3– Mạch R-C bảo vệ điện áp chuyển mạch Theo kinh nghim R1= (5ữ30); C1=(0,25ữ4) F Chn R1 = 5,1 ( Ω ), C1 = 0,25 ( µF ) + Bảo vệ sung điện áp từ lưới điện, ta mắc mạch R-C nhờ có mạch mà đỉnh xung gần nằm hoàn toàn điện trờ đường dây Hình 3–5 Mạch RC bảo vệ điện áp từ lưới + Để bảo vệ van cắt đột ngột khi máy biến áp non tải, người ta thường mắc mạch R-C đầu cảu mạch chỉnh lưu cầu pha phụ diot công suất bé Thụng thng giỏ tr t chn khong 10ữ200 F  Chọn R2 = 12,5 ( Ω ), C1 = ( µF ) 4.6.3 Thiết kế cuộn kháng lọc 4.6.3.1 Xác định góc mở cự tiểu cự đại Chọn góc mở cực tiểu α = 100 Với góc mở α dự trử ta bù đụơc giảm điện áp lưới Khi góc mở nhỏ α = α điện áp tải lớn U d max = U d cos α = U d dm tương ứng với tốc độ động sẻ lớn nmax = ndm Khi góc mở lớn α = α max , điện áp tải nhỏ nhất: U d = U d cos α max tương ứng với tốc độ động sẻ nhỏ nmin GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG U   U  α max = ar cos  d ÷ = ar cos  d ÷  2,34.U   Ud0  Ta có: (3a) Trong Udmin xác định sau: D= nmax U d dm − I udm RuΣ = nmin U d − I udm RuΣ U d dm + ( D − 1) I udm RuΣ   D    =  2,34.U cos α + (20 − 1).60  Ru + RBA + π X BA ÷ 20    U d = U d U d =     2,34.102, 796.cos10 + (20 − 1).60  0,3 + 0, 079 + π 0,107 ÷ 20    U d = 39,3(V ) Thay số vào (3a) ta được: U  39,3   α max = arc cos  d ÷ = arccos  ÷ ≈ 80,6  2,34.102,796   Ud  4.6.3.2 Xác địn thành phần song hài Để thuận tiện cho việc khai triển chuổi Fourier, ta chuyển gốc tọa độ sang điểm θ1 , điện áp tức thời tải thyristor T1 ,T4 dẩn:  π  U d = U ab = 6.U cos  θ − + α ÷ với θ = Ω.t   Điện áp tưc thời tải Ud không sin tuần hoàn với chu kỳ: 2π 2π π τ= = = p Trong p=6 số xung đập mạch chu kỳ điện áp lưới Khai triển chuổi Fourier điện áp Ud : Ud = a0 ∞  2π 2π  + ∑  an cos kθ + bn sin kθ ÷ k =1  τ τ  Ud = a0 ∞ + ∑ ( an cos 6.kθ + bn sin 6.kθ ) k =1 Hay: a0 ∞ U d = + ∑U nm sin ( 6.kθ + ϕ k ) k =1 Trong đó: GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH -11D1CLC SVTH: LÊ XUÂN TRUNG TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG *an = an = τ τ π   ∫ U d cos 6kθ dθ = π ∫ 6U cos θ − + α ÷cos 6kθ dθ τ   ( −2 ) 2sin π cos α = U ( −2 ) cos α U2 2 π π ( 6k ) − ( 6k ) − τ τ π   *bn = ∫ U d cos 6kθ dθ = ∫ 6U cos  θ − + α ÷cos 6kθ dθ τ π0   bn = Ta có: ( 12 ) 2sin π sin α = U ( −2 ) sin α U2 2 π π ( 6k ) − ( 6k ) − a0 = U cos α π Vậy ta có biên độ điện áp: U k n = an + bn U k n = U cos α + ( 6k ) sin α π ( 6k ) − U k n = Ud ≈ Ud0 ( 6k ) + ( 6k ) tg 2α −1 cos α + ∑U k n sin ( 6θ − ϕ1 ) π n 4.6.3.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc Từ phân tích ta thấy rằng, góc mở tăng biên độ thành phần song dài bậc cao lớn, có nghĩa đập mạch điện áp, dòng điện tăng lên Sự đập mạch làm sấu chế độ chuyển mạch vành góp, đồng thời gây tổn hao phụ dạng nhiệt động Để hạn chế đập mạch này, ta phải mắc nối tiếp động với cuộn khang lọc đủ lớn để I m ≤ 0,1I dm Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao, cuộn kháng loc cịn có tác dụng hạn chế dòng điện gián đoạn Điện kháng lọc tính với góc mở α = α max Ta có: di U d + u: = E + RuΣ I d + RuΣ i: + L : dt di di Cân hai vế: U : = R.i: + L : R.i:

Ngày đăng: 19/03/2014, 10:20

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan