Điều chỉnh và khống chế nhiệt độ lò điện trở, chương 3

Chia sẻ: Minh Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

398
lượt xem 168
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để thay đổi công suất đưa ra tải , ta có thể thay đổi Rt hoặc U f . Tuy nhiên, trong thực tế, người ta thường chọn cách thay đổi U f để có thể thay đổi công suất ra tải. Khi có sẵn một nguồn điện xoay chiều, để có thể thay đổi điện áp ra tải ta có thể dùng bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều ( ĐAXC ) dùng van bán dẫn. Việc điều chỉnh điện áp ra tải dựa theo nguyên tắc tương tự như ở các bộ chỉnh lưu tức là thay đổi...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Điều chỉnh và khống chế nhiệt độ lò điện trở, chương 3

Ch-¬ng 3 Giíi thiÖu chung vÒ m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha I - M¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha : Nh- ®· nãi ë trªn, c«ng suÊt ra t¶i cña lß ®-îc tÝnh theo c«ng thøc: U f2 P = 3. Rt Nh- vËy, ®Ó thay ®æi c«ng suÊt ®-a ra t¶i , ta cã thÓ thay ®æi Rt hoÆc U f . Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, ng-êi ta th-êng chän c¸ch thay ®æi U f ®Ó cã thÓ thay ®æi c«ng suÊt ra t¶i. Khi cã s½n mét nguån ®iÖn xoay chiÒu, ®Ó cã thÓ thay ®æi ®iÖn ¸p ra t¶i ta cã thÓ dïng bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu ( §AXC ) dïng van b¸n dÉn. ViÖc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra t¶i dùa theo nguyªn t¾c t-¬ng tù nh- ë c¸c bé chØnh l-u tøc lµ thay ®æi ®iÓm më cña van so víi ®iÓm qua kh«ng cña ®iÖn ¸p nguån, v× vËy cßn gäi lµ ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn pha (thay ®æi gãc më van ). Do diot chØ cã thÓ dÉn dßng theo mét chiÒu mµ ta l¹i yªu cÇu ®iÖn ¸p ra t¶i lµ xoay chiÒu nªn trong m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ng-êi ta kh«ng dïng diot mµ dïng triac v× ®©y lµ lo¹i van b¸n dÉn duy nhÊt cho phÐp dßng ®iÖn xoay chiÒu ®i qua nã. Tuy nhiªn, do triac kh«ng th«ng dông b»ng thyristor nªn thùc tÕ ng-êi ta th-êng
dïng s¬ ®å 2 thyristor ®Êu song song ng-îc nhau thay cho triac nh- h×nh d-íi : C¸c van T1, T2 lÇn l-ît dÉn dßng theo 1 chiÒu x¸c ®Þnh nªn dßng qua cÆp thyristor ®Êu song song ng-îc nµy lµ dßng xoay chiÒu. C¸c van thyristor ®-îc ph¸t xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau gãc 180 ®é ®iÖn ®Ó ®¶m b¶o dßng qua cÆp van lµ hoµn toµn ®èi xøng. Mét -u ®iÓm cña viÖc sö dông hai van thyristor ®Êu song song ng-îc nhau thay thÕ cho triac trong n¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu lµ kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn ®Ó më vµ kho¸ thyristor dÔ dµng h¬n nhiÒu so víi triac. Ta cã ®å thÞ d¹ng ®iÖn ¸p ra cña m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu : C¸c m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu cã nh-îc ®iÓm c¬ b¶n lµ trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh, m¹ch lu«n lµm viÖc ë chÕ ®é dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n, c¶ d¹ng dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ra t¶i ®Òu kh«ng sin nªn chØ phï hîp víi c¸c t¶i lo¹i ®iÖn trë nh- lß ®iÖn trë , bãng ®Ìn lo¹i sîi ®èt v...v... Dßng ®iÖn sÏ liªn tôc vµ ®ång thêi trë thµnh h×nh sin hoµn chØnh chØ khi ®iÖn ¸p ra t¶i lÊy b»ng ®iÖn ¸p nguån. Nh- vËy, khi ®iÒu chØnh trªn t¶i nhËn ®-îc mét d¶i n sãng hµi h×nh sin. MÆc dï vËy, víi t¶i lµ ®iÖn trë thuÇn cña lß ®iÖn trë th× viÖc d¹ng ®iÖn ¸p ra t¶i kh«ng sin còng kh«ng ¶nh h-ëng ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña lß. C¸c m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu kh«ng phï hîp víi t¶i d¹ng c¶m
kh¸ng nh- biÕn ¸p hoÆc ®éng c¬ ®iÖn,... nªn chØ dïng khi ph¹m vi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p kh«ng lín. Trong thùc tÕ c«ng nghiÖp, c¸c m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu th-êng sö dông lµ c¸c m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha, t¶i m¾c h×nh sao( Y ) hoÆc t¶i h×nh tam gi¸c (  ). Qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha phøc t¹p h¬n nhiÒu so víi m¹ch mét pha v× ë ®©y c¸c pha ¶nh h-ëng m¹nh sang nhau vµ nã cßn tuú thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh- s¬ ®å ®Êu van, gãc ®iÒu khiÓn cô thÓ, tÝnh chÊt t¶i... H×nh trªn lµ s¬ ®å th-êng dïng nhÊt, ®ã lµ s¬ ®å cã s¸u thyristor ®Êu thµnh ba cÆp song song ng-îc. II - Quan hÖ gi÷a gãc ®iÒu khiÓn vµ c«ng suÊt ra t¶i Khi ph©n tÝch ho¹t ®éng cña s¬ ®å ta cÇn x¸c ®Þnh râ xem trong c¸c giai ®o¹n sÏ cã bao nhiªu van dÉn vµ nhê c¸c quy luËt d-íi ®©y ta cã thÓ cã ®-îc biÓu thøc ®iÖn ¸p cña tõng giai ®o¹n, tõ ®ã míi tiÕn hµnh tÝnh to¸n. D-íi ®©y lµ c¸c quy luËt dÉn dßng cña van trong m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha:
NÕu mçi pha cã mét van dÉn th× toµn bé ®iÖn ¸p ba pha nguån ®Òu nèi ra t¶i. NÕu chØ hai pha cã van dÉn th× mét pha nguån bÞ ng¾t ra khái t¶i, do ®ã ®iÖn ¸p ®-a ra t¶i lµ ®iÖn ¸p d©y nµo cã van ®ang dÉn. Kh«ng thÓ cã tr-êng hîp chØ cã mét pha dÉn dßng. Dùa vµo quy luËt dÉn dßng cña van trong tõng giai ®o¹n mµ ta cã thÓ x©y dùng ®-îc ®å thÞ ®iÖn ¸p ra cña m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha. TiÕp theo, tõ nh÷ng biÓu thøc ®iÖn ¸p cña tõng giai ®o¹n ®ã ta l¹i cã thÓ tÝnh to¸n ®-îc c¸c ®¹i l-îng cÇn tÝnh nh- ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, c«ng suÊt... Ta xÐt ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha dïng s¸u thyristor ®Êu song song ng-îc, t¶i thuÇn trë ®Êu h×nh sao ë trªn vµ dùng ®å thÞ quan hÖ gi÷a c«ng suÊt t¶i vµ gãc  : C«ng suÊt t¶i lµ : P  3.I 2 .R trong ®ã I lµ trÞ sè hiÖu dông cña dßng ®iÖn t¶i. Dßng ®iÖn nµy biÕn thiªn theo hai trong ba quy luËt dÉn dßng cña van nh- sau :  NÕu mçi pha cã mét van dÉn ( hay toµn m¹ch cã ba van dÉn) : U dm i sin(  ) 3R  NÕu chØ cã hai van dÉn (hay toµn m¹ch cã hai van dÉn ) : U dm i sin(  ) 2R trong ®ã : U dm lµ biªn ®é ®iÖn ¸p d©y.  lµ gãc lÖch pha gi÷a ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ë giai ®o¹n ®ang xÐt.
Tuú thuéc vµo gãc ®iÒu khiÓn mµ c¸c giai ®o¹n cã ba van dÉn hoÆc hai van dÉn còng thay ®æi theo. Ta thÊy cã ba kho¶ng ®iÒu khiÓn chÝnh : 1) Kho¶ng dÉn cña van øng víi  = 0  60 o : Trong ph¹m vi nµy sÏ cã c¸c giai ®o¹n ba van vµ hai van dÉn xen kÏ nhau nh- ®å thÞ d-íi ®©y : Dùa vµo ®å thÞ ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc biÓu thøc liªn quan gi÷a c«ng suÊt ra t¶i P vµ gãc ®iÒu khiÓn  : P  3.I 2 .R =  2 2   3U dm  / 3 sin 2  2 3 sin 2  3 sin 2  3 sin 2   sin 2  ( d   d   d   d   d) R  3  4   3 2 4 2  3 3 3 3 3 3U dm   sin 2 2 = [   ] (1) R 6 4 8
2) Kho¶ng van dÉn øng víi  = 60  90 o : Trong ph¹m vi nµy lu«n chØ cã c¸c giai ®o¹n hai van dÉn. Ta cã ®å thÞ ®iÖn ¸p ra ë d-íi : Dùa vµo ®å thÞ ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc biÓu thøc liªn quan gi÷a c«ng suÊt ra t¶i P vµ gãc ®iÒu khiÓn  :
P  3.I 2 .R 5  5      3U 2 sin  6 3 2 6 3 sin 2  = [  dm d   4 d] R      4     2 3 2 3 3U dm  3 2 3 = [  sin 2  cos 2] (2) R 12 16 16 3) Kho¶ng van dÉn øng víi  = 90  150 o : Trong ph¹m vi nµy chØ cã c¸c giai ®o¹n hai van dÉn hoÆc
kh«ng cã van nµo dÉn xen kÏ nhau. Ta cã ®å thÞ ®iÖn ¸p ra nh- ë d-íi : Dùa vµo ®å thÞ ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc biÓu thøc liªn quan gi÷a c«ng suÊt ra t¶i P vµ gãc ®iÒu khiÓn  : P  3.I 2 .R 3U dm  sin 2  2  sin 2  = [  d   d] R     4     3 2 3 2 3 3U dm 5  2 3 1 = [   cos 2  sin 2] (3) R 24 4 16 16 Theo ba biÓu thøc (1), (2), (3) vµ cho c¸c gi¸ trÞ  kh¸c nhau vµ lÊy P ë  = 0 lµ 100% ta cã b¶ng c¸c gi¸ trÞ vµ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ gi÷a c«ng suÊt ra t¶i P vµ gãc ®iÒu khiÓn  :  P%  P% 0 100 90 29,3 20 98,6 100 18,1 30 95,6 110 9,7 40 90,2 120 4,3 50 81,8 130 1,3 60 70,6 140 0,1 70 57,16 150 0 80 42,8
NhËn xÐt : c«ng suÊt ®-a ra t¶i lµ lín nhÊt khi gãc ®iÒu khiÓn  = 0 nh-ng víi  =30 th× c«ng suÊt ra t¶i còng xÊp xØ khi  = 0. Trong m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha s¸u thyristor ®Êu song song ng-îc t¶i thuÇn trë ®Êu tam gi¸c, d¹ng ®iÖn ¸p tõng pha còng nh- vËy. Tuy nhiªn, do t¶i ®Êu tam gi¸c nªn khi m¹ch cã ba van dÉn th× ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë t¶i lµ ®iÖn ¸p d©y, khi m¹ch cã hai van dÉn th× ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë t¶i gi÷a hai d©y ®ã lµ ®iÖn ¸p d©y cßn ®iÖn ¸p r¬i trªn hai ®iÖn trë cßn l¹i b»ng mét nöa ®iÖn ¸p d©y.