Thiết kế môn học điện tử công xuất

Chia sẻ: Tan Lang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

673
lượt xem 292
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế bộ chỉnh lưu nạp ác qui tự động có các thông số sau: Điện áp nguồn ( VAC ): Tần số điện áp ( Hz ): Thông số ác qui: 1. Nội dung: Phân tích yêu cầu và giới thiệu chung về công nghệ. Đề suất các phương án tổng thể, phân tích ưu nhược điểm từng phương án để đi đến chọn lựa một phương án thực thi thiết kế mạch lực và mạch điều khiển. Phân tích kỹ nguyên lý hoạt động...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế môn học điện tử công xuất

THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế bộ chỉnh lưu nạp ác qui tự động có các thông số sau: Điện áp nguồn ( VAC ): 3×220 ( ±10% ) Tần số điện áp ( Hz ): 50 Thông số ác qui: 180 Ah, 4×12 VDC 1. Nội dung: Phân tích yêu cầu và giới thiệu chung về công nghệ. Đề suất các phương án tổng thể, phân tích ưu nhược điểm từng phương án để đi đến chọn lựa một phương án thực thi thiết kế mạch lực và mạch điều khiển. Phân tích kỹ nguyên lý hoạt động của phương án đã chọn. Trên cơ sở đó, tìm các biểu thức có sự liên quan đến những đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm. Tính chọn, thiết kế các phần tử mạch công suất. Tính chọn mạch điều khiển. Kết luận. Tài liệu tham khảo. 2. Thuyết minh và bản vẽ: Một quyển thuyết minh đồ án theo yêu cầu của phần trên, được giáo viên hướng dẫn thông qua. Toàn bộ sơ đồ nguyên lý, bao gồm cả mạch lực và điều khiển vẽ trêb khổ giấy A1. Trình bày theo bản vẽ kỹ thuật. 1
Môc lôc ĐỒ ÁN MÔN HỌC MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ẮC QUI I. GIỚI THIỆU CHUNG ẮC QUI. 1. Ứng dụng của ắc qui: 2. Cấu tạo và đặc điểm của các loại ắc qui: 3. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui: 3.1. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui axit: 3.2. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui kiềm: 4. Các thông số cơ bản của ắc qui: 4.1. Sức điện động của ắc qui: 4.2. dung lượng của ắc qui: 5. Đặc tính phóng nạp của ắc qui: 5.1. Đặc tínhphóng của ắc qui: 5.2. Đặc tính nạp của ắc qui: 6. Sự khác nhau giữa ắc qui kiềm và ắc qui axit: 7.Các phương pháp nạp ắc qui tự động. 7.1. Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi. 7.2. Phương pháp nạp với điện áp không đổi. 7.3. Phương pháp nạp dòng áp. PHẦN II PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN I. CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG CẦU BA PHA 1. Sơ đồ nguyên lý: 2. Đường đặc tính biểu diễn: II. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN 1. Sơ đồ nguyên lý: 2. Đường đặc tính biểu diễn: III. CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN CẦU MỘT PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG 2
1. Sơ đồ nguyên lý: 2. Đường đặc tính biểu diễn: PHẦN IIITÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH LỰC I.TÍNH CHỌN VAN MẠCH LỰC 1. Số liệu cho trước: 2.Tính toán với sơ đồ đã chọn: 3. Mạch bảo vệ Tiristor: II. TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP LỰC III.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ LỌC: PHẦN IVTHIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN I. YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN 1. Mục đích và yêu cầu: 2. Nguyên tắc điều khiển: 2.1. Nguyên tắc điều chỉnh thẳng đứng tuyến tính: 2.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ARCCOS II. SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG: III. MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1. Nguyên tắc ổn áp ổn dòng: 1.1. Nguyên tắc ổn dòng: a) ổn dòng theo sườn trước: b) Theo sườn sau: 2. Nguyên tắc ổn áp: a) ổn áp theo sườn trước: b) Theo sườn sau: 3. Tính toán mạch điều khiển: a) Khối đồng pha. b) Khối tạo xung chùm: 2. Khâu so sánh: 3. Khâu khuyếch đại xung: KẾT LUẬN 3
TÀI LIỆU THAM KHẢO Më ®Çu Trong sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i h¸o ®Êt n-íc, cã thÓ nãi mét trong nh÷ng chØ tiªu ®Ó ®¸nh gia sù ph¸t triÓn kinh tÕ cña mçi quèc gia lµ møc ®é tù ®éng ho¸ trong mçi qu¸ tr×nh s¶n xuÊt mµ tr-íc hÕt ®ã lµ 4
n¨ng suÊt s¶n xuÊt vµ chÊt l-îng cña tõng s¶n phÈm lµm ra. Sù ph¸t triÓn rÊt nhanh chãng cña m¸y tÝnh ®iÖn tö, c«ng nghÖ th«ng tin vµ nh÷ng thµnh tùu cña lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng lµm c¬ së cho sù ph¸t triÓn vµ hç trî t-¬ng xøng cña lÜnh vùc tù ®éng ho¸. ë n-íc ta mÆc dÇu lµ mét n-íc chËm ph¸t triÓn, nh-ng nh÷ng n¨m gÇn ®©y cïng víi ®ßi hái cña s¶n suÊt còng nh- héi nhËp nÒn kinh tÕ thÕ giíi th× viÖc ¸p dông c¸c tiÕn bé khoa häc kü thuËt mµ ®Æc biÖt lµ tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®· cã b-íc ph¸t triÓn t¹o ra s¶n phÈm cã hµm l-îng chÊt x¸m cao tiÕn tíi h×nh thµnh mét nÒn kinh tÕ trÝ thøc. Do ®ã tù ®éng ho¸ ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®· ®i s©u vµo tõng ngâ ng¸ch, vµo trong tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh t¹o ra s¶n phÈm. Ngµy nay hÇu nh- tÊt c¶ c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ trong c«ng nghiÖp còng nh- trong ®êi sèng ®Òu ph¶i sö dông ®iÖn n¨ng, cã thÓ lµ dïng hoµn toµn nguån n¨ng l-îng ®iÖn n¨ng hoÆc mét phÇn n¨ng l-îng ®iÖn n¨ng kÕt hîp víi n¨ng l-îng kh¸c. Trªn thùc tÕ cã nh÷ng lóc rÊt cÇn n¨ng l-îng ®iÖn mµ ta kh«ng thÓ lÊy n¨ng l-îng ®iÖn tõ l-íi ®iÖn ®-îc. Do ®ã ta ph¶i lÊy c¸c nguån ®iÖn dù tr÷ nh- ¸c qui. Nh- vËy ®Ó cã thÓ sö dông ®-îc c¸c nguån ¸c qui ta ph¶i n¹p ®iÖn cho ¸c qui. Bé chØnh l-u n¹p ¸c qui tù ®éng ®-îc sö dông réng r·i trong nhiÒu tr-êng hîp cô thÓ lµ rÊt quan träng, nÕu thiÕu nã sÏ kh«ng cã nguån ®iÖn vËn hµnh, dù tr÷ cho c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ mµ cã thÓ kh«ng ®¸p øng ®-îc chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt. Cho nªn mét trong nh÷ng yªu cÇu cña m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt lµ thiÕt kÕ ®-îc mét bé n¹p ¸c qui tù ®éng víi c¸c th«ng sè ®Çu vµo cho tr-íc. Néi dung b¶n ®å ¸n nµy lµ thiÕt kÕ mét m¹ch chØnh l-u. Qua thêi gian thùc hiÖn b¶n ®å ¸n nµy cïng víi sù gióp ®ì tËn cña thµy gi¸o em ®· hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Tuy nhiªn lÜnh vùc t-¬ng ®èi míi vµ khã ®èi víi em nªn ch¾c ch¾n b¶n b¸o c¸o nµy kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, em mong tiÕp tôc nhËn ®-îc sù ®ãng gãp cña c¸c thÇy gi¸o ®Ó ®å ¸n hoµn thiÖn h¬n. Hµ néi ngµy 20 th¸ng 1 n¨m 2002 PHẦN I 5
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ẮC QUI I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUI 1. Ứng dụng của ác qui: Ắc qui là một nguồn điện được trữ năng lượng điện dưới dạng hoá. Ắc qui là một nguồn điện một chiều cung cấp điện cho các thiết bị điện trong công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày: như động cơ điện, bóng đèn điện, là nguồn nuôi của các linh kiện điện tử... Ắc qui là nguồn cung cấp điện cho các động cơ khởi động. Trong thực tế có nhiều loại ắc qui nhưng phổ biến nhất là hai loại ắc qui chì và ắc qui axit. 2. Cấu tao và đặc điểm của các loại ắc qui: Cấu trúc của một ắc qui đơn giản gồm có phân khối bản cực dương, phân khối bản cực âm, các tấm ngăn. Phân khối bản cực do các bản cực cùng tên ghép lại với nhau. 2 Cấu tạo của một bản cực trong ắc qui gồm có phần khung xương và chất tác dụng trát lên nó. Khung xương của bản cực 3 âm và bản cực dương có cấu tạo giống nhau, chúng được đúc từ chì và chúng được đúc từ chì và có pha thêm 5 ÷ 8 % ăngtimoan ( Sb ) và tạo hình 1. VÊu b¶n cùc mắt lưới. Phụ gia Sb thêm vào 2. ChÊt t¸c dông chì sẽ làm tăng độ dẫn điện và 3. Cèt b¶n cùc cải thiện tính đúc. Trong thành phần chất tác dụng còn có thêm khoảng 3 % chất nở ( các muối hưu cơ ) để tăng độ xốp, độ bền của lớp chất tác dụng. Nhờ tăng độ xốp mà cải thiện được độ thấm sâu của chất dung dịch điện phân vào trong lòng bản cực, đồng thời diện tích thực tế tham gia phản ứng hoá học của các bản cực cũng được tăng thêm . Phần đầu của mỗi bản cực có vấu, các bản cực dương của mỗi ắc qui đơn được hàn với nhau tạo thành khối bản cực dương, các bản cực âm được hàn với nhau thành khối bản cực âm. Số lượng các bản cực trong mỗi ắc qui thường từ 5 đến 8, bề dầy tấm bản cực dương của ắc qui thường từ 1,3 đến 1,5 mm , bản cực âm thường 6
mỏng hơn 0,2 đến 0,3 mm . Số bản cực âm trong ắc qui thường nhiều hơn số bản cực âm một bản nhằm tận dụng triệt để diện tích tham gia phản ứng của các bản cực. Tấm ngăn được bố trí giữa các bản cực âm và dương có tác dụng ngăn cách và tránh va đập giữa các bản cực. Tấm ngăn được làm bằng vật liệu poly-vinyl-clo bề dầy 0,8 đến 1,2 mm và có dạng lượn sóng , trên bề mặt tấm ngăn có các lỗ cho phéo dung dịch điện phân thông qua. 3. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui Ắc qui là nguồn năng lượng có tính chất thuận nghịch : nó tích trữ năng lượng dưới dạng hoá năng và giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng. Quá trình ắc qui cấp điện cho mạch ngoài được gọi là quá trình phóng điện, quá trình ắc qui dự trữ năng lượng được gọi là quá trình nạp điện. 3.1. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui axit: Trong ắc qui axit có các bản cực dương là đôixit chì ( PbO2 ), các bản âm là chì ( Pb ), dung dich điện phân là axit sunfuaric ( H2SO4 ) nồng độ d = 1,1 ÷ 1,3 % (- ) Pb ⏐ H2SO4 d = 1,1 ÷ 1,3 ⏐ PbO2 ( + ) Phương trình hoá học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc qui axit : phóng PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O nạp Thế điện động e = 2,1 V. 3.2. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui kiềm: Trong ắc qui kiềm có bản cực dương là Ni(OH)3 , bản cực âm là Fe, dung dịch điện phân là: KOH nồng độ d = 20 % ( - ) Fe ⏐ KOH d = 20% ⏐ Ni(OH)3 ( + ) Phương trình hoá học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc qui kiềm : phóng Fe + 2Ni(OH)3 Fe(OH)3 + 2Ni(OH)2 nạp Thế điện động e = 1,4 V. Nhận xét: Từ những điễu đã trình bầy ở trên ta nhận thấy trong các quá trình phóng nạp nồng độ dung dịch điện phân là thay đổi. Khi ắc qui phóng điện nồng độ dung dịch điện phân giảm dần. Khi ắc qui nạp điện nồng độ dung dịch điện phân tăng dần. Do đó ta có thể căn cứ vào nồng độ dung dịch điện phân để đánh giá trạng thái tích điện của ắc qui. 4. Các thông số cơ bản của ắc qui: 7
4.1. Sức điện động của ắc qui: Sức điện động của ắc qui kiềm và ắc qui axit phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân. Người ta thường sử dụng công thức kinh nghiệm Eo = 0,85 + ρ (V) trong đó: Eo - sức điện động tĩnh của ắc qui ( V ) ρ - nồng độ dung dịch điện phân ở 15 °C ( g/cm3 ) Trong quá trình phóng điện thì sức điện động Ep của ắc qui được tính theo công thức: Ep = Up + Ip.rb trong đó : Ep - sức điện động của ắc qui khi phóng điện ( V ) Ip - dòng điện phóng ( A ) Up - điện áp đo trên các cực của ắc qui khi phóng điện (V) rb - điện trở trong của ắc qui khi phóng điện ( Ω ) Trong quá trình nạp điện thì sức điện động En của ắc qui được tính theo công thức: En = Un - In.rb trong đó : En - sức điện động của ắc qui khi nạp điện ( V ) In - dòng điện nạp ( A ) Un - điện áp đo trên các cực của ắc qui khi nạp điện ( V ) rb - điện trở trong của ắc qui khi nạp điện ( Ω ) 4.2. dung lượng của ắc qui: _Dung lượng phóng của ắc qui là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp năng lượng điện của ắc qui cho phụ tải, và được tính theo công thức : Cp = Ip.tp trong đó : Cp - dung dịch thu được trong quá trình phóng ( Ah ) Ip - dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tp ( A ) tp - thời gian phóng điện ( h ). _Dung lượng nạp của ắc qui là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng của ắc qui và được tính theo công thức : Cn = In.tn trong đó : Cn - dung dịch thu được trong quá trình nạp ( Ah ) In - dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp tn ( A ) tn - thời gian nạp điện ( h ). 5. Đặc tính phóng nạp của ắc qui: 8
5.1. Đặc tính phóng của ắc qui. I (A) E,U (V) 2,11 Kho¶ng nghØ 1,95 E 10 U P 1,75 Vïng phãng ®iÖn cho phÐp 5 CP = IP.tP t 0 2 4 6 8 10 Đặc tính phóng của ắc qui là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp ắc qui và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi dòng điện phóng không thay đổi . Từ đặc tính phóng của ắc qui như trên hình vẽ ta có nhận xét sau: Trong khoảng thời gian phóng từ tp = 0 đến tp = tgh, sức điện động điện áp, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, tuy nhiên trong khoảng thời gian này độ dốc của các đồ thị không lớn, ta gọi đó là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho phép tương ứng với mỗi chế độ phóng điện của ắc qui ( dòng điện phóng ). Từ thời gian tgh trở đi độ dốc của đồ thị thay đổi đột ngột .Nếu ta tiếp tục cho ắc qui phóng điện sau tgh thì sức điện động ,điện áp của ắc qui sẽ giảm rất nhanh .Mặt khác các tinh thể sun phát chì (PbSO4) tạo thành trong phản ứng sẽ có dạng thô rắn rất khó hoà tan ( biến đổi hoá học) trong quá trình nạp điện trở lại cho ắc qui sau này. Thời điểm tgh gọi là giới hạn phóng điện cho phép của ắc qui, các giá trị Ep, Up, ρ tại tgh được gọi là các giá trị giới hạn phóng điện của ắc qui. ắc qui không được phóng điện khi dung lượng còn khoảng 80%. Sau khi đã ngắt mạch phóng một khoảng thời gian nào, các giá trị sức điện động, điện áp của ắc qui, nồng độ dung dịch điện phân lại tăng lên, ta gọi đây là thời gian hồi phục hay khoảng nghỉ của ắc qui. Thời gian hồi phục 9
này phụ thuộc vào chế độ phóng điện của ắc qui (dòng điện phóng và thời gian phóng ). 5.2. Đặc tính nạp của ắc qui: I (A) U,E (V) 2,7 U Kho¶ng 2,4 nghØ 2 T E 1,95 Vïng n¹p chÝnh Vïng n¹p n 0 10 1 10%C 10 5 Cn = In.tn t 0 2 4 6 8 ts 10 12 Đặc tính nạp của ắc qui là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa sức điện động , điện áp và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị số dòng điện nạp không thay đổi . Từ đồ thị đặc tính nạp ta có các nhận xét sau : Trong khoảng thời gian từ tn = 0 đến tn = tgh thì sức điện động, điện áp, nồng độ dung dịch điện phân tăng dần. Tới thời điểm ts trên bề mặt các bản cực âm xuất hiện các bọt khí (còn gọi là hiện tượng" sôi " ) lúc này hiệu điện thế giữa các bản cực của ắc qui đơn tăng đến 2,4 V . Nếu vẫn tiếp tục nạp giá trị này nhanh chóng tăng tới 2,7 V và giữ nguyên. Thời gian này gọi là thời gian nạp no, nó có tác dụng cho phần các chất tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực được biến đổi tuần hoàn, nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng phóng điện của ắc qui. Trong sử dụng thời gian nạp no cho ắc qui kéo dài từ 2 ÷ 3 h trong suốt thời gian đó hiệu điện thế trên các bản cực của ắc qui và nồng độ dung dịch điện phân không thay đổi . Như vậy dung lượng thu được khi ắc qui phóng điện luôn nhỏ hơn dung lượng cần thiết để nạp no ắc qui. 10
Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động của ắc qui, nồng độ dung dịch điện phân giảm xuống và ổn định. Thời gian này cũng gọi là khoảng nghỉ của ắc qui sau khi nạp. Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của ắc qui. Dòng điện nạp định mức đối với ắc qui là In = 0,1C10 . Trong đó C10 là dung lượng của ắc qui mà với chế độ nạp với dòng điện định mức là In = 0,1C10 thì sau 10 giờ ắc qui sẽ đầy. Ví dụ với ắc qui C = 180 Ah thì nếu ta nạp ổn dòng với dòng điện bằng 10% dung lượng ( tức In = 18 A ) thì sau 10 giờ ắc qui sẽ đầy. 6. Sự khác nhau giữa ắc qui kiềm và ắc qui axit: Cả hai loại ắc qui này đều có một đặc điểm chung đó là tính chất tải thuộc loại dung kháng và sức phản điện động. Nhưng chúng còn có một số đặc điểm khác biệt sau : ắc qui axit ắc qui kiềm - Khả năng quá tải không cao, dòng _Khả năng quá tải rất lớn dòng nạp lớn nhất đạt được khi quá tải là điện nạp lớn nhất khi đó có thể đạt Inmax = 20%C10 tới: Inmax = 50%C10 _Hiện tượng phòng lớn, do đó ắc _Hiện tự phóng nhỏ. qui nhanh hết điện ngay cả khi không sử dụng. _Sử dụng rộng rãi trong đời sống, _Sử dụng ở những nơi có yêu cầu công nghiệp đặc biệt ở những nơi có công suất lớn quá tải thường xuyên, nhiệt độ cao va đập lớn nhưng công được sử dụng với các thiết bị công suất và quá tải vừa phải. suất lớn. _Dùng trong ôtô, xe máy và các _Dùng phổ biến trong công nghiệp động cơ máy nổ công suất vừa và hàng không, hàng hải và những nơi nhỏ. nhiệt độ môi trường thấp. _Giá thành thấp _Giá thành cao. 7.Các phương pháp nạp ắc qui tự động. Có ba phương pháp nạp ắc qui là + Phương pháp dòng điện. + Phương pháp điện áp. + Phương pháp dòng áp. 7.1. Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi. Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mỗi loại ắc qui, bảo đảm cho ắc qui được no. Đây là phương pháp sử dụng trong các xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho ắc qui hoặc nạp 11
sử chữa cho các ắc qui bị Sunfat hoá. Với phương pháp này ắc qui được mắc nối tiếp nhau và phải thoả mãn điều kiện : Un ≥ 2,7.Naq Trong đó: Un - điện áp nạp Naq - số ngăn ắc qui đơn mắc trong mạch Trong quá trình nạp sức điện động của ắc qui tăng dần lên, để duy trì dòng điện nạp không đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở R. Trị số giới hạn của biến trở được xác định theo công thức : U n − 2,0 N aq R= In Nhược điểm của phương pháp nạp với dòng điện không đổi là thời gian nạp kéo dài và yêu cầu các ắc qui đưa vào nạp có cùng dung lượng định mức. Để khắc phục nhược điểm thời gian nạp kéo dài, người ta sử dụng phương pháp nạp với dòng điện nạp thay đổi hai hay nhiều nấc. Trong trường hợp hai nấc, dòng điện nạp ở nấc thứ nhất chọn bằng ( 0,3 ÷ 0,6 )C10 tức là nạp cưỡng bức và kết thúc ở nấc một khi ắc qui bắt đầu sôi. Dòng điện nạp ở nấc thứ hai là 0,1C10 7.2. Phương pháp nạp với điện áp không đổi. Phương pháp này yêu cầu các ắc qui được mắc song song với nguồn nạp. Hiệu điện thế của nguồn nạp không đổi và được tính bằng (2,3V ÷ 2,5V) cho mỗi ngăn đơn. Phương pháp nạp với điện áp không đổi có thời gian nạp ngắn, dòng nạp tự động giảm theo thời gian.Tuy nhiên dùng phương pháp này ắc qui không được nạp no. Vì vậy nạp với điện áp không đổi chỉ là phương pháp nạp bổ xung cho ắc qui trong quá trình sử dụng. 7.3. Phương pháp nạp dòng áp. Đây là phương pháp tổng hợp của hai phương pháp trên. Nó tận dụng được những ưu điểm của mỗi phương pháp. Đối với yêu cầu của đề bài là nạp ắc qui tự động tức là trong quá trình nạp mọi quá trình biến đổi và chuyển hoá được tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương án nạp ắc qui là phương pháp dòng áp. Đối với ắc qui axit: Để bảo đảm thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoản thời gian tn = 8h tương ứng với 75÷80 % dung lượng ắc qui ta nạp với dòng điện không đổi là In = 0,1C10. Vì theo đặc tính nạp của ắc qui trong đoạn nạp chính thì khi dòng điện không đổi thì điện áp, sức điện động tải ít thay đổi, do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp. Sau thời gian 8 h ắc qui bắt đầu sôi lúc đó ta chuyển sang nạp ở chế độ ổn áp. 12
Khi thời gian nạp được 10 h thì ắc qui bắt đầu no, ta nạp bổ xung thêm 2 đến 3h. Đối với ắc qui kiềm : Trình tự nạp cũng giống như ắc qui axit nhưng do khả năng quá tải của ắc qui kiềm lớn nên lúc ổn dòng ta có thể nạp với dòng nạp In = 0,2C10 hoặc nạp cưỡng bức để tiết kiệm thời gian với dòng nạp In = 0,5C10 . Các quá trình nạp ắc qui tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn áp với điện áp bằng điện áp trên 2 cực của ắc qui, lúc đó dòng nạp sẽ từ từ giảm về không. Kết luận: Vì ắc qui là tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động cho nên khi ắc qui đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp thì dòng điện trong ắc qui sẽ tự động dâng nên không kiểm soát được sẽ làm sôi ắc qui dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng. Vì vậy trong vùng nạp chính ta phải tìm cách ổn định dòng nạp cho ắc qui. Khi dung lượng của ắc qui dâng lên đến 80% lúc đó nếu ta cứ tiếp tục giữ ổn định dòng nạp thì ắc qui sẽ sôi và làm cạn nước. Do đó đến giai đoạn này ta lại phải chuyển chế độ nạp ắc qui sang chế độ ổn áp. Chế độ ổn áp được giữ cho đến khi ắc qui đã thực sự no. Khi điện áp trên các bản cực của ắc qui bằng với điện áp nạp thì lúc đó dòng nạp sẽ tự động giảm về không, kết thúc quá trình nạp. Tuỳ theo loại ắc qui mà ta nạp với các dòng điện nạp khác nhau + ắc qui axit : dòng nạp In = 0,1C10 ; nạp cưỡng bức với dòng điện nạp In = 0,2C10 . + ắc qui kiềm : dòng nạp In = 0,2C10; nạp cưỡng bức với dòng điện nạp In = 0,5C10 . Từ các phân tích ở trên ta rút ra các số liệu sau: + Dòng nạp lớn nhất Inmax = Idmax = 90 A + Điện áp Udmax = 64,8 V PHẦN II 13
PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN I. CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG CẦU BA PHA 1. Sơ đồ nguyên lý: UA UB UC Ua Ub Uc T4 T1 T6 T3 T2 t5 ud _Sơ đồ gồm 6 Tiristor được chia làm hai nhóm: Nhóm Katot chung : T1, T3, T5 Nhóm Anot chung : T2, T4, T6 _Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin. _Giá trị trung bình của điện áp trên tải: 5π +α 6 6 3 6U 2 Ud = 2π ∫ 2 U 2 sin θ d θ = π cos α π +α 6 _Từ công thức trên ta có: U d = U d max khi cos α = 1 14
π U d max Khi đó ta có: U2 = 3 6 Thay giá trị: U d max = 64,8V ta có U 2 = 27 , 68 V Điện áp các pha thứ cấp của máy biến áp là: U a = 39 sin θ 2π U b = 39 sin( θ − ) 3 2π Uc = 39 sin( θ + ) 3 Giá trị trung bình của dòng thứ cấp máy biến áp: 2 I 2 max = I d max 3 Từ số liệu ban đầu thay I d max = 90 A có I 2 max = 73 , 5 A Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là: I d max I TBV max = = 30( A ) 3 Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu: π Ung max = 6U2 = Ud max = 1,05Ud max = 68,04(V) 3 Công suất biến áp: π π Sba = U d max Id max = .64,8.90.10− 3 = 6,1(kVA) 3 3 Nhận xét: Với sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển thì điện áp ra Ud ít đập mạch (trong một chu kì đập mạch 6 lần) do đó vấn đề lọc rất đơn giản, điện áp ngược lên mỗi van nhỏ, công suất biến áp nhỏ nhưng mạch phức tạp nhiều kênh điều khiển. 2. Đường đặc tính biểu diễn: 15
Ud T 1 ua T 3 ub T 5 uc T 1 Ud1 θ Ud2 T6 T2 T4 T6 T2 Id Id θ iT1 Id θ iT4 Id θ ia Id θ 16
II. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN 1. Sơ đồ nguyên lý: UA UB UC Ua Ub Uc D4 T1 D6 T3 D2 t5 ud Trong sơ đồ này sử dụng: 3 Tiristor ở nhóm Katot chung 3 Diot ở nhóm Anot chung Giá trị trung bình của điện áp trên tải: U d = U d1 − U d2 Trong đó : Ud1 là thành phần điện áp do nhóm Katot chung tạo nên Ud2 là thành phần điện áp do nhóm Anot chung tạo nên 11π −α 3 6 3 6U 2 U d1 = ∫ 2 U 2 sin θdθ = cos α 2π 7π 2π −α 6 11π −α 3 6 3 6U 2 Ud2 = ∫ 2 U 2 sin θdθ = 2π 7π 2π −α 6 17
3 6U 2 Vậy Ud = (1 + cos α ) 2π Ta nhận thấy: Ud = Ud max khi cos α = 1 πU d max Khi đó ta có : U 2 = = 27,68(V) 3 6 Điện áp thứ cấp máy biến áp: U a = 39 sin θ 2π U b = 39 sin( θ − ) 3 2π Uc = 39 sin( θ + ) 3 Giá trị trung bình của dòng chảy trong Tiristor và Diot: Id max ITBV max = Idiot max = = 30(A) 3 Giá trị dòng điện ngược lớn nhất: π U ng max = 6U 2 = U d max = 1,05U d max = 68,04(A) 3 Công suất biến áp: π π Sba = U d max Id max = .64,8.90.10−3 = 6,1(kVA) 3 3 Nhận xét: Tuy điện áp chỉnh lưu chứa nhiều sóng hài nhưng chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng có quá trình điều chỉnh đơn giản , kích thước gọn nhẹ hơn. 2. Đường đặc tính biểu diễn: 18
T1 T3 T5 T1 ua ub uc ua θ D6 D2 D4 D6 D2 Ud θ Id θ iT1 Id θ iD4 Id θ ia Id θ 19
III. CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN CẦU MỘT PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG 1. Sơ đồ nguyên lý T1 D1 U2 Ud T2 D2 Trong sơ đồ này, góc dẫn dòng chảy của Tiristor và của điốt không bằng nhau. Góc dẫn của điốt là : λ D = π + α Góc dẫn của Tiristor là : λ T = π − α Giá trị trung bình của điện áp tải: 1π 2U 2 Ud = ∫ 2 U 2 sin θ d θ = (1 + cos α ) πα π 2 2U 2 U d max = π πU d max π.64 ,8 Do đó : U2 = = = 72 V 2 2 2 2 Giá trị trung bình của dòng tải : Ud Id = Zt Dòng qua Tiristor: 1 π π−α IT = ∫ Id dθ = Id 2π 2π α Dòng qua Điốt: 20