Luận Văn ĐỒ ÁN HỌC: điện tử cơng suất §å án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh lời nói đầu Ngày với việc phát triển mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt công nghiệp điện tử thiết bị điện tử có công suất lớn chế tạo ngày nhiều Và đặc biệt ứng dụng vào ngành kinh tế quốc dân đời sống hàng ngày đà phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày nhiều phức tạp công nghiệp ngành điện tử công suất phải nghiên cứu để tìm giải pháp tối ưu Đặc biệt với chủ trương công nghiệp hoá - đại hoá Nhà nước, nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào sản xuất Do đòi hỏi phải có thiết bị phương pháp điều khiển an toàn, xác Đó nhiệm vụ ngành điện tử công suất cần phải giải Để giải vấn đề Nhà nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo tài Sinh viên ngành TĐH tương lai không xa đứng độ ngũ này, mà cần phải tự trang bị cho có trình độ tầm hiểu biết sâu rộng Chính đồ án môn học điện tử công suất yêu cầu cấp thiết cho sinh viên TĐH Nó kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp sinh viên, điều kiện sinh viên ngành TĐH tự tìm hiểu nghiên cứu kiến thức điện tử công suất Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ ba ngồi ghế nhà trường kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều, cần phải có hướng dẫn giúp đỡ thầy giáo Qua cho em gửi lời cảm ơn tới thầy Trần Trọng Minh đà tận tình dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học Đồ án hoàn thành giúp em có thêm nhiều kiến thức môn học mà giúp em dược tiép xúc với phương pháp làm việc chủ động hơn,linh hoạt đặc biệt quan trọng phương pháp làm việc theo nhóm.Quá trình thực đồ án thời gian thực bổ ích cho thân em nhiều mặt Hà nội , ngày 15 tháng năm 2004 Sinh viªn Nhãm Sinh viªn thùc hiƯn : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh đồ án điện tử công suất đề TàI 6: Thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện Mạch đảm bảo yêu cầu sau: Mạch tự động tăng dần điện áp phía cao áp xảy phóng điện ngăn tách bụi tự động chuyển sang chế độ chống ngắn mạch ,sau lại dần phục hồi điện áp cao áp Điều chỉnh tốc độ tăng điện áp Các tham số yêu cầu : Phương án điện áp lưới Cao áp lọc (KV-DC) Dòng làm việc (V-AC) 400 (A-DC) 75 Yêu cầu thiết kế đồ án : Giới thiệu chung chủng loại thiết bị giao nhiệm vụ thiết kế Đề xuất phương án tổng thể , phân tích ưu nhược điểm phương án , để đến phương án chọn lựa phù hợp để thiết kế mạch lực mạch điều khiển Thuyết minh hoạt động sơ đồ kèm theo hình vẽ minh hoạ Tính toán mạch lực Tính toán mạch điều khiển Kết luận Tài liệu tham khảo Sinh viên thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh chương I giới thiệu chung công nghệ läc bơi I Giíi thiƯu chung vỊ c«ng nghƯ läc bụi Nền kinh tế ngày phát triển không ngừng dần đáp ứng nhu cầu người vật chất văn hoá mặt trái kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng.ở Việt Nam vùng tập trung nhiều công nghiệp tình trạng khói bụi ,khí độc hại thải môi trường gây ô nhiễm đáng lo ngại.Do việc trang bị hệ thống xử lí bụi cho nhà máy xí nghiệp thực cần thiết có vai trò ngày quan träng Khi thiÕt kÕ hƯ thèng läc bơi vÊn ®Ị đặt nhà máy chọn hệ thống lọc bụi cho phù hợp với nhà máy số nhiều phương pháp lọc bụi Các phương pháp lọc bụi thường dược sử dụng là: 1.Lọc bụi sử dụng buồng lắng bụi 2.Lọc bụi kiểu li tâm-xiclon 3.Lọc bụi kiểu quán tÝnh Läc bơi b»ng l­íi läc v¶i,thÐp,giÊy, Läc bụi tĩnh điện Trong phương pháp lọc tĩnh điện phương pháp tương đối hiệu nhà máy công nghiệp có lượng bụi lớn nhà máy xi măng , nhà máy phân bón luyện kim,nghiền đá,công nghiệp gốm v v Nó có ưu điểm hiệu suất thu bụi cao,chi phí lượng thấp,có thể làm việc với áp suất chân không áp suất cao,và đặc biệt điều khiển tự động hoá hoàn toàn II Phân tích nguyên lý làm việc yêu cầu công nghệ thiết bị lọc bụi tĩnh điện: Khí thải cần lọc bụi thổi qua hệ thống hai điện cực.Giữa hai điện cực thiết lập điện chiều tương đối cao nên cường độ điện trường chúng gây có giá trị lớn dẫn đến hạt bụi bị iôn hoá mÃnh liệt.Dưới tác dụng lực điện trường hai cực, ion bị hút phía Sinh viên thực hiƯn : Nhãm Tù ®éng hãa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh cực trái dấu:ion âm cực dương, ion dương cực âm Cực dương thiết bị lọc bụi thường nối đất Các hạt bụi sau dịch chuyển điện cực lắng lại bề mặt điện cực Theo mức độ tích tụ bụi bề mặt điện cực, người ta định kỳ rung lắc điện cực, xối nước rửa điện cực để loại bỏ bụi áp dụng nguyên lý ta thiết kế mạch điều khiển cho hai cực đáp ứng yêu cầu đặt Với công nghệ lọc bụi thiết kế ta gặp phải số vấn đề sau: - Thứ điện áp cao áp lọc cao, vào cỡ 70KV đến 100KV Với điện áp cao ta khó chọn van,có thể phải giá thành cđa hƯ thèng sÏ cao - Thø hai lµ trình lọc lượng khí hai cực ion hoá tạo thành dòng điện nên hệ thống hay bị ngắn mạch.Vì ta phải thiết kế hệ thống chống ngắn mạch tự động đóng mạch vào điện áp làm việc sau kết thúc phóng điện Điện áp thiết bị lọc bụi phải tăng dần ổn định để đảm bảo cho lượng bụi hút ổn định để tránh phóng điện không kiểm soát giưà cực Sinh viên thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh chương II Lựa chọn Phương án I Về sơ đồ chỉnh lưu: Ta phải lựa chọn chỉnh lưu có điều khiển sau :1 pha nửa chu kỳ,hình tia(1 pha 3pha),hình cầu(1 pha pha).Do chỉnh lưu cầu có ưu điểm mạch chỉnh khác hệ số sử dụng máy biến áp điện áp ngược đặt lên van - phù hợp với đặc điểm tải điện áp cao dòng tải nhỏ nên chỉnh lưu cầu chọn.Chỉnh lưu cầu pha có ưu điểm hệ số sử dụng máy biến áp chất lượng điện áp chiều đầu để đơn giản hoá vấn đề điều khiển xét đến giá thành hệ thống ta chọn sơ đồ cầu pha có điều khiển Tuy nhiên điện áp đầu cao nên việc thoả mÃn điện áp ngược đặt lên van vấn đề quan trọng cần giải quyết.Ta xem xét đến hai phương án mạch lực sau: - Phương án 1: Dùng chỉnh lưu cầu pha không điều chỉnh chỉnh lưu dùng điôt sau máy biến áp điều áp xoay chiều trước máy biến áp - Phương án 2: Dùng chỉnh lưu cầu pha điều chỉnh góc mở dùng thyristor đặt sau máy biến áp Phương án I : Sử dụng mạch điều áp thyristor trước máy biến áp : Sinh viên thùc hiƯn : Nhãm Tù ®éng hãa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh Điện áp ngược đặt lên thyristor là: Ungmax =U1=400(V) Như điện áp đặt lên thyristor tương đối nhỏ dễ cho việc chọn van điều khiển bảo vệ van , không giảm vốn đầu tư cho thiết kế hệ thống Ta tính dòng chảy qua thyrisstor: Ta thiết kế hệ thống với lượng dự trữ 10% công suất, tức công suất dự trữ Pmax=167 KW công suất làm việc Pmax=150KW Ta chọn điện áp tối đa tải Ud= 78kV dòng điện Id=2,1(A) Ta có I2 = Id = 2,1(A) Giả sử sụt áp điện trở điện kháng 5%, điốt 120V Điện áp chỉnh lưu không tải là: Ud = 78.103.(1+5%)+120 = 82020 (V) = 82,02 (KV) Điện áp pha thứ cấp MBA: U2 = 1,11.82,02=91,04(KV) Điện áp pha sơ cấp MBA: U1= 400(V) Tính hệ sè biÕn ¸p m= U 91040 =  228 U1 400 => I1=m.I2=228.2,1 = 478,8(A) Ta thÊy r»ng dßng điện chảy qua thyristor lớn nhược điểm phương pháp nhược điểm lớn, chọn van phù hợp Sinh viên thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh Phương án II: Sử dụng mạch chỉnh lưu thyristor sau máy biến áp: Dòng điện chảy qua thyristor : Itb=Id/2= 2,1/2=1,05(A) dòng điện nhỏ nên dễ chọn van theo điều kiện dòng điện.Và so với phương án số lượng van Ưu điểm thứ hai phương án có chỉnh lưu mà không dùng đến hai Điện áp ngược đặt lên thyristor Ungmax = 1,41.U2 = 1,41.91040 = 128,366 (KV) điện áp lớn nên khó chọn van, điều khiển bảo vệ van Nếu mắc nối tiếp van gây khó khăn cho việc điều khiển Từ ưu nhược điểm hai phương án ta thấy phương án thứ tốt khả quan Như ta chọn phương án thứ để thiết kế mạch lực cho hệ thống II Về mạch điều khiển: Mạch điện thiết kế hoạt động điện áp cao công suất lớn nên thiết bị mạch điều khiển phải hoạt động tin cậy có công suất tổn hao nhỏ.Trước yêu cầu việc sử dụng IC tích hợp chức khác với kết cấu nhỏ gọn , tiêu hao công suất bé lựa chon tối ưu Sinh viên thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh chương III Thuyết Minh Nguyên Lý Hoạt Động I Mạch lực: Với sơ đồ mạch lực thiết kế hình vẽ: Hoạt động: Điện áp lưới có U=400 V đưa vào mạch điều áp xoay chiều pha dùng cặp thyristor nối song song ngược Điện áp sau qua mạch điều áp xoay chiều môột pha có điện áp không sin đối xứng, sau đưa vào máy biến áp để nầng điện áp lên hàng chục kV Sau MBA điện áp đưa vào chỉnh lưu cầu ba pha, sau đưa cao áp lọc Cụ thể hoạt động khâu nh­ sau: Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh Bộ điều áp xoay chiều ba pha : a) Sơ đồ: b) Nhiệm vụ: Điều khiển điện áp hiệu dụng để đưa vào sở cấp máy biến áp Khoảng điện áp đưa vào sơ cấp điều chỉnh nằm khoảng từ 0V->440V Nhờ có khâu mà điều chỉnh tự động hệ thống c) Hoạt động: Các thyristor điều khiển với góc điều khiển Đện áp đưa vào điện áp hình sin cã U = 400(V) Sau qua bé XAAC giảm xuống mức cần thiết để điều chỉnh ổn định điện áp làm việc Dạng điện áp điều áp phụ thuộc vào tải góc mở thyristor Xét tải trở: - Khi α < θ < π : T1 më, T2 kho¸ Ut = UXC - Khi π < θ < + : T1 đóng, T2 chưa mở chưa nhận xung điều khiển nên T2 kho¸ Ut = - Khi π + α < θ < 2π : T1 kho¸, T2 më Ut = UXC Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tù động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất Uv2 = GVHD : Trần Trọng Minh 91,04.1000 = 7,55 (V/vßng) 12062 c)TÝnh diƯn tÝch tiÕt diƯn dây đồng làm cuộn dây Chọn mật độ dòng điện chạy dây dẫn J1= J2= J =3 A/mm2 - Tiết diện dây quấn sơ cấp là: Scu1=I1/J1=478,8/3 = 159,6 mm2 Do dòng lớn nên ta chọn dây dẫn có tiết diện hình chữ nhật cho tiết diện dây Scu1= a1.b1 = 159,6 mm2 Chọn: a1=7,9 mm b1=20,25 mm, Kích thước dây cách điện S1=163 mm2 Tính lại mật độ dòng diện là: J1=478,8/163 =2,94 (A/mm2 ) =>thoả mÃn - Tiết diện dây quÊn thø cÊp lµ: Scu2=I2 / J2 = 2,1/ = 0,7 mm2 chọn dây đồng có tiết diện tròn có d= 0,96 mm, đường kính có cách điện T 1,02 mm Tiết diện cách điện : Scđiện = 0,724 mm2 d)Tính kết cấu dây quấn : + Kết cấu dây quấn sơ cấp: Thực dây quấn kiểu đông tâm bố trí theo chiều dọc trục Số vòng dây lớp W1l h  2h g b1 K C Trong ®ã: h - chiỊu cao cưa sỉ, 33 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Träng Minh Kc-hƯ sè Ðp chỈt b»ng 0,95 hg - khoảng cách Từ gông đến cuộn dây sơ cấp chọn hg=3cm  W1l  46  2.3 0,95 =19 vßng 2,025 W1 53 = = (líp) W1l 19 Sè lớp quận sơ cấp n ld Vậy cn s¬ cÊp sÏ gåm líp hai líp cã 19 2=38 vòng dây lớp lại có 53 - 38 =15 vßng -ChiỊu cao thùc tÕ cn sơ cấp là: h1= w11 b1 = k c 19.2,025 =40,5 cm 0,95 Chọn ống quấn dây làm vật liệu cách điện có bề dày: S01= 0,1 cm Chọn khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp là: a01=1,0 cm Vậy đường kính ống cách điện lµ Dt = dFe + 2a01 - 2.S01 =20 + 2.1 - 2.0,1=21,8 cm Đường kính cuộn sơ cÊp: Dt1=Dt + 2.S01 = 21,89 +2.0,1 = 22cm Chän bề dày cách điện lớp dày cuộn sơ cấp là: Cd 11 = 0,1 mm Bề dày cuộn sơ cấp : Bd1=(a1+ Cd 11).n11 = (7,9 + 0,1).3 = 24 mm =2,4 cm §­êng kÝnh cuộn dây sơ cấp: Dn1=Dt1+2 Bd1=22 +2.2,4 =26,8 cm Đường kính trung bình cuộn sơ cấp: Dtb1= Dt1  Dn1 = 22  26,8 = 35,4 cm 34 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tù động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh Chiều dài dây sơ cấp: L1= Dtb1.W1= 3.14.35,4.53 = 5891,27 cm = 58,91m Chọn bề dày cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp Cd12=1 cm + Kết cÊu d©y qn thø cÊp: Thùc hiƯn d©y qn kiĨu đông tâm bố trí theo chiều dọc trục Chọn sơ bé chiỊu cao cn thø cÊp lµ: h2=h1=30,32 cm Sè vòng dây lớp W12= h2 k c = b 46.0,95 =428 vòng/lớp 0,102 Tính sơ bé sè líp d©y qn thø cÊp: N12 = w w = 12 12062 = 29 líp 428 VËy có 29 lớp với 28 lớp trong, lớp có 428 vòng, lớp có 78 vòng Chiều cao thùc tÕ cuén thø cÊp: h2= W12 b2 kc = 428.0,102 = 46(cm) 0,95 §­êng kÝnh cđa cn thø cÊp Dt2= Dn1 + 2.Cd12 = 26,8 + 2.1=28,8 cm Chọn bề dày cách điện lớp dây cn thø cÊp lµ: Cd22 = 0,1 mm BỊ dµy cđa cn thø cÊp lµ: Bd2= (a2 + 0,1).n12 =(0,102+0,1).29 =5,86 cm Đường kính cuộn thứ cấp: Dn2= Dt2+2.Bd2 = 40,52cm Đường kính trung bình cuộn thứ cÊp 35 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất Dtb2= GVHD : Trần Trọng Minh D t D n =34,66 (cm) ChiÒu dài dây quấn thứ cấp: L2 = W2..Dtb2= 12062.34,66 = 13127,364(m) Đường kính trung bình cuộn dây: Dtb= D t1  D n =31,26 (cm) R12=Dtb/2 =15,63 (cm) e)Tính kích thước mạch từ - Với đường kính trô dFe = 20 cm , ta chän sè bËc lµ nưa tiÕt diƯn trơ a01 g h W2 W1 Bd1 a.12 Bd2 Hình 1.29 Các bậc thang ghép thành trơ Toµn bé tiÕt diƯn bËc thang cđa trơ Qbt= 2.(2,4.19 +2,2.18,5+ 2.16,5 +1,8.14,5+ 1,1.12,5+0,3.10,5) =324,6(cm2 ) - TiÕt diƯn hiƯu qu¶ cđa trơ QT= khq.Qbt = 0,95.324,6 =308,37 (cm2) - Tổng chiều dày bậc thang trơ dt = 2.(2,4+2,2+2+1,8+1,1+0,3) =19,6(cm) - Sè l¸ thÐp dïng c¸c bËc BËc n1 = 24 = 96 l¸ 0,5 BËc n2 = 22 = 88 0,5 36 Sinh viên thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất Bậc n3 = 20 = 80 l¸ 0,5 BËc n4 = 18 = 72 l¸ 0,5 BËc n5 = 11 = 44 l¸ 0,5 BËc n6 = GVHD : TrÇn Träng Minh = 12 0,5 Để đơn giản việc chế tạo gông từ ,ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật có kích thước sau Chiều dày gông chiều dày trụ : bgông = dt = 19,6cm Chiều cao gông chiều rộng tập thÐp thø nhÊt cđa trơ : ag«ng = 19 cm - TiÕt diƯn g«ng Qbg= ag«ng x bg«ng = 19,6.19 = 372,4 cm2 - Tiết diện hiệu gông Qghq= khq.Qbg = 0,95 372,4 = 353,78 cm2 - Số thép dùng gông hg = b gong 0,5 = 196 = 392 (l¸) 0,5 - Tính xác mật độ từ cảm trụ BT = U1 400 = = 1,102(T) 4,44 f W1 QT 4,44.50.53.308,37.10 - Mật độ từ cảm g«ng Bg = BT QT 308,37 = 1,102 = 0,96(T) Q ghq 353,78 - ChiỊu réng cưa sỉ: C= 2.(a01+Bd1+Cd12+Bd2) = 2.(1+2,4 +1+5,86 ) = 20,52 (cm) - TÝnh khoảng cách hai tâm trục C = C + dFe = 20,52 + 20 =40,52 (cm) 37 Sinh viên thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh - Chiều rộng mạch từ L = 2.C +3.dFe = 2.20,25 +3.20 = 101,04 (cm) - ChiỊu cao m¹ch tõ H = h + 2.ag«ng = 46+ 2.19 = 84 (cm) f) TÝnh khối lượng sắt đồng -Thể tích trụ Vt=3.QT.h=3.308,37.46=42555,06 (cm3)=42,55 (dm3) -Khèi l­ỵng cđa trơ Mt = Vt.DFe = 42,55.7,85 =333,63 (kg) -ThĨ tÝch cđa g«ng Vg=2.Qghq.L=2.353,78.101,04 = 71491,86 (cm3) = 71,491 (dm3) -Khối lượng gông Mg=Vg.DFe=71,491.7,85=561,20 (kg) -Khối lượng sắt MFe = Mt+Mg = 333,63 + 561,20 = 894,83 (Kg) -ThĨ tÝch ®ång Vcu= S1.I1 + S2.I2 = (163.10-4.589,1 + 0,724.10-4.131273,6409) Vcu= 19,106 dm3 -Khèi lượng đồng Mcu= Vcu MFe = 19,106 8,9 =170,043 (Kg) g) Tính thông số máy biến áp: - Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp 75 C R1 =  l1 58,91268 = 0,02133 () = 0,007709 () S1 163 Trong ®ã trë suất đồng 750C : 75 = 0,02133 (mm2/m) 38 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tù động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh - Điện trë cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p ë 750C R2=  l2 13127,304 = = 386,75 () S2 0,724 - Điện trở máy biến áp qui đổi s¬ cÊp RBA = R1 + R2 K2 Với K= hệ số quy đổi thứ cấp vỊ s¬ cÊp m RBA = 0,007709 + 386,75.(1/228)2 = 0,01515 () Sụt áp điện trở máy biến áp: UR = 0,01515 478,8 = 7,25 (V) - Điện kháng máy biến áp qui đổi sơ cấp XBA = w.L = 2..f.L  21   . a 12  B d1  B d ..D t1 10-8   h qd      w XBA = 2.0,4.f   532 XBA =  0,4.50   46   . 0,01  2,4  5,86 ..22 10-8   XBA = 0,046 () Điện cảm máy biến áp quy đổi phía sơ cấp: Lb a = Xba /  = 0,046/314 = 0,24(mH) Sơt ¸p điện kháng máy biến áp: Ux= 2.X BA I1 2.0,046.478,8 = = 14,028 (V) Sụt áp m¸y biÕn ¸p UBA= U r  U x UBA= 7,25  14,028 = 15,79 (V) - Tổng trở ngắn mạch qui đổi thứ cÊp 39 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học ®iƯn tư c«ng st ZBAn = R BA  X BA GVHD : TrÇn Träng Minh ZBAn = 0,01515  0,046 = 0,0484 () - Tæn hao ngắn mạch máy biến áp: Pn = Rba.I12= 0,01515 478,82 = 3473,13 (w) Pn% = Pn 100% = 1,815 % S - Tổn hao không tải có kĨ ®Õn tỉn hao phơ Po= 1,3.nf(Mt.Bt2+Mg.Bg2) Po= 1,3.1,1.(333,63.1,1022 + Mg.0,962) =1318,98(w) P0% = P0 100% = 0,69% S - Điện áp ngắn mạch tác dụng Unr % = R ba I1 0.01515.478,8 100% = 100% =1,813% 400 U1 - Điện kháng ngắn mạch phản kháng Unx % = X ba I1 0.046.478,8 100% = 100% =5,506% 400 U1 - Điện áp ngắn mạch phần trăm Un= U U ũn = 5,8% ủn - Dòng điện ngắn mạch xác lập I2nm=U1/ ZBAn =400 / 0,0484 =8264,46 (A) - Dòng điện ngắn mạch cực đại .U ủn  Imax= I2nm 1  e U òn        40 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Träng Minh .0,01813   Imax= I2nm 1  e 0,05506  =31504,9 (A) < Ipikmax=37000(A)       - HiƯu st thiÕt bÞ chØnh l­u =Ud.Id/S = 85,62 % 6) Bảo vệ dòng điện cho van: +Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động đóng mạch tải ngắn mạch tiristo, ngắn mạch đầu độ biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp ngắn mạch chế độ nghịch l­u + Chän apomat cã: Idm = 1,1 Ild =1,1.478,8 = 526,68 ( A ) Udm = 400 (v ) có tiếp điểm chính, đóng cắt tay nam châm điện Chỉnh định dòng ngắn mạch Inm =2,5 Ild = 1197 (A) Dòng t¶i Iqt =1,6 Ild = 1,6.478,8= 766,08( A ) Chän cầu dao có dòng định mức Iqt = 1,1 Idl =1,1 478,8 =526,68 (A) cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn sửa chữa hệ thống truyền động +Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch Tiristo, ngắn mạch đầu chỉnh lưu Nhóm 1cc: dòng điện định mức dây chảy nhóm cc I1cc =1,1 I2 = 1,1 2,1=2,31 (A) Nhãm cc: dòng điện định mức dây chảy nhóm 2cc mắc nối tiếp với điốt I3cc =1,1 Iv = 1,1 1,08= 1,18 (A) chọn cầu nhẩy nhóm: 1cc loại 2,2 A; 2cc loại 1,2 A 41 Sinh viên thực hiƯn : Nhãm Tù ®éng hãa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh Chương V tính toán mạch điều khiển M¸y biÕn ¸p xung Ta tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p xung víi c¸c th«ng sè cđa thyrisror: IGmax= 0,3A UGmax= 3V tx = 40 s nguån E = V DiƯn tÝch xung ®iỊu khiĨn : S®k = E.tx = 80 (V. s) Với dòng điều khiển yêu cầu IGmax= 0,3A ta chọn biến áp xung loại IT258 hÃng Schaffner chế tạo Biến áp xung có thông số kỹ thuật sau: Diện tích đặc trưng cho độ rộng xung: V0.T = 250Vs Thời gian tạo sườn trước xung đo với điện trở tải RL tới 70% giá trị biên độ xung : tr = 0,25 s Điện trở tải phí thø cÊp: RL = 10 () 42 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tù ®éng hãa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh Điện trở dây sơ cấ: RP = 0,6 () Điện trở dây thứ cấp: RS = 0,7 () Điện cảm cuộn sơ cấp kHz : LP= 2,5 (mH) Điện cảm tản phía sơ cấp 10kHz: Lstr = (H) Tụ điện cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp: CK = 80 (pF) Giá trị điện áp lớn cho phép: UEFF = 750 (V) Điện áp thử cho phép lớn nhất: UP = 3,2 (KV) Tû sè biÕn ¸p : 1:1 Giá trị điện áp lớn cho phép (cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp ): 750V Điện ¸p thư cho phÐp lín nhÊt: Up= 3,2 kV C¸ch nối dây IT258: Dòng sơ cấp máy biến áp xung : I1 = IG + I Vì điện áp đặt lên cuộn dây biến áp xung có giá trị không đổi nên dòng điện từ hoá I thay đổi tuyÕn tÝnh theo thêi gian : iμ=( U1.t)/ Lp nh­ vËy ta cã : Iμmax = (U1.tx)/Lp Ta ph¶i cã : U1=UGK +  Ud 43 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Träng Minh = + = 4V vËy Iμmax = 4.40.10-6/ 2,5.10-3 Iμmax = 0,064 A  I1max = IG + I max = 0,3 + 0,064 = 0,364 A Điện áp nguồn nuôi : Un = 24 V Ta chọn điện trở hạn chế : R = ( 24 - U1)/I1max R = (24 - 4)/0,364 = 55 ( ) Transistor T1 phải chọn loại có dòng Icmax > 0,364 A Với mức điện áp thấp dòng Q chân 14 15 vi mạch TCA785 IQ = 2mA Vậy hệ số khuếch đại dòng : 0,364 2.10 182 Mạch tạo xung điều khiển thyristor: Điện áp đồng lấy 12V => Tỷ số biến đổi máy biến áp là: 400 33,33 34 lần 12 Với vi mạch TCA785 ta sử dụng nguồn nuôi 15V đưa vào chân 16 V10,max = VS - = 15 -2 =13(V) => V11 = V10,max = 13(V) §iƯn áp vào chân vi mạch TCA 785: V6 = 3,3V LÊy C10 = 0,5 μF; R9 = 100 kΩ; Vref = 3,1 (V); K = 15% 44 Sinh viên thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : TrÇn Träng Minh V11.R C10 13.100.10 3.0,5.10 Thời điểm phát xung: t Tr  1,39 s Vref K 3,1.0,15 V K 3,1.0,15 Dßng n¹p tơ I10  ref   4,65 (μA) R9 100.10 Điện áp tụ V10 Vref K 3,1.0,15   9,3 (V) R C10 100.103.0,5.10  Mạch tạo điện áp điều khiển UĐK: Điện áp yêu cầu vào chân 11 vi mạch TCA785 V11max = 13(V) Do chọn đặc tính Uđk có giá trị lớn 12(V) => UDmax = 12(V) Giả sử thời gian để UD đạt đến 12 V lµ 100ms Chän tơ C = 1μF => VR  R  100.10  10 6  100 K Chän R2 = 50KΩ, VR = 100KΩ VËy thời gian tối đa để UD đạt đến 12V là: t max  150.103.10 6  150ms thêi gian tèi thiểu để UD đạt đến 12V là: t 50.103.10 6  50ms LÊy R1 = R3 = 100KΩ; R4 = R5 = 100K; Chọn điốt ổn áp Zener DZ1 có giá trị điện áp ổn định 12V Khâu chống ngắn mạch làm việc: Tín hiệu logic yêu cầu đưa đến chân TCA785 có U = 3.3V Chän thêi gian trƠ = 50ms 45 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tù ®éng hãa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh Đặt Ungưỡng = 24(V) 24 11,43() Chän RS = 8(Ω) 2.1 => R S - Tính toán vi mạch MM74HC4538: Chọn VCC = +4(V) Độ rộng xung chân vi mạch tính theo công thức T = 0,7 RX CX Chän Cx = 1μF => R x  50.10  10 6  71,4.103  0,7 - Tính toán optocoupler Nguồn nuôi IC A3 12V, điện áp đỉnh tín hiệu A3 12V Chọn dòng vào chân optocoupler 5mA => R  12 5.10 3  2,4K 46 Sinh viên thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh ChươngVII Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo Trần Trọng Minh Giáo trình điện tử công suất NXB Giáo dục - 2003 Nguyễn Bính Điện tử công suất NXB khoa học kỹ thuật - 2000 Điện tử công suất lớn ứng dụng Thyristor NXB Đại học giáo dục chuyên nghiệp Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi Phân tích giải mạch điện tử công suất NXB khoa học kỹ thuật Phạm Minh Hà Kỹ thuật mạch điện tử NXB khoa học kỹ thuật - 1997 Đỗ Xuân Thụ ( Chủ biên ) Kỹ thuật điện tử NXB Giáo dục 2000 Dương Đức Hồng, Phạm Văn Trí Kỹ tht läc bơi c«ng nghiƯp NXB Khoa häc kü thuật 1989 Hoàng Kim Cơ Kỹ thuật lọc bụi làm khí NXB Giáo dục 1999 Phạm Văn Bình, Lê Văn Doanh Thiết kế máy biến áp NXB Khoa häc kü thuËt 2003 Internet : www.siemens.com www.fairchild.com www.icmaster.com www.datasheetarchive.com 47 Sinh viªn thùc hiƯn : Nhãm Tù ®éng hãa - K46 .. .Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh lời nói đầu Ngày với việc phát triển mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt công nghiệp điện tử thiết bị điện tử có công. .. thực : Nhóm Tự động hóa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh 16 Sinh viên thùc hiƯn : Nhãm Tù ®éng hãa - K46 Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh Thông... môn học điện tử công suất GVHD : Trần Trọng Minh ChươngVII Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo Trần Trọng Minh Giáo trình điện tử công suất NXB Giáo dục - 2003 Nguyễn Bính Điện tử công suất