HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH

Chia sẻ: Mr Mai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

0
218
lượt xem
79
download

HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong các phần trước đây, bộ chỉnh lưu được phân tích với giả thiết bỏ qua cảm kháng trong của nguồn áp. Hệ quả là quá trình chuyển mạch giữa các nhánh chứa thyristor diễn ra tức thời. Trong thực tế, nguồn có cảm kháng trong làm dòng điện qua nó không thể thay đổi đột ngột. Vì thế, hiện tượng chuyển mạch giữa các nhánh chứa các thyristor không diễn ra tức thời mà kéo dài một khoảng thời gian, hình thành trạng thái các nhánh chứa thyristor cùng dẫn điện. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH

  1. Ñieän töû coâng suaát 1 2.8 - HIEÄN TÖÔÏNG CHUYEÅN MAÏCH Trong caùc phaàn tröôùc ñaây, boä chænh löu ñöôïc phaân tích vôùi giaû thieát boû qua caûm khaùng trong cuûa nguoàn aùp. Heä quaû laø quaù trình chuyeån maïch giöõa caùc nhaùnh chöùa thyristor dieãn ra töùc thôøi. Trong thöïc teá, nguoàn coù caûm khaùng trong laøm doøng ñieän qua noù khoâng theå thay ñoåi ñoät ngoät. Vì theá, hieän töôïng chuyeån maïch giöõa caùc nhaùnh chöùa caùc thyristor khoâng dieãn ra töùc thôøi maø keùo daøi moät khoaûng thôøi gian, hình thaønh traïng thaùi caùc nhaùnh chöùa thyristor cuøng daãn ñieän. Hieän töôïng naøy ñöôïc goïi laø hieän töôïng truøng daãn (overlapping) hoaëc hieän töôïng chuyeån maïch (commutation). Xeùt boä chænh löu maïch tia ba pha ñieàu khieån (hình H2.33) Nguoàn xoay chieàu coù caûm khaùng trong Lb. Traïng thaùi V3: Giaû thieát doøng qua taûi lieân tuïc vaø V3 daãn doøng ñieän. Khi ñoù, doøng ñieän taûi daãn qua maïch (u3,Lb,V3,RLE ). Phöông trình moâ taû maïch: uv3 = 0 ; iv3 = id uv1 = u1 - u3 ; iv1 = 0 ; uv2 = u2 - u3 ; iv2 = 0 (2.43) ud = u3 did ud = R.id + L. +E dt Traïng thaùi (V1V3): Taïi thôøi ñieåm ñöa xung kích ñoùng cho V1 (goùc α ), do taùc duïng ñoàng thôøi cuûa ñieän aùp khoaù vaø xung kích ñoùng, V1 ñoùng . Do V1 maéc noái tieáp vôùi Lb neân doøng qua noù taêng lieân tuïc töø giaù trò 0. Töông töï , döôùi taùc duïng cuûa ñieän aùp chuyeån maïch (u3-u1) vaø caûm khaùng Lb, doøng ñieän qua V3 giaûm moät caùch lieân tuïc töø giaù trò doøng taûi. Heä phöông trình moâ taû traïng thaùi maïch: iV 1 + iV 3 = id diV 1 di − u1 + Lb = −u3 + Lb V 3 dt dt 2-35
  2. Ñieän töû coâng suaát 1 diV 1 ud = +u1 − Lb (2.44) dt did ud = R.id + L. +E dt uV1 = 0 ; uV3 = 0 Giaû söû khoaûng thôøi gian truøng daãn nhoû hôn nhieàu so vôùi haèng soá thôøi gian cuûa taûi chænh löu, coù theå xem doøng ñieän taûi khoâng thay ñoåi ñoä lôùn. Do ñoù: iv1 + iv3 = Id = const diV 1 diV 3 ⇒ + =0 (2.45) dt dt Töø ñoù daãn giaûi: u1 − u3 diV 1 = dX (2.46) 2ωLb Bieåu dieãn caùc heä thöùc trong heä truïc toïa ñoä môùi O ′X ′ vôùi O ′ dòch sang phaûi π cuûa ñieåm O vaø O O ′ = , ta coù: u1 − u3 = U m 3 sin X ′dX ′ (2.47) 6 Töø ñoù: i V 1 (X ′ ) X′ 3U m ∫iV 1 (α ) diV1 = ∫ α 2 ωLb sin X ′dX (2.48) 3U m ⇒ iV1 (X ′) − iV1 (α ) = (cos α − cos X ′) (2.49) 2 ω.Lb Do iV1(α)= 0 , neân 3U m iV1 (X' ) = (cos α − cos X' ) (2.50) 2 ω.Lb iV 3 = i d − iV1 = I d − iV1 (2.51) Ñoà thò bieåu dieãn caùc heä thöùc doøng ñieän cho thaáy iv1 taêng daàn töø giaù trò 0 vaø doøng iv3 giaûm daàn töø giaù trò Id . Traïng thaùi V1: Traïng thaùi V1 ,V3 cuøng daãn seõ keùo daøi ñeán vò trí Xk’ thoûa maõn: iV1( X ' k ) = Id iV3(Xk’) = 0 (2.52) Luùc ñoù, V3 bò ngaét vì khoâng cho pheùp doøng qua noù ñoåi daáu. Hieän töôïng chuyeån maïch keát thuùc, doøng ñieän taûi kheùp kín qua maïch chöùa (u1,Lb ,V1,RLE), phöông trình moâ taû maïch coù daïng: uV1 = 0 ; iV1 = i d diV1 ud = +u1 − Lb dt di d u d = Ri d + L + E ; iV 3 = 0 dt (2.53) di uV 2 = u 2 − u1 + L b V 2 ; iV 2 = 0 dt Töông töï nhö treân, ta coù theå xeùt quaù trình chuyeån maïch giöõa V1,V2 vaø V2,V3. Goïi tµ vaø Xµ laàn löôït laø thôøi gian chuyeån maïch vaø goùc chuyeån maïch Xµ =ω.tµ 2-36
  3. Ñieän töû coâng suaát 1 Ñoä lôùn goùc chuyeån maïch µ ñöôïc suy ra töø ñieàu kieän keát thuùc hieän töôïng chuyeån maïch: iV 1 ( X ') = iV 1 (α + µ ) = I d , X ' = α + µ (2.54) Keát quaû laø: ⎛ 2ωLb I d ⎞ µ = arccos⎜ cosα − ⎟ −α (2.55) ⎜ 3U m ⎟ ⎝ ⎠ Goùc chuyeån maïch (vaø thôøi gian chuyeån maïch) phuï thuoäc vaøo goùc ñieàu khieån α, vaøo ñoä lôùn doøng ñieän taûi vaø caûm khaùng trong cuaû nguoàn aùp Caùc heä quaû: 1. Hieän töôïng chuyeån maïch laøm giaûm aùp taûi. Ví duï, trong thôøi gian chuyeån maïch giöõa V3, vaø V1, töø heä phöông trình (2.44) ta suy ra aùp taûi coù daïng: u1 + u3 u ud = =− 2 (2.56) 2 2 Treân hình veõ H2.34, ta thaáy daïng aùp chænh löu bò maát ñi moät phaàn so vôùi tröôøng hôïp aùp lyù töôûng (Lb = 0). Do ñoù, trong moät chu kyø aùp chænh löu, trò trung bình ñieän aùp taûi bò giaûm ñi ∆Udx . 1 α +µ 3 α +µ u1 − u 3 ∆U dx = ∫ (u1 − u d ).dX ′ = ∫ dX ′ (2.57) 2π α 2π α 2 3 Töø (2.46) ta suy ra: 3 iV 1 (α + µ ) 3 ωL b ∆U dx = 2π ωL b ∫ iV 1 (α ) di V1 = 2π .I d 3ω Neáu ñaët: R cm = Lb 2π Ta coù: ∆Udx = RcmId Ñieän aùp treân taûi thöïc teá coù ñoä lôùn: ∆U dx = Ud 0 . cos α − RcmId (2.58) p.X b Vôùi R cm = (2.59a) 2π p.X b hoaëc R cm = (2.59b) π Coâng thöùc (2.59a) aùp duïng cho: - boä chænh löu tia moät xung vôùi diode khoâng (p=1); - boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån baùn phaàn khi α > 0 (p=2); - caùc boä chænh löu tia m pha ñieàu khieån hoaëc khoâng ñieàu khieån, coù hoaëc khoâng coù diode khoâng (p=m); - caùc boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn vaø khoâng ñieàu khieån (p=6); - boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn vôùi moät diode khoâng khi α < π 3 (p=6) - boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn vôùi hai diode khoâng (p=6) Coâng thöùc (2.59b) aùp duïng cho: 2-37
  4. Ñieän töû coâng suaát 1 - boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån hoaøn toaøn vaø khoâng ñieàu khieån (p=2); - boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån baùn phaàn khi α = 0 (p=2) - boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn vôùi moät diode khoâng vaø α > π 3 (p=6). - boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån baùn phaàn (p=3). 2. Hieän töôïng chuyeån maïch haïn cheá phaïm vi goùc ñieàu khieån α vaø do ñoù haïn cheá phaïm vi ñieàu khieån ñieän aùp chænh löu . Khi phaân tích quaù trình ñieän aùp vaø doøng ñieän cuûa thyristor trong caùc daïng maïch chænh löu cô baûn, vôùi goùc ñieàu khieån α vaø boû qua hieän töôïng chuyeån maïch (Lb= 0), ta coù goùc an toaøn cuûa thyristor γ : γ = ω .t q = π − α (2.60) tq laø thôøi gian khoâi phuïc khaû naêng khoùa cuûa thyristor. Neáu thyristor coù giaù trò γ cho tröôùc, giaù trò goùc ñieàu khieån cöïc ñaïi cho pheùp coù ñoä lôùn baèêng: α max = π − γ (2.61) Neáu xeùt caû hieän töôïng chuyeån maïch vôùi µ laø ñoä lôùn goùc chuyeån maïch, ñoä lôùn goùc an toaøn coøn laïi cuûa thyristor baèng: γ = π − (α + µ ) = π − α − µ (2.62) Vôùi giaù trò γ cho tröôùc cuûa thyristor, goùc ñieàu khieån lôùn nhaát cho pheùp coù giaù trò: αmax = π - µ - γ (2.63) Roõ raøng, phaïm vi goùc ñieàu khieån α ôû cheá ñoä nghòch löu bò haïn cheá. Goùc chuyeån maïch caøng lôùn (ví duï khi doøng taûi lôùn , Lb lôùn), goùc αmax caøng giaûm. Treân thöïc teá αmax thöôøng laáy giaù trò khoaûng 1600→1650. Do αmax giaûm neân trò trung bình aùp chænh löu trong cheá ñoä nghòch löu bò giaûm theo: Udmin = Udo.cosαmax - Xcm.Id (2.64) Trong tröôøng hôïp maïch tia ba pha, ta deã daøng suy ra: ⎡ 2ω .Lb ⎤ U d min = U d 0 .⎢cos(π − γ ) − I d ⎥ − X cm .I d (2.65) ⎢ ⎣ 3U m ⎥ ⎦ Vôùi γ cho tröôùc, ñieän aùp trung bình nhoû nhaát cuûa taûi phuï thuoäc vaøo doøng taûi. 3. Hieän töôïng chuyeån maïch laøm bieán daïng ñieän aùp nguoàn . Phaân tích ñieän aùp pha nguoàn taïi caùc ñieåm A hoaëc ñieän aùp daây giöõa hai ñieåm AB (hình H2.35), ta thaáy noù bò meùo daïng, treân ñoà thò ñieän aùp pha hình H2.35 xuaát 2-38
  5. Ñieän töû coâng suaát 1 hieän caùc gai vaø loõm ñieän aùp. Caùc loõm vaø gai ñieän aùp coù ñoä lôùn tæ leä vôùi giaù trò caûm khaùng Lb vaø doøng ñieän taûi. Do ño,ù neáu maéc caùc taûi tieâu thuï khaùc vaøo maïch nguoàn chung vôùi boä chænh löu, söï bieán daïng aùp nguoàn gaây ra do taùc duïng chuyeån maïch cuûa boä chænh löu coù theå khoâng chaáp nhaän ñöôïc. Ñeå haïn cheá ñoä bieán daïng cuûa aùp nguoàn, ngöôøi ta khoâng maéc tröïc tieáp boä chænh löu vaøo löôùi ñieän maø thoâng qua maùy bieán aùp hoaëc cuoän khaùng. Maùy bieán aùp trong hoaït ñoäng maïch taùc duïng nhö cuoän khaùng loïc vôùi ñoä lôùn xaùc ñònh bôûi caûm khaùng taûn cuûa caùc cuoän daây. Caáu truùc maïch nguoàn ñaáu vaøo boä chænh löu coù daïng thay theá veõ treân hình H2.36. Hieän töôïng chuyeån maïch taùc duïng laøm ngaén maïch giöõa caùc pha nguoàn. Caûm khaùng hoaëc maùy bieán aùp maéc noái tieáp vôùi boä chænh löu coù taùc duïng töông ñöông caûm khaùng LT. Do coù LT, ñieän aùp ngaén maïch taïi ñieåm A phuï thuoäc vaøo tæ soá caûm LT khaùng Lb vaø LT trong maïch, neáu raát lôùn, ñieän aùp löôùi caøng ít bieán daïng. Tuy Lb nhieân, vieäc taêng LT laïi khoâng coù lôïi veà khía caïnh söû duïng maùy bieán aùp vaø ñieän aùp chænh löu giaûm nhieàu do chuyeån maïch. Ñoä lôùn ñieän aùp taïi caùc vò trí A luùc chuyeån maïch xaùc ñònh theo heä thöùc gaàn ñuùng : XT UA = U ; XT = ωLT , Xb = ωLb (2.66) X b + XT Trong thöïc teá, giaù trò XT thöôøng choïn trong khoaûng U2 f XT = ( 0,04 →0,1). (2.67) I2 f U2f , I 2f laø trò hieäu duïng ñieän aùp vaø doøng ñieän ñònh möùc cuûa nguoàn caáp cho taûi (ví duï ñieän aùp vaø doøng ñieän pha thöù caáp maùy bieán aùp). Ví duï 2.20: Boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån hoaøn toaøn maéc vaøo taûi ñoäng cô moät chieàu. Taûi coù Lu raát lôùn laøm doøng taûi phaúng id = 100A. Nguoàn xoay chieàu coù trò hieäu duïng U = 380V, Lb=0,001H, Rb = 0,01Ω, ω = 314 rad/s. Ñoä suït aùp treân moät linh kieän laø 2V. a/- Phaân tích hieän töôïng chuyeån maïch 2-39
  6. Ñieän töû coâng suaát 1 b/- Tính ñieän aùp lôùn nhaát do boä chænh löu cung caáp cho taûi ⎛ diV ⎞ c/- Tính ñoä taêng ⎜ ⎟ max ⎝ dt ⎠ d/- Tính ñoä lôùn goùc chuyeån maïch µ khi α =0 e/- Tính goùc ñieàu khieån αmax, giaû thieát thôøi gian khoâi phuïc khaû naêng khoùa cuûa SCR laø tq = 50µS Giaûi: a/- Giaû söû V3,V4 ñang daãn, V1,V2 bò ngaét. Trong nöûa chu kyø döông cuûa aùp nguoàn, taïi ví trí töông öùng goùc kích α, xung kích ñöa vaøo V1,V2 laøm cho chuùng ñoùng. Do taùc duïng Lb, hình thaønh traïng thaùi ñoàng daãn ñieän cuûa V1,V2,V3,V4 vôùi heä phöông trình moâ taû sau: iV 1 + iV 3 = I d di u = Lb . dt i = iV 1 − iV 4 = iV 1 − iV 3 ud = −uV 1 − uV 4 = 0 Giaûi heä phöông trình treân ta thu ñöôïc goùc chuyeån maïch: ⎛ 2.I .ω .Lb ⎞ µ = arccos⎜ cos α − d ⎜ ⎟ −α ⎟ ⎝ 2 .U ⎠ Ñoä taêng doøng ñieän qua SCR (ví duï khi ñoùng V1,V2): diV U . 2 = sin α dt 2.Lb b/- Ñoä suït aùp treân SCR: ∆UV= 2 x 2V = 4[V] Ñoä suït aùp treân Rb: ∆Urb = 0,01 x 100= 1[V] Ñoä suït aùp gaây ra bôûi quaù trình chuyeån maïch : 2-40
  7. Ñieän töû coâng suaát 1 2.314.0,001 ∆U xb = Rx .I d = .100 = 19,9[V ] π Ñieän aùp trung bình lôùn nhaát boä chænh löu caáp cho taûi : Udmax= Ud0 - (∆UV +∆URb+∆Uxb ) .380 − (4 + 1 + 19,9) = 317,7[V ] 2 2 U d max = π c/- Tính ñoä taêng doøng qua SCR khi ñoùng: diV U . 2 = sin α dt 2.Lb π Ñoä doác ñaït cöïc ñaïi khi α = . Luùc ñoù: 2 ⎛ diV ⎞ 380 2 ⎜ ⎟ = = 0,2687.106 [ A / s ] = 0,2687[ A / µ .s ] ⎝ dt ⎠max 2.0,001 d/- Goùc chuyeån maïch khi α = 0 ⎛ 2.I .ω .Lb ⎞ µ = arccos⎜ cos α − d ⎜ ⎟ −α ⎟ ⎝ 2 .U ⎠ ⎛ 2.100.314.0,001 ⎞ = arcc cos⎜ cos 0 − ⎜ ⎟−0 ⎟ ⎝ 2 .380 ⎠ µ = 0,488[rad ] ≈ 28 0 e.- γ = ω .tq = 314.10−6.50 = 0,0157[rad ] ≈ 0,90 2.100 cos α max = .314.0,001 + cos(π − 0,0157 ) 2 .380 cos α max = −0,8830 ⇒ α max = 2,653[rad ] ≈ 1520 2.9 MAÙY BIEÁN AÙP CAÁP NGUOÀN CHO CAÙC BOÄ CHÆNH LÖU 2.9.1 CHÖÙC NAÊNG CUÛA MAÙY BIEÁN AÙP Maùy bieán aùp duøng laøm nguoàn xoay chieàu cho caùc boä chænh löu coù caùc chöùc naêng sau: 1. Cung caáp ñieän aùp nguoàn coù ñoä lôùn phuø hôïp vôùi yeâu caàu cuûa taûi. 2. Caùch ly aùp nguoàn cuûa boä chænh löu vôùi löôùi ñieän. Do ñoù, taûi coù theå chaïy ngaén maïch trong thôøi gian ngaén. 3. Taùc duïng loïc caùc soùng haøi baäc cao. 4. Taïo thaønh caûm khaùng chuyeån maïch, do ñoù haïn cheá söï bieán daïng gaây ra töø quaù trình chuyeån maïch. 5. Taïo heä thoáng nguoàn xoay chieàu nhieàu pha ñeå cung caáp cho boä chænh löu nhieàu xung. 2.9.2 TÍNH TOAÙN MAÙY BIEÁN AÙP Phaân tích daïng ñieän aùp vaø doøng ñieän maùy bieán aùp 2-41
  8. Ñieän töû coâng suaát 1 Phaân tích chính xaùc quaù trình ñieän aùp vaø doøng ñieän maïch maùy bieán aùp coù theå ñaït ñöôïc baèng caùch giaûi baøi toaùn maïch ñieän töø. Tuy nhieân, vieäc giaûi toaùn töông ñoái phöùc taïp. Trong thöïc teá, ngöôøi ta thöôøng giaûi baøi toaùn döôùi daïng ñöôïc ñôn giaûn hoùa. Trong vaøi tröôøng hôïp ñôn giaûn, doøng ñieän töø hoùa ñöôïc boû qua. Ñieän aùp phía sô caáp vaø thöù caáp ñöôïc xem coù daïng sin vaø tæ soá caùc ñieän aùp naøy baèng tæ soá voøng daây cuoän sô caáp vaø thöù caáp. Doøng ñieän qua cuoän thöù caáp ñöôïc xaùc ñònh phuï thuoäc vaøo caáu hình boä chænh löu. Doøng ñieän cuoän thöù caáp ñöôïc xaùc ñònh phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn xoay chieàu cuûa doøng qua cuoän sô caáp. Thaønh phaàn doøng ñieän moät chieàu qua cuoän thöù caáp coù taùc duïng ñöa traïng thaùi maïch töø vaøo cheá ñoä baûo hoøa neân caàn ñöôïc haïn cheá. Ví duï, xeùt maùy bieán aùp ba pha maéc vaøo boä chænh löu tia ba xung nhö treân hình H2.39. Boû qua doøng ñieän töø hoùa, söùc töø ñoäng F1, F2 vaø F3 (hình H2.39) treân caùc truï maùy bieán aùp ñaït giaù trò nhö nhau: F1=F2=F3 (2.66) Giaû thieát caùc cuoän daây ñöôïc quaán cuøng chieàu, ta coù: N s .i1s − N p .i1 p = N s .i2 s − N p .i2 p = N s .i3s − N p .i3 p (2.67) Np.. toång soá voøng daây treân moät pha phía sô caáp Ns.. toång soá voøng daây treân moät pha cuoän thöù caáp Ñeå ñôn giaûn, giaû thieát Ns=Np=N, ta thu ñöôïc: i1s − i1 p = i2 s − i2 p = i3s − i3 p (2.68) Ñònh luaät Kirchoff cho nuùt doøng ñieän cho ta: i1 p + i2 p + i3 p = 0 (2.69) Doøng ñieän qua cuoän sô caáp: 2.i1s − i2 s − i3s i1 p = ; 3 2.i − i − i i2 p = 2 s 3s 1s ; (2.70) 3 2.i3s − i1s − i2 s i3 p = 3 Quaù trình doøng ñieän qua caùc pha cuûa cuoän sô caáp vaø cuoän thöù caáp ñöôïc veõ treân hình H2.40. Trò hieäu duïng doøng ñieän qua cuoän thöù caáp vaø cuoän sô caáp: 2-42
  9. Ñieän töû coâng suaát 1 2π 1 Id ∫i 2 Is = 1s dX = (2.71) 2π 3 0 2π 1 2 ∫i 2 Ip = 1 p dX = k. .I d (2.72) 2π 3 0 vôùi k laø tæ soá maùy bieán aùp. Ñònh möùc ñieän aùp phía thöù caáp maùy bieán aùp: Goïi : - Utmax laø ñieän aùp lôùn nhaát cuûa taûi - ∆UdT laø toång caùc suït aùp taïo neân bôûi caùc linh kieän - ∆Udrmax laø toång caùc suït aùp cöïc ñaïi taïo treân ñieän trôû daây daãn vaø ñieän trôû nguoàn - ∆Udxmax ñoä suït aùp cöïc ñaïi gaây ra bôûi quaù trình chuyeån maïch Tacoù: - ∆UdT = n. ∆U1T - n: laø soá linh kieän trong maïch maéc noái vôùi taûi ôû traïng thaùi daån ñieän (khoâng xeùt traïng thaùi chuyeån maïch ) - ∆U1T: ñoä suït aùp theo chieàu thuaän treân moät linh kieän - ∆Udrmax = R∑.Idmax - R∑ : laø toång trôû cuûa daây daãn, cuûa nguoàn trong maïch ôû traïng thaùi daãn ñieän - ∆Udxmax = Xcm.Idmax - Xcm : trôû khaùng chuyeån maïch, phuï thuoäc vaøo caáu taïo maïch - Idmax : doøng ñieän taûi cöïc ñaïi cho pheùp. Ñieän aùp chænh löu phaûi thoûa maõn ñieàu kieän: Udmax = Ud0.cosαmin ≥ Utmax +∆UdT + ∆Udxmax + ∆Udrmax (2.73) Ñoái vôùi maïch chænh löu tia ba pha: 3 6 U d max = U . cos α min (2.74) 2π Choïn: 3 6 α min = 0 ⇒ U d max = U (2.75) 2π Töø ñoù, ñieän aùp nguoàn phía thöù caáp maùy bieán aùp ñöôïc choïn sao cho 3 6 U > U t max + ∆U dT + ∆U dx max + ∆U dr max (2.76) 2π U t max + ∆U dT + ∆U dx max + ∆U dr max hay U> (2.77) 3 6 2π Neáu ñieän aùp nguoàn ñöôïc pheùp giaûm xuoáng thaáp nhaát baèng b.U ( 0 < b < 1 ), ta caàn coù: U t max + ∆U dT + ∆U dx max + ∆U dr max b. U > (2.78) 3 6 2π 2-43
  10. Ñieän töû coâng suaát 1 U t max + ∆U dT + ∆U dx max + ∆U dr max hay U> (2.79) 3 6 b 2π Trong tröôøng hôïp söû duïng boä chænh löu keùp vaø ñieàu khieån noù theo phöông phaùp ñoàng thôøi ñoøi hoûi αmin > 0. Khi ñoù, thay vì cosαmin = 1, ta caàn giöõ nguyeân bieåu thöùc cosαmin trong heä thöùc xaùc ñònh U. Neáu taûi phaûi laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu vaø coù giaù trò thaáp nhaát Utmin ( Utmin < 0 ), boä chænh löu hoaït ñoäng vôùi goùc ñieàu khieån töông öùng αmax . Nguoàn phaûi coù khaû naêng nhaän naêng löôïng töø taûi ñöa veà. Khi ñoù, ñieàu kieän thieát laäp giöõa aùp chænh löu vaø phía taûi laø: b.U d 0 .cosα max ≥ U t min + ∆U dT + ∆U dx max + ∆U dr max (2.80) Do caùc bieåu thöùc trong daáu trò tuyeät ñoái ñeàu aâm neân ta suy ra: b.U d 0 . cosα max ≤ U t min + ∆U dT + ∆U dx max + ∆U dr max (2.81) Ta choïn nguoàn sao cho: b.Ud0.cosαmax < Utmin (2.82) Boä chænh löu maïch tia ba pha: 3 6 b. .U . cosα max < U t min (2.83) 2π Do cosαmax < 0, neân: U t min U > (2.84) 3 6 .b. cosα max 2π Ñònh möùc doøng ñieän phía thöù caáp maùy bieán aùp Doøng ñieän ñònh möùc cuoän thöù caáp ñöôïc tính theo trò ñònh möùc cuûa doøng taûi. Theo keát quaû phaân tích doøng ñieän qua maùy bieán aùp, ta coù cho maïch chænh löu tia ba pha: Id Is = (2.85) 3 Ñònh möùc coâng suaát bieåu kieán cuûa maùy bieán aùp Ví duï xeùt boä chænh löu maïch tia ba pha. Coâng suaát bieåu kieán maùy bieán aùp: Ss + S p St = = k t .Pd (2.86) 2 - kt laø heä soá söû duïng maùy bieán aùp - Sp, Ss laø coâng suaát bieåu kieán phía sô caáp vaø thöù caáp maùy bieán aùp - Pd laø coâng suaát taûi - Sp = mp.Up.Ip - Ss = ms.Us.Is - ms : laø soá pha - U ,I : trò hieäu duïng ñieän aùp vaø doøng ñieän Töø keát quaû phaân tích doøng ñieän qua maùy bieán aùp, ta coù: Id Is = 3 2 Is = k . Id (2.87) 3 2-44
  11. Ñieän töû coâng suaát 1 Trò hieäu duïng aùp nguoàn: 2π Us = U = Ud0 (2.88) 3 6 1 1 2 π Ud0 U p = .U s = .U = . (2.89) k k 3 6 k Töø ñoù: 2 π Ud 0 2 S p = 3U pI p = 3. . .k Id (2.90) 3 6 k 3 2π 2 Sp = U d0I d = Pd 3 3 3 3 2π Id 3 S s = 3.U s .I s = 3. U d0 . = π.Pd (2.91) 3 6 3 3 1 ⎛ 2π 3 ⎞ va St = ⎜ P + .π.Pd ⎟ = 1,35 Pd (2.92) 2 ⎜3 3 d 3 ⎟ ⎝ ⎠ Vì theá, heä soá söû duïng maùy bieán aùp kt = 1,35 Ví duï 2.21: Maùy bieán aùp ba pha ñaáu daïng Y-Y coù tham soá: Coâng suaát bieåu kieán St = 200 kVA Ñieän aùp ngaén maïch unm = 5% Coâng suaát toån hao ∆ Pj = 5,14 [kW] Ñieän aùp daây phía thöù caáp Ud = 880 [V] Doøng ñieän ñònh möùc phía thöù caáp Itcdm = 131 [A] Xaùc laäp caùc tham soá maïch nguoàn töông töông qui ñoåi sang phía thöù caáp. Giaûi: Thaønh phaàn ñieän aùp ngaén maïch treân ñieän trôû trong maùy bieán aùp ur: ∆P j 5 , .10 3 14 ur = = = 0 ,0257 St 200.10 3 Ñieän trôû vaø trôû khaùng trong maùy bieán aùp quy ñoåi sang phía thöù caáp: Ud 880 Rb = ur . = 0 ,0257. = 0 ,0997 [ Ω ] 3 .I tcdm 3 .131 ud 880 X b = ω.Lb = u nm . = 0 ,05. = 0, 194 [ Ω ] 3 .I tcdm 3 .131 2-45
  12. Ñieän töû coâng suaát 1 Ví duï 2.22: Cho boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn. Nguoàn ñieän aùp xoay chieàu laáy töø phía thöù caáp U = 220 V, taàn soá ω = 314 rad/s. Taûi R = 0,1 Ω, L raát lôùn duøng laøm π doøng taûi lieân tuïc vaø phaúng, E = 200 V, goùc ñieàu khieån α = [rad]. 3 a/- Tính trò trung bình aùp Ud vaø doøng Id . b/- Trò trung bình vaø trò hieäu duïng doøng qua SCR. c/- Tính trò hieäu duïng doøng ñieän qua nguoàn xoay chieàu. d/- Giaû söû trong quaù trình ñieàu khieån do taûi thay ñoåi (E), α thay ñoåi trong phaïm vi (0,π). Doøng taûi ñöôïc ñieàu chænh ôû giaù trò xaùc ñònh ôû caâu a/- . Tính coâng suaát maùy bieán aùp. Höôùng daãn; a/- 3 6 3 6 ⎛π ⎞ Ud = .U . cos α = .220. cos⎜ ⎟ = 257 [V ] π π ⎝3⎠ U d − E 257 − 200 Id = = = 572 [ A] R 0,1 b/- Id I ATV = = 190,6[ A] 3 1 1 ITRMS = .I d = .572 = 330[ A] 3 3 c/- 2 2 I RMS = .I d = .572 = 467[ A] 3 3 d/- S p + Ss S= 2 2 Is = Id 3 2-46
  13. Ñieän töû coâng suaát 1 2 S s = 3U s .I s = 3.U s . .I d 3 3 6 U d max = .U d ; (α = 0 ) π Np Up = .U s Ns Ns N Ip = .I sσ = s .I s Np Np Töø caùc heä thöùc treân, ta coù theå suy ra ñöôïc: S = 1,05.Udmax .Id 3 6 U d max = .220 = 514,5[V ] π I d = 572[ A] S = 1,05. 514,5 . 572 = 309068 VA S = 309 kVA Ví duï 2.23 Tính toaùn ñònh möùc maùy bieán aùp, maïch chænh löu. Cho bieát boä chænh löu maïch caàu ba pha caáp nguoàn cho ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp. Ñoäng cô coù tham soá: uödm = 400 V Iödm = 188 A Rö = 0,051Ω nñm = 470 v/ph Ñoä suït aùp cho pheùp cuûa löôùi ñieän laø 5% Ñoä suït aùp treân moãi SCR khi ñoùng laø 2 V. Doøng ñieän cöïc ñaïi cho pheùp cuûa ñoäng cô baèng 1,5 Iödm. Giaûi: Vieäc ñònh möùc ñieän aùp cuûa nguoàn ( maùy bieán aùp) phaûi thoûa maõn yeâu caàu aùp cung caáp lôùn nhaát do phía taûi yeâu caàu: Ta coù: Uö max = RöIu max + c φ ktñm.ωñm Haèng soá kích töø ñònh möùc U udm − Ru I udm − 2,5 cΦ ktdm = ω dm vôùi uödm = 440 V Rö = 0,051 Ω Iöñm = 188 A n ωdm = 2 π dm = 49 ,218 [ rad / s ] 60 2,5 [V] laø ñieän aùp tieáp xuùc choåi queùt vôùi coå goùp. ÔÛ ñaây boû qua aûnh höôûng nhieät ñoä leân ñieän trôû maïch phaàn öùng cφktdm = 8,69 2-47
  14. Ñieän töû coâng suaát 1 Töø ñoù : uömax = Rö.Iuömax + cφktñm . ωñm + 2,5 = 0,051 . 188. 1,5 + 8,69 . 49,218 + 2,5 = 444,6 V Ñoä suït aùp treân SCR: ∆Uv = 2 x 2 [V] = 4 [V] Do caùc tham soá cuûa maùy bieán aùp chöa coù neân ñoä suït aùp cuûa chuùng khoâng xaùc ñònh ñöôïc. Ñeå choïn maùy bieán aùp ta phaûi phoûng ñoaùn ñoä suït aùp do quaù trình chuyeån maïch. Töø ñoù ta choïn maùy bieán aùp vaø thöïc hieän kieåm chöùng ñieän aùp, neáu khoâng phuø hôïp (cao quaù hoaëc thaáp quaù so vôùi yeâu caàu ) ta laàn löôït choïn vaø kieåm tra laïi. Choïn ñoä suït aùp toång khoaûng 10% so vôùi aùp ñònh möùc. Ta coù aùp chænh löu lôùn nhaát: Ud msx =440 + 0,1.440 = 484 V 3 6 Ud max = U π Xeùt caû suït aùp löôùi ñieän ( 5% ), ta coù 3 6 U d max = .U .0,95 π π Töø ñoù US= .484 = 217,8[V ] 3 6 .0,95 Ñieän aùp daây phía thöù caáp maùy bieán aùp : ULS = 3U S = 3. 217 = 376 [V ] Coâng suaát bieåu kieán maùy bieán aùp: St = kt.Pd = 1,05. 440. 188 = 86856 VA =86,8 kVA kt = 1,05 laø heä soá söû duïng maùy bieán aùp aùp duïng cho boä chænh löu caàu ba pha. Tra baûng ta choïn maùy bieán aùp vôùi: St = 125 kVA, Yy 0 Ñieän aùp phía cuoän sô caáp (aùp daây) ULP=380 V Doøng sô caáp IP = 190 A Ñieän aùp thöù caáp (aùp daây) ULS = 510 / 410 / 320 / 220 [V] Doøng ñieän maïch thöù caáp IS =141 / 176 / 255 / 298 [A] Ñieän aùp ngaén maïch 4% Giaû söû boû qua toån hao maùy bieán aùp ⇒ Rb = 0 Choïn möùc aùp thöù caáp 410 V: 410 X b = 0,04. = 0,05379Ω 3.176 Ñoä suït aùp do quaù trình chuyeån maïch : ∆ U x = R x I u max 6.X b 0 ,05379 Rx = = 6. = 0 ,0513 Ω 2π 2π ∆U x = 0 ,0513 .188 .1,5 = 14 ,487 [V ] Kieåm chöùng ñieän aùp: Ud max =Uu max +∆Uv +∆Ux = 444,6 +4 +14,487 = 463,08 [V] 2-48
  15. Ñieän töû coâng suaát 1 Ñieän aùp chænh löu do maùy bieán aùp ñaõ choïn cung caáp: 3 6 .U S 3 2 .U LS U d max = .0 ,95 = .0 ,95 π π 3 2 .410 Udmax = .0 ,95 = 526 [V ] π Nhö vaäy maùy bieán aùp ñaõ choïn ñaït yeâu caàu veà ñieän aùp. Ñònh möùc doøng ñieän cho maùy bieán aùp döïa treân cô sôû doøng taûi ñònh möùc. Trò hieäu duïng doøng ñieän qua cuoän thöù caáp: 2 2 2 IP = .I d = .I udm = .188 = 153 ,5 [ A ] 3 3 3 Doøng ñieän ñònh möùc qua cuoän sô caáp: U 410 I P = LS .I S = .153 ,5 = 165 ,6 [ A ] U LP 380 Ñònh möùc ñieän aùp vaø doøng ñieän cho linh kieän döïa treân cô sôû ñoä lôùn cöïc ñaïi xuaát hieän cuûa chuùng. Ñieän aùp lôùn nhaát xuaát hieän treân SCR: U RWM = U DWM = 2 .U tLS = 2 .410 = 579 ,8 [V ] Doøng ñieän lôùn nhaát qua SCR coù trò trung bình : I d max I 188.1,5 ITAV max = = u max = = 62,66[ A] 3 3 3 Töø ñoù, caùc SCR ñöôïc choïn vôùi tham soá: URRM = UDRM = Ku . URWM ; IATV = Ki . ITAVmax vôùi Ku =(2,5 -> 3,5) ; vaø Ki =(1.2 1,5) Ví duï 2.24 Cho sô ñoà maïch treân hình H2.41. Tính choï maùy bieán aùp vaø caùc linh kieän boä chænh löu. Cho bieát raèng taûi coù R=1 Ω , L → ∞ . Aùp nguoàn xoay chieàu u coù trò hieäu duïng 220V, 50Hz. Boû qua suït aùp treân maùy bieán aùp. Höôùng daãn: Coâng suaát bieåu kieán phía thöù caáp (goàm 2 cuoän thöù caùp): Id S s = 2.U s . 2 Coâng suaát bieåu kieán phía sô caáp: US Ip = .I d ; S P = U P .I P UP 2-49
  16. Ñieän töû coâng suaát 1 Coâng suaát maùy bieán aùp: 1 St = ( SP + SS ) 2 2-50

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản