ĐỒ ÁN VỀ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Chia sẻ: Nguyen Danh Lan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

118
lượt xem 35
download

ĐỒ ÁN VỀ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1) Phân tích , giải thích rõ yêu cầu của đề bài và đòi hỏi của đề bài, cụ thể với loại đề tài này thường hay gặp ở đâu trong thực tế ? Những thông số kỹ thuật nào ảnh hưởng đến chỉ tiêu chất lượng của hệ thống? Biện pháp tác động như thế nào? Nêu các phương án có thể thì hãy chọn lấy một phương án phù hợp . 2) Phân tích kỹ nguyên lý hoạt động của phương án đã chọn vẽ đồ thị dòng điện áp trên các phần tử và các điểm nút cần quan...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: 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: §iÖn ¸p nguån : 3 . 380 VAC ; ± 10% ; 50Hz. §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 . cosα1 Ud2=Ud0 . cosα2 VËy Ud0 . cosα1= - Ud0 . cosα2 Hay cosα1 + cosα2= 0 α1 + α2=1800 BiÒu thøc nµy chÝnh lµ luËt phèi hîp ®iÒu khiÓn cña ph¬ng ph¸p nµy. 9
- 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 ≠ Ud2 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 -> t 1 bé B§1 lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh lu víi α1
kho¶ng thêi gian trÔ t= t3 – t2 bé B§1 bÞ kho¸ hoµn toµn, dßng ®iÖn phÇn øng bÞ triÖt tiªu. T¹i t 3 s®® E vÉn cßn d¬ng, tÝn hiÖu l«gic b2 kÝch cho FX2 më B§2 víi gãc α >π/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 α2 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: __ __ b1 = i LD . i1L + i2 L __ b2 = i LD . i2 L + i1L • 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 1kΩ. §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
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=0,1µF , R’=10kΩ ,R=100Ω -§iÖn ¸p ra chËm pha h¬n so víi ®iÖn ¸p vµo Hµm truyÒn ®¹t cña m¹ch : U r 1 − jwRC H ( jw) = = U v 1 + 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®® E d 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 : α + 2π p p Ed = 2π ∫U α 2m . sin θ .dθ = E do . cos α θ = we .t α = α 0 − (π 2 − π p) E do = p . sin π .U 2 m π p Trong ®ã : we tÇn sè gãc cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu α gãc më ban ®Çu (hay gãc ®iÒu khiÓn) tÝnh tõ thêi ®iÓm chuyÓn m¹ch tù nhiªn . α0: 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 α ®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
ea = 2 .U 2 . sin θ eb = 2 .U 2 . sin(θ − 2π ) 3 ec = 2 .U 2 . sin(θ − 4π ) 3 Ph¬ng tr×nh vi ph©n m« t¶ m¹ch thay thÕ: did U 2 m . sin(θ + α 0 ) = E + R.id + L dt Víi s¬ kiÖn khi θ = α0 th× id = I0 cã nghiÖm sau i d = [ R.I 0 + E − U 2 m . cos ϕ . sin(α 0 − ϕ )].e − (θ −α 0 ). cot gϕ − [ E − U 2 m . cos ϕ . sin(θ − ϕ )] Trong ®ã: we .L ϕ = arctg R Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i: 5π +α 6 3 3 6 .U 2 Ud = 2π π ∫ 2 .U 2 . sin θ .dθ = 2π . cos α +α 6 * Trïng dÇn ea = 2 .U 2 . sin θ eb = 2 .U 2 . sin(θ − 2π ) 3 ec = 2 .U 2 . sin(θ − 4π ) 3 - Gi¶ sö T1 ®ang cho dßng ch¶y qua it1 = id Khi θ = θ2 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 θ sang θ2 ta cã: ea = 2 .U 2 . sin(θ + 5π +α) 6 eb = 2 .U 2 . sin(θ + π +α) 6 §iÖn ¸p ng¾n m¹ch : u c = eb − ea = 6 .U 2 . sin(θ + α ) Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ®îc x¸c ®Þnh bëi ph¬ng tr×nh : dic 6 .U 2 . sin(θ + α ) = 2. X c . dθ 6 .U 2 ic = [cos α − cos(θ + α )] 2. X c Gi¶ thiÕt qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch kÕt thóc khi θ = θ3 VËy µ = θ3 - θ2 lµ gãc trïng dÇn. khi θ = µ , i = 0 , ic = it2 = id Do ®ã cã ph¬ng tr×nh chuyÓn m¹ch 14
2. X c .I d cos α − cos( µ + α ) = 2 .U 2 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 : dit1 ea − Lc . = Ud dt di eb − Lc . t1 = U d dt it1 + it 2 = id = const eb + ea Ud = 2 - 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 ∆Uµ X¸c ®Þnh: µ µ 3 e a − eb 3 6 .U 2 . sin(θ + α ) 3. 6 .U 2 ∆Uµ = 2π ∫ (ib − 2 )dθ = 2π ∫ 2 dt = 4π [cos α − cos( µ + α )] 0 0 Mµ ta l¹i cã : 3. X c .I d cosα - cos(µ + α) = 6 .U 2 3. X c .I d ∆Uµ = 2π 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
U a = 2 .U 2 .sinθ 2π U b = 2 U 2 .sin(θ - ) 3 4π U c = 2.U 2 .sin(θ - ) 3 Gãc më α ®îc tÝnh tõ giao ®iÓm cña c¸i nöa h×nh sinUs ud u2a u2b u2c 1 3 5 0 6 2 4 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 θ = θ1 = π/6 + α 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× u a > ub. Lóc nµy T6 vµ T1 cho dßng ch¶y qua, ®iÖn ¸p trªn t¶i: Ud = Uab = Ua - Ub Khi θ = θ1 = 3π/6 + α cho xung ®iÒu khiÓn më T2 tisritor nµy më v× khi T6 dÉn dßng , nã ®Æt U b lªn anèt T2 . Khi θ = θ2 th× Ub > Uc . Sù më T2 lµm cho T6 bÞ kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× U b >Uc . C¸c xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau π/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 Thêi ®iÓm Më Kho¸ θ1 = π/6 + α T1 T5 θ2 = 3π/6 + α T2 T6 θ3 = 5π/6 + α T3 T1 θ4 = 7π/6 + α T4 T2 θ5 = 9π/6 + α T5 T3 T6 T4 θ6 = 11π/6 + α Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i + §êng bao phÝa trªn biÓu diÔn ®iÖn thÕ cña ®iÓm F 16
+ §êng bao phÝa díi biÓu diÔn ®iÖn thÕ cña ®iÓm G §iÖn ¸p trªn m¹ch t¶i lµ U d = Uf - Ug lµ kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng gi÷a 2 ®êng bao 5π +α 6 6 3 6 Ud = 2π π ∫ 2 .U 2 . sin θ .dθ = π .U 2 . cos α +α 6 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 U d 2 lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña u d 2 do nhãm anèt 5π +α 6 3 3 6 Ud = 2π π ∫ 2 .U 2 . sin θ .dθ = 2π .U 2 . cos α +α 6 7π +α 6 3 3 6 Ud = 2π π 3 ∫ 2 .U 2 . sin θ .dθ = − 2π .U 2 . cos α +α 6 * Trïng dÉn - Gi¶ thiÕt T1 vµ T2 ®ang dÉn dßng Khi θ = θ1 cho xung ®iÒu khiÓn më T3 . Do Lc ≠ 0 nªn dßng iT3 kh«ng thÓ ®ét ngét t¨ng tõ 0 ®Õn I d vµ dßng iT1 còng kh«ng thÓ ®ét ngét gi¶m tõ Id → 0 c¶ ba tiritor ®Òu dÉn dßng T1, T2 ,T3. Hai nguån Ea vµ Eb nèi ng¾n m¹ch . NÕu chuyÓn gèc to¹ ®é tõ 0 → θ1 ta cã: ea = 2 .U 2 . sin(θ + 5π + α ) 6 eb = 2 .U 2 . sin(θ + π + α) 6 §iÖn ¸p ng¾n m¹ch: u c = eb − ea = 2 .U 2 . sin(θ + α ) Dßng ng¾n m¹ch ic ®îc x¸c ®Þnh bëi ph¬ng tr×nh : dic u c = 2 .U 2 . sin(θ + α ) = 2. X c . dθ 6 .U 2 ic = [cos α − cos(θ + α )] 2. X c 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 θ = θ2 , µ = θ2 - θ1 lµ gãc trïng dÇn. Khi θ = µ , iT1 = 0 2. X c .I d cos α − cos( µ + α ) = 6 .U 2 17
H×nh d¹ng ®iÖn ¸p t¶i U d trong qu¸ tr×nh trïng dÉn trong kho¶ng (θ1,θ2) T2 dÉn dßng T1 vµ T3 trïng dÉn dßng . VËy cã thÓ viÕt ph- ¬ng tr×nh sau: diT 1 e a − e b − 2 .L c . = ud dt di eb − ec − 2.Lc . T 3 = u d dt iT 1 + iT 3 = id = i2 = const Tõ 3 ph¬ng tr×nh trªn rót ra: e a + eb ud = − ec 2 Do trïng dÉn (Lc ≠ 0) nªn gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i gi¶m ®i mét lîng ∆Uµ tÝnh theo c«ng thøc sau: μ 6 e +e ΔU μ = ∫ (eb − a 2 b )dθ 2π 0 3 μ 6 (U 2 .sin(θ + α) π ∫ dθ ΔU μ = 0 3. 6 .U 2 ΔU μ = [cosα − cos(μ + α)] 2π Mµ 2.X c .I d cosα − cos(μ + α) = 6 .U 2 3 6 .U 2 2. X c .I d 3. X c .I d ∆U µ = . = 2π 6 .U 2 π * 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 E d ®Ó cã chiÒu dßng vµ Ed trïng nhau. +VÒ phÝa xoay chiÒu :®iÓu khiÓn m¹ch chØnh lu sao cho ®iÖn ¸p ud
L : ®iÖn c¶m m¹ch phÇn øng ®éng c¬ ®îc tÝnh theo c«ng thøc: U dm .60 Lu = γ 2.π . p.n dm .I dm 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 = (π/3). Ud = (π/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: Id 227, 27 I lv = khd .I d = = = 131, 21( A) 3 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 U ng max =500(V) dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van I dm =200(A) ®Ønh xung dßng ®iÖn 4000(A) dßng ®iÖn cña xung ®iÒu khiÓn I dk = 100mA ®iÖn ¸p cña xung ®iÒu khiÓn 3,0(V) dßng ®iÖn rß I r = 20mA sôt ¸p lín nhÊt cña tiristor ë tr¹ng th¸i dÉn ∆U = 1,6(V) du tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p = 200(V / s ) dt di tèc ®é biÕn thiªn dßng ®iÖn = 180A/μ s dt dßng ®iÖn tù gi÷ I dt = 200mA thêi gian chuyÓn m¹ch tcm = 90µs nhiÖt ®é lµm viÖc cùc ®¹i cho phÐp Tmax =1500 0C 20