PHẦN IV
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ:
Việc tính chọn các thiết bị điện phải dựa trên cơ sở yêu cầu của tải và
phương pháp truyền động, dựa vào yêu cấu trúc của sư đồ chỉnh lưu. Tính
chọn thiết bị điện là vấn đề cần thiết và quan trọng, quyết định đến việc đưa
sơ đồ thiết kế có ý nghĩa trong thực tế.
Hệ thống truyền động điện máy bào giường làm việc có đảo chiều liên
tục dùng hai bộ biến đổi cầu ba pha đối xứng mắc song song ngược. Để đáp
ứng các yêu cầu của hệ thống, phải chọn các thiết bị mạch động lực và mạch
điều khiển, sao cho các thiết bị làm việc tin cấy chắc chắn. Việc chọn đúng
thiết bị điện thì hệ thống mới có hiệu suất làm việc cao, an toàn, tin cậy và
giảm được nhiều hỏng hóc. Ngoài ra việc tính chọn thiết bị điện cần phải
quan tâm đến chỉ tiêu kinh tế. Hệ thống phải gọn nhẹ, đơn giản, dễ sửa chữa.
II. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC:
1. Động cơ điện:
Dựa vào công nghệ cắt gọt, mômen cắt gọt lớn nhất, chế độ làm việc
của động cơ. Động cơ truyền động cho máy bào giường được chọn với các
thông số sau.
- Công suất định mức của động cơ: Pđm=75 (KW).
- Điện áp địmh mức mạch phần ứng: Uđm= 330 (V).
- Dòng điện định mức mạch phần ứng: Iđm=38,2 (A).
- Tốc độ định mức của động cơ: nđm=795 (v/p).
- Tốc độ lớn nhất của động cơ : nmax=1000 (v/p).
- GD2 =5,75 kg/m3.
- Hiệu suất: = 76,7%.
- Điện trở cuộn dây phần ứng: Rư = 0,0027 ().
- Điện trở cuộn kháng (nối tiếp): Rb = 0,0101 ( ).
- Điện cảm cuộn dây phần ứng : Lư = 6,534 (mH).
- Số mạch nhánh song song: a = 4.
- Điện cảm cuộn dây kích từ: LK =23,66 (H).
- Điện trở cuộn dây kích từ: RK = 25,46 ().
- Điện áp kích từ định mức: Uktđm = 1,66 (KW).
- Dòng điện kích từ địng mức: Iktđm = 7,54 (A).
2. Tính chọn các Tiristor mạch cung cấp điện áp phần ứng:
Tiristor là thiết bị bán dẫn để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành
nguồn điện 1 chiều cung cấp cho động cơ 1 chiều kích từ động lập. Việc
chọn các Tiristor phải dựa vào vào sơ đồ chỉnh lưu. Muốn có các van chỉnh
lưu làm việc tin cậy và an toàn lâu dài, thì cần phải chọn các van chịu được
trong điều kiện làm việc nặng nề nhất, cả khi phụ tải thay đổi vẫn đảm bảo
độ tin cậy, chính xác, cụ thể là khi điện áp chỉnh lưu lớn nhất ứng với góc
điều khiển = min .
Điều kiện chọn các Tiristor như sau:
[Ung] Kung . Ungmax
[Itb] Kđt .It
Trong đó Kđt : Hệ số dự trữ dòng điên qua van, thường Kđt =1,82
chọn Kđt = 1,9.
Kung: Gias trị điện áp ngứng thường Kung =1,2 1,5 chọn Kung = 1,4.
Ungmax: giá trị điện áp ngưực lớn nhất đặt vào mạch các cực K-A của
van
IT: Giá trị tính toán của dòng điện trung bình qua van đối với sơ đồ
chỉnh lưu cầu 3 pha.
Ungmax = 6.U2
IT = I+Itbttv =I/m
Trong đó m: số pha nguồn (m=3)
U2: Trị hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp máy biến áp động lực.
Id:Dòng điện chạy qua động cơ do bộ chỉnh lưu cung cấp (là giá trị
trung bình của dòng điện tải). Ta có giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu,
đối với sơ đồ chỉnh lưu cấu 3 pha được xác định theo biểu thức.
dod UU
cos =
cos..
63
2
U
Để tính U2 ta lấy giá trị cực đại của điêệnáp chỉnh lưu.
34,2
.34,2.
63
222
dm
dmdod
U
UUUUUU
Trong đó gía trị điện áp thứ cấp máy biến áp (U2) câần pải quan tâm
đến cá hệ số.
- Hệ số xét đến khả năng sụt áp của điện áp lưới, thường lấy Ku=1,01
- Hệ số xét đến khả năng sụt áp trên điện trở MBA vàn trên các van
(Kr), thường lấy Kr= 1,05
)(150
34,2
330
.05,1.01,1
34,2
..
2V
U
KKU dm
ru
Ungmax=6.U2 = 6.150 =376,42 (V)
Từ đó ta có điều kiện chọn van
Ungmax. Kung= 1,4.376,42 =514,39(V)
Tính dòng điện chỉnh lưu theo dòng điện định mức của động cơ.
Id = Iđm = 38,2 (A)
Từ đó tính được : )(73,12
3
2,38
3
3
A
II
Idmd
T
KdT .IT = 12,73.1,9 = 24 (A)
Như vậy căn cứ vào các kết quả tính toán được và điều kiện để chọn
Tiristor tra sách điện tử công suất lớn.Tiristor do liên xô chế tạo có các
thông số sau.
Mã hiệu I (A)
Ungmax
(KV)
U
(V)
tkh
( )
Iđk
(A)
Uđk
(V)
di/dt
(A/ s)
di/dt
(V/ s)
T-150 150 0,05 1 0,75
200 0,3 7 10 200
3. Tính chọn cuộn kháng san bằng:
Cuộn kháng san bằng chính là cuộn KH, nó được nối giữa nguồn
chỉnh lưu và động cơ. Chức năng để san bằng các xung áp chỉnh lưu đến
mức độ nào đó do phụ tải yêu cầu. Ngoài ra làm suy giảm mạch dòng điện
có tần số cao. Chỉ tiêu của bộ lọc san bằng (Ksb). Vì sóng hoài bậc cao thì
biên độ nhỏ (bậc càng cao thì biên độ càng nhỏ), nên đối với chỉnh lưu
người ta chỉ xét đến lọc sóng cơ bản.
Hệ số san bằng (Ksb) được xác định theo biểu thức
r
v
sb K
K
K
Trong đó: Kv hệ số xung ở đầu vào. Giá trị của Kv phụ thuộc vào số
đồi chỉnh lưu.
1
2
2
1
x
dv
mv
vm
U
U
K
U1mv: Biên độ sóng cơ bản của điện áp chỉnh lưu, đầu vào bộ lọc.
Uđv: Điện áp 1 chiều ở đầu ra của thiết bị chỉnh lưu.
mx: Số xung áp của điện áp chỉnh lưu trong một chu kỳ của điện áp
nguồn xuay chiều.
Tra bảng B2-1/86 (ĐTCSL) với chỉnh lưu cầu 3 pha
mx = 6 Ku = 0,057
Như vậy Ku = 5,7% đối với chỉnh lưu cầu 3 pha
Kr: Hệ số xung ở đầu ra bộ lọc. Giá trị của Kr do yêu cầu của phụ tải
quyết định
d
mr
rU
U
K)1(
U1mr: Biên độ lớn nhất của xung áp sóng cơ bản ở đầu ra bộ lọc.
Ud: Điện áp một chiều trên tải. Tra bảng B2-2/87 (ĐTCSL), với tải
cảm kháng chỉnh lưu cầu 3 pha (máy biến áp đấu Y/Y) được Kr =2,5
28,2
5,2
7,5
r
v
sb K
K
K
Giá trị điện cảm của cuộn kháng lọc.
dmx
dm
sb
x
T
kh Im
U
K
m
r
L..
1.
.
2
)(01,0128,2.
2,38.50.2.6
330 2HLKH
Tính cuộn kháng: chọn lõi thép cuộn kháng hình chữ E. chiều rộng
trục giữa của lõi thép: )(08,52,38.01,0.6,2.6,2 42
42cmILa d
KH .
Phương pháp tính lõi thép không theo kích thước chuẩn, ta nên dưa vào các
hệ số phú.
m = h/a, n = c/a, k = b/a
Trong đó h: Chiều cao của lõi thép
c: Chiều rộng của lõi thép
d: Chiều dày của lõi thép
Theo kinh nghiệp đối với lõi thép hình chữ E thì tốt nhất nên chọn các hệ số
có giá trị m = 2,5, n = 0,5, k = 1 1,5. Chọn k =1,3 Vậy được
h= m.a = 2,5 .5,08 = 12,7 (cm)
c= n.a = 0,5 .5,08 =2,54(cm)
` b= n.a =1,3.5,08 = 6,6(cm)
Tiết diện trụ giữa lõi thép
a = b.a = k.a2 =1,3.5,082 =33,55(cm2) = 34(cm2)
l = 2(1+0,5+2,5).5,08 = 41,15(cm)
Hệ số phụ để tính số vòng dây của cuộn kháng
M = LQ
IL d
.
.2
=0104,0
15,41.34
2,38.01,0 2
Qua đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa từ thẩm () và chiều rộng khe hở
không khí lõi thép ( kh
L% ) vào hệ số phụ (M) tra hình II -56/83.(ĐTCSL)
được M = 62, kh
L% =1,9.
Chiều dài khe hở không khí:
kh
L=2.0,05.Lkk%.l = 2. 0,05. 1,9. 41,15= 7,82
Số vòng dây quận kháng
W =10. )(125
34.62.26,1
15,41.01,0
.10
.26,1
.. 4v
lKL H
Chọn mật độ dongfg điện dây dẫn J = 4,5(A/mm)
Đường dây quấn cuộn kháng: )(3,3
5,4
2,38
.13,1.13,1 mm
J
I
dd