ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA KÉP ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP CĨ ĐẢO CHIỀU Người hướng dẫn: TS GIÁP QUANG HUY Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên: Nhóm HP / Lớp: Ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 1.1.1 Khái niệm: 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều: 1.1.3 Phân loại động điện chiều: 1.1.4 Nguyên lý động điện chiều: .8 1.2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.2.1 Đặc tính động điện: 1.2.2 Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập: 1.2.3 Đặc tính tự nhiên: 1.2.4 Đặc tính nhân tạo: 10 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH THAY ĐỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 10 1.3.1 Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: 10 1.3.2 Thay đổi từ thơng kích từ động cơ: .11 1.3.3 Thay đổi điện áp phần ứng động cơ: 12 1.4 KẾT LUẬN CHUNG: .13 CHƯƠNG 2: CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA ĐIỀU KHIỂN HỒN TOÀN 14 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 14 2.1.1 Khái niệm: 14 2.1.2 Phân loại: 14 2.1.3 Đặc điểm điện áp dòng điện chỉnh lưu: 14 2.2 CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN 15 2.2.1 Sơ đồ mạch nguyên lý: 15 2.2.2 Nguyên lý làm việc: 16 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 2.2.3 Điện áp dòng điện chỉnh lưu: 17 2.2.4 Hiện tượng trùng dẫn: .17 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU: .18 2.3.1 Khái niệm chung: 18 2.3.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính: 19 2.3.3 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos: 19 2.4 BỘ CHỈNH LƯU CẦU PHA KÉP ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN: 20 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý: .20 2.4.2 Nguyên lý hoạt động: 20 2.4.3 Phương pháp điều khiển hai biến đổi mắc song song ngược: .21 2.5 KẾT LUẬN CHUNG: .25 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC .26 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 26 3.1.1 Sơ đồ khối mạch động lực: 26 3.1.2 Chức khối: 26 3.2 TÍNH TỐN MẠCH ĐỘNG LỰC: 26 3.2.1 Tính chọn Thyristor: 26 3.2.2 Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu: 28 3.2.3 Thiết kế lọc: 31 3.3 KẾT LUẬN CHUNG: .32 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 33 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 33 4.1.1 Sơ đồ khối điều khiển thyristor: 33 4.1.2 Yêu cầu mạch điều khiển: 33 4.1.3 Nhiệm vụ mạch điều khiển: .34 4.1.4 Nguyên tắc điều khiển: 34 4.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHÂU: 35 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 4.2.1 Khâu đồng pha: 35 4.2.2 Khâu so sánh: 36 4.2.3 Khâu tạo xung chùm: 36 4.2.4 Khâu khuếch đại: 38 4.2.5 Sơ đồ mạch điều khiển: .39 4.3 TÍNH TỐN THƠNG SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN: 39 4.3.1 Tính biến áp xung: 40 4.3.2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng: .40 4.3.3 Chọn cổng AND: .41 4.3.4 Chọn tụ C3 R9: 41 4.3.5 Tính chọn tạo xung chùm:\ 42 4.3.6 Tính chọn tầng so sánh: .43 4.3.7 Tính chọn khâu đồng pha: 43 4.3.8 Tạo nguồn nuôi: 44 4.3.9 Tính tốn máy biến áp nguồn nuôi đồng pha: .45 4.3.10 Chọn Diode cho chỉnh lưu: 46 4.4 KẾT LUẬN CHUNG: .46 CHƯƠNG 5: MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 47 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 47 5.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN: 47 5.2.1 Bảo vệ dòng điện tải: 47 5.2.2 Bảo vệ dòng điện ngắn mạch: 47 5.3 BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP: .48 5.4 SƠ ĐỒ MẠCH BẢO VỆ CỦA MẠCH ĐỘNG LỰC: 51 5.5 KẾT LUẬN CHUNG: .51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy DANH SÁCH HÌNH Ả Hình 1: Hình ảnh động điện chiều Hình 2: Cấu tạo động điện chiều Hình 3: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập Hình 4: Hình ảnh đặc tính – điện Hình 5: Hình ảnh đặc tính Hình 6: Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi Rf .10 Hình 7: Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi 11 Hình 8: Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi Uư 12 Y Hình 1: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn .16 Hình 2: Sơ đồ đồ thị u, i chỉnh lưu cầu pha có điều khiển 16 Hình 3: Hiện tượng trùng dẫn chỉnh lưu cầu pha 17 Hình 4: Đồ thị dạng sóng xảy tượng trùng dẫn 17 Hình 5: Sơ đồ khối điều khiển thyristor 18 Hình 6: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 19 Hình 7: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos 19 Hình 8: Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha kép điều khiển hồn tồn 20 Hình 9: Sơ đồ hai chinh lưu mắc song song ngược 21 Hình 10: Giản đồ dòng điện điều khiển đảo chiều tuyến tính phụ thuộc 22 Hình 11: Mạch trừ sử dụng OPAMP .23 Hình 12: Giản đồ dòng điện điều khiển đảo chiều khống chế độc lập .24 Hình 1: Sơ đồ khối mạch động lực 26 Hình 2: Sơ đồ mạch lọc LC .31 Hình 1: Sơ đồ khối điều khiển thyristor 33 Hình 2: Sơ đồ mạch khâu đồng pha 35 Hình 3: Sơ đồ dạng sóng UA, UB, UC 35 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Hình 4: Sơ đồ mạch khâu so sánh 36 Hình 5: Sơ đồ dạng sóng UA, UB, UC,UD 36 Hình 6: Sơ đồ phối hợp tạo xung chùm 36 Hình 7: Sơ đồ mạch tạo xung chùm dùng khuếch đại thuật tốn .37 Hình 8: Sơ đồ dạng sóng UE 37 Hình 9: Sơ đồ mạch khâu khuếch đại 38 Hình 10: Sơ đồ mạch điều khiển thyristor .39 Hình 11: Giản đồ đường cong mạch điều khiển 39 Hình 12: Sơ đồ chân IC 4081 41 Hình 13: Sơ đồ chân IC TL084 .42 Hình 14: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi 44 Y Hình 1: Hình ảnh giai đoạn dây chảy 48 Hình 2: Sơ đồ bảo vệ thiết bị biến đổi dùng cầu chì 48 Hình 3:Sơ đồ bảo vệ dùng mạch RLC .49 Hình 4: Hình ảnh dùng mạch RC để bảo vệ áp 50 Hình 5: Sơ đồ mạch bảo vệ mạch động lực .51 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 1.1.1 Khái niệm: Động điện chiều loại máy điện chiều biến điện dòng chiều thành Khi máy điện chiều làm việc chế độ động cơng suất đầu vào cơng suất điện cơ, công suất đầu công suất Hình 1: Hình ảnh động điện chiều 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều: Động điện chiều phân thành hai thành phần gồm: phần tĩnh phần động Hình 2: Cấu tạo động điện chiều 1- Thép, 2- Cực với cuộn kích từ, 3- Cực phụ với cuộn dây, 4- Hộp ổ bi, 5Lõi thép, 6- Cuộn phần ứng, 7- Thiết bị chổi, Cỗ góp, 9- Trục, 10- Nắp hộp đấu dây Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 1.1.3 Phân loại động điện chiều: Động điện chiều phân loại theo kích từ thành loại sau:  Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng lẻ  Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng  Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tiếp với phần ứng  Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có hai cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng, cuộn mắc nối tiếp với phần ứng 1.1.4 Nguyên lý động điện chiều: Động điện chiều hoạt động dựa tác dụng từ trường lên khung dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt từ trường Khi hoạt động động điện chiều biến điện dòng điện chiều thành 1.2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.2.1 Đặc tính động điện: Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen động cơ: M = f(ω) 1.2.2 Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập: Động điện chiều kích từ độc lập: nguồn chiều cấp cho phần ứng cấp cho kích từ độc lập Hình 3: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập Phương trình cân điện áp: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Uư = Eư +(Rư + Rf).Iư  Sức điện động phần ứng động cơ: Eư = K  Momen điện từ động cơ: M = KIư  Phương trình đặc tính - điện: Hình 4: Hình ảnh đặc tính – điện  Phương trình đặc tính cơ: Hình 5: Hình ảnh đặc tính 1.2.3 Đặc tính tự nhiên: Đặc tính tự nhiên: đặc tính có tham số định mức không sử dụng thêm thiết bị phụ trợ khác Mỗi động có đặc tính tự nhiên  Phương trình đặc tính – điện tự nhiên:  Phương trình đặc tính tự nhiên: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 1.2.4 Đặc tính nhân tạo: Đặc tính nhân tạo đặc tính có tham số khác định mức có điện trở phụ mạch phần ứng động Mỗi động có nhiều đặc tính nhân tạo  Phương trình đặc tính cơ: 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH THAY ĐỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.3.1 Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: Từ phương trình đặc tính cơ: Ta thấy thay đổi Rf thay đổi, ta đường đặc tính điều chỉnh có dốc dần Rf lớn, với tải tốc độ thấp Hình 6: Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi Rf Đặc điểm điều chỉnh:  Tốc độ không tải lý tưởng không đổi  Chỉ cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ phía giảm  Khi Rf tăng, độ dốc đặc tính lớn, đặc tính mềm độ ổn định tốc độ kém, sai số tốc độ lớn  Tổn hao công suất dạng nhiệt điện trở phụ Nếu ta tăng Rf đến giá trị làm MMc động không quay động làm việc chế độ ngắn mạch () Từ lúc này, ta thay đổi Rf Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 10 4.2.5 Sơ đồ mạch điều khiển: Hình 10: Sơ đồ mạch điều khiển thyristor Hình 11: Giản đồ đường cong mạch điều khiển 4.3 TÍNH TỐN THƠNG SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN: Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu mở Thyristor, ta có thơng số để tính mạch điều khiển:  Điện áp điều khiển Thyristor: = V  Dòng điện điều khiển Thyristor: = = 0,18 A  Thời gian mở Thyristor: = 10 s Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 39      Độ rộng xung điều khiển: = 20s Tần số xung điều khiển: = kHz Độ đối xứng cho phép: = Điện áp nuôi mạch điều khiển: U = 12V Mức sụt biên độ xung: = 0,15 4.3.1 Tính biến áp xung: Chọn vật liệu làm lõi sắt ferit HM, lõi có dạng hình xuyến làm việc phần đặc tính từ hóa có = 0,3T, = 30A/m khơng có khe hở khơng khí      Tỉ số biến áp: chọn m = Điện áp thứ cấp MBA xung: = = V Điện áp đặt lên cuộn thứ cấp MBA áp xung: = m = = 9V Dòng điện thức cấp MBA xung: = = 0,18A Dòng điện sơ cấp MBA xung: = = = 0,06A 4.3.2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng: Chọn Tranzitor công suất loại 2SC911 Tranzitor loại NPN vật liệu bán dẫn silic          Điện áp Collector Bazo hở mạch Emitter: = 40V Điện áp Emitter Bazo hở mạch Collector: = 4V Dòng điện lớn mà Collector chịu đựng: = 500 mA Công suất tiêu tán Collector: = 1,7 W Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: = Hệ số khuếch đại: Dòng điện Collector max: IC3max = 0,5 A Dòng điện làm việc Collector: Dòng điện làm việc Bazơ: = = 1,2 mA Ta thấy với loại Thyristor chọn có cơng suất điều khiển bé: = V, = 0,18 A Do ta cần tầng khuếch đại đủ công suất điều khiển Tranzitor Chọn nguồn cấp cho biến áp xung E = 15 V, với nguồn E = 15 V ta phải mắc thêm điện trở nối tiếp với cực Emitter T3 Ta có: IC3 = I1 IE Tất Diode mạch điều khiển dùng loại 1N4009 có tham số:  Dòng điện định mức  Điện áp ngược lớn  Điện áp cho Diode mở thông Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 40 4.3.3 Chọn cổng AND: Toàn mạch điều khiển phải dùng cổng AND nên ta chọn IC 4081 họ CMOS Hình 12: Sơ đồ chân IC 4081 Mỗi IC 4081 có cổng AND Các thông số cổng AND là:      Nguồn nuôi IC: , ta chọn Nhiệt độ làm việc: oC Điện áp ứng với mức logic “1”: Dòng điện: Công suất tiêu thụ: (nW/1 cổng) 4.3.4 Chọn tụ C3 R9: Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng điện đưa vào Bazơ Transistor T3, chọn R9 thỏa mãn điều kiện: Điện trở Chọn C3 cho 4.3.5 Tính chọn tạo xung chùm: Mỗi kênh điều khiển phải dùng khuếch đại thuật tốn, ta chọn IC loại TL084 hãng TexasInstrument, IC có khuếch đại thuật tốn Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 41 Hình 13: Sơ đồ chân IC TL084 Thông số IC TL084:  Điện áp nguồn nuôi: chọn Vcc =  Hiệu điện hai đầu vào:  Nhiệt độ làm việc: T = 25  Công suất tiêu thụ: P = 0.68 W  Tổng trở đầu vào:  Dòng điện đầu ra:  Dòng điện đầu vào:  Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: ) Mạch tạo xung chùm có tần số ,hay chu kì xung chùm: Ta có chu kỳ dao động: Chọn R6 = R7 = 33 kΩ T = 2×R8×C2×ln3 = 40 às Vy ta cú: R8ìC2=18,2 às Chn t C2 = 0,01 µF suy R8 = 1820 Ω Để thuận tiện cho lắp mạch ta chọn R8 biến trở 2kΩ Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 42 4.3.6 Tính chọn tầng so sánh: Mỗi kênh điều khiển có khuếch đại thuật tốn đóng vai trò tầng so sánh ta chọn loại IC TL084 Trong nguồn ni Vcc = ± 12V, điện áp vào A3, Uv = 12V Dòng điện vào hạn chế để Ilv < mA R4 = R5 > = 12 kΩ Do ta chọn R4 = R5 =15 kΩ, dòng điện vào A3: Ilv-max = = 0,8 mA 4.3.7 Tính chọn khâu đồng pha: Điện áp tụ hình thành nạp tụ C1, mặt khác để đảm bảo phạm vi điều khiển rộng góc điều khiển α = ÷ 180º số thời gian tụ nạp được: Chọn tụ C1 = 0,1 điện trở R3 = Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp ráp mạch R3 thường chọn biến trở R3 lớn 10 để điều chỉnh Chọn tranzitor T1 loại A564 có thơng số: Tranzitor loại PNP làm Si Điện áp Emitter Bazơ lúc mạch Collector: UEBO = 7V Dòng điện lớn có Collector chịu được: IC-max = 100 mA Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: TCP = 150º Hệ số khuếch đại : β = 250 Dòng cực đại bazơ : IB1 = = 0,4 mA Điện trở để hạn chế dòng điện vào Bazơ Tranzitor T1 chọn sau: Chọn R2 thõa mãn điều khiển: R2 ≥ = = 30 kΩ Chọn điện áp đồng pha: UA = 15V Điện trở R1 để hạn chế dòng điện vào khuếch đại vào khuếch đại thuật tốn A1 thường chọn R1 cho dòng vào khuếch đại thuật tốn: Iv < mA Do đó: R1 = = 15 kΩ Chọn R1 = 15 kΩ Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 43 4.3.8 Tạo nguồn nuôi: Ta cần tạo nguồn điện áp U = ± 12V để cấp cho máy biến áp xung ni IC, điều chỉnh dòng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Ở mạch cầu pha, ta có: Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi là: U2 = = = 13,3 V, ta chọn U2 = 15V Hình 14: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi Để ổn định điện áp nguồn nuôi ta dùng hai vi mạch ổn áp 7812 7912, thông số chung vi mạch là:     Điện áp đầu vào: UV = ÷ 35V Điện áp đầu ra: Ura = 12V với IC 7812 Điện áp đầu ra: Ura = -12V với IC 7912 Dòng điện đầu Ir = ÷ 1A Tụ điện C4, C5 dùng để lọc thành phần song hài bậc cao Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470 µF 4.3.9 Tính tốn máy biến áp nguồn ni đồng pha: Ta thiết kế máy biến áp dùng cho ba việc tạo điện áp đồng pha tạo nguồn nuôi cho tất mạch điều khiển bao gồm công suất cung cấp cho mạch đồng pha cung cấp nguồn nuôi cho IC TL084 tạo 16 khuếch đại thuật toán Chọn kiểu MBA pha trụ, trụ có dây, cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp Điện áp lấy thứ cấp MBA làm điện áp đồng pha, lấy thứ cấp nguồn nuôi: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 44 U2 = U2đp = 15 (V) Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha: I2đp = IA1max = 1(mA) Công suất MBA cung cấp cho việc tạo nên áp đồng pha: Công suất tiêu thụ IC TL084 sử dụng làm khuếch đại thuật tốn Cơng suất MBA xung cấp cho cực điều khiển Thyristor Tổng công suất máy biến áp cung cấp: Cơng suất MBA có kể đến 5% tổn, hao máy: Dòng điện sơ cấp MBA: Dòng điện thứ cấp MBA: 4.3.10 Chọn Diode cho chỉnh lưu: Dòng điện hiệu dụng qua diode : Chọn diode có dòng định mức : Điện áp ngược lớn mà diode phải chịu: Vậy chọn điôt loại KYZ 70 có thơng số sau :  Dòng điện định mức :  Điện áp ngược cực đại diode: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 45 4.4 KẾT LUẬN CHUNG: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 46 CHƯƠNG 5: MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG: Đối với chỉnh lưu bán dẫn tính tốn vận hành ta phải đặc biệt lưu ý đến vấn đề bảo vệ dòng điện q điện áp Vì van bán dẫn có kích thước nhỏ, nhiệt dung bé nhiệt độ dòng điện qua mặt tiếp giáp PN lớn nên nhạy với q tải dòng Hằng số thời gian phát nóng silic van công suất lớn có vài phần trăm giây Do đó, khâu bảo vệ đòi hỏi phải có độ tác động nhanh cao Mặt khác van bán dẫn nhạy với điện áp Chỉ cần tồn điện áp ngược lớn giá trị cho phép khoảng vài µs,mặt tiếp giáp PN bị chọc thủng điện 5.2 BẢO VỆ QUÁ NHIỆT: Khi làm việc với dòng điện chạy qua, van có sụt áp, có tổn hao cơng suất P sinh nhiệt đốt nóng van bán dẫn Cách khắc phục dùng cánh tản nhiệt: Hình 1: Hình ảnh tản nhiệt thực tế Tổn thất công suất Thyristor: Diện tích bề mặt tản nhiệt: Trong đó: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 47 : sụt áp lớn Thyristor Ilv: dòng điện làm việc Thyristor ∆P: tổn hao công suất : độ chênh lệch nhiệt độ với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường 40oC, nhiệt độ làm việc tối đa Thyristor 125oC Chọn nhiệt độ cánh tản nhiệt 80oC nên = 8040 =40oC Km: hệ số tỏa nhiệt đối lưu xạ Chọn Km = W/m2.oC Chọn loại cánh tản nhiệt cánh kích thước cánh 10 cm Tổng diện tích tản nhiệt cánh là: S= 62 10 10 = 1200 cm2 = 0,12 m2 5.3 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN: Có loại q dòng điện là: q tải ngắn mạch 5.3.1 Bảo vệ dòng điện tải: Dùng để trường hợp cố tạo đồng điện lớn ngắn mạch tải, dẫn thứ cấp MBA (ngắn mạch ngoài), ngắn mạch pha đo chọc thủng van (ngắn mạch ), đột biến nghịch lưu 5.3.2 Bảo vệ dòng điện ngắn mạch: Xuất thời gian làm việc xác lập hay q độ Nó có giá trị khơng lớn cho phép tồn lâu dài Vì để bảo vệ thyristor tránh dòng điện phá hoại, ta dùng dây chảy tác động nhanh Loại dây chảy làm chì làm bạc đặt vỏ sứ có chứa cát thạch anh Hoạt động dây chảy chia làm giai đoạn:  Giai đoạn l: giai đoạn chảy từ t = đến bắtt đầu xuất hồ quang  Giai đoan 2: giai doạn hồ quang bắt đầu t = thq đến cắt xong dòng điện cố t = tc Giai đoạn này, điện áp hồ quang tăng dần dòng điện cố giảm dần Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 48 Hình 2: Hình ảnh giai đoạn dây chảy Dòng điện chạy qua dây chảy sinh nhiệt lượng Q = i2Rt Để bảo vệ điện áp cho biến đổi ta chọn dây chảy vị trí sau:  Vị trí 1: Đặt ngỏ vào MBA  Vị trí 2: Đặt ngỏ MBA  Vị trí 3: Mắc nối tiếp với thyristor dây chảy Hình 3: Sơ đồ bảo vệ thiết bị biến đổi dùng cầu chì 5.4 BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP: Thyristor nhạy với điện áp lớn so với điện áp định mức ta gọi điện áp, có nguyên nhân gây điện áp:  Nguyên nhân nội tại: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 49 Khi khóa thyristor điện áp ngược ,các điện tích đổi ngược hành trình tạo dòng điện ngược khoảng thời gian ngắn (10-100µs) Sự biến thiên nhanh chóng dòng điện sinh sức điện động cảm ứng lớn, điện cảm ln có, đường dây nguồn dẫn đến thyristor Quá điện áp tổng điện áp làm việc  Nguyên nhân bên ngoài: Những nguyên nhân thường xảy ngẫu nhiên có sét đánh, cầu chì nhảy, đóng, cắt MBA nguồn Cắt MBA nguồn tức cắt dòng điện từ hóa MBA, lượng từ trường tích lũy lõa sét từ, chuyển thành lượng điện trường tụ điện kí sính nhỏ dây quấn sơ cấp thứ cấp MBA Điện áp lớn gấp lần điện áp làm việc Để bảo vệ điện áp người ta dùng mạch bảo vệ RLC bảo vệ riêng thyristor Hình 4:Sơ đồ bảo vệ dùng mạch RLC Người ta thường chọn điện áp định mức Thyristor U > 1,2Uim Trị số nhỏ nhiều so với điện áp Các điện áp có tốc độ tăng trưởng lớn Đạo hàm điện áp sinh dòng điện chảy qua tụ C, đấu anode cathode thyristor, i= Điện cảm L hạn chế dòng điện chảy Khi kích mở thyristor, tụ điện C phóng điện qua thyristor, điện trở R hạn chế dòng điện Các linh kiện bảo vệ tính tốn cơng thức, thực tế người ta ưa dùng trị s thc nghim: C = 0,01 ữ 1àF R = 10 ữ 1000 L = 50 ữ 100àH Ta cú thể dùng mạch RC để bảo vệ áp cho biến đổi: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 50 Hình 5: Hình ảnh dùng mạch RC để bảo vệ áp Mạch RC đấu song song với Thyristor nhằm bảo vệ điện áp tụ điện tích chuyển mạch gây nên Mạch RC đấu pha thứ cấp MBA để bảo vệ điện áp cắt không tải MBA gây nên Thông số RC phụ thuộc vào mức độ điện áp xảy ra, tốc độ biến thiên dòng điện chuyển mạch, điện cảm đường dây, dòng điện từ hố MBA Việc tính tốn thơng số R,C đòi hỏi phải tốn nhiều thời gian có tài liệu, mà tài liệu hướng dẫn phương pháp xác định thông số R,C đồ thị giải tích Nhưng thơng số toán nhỏ nên việc xác định theo đồ thị khó xác Do đó, ta chọn mạch RLC để bảo vệ, với thông số theo thực nghiệm tìm Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 51 5.5 SƠ ĐỒ MẠCH BẢO VỆ CỦA MẠCH ĐỘNG LỰC: Hình 6: Sơ đồ mạch bảo vệ mạch động lực 5.6 KẾT LUẬN CHUNG: Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Điện tử công suất, Lý thuyết – Thiết kế - Ứng dụng” Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Cơng, Trần Văn Thịnh [2] Giáo trình “Truyền động điện tự động” Ths Khương Công Minh [3] Giáo Trình “Điện tử cơng suất”Ths Khương Cơng Minh [4] Tính tốn thiết kế “Thiết bị điện tử cơng suất” Trần Văn Thịnh Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 53 ... cơ: M = f(ω) 1. 2.2 Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập: Động điện chiều kích từ độc lập: nguồn chiều cấp cho phần ứng cấp cho kích từ độc lập Hình 3: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích. .. cơng suất điện cơ, công suất đầu công suất Hình 1: Hình ảnh động điện chiều 1. 1.2 Cấu tạo động điện chiều: Động điện chiều phân thành hai thành phần gồm: phần tĩnh phần động Hình 2: Cấu tạo động. .. đặt từ trường Khi hoạt động động điện chiều biến điện dòng điện chiều thành 1. 2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1. 2 .1 Đặc tính động điện: Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen động