ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
100
Ngược lại, khi phụ tải của máy phát tăng lên làm cho Umf giảm và Imf tăng
thì mạch điều khiển cần phải tự động tăng Uđk để tăng Ukt dẫn đến tăng Umf đến
mức ổn định điện áp.
Như vậy nguyên lý ổn áp ở đây là điện áp của máy phát giảm (Umf giảm )
dẫn đến Uph.U giảm , đồng thời Uph.I tăng ( có phản hồi dòng). Cho ta Uđk tăng và
làm cho điện áp máy phát tăng đến điện áp ổn định. Ta có sơ đồ khối của mạch ổn
định điện áp như sau :
Hình III.23 Sơ đồ khối hệ thống ổn định điện áp máy phát.
III.6.2 Tính chọn khâu phản hồi dòng và phản hồi áp.
Ta có :
89 10
..
11 11 11
(. . . )
dk dat ph U ph I
RR R
UUUU
RR R
=− − +
Khi điện áp đầu cực máy phát Umf có giá trị nằm trong khoảng
0,95.Ufđm<Umf<1,05.Ufđm. thì khâu phản hồi dòng điện không làm việc vì trong
vùng điện áp này điện áp ra U1 của bộ chỉnh lưu phản hồi dòng nhỏ không đủ làm
dẫn thông Diod ổn áp DZ2 ta có :
89
.
11 11
(. . )
dk dat ph U
RR
UUU
RR
=− −
Trị số điện áp đặt :
U
đặt = KCA.(+UN) = KCA.12 (V)
Với KCA < 1.
Dòng điện pha định mức là Ifđm = 17,32(A). Nên chọn biến dòng có
I1đm>1,1.Ifđm = 1,1.17,32 = 19,05(A).
a.Tính khâu phản hồi dòng :
*Chọn máy biến dòng :
Như vậy chọn máy biến dòng hạ thế kiểu đúc Êpôxy loại CT-0,6 do công ty
thiết bị đo điện (EMIC) chế tạo BD1 trong [11] có các thông số như sau :
-Điện áp định mức : Uđm = 0,6(kV) = 600(V).
-Dòng điện sơ cấp định mức : I1đm = 50(A).
Điều khiển Cuộn KT MFĐ
UĐK
ph.u
ph.i
Ukt
Umf
Uđặt
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
101
-Dòng điện thứ cấp định mức : Iđm = 5(A).
-Công suất định mức ở cấp chính xác 0,5 : Sđm = 2,5(VA).
Điện áp ra của bộ chỉnh lưu cầu phản hồi dòng :
...
CLi i fdm bd cl
UKIKK=
Trong đó : Kbd = 5
50 = 0,1 : Hệ số biến dòng.
K
cl = 2,34 : Hệ số chỉnh lưu cầu ba pha.
Chọn : Ki = 1,2 : Hệ số phản hồi dòng.
Vậy . . . 1,2.17,32.0,1.2,34 4,86 ( )
CLi i fdm bd cl
UKIKK V== =
Điện áp xoay chiều trước chỉnh lưu là :
4,86 2,08 ( )
2,34
CLi
s
cl
U
UV
K
===
Dòng điện thứ cấp máy biến dòng :
2
55
. 17,321. 1,732 ( )
50 50
fdm
I
IA== =
Giá trị điện trở Ri :
2
2,08 1, 2 ( )
1, 732
s
i
U
RI
== = Ω
*Chọn Diod ổn áp :
Chọn Diod ổn áp DZ2 mã 1N7469 có các thông số sau :
-Công suất định mức : Pđm = 500(mW).
-Điện áp ổn áp của DZ2 : UZ2 = 4,3(V).
R
V1 = 10(kΩ).
Chọn 6 Diod của bộ chỉnh lưu phản hồi dòng :
Điện áp ngược lớn nhất : UND = 6.4,86 = 11,9(V).
+Chọn 6 Diod loại 1N4009 có các thông số như sau :
-Dòng điện định mức : IđmD = 10(mA).
- Điện áp ngược lớn nhất : UND = 25 (V).
-Điện áp rơi trên Diod : UD = 1(V).
b.Tính chọn khâu phản hồi áp :
*Chọn máy biến áp phản hồi có công suất bé với :
-Điện áp phía sơ cấp : U1 = 400(V).
-Điện áp phía thứ cấp : U2 = 4,5(V).
Điện áp ra của bộ chỉnh lưu cầu phản hồi áp là :
U
CL = KCL.U2 = 2,34.4,5 = 10,53(V).
Trên thực tế thì điện áp dây đầu cực máy phát lớn nhất có thể đạt 440V. Khi
đó điện áp pha lớn nhất đạt được là :
440
. .230,94 254,03 ( )
400
dmax
fmax fdm
ddm
U
UU V
U
== =
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
102
Điện áp đầu ra lớn nhất của bộ chỉnh lưu phản hồi áp là :
2
254,03
. . .4,5.2,34 11,58 ( )
230,94
fmax
CLmax CL
fdm
U
UUK V
U
== =
Chọn Diod :
Điện áp ngược lớn nhất : UND = 6.4,86 = 11,9(V).
Như vậy chọn 6 Diod của bộ chỉnh lưu phản hồi áp loại 1N4009 có các thông
số như sau :
-Dòng điện định mức : IđmD = 10(mA).
- Điện áp ngược lớn nhất : UND = 25 (V).
-Điện áp rơi trên Diod : UD = 1(V).
*Chọn chiết áp RV2 để đơn giản ta chọn RV2 = RV1 = 10(kΩ).
Dòng điện cực đại qua chiết áp RV2 : Imax = 3
2
11,58 1,16 ( )
10.10
CLmax
V
UmA
R==
Chọn dòng điện làm việc qua chiết áp RV2 là : IV2 = 0,95(mA).
Chọn A3 là khuếch đại thuât toán TL084 .
*Tính các điện trở R8, R9, R10, R11.
Khi làm việc ở chế độ định mức thì :
U
d = Ukt = 65(V).
U
do = 70,52(V).
Ta tính được 65 0,922
70,52
d
do
U
cos U
α
== =
Điện áp điều khiển định mức :
U
đk = Ubh.cosα = 11.0,922 = 10,14(V).
Và khi máy phát làm việc ở chế độ định mức thì :
11 11 .
89
(. . )
ktdm dat ph U
RR
UUU
RR
=− −
Chọn Uđặt = 10,5(V).
U
ph.U = 1,8(V).
R
11 = 60(kΩ).
Từ phương trình trên ta có quan hệ :
11 9
8
11 . 9
..
..
dat
ph U dkdm
RRU
RRU RU
=−
Chọn R11 = 60(kΩ) và chọn R9 = 3(kΩ).
Tính được R8 = 24,36(kΩ).
Chọn R8 = 26(kΩ).
Tính R10 :
Hệ số quá tải dòng cho phép của đầu cực máy phát :
K
qt = Kimax = 1,5.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
103
Điện áp của phản hồi dòng lớn nhất là :
U
imax = Kimax.Ifđm.Kbd.Ri.KCL =
= 1,5.17,32.0,1.1,2.2,34 = 7,3(V).
Chọn dòng vào khuếch đại thuật toán A3 là : IA3 = 1(mA).
Vậy : .Im
10 3
3
7,3 7,3 ( )
10
ph ax
A
U
R
k
I−
≥==Ω
Chọn điện trở R10 = 30 (kΩ).
Ta có sơ đồ hệ thống ổn định điện áp máy phát như sau :
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Thiết kế máy điện - Trần Khánh Hà - Nguyễn Hồng Thanh.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2001
[2] Máy điện I - Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ
Nguyễn Văn Sáu.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
104
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1998
[3] Máy điện II - Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ
Nguyễn Văn Sáu.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2001
[4] Máy điện II - Trần Khánh Hà.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1997
[5] Công nghệ chế tạo máy điện và máy biến áp - Nguyễn Đức Sỹ
Nhà xuất bản giáo dục 1995
[6] Điện tử công suất - Lê Văn Doanh - Nguyễn Thế Công
Trần Văn Thịnh.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2004
[7] Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất - Trần Văn Thịnh - 2004
[8] Khí cụ điện - Phạm Văn Chới - Bùi Tín Hữu - Nguyễn Tiến Tôn.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2004
[9] 1000 Tranzitor quốc tế - Nguyễn Thế Cường.
Viện khoa học Việt Nam _Hà Nội 1987.
[10] Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 2005.
[11] Electric measuring instrument company (EMIC).
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 1
Phần I : Giới thiệu về máy phát điện xoay chiều 3
I. Định nghĩa và công dụng 3
II. Đặc điểm và cấu tạo 3
II.1 Đặc điểm 4
II.2 Cấu tạo 5
III. Các đặc tính của máy phát đồng bộ 8
III.1 Đặc tính không tải 9
III.2 Đặc tính ngắn mạch và tỷ số ngắn mạch 9