ĐỒ ÁN VỀ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

§å ¸n §IÖn tö C«ng SuÊt

NhiÖm vô:

1) Ph©n tÝch , gi¶i thÝch râ yªu cÇu cña ®Ò bµi vµ ®ßi hái cña ®Ò bµi, cô thÓ víi lo¹i ®Ò tµi nµy thêng hay gÆp ë ®©u trong thùc tÕ ? Nh÷ng th«ng sè kü thuËt nµo ¶nh hëng ®Õn chØ tiªu chÊt lîng cña hÖ thèng? BiÖn ph¸p t¸c ®éng nh thÕ nµo? Nªu c¸c ph¬ng ¸n cã thÓ th× h·y chän lÊy mét ph¬ng ¸n phï hîp .

2) Ph©n tÝch kü nguyªn lý ho¹t ®éng cña ph¬ng ¸n ®· chän vÏ ®å thÞ dßng ®iÖn ¸p trªn c¸c phÇn tö vµ c¸c ®iÓm nót cÇn quan t©m . Trªn c¬ së c¸c ®å thÞ ®ã t×m c¸c biÓu thøc cã sù liªn quan ®Õn nh÷ng ®¹i lîng ®· biÕt vµ ®¹i lîng cÇn t×m .

3) TÝnh chän, thiÕt kÕ c¸c ph©n tö m¹ch c«ng suÊt chän van, c¸c ®iÒu khiÓn lµm m¸t m¹ch, b¶o vÖ tÝnh to¸n thiÕt kÕ kiÓm tra m¸y biÕn ¸p bé läc .

4) Giíi thiÖu m¹ch ®iÒu khiÓn cho toµn bé hÖ thèng ph©n chia khèi chøc n¨ng. Nªu nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c khèi chøc n¨ng th«ng qua ®å thÞ d¹ng dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p hoÆc d¹ng xung ë mét sè ®iÓm nót chÝnh.

5) TÝnh chän phÇn tö c¬ b¶n cña m¹ch ®iÒu khiÓn. 6) Giíi thiÖu c¸c m¹ch ph¶n håi : dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, tèc ®é...Ph©n

tÝch nguyªn t¾c ho¹t ®éng vµ tÝnh chän c¸c phÇn tö c¬ b¶n.

7) Toµn bé phÇn thuyÕt minh ®îc hoµn thµnh ë d¹ng quyÓn khæ A4. 8) Toµn bé s¬ ®å nguyªn lý, bao gåm c¶ m¹ch lùc vµ hÖ ®iÒu khiÓn ®îc vÏ trªn giÊy khæ A1 cã kÝ hiÖu ®Çy ®ñ c¸c phÇn tö vµ tr×nh bµy theo mÉu vÏ kü thuËt.

• §Ò bµi

:

ThiÕt kÕ bé chØnh lu cã ®¶o chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã c¸c th«ng sè sau:

10% ; 50Hz.

§iÖn ¸p nguån : 3 . 380 VAC ; – §éng c¬

: 25kw ; 110 VDC ; 5000v/ph.

1

Lêi nãi ®Çu Ngµy nay ,kh«ng chØ ë c¸c níc ph¸t triÓn ,ngay ë níc ta c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn ®· vµ ®ang th©m nhËp vµo c¸c ngµnh c«ng nghiÖp vµ c¶ trong sinh hoat gia ®×nh .c¸c xÝ nghiÖp vµ nhµ m¸y nh xi m¨ng ,thuû ®iÖn gi¸y ,®êng ,dÖt ,sîi ,®ãng tµu lµ nh÷ng minh chøng.

Nhê chñ tr¬ng më cöa ngµy cµng cã thªm nhiÒu xÝ nghiÖp míi d©y trruyÒn s¶n xuÊt míi ,®ßi hái c¸n bé kü thuËt vµ kü s ®iÖn nh÷ng kiÕn thøc vÒ ®iÖn tö c«ng suÊt vÒ vi m¹ch vµ vi xö lý .XuÊt ph¸t tö yªu cÇu thùc tÕ vµ tÇm quan träng cña bé m«n ®iÖn tö c«ng suÊt c¸c thµy c« trong bé m«n ®iÖn tö c«ng suÊt ®· cho chóng em tõng bíc tiÕp xóc víi viÖc thiÕt kÕ th«ng qua ®å ¸n ®iÖn ¸n th«ng qua ®å ¸n m«n hoc ®iÖn tö c«ng suÊt . Ngµy nay, nÒn kinh tÕ níc ta ®ang ph¸t triÓn m¹nh mÏ, ®êi sèng nh©n d©n còng n©ng cao nhanh chãng. Nhu cÇu vÒ tù ®éng ho¸ trong c¸c lÜnh vùc c«ng nghiÖp còng nh c¸c lÜnh vùc kh¸c t¨ng trëng kh«ng ngõng. §iÒu nµy ®ßi hái ®éi ngò kü s ph¶i n¾m b¾t vµ thiÕt kÕ ra nh÷ng hÖ ®iÒu khiÓn tù ®éng phôc vô thiÕt thùc cho c¸c lÜnh vùc cña cuéc sèng. §å ¸n m«n häc lµ mét yªu cÇu cÇn thiÕt vµ b¾t buéc víi sinh viªn ngµnh tù ®éng ho¸. Nã kiÓm tra vµ kh¶o s¸t tr×nh ®é thùc tÕ cña sinh viªn vµ gióp cho sinh viªn cã t duy ®éc lËp v¬Ý c«ng viÖc. MÆc dï vËy , víi sinh viªn cha cã nhiÒu kinh nghiÖm thùc tÕ , cÇn cã sù gióp ®ì cña c¸c thÇy c« gi¸o nªn trong ®å ¸n nµy kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. Qua ®©y, em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy gi¸o ®· híng dÉn , chØ b¶o em tËn t×nh ®Ó em hoµn thµnh tèt ®å ¸n nµy.

2

Ch¬ngI: c¸c ph¬ng ph¸p ®¶o chiÒu ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu

1.1. C¸c nguyªn t¾c ®¶o chiÒu ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu 1.1.1 CÊu t¹o ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu

§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã thÓ ph©n thµnh hai phÇn chÝnh :

phÇn tÜnh vµ phÇn ®éng.

* PhÇn tÜnh hay stato.

§©y lµ ®øng yªn cña m¸y , bao gåm c¸c bé phËn chÝnh sau:

a, Cùc tõ chÝnh : lµ bé phËn sinh ra tõ trêng gåm cã lâi s¾t cùc

tõ vµ d©y quÊn kÝch tõ lång ngoµi lâi s¾t cùc tõ . Lâi s¾t cùc tõ lµm

b»ng nh÷ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn hay thÐp cacbon dµy 0,5 ®Õn 1mm

Ðp l¹i vµ t¸n chÆt . Trong ®éng c¬ ®iÖn nhá cã thÓ dïng thÐp khèi .

Cùc tõ ®îc g¾n chÆt vµo vá m¸y nhê c¸c bul«ng . D©y quÊn kÝch tõ

®îc quÊn b»ng d©y ®ång bäc c¸ch ®iÖn vµ mçi cuén d©y ®Òu ®îc

bäc c¸ch ®iÖn kü thµnh mét khèi tÈm s¬n c¸ch ®iÖn tríc khi ®Æt trªn

c¸c cùc tõ . C¸c cuén d©y kÝch tõ ®îc ®Æt trªn c¸c cùc tõ nµy ®îc nèi

tiÕp víi nhau.

b, Cùc tõ phô : Cùc tõ phô ®îc ®Æt trªn c¸c cùc tõ chÝnh vµ dïng

®Ó c¶i thiÖn ®æi chiÒu . Lâi thÐp cña cùc tõ phô thêng lµm b»ng

thÐp khèi vµ trªn th©n cùc tõ phô cã ®Æt d©y quÊn mµ cÊu r¹o gièng

nh d©y quÊn cùc tõ chÝnh. Cùc tõ phô ®îc g¾n vµo vá m¸y nhê nh÷ng

bul«ng.

c, G«ng tõ : G«ng tõ dïng lµm m¹ch tõ nèi liÒn c¸c cùc tõ, ®ång

thêi lµm vá m¸y. Trong ®éng c¬ ®iÖn nhá vµ võa thêng dïng thÐp dµy

3

uèn vµ hµn l¹i. Trong m¸y ®iÖn lín thêng dïng thÐp ®óc. Cã khi trong

®éng c¬ ®iÖn nhá dïng gang lµm vá m¸y.

d, C¸c bé phËn kh¸c.

Bao gåm:

- N¸p m¸y : §Ó b¶o vÖ m¸y khái nh÷ng vËt ngoµi r¬i vµo lµm h

háng d©y quÊn vµ an toµn cho ngêi khái ch¹m vµo ®iÖn. Trong m¸y

®iÖn nhá vµ võa n¾p m¸y cßn cã t¸c dông lµm gi¸ ®ì æ bi. Trong trêng

hîp nµy n¾p m¸y thêng lµm b»ng gang.

- C¬ cÊu chæi than : ®Ó ®a dßng ®iÖn tõ phÇn quay ra ngoµi.

C¬ cÊu chæi than bao gåm cã chæi than ®Æt trong hép chæi than

nhê mét lß xo t× chÆy lªn cæ gãp. Hép chæi than ®îc cè ®Þnh trªn gi¸

chæi than vµ c¸ch ®iÖn víi gi¸. Gi¸ chæi than cã thÓ quay ®îc ®Ó

®iÒu chØnh vÞ trÝ chæi than cho ®óng chç. Sau khi ®iÒu chØnh

xong th× dïng vÝt cè ®Þnh l¹i.

* PhÇn quay hay r«to.

Bao gåm nh÷ng bé phËn chÝnh sau :

a, Lâi s¾t phÇn øng : dïng ®Ó dÉn tõ. Thêng dïng nh÷ng tÊm

thÐp kü thuËt ®iÖn dµy 0,5mm phñ c¸ch ®iÖn máng ë hai mÆt råi Ðp

chÆt l¹i ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn. Trªn l¸ thÐp cã

dËp h×nh d¹ng r·nh ®Ó sau khi Ðp l¹i th× dÆt d©y quÊn vµo.

Trong nh÷ng ®éng c¬ trung b×nh trë lªn ngêi ta cßn dËp nh÷ng

lç th«ng giã ®Ó khi Ðp l¹ thµnh lâi s¾t cã thÓ t¹o ®îc nh÷ng lç th«ng

giã däc trôc.

Trong nh÷ng ®éng c¬ ®iÖn lín h¬n th× lâi s¾t thêng chia thµnh

nh÷ng ®o¹n nhá, gi÷a nh÷ng ®o¹n Êy cã ®Ó mét khe hë gäi lµ khe hë

th«ng giã. Khi m¸y lµm viÖc giã thæi qua c¸c khe hë lµm nguéi d©y

quÊn vµ lâi s¾t.

4

Trong ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nhá, lâi s¾t phÇn øng ®îc Ðp

trùc tiÕp vµo trôc. Trong ®éng c¬ ®iÖn lín, gi÷a trôc vµ lâi s¾t cã ®Æt

gi¸ r«to. Dïng gi¸ r«to cã thÓ tiÕt kiÖm thÐp kü thuËt ®iÖn vµ gi¶m

nhÑ träng lîng r«to.

b, D©y quÊn phÇn øng.

D©y quÊn phÇn øng lµ phÇn ph¸t sinh ra suÊt ®iÖn ®éng vµ cã

dßng ®iÖn ch¹y qua. D©y quÊn phÇn øng thêng lµm b»ng d©y ®ång

cã bäc c¸ch ®iÖn. Trong m¸y ®iÖn nhá cã c«ng suÊt díi vµi kw thêng

dïng d©y cã tiÕt diÖn trßn. Trong m¸y ®iÖn võa vµ lín thêng dïng d©y

tiÕt diÖn ch÷ nhËt. D©y quÊn ®îc c¸ch ®iÖn cÈn thËn víi r·nh cña lâi

thÐp.

§Ó tr¸nh khi quay bÞ v¨ng ra do lùc li t©m, ë miÖng r·nh cã dïng

nªm ®Ó ®Ì chÆt hoÆc ®ai chÆt d©y quÊn. Nªm cã lµm b»ng tre, gç

hay bakelit.

c, Cæ gãp : dïng ®Ó ®æi chiÒu dßng ®iÑn xoay chiÒu

thµnh mét chiÒu. Cæ gãp gåm nhiÒu phiÕn ®ång cã ®îc m¹ c¸ch

®iÖn víi nhau b»ng líp mica dµy tõ 0,4 ®Õn 1,2mm vµ hîp thµnh mét

h×nh trôc trßn. Hai ®Çu trôc trßn dïng hai h×nh èp h×nh ch÷ V Ðp

chÆt l¹i. Gi÷a vµnh èp vµ trô trßn còng c¸ch ®iÖn b»ng mica. §u«i

vµnh gãp cã cao lªn mét Ýt ®Ó hµn c¸c ®Çu d©y cña c¸c phÇn tö d©y

quÊn vµ c¸c phiÕn gãp ®îc dÔ dµng.

d, C¸c bé phËn kh¸c.

- C¸nh qu¹t : dïng ®Ó qu¹t giã lµm nguéi m¸y. M¸y ®iÖn mét

chiÒu thêng chÕ t¹o theo kiÓu b¶o vÖ. ë hai ®Çu n¾p m¸y cã lç th«ng

giã. C¸nh qu¹t l¾p trªn trôc m¸y , khi ®éng c¬ quay c¸nh qu¹t hót giã tõ

ngoµi vµo ®éng c¬. Giã ®i qua vµnh gãp, cùc tõ lâi s¾t vµ d©y quÊn

råi qua qu¹t giã ra ngoµi lµm nguéi m¸y.

- Trôc m¸y : trªn ®ã ®Æt lâi s¾t phÇn øng, cæ gãp, c¸nh qu¹t vµ

æ bi. Trôc m¸y thêng lµm b»ng thÐp cacbon tèt.

5

1.1.2. Nguyªn t¾c ®¶o chiÒu ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu Cã rÊt nhiÒu ph¬ng ph¸p ®Ó ®¶o chiÒu ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu. Nhng chóng ta sö dông c¸c 1.2. C¸c ph¬ng ph¸p ®¶o chiÒu ®éng c¬ 1. Dïng ph¬ng ph¸p ®¶o chiÒu b»ng ®¶o ®Êu ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ nhê 2 m¹ch chØnh lu:

2.Dïng ph¬ng ph¸p ®¶o chiÒu kÝch tõ

6

3. §¶o chiÒu phÇn øng ®éng c¬ b»ng c«ng t¾c t¬ T vµ N

4. §¶o chiÒu kÝch tõ b»ng c«ng t¾c t¬ T vµ N

7

Ch¬ng 2: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn

2.1. C¸c ph¬ng ¸n chØnh lu

- C¸c bé chØnh lu ®¶o chiÒu dïng cho ®éng c¬ 1 chiÒu cÇn quay theo c¶ 2 chiÒu víi chÕ ®é lµm viÖc ë c¶ 4 gãc ®iÒu chØnh - Tuú theo yªu cÇu vÒ chÊt lîng ®iÒu chØnh mµ cã thÓ sö dông c¸c s¬ ®å sau:

NhËn xÐt : - Hai s¬ ®å 3,4 chØ ¸p dông cho hÖ thèng kh«ng ®ßi hái cao vÒ chÊt lîng ®¶o chiÒu, th«ng dông vµ ®¸p øng ®îc yªu cÇu chÊt lîng s¬ ®å h×nh1. - §Ó ®Êu 2 m¹ch chÝnh víi nhau cÊp ra mét t¶i cã 2 kiÓu lµ: kiÓu ®Êu chÐo sè 8 vµ ®Êu song song ngîc. - Cã 2 ph¬ng ph¸p ®iÒu kiÓn ®¶m b¶o m¹ch ho¹t ®éng b×nh thêng lµ ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung vµ ph¬g ph¸p ®iÒu kiÓn riªng

8

•

Ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung

- Lóc nµy c¶ 2 m¹ch CL cung ®îc ph¸t xung ®iÒu khiÓn, nhng lu«n kh¸c chÕ ®é nhau : mét mÆt ë chÕ ®é CL (x¸c ®Þnh dÊu cña ®iÖn ¸p mét chiÒu ra t¶i còng lµ chiÒu quay ®ang cÇn cã) m¹ch kia lµ chÕ ®é nghÞch lu (lµ qu¸ tr×nh chuyÓn n¨ng lîng ®iÖn ¸p tõ phÝa dßng mét chiÒu sang dßng xoay chiÒu). V× hai m¹ch cïng ®Êu cho mét t¶i nªn gi¸ trÞ trung b×nh cña chóng ph¶i gÇn b»ng nhau: Ut = Ud1= - Ud2 - NÕu dßng ®iÖn liªn tôc ta cã: Ud1=Ud0 . cosa 1 Ud2=Ud0 . cosa 2 VËy Ud0 . cosa 1= - Ud0 . cosa 2 Hay cosa 1 + cosa 2= 0 a 1 + a 2=1800 BiÒu thøc nµy chÝnh lµ luËt phèi hîp ®iÒu khiÓn cña ph¬ng ph¸p nµy.

9

Ud2

- Tuy nhiªn luËt nµy míi chØ ®¶m b¶o sù c©n b»ng vÒ gi¸ trÞ mét chiÒu, cßn gi¸ trÞ tøc thêi cña ®iÖn ¸p chØnh lu hai m¹ch lµ kh¸c nhau Ud1 „ Sù chªnh lÖch ®iÖn ¸p gi÷a chóng lµm xuÊt hiÖn mét dßng ®iÖn quÈn gi÷a hai m¹ch van mµ kh«ng qua t¶i . - §Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn nµy cÇn ph¶i dïng thªm cuén kh¸ng L cb m¾c nèi m¹ch chØnh lu víi t¶i . Nh thÕ lµm t¨ng c«ng suÊt ®Æt vµ gi¸ thµnh hÖ thèng . Tuy nhiªn ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nµy cho phÐp ®iÒu chØnh nhanh tèi ®a.

•

Ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn riªng

- Khi ®iÒu khiÓn riªng hai bé biÕn ®æi lµm viÖc riªng rÏ nhau, t¹i mét thêi ®iÓm chØ ph¸t xung ®iÒu khiÓn vµo mét bé biÕn ®æi cßn mét bé biÐn ®æi kia bÞ kho¸ do cha cã xung ®iÒu khiÓn. HÖ cã hai bé biÕn ®æi lµ B§1vµ B§2 víi c¸c m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn t¬ng øng lµ FX1 vµ FX2 . TrËt tù ho¹t ®éng cña bé ph¸t xung nµy ®îc quy ®Þnh bëi c¸c tÝn hiÖu l«gic b1 vµ b2. Qu¸ tr×nh h·m vµ ®¶o chiÒu ®îc m« t¶ b»ng ®å thÞ thêi gian. Trong kho¶ng thêi gian tõ 0 -> t1 bé B§1 lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh lu víi a 1

10

kho¶ng thêi gian trÔ t= t3 – t2 bé B§1 bÞ kho¸ hoµn toµn, dßng ®iÖn phÇn øng bÞ triÖt tiªu. T¹i t3 s®® E vÉn cßn d¬ng, tÝn hiÖu l«gic b2 kÝch cho FX2 më B§2 víi gãc a >p /2 vµ sao cho dßng ®iÖn phÇn øng kh«ng vît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp ®éng c¬ ®îc h·m t¸i sinh. NÕu nhÞp ®iÖu gi¶m a 2 phï hîp víi qu¸n tÝnh cña hÖ th× cã thÓ duy tr× dßng ®iÖn h·m vµ dßng ®iÖn khëi ®éng ngîc kh«ng ®æi , ®iÒu nµy ®îc thùc hiÖn bëi c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh tù ®éng dßng ®iÖn cña hÖ thèng trªn s¬ ®å cña khèi l«gic LOG , iL§ , iL1 , iL2 lµ c¸c tÝn hiÖu l«gic ®Çu vµo b1,b2 lµ c¸c tÝn hiÖu l«gic ®Çu ra ®Ó kho¸ c¸c bé ph¸t xung ®iÒu khiÓn.

iL§ = 1 ph¸t xung ®iÒu khiÓn më B§1. iL§ = 0 ph¸t xung ®iÒu khiÓn më B§2. i1L (i2L) = 1 cã dßng ®iÖn ch¶y qua bé B§1 vµ B§2 b1(b2) = 1 kho¸ bé ph¸t xung FX1 vµ FX2.

Tõ m¹ch l«gic trªn ta cã: __

LD

__ i 1

L

2

L

= + i . i b 1

__ i

2

LD

2

L

L

• NhËn xÐt:

HÖ truyÒn ®éng van ®¶o chiÒu ®iÓu khiÓn riªng cã u ®iÓm lµlµm viÖc an toµn ,kh«ng cã dßng ®iÖn c©n b»ng ch¶y gi÷a c¸c bé biÕn ®æi nªn kh«ng cÇn thiÕt kÕ cuén kh¸ng c©n b»ng ,song cÇn mét kho¶ng thêi gian trÔ trong ®ã dßng ®iÖn ®éng c¬ b»ng kh«ng.

• Do nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn riªng dïng hai bé biÕn ®æi lµm viÖc ®éc lËp, trong mét thêi ®iÓm th× chØ cã mét bé B§ lµm viÖc cßn bé B§ kia ph¶i ch¾c ch¾n kho¸( cã nghÜa lµ dßng ®iÖn qua bé B§ nµy ph¶i b»ng “0”). Ta sÏ dïng xenx¬ dßng ®iÖn ®Ó nhËn biÕt cã dßng ®iÖn ch¹y qua bé B§ hay kh«ng.

• Ta dïng mét kh©u thuËt to¸n so s¸nh LM311: tÝn hiÖu dßng ®iÖn qua xenx¬ ®îc h¹ trªn mét ®iÖn trë RS t¹o ra tÝn hiÖu ®iÖn ¸p Vi.

§Çu ra ch©n 7 m¾c víi nguån nu«i +5V qua ®iÖn trë kÐo lªn 1kW . §Êt cña bé so ch©n 1 ®îc m¾c vµo ®Çu nèi ®Êt cña m¹ch. C¸ch m¾c nµy dÉn ®Õn ®Çu ra cã c¸c tr¹ng th¸i kh¶ dÜ lµ 0 vµ 5V .L«gic cña m¹ch lµ:

V0 =5V ®èi víi Vi > 0 V0 =0V ®èi víi Vi < 0

NÕu V0 = 5V nghÜa lµ bé B§ ®ã cã dßng ®iÖn ch¹y qua.

11

= + b i . i 1

NÕu V0 = 0V cã nghÜa lµ bé B§ ®ã kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua .

• Do m¹ch ®iÓu khiÓn riªng cÇn cã thêi gian t¹o trÔ nªn ta chän bé

t¹o trÔ lµ op-amp 741

Chän C=0,1m F , R’=10kW

,R=100W

-§iÖn ¸p ra chËm pha h¬n so víi ®iÖn ¸p vµo Hµm truyÒn ®¹t cña m¹ch :

r

v

- = = ( jwH ) + U U 1 1 jwRC jwRC

2.2. C¸c bé biÕn ®æi b¸n dÉn c«ng suÊt trong truyÒn dßng ®iÖn 2.2.1.Giíi thiÖu s¬ ®å chØnh lu tõ líi ®iÖn Mét trong nh÷ng yªu cÇu quan träng nhÊt cña thiÕt bÞ chØnh lu lµ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ®Çu ra trªn phô t¶i. - §èi víi chØnh lu kh«ng ®iÒu khiÓn yªu cÇu trªn ®îc thùc hiÖn b»ngc¸ch dïng biÕn ¸p nguån nhiªï ®Çu ®Ó thay ®æi gi¸ trÞ s®® E. Tuy nhiªn c¸ch nµy chØ cã thÓ ®iÒu chØnh nh¶y cÊp vµ ®èi víi nh÷ng chØnh lu c«ng suÊt lín th× kh«ng dïng ®îc. - Trong hÖ thèng truyÒn ®éng chØnh lu ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu bé biÕn ®æi lµ c¸c m¹ch chØnh lu ®iÒu khiÓn. - C¸c bé biÕn ®æi cã thÓ dïng :

+ Bé biÕn ®æi ®iÖn tõ : KhuyÕch ®¹i tõ. + Bé biÕn ®æi chØnh lu b¸n dÉn : ChØnh lu Tiristor. + Bé biÕn ®æi xung ¸p mét chiÒu : Tiristor hoÆc Transior.

Do nh÷ng u ®iÓm næi bËt cña bé chØnh lu Tiristor cã thÓ thay ®æi thêi ®iÓm ®Æt xung ®iÖn ¸p lªn cùc ®iÒu khiÓn, ta sÏ ®iÒu chØnh ®- îc ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn chØnh lu. ViÖc ®iÒu chØnh nµy ®îc thùc hiÖn v« cÊp vµ kh«ng cÇn tiÕp ®iÓm. H¬n n÷a yªu cÇu ®å ¸n lµ bé chØnh lu cã ®¶o chiÒu cÊp cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nªn em chän bé biÕn ®æi chØnh lu b¸n dÉn dïng Tiristor. * ChØnh lu ®iÒu khiÓn (Tiristor) Cho phÐp thùc hiÖn c¸c yªu cÇu kü thuËt cña hÖ thèng ®iÖn ®iÖn mét chiÒu víi ®é tù ®éng ho¸ cao nªn ®îc sö dông réng r·i, nhÊt lµ s¬ ®å cÇu do ®Êu trùc tiÕp vµo lóc ®iÖn kh«ng ph¶i dïng biÕn ¸p lùc nh s¬ ®å h×nh tia . - Trong hÖ thèng truyÒn ®éng chØnh lu ®iÒu khiÓn - ®iÒu chØnh mét chiÒu, bé biÕn ®æi ®iÖn lµ c¸c m¹ch CL ®iÒu khiÓn cã s®® Ed phô thuéc vµo gi¸ trÞ cña pha xung ®iÒu khiÓn (gãc ®iÒu khiÓn ). ChØnh lu cã thÓ dïng lµm nguån ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng hoÆc dßng ®iÖn kÝch thÝch ®éng c¬. Tuú theo yªu cÇu cña truyÒn ®éng mµ cã thÓ chia lµm c¸c lo¹i sau :

- sè pha : 1 pha , 2 pha , 3 pha , 6 pha - s¬ ®å nèi : h×nh tia , h×nh cÇu ®èi xøng vµ kh«ng ®èi xøng

12

- sè nhÞp :sè xung ¸p ®Ëp m¹nh trong thêi gian mét chu kú lÊy

®iÖn ¸p nguån

- Kho¶ng ®iÒu chØnh : lµ vÞ trÝ cña ®Æc tÝnh ngoµi trªn ph¼ng to¹ ®é [Ud,Id] . - ChÕ ®é n¨ng lîng : chØnh lu, nghÞch lu phô thuéc . - TÝnh chÊt dßng t¶i :liªn tôc vµ gi¸n ®o¹n. - ChÕ ®é lµm viÖc cña chØnh lu phô thuéc vµo ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn vµ c¸c tÝnh chÊt cña t¶i trong truyÒn ®éng ®iÖn. T¶i cña CL th- êng lµ cuén kÝch tõ (L– R) hoÆc lµ m¹ch phÇn øng ®éng c¬ (L – R – E).

2.2.2.ChØnh lu ®iÒu khiÓn ba pha h×nh tia * ChÕ ®é dßng liªn tôc Khi dßng ®iÖn chØnh lu id lµ liªn tôc. SuÊt ®iÖn ®éng chØnh lu lµ nh÷ng ®o¹n h×nh sin nèi tiÕp nhau, gi¸ trÞ trung b×nh cña suÊt ®iÖn ®éng chØnh lu ®îc tÝnh nh sau : p 2

a

+

p U

2

m

do

d

a

q q = a = sin. . d E . cos E (cid:242) p p 2

0

q = . tw e p a = a - - p ( ) 2 p

do

2

m

gãc më ban ®Çu (hay gãc ®iÒu khiÓn) tÝnh tõ thêi

Trong ®ã : we tÇn sè gãc cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu a ®iÓm chuyÓn m¹ch tù nhiªn . a 0: gãc ®iÒu khiÓn tÝnh tõ thêi ®iÓm suÊt ®iÖn ®éng b¾t ®Çu d¬ng.

S¬ ®å chØnh lu cã ®iÒu khiÓn h×nh tia 3 pha Trong m¹ch t¶i cã ®iÖn c¶m L nªn id thùc tÕ lµ dßng liªn tôc id. Gãc më a ®îc tÝnh tõ giao ®iÓm cña hai ®iÖn ¸p pha (gÇn gi¸ trÞ d¬ng). Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i :

13

p p = E sin. . U p p

a

2

= q e .2 U sin.

b

2

p 2 = - e .2 U q sin( . ) 3

c

2

Ph¬ng tr×nh vi ph©n m« t¶ m¹ch thay thÕ:

p 4 = - e .2 U q sin( . ) 3

2

m

0

d

j

a

+ a = + U q sin( . ) + . iRE L di d dt

cot

q (

).

g

0

m

d

0

2

0

2

m

Víi s¬ kiÖn khi q = a 0 th× id = I0 cã nghiÖm sau a i UE sin( IR .[ Trong ®ã:

- - + = j j j j - - - - - UE cos e )]. [ . . . cos q sin( . )]

Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i:

+ a

p 5 6

=j arctg e . Lw R

2

2

p

+ a

6

U = q q = a .2 U sin. d . . cos (cid:242) U d 3 p 2 .63 p 2

* Trïng dÇn e U .2

a

2

= q sin.

b

2

p 2 = - e .2 U q sin( . ) 3

c

2

- Gi¶ sö T1 ®ang cho dßng ch¶y qua it1 = id Khi q = q 2 cho xung ®iÒu khiÓn më T2 c¶ hai tiristor T1 vµ T2 ®Òu cho dßng ch¶y qua lµm ng¾n m¹ch 2 nguån ea vµ eb. NÕu chuyÓn gèc to¹ ®é tõ q sang q 2 ta cã: p 5

p 4 = - e .2 U q sin( . ) 3

2

a

= + + a e .2 U q sin( . )

2

b

p = + 6 + a e .2 U q sin( . ) 6

§iÖn ¸p ng¾n m¹ch : e U

b

a

c

2

c

= = q + a - .6 u e . sin( )

2

c

Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ®îc x¸c ®Þnh bëi ph¬ng tr×nh : di q d

2

+ = a q sin( .6 .2 U X ) . .

c

c

= q 3 - q 2 lµ gãc trïng dÇn.

Gi¶ thiÕt qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch kÕt thóc khi q = q 3 VËy m khi q = m , i = 0 , ic = it2 = id Do ®ã cã ph¬ng tr×nh chuyÓn m¹ch

14

= a + a - i [cos q cos( )] U .6 X .2

2

.2 a m + a = - cos cos( ) IX d . c .2 U

H×nh d¹ng cña ®iÖn ¸p t¶i Ud, trong giai ®o¹n trïng dÉn. - §iÖn ¸p t¶i Ud trong giai ®o¹n trïng dÇn ®îc x¸c ®Þnh :

a

d

= - e . U L c

b

d

= - e . U L c

t

1

t

= + const i i

d e

2 e b

a

d

- Trong giai ®o¹n trïng dÇn, ®iÖn ¸p t¶i Ud nhá h¬n so víi trêng hîp lý t- ëng, gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p bÞ sôt ®i mét lîng D Um X¸c ®Þnh: m

m

di 1 t dt di 1 t dt = i + = U 2

a

b

2

2

b

D Um =

0

0

- + a e e .6 U . ) U q = = a m + a - - ) d dt [cos cos( )] ( i (cid:242) (cid:242) 2 3 p 2 q sin( 2 .6.3 p 4

cosa

- cos(m

+ a ) =

3 p 2 Mµ ta l¹i cã : .3

2

.3

d

D Um =

c IX . p2

IX d . c .6 U

2.2.3.ChØnh lu h×nh cÇu 3 pha cã ®iÒu khiÓn S¬ ®å m¹ch nguyªn lý

CÇu 3 pha gåm cã 6 tiristor chia thµnh hai nhãm + Nhãm catèt chung : T1,T3 vµ T5 + Nhãm anèt chung : T4,T6 vµ T2 §iÖn ¸p c¸c pha thø cÊp MBA

15

a

2

= U .U2 .sinθ

b

2

= U U2 .sin(θ - )

c

2

Gãc më a

®îc tÝnh tõ giao ®iÓm cña c¸i nöa h×nh sinUs

ud

u2b

u2a

u2c

5

1

3

0

4

2

6

Daïng ñoà thò ñieän aùp ngoõ ra

Ho¹t ®éng cña s¬ ®å Gi¶ thiÕt T5 vµ T6 ®ang cho dßng ch¶y qua Vt=Vc ,Vg=Vb : Khi q = q 1 = p /6 + a cho xung ®iÒu khiÓn më T1 tisritor nµy më v× u a > 0. Sù më cña T1 lµm cho T5 bÞ kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× ua > ub. Lóc nµy T6 vµ T1 cho dßng ch¶y qua, ®iÖn ¸p trªn t¶i: Ud = Uab = Ua - Ub Khi q = q 1 = 3p /6 + a cho xung ®iÒu khiÓn më T2 tisritor nµy më v× khi T6 dÉn dßng , nã ®Æt Ub lªn anèt T2 . Khi q = q 2 th× Ub > Uc . Sù më T2 lµm cho T6 bÞ kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× Ub >Uc . C¸c xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau p /3 ®îc lÇn lît ®a ®Õn ®iÒu khiÓn cña tisritor theo thø tù 1, 2, 3, 4, 5, 6...1 Trong mçi nhãm , khi mét tisritor më, nã sÏ kho¸ ngay tisritor dÉn dßng tríc nã

Më T1 T2 T3 T4 T5 T6

Kho¸ T5 T6 T1 T2 T3 T4

Thêi ®iÓm q 1 = p /6 + a q 2 = 3p /6 + a q 3 = 5p /6 + a q 4 = 7p /6 + a q 5 = 9p /6 + a q 6 = 11p /6 + a

Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i + §êng bao phÝa trªn biÓu diÔn ®iÖn thÕ cña ®iÓm F

16

= U U2. .sin(θ - ) 2π 3 4π 3

+ a

+ §êng bao phÝa díi biÓu diÔn ®iÖn thÕ cña ®iÓm G §iÖn ¸p trªn m¹ch t¶i lµ Ud = Uf - Ug lµ kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng gi÷a 2 ®êng bao p 5 6

=

q

q

=

a

.2

U

sin.

d .

U .

.

cos

U d

2

2

63 p

6 p 2

p

+ a

6

+ a

Còng cã thÓ tÝnh Ud = Ud1 - Ud2 trong ®ã Ud1 lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña ud1 do nhãm catèt chung t¹o nªn, cßn Ud 2 lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña ud 2 do nhãm anèt p 5 6

(cid:242)

d

2

2

p

+ a

6 p

+ a

7 6

= q q = a U .2 U sin. d . U . . cos (cid:242) 3 p 2 63 p 2

d

2

2

+ a

p 3 6

0 c¶ ba tiritor ®Òu dÉn dßng T1, T2 ,T3.

p 5

=

+

a

* Trïng dÉn - Gi¶ thiÕt T1 vµ T2 ®ang dÉn dßng Khi q = q 1 cho xung ®iÒu khiÓn më T3 . Do Lc „ 0 nªn dßng iT3 kh«ng thÓ ®ét ngét t¨ng tõ 0 ®Õn Id vµ dßng iT1 còng kh«ng thÓ ®ét ngét gi¶m tõ Id fi Hai nguån Ea vµ Eb nèi ng¾n m¹ch . NÕu chuyÓn gèc to¹ ®é tõ 0 fi U .2

q 1 ta cã: + )

q sin(

e

.

a

2

p

=

+

6 +

a

e

.2

U

q sin(

.

)

b

2

6

= q q -= a U .2 U sin. d . U . . cos (cid:242) 3 p 2 63 p 2

§iÖn ¸p ng¾n m¹ch: e U .2

b

a

c

2

Dßng ng¾n m¹ch ic ®îc x¸c ®Þnh bëi ph¬ng tr×nh :

c

=

+

a

=

u

.2

U

q sin(

.

)

.2

X

.

c

2

c

di q d

2

=

a

+

a

= = q + a - u e . sin( )

i

[cos

q cos(

)]

c

U .6 X .2

c

= q 2 - q 1 lµ gãc

Dßng ®iÖn ch¶y trong T1 lµ iT1 = id - ic Dßng ®iÖn ch¶y trong T3 lµ iT3 = ic - Gi¶ thiÕt qu¸ tr×nh trïng dÉn kÕt thóc khi q = q 2 , m trïng dÇn. Khi q = m

, iT1 = 0

-

2

17

.2 a m + a = - cos cos( ) IX d . c .6 U

H×nh d¹ng ®iÖn ¸p t¶i Ud trong qu¸ tr×nh trïng dÉn trong kho¶ng (q 1,q 2) T2 dÉn dßng T1 vµ T3 trïng dÉn dßng . VËy cã thÓ viÕt ph- ¬ng tr×nh sau:

1

a

b

c

d

3

= - - e e .2 L . u

b

c

d

= - - e e .2 . u L c

d

2

3

1

= = = + di T dt di T dt i i i T

a

b

c

d

0) nªn gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i gi¶m ®i

2 Do trïng dÉn (Lc „ mét lîng D Um

μ

const i T Tõ 3 ph¬ng tr×nh trªn rót ra: + e e = - e u

b

a

b

μ

tÝnh theo c«ng thøc sau: 6 2π

0

μ

+ e e = - )dθ (e ΔU (cid:242) 2

2

μ

0

2

+ (U6 .sin(θ α) = ΔU (cid:242) 3 π dθ

μ

Mµ

+ = - [cosα cos(μ α)] ΔU .U63. 2π

d

2

2.X + = - c osα cos(μ α) .I c .U6

d

d

2

m

2

.2 .3 U = = D U . . IX c p .63 p 2 . IX c .6 U

* NghÞch lu phô thuéc - NghÞch lµ qu¸ tr×nh chuyÓn n¨ng lîng tõ phÝa dßng mét chiÒu sang dßng xoay chiÒu (qu¸ tr×nh chuyÓn n¨ng lîng ngîc l¹i víi chÕ ®é CL ). Trong hÖ T§§ mét chiÒu, ®éng c¬ ®iÖn cÇn lµm viÖc ë nh÷ng chÕ ®é kh¸c nhau trong ®ã cã lóc ®éng c¬ trë thµnh m¸y ph¸t ®iÖn. N¨ng lîng ph¸t ra nµy tr¶ vÒ líi ®iÖn xoay chiÒu. §Ó tho¶ m·n yªu cÇu nµy bé CL chuyÓn sang ho¹t ®éng ë chÕ ®é nghÞch lu v× nã ho¹t ®éng (®ång bé ) theo nguån xoay chiÒu nªn gäi lµ nghÞch lu phô thuéc. -Nh vËy m¹ch ®iÖn lóc nµy cã 2 nguån søc ®iÖn ®éng : e1 :s®® líi xoay chiÒu Ed:s® ® mét chiÒu Ta biÕt r»ng mét nguån søc ®iÖn ®éng sÏ ph¸t ®îc n¨ng lîng nÕu chiÒu søc ®iÖn ®éng vµ dßng ®iÖn trïng nhau,ngîc l¹i nã sÏ nhËn n¨ng lîng khi chiÒu søc ®iÖn ®éng vµ dßng ®iÖn ngîc nhau .XuÊt ph¸t tõ nguyªn t¾c trªn ta thÊy r»ng víi bé chØnh lu chØ cho phÐp dßng

18

®iÖn ®i theo mét chiÒu x¸c ®Þnh th× ®Ó cã chÕ ®é nghÞch lu cÇn ph¶i thùc hiÖn hai ®iÒu kiÖn : +VÒ phÝa mét chiÒu :b»ng c¸ch nµo ®ã chuyÓn ®æi chiÒu Ed ®Ó cã chiÒu dßng vµ Ed trïng nhau. +VÒ phÝa xoay chiÒu :®iÓu khiÓn m¹ch chØnh lu sao cho ®iÖn ¸p ud <0 ®Ó cã dÊu phï hîp dßng tøc lµ bé chØnh l lµm viÖc chñ yÕu ë nöa chu kú ©m cña líi ®iÖn. +Trong trêng hîp kh«ng ®¶o ®îc chiÒu Ed ta buéc ph¶i dïng mét m¹ch chØnh lu kh¸c ®Êu ngîc víi mach cò ®Ó dÉn ®îc dßng ®iÖn theo chiÒu ngîc l¹i. -Nh vËy nghÞch lu phô thuéc thùc chÊt lµ chÕ ®é khi bé chØnh lu lµm viÖc víi gãc ®iÓu khiÓn lín .Do ®ã toµn bé c¸c biÓu thøc tÝnh to¸n vÉn ®óng chØ cÇn lu ý r»ng Ed cã gi¸ tri ©m.

NhËn xÐt: Do yªu cÇu chØnh lu cã ®¶o chiÒu nªn ta chän chØnh lu cÇu ba pha ®èi xøng .

2.3. Lùa chän s¬ ®å thiÕt kÕ §éng c¬ cã: Udm =110 V , ndm =5000v/p , P =25kW Lùa chän s¬ ®å thiÕt kÕ Sau khi ph©n tÝch ®¸nh gi¸ vÒ chØnh lu vµ nghÞch lu tõ c¸c u ®iÓm cña c¸c s¬ ®å chØnh lu víi t¶i vµ c¸c ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã c«ng suÊt võa ph¶i th× ta dïng chØnh lu cÇu 3 pha ®iÒu khiÓn ®èi xøng lµ hîp lý h¬n c¶ bëi lÏ ë c«ng suÊt nµy ®Ó tr¸nh lÖch t¶i ®iÖn ¸p , kh«ng thÓ thiÕt kÕ theo s¬ ®å mét pha, s¬ ®å tia ba pha sÏ lµm mÊt ®èi xøng ®iÖn ¸p nguån. Nªn trong ®å ¸n nµy ta chän s¬ ®å thiÕt kÕ chän lµ s¬ ®å cÇu ba pha.

- C¸c th«ng sè c¬ b¶n cßn l¹i cña ®éng c¬ =

dm

dm

U2a,U2b,U2c søc ®iÖn ®éng thø cÊp m¸y biÕn ¸p nguån E : søc ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ R, L :®iÖn trë, ®iÖn c¶m trong m¹ch R = 2.Rba + Ru + Rk + Rdt L = 2.Lab + Lu + Lk

Rba, Lba : ®iÖn trë, ®iÖn c¶m cña MBA qui ®æi vÒ thø cÊp.

Rk, Lk : ®iÖn trë vµ ®iÖn c¶m cuén kh¸ng läc Rdt : ®iÖn trë m¹ch phÇn øng ®éng c¬ ®îc tÝnh :

udm

= = 227, 2( A ) I P U 25000 110

udm

19

= h W - 1.(5,0 ). ( ) R u U I

L : ®iÖn c¶m m¹ch phÇn øng ®éng c¬ ®îc tÝnh theo c«ng thøc:

dm . np

dm

dm

g= L u U . 60. I . p .2

2.4. TÝnh to¸n m¹ch ®éng lùc 2.4.1.TÝnh chän Tiristo TÝnh chän dùa vµo c¸c yÕu tè c¬ b¶n cña dßng t¶i , s¬ ®å ®· chän , ®iÒu khiÓn to¶ nhiÖt , ®iÖn ¸p lµm viÖc , c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña van ®îc tÝnh nh sau :

Unmax = (p /3). Ud = (p /3) . 110 = 115,19(V) Ulv = knv . U2 = knv . Ud / ku

§iÖn ¸p ngîc cña van cÇn chän Unv = kdt . Unmax = 1,8 . 115,19 = 207,3(V) Ungmax = Ungmaxth / 0,7 = 296,14 (V)

Trong ®ã kdtU : hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p chän ktdU = 1,8 Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van ®îc tÝnh theo dßng ®iÖn dßng hiÖu dông:

d

d

lv

hd

ngU

max

=500(V) =200(A)

I = = = = I k I . A ) 131, 21( 3

227, 27 3 ( trong s¬ ®å cÇu ba pha ) Chän ®iÒu khiÓn lµm viÖc cña van lµ cã c¸nh to¶ nhiÖt vµ ®Çy ®ñ ®iÖn tÝch to¶ nhiÖt kh«ng cã qu¹t ®èi lu kh«ng khi víi ®iÒu khiÓn ®ã Idmv tõ c¸c th«ng sè Unv , I®mv ta chän 6 tiristor lo¹i cã th«ng sè sau ®iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i cña van dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van dmI ®Ønh xung dßng ®iÖn 4000(A) dßng ®iÖn cña xung ®iÒu khiÓn dkI = 100mA ®iÖn ¸p cña xung ®iÒu khiÓn 3,0(V) dßng ®iÖn rß rI = 20mA sôt ¸p lín nhÊt cña tiristor ë tr¹ng th¸i dÉn D U = 1,6(V)

tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p

sV ( 200 )/ du = dt

tèc ®é biÕn thiªn dßng ®iÖn

dßng ®iÖn tù gi÷ dtI = 200mA thêi gian chuyÓn m¹ch tcm = 90m s nhiÖt ®é lµm viÖc cùc ®¹i cho phÐp Tmax =15000C

20

180A/ sμ di = dt

2.4.2.TÝnh to¸n MBA chØnh lu + TÝnh to¸n tõ m¹ch * TÝnh trô TiÕt diÖn trô s¬ bé cña trô T ®îc tÝnh theo c«ng thøc: fS

T = (p /4) .k2 .

Sf lµ c«ng suÊt pha cña m¸y biÕn ¸p 3 pha kq = 5 -> 6 lµ hÖ sè kinh nghiÖm ta chän k = 6

T = ( p /4 ). 62

ChiÒu cao s¬ bé cña trô ®îc tÝnh theo c«ng thøc :

p nT = l .4. b

b lµ hÖ sè cho biÕt hÖ sè quan hÖ gi÷a chiÒu cao vµ chiÒu réng th- êng lÊy b =1,3. nT

®îc ghÐp tõ nh÷ng l¸ t«n Silic lo¹i 310 cã

p .4. = l .

(lµm m¸t b»ng kh«ng

- Chän MBA ba pha ba trô s¬ ®å ®Êu d©y D khÝ tù nhiªn) - TÝnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n a) TÝnh c«ng suÊt biÓu kiÕn cña MBA: S = K.P =1,05.P = 1,05 . 25000 = 26250(VA) b) §iÖn ¸p pha s¬ cÊp cña MBA U1=380(V) c) §iÖn ¸p pha thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p Ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i : Udo . cos (a min) = Ud + 2.D Uv + D Udn + D Uba Trong ®ã a min = 100 gãc dù tr÷ khi cã suy gi¶m ®iÖn ¸p líi . D Uv = 1,6(v) sôt ¸p trªn tiristor D Udn = 0 sôt ¸p trªn d©y nèi D Uba = D Ur + D Ux : sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p. Chän s¬ bé D Uba = 6%.Ud = 6% . 110 = 6,6(V) Tõ ph¬ng tr×nh c©n b¨ng ®iÖn ¸p t¶i ta cã:

21

3,1 Chän m¹ch tõ h×nh ch÷ E BÒ dµy t«n : 0,35mm Tæn hao lµ : 1,7 W/kg Tû träng : d = 7,8kg/dm3 TiÕt diÖn cña trô T=a.b

d

ba

do

U + D 2. U U = U + D U dn 0

do

0

+ D v cos18 + + + = = U 125,96( V ) 110 2.1, 6 0 6, 6 cos18

2

§iÖn ¸p pha thø cÊp : U = do k u

= = U 53,84( V ) 125,96 3 6

p Dßng ®iÖn hiÖu dung thø cÊp MBA:

2

d

= = I = .227, 27 185,56( A ) I . 2 3

2

2 3 Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp MBA:

ba

2

2

1

+ TÝnh s¬ bé m¹ch tõ. TÝnh tiÕt diÖn s¬ bé trô:

= = = k I . I . = .185,56 26, 29( A ) I 1 U U 53,84 380

Fe

q

kq : HÖ sè phô thuéc vµo ph¬ng thøc lµm m¸t kq= 6 m : sè trô cña MBA = 3 f : tÇn sè nguån xoay chiÒu f = 50Hz

2

= Q k . S ba . fm

FeQ

§êng kÝnh trô:

= = 6. 79,37( cm ) 26250 3.50

ChuÈn ho¸ ®êng kÝnh theo chuÈn d = 11(cm) - Chän lo¹i thÐp 330 c¸c l¸ thÐp cã ®é dµy 0,5 mm Chän s¬ bé mËt ®é tõ c¶m trong trô B =1(T) Chän tØ sè

m = h/d = 2,3 -> h = 2,3 . d = 2,3 . 11 =25,3(cm)

Th«ng thêng m = 2-> 2,5 Chän chiÒu cao trô h = 25(cm) - TÝnh to¸n d©y quÊn Sè vßng d©y mçi pha s¬ cÊp MBA:

4.79,37 = = = d 10, 28( cm ) 4. FeQ p p

4

(vßng)

2

= = (cid:0) 216 - w 1 4, 44. 380 4, 44.50.79,37.10 .1

(vßng)

1

22

= = = .215,56 30,54 w . 1 w 2 U 1 f Q B . . 1 Fe T Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp MBA: 53,84 380 U U

w2 = 31 (vßng) - Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong MBA víi d©y dÉn b»ng ®ång MBA kh« chän : J1 = J2 = 2,75(A/mm2) TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp MBA:

2

1

).

Chän d©y dÉn tiÕt diÖn ch÷ nhËt, c¸ch ®iÖn cÊp B chuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn: S1 = 10,30(mm2 KÝch thíc d©y cã kÓ c¸ch ®iÖn : S1= a1.b1= 1,56 . 6,4(mm2).

2

= = = 9,56( mm ) S 1 I 1 J 26, 29 2, 75

1

• TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén s¬ cÊp I = 1 S 1

TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp MBA:

2

= = A mm / 2, 6( ) J 26, 29 10,30

2

2

Chän d©y dÉn tiÕt diÖn ch÷ nhËt, c¸ch ®iÖn cÊp B . ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn: S2 = 67,8(mm2). KÝch thíc d©y cã kÓ c¸ch ®iÖn: S2 = a2 . b2 = 7,56 . 8,92(mm2). TÝnh l¹i mËt ®é ®é dßng ®iÖn trong cuén thø cÊp :

2

= = = S 67, 47( mm ) I 2 J 185,56 2, 75

2

2

- KÕt cÊu d©y quÊn s¬ cÊp :

= = = J 2, 73( A mm / ) I 2 S 185,56 67.8

Thùc hiÖn d©y quÊn theo kiÓu ®ång t©m bè trÝ theo chiÒu däc trô TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp cña cuén s¬ cÊp : 25

g k .

11

e

(vßng)

- - h .2 h 5,1.2 = = = » w 95,0. 2,28 29 77,0

b 1 Trong ®ã : ke = 0,95 hÖ sè Ðp chÆt h : chiÒu cao trô hg : kho¶ng c¸ch tõ g«ng ®Õn cuén d©y s¬ cÊp Chän s¬ bé kho¶ng c¸ch hg=1,5 cm - TÝnh s¬ bé líp d©y ë cuén s¬ cÊp:

(líp)

Chän líp n11 = 8 líp. Nh vËy cã 216 vßng chia lµm 8 líp , chän 7 líp ®Çu 27 vßng , líp thø 7 cã 216 - 25.27 = 27 (vßng) ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén s¬ cÊp :

= = = 7, 4 n 11 216 29 w 1 w 11

e

23

= = = (58,22 cm ) h 1 bw .11 k 74,0.29 95,0

Chän èng quÊn d©y lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn cã bÒ dÇy : S01=0,1 (cm) Kho¶ng c¸ch tõ trô tíi cuén s¬ cÊp a01= 1,0(cm) §êng kÝnh trong cña èng c¸ch ®iÖn Dt = Dfe + 2 . a01 – 2 .S 01 = 11 + 2.1 - 2.0,1 = 12,8(cm) §êng kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp Dt1 = Dt + 2 . S01 = 12,8 + 2 . 0,1 = 13(cm) Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp dµy ë cuén s¬ cÊp cd11 = 0,1(mm) BÒ dµy cuén s¬ cÊp Bd1 = (a1 + cd11) . n11 = (1,56+0,1).7 = 11,62(mm) = 1,162(cm) §êng kÝnh ngoµi cña cuén s¬ cÊp Dn1 = Dt1 + 2 . Bd1 = 13 + 2.1,162 = 15,324(cm) §êng kÝnh trung b×nh cña cuén s¬ cÊp :

Dtb1 = ( Dt1 + Dn1 ) / 2 = (13 + 15,324 )/2 = 14,162 (cm)

ChiÒu dµy d©y cuén s¬ cÊp : l1 = w1 . p . Dtb = p .197.14,162 = 8764,7(cm) = 87,64(m) Chän bÒ dµy c¸ch ®iÖn gi÷a cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp : cd01 = 1,0(cm)

• KÕt cÊu d©y quÊn thø cÊp Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp h1 = h2 = 22,8(cm) TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn 1 líp:

2

12

ek .

vßng)

2

TÝnh s¬ bé sè líp d©y quÊn trªn cuén thø cÊp :

= = » w 95,0. (37 h b 58,22 59,0

(líp)

= = = 0.83 n 12 31 37 w 2 w 12

e

Chän sè líp d©y cuèn n12 = 1 líp cã 31 (vßng) ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén thø cÊp : 31.0,59 0,95 §êng kÝnh trong cña cuén thø cÊp : Dt2 = Dn1 + 2 . a12 = 15 , 324 + 2,1 = 17,324(cm) Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y ë cuén thø cÊp cd22 = 0,1(mm) BÒ dÇy cuén s¬ cÊp : Bd2 = (a2 + cd22) .n12 = (0,353+0,01) .3 = 1,089(cm) §êng kÝnh ngoµi cña cuén thø cÊp: Dn2 = Dt2 + 2 .Bd2 = 17,324 + 2 . 1,089 = 19,502(cm) §êng kÝnh trung b×nh cña cuén thø cÊp :

24

= = = 17,37 h 1 w b . 12 2 k

Dtb2 = ( Dt2 + Dn2 ) / 2 = (17,324 + 19,502) / 2 = 18,413(cm)

ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp : l2 = p . w2 . Dtb2 = p .106.18,413 = 61,32(m) §êng kÝnh trung b×nh c¸c cuén d©y:

D12 = ( Dt1 + Dn2 ) / 2 = (13 + 19,502 ) /2 = 16,251(cm) -> r12 = D12/2 =8,125 (cm)

Chän kho¶ng c¸ch gi÷a 2 cuén thø cÊp a22 = 2(cm)

• TÝnh kÝnh thøc m¹ch tõ

l = b/a = 1:2,5 .

Víi ®êng kÝnh d =11cm , ta cã sè bËc lµ 6 trong nöa tiÕt diÖn trô Toµn bé tiÕt diÖn bËc thang cña trô: Q’= 2.(1,6.10,5+1,1.9,5+0,7.0,8+0,6.7,5+0,4.6,5+0,74) = 86,2(cm2) TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña trô : Qt = khq . Q’ = 0,9.86,2 = 81,89(cm2) Tæng chiÒu dµy c¸c bËc thang cña trô: d = 2. (1,6 + 1,1 + 0,7 + 0,6 + 0,4 + 0,7) = 10,2(cm) §Ó ®¬n gi¶n trong chÕ t¹o g«ng tõ , ta chän g«ng cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt cã c¸c kÝch thøc sau: ChiÒu dµy cña g«ng b»ng chiÒu dµy cña trô b = d =10,2(cm) ChiÒu cao cña g«ng b»ng chiÒu réng cña tËp l¸ thÐp thø nhÊt cña trô a = 10,5 cm TiÕt diÖn g«ng Q = a . b = 107,1(cm2) Dùa vµo m = h/a = 2,3/2,5 n = c/a= 0,5 Trong ®ã h=25cm TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña g«ng: Qg = khq . Q = 0,95 . 107,1 = 101,7(cm2) Sè l¸ thÐp dïng trong 1 g«ng: hg = b/0,5 = 102/0,5 = 204 (l¸ thÐp) TÝnh chÝnh x¸c mËt ®é tõ c¶m trong trô: =

4

= = T 1, 061( ) - B T 380 4, 44.50.216.79,37.10 u 1 f w Q . . 1 T

4, 44. MËt ®é tõ c¶m cña g«ng:

g

g

ChiÒu réng cöa sæ c =2.(a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22 = 2(1+1,162+1+1,089)+2 =10,502(cm) TÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a 2 t©m trôc c’ = c+d =10,502 +11 = 21,502 ChiÒu réng m¹ch tõ

25

= = = B . ,1 061 . T )(85,0 B T 89,81 7, 107 Q T Q

L =2c + 3d = 2 .10,502+3.11 = 54,004(cm)

ChiÒu réng m¹ch tõ H = h + 2a = 25 + 2.10,502 = 46(cm)

• TÝnh khèi lîng cña s¾t vµ ®ång

ThÓ tÝch cña trô V1=3Qt.h=3.81,89.25=6141,75(cm) ThÓ tÝch cña g«ng Vg = 2Qg.L = 22.101,7.54,004=10984,4(cm3) Khèi lîng cña trô Mt = Vt.mFe = 6,142.7,85 = 48,21(kg) Khèi lîng cña g«ng Mg = Vg . mfe = 10,984.7,85 = 86,227(kg) Khèi lîng cña s¾t Mfe = Mt + Mg = 48,21 + 86,227 = 134,437(kg) ThÓ tÝch cña ®ång Vcu = 3.(s1 . l1 + s2 . l2) = 3.(11,3.87,64 + 20,3.61,32) = 6,7(dm3)

• TÝnh c¸c th«ng sè cña MBA

§iÖn trë trong cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ë 750 C :

1

1

Trong ®ã r = 0,02133 W mm2/m §iÖn trë cuén thø cÊp MBA ë 750 C:

=

r

=

=

= r = = W . ,0 02133 . (165,0 ) R 1 64,87 3,11 l 1 S

R

.

,0

02133

.

,0

064

(

)

2

1

32,61 3,20

l 2 S

2

2

2

W

2

§iÖn trë MBA quy ®æi vÒ thø cÊp: w 2 w 1

Sôt ¸p trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p : D Ur = Rba . Id = 0,111 . 227,27 =25,22(V) §iÖn kh¸ng MBA quy ®æi vÒ thø cÊp :

+

= + = + = W ) (111,0 ) 165,0 064 ,0 R .( ) .( Rba R 1 106 197

Bd

Bd

2

7

1

2

=

+

.(

X

p .8

.(

w

2 .)

p ).

10.

ba

2

a 12

+

-

089,1

2

2

7

=

+

=

X

p .8

106.

01,0.(

.

10.14,3).

187,0

(

)

ba

r h 662,8 58,22

100

- W

ba

3 162,1 .3 §iÖn kh¸ng MBA quy ®æi vÒ thø cÊp: 187,0 314

Sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng MBA:

26

= = = = 00059 (59,0 ,0 H L ( ) mH ) X ba w

3 D = .0,187.227, 27 40,58( V ) U . = x X I . ba = d 3 p p

ba

2

2

2

= = W R . X 0,178( ) 3 p

Sôt ¸p trªn MBA: + D 2 U U r

x

2

2

D + 25, 22 = 40,58 47, 74( V ) = D ba

2 111,0

ba

ba

ba

max vµ n =nmin .

= U Tæng trë ng¾n m¹ch quy ®æi vÒ thø cÊp : = 2 + = = + W 187,0 R X Z ,0 217 ( )

2.4.3.ThiÕt kÕ cuén kh¸ng läc. 1)X¸c ®Þnh gãc më cùc tiÓu vµ cùc ®¹i. Chän gãc më cùc tiÓu a min=180 víi gãc më a min lµ d÷ tr÷ ta cã thÓ bï ®îc sù gi¶m ®iÖn ¸p khi gãc më nhá nhÊt a = a min th× ®iÖn ¸p trªn t¶i lµ lín nhÊt Udmax=Udo .cosa min =Ud.dm vµ t¬ng øng tèc ®é ®«ng c¬ sÏ lín nhÊt Udmin=Udo.cosa Ta cã:

min

max

min U

2

do

dm

M

kM = 3 -> D = 4,5.

= a = arccos( ) U d .34,2 U d U b - 1 = D - arccos [ ] w .max 0 M k 1

d.dm

udm

max

uΣ

Trong ®ã Udmin ®îc x¸c ®Þnh nh sau: .R .R

dmin

udm

uΣ

- = = D - U U n n I I

d.dm

udm

dmin

+ = - (D 1).I [U U .R ] uΣ

dmin

min

udm

d

= + - U (D 1).I .(R R R [2,34.U .cosα 2 + u + ba

0

dmin

min 1 D 1 D 1 4,50π

a

0

d

3 = + - U [2,34.53,84.cos18 + (4,5 1).227,27.(0,111 = .0,187)] 116(V)

min

do

0

a = = = arccos( ) arccos( 18 ) U U 220 86,203 .34,2

max

max

2)X¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn sãng hµi. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc khai triÓn chuçi furie ta chuyÓn gèc to¹ ®é sang ®Õn 01 khi ®ã ®iÖn ¸p tøc thêi trªn t¶i khi TiristoT1,T4 dÉn.

27

a = a = fi arccos( ) 76 116 86,203 .34,2

d

ab

2

t

Víi q = W §iÖn ¸p tøc thêi trªn t¶i ®iÖn Ud kh«ng sin vµ tuÇn hoµn víi chu kú :

t = 2p /p =2p /6 = p /3.

p = = + a - U U .6 U q cos( . ) 6

n

d

P =6 sè xung ®Ëp m¹ch trong 1 chu kú ®iÖn ¸p líi khai triÓn chuçi Furie cña ®iÖn ¸p Ud: a 0 2

+ + = sin. cos q k . q k . U a ( ) , (cid:229) b n p 2 t p 2 t

n

n

d

Hay

t

+ + = ( a , cos q k .6 b q k .6sin. ) U (cid:229)

2

d

n

0

0 p

p q = + a q = - cos .6 q dk . .6 U q cos( . ). cos q dk . 6 U a . (cid:242) (cid:242) a 0 2 Trong ®ã : t 2 t 6 p 6

2

n

2

- - a = a = sin.2. . cos U . . cos a U . 2 2 2 2 6.3 p 6.3 p - - 6 k )6( 1 k )6( 1

n

2

p = a b U . sin.2. sin 6.3 p - 6 12 2 k )6( 1

n

2

Ta cã :

= a b U . sin. 6.3 p - 12 2 k )6( 1

2

2

VËy ta cã biªn ®é cña ®iÖn ¸p. +

a U . cos 6.3 p a = 0 2

n

2 n

kn

2

2

= a b U

2 sin.)6(

kn

2

= a + a U .2 U . . cos k 6.3 p - 1 2 k )6( 1

2 .)6(1.

kn

do 2

= + a 2 U .2 k tg - U )6( k 1

d

km

1

3)X¸c ®Þnh ®iÖn c¶m cuén kh¸ng läc Tõ ph©n tÝch trªn ta thÊy r»ng khi gãc më cµng t¨ng th× biªn ®é thµnh phÇn sãng hµi bËc cao cµng lín ,cã nghÜa ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn t¨ng lªn sù ®Ëp m¹ch nµy lµm xÊu chÕ ®é chuyÓn m¹ch cña vµnh gãp , ®ång thêi g©y ra tæn hao phô díi d¹ng nhiÖt trong ®éng c¬ . §Ó h¹n chÕ sù ®Ëp m¹ch nµy ta ph¶i m¾c nèi tiÕp víi ®éng c¬ mét cuén kh¸ng läc ®ñ lín ®Ó Im £ 0,1Idm Ngoµi t¸c dông h¹n

28

a + + j » U . cos U . sin( q 6 ) (cid:229) 6.3 p

= a max

chÕ thµnh phÇn s¸ng hµi bËc cao, cuén kh¸ng läc cßn l¹i cã t¸c dông h¹n chÕ vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n . §iÖn kh¸ng läc cßn l¹i ®îc tÝnh khi gãc a Ta cã:

= . + . LiRu

1

di dt V× R.i << L.di/dt nªn U = L.di/dt Trong c¸c thµnh phÇn xoay chiÒu bËc cao , th× thµnh phÇn sãng bËc k=1 cã møc ®é lín nhÊt gÇn ®óng ta cã :

m +

1

= U j U q .6 sin( )

1

= = + j fi i dtU . . cos( q .6 ) (cid:242) 1 wL U m 1 p .2. p Lf .

1

m

1

= + j = + j I . cos( q 6 ) I . cos( q 6 )

m

udm

VËy

= £ I .1,0 I

1 m .1,0.

dm

Trong ®ã :

‡ L U 1 m p .2.6 . Lf U 1 m p .2.6 . Lf U f p .2.6 I

max

2 1 (6) .

m 1

max

0

2

0

a U 2. = + a 2 U tg -

m 1

ThÊy sè :

= = U + 2 . 1 6 . tg 76 128( V ) .cos do 2 1 6 2.2,34.53,84.cos 76 2 - 6 1

§iÖn c¶m m¹ch phÇn øng d· cã : Lc = L + 2. Lba = 5,14 + 2. 0,59 = 6,32(mH) §iÖn c¶m cuén kh¸ng läc : Lk = L – Lc = 11,4 – 6,32 =5,08 (mH) 4)ThiÕt kÕ kÕt cÊu cuén kh¸ng läc C¸c th«ng sè ban ®Çu §iÖn c¶m yªu cÇu cña cuén kh¸ng läc

Lk = 5,08mH

Dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¹y qua cuén kh¸ng : Im = 227,27A Biªn ®é dßng ®iÖn xoay chiÒu bËc 1 I1m = 10%. Idm = 22,72A. Do ®iÖn c¶m cuén kh¸ng lín vµ ®iÖn trë rÊt bÐ do ®ã ta cã thÓ coi tæng trë cuén kh¸ng xÊp xØ b»ng ®iÖn cña cuén kh¸ng :

29

= ‡ L 11,4(mH ) 158 6.2π.2π.50 1.68,12

)

Zk = Xk =2.p .f .Lk =2p .6.50. 5,08.10-3 = 9,5(W §iÖn ¸p xoay chiÒu r¬i trªn cuén kh¸ng läc:

= = 9,5. 152, 62(V) = ΔU Z . k 22, 72 2

I 1m 2 C«ng suÊt cña cuén kh¸ng läc:

1

= SΔU . = 152, 62. = 2451(VA) I 1m 2 22, 72 2

Q

TiÕt diÖn tõ cùc chÝnh cña cuén kh¸ng läc: 2451 6.50

kQ : hÖ sè phô thuéc ph¬ng thøc lµm m¸t khi lµm m¸t b»ng kh«ng khi tù nhiªn kQ = 5. Víi tiÕt diÖn trô Q= 14,29cm2 Chän lo¹i thÐp tån t¹i 330 A tÊm thÐp dµy 0,35mm a= 20mm. b= 25mm. Chän mËt ®é tõ c¶m trong tô Bt = 0,8(T) Khi cã thµnh phÇn ®iÖn xoay chiÒu ch¹y qua cuén kh¸ng th× trong ®iÖn cuén kh¸ng sÏ xuÊt hiÖn mét søc ®iÖn Ek Ek=4,44.w.f’.Bt.Q GÇn ®óng Ek=D U = 45,7V. ΔU

= = 14, 29(VA) = Q k 5. S f

4

T

152, 62 = = = w 160(vong)

i(L) = Id + I1m.cos(6q + j 1)

Dßng ®iÖn hiÖu dông ch¹y qua cuén kh¸ng:

2

2

2

4,44.f'.B .Q 4,44.6.50.0,8.14,29.10- Ta cã dßng ®iÖn ch¹y qua cuén kh¸ng :

k

2 d

2

= + = + = I I ( ) 227, 27 ( ) 227,8( A ) 22, 27 2 I 1 m 2

k

Chän mËt ®é dßng ®iÖn qua cuén kh¸ng : J=2,75(A/mm2) TiÕt diÖn d©y cuèn cuén kh¸ng: 227, 27 2, 75

Chän d©y dÉn tiÕt diÖn ch÷ nhËt c¸ch ®iÖn cÊp B chän Sk=25,6(mm2) Víi kÝch thø¬c d©y: a . b = 3,53 . 7,4 TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn:

2

= = = 24,85( mm S ) I j

k

Chän l¹i hÖ sè lÊp ®Çy

30

= = = J 2,66(A/mm ) I k S 68,35 25,6

cs

= = k 0,7

2

2

k

w.s Q DiÖn tÝch cöa sæ:

cs

H = h + a = 60 + 20 = 80 (mm)

= = = = 36,57(cm ) ) Q 3657(mm 100.25,6 0,7

g

1

k

- - w.S k td TÝnh kÝch thø¬c m¹ch tõ: Qcs = c . h Chän m = h/a = 3 h =3 .a = 3. 20 = 60(mm) = 6(cm) c = Qcs/h = 36,57/6 = 6 (cm) ChiÒu cao m¹ch tõ ChiÒu dµi m¹ch tõ L=2c + 2a = 2.60 + 2.20 = 160(mm) Chän kho¶ng c¸ch tõ g«ng ®Õn cuén d©y hg = 2mm TÝnh sè vßng d©y trªn mét líp: 2.h h 60 2.2 = = = » 7,56(vong) 8vong w b

1

1

= = = 12 n 7,4 TÝnh sè líp d©y quÊn: w w 100 8

Chän kho¶ng c¸ch ®iÖn gi÷a d©y quÊn víi trô: a01=3mm C¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp cd1= 0,1mm BÒ dµy cuén d©y Bd= (a1+ cd1) .n1 = (3,53 + 0,1).12 = 43,56(mm) Tæng bÒ dµy cuén d©y Bd2= Bd + a01 = 43,56 + 3 = 46,56(mm) ChiÒu dµi cña vßng d©y trong cïng l =2(a+b)+2p . a01 = 2 .(20 +25) + 2.3,14.3 = 108,8(mm) ChiÒu dµi cña vßng d©y ngoµi cïng l2 =2.(a+b) + 2p .(a01+Bd) = 2.(20 +25) + 2.p .(3+43,56) = 382,4(mm) ChiÒu dµi trung b×nh cña vßng d©y: 8,108

2

+ + l 4,382 l 1 = = = (6,245 mm ) ltb 2 2

750

§iÖn trë cña d©y quÊn ë 750 C w . tb S

Ta thÊy ®iÖn trë rÊt bÐ nªn gi¶ thiÕt ban ®Çu bá qua ®iÖn trë lµ ®óng. ThÓ tÝch s¾t

31

l = = 0,02133. = ρR . )Ω0,02( 245,6.100 3 25,6.10

Vfe=2.a.b.h=2.a/2.b.L=a.b(2.h+l) = 20.25.10-4.(2.60 + 160).10-2 = 0,14(dm3) Khèi lîng cña Fe Mfe=VFe.mFe = 0,14 . 7,86 = 1,1(kg) Trong ®ã mFe lµ khèi lîng riªng cña Fe mFe Khèi lîng cña Cu mcu=Vcu.mCu=Sk.Ltb.w.mCu = 25,6.245,6.10-6.100.8,9 = 5,6(kg) mCu= 8,9

D

2.4.4. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ 1. B¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®é cho c¸c van b¸n dÉn Khi lµm viÖc víi dßng ®iÖn ch¹y qua trªn van cã sôt ¸p , do ®ã cã tèn hao c«ng suÊt D p ,tèn hao nµy sinh ra nhiÖt ®èt nãng van b¸n dÉn . MÆt kh¸c van b¸n dÉn chØ ®îc phÐp lµm viÖc díi nhiÖt ®é cho phÐp Tcp nµo ®ã nÕu qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp th× c¸c van b¸n dÉn sÏ bÞ ph¸ háng . §Ó cho van b¸n dÉn lµm viÖc an toµn, kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt, ta ph¶i chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng to¶ nhiÖt hîp lý . +TÝnh to¸n c¸ch to¶ nhiÖt +Tæn thÊt c«ng suÊt trªn 1 Tiristor D P=D U.I=1,6.39,366=62,976(W) DiÖn tÝch bÒ mÆt to¶ nhiÖt: =

D p : tæn hao c«ng suÊt (W) T:®é chªnh lÖch so víi m«i trêng Tmt = 400C NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña Tcp=1250C Chän nhiÖt ®é trªn c¸nh to¶ nhiÖt Tlv=800C T=Tlv-Tmt =80 – 40 = 400C Km :HÖ sè to¶ nhiÖt b»ng ®èi lu vµ bøc x¹ Chän Km=8 (w/m2. 0C) VËy:

S P t.mk

2m

Chän lo¹i c¸nh to¶ nhiÖt cã 10 c¸nh KÝch thíc mçi c¸nh a.b=10.10(cm2) Tæng diÖn tÝch to¶ nhiÖt cña c¸nh S=10.2.10.10=2000(cm2)

2)B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn cña van

32

= = ,0 1968 ( ) S m 976,62 40.8

¸pt«m¸t dïng ®Ó ®ãng ng¾t m¹ch ®éng lùc, tù ®éng b¶o vÖ khi qu¸ t¶i vµ ng¾t m¹ch Tiristor, ng¾t m¹ch ®Çu ra ®é biÕn ®æi, ng¾t m¹ch thø cÊp MBA ng¾t m¹ch ë chÕ ®é nghÞch lu. +Chän 1 Aptomat cã Udm =220V Cã 3 tiÕp ®iÓm chÝnh , cã thÓ ®ãng c¾t b»ng tay hoÆc b»ng nam ch©m ®iÖn. - ChØnh ®Þnh dßng ng¾n m¹ch =

= = 86,29.3.5,2 (29,189 A ) .5,2

d 1

qt

- Chän cÇu giao cã m¹ch ®Þnh møc

= = = I I nm 1 d - Dßng qu¸ t¶i I .5,1 I 86,29.3.5,1 (58,77 A )

1

d

- CÇu giao ®Ó t¹o khe hë an toµn khi sö ch÷a hÖ truyÒn ®éng. - Dïng d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c Tiristor ng¾n m¹ch ®Çu ra cña bé CL. Nhãm 1CC cã Idc = 80A lo¹i cÇu ch× P H – 2 – 100 do Liªn X« chÕ t¹o. Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 1cc

= = I .3.1,1 I (89,56 A )

= = = .1,1 I 67,55.1,1 ,61 237 ( A ) I CC 1

Nhãm 2CC cã Idc = 80A lo¹i cÇu ch× P H – 2 – 100 do Liªn X« chÕ t¹o. Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 2cc 36,39.1,1

2

cc

hd

Nhãm 3CC cã Idc = 80A lo¹i cÇu ch× P H – 2 – 100 do Liªn X« chÕ t¹o.

Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 3cc

= = = 296 .1,1 ,43 A ) I I (

3

cc

d

= = = I 1,1. 1,1.227, 27 A ) I

3)B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p : do qu¸ tr×nh ®ãnh c¾t c¸c Tiristor ®îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c R-C song song víi Tiristor .Khi cã sù chuyÓn m¹ch c¸c ®iÖn tÝch tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn ngîc trong kho¶ng thêi gian ng¾n ,sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ngîc ,g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ®iÖn ¸p gi÷a anod vµ catod cña Tiristor .

33

249,9( VËy chän cÇu ch¶y nhãm 1CC, 2CC vµ 3CC gièng nhau ®Òu lµ lo¹i cÇu ch× P H – 2 – 100 do Liªn X« chÕ t¹o.

Khi cã m¹ch R-C m¾c song song víi Tiristor t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn Tiristor kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p .

) C1=0,25m F

Theo kinh nghiÖm R1=(5 ->30)W C1=(0,25-> 4)m F Chän R1=5,1(W B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ líi ®iÖn . ta m¾c m¹ch R-Cnhõ cã m¹ch läc nµy mµ ®Ønh xung gÇn nh n»m l¹i hoµn toµn trªn ®iÖn trë ®êng d©y . Chän R1=12,5(W

) C1=4m F

, C3=10m F

TrÞ sè R-C ®îc chän theo + §Ó b¶o vÖ van do c¾t m¹ch ®ét ngét biÕn ¸p van t¶i ,ngêi ta thêng m¾c mét m¹ch R—C ë ®Çu ra cña mét m¹ch chØnh lu cÇu 3 pha phô b»ng c¸c diod c«ng suÊt kÕ . Th«ng thêng gi¸ trÞ tù chän trong kho¶ng 10 -200m F . Chän theo R3=470W Chän gi¸ trÞ trë R4 =1,4K W I

m

m

2

t

:dßng ®iÖn tõ ho¸ BA

:Kh¶ n¨ng t¨ng ®iÖn ¸p cho phÐp cña van thêng ®îc chän

Im Ktm k=1,25->1,5

M¹ch cÇu 3 pha dïng diod t¶i R-C b¶o vÖ do c¾t m¸y biÕn ¸p non t¶i TÝnh to¸n vÏ c¸c ®êng cong dßng ®iÖn ,®iÖn ¸p cña t¶i vµ cña van H×nh d¹ng ®êng cong dßng ®iÖn ,®iÖn ¸p t¶i thêng ®îc m« ta tuú theo d¹ng s¬ ®å ®· chän vµ tÝnh chÊt cña t¶i Nguyªn t¾c chung khi vÏ ®êng cong dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸o t¶i lµ: trªn c¬ së ®êng cong ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin (mét hay 3 pha) x¸c ®Þnh gãc tõ thêi ®iÓm më van cho tíi cuèi b¸n kú ®iÖn ¸p d¬ng.

= c . .30 2 - I 2 U k 1

Ch¬ng iii to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn TÝnh

3.1. Yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn - M¹ch ®iÒu khiÓn lµ kh©u rÊt quan träng trong bé biÕn ®æi Tiristo v× nã ®ãng vai trß chñ ®¹o trong viÖc quyÕt ®Þnh chÊt lîng vµ ®é tin cËy cña BB§. Yªu cÇu cña m¹ch ®iÒu khiÓn cã thÓ tãm t¾t trong 6 ®iÓm chÝnh sau:

34

+ Yªu cÇu vÒ ®é réng xung ®iÒu khiÓn. + Yªu cÇu vÒ ®é lín xung ®iÒu khiÓn. + Yªu cÇu vÒ ®é dèc sên tríc cña xung (cµng cao th× viÖc më

cµng tèt th«ng thêng

).

+ Yªu cÇu vÒ sù ®èi xøng cña xung trong c¸c kªnh ®iÒu khiÓn. + Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy. . §iÖn trë kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i nhá ®Ó Tiristor kh«ng tù më khi

dßng rß t¨ng.

.Xung ®iÒu khiÓn Ýt phô thuéc vµo dao ®éng nhiÖt ®é, dao

®éng ®iÖn ¸p nguån.

. CÇn khö ®îc nhiÔu c¶m øng ®Ó tr¸nh më nhÇm. + Yªu cÇu vÒ l¾p r¸p vËn hµnh. . ThiÕt bÞ thay thÕ dÔ l¾p r¸p vµ ®iÒu chØnh. . DÔ l¾p lÉn vµ mçi khèi cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ®éc lËp.

0,1A/μ, diDK ‡ dt

3.2. Nguyªn lý chung vµ cÊu tróc cña m¹ch ®iÒu khiÓn. 1. NhiÖm vô cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ t¹o ra c¸c xung vµo ë nh÷ng thêi ®iÓm mong muèn ®Ó më c¸c van ®éng lùc cña bé chØnh lu. - Tiristor chØ më cho dßng ®iÖn ch¶y qua khi cã ®iÖn ¸p d¬ng ®Æt trªn Anèt vµ cã xung ¸p d¬ng ®¨tj vµo cùc ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông g× n÷a. - Chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn :

+ §iÒu chØnh ®îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu

kú d¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn anèt – katèt cña tiristor.

+ T¹o ra ®îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më tiristor ®é réng xung tx <

x

10m s. BiÓu thøc ®é réng xung: I = dt di dt

Trong ®ã: I®t lµ dßng duy tr× cña tiristor.

di/dt : tèc ®é t¨ng trëng cña dßng t¶i.

§èi tîng cÇn ®iÒu khiÓn ®îc ®Æc trng bëi ®¹i lîng ®iÒu khiÓn lµ gãc

t

.

. 2. CÊu tróc cña m¹ch ®iÒu khiÓn tiristor

U®k lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn , ®iÖn ¸p mét chiÒu.

35

a

.

Ur lµ ®iÖn ¸p ®ång bé, ®iÖn ¸p xoay chiÒu hoÆc biÕn thÓ cña nã, ®ång bé víi ®iÖn ¸p anèt – catèt cña tiristor. HiÖu ®iÖn ¸p U®k – Ur da vµo kh©u so s¸nh (1) lµm viÖc nh mét Trig¬. Khi U®k – Ur = 0 th× trig¬ lËt tr¹ng th¸i, ë ®Çu ra nhËn ®îc mét chuçi xung (sinUs ch÷ nhËt ). Kh©u 2 : lµ ®a hµi mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh. Kh©u 3 : lµ kh©u khuyÕch ®¹i xung. Kh©u 4 : lµ biÕn ¸p xung. T¸c ®éng vµo U®k cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn tøc lµ ®iÒu khiÓn gãc a 3. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn. * M¹ch ®iÒu khiÓn tiristor cã thÓ ph©n lo¹i theo nhiÒu c¸ch. Song c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dùa theo nguyªn lý thay ®æi gãc pha vµ theo ®ã ta cã hai nguyªn lý khèng chÕ “ngang” vµ khèng chÕ “®øng”. - Khèng chÕ “ngang “ lµ ph¬ng ph¸p t¹o gãc a thay ®æi b»ng c¸ch dÞch chuyÓn ®iÖn ¸p ra h×nh sin theo ph¬ng ngang so víi ®iÖn ¸p tùa.

+ Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p khèng chÕ nµy lµ gãc a

phô thuéc vµo d¹ng ®iÖn ¸p vµ tÇn sè líi, do ®ã ®é chÝnh x¸c cña gãc ®iÒu khiÓn thÊp.

- Khèng chÕ “®øng” lµ ph¬ng ph¸p t¹o gãc a thay ®æi b»ng c¸ch dÞch chuyÓn ®iÖn ¸p chñ ®¹o theo ph¬ng th¼ng ®øng so víi ®iÖn ¸p tùa r¨ng ca.

+ Ph¬ng ph¸p khèng chÕ “®øng” cã ®é chÝnh x¸c cao vµ

kho¶ng ®iÒu khiÓn réng ( tõ 0 -> 1800 ).

+ Cã hai ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn “®øng “:

. across . tuyÕn tÝnh

a) Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh

36

Tæng ®¹i sè cña Ur + U®k ®a ®Õn ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh. B»ng c¸ch lµm biÕn ®æi U®k ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra tøc lµ ®iÒu chØnh ®îc gãc a

.

= 0. > 0.

vµ U®k nh sau:

dk

Khi U®k = 0 ta cã a Khi U®k < 0 ta cã a Quan hÖ gi÷a a U α = U

rmax

b) Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng “acrcoss”.

Nguyªn t¾c nµy dïng hai ®iÖn ¸p:

+ §iÖn ¸p ®ång bé Ur vît tríc ®iÖn ¸p anèt – catèt mét gãc b»ng

p /2 (NÕu UAK = A.sinwt th× Ur = B.coswt )

+ §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®îc U®k lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu

chØnh ®îc biªn ®é theo hai híng (d¬ng vµ ©m). Trªn h×nh vÏ ®êng nÐt ®øt lµ ®iÖn ¸p anèt – catèt tiristor, tõ ®iÖn ¸p nµy ngêi ta t¹o ra Ur . Tæng ®¹i sè Ur + U®k ®îc ®a ®Õn ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh .

Khi Ur + U®k = 0 ta nhËn ®îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so

s¸nh :

= 0

U®k + B.cosa

= arccos(-U®k/B)

Do ®ã a Thêng lÊy B = U®k max =p /2 Khi U®k = 0 th× a Khi U®k = - U®k max th× a = 0

biÕn

Nh vËy khi cho U®k biÕn thiªn tõ - U®k max ®Õn + U®kmax th× a thiªn tõ 0 ®Õn p .

37

π.

Nguyªn t¾c nµy ®îc sö dông trong cscs thiÕt bÞ chØnh lu ®ßi hái chÊt lîng cao.

NhËn xÐt: Theo yªu cÇu thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn ta thÊy nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh lµ phï hîp, ta chän nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn nµy.

3.3. TÝnh chän c¸c phÇn tö trong s¬ ®å khèi

A. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn riªng.

A. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å ®iÒu khiÓn: Khi cÊp nguån ®iÖn 380V vµo s¬ cÊp cña BA nguån phÝa thø cÊp cña BA h¹ ¸p qua cuén d©y W2-1 qua cÇu chØnh lu hai nöa chu k× D9 vµ D10 ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm (I) U1 lµ ®iÖn ¸p mét chiÌu h×nh sin l¸y phÇn d¬ng vµ ®Æt vµo cöa ®¶o cña thuËt to¸n A1 t¹i ®©y so s¸nh víi ®iÖn ¸p U ®Æt ®îc ®a vµo cöa trõ cña A1 NÕu Ur D11 qua OA1 vÒ ©m nguån . Do sù ®ãng më cña D11lµm trªn tô C8 phãng n¹p t¹o ra trªn (III) mét ®iÖn ¸p h×nh r¨ng ca .§é dèc cña r¨ng ca cã thÓ thay ®æi qua triÕt ¸p VR2. Do ®ã ®ièt z¬le (Dz) nªn diÖn ¸p trªn tô max khi n¹p lu«n b»ng ®iÖn ¸p ngìng trªn ®ièt z¬le. §iÖn ¸p r¨ng ca ®îc ®a vµo cöa ®¶o cña OA7 vµ so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn.§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn nµy ®îc lÊy tõ ®iÖn ¸p ph¶n håi ®a vµo so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®Æt qua bé céng ®¶o dÊu. Khi tèc ®é trªn m¹ch lùc thay ®æi , tèc ®é ph¶n håi còng thay ®æi tØ lÖ thuËn víi ®iÖn ¸p trªn m¹ch lùc vµ ®a vµo kh©u so s¸nh ®Ó khuyÕch ®¹i ®a ®Õn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn sù thay ®æi gãc më a . Trong m¹ch vßng ph¶n håi cã m¹ch vßng ph¶n håi dßng ®iÖn . Dßng ®iÖn qua sun thay ®æi th× ®iÖn ¸p ph¶n håi qua sun thay ®æi.TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®a vµo cöa céng cña kh©u so s¸nh .NÕu Urc>U®hth× ®Çu ra cña OA3 lµ xung ©m.NÕu Urc

38

* TÝnh to¸n c¸c kh©u cña m¹ch ®iÒu khiÓn Theo nh trªn ta ®· tÝnh to¸n cho m¹ch lùc: Ud=440(v) Id= 68,18 (A) ¥ ®©y m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p còng nh dßng ®iÖn ë m¹ch lùc cho phï hîp víi yªu cÇu. §Ó tÝnh to¸n cô thÓ cho m¹ch ®iÒu khiÓn ta ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p m¹ch lùc®Ó cung cÊp cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.

1.TÝnh to¸n khèi ®ång pha

a

D10

+E

R1

A1

2-1

w

-E

R2

D10

+E

R3

VR1

b

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña khèi ®ång pha: Khi cÊp nguån 220v vµo s¬ cÊp cña biÕn ¸p ®ång pha,phÝa thø cÊp cña biÕn ¸p ®îc h¹ ¸p.Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu t=0,nöa chu kú ®Çu ®iÖn ¸p d¬ng ®Æt trªn D1 ,D1 sÏ th«ng vµ D2 sÏ bÞ kho¸,nöa chu kú sau t¹i thêi ®iÓm t2= p ®iÖn ¸p xoay ®¶o dÊu vµ thÕ d¬ng ®îc ®Æt vµo anèt D2 ,D2sÏ th«ng vµ D1bÞ kho¸.VËy ®iÖn ¸p trªn ®iÓm (I) lµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®¬c ®a qua chØnh lu thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu nöa h×nh sin. §iÖn ¸p mét chiÒu nöa h×nh sin liªn tiÕp t¹i (I) ®îc ®a vµo cöa céng cña kh©u so s¸nh OA1.§iÖn ¸p ®îc ®a vµo cöa ®¶o cña OA1 lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu ph¼ng U® cã gi¸ trÞ :Uimin

39

¸p ©m ®Æt lªn ®ièt D35.Nh vËy OA1 cã nhiÖm vô so s¸nh ®iÖn ¸p nöa h×nh sin cña U1 víi U® trªn cöa ®¶o vµ t¹o ra trªn ®Çu ra mét ®iÖn ¸p d¬ng ,©m liªn tiÕp d¹ng ©m

TÝnh to¸n khèi ®ång pha:

dfmax

d

Chän E+ = 12. U .sinθ víi U®f max = 12V.

q = 80 -> Ud = 12.sinq 0 = 12.sin80 = 1,7(V) I.R3 = 1,7V -> Chän R3 = 1,5 (kW )

= fi U

3

Ta cã :

3

1

)

= .R 1,7(V) VR

)

.

Thêng chän ®iÖn trë R1 vµ R2 sao cho dßng vµo khuyÕch thuËt to¸n IV<1mA. Chän R1 = R2 = U/I =9/10-3 = 9(kW Chän R1 = R2 = 10kW

2.Kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c

a

D10

+E

R8

R8

D11

+E

R1

A2

D10

III

-E

a :

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c M¹ch lµm nhiÖm vô t¹o ®iÖn ¸p r¨ng ca ®a vµo cöa ®¶o cña

A3.Khi U®f>0 th× D11 më tô C8 phãng theo ®êng +E -> VR2 -> R4 -> C8 -> A2 vÒ ©m nguån + TÝnh chän kh©u r¨ng ca : §iÖn ¸p tùa ®îc h×nh thµnh do sù n¹p cña tô C1 , mÆt kh¸c ®Ó d¶m b¶o ®iÖn ¸p tùa cã trong mét nöa chu kú ®iÖn ¸p líi lµ tuyÕn tÝnh th× h»ng sè thêi gian tô n¹p ®îc :

40

E + R -> VR1 = 10,6(kW

T1 = R.C = 0,005 (s)

) =

)

Chän tô C1 = 0,47m F th× R3 = T/C = 0,005/0,47.10-6 = 10.103(W 10(kW Gi¸ trÞ ®iÖn tÝch trªn tô C8:

θ

θ

1

1

c

n

0

0

2

4

θ

θ

0

0

= + = + U i .dt U .dt U (cid:242) (cid:242) E + 1 C VR R 1 C

c

n

0

2

4

U0 lµ ®iÖn ¸p trªn tô khi b¾t ®Çu n¹p tô C8. U0 = UD 7 ta chän ®ièt r¬le cã ®iÖn ¸p ngìng :

Ung D 7 = 9,1 (V) 12V.

Chän nguån n¹p : – §Ó cuèi qu¸ tr×nh n¹p Uc = 0 ta cÇn chän : VR4 + R4 sao cho :

= + U .I U . E + VR R 1 C

0

2

3-

+ = U 0 (VR E.T n + ).CR 4

4

2

) = 26 (kW

)

+ = VR R

Gi¸ trÞ cña dßng n¹p:

12.9,2.10 9,1.C Chän C8 = 0,47 m F th× VR4 + R4 = 26.103 (W

3

n

2

4

Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn tô sau khi phãng :

1

- = = = I 0,46.10 (A) E + VR R 12 26

c

0

0

8

8

θ . θ

2

= = - - U I.dt U U (cid:242) .T.I P P 1 C 1 C

c

0

P

p

8 +

+ = U U .t .I 1 C

5

3

5

6

P 0,8.10 0,47.10

.

Chän R5 = 1,7kW

3. Kh©u so s¸nh

41

)U 0 = = = 0,8(ms) T P .RC 8 .(UC 8 C I - = = R 1,7(kΩ, -

+E

R6

A7

R25

-E

§iÖn ¸p r¨ng ca ®a vµo cöa ®¶o cña A7 §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®a vµo cöa céng cña A7 NÕu Urc>U®k®Çu ra cña A7lµ xung ©m

NÕu Urc>Udk ®Çu ra cña A7 lµ xung d¬ng

Khi ®ã ®Çu ra cña A7 cã chuçi xung vu«ng liªn tiÕp .PhÇn tö chÝnh cña kh©u so s¸nh lµ IC thuËt to¸n A7 . Chän R6 = R25 =10kW

4.Kh©u ph¸t xung chïm

-E

R8

R6

+E

R10

D13

T5

A8

-E

R9

D12

R11

42

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña kh©u ph¸t xung chïm

§ãng nguån cho A8 sau mét pha qu¸ ®é ë ®Çu ra cña thuËt to¸n A8 sÏ cho mét chuçi xung h×nh ch÷ nhËt xen kÏ nhau ta chän gi¸ trÞ cña tô C vµ c¸c ®iÖn trë phï hîp cho c¸c xung ra xuÊt hiÖn víi tÇn sè cao th× c¸c xung ë ®Çu ra thÓ hiÖn nh d¹ng chïm xung Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm ta xÐt tô C ®îc n¹p ®Çy tøc lµ U2>Uc ®iÖn ¸p lóc nµy ë ®Çu ra cña A8 sÏ lµ ®iÖn ¸p ©m sau mét thêi gian khi ®iÖn ¸p ra qua R8 vÒ tô hÕt phãng ®iÖn(®îc n¹p theo chiÒu ngîc lai ) U2<0.Khi ®ã Ud>0 vµ ®iÖn ¸p ®Çu ra thay ®æi thµnh ®iªn ¸p d- ¬ng.Nh vËy do ®Æc tÝnh phãng n¹p cña tô C9 t¹o trªn A8 mét ®iÖn ¸p ra d¹ng xung vu«ng liªn tiÕp,tÝn hiÖu ra nhá do ®ã ®îc khuÕch ®¹i qua transistoT5 qua xung ®ièt D13 chØ lµ chïm xung gi÷ l¹i phÇn ©m. + TÝnh chän ph¸t xung : T = 2,2 . R8. C9. Chän R7 = R9 .

Chän tÇn sè ph¸t xung chïm f = 5kHz. T = 1/ 5.10-3 = 0,2 . 10-3 = 2.10-4(s)

4

8

6

Chän C9 = 0,02m F = 0,02.10-6F. 2.10 2,2.0,02.1 0 Chän R8 = 4,5kW . Chän R7 = R9 = 5kW

. Chän ®Ìn T5 lo¹i P – N – P ký hiÖu A564 cã th«ng sè :

- = = R 4545( )Ω -

§iÖn ¸p gi÷a colect¬ vµ bag¬ khi hë m¹ch emit¬ UCbo = 25V. §iÖn ¸p gi÷a emito vµ baz¬ khi hë m¹ch colect¬ UBeo = 7V. Dßng ®iÖn qua Colect¬ I=100mA. NhiÖt ®é T0 = 1500C. HÖ sè khuyÕch ®¹i b = 250. 100 250

)

= = = 0,4(A) I β

5.Kh©u khuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung

43

I C β Chän R6 = - E/IR6 = 12/0,1 = 120(W

D21

R16

BAX2

+En

D20

D21

R17

R18

T2

T4

R19

D22

R20

R

a)§Æc ®iÓm vµ øng dông cña biÕn ¸p xung - BAX dÔ truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn - T¹o ra ®îc biªn ®é xung theo yªu cÇu - C¸ch ly vÒ ®iÖn gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn

- DÔ thay ®æi cùc tÝnh xung ra

- DÔ ph©n bè c¸c xung ®i c¸c kªnh ®iÒu khiÓn

b )TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p xung - ViÖc tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn thêng ®îc tiÕn hµnh tõ tÇng ®iÒu khiÓn ngîc trë lªn . - M¹ch ®iÒu khiÓn ®îc tÝnh suÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ xung më Tiristor .C¸c th«ng sè c¬ b¶n trong m¹ch ®iÒu khiÓn : + §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Tiristor U®k = 3,0 (V) + Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn Tiristor I®k = 0,1 (A) + Thêi gian më Tiristor tm = 80 m s

+ §é vßng xung ®iÒu khiÓn

tx = 167 m s ƒx = 3 (khz)

= 40

+ TÇn sè xung ®iÒu khiÓn + §é mÊt ®èi xøng cho phÐp + §iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn U = Sx = 0,15 + Møc sôt biªn ®é xung

TÝnh biÕn ¸p xung - Chän vËt liÖu lµm lâi s¾t Ferit HM . Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn , lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã D B = 0,3T D H = 30 (A/m) kh«ng cã khÏ hë kh«ng khÝ .

+ TØ sè biÕn ¸p xung thêng m = 2‚

3 chän m =3

44

D a – V12

+ §iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p xung

U2 = U®k =3,0 (V)

+ §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp MBA U1 = mU2 = 3.3 = 9 (V) + Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung

= 0,33 (A)

I1 =

1,0 3 I 2 = m

3

6

m TB =

+ §é tõ thÈm trung b×nh t¬ng ®èi cña lâi s¾t 3,0 10.25,1

0

D = = 10.8 - m D B H

Trong ®ã : m 0 = 1,25.10-6 (H/m) lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ + ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã m .

tb

0

1

1

2

3

V =

= 0,834.106 (m3) = 0,834 (cm3)

Chän m¹ch tõ cã thÓ tÝch V = 1,4 (cm3) . Víi thÓ tÝch ®ã ta cã c¸c kÝch thíc m¹ch tõ nh sau :

a = 4,5 mm = 0,45 cm b = 6mm = 0,6 cm Q = 0,27 cm2 = 27 mm2 d = 12mm D = 21mm ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ l = 5,2 (cm) - Sè vßng d©y s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung : - Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ

m = = lQV . D - 10.25,110.8 033 IUSt . . . . x x B 6 ,0.9.15,0 2 3,0

U1 = W1Q

6

(vßng)

W1 =

6

D = QW 1 dB dt - = = 186 - D txU 1 BQ

B tx 167.9 10. 10.27.3,0 - Sè vßng d©y thø cÊp

(vßng)

W2 =

- TiÕt diÖn d©y cuèn thø cÊp

= = 62 W 1 m 186 3

3

(mm2)

S1 =

1

Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 6 (A/mm2)

+ §êng kÝnh d©y cuèn thø cÊp

- = = ,0 0056 I 1 J 10.3,33 6

(mm)

d2 =

Chän d =0,1 (mm) TiÕt diÖn d©y cuèn thø cÊp

45

,0.4 0056 S 4 1 = = ,0 084 P P

2 =

(mm2)

S2 =

2

Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4(A/mm2) + §êng kÝnh d©y cuèn thø cÊp

,0 025 I J 1,0 4

(mm)

d2 =

2

,0.4 0025 S 4 2 = = 178,0 P P

Chän d©y cã ®êng kÝnh d2 = 0,18 (mm) KiÓm tra l¹i hÖ sè lÊp ®Çy 2 .

2 .1,0

1

1

2

1

2

1

2

2 62.18,0 2

2 2

Kl® =

Nh vËy cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt .

c)TÝnh kh©u khuÕch ®¹i xung Chän Tranzito c«ng suÊt lo¹i Tr3 lo¹i 2SC9111 Tranzito lo¹i npn vËt liÖu b¸n dÉn lµ Si . §iÖn ¸p gi÷a colecto vµ baz¬ khi hë m¹ch Emit¬ UCB0 =40 (V) . §iÖn ¸p gi÷a Emito vµ baz¬ khi hë m¹ch Colecto UEB0 =4 (V) . Dßng ®iÖn lín nhÊt mµ colecto cã thÓ chÞu ®ùng Imax = 500 (mA) . C«ng suÊt tiªu t¸n ë colecto Pc = 1,7 (W) . NhiÖt ®é lín nhÊt cña mÆt tiÕp gi¸p T1 = 1750C . HÖ sè K§ b = 50 Dßng ®iÖn lµm viÖc cña colecto Ic3 = I1= 33,3 (mA)

+ + WSWS . . . 186 = = = 03,0 + WdWd d 12 +P ( ) d 4

(A)

Dßng ®iÖn lµm viÖc cña baz¬ Ib =

cI b

I®k = 0,1 (A)

= 66,0 3,33 = 30

1

(W

)

R10 =

Ta thÊy r»ng trong hai lo¹i Tiristor ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ U®k = 3,0 (V) Nªn dßng Colecto – baz¬ cña Tranzito I , trong trêng hîp nµy ta cã thÓ kh«ng cÇn Tranzito Ir2 mµ vÉn cã ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tranzito - Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung E = 12(V) , víi nguån E =12 (V) ta ph¶i m¾c thªm ®iÖn trë R10 nèi tiÕp víi cùc Emito cña Ir3 , R1 . 12 9 3 10.33

1

I®m = 10 (mA)

TÊt c¶ c¸c Diod trong m¹ch ®iÒu khiÎn ®Òu dïng lo¹i 1N4009 cã tham sè . Dßng ®iÖn ®Þnh møc §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt Un = 25 (V) §iÖn ¸p ®Ó cho Diod më th«ng Um = 1(V)

46

- - = = 90 - UE I

6 .Khèi nguån

+12

7912

490m F

C4

C6

A

B

220V

C

490m F

C7

C5

7912

-12

Ta cÇn chän nguån nu«i – 12V ®Ó cÊp cho BAX nu«i IC, c¸c bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn tèc ®é , ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é . Ta dïng m¹ch chØnh lu cÇu ba pha dïng ®ièt, ®iÖn ¸p tõ cÊp MBA nguån nu«i :

2

Ta chän U2 = 9V.

§Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng hai vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912, c¸c th«ng sè chung cña vi m¹ch nµy: §iÖn ¸p ®Çu vµo : UV = 7 -> 35V. §iÖn ¸p ®Çu ra : UR = 12V víi IC 7812

UR = - 12V víi IC 7912.

Dßng ®iÖn ®Çu ra : IR = 0-> 1A. Tô ®iÖn C4 , C5 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng hµi bËc cao. Chän C4 = C5 =C6 = C7 =470m F.

7.TÝnh to¸n m¸y BA nguån nu«i vµ ®ång pha :

47

= = U (1,5 V ) 12 34,2

- Ta thiÕt kÕ MBA dïng cho c¶ 3 viÖc t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha vµ t¹o nguån nu«i. Chän kiÓu MBA 3 pha 3 trô, trªn mçi trô cã 3 cuén d©y : 1 cuén s¬ cÊp vµ 2 cuén thø cÊp. - §iÖn ¸p lÊy ra ë thø cÊp MBA lµm ®iÖn ¸p ®ång pha:

U2 = U2®p = UN = 9(V).

- Dßng ®iÖn thø cÊp MBA ®ång pha :

I2®p = 1(mA)

- C«ng suÊt tiªu thô ë 6IC TL 084 sö dông lµm khuyÕch thuËt to¸n . Ta chän 2IC TL084 ®Ó t¹o 6 cæng AND

P8IC = 8.P

- C«ng suÊt BA xung cÊp cho cùc ®iÒu khiÓn Tiristor Px = 6. U®k . I®k =6.3.0,1 = 1,8(W)

- C«ng suÊt sö dông cho viÖc t¹o nguån nu«i :

PN = P®p + P8IC + PX PN = 0,056 + 5,12 +1,8 =6,976(W) - C«ng suÊt cña MBA cã kÓ ®Õn 5% tæn thÊt trong m¸y :

S = 1,05.(P®p + PN) = 1,05 . (0,054 + 6,976) = 7,38 (VA)

- Dßng ®iÖn thø cÊp MBA :

I2 = S/ (6.U2) = 0,137(A)

- Dßng ®iÖn s¬ cÊp MBA:

I1 =S/ (3.U1 ) = 0,0112(A)

- TiÕt diÖn trô cña MBA ®îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm: =

2cm

Q

Trong ®ã : kQ = 6 : hÖ sè phô thuéc ph¬ng thøc lµm m¸t.

m = 3 : sè trô cña BA f =50 : tÇn sè ®iÖn ¸p líi.

- ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn trô theo b¶ng :

QT = 1,63(cm2)

- KÝch thíc m¹ch tõ lâi thÐp dµy d = 0,5mm. - Sè lîng l¸ thÐp : 68 l¸.

a = 12mm

b = 16mm h = 30mm

hÖ sè Ðp chÆt ke = 0,85.

- Chän mËt ®é tõ c¶m B = 1T ë trong trô ta cã sè vßng d©y s¬

S = = (33,1 ) 38,7.6 k . Q T fm . 50.3

1

1

4

cÊp : U 4,44.f.B.Q

T

2

220 = = = w 6080(vong) - 4,44.50.1.

48

1,63.10 - Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = J2 = 2,75A/mm2. - Ta cã tiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp : = = = 0,0043(mm ) S 1 S 3.U.J 7,38 3.220.2,75

- §êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp :

1

- Chän d = 0,1mm ®Ó d¶m b¶o ®é bÒn c¬. §êng kÝnh cã kÓ c¸ch

®iÖn lµ 0,12mm.

9 (V) . Ta chän Vcc = 12 (V) .

Vcc = 3‚ 40 ‚

800C

4,5 (V) .

8. Chän cæng AND -Toµn bé m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i dïng s¸u cæng AND nªn ta chän hai IC4081 hä CMOS . Mçi IC4081 cã bèn th«ng sè . Nguån nu«i 1C NhiÖt ®é lµm viÖc : §iÖn ¸p øng víi møc logic (1) : 2‚ Dßng ®iÖn nh¬ h¬n 1mA . C«ng suÊt tiªu thô

P = 2,5 (nW/1 cæng) .

* TÝnh chän IC: Mçi kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i dïng bèn khuyÕch ®¹i thuËt to¸n . Do ®ã ta chän 6IC lo¹i TL084 do h·ng Texasluctrument chÕ t¹o . Mçi IC nµy cã 4 khuyÕch thuËt to¸n . Th«ng sè cña TL 084:

30V.

850C.

.

§iÖn ¸p ®Çu vµo Vcc =12V. HiÖu ®iÑn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo – NhiÖt ®é lµm viÖc T = -25 ‚ C«ng suÊt tiªu thô P = 0,68W. Tæng trë ®Çu vµo Rin = 106M W Dßng ®iÖn ®Çu ra Ira = 30pA.

= = d 0,074(mm ) 4.S 1 π

Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp :

= 13(V/μ s ) du dt

KÕt luËn.

Qua viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu cã ®¶o chiÒu gióp em n¾m v÷ng h¬n phÇn lý thuyÕt ®· ®îc häc vµ cã thªm nhiÒu sù hiÓu biÕt thùc tÕ. Tuy nhiªn, do néi dung c«ng viÖc hoµn toµn míi mÎ vµ tÇm hiÓu biÕt cßn h¹n chÕ nªn ®å ¸n m«n häc cña em

49

kh«ng tr¸nh khái nhiÒu thiÕu sãt. Em mong c¸c thÇy c« chØ b¶o ®Ó em hoµn thµnh tèt h¬n n÷a nhiÖm vô cña m×nh. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n.

50

51