zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Điện-Điện tử-Viễn thông

Đề tài: THIẾT KẾ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU

Chia sẻ: Giveaway For You GFY | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:45

Báo xấu

640
lượt xem 198
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại, nghiên cứu ứng dụng của các linh kiện bán dẫn công suất làm việc ở chế độ chuyển mạch và quá trình biến đổi điện năng. Ngày nay, không riêng gì ở các nước phát triển, ngay cả ở nước ta các thiết bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong lĩnh vực sinh hoạt. Các xí nghiệp, nhà máy như: ximăng, thủy điện, giấy, đường, dệt, sợi, đóng tàu….. đang sử dụng ngày càng nhiều những thành tựu của công nghiệp điện tử nói chung và điện...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: THIẾT KẾ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU

Đồ án môn học Điện tử công suất BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài THIẾT KẾ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 1
Đồ án môn học Điện tử công suất MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương pháp đ iều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp………………………...Trang 3 Chương 2: Tổng q uan về bộ chỉnh lưu Tiristor hình tia ba pha. Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lưu - đ ộng cơ đ iện mộ t chiều (hệ T - Đ ) có đ ảo chiều……………………………………………………………………..Trang 11 Chương 3: Tính chọn các phần tử mạch động lực..........…………..Trang 19 Chương 4: Tính chọn các phần tử mạch điều khiển……………….Trang 32 Chương 5: Mạch b ảo vệ và kết luận……………………………….Trang 41 Tài liệu tham khảo……………………………………………..…..Trang 44 SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 2
Đồ án môn học Điện tử công suất LỜI NÓI ĐẦU Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đ ại, nghiên cứu ứng d ụng của các linh kiện bán d ẫn công suất làm việc ở chế độ chuyển mạch và quá trình biến đổi điện năng. Ngày nay, không riêng gì ở các nước phát triển, ngay cả ở nước ta các thiết bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong lĩnh vực sinh hoạt. Các xí nghiệp, nhà máy như: ximăng, thủy điện, giấy, đ ường, dệt, sợi, đóng tàu….. đ ang sử dụng ngày càng nhiều những thành tựu của công nghiệp điện tử nói chung và đ iện tử công suất nói riêng. Đó là những minh chứng cho sự phát triển của ngành công nghiệp này. Với m ục tiêu công nghiệp hoá hiện đ aị hoá đất nước, ngày càng có nhiều xí nghiệp m ới, dây chuyền mới sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư đ iện những kiến thức về điện tử công suất. Cũng với lý do đó, trong học kỳ này em được nhận đồ án môn học điện tử công suất, đ ề tài: “THIẾT K Ế CH ỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU”. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Khương Công Minh và thầy Lê Tiến D ũng trong quá trình làm đồ án môn học với đề tài trên. Mặc dù đã dành nhiều cố gắng nhưng cũng không tránh khỏi những sai sót nhất định, em mong được sự góp ý, chỉ bảo của thầy, cô. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Kim Trúc SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 3
Đồ án môn học Điện tử công suất CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP. Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng. Nó có thể dùng làm động cơ đ iện, máy phát điện hay dùng những điều kiện làm việc khác. Động cơ điện một chiều có đ ặc tính đ iều chỉnh tốc độ rất tốt , vì vậy máy được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về đ iều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ hay giao thông vận tải... I- Tổng quan về động cơ điện một chiều: 1/ Phân loại : Động cơ điện một chiều chia làm nhiều loại theo sự bố trí của cuộn kích từ :  Động cơ đ iện một chiều kích từ độc lập.  Động cơ đ iện một chiều kích từ song song.  Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.  Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp 2/ Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều: - Ưu đ iểm: Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ. Có nhiều phương pháp hãm tốc độ. - Nh ược đ iểm: Tốn nhiều kim loại màu Chế tạo, bảo quản khó khăn Giá thành đắt hơn các máy điện khác 3/ Sơ đồ và nguyên lý hoạt động Uæ Rf E RKT CKT IKT II- Đ ặc tính cơ của máy điện UKT chiều: một Quan hệ giữa tốc đ ộ và mômen động cơ gọi là đặc tính cơ của động cơ.  = f(M) hoặc n = f(M). Quan hệ giữa tốc độ và mômen của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của máy sản xuất. c= f(Mc) hoặc nc= f(Mc). SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 4
Đồ án môn học Điện tử công suất Ngoài đặc tính cơ, đối với động cơ điện một chiều người ta còn sử dụng đặc tính cơ điện. đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong mạch động cơ:  = f(I) hoặc n = f(I). 1/ Phương trình đặc tính cơ: Theo sơ đồ hình (1 -1) ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau: Uæ Uæ = Eæ + (Ræ +Ræ)Iæ Rf Trong đó : Uæ - điện áp phần ứng, (V) Eæ - sức điện động phần ứng,(V) E Ræ - điện trở của mạch phần ứng RKT CKT Rf - đ iện trở phụ trong của mạch phần ứng Với: Ræ = ræ + rcf + rb + rct IKT Trong đó : U HìnhKT1- 1 ræ - đ iện trở cuộn dây phần ứng. rcf - điện trở cuộn cực từ phụ. rb- điện trở cuộn bù. rct- đ iện trở tiếp xúc chổi than. Sức đ iện động Eæ của phần ứng động cơ được xác đ ịnh theo biểu thức: pN Eæ =   k 2a Trong đó : p- số đô i cực từ chính. N- số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng. a- số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng. - từ thông kích từ dưới một cực từ. - tốc độ góc,rad/s pN - hệ số cấu tạo của động cơ. k= 2a Nếu biểu diễn sức đ iện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì: Eæ = Ke.n 2n n V ới:  =  60 9.55 pN Vì vậy: Eæ= n 60a pN là hệ số sức đ iện động của động cơ . Ke = 60a K  0.105K Ke = 9.55 Từ các biểu thức trên, ta có: U æ Ræ  R f   Iæ K K Là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác, mômen đ iện từ Mât của động cơ được xác định bởi: SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 5
Đồ án môn học Điện tử công suất Mât= K Iæ M ât Suy ra: Iæ = K Thay giá trị Iæ vào p hương trình đ ặc tính của động cơ ta được: U æ Ræ  R f   .M ât ( K ) 2 K Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M. Nghĩa là Mât= Me= M. K hi đó ta được: Ræ  R f U  æ  .M ( K ) 2 K Đây là phương trình đ ặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông  = Const, thì các phương trình đặc tính cơ điện và phương tình đặc tính cơ là tuyến tính. Đồ thị của chúng được biểu điển trên hình (1 -2) là những đường thẳng. Theo các đồ thị trên, khi Iæ= 0 hoặc M = 0 ta có: Uæ   0 K  0: gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. U Còn khi  = 0 ta có: I æ   I nm Ræ  R f V à M = KInm = Mnm Inm, 0   0 âm âm I I Iâm Inm Mâm M nm a. Âàûc tênh cå âiãûn b. Âàûc tênh cå cuía cuía âäüng cå âiãûn âäüng cå âiãûn mäüt mäüt chiãöu kêch tæì chiãöu kêch tæì âäüc Inm,Mnm: đượcâäücà dòng điện ngắn mạch và1mômen ngắn m ạch. gọi l láûp Hçnh láûp -2 Mặt khác từ phương trình đặc tính điện và phương trình đặc tính cơ cũng có thể được viết dưới dạng: U æ RI    0    K K Uæ R   .M K ( K ) 2 SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 6
Đồ án môn học Điện tử công suất Uæ 0  K RI æ RM   K  gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M. = K 2/ Xét các ảnh hưởng các tham số đến đặc tính cơ: Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: Từ thông động cơ , điện áp phần ứng Uæ, và điện trở phần ứng đ ộng cơ.Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó: a) Ảnh hưởng của điện trở phần ứng: Giả thiết rằng Uæ=Uâm= Const 0 TN(Rn) và  = âm= Const. Rf1 Rf2 Rf Hçnh 1-3 Rf Mc Muốn thay đổiđiện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng: U âm 0   Const K âm Âộ cứng đặc tính cơ: M K âm  2    var  Ræ  R f Khi Rf càng lớn  càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ứng với Rf=0 ta có đặc tính cơ tự nhiên: K âm 2  TN  Ræ TN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện rơi Rf ta được một họ đặc tính biến trở như hình (1-5) ứng với mổi phụ tải Mc nào đó , nếu Rf càng lớn thì tốc độ cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 7
Đồ án môn học Điện tử công suất b) Ảnh hưởng của đ iện áp phần ứng: Giả thiết từ thông  = âm= const, điện trở phần ứng Ræ = const. Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uâm, ta có: Tốc độ không tải:  0 U Uâm 01 x    Var 0x K 02 âm U1 03 Độ cứng đ ặc tính cơ: U2 04 U3 K 2 U4 M(I)    Const Mc Ræ Hçnh 1-4 Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song như trên (Hình 1-4). Ta thấy rằng khi thay đổi đ iện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ củng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó phương pháp này củng được sử dụng để đ iều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động. c) Ảnh hưởng của từ thông: Giả thiết điện áp phần ứng Uæ= Uâm= Const. Đ iện trở phần ứng Ræ = Const. Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ Ikt động cơ. Trong trường hợp này: U x  Var Tốc độ không tải:   0x K x K x 2 Độ cứng đặc tính cơ:     Var R æ Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường đ iều chỉnh giảm từ thông. N ên khi từ thông giảm thì 0x tăng, còn  giảm ta có một họ đặc tính cơ với 0x tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông. Ta nhận thấy rằng  02 02 2 2 01 1 01 1 Mc 0 âm âm 0 0 M Inm b. Âàûc tênh cå cuía âäüng a. Đặc tính cơ đ iện của động cơ điện một cå âiãûn mäüt chiãöu kêch SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc lập ớp 03Đ2 từ thông chiều kích từ độc - L khi giảm Trang 8 Hçnhtæì âäüc láûp khi giaím tæì 1- 5
Đồ án môn học Điện tử công suất khi thay đổi từ thông: U âm  Const Dòng điện ngắn mạch: Inm = Ræ Mômen ngắn mạch: Mnm=KxInm=Var Các đặc tính cơ đ iện và đặc tính của động cơ khi giảm từ thông được biểu diễn ở hình (1 -5)a. Với dạng mômen phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên, như ở hình (1-5)b. III- Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp điện áp: Truyền đ ộng điện được dùng để dẫn động các bộ phận làm việc của các máy sản xuất khác. Thường phải điều chỉnh tốc độ chuyển động của các bộ phận làm việc. Vì vậy đ iều chỉnh tốc độ động cơ điện là b iến đổi tốc độ một cách chủ động, theo yêu cầu đ ặt ra cho các qui luật chuyển đ ộng của bộ phận làm việc mà không phụ thuộc mômen phụ tải trên trục động cơ. Xét riêng về phương diện tốc độ của đ ộng cơ điện một chiều là có nhiều ưu điểm hơn với các loại động cơ khác, không những có thể điều chỉnh tốc đ ộ dễ dàng, đa dạng các phương pháp đ iều chỉnh, cấu trúc mạch động lực, mạch đ iều khiển đơn giản hơn. Đ ồng thời đạt chất lượng điều chỉnh cao, dải điều chỉnh rộng. Thực tế có 2 phương pháp đ iều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều bằng điện áp : +Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ +Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ Vì vậy cần phải có những bộ biến đổi phù hợp đ ể cung cấp mạch điện phần ứng hoặc mạch kích từ của động cơ. Cho đến nay thường sử d ụng những bộ biến đổi dựa trên các nguyên tắc truyền động sau đây : +Hệ truyền động máy phát – động cơ (F – Đ ) +Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor – động cơ (T – Đ)(được sử dụng đối với đồ án này ) ► H ệ truyền động chỉnh lưu – động cơ (T-Đ ) Thường sử d ụng b ộ chỉnh lưu có điều khiển thyristor. Tốc đ ộ động cơ thay đổi bằng cách thay đổi điện áp chỉnh lưu cấp cho phần ứng động cơ, để thay đổi điện áp chỉnh lưu ta chỉ cần sử dụng mạch điều khiển, thay đổi thời đ iểm thông van thyristor. CKT Â SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 9 T3 T2 T1 KH
Đồ án môn học Điện tử công suất Hình 1-6 + Ưu điểm của hệ này là tác động nhanh, không gây ồn và dễ tự động hoá. Do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao, điều đó thuận lợi cho việc thiết lập hệ thống đ iều chỉnh nhiều vòng, để nâng cao chất lượng đặc tính tĩnh và các đặc tính của hệ thống. + Nhược điểm của hệ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng chỉnh lưu của điện áp có biên độ đập mạch gây tổn hao phụ trong máy điện. Hệ số công suất cos  của hệ thống nói chung là thấp. Tính d ẫn đ iện 1 chiều của van buộc ta phải sử dụng 2 bộ biến đổi để cấp điện cho động cơ có đảo chiều quay. a) Sơ đồ thay thế tính toán: Từ phương trình đặc tính động cơ tổng quát: Uu Ru  .M     0    K ( K ) 2 Ta thấy sự thay đổi Uu thì  0 sẽ thay đổi, còn   const Vậy ta sẽ được các đ ường đặc tính điều chỉnh song song với nhau. SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 10
Đồ án môn học Điện tử công suất Như vậy muốn thay đổi điện áp phần ứng Uu ta phải có bộ nguồn cung cấp đ iện một chiều thay đổi được điện áp ra. b) Bộ biến đổi T-Đ : Là phương pháp biến đổi điện tử, bán dẫn Ta xét hệ T-Đ : Chế độ dòng liên tục: Ed = Ed0 . cos  E d 0 . cos  Ru  RCL   .I ( K dm ) 2 K dm E . cos  Ru  RCL   d0 .M     0    ( K dm ) 2 K dm Vậy khi ta thay đ ổi góc đ iều khiển   (0   ) thì Ed thay đổi từ Ed0 đ ến – Ed0 và ta sẽ được 1 hệ đặc tính cơ song song nằm ở mức bên phải của mặt phẳng toạ độ. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU TIRISTOR HÌNH TIA BA PHA. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ H Ệ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU (HỆ T – Đ) CÓ ĐẢO CHIỀU. I- Tổng quan về Tiristor : 1/ Cấu tạo: SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 11
Đồ án môn học Điện tử công suất Là dụng cụ bán dẫn gồm 4 lớp bán đẫn loại P và N ghép xen kẽ nhau và có 3 cực anốt, catốt và cực điều khiển riêng G -+ -+ -+ A K - + N2 P1 - + N1- +P2 -+ -+ -+ J3 J1 Ei J2 G Hçnh 2- Kí hiệu: 1 2/ Nguyên lý hoạt động: Khi tiristor được nối với nguồn một chiều E > 0 tức cực d ương đặt vào anốt cực âm đ ặt vào catốt, thì tiếp giáp J1, J3 được phân cực thuận còn miền J2 phân cực ngược, gần như toàn bộ điện áp được đặt lên mặt ghép J2, đ iện trường nội tại E1 của J2 có chiều từ N1 hướng tới P2. Đ iện trường ngoài tác động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp là vùng cách điện càng đ ược mở rộng ra, không có dòng điện chạy qua tiristor mặc dù nó được đ ặt dưới 1 đ iện áp dương. a) Mở tiristor : N ếu cho một xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K ) thì các electron tư N2 chạy sang P2. Đ ến đây một số ít trong chúng chảy về nguồn Ug và hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G1 - J3 - K - G , còn phần lớn điện tử dưới sức hút cuả điện trường tổng hợp của mặt J2 lao vào vùng chuyển tiếp này chúng được tăng tốc do đó có động năng rất lớn sẽ bẻ gẫy các liên kết giữa các nguyên tử Si, tạo nên các đ iện tử tự do mới. Số đ iện tử này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si khác trong vùng chuyển tiếp. Kết quả của các phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện càng nhiều điện tử chạy vào vùng N1 qua P1 và đến cực dương của nguồn đ iện ngoài, gây nên hiện tượng đẫn điện ào ạt làm cho J2 trở thành mặt ghép dẫn điện bắt đ ầu từ một diểm nào đó ở xung quanh cực rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ lan truyền kho ảng 1m/100 s. +E - Mäüt trong nhæîng biãûn phaïp âån giaín nháút âãø måí Rt Tiristor âæåüc trçnh baìy trãn R1 hçnh veî. T . Khi âäúng måí K, nãúu Ig > K Igst thç T måí ( Ig  (1,1 1,2 ). Igst ) SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 12 R2 E G -E (1,1  1,2) I gst
Đồ án môn học Điện tử công suất Có thể hình dung như sau : Khi dặt tiristor ở UAK > 0 thì tiristor ở tình trạng sẵn sàn mở cho dòng chảy qua, nhưng nó còn đợi tín hiệu Ig ở cực đ iều khiển, nếu Ig > Igst thì tiristor mở. b) Khoá Tiristos: Một khi tiristor đã mở thì tín hiệu thì tín hiệu Ig không còn tác d ụng nữa. Để khoá tiristor có 2 cách : . Giảm dòng điện làm việc I xuống giá trị dòng duy trì Idt . Đ ặt một điện áp ngược lên tiristor UAK < 0, hai mặt J1, J3 phân cực ngược, J2 phân cực thuận. Những đ iện tử trước thời điểm đảo cực tính UAK < 0 đang có mặt tại P1, N1, P2, bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược chảy từ Catốt về Anốt và về cực âm của nguồn điện áp ngoài. +E +E R Rt1 Rt2 C C A B T2 T T1 K Hçnh 2- Hçnh 2- - Lúc đ ầu quá trình từ t0 t1, dòng đ iện ngược khá lớn, sau đó J1, J3 trở nên cách đ iện. Còn một ít điện tử được giữ lại giữa hai mặt ghép, hiện tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J2 khôi phục lại tính chất của mặt ghép điều khiển. - Thời gian khoá toff được tính từ khi bắt đ ầu xuất hiên dò ng điện ngược bằng 0 (t2) đây là thời gian mà sau đ ó nếu đ ặt điện áp thuận lên tiristor thì tiristor vẫn không mở, toff kéo dài khoảng vài chục s. Trong bất kỳ trường hợp nào cũng không được đặt tiristor dưới điện áp thuận khi tiristor chưa bị khoá nếu không sẽ có nguy cơ gây ngắn mạch nguồn. Trên sơ đồ hình (b), việc khoá tiristor bằng điện áp ngược được thực hiện bằng cách đóng khoá K. còn sơ đồ (c) cho phép khóa tiristor một cách tự động. Trong m ạch hình (c) khi mở tiristor này thì tiristor kia sẽ khoá lại. Giả thuyết cho một xung điện áp d ương đặt vào G1T1 m ở dẫn đ ến xuất hiện 2 dòng điện : Dòng thứ nhất chảy theo mạch : +E - R1-T1 - -E, còn dòng thứ 2 chảy theo mạch +E - R2 - T1- -E. SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 13
Đồ án môn học Điện tử công suất - Tụ C được nạp đ iện đến giá trị E, bản cực dương ở B, bản cực âm ở A. Bây giờ nếu cho một xung điện áp dương tác động vào G2T2 m ở nó sẽ đặt điện thế đ iểm B vào catốt của T1. Như vậy là T1 bị đặt d ưới điện áp Uc = -E và T1 bị khoá lại. -T2 mở lại xuất hiện 2 dòng đ iện : Dòng thứ nhất chảy theo mạch: + E - R1-C - T2 - -E. Còn dòng thứ hai chảy theo mạch: +E - R2 - T2 - - E. - Tụ C đ ược nạp ngược lại cho đến giá trị E, chuẩn bị khoá T2 khi ta cho xung mở T1 c) Đ iện dung của tụ điện chuyển mạch: - Trong sơ đồ hình (b), (c) một câu hỏi đ ược đ ặt ra là : Tụ đ iện C phải có giá trị bằng bao nhiêu thì có thể khoá được tiristor Như đ ã nói ở trên khi T1 mở cho dòng chảy qua thì C được nạp điện đ ến giá trị E. Bản cực “+” ở phía đ iểm B. tại thời điểm cho xung mở T2 (cả 2 tiristor điều mở), ta có phương trình mạch điện. du E  i.R1  U c với i  C c dt du c N ên E  C.R1 Uc dt Viết dưới dạng toán tử Laplace: P  C.R1 P.U c  p   U c 0   U c  p  E Q.E 1 V ì U c 0    E nên U c  p   với a  p p  a  R1 .C   U c t   E 1  2.e  at  U T 1 . Từ đó ta có: Thời gian toff là khoảng thời gian kể từ khi mở T2 cho đến khi UT1 bắt đ ầu trở thành dương, vậy ta có : t off E 1  2.e   0  t off  0,693.R1C hoặc C  a .toff 0,693.R1 1,44.I .t off E sẽ nhận được C  R1  E I toff : ; I : Ampe ; E : Volt ;C: F d) Đặt tính Volt - Ampe của tiristor : Ia II II I IH U ng I0 U I Uth Uch Ing IV SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 14 Hçnh 2- 3
Đồ án môn học Điện tử công suất Đoạn 1 : Ứng với trạng thái khoá của tiristor, chỉ có dòng điện rò chảy qua tiristor khi tăng U lên đến Uch (đ iện áp chuyển trạng thái ), bắt đầu quá trình tăng nhanh chóng của dòng đ iện. Tiristor chuyển sang trạng thái mở. Đoạn 2 : Ứng với giai đoạn phân cực thuận của J2. Trong giai đ oạn này mỗi lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với mọt lượng giảm lớn của điện áp đặt lên tiristor, đoạn này gọi là đo ạn điện trở âm. Đoạn 3 : Ứng với trạng thái mở của tiristor. Khi này cả 3 mặt ghép đã trở thàng đẫn điện. Dòng chảy qua tiristor chỉ còn b ị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài. Điện áp rải trên tiristor rất lớn kho ảng 1V. Tiristor được giữ ở trạng thái mở chừng nào I còn lớn hơn dòng duy trì IH. Đoạn 4 : Ứng với trạng thái tiristor bị đặt dưới điện áp ngược. Dòng đ iện rất lớn, khoảng vài chục mA. Nếu tăng U đến Ung thì dòng đ iện ngược tăng lên nhanh chóng, m ặt ghép bị chọc thủng, tiristor bị hỏng. Bằng cách cho Ig lớn hơn 0 sẽ nhận được đặt tính Volt - Ampe với các Uch nhỏ dần đi. II- C hỉnh lưu hình tia 3 pha: 1/ Sơ đồ và dạng sóng: Hình 2-4 SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 15
Đồ án môn học Điện tử công suất Hình 2-5 Gồm 1 máy biến áp 3 pha có thứ cấp nối Y0, 3 pha tiristor nối với tải như hình vẽ. ■ Đ iều kiện khi cấp xung điều khiển chỉnh lưu: +Thời điểm cấp xung điện áp pha tương ứng phải d ương hơn so với trung tính. +Nếu có các thyristor khác đ ang dẫn thì điện áp pha tương ứng phải dương hơn pha kia. Vì thế phải xét đến thời gian cấp xung đ ầu tiên. ■ Góc mở tự nhiên: +Góc mở  được xác định từ lúc điện áp đặt lên van tương ứng chuyển từ âm đến 0 (từ đóng sang khoá) cho đ ến khi bắt đầu đặt xung điều khiển vào. +Điện áp gây nên quá trình chuyển mạch: điện áp dây.  : góc dẫn +0         : góc chuyển mạch 2/ Nguyên lý hoạt động: G iả thiết tải : R, L,Eu , chuyển mạch tức thời. SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 16
Đồ án môn học Điện tử công suất Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp: u1  U m sin  2 u 2  U m sin(  ) 3 4 u 3  U m sin(  ) 3 *Nhịp V1: kho ảng thời gian từ  1    2 . Tại  1 đ iện áp đặt lên u1 > 0, có xung kích khởi: T1 mở, khi đ ó: u v1  0  u v 2  u 2  u1  0 u  u  u  0  v3 3 1 T1 mở, T2, T3 đóng, lúc này: +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u1 : ud = u1 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện qua van 1: id = Id = i1 +Dòng điện qua T2, T3 bằng 0: i2 = i3 = 0 Trong nhịp V1: uV2 từ âm chuyển lên 0, khi uV2 = 0 thì T2 mở, lúc này uV1 = u1 – u2 = 0 và bắt đầu âm nên T1 đóng, kết thúc nhịp V1, bắt đầu nhịp V2. *Nhịp V2: từ  2    3 u v 2  0  Lúc này: u v1  u1  u 2 u  u  u  v3 3 2 T2 mở, T1, T3 đóng. +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u2: ud = u2 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 2: id = Id = i2 +Dòng điện qua T1, T3 bằng 0: i1 = i3 = 0 Trong nhịp V2: uV3 từ âm chuyển lên 0, khi uV3 = 0 thì T3 mở, lúc này uV2 = u2 – u3 = 0 và bắt đầu âm nên T2 đóng, kết thúc nhịp V2, bắt đầu nhịp V3. *Nhịp V3: từ  3    4 u v 3  0  u  u1  u3 Lúc này:  v1 u  u  u  v2 2 3 T3 mở, T1, T2 đóng. +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u3: ud = u3 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 3: id = Id = i3 +Dòng điện qua T1, T2 bằng 0: i1 = i2 = 0 Trong nhịp V3: uV1 từ âm chuyển lên 0, khi uV1 = 0 thì T1 mở, lúc này uV3 = u3 – u1 = 0 và bắt đầu âm nên T3 đóng, kết thúc nhịp V3, bắt đầu nhịp V1. SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 17
Đồ án môn học Điện tử công suất Trong mạch ,dạng sóng của dòng điện phụ thuộc vào tải, tải thuần trở dòng điện id cùng dạng sóng ud ,khi điện kháng tải tăng lên ,dòng điện càng trở nên bằng phẳng hơn ,khi Ld tiến tới vô cùng dòng đ iện id sẽ không đổi, id = Id . *Các giá trị trung bình: -Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu:  2   T 63 1 3 36  U m . sin  .d  U . cos  Ud  u d .dt  T 2 2  0  6 36 Đ ặt U di 0  U : giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu của bộ chỉnh lưu 2 điều khiển với   0 0 Suy ra U d  U di 0 . cos  *Hiện tượng trùng dẫn: +Vì trong thực tế điện cảm của nguồn và của tải đ ã kéo dài quá trình chuyển mạch, do vậy khi một tiristor này đang giảm dần dòng điện về 0 thì tiristor khác lại có dòng điện tăng lên với cùng tốc độ. Khoảng thời gian chuyển tiếp này có sự trùng d ẫn. +Trong khoảng chuyển mạch được đặc trưng bằng góc chuyển mạch  . Lúc này dòng điện tải là tổng dòng đ iện 2 tiristor cùng d ẫn. Đ iện áp trên tải là trung bình của điện áp 2 pha đ ang dẫn. H iện tượng chuyển mạch làm giảm điện áp trung bình. III- Hệ thống bộ chỉnh lưu - động cơ có đảo chiều Bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung: Trong bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung, xung kích được đưa tới cả hai bộ chỉnh lưu nhưng với góc kích khác nhau, sao cho tổng điện áp DC của hai bộ chỉnh lưu là zero đ ể không có dòng DC chạy qua móc vòng trong hai bộ chỉnh lưu. Do đó: Vd 1  Vd 2  0  Vd 0 cos  1  V d 0 cos  2  0  cos  1  cos  2  0   1   2  1800 (1) Công thức (1) cho thấy khi một bộ chỉnh lưu hoạt động ở chế độ chỉnh lưu, bộ còn lại hoạt động ở chế độ nghịch lưu. Do hai bộ chỉnh lưu hoạt động ở các chế độ khác nhau, điện áp tức thời ngõ ra của chúng khác nhau, dẫn đến có dòng cân bằng xoay chiều chạy vòng trong hai bộ chỉnh lưu. Đ ể giảm dòng cân bằng, cuộn kháng cân bằng L1 và L2 phải được thêm vào m ạch chỉnh lưu như hình vẽ. Như vậy, mặc dù cả hai bộ chỉnh lưu đều hoạt động, khi động cơ đang làm việc theo một chiều nào đó thì chỉ có một bộ chỉnh lưu cung cấp dòng cho phần ứng động cơ, còn bộ chỉnh lưu kia chỉ tải dòng cân bằng. SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 18
Đồ án môn học Điện tử công suất Quá trình đ ảo chiều động cơ diễn ra như sau: giả sử ban đầu động cơ hoạt động theo chiều thuận (góc phần tư thứ nhất) với bộ chỉnh lưu 1 ở chế độ chỉnh lưu. Khi đảo chiều, góc kích  1 sẽ được tăng lên và  2 giảm đi theo quan hệ (1). Sức điện động E của động cơ sẽ lớn hơn Vd 1 và Vd 2 , nên động cơ hoạt động ở chế độ hãm tái sinh ở góc phần tư thứ hai. Dòng phần ứng lúc này do bộ chỉnh lưu 2 cung cấp. Vì  2 được giảm dần nên động cơ giảm tố, sau đó tăng tốc theo chiều ngược lại cho đến khi đạt tốc độ ổn định. H ình 2 -6 Ưu điểm: Bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung có mạch điều khiển đơn giản hơn kiểu điều khiển riêng. Dòng điện phần ứng động cơ có thể đảo chiều một cách tự nhiên, nên hệ thống có độ ổn định tốc độ tốt trong suốt dải làm việc của đặc tính cơ. Nhược điểm: Việc thêm cuộn kháng cân bằng khiến hệ thống trở nên cồng kềnh, tăng giá thành, giảm hiệu suất và hệ số công suất. Đáp ứng quá độ trở nên chậm đi do thời hằng phần ứng tăng thêm. CHƯƠNG 3 TÍNH CH ỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC Sơ đồ mạch động lực: SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 19
Đồ án môn học Điện tử công suất H ình 2 -7 I-Tính chọn van động lực: 1/ Điện áp ngược của van: U lv = knv .U 2 U d 220 Với U 2 = = =188,03 (V) K u 1,17 Trong đó: U d : điện áp tải của van U 2 : điện áp nguồn xoay chiều của van K u : hệ số điện áp tải (tra bảng 8.1, Ku = 1 ,17) K nv : hệ số điện áp ngược (tra bảng 8.1, K nv = 6 ) U lv = 6 .188.03 = 460.58 (V) Để chọn van theo đ iện áp hợp lý thì điện áp ngược của van cần chọn phải lớn hơn điện áp làm việc. U nv = Kdt u . U lv = 1,6 . 460,58 = 736,93 (V) Trong đó: Kdt u : hệ số dự trữ ( Kdt u = 1,6 – 2) 2/ Dòng điện làm việc của van: Ilv = Ihd Dòng điện hiệu dụng Ihd = Khd . Id =0,58 . 59,5 = 34,51 (A) Trong đó: Id : d òng điện tải SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2 Trang 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.