Đề tài Xây dựng hệ truyền động điều chỉnh điện áp xoay chiều

y chúng bị triệt tiêu. Do vậy ta có thể đi đến kết luận : - Khi việc giảm các điều hòa dòng điện lƣới đóng vai trò quan trọng thì thƣờng chọn các sơ đồ ba bộ điều áp một pha nối tam giác - Khi chất lƣợng điện áp trên tải quan trọng thì thƣờng chọ bộ điều áp ba pha. Đó là trƣờng hợp cung cấp cho các máy điện quay, bởi vì các may điện quay sẽ là việc xấu khi điện áp bậc ba hoặc bội ba. Các điện áp này tạo nên hệ thống thứ tự không. Khi công suất giảm đi, cần giảm chi phí dối với các thyristor và mạch điều khiển, khi đó bộ điều áp ba pha có nhiều khả năng ; - Đặt giữa lƣới và tải, cho phép thay đổi pha khi chuyển từ tam giác sang hình sao mà không cần thay đổi điện áp. - Đặt sau tải cho phép nối hình tam giác ba nhóm thyristor, làm giảm dòng và cho phép giảm kích cỡ của thyristor - Đặt sau tải và có một cực chung cho tất cả các thyristor, điều này làm cho việc điều khiển dễ dàng, nhất là khi thay thế 6 thyristor bằng 3 triac. Khi vấn đề các điều hòa dòng điện không không quan trọng thì bộ điều áp ba pha và các phƣơng án của nó có lợi hơn phƣơng án nối tam giác.ba bộ điều áp một pha. - Bộ điều áp ba pha hỗn hợp chỉ đƣợc sử dụng trong các sơ đồ công suất nhỏ vì ảnh hƣởng quan trọng của các điều hòa. Điều hòa bậc cao sẽ tạo nên moomen phản kháng lớn đối với máy điện quay. SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 12 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ 5. Lƣu ý về bộ bù tĩnh: Bộ bù tĩnh là một ứng dụng của bộ điều áp ba pha. Để tạo nên một nguồn công suất phải kháng biến thiên liên tục, ngƣời ta mắc song song các tụ để tạo nên dung kháng cực đại cần thiết với một điện kháng ba pha điều khiển bằng bộ điều áp. Bộ điều áp này cho phép biến đổi công suất phản kháng của cuộn điện kháng, do đó làm thay đổi công suất phản kháng của bộ tụ điện – điện kháng. Trong thiết bị này tụ điện đóng vai trò tạo nên dung kháng và đồng thời có dung kháng nhỏ với dòng điện điều hòa bậc cao, do vậy nó lọc cac điều hòa dòng điện lấy từ lƣới. Một số nhà chế tạo mong muốn tạo nên thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng bằng bộ điều áp bằng cách thay đổi giá trị điện dung của tụ điện. Họ sử dụng các Thyristor làm việc ở chế độ đóng mở, cho phép loại trừ các điểm dòng điện tăng đột ngột bằng cách bù dòng điện có tính chất điện dung tại thời điêm bất lợi này. Đôi khi ngƣời ta sử dụng bộ điều áp để cung cấp điện áp biến thiên cho máy biến áp mà điện áp thứ cấp đƣợc chỉnh lƣu có điện áp biến thiên liên tục từ cực đại đến không Sơ đồ này dùng để tạo nên dòng chỉnh lƣu rất lớn ở điện áp rất thấp hoặc tạo nên điện áp rất cao. Khi công suất của lƣới lớn hơn công suất bộ điều áp rất nhiều, do đó ảnh hƣờng của bộ điều áp xoay chiều đến lƣới không đáng kể, đôi khi ngƣời ta sử dụng bộ điều áp nối tam giác hở hay còn gọi là “ bộ điều áp tiết kiệm”, trong đó một trong ba nhóm thyristor đƣợc thay bằng nối trực tiếp. IV. ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA: 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Động cơ gồm có hai phần chính là stator và rotor. Stato gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trƣờng quay. Rôto hình trụ có tác dụng nhƣ một cuộn dây quấn trên lõi thép. Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trƣờng quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto đƣợc trục máy truyền ra ngoài và đƣợc sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác. SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 13 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ 2. Phân loại Động cơ điện xoay chiều đƣợc sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác nhau. Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: - Động cơ 3 pha. - Động cơ 1 pha. - Và nếu theo tốc độ có thể phân thành 2 loại: - Động cơ đồng bộ. - Động cơ không đồng bộ. 3. Động cơ điện xoay chiều 3 pha Từ trƣờng quay đƣợc tạo ra bằng cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch nhau trên một vòng tròn. Cách bố trí các cuộn dây tƣơng tự nhƣ trong máy phát điện ba pha, nhƣng trong động cơ điện ngƣời ta đƣa dòng điện từ ngoài vào các cuộn dây 1, 2, 3. Khi mắc động cơ vào mạng điện ba pha, từ trƣờng quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto đƣợc trục máy truyền ra ngoài và đƣợc sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác. SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 14 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU BA PHA I. Thiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha: 1. Thiết kế mạch lực: Mạch xoay chiều ba pha hiện nay trong thực tế thƣờng gặp 3 sơ đồ sao: Hình 2.1 a, b, c. ~ ~ ~ ~ ~ ~ a ~ ~ ~ b c Hình 2.1: Sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha bằng cặp thyristor Mắc song song ngƣợc Các loại này bao gồm tải đấu sao trung tính ( Hình 2.1 a), tải đấu sao không trung tính (Hình 2.1 b), tải đấu tam giác (Hình 2.1 c). Tải đấu sao có trung tính có ƣu điểm là sơ đồ giống hệt ba mạch điều áp một pha điều khiển dịch pha theo điện áp lƣới, do đó điện áp trên các van bán dẫn nhỏ hơn vì điện áp đặt vào van bán dẫn là điện áp pha. Nhƣợc điểm của sơ đồ này là trên dây trung tính có tồn tại dòng điện điều hòa bậc cao, khi góc mở của van khác 0 có dòng tải gián đoạn và loại sơ đồ nối này chỉ thích hợp với loại tải ba pha có bốn đầu dây ra. Các sơ đồ ko trung tính (Hình 2.1 b, c) có nhiều điểm khác so với sơ đồ trung tính. Ở đây dòng điện chạy giửa các pha với nhau, nên đồng thời phải cấp xung điều khiển SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 15 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ cho hai thyristor của hai pha một lúc. Việc cung cấp xung điều khiển nhƣ thế, đôi khi gắp khó khăn trong mạch, ngay cả việc đổi thứ tự pha nguồn lƣới cũng có thể làm cho sơ đồ không hoạt động. Hiện nay,với những tải có công suất trung bình, các sơ đồ điện áp ba pha bằng các cặp thyristor nhƣ (Hinh 2.1) đƣợc thay thế bằng các sơ đồ Triac nhƣ (Hình 2.2). ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ a b Hình 2.2: Điều áp ba pha bằng Triac c Nhƣ đã giới thiệu trên, Triac về nguyên lý điều khiển giống hệt các cặp thyristor mắc song song ngƣợc. Vì vậy, sử dụng các sơ đồ (Hình 2.1) hay (Hình 2.2) tùy thuộc vào khả năng linh kiện có loại nào. Ngoài ra (Hình 2.2) có ƣu điểm hơn về mặt điều khiển đối xứng và đơn giản về cách ghép. Đối với những tải không có yêu cầu về điều khiển đối xứng ngƣời ta có thể sử dụng sơ đồ cặp thyristor –điốt. Mặc dù vậy, sơ đồ này ứng dụng thực tế không nhiều. Bởi vì khi không có xung điều khiển vẩn có thể có dòng chạy qua tải. Trong trƣờng hợp cho phép điều khiển không đối xứng chúng ta có thể sử dụng sơ đồ điều khiển hai pha nhƣ (Hình 9.3). ~ ~ ~ Hình 2.3: Sơ đồ điều áp ba pha đơn giản SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 16 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ Ƣu điểm của sơ đồ (hình 2.3) là số lƣợng van bán dẫn ít hơn, và mạch điều khiển cũng đơn giản hơn. Nhƣợc điểm của sơ đồ là điều khiển không đối xƣng, nên đƣờng cong dòng điện và điện áp các pha không giống nhau, vì vậy giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện khác nhau rõ rệt. Loại sơ đồ này chỉ phát huy tác dụng khi tải và nguồn đƣợc phép làm việc không đối xứng và có số lƣợng van bán dẫn bị hạn chế . Khi sử dụng điều áp xoay chiều cho động cơ không đồng bộ ngoài chế độ đóng cắt, điều khiển tốc độ, còn cần cả đảo chiều quay. Trong động cơ không đồng bộ, khi đảo chiều quay cần đổi thứ tự pha. Sơ đồ điều khiển có đảo chiều quay động cơ không đồng bộ nhƣ (Hình 2.4). Khi có chiều quay thuận ta cấp xung điều khiển cho T1,T2,T7,T8,T9,T10; các pha lƣới A1, B1, C1 đƣợc nối tƣơng ứng với các cuộn A, B, C của động cơ. Khi ở chiều quay ngƣợc ta cấp xung điều khiển cho T3,T4,T5,T6,T9,T10. các pha lƣới A1, B1, C1 đƣợc nối tƣơng ứng B, A, C của động cơ. A1 T 1 ~ B1 ~ C1 ~ T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 T T 7 8 T 9 T1 C 0 A B Hình 2.4: Sơ đồ điều áp ba pha có đổi thứ tự pha Thiết kế sơ đồ mạch động lực của bộ điều áp xoay chiều ba pha chúng ta phải thực hiện hang loạt các bài toán tổng hợp. Ngay cả ở chế độ xác lập thì dòng điện và điện áp trên các van bán dẫn cũng chỉ là chế độ gần với xác lập. Trong phần thiết kế này chúng ta chỉ xét bộ điều áp làm việc ở chế độ xác lập. Khi lựa chọn các van bán dẫn cho sơ đồ điều áp ba pha theo dòng điện và điện áp, tổn hao công suất DP nhƣ đã xét, đƣợc xác định theo đƣờng cong dòng điện chạy qua van. Tổn hao công suất trên van là tổn hao theo chiều thuận khi van dẩn. Lúc này DP phụ thuộc vào các giá trị dòng điện trung bình, hiệu dụng của van và theo đƣờng cong đặc tính Vôn – Ampe của van ta tìm đƣợc DP. Tuy nhiên đƣờng đặc tính Vôn – Ampe không phải của van nào cũng có cho nên gần đúng chúng ta chọn hơi dƣ thì lấy: DP = IHD DU SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 17 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ Thông số DP này ảnh hƣởng rất lớn tới diện tích cánh tản nhiệt mà chúng ta sẽ thiết kế sau này. 2. Tính chọn van ban dẫn: a.Tính chọn van theo dòng điện. Trong điều áp xoay chiều dòng điện chạy qua tải thƣờng xác định là dòng hiệu dụng. Thông số dòng điện để cho van bán dẫn đƣợc tính là dòng điện lớn nhất trong qua trình làm việc. Trong điều khiển xung pha, dòng điện lớn nhất khi góc mở van bán dẫn nhỏ nhất. Góc mở nhỏ nhất của van bán dẫn thƣờng nhận trị số a=0 khi dòng điện tải là dòng điện hình sin. suất h. Công suất định mức Pđm , điện áp định mức Uđm, hệ số công suât cosj, hiệu Dòng điện hiệu dụng chạy qua van bán dẫn khi tải đấu Y ( Hình 2.1 b, 2.2 b ). I HD = Pdm12000 == 26,74 A 3U f cos jh 3.220.0,8.0,85 Trong đó: Uf là điện áp pha’ Dòng điện tính đƣợc là dòng điện để chọn Triac. Nếu sơ đồ chọn là các sơ độ Triac Ivlv=IHD.Nếu sơ đồ chọn là sơ đồ ghép thyristor song song ngƣợc thì dòng điện chọn thyristor. Ở đây ta chọn sơ đồ ghép Thyristor song song ngƣợc. I vlv = 1 I HD =13.37A 2 Trong đó: Ivlv là dòng điên làm việc của van. Lựa chọn điều kiên tỏa nhiệt van bán dẫn lúc đó dòng điện van cần chọn là: Idmv=kIIvlv Trong đó kI là hệ số xét tới điều kiện tỏa nhiệt van Khi chọn theo dòng điện, ngoài việc tính chọn theo dòng điện làm việc dài hạn nhƣ đã tính ở trên, dòng điện này có đƣợc tính chọn theo điều kiện phát nhiệt của van bán dẫn. Một số loại tải, bản thân chế độ làm việc của chúng có dòng điện quá độ I qđ khá lớn, chẳng hạn nhƣ động cơ điện không đồng bộ. Khi mở máy động cơ không đồng bộ dòng điện lớn từ 5-7 lần dòng định mức. Khi chọn van bán dẫn dòng điện quá độ này đƣợc xét nhƣ thế nào?. Khi dòng điện quá độ này xảy ra trong khoảng thời gian ngắn, cỡ vài giây, quán tính nhiệt chƣa đũ quá nhiệt cho van lúc đó chúng ta chỉ cần kiểm tra Iqđ < Ix (Ix là dòng điện xung của van bán dẫn). SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 18 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ Đƣợc phép bỏ qua quán tính nhiệt của van bán dẫn là vì: khi chọn van, chúng ta có hệ số kI đủ lớn, bản thân kI này nói lên rằng chúng ta đã chọn dòng điện của van bán dẫn lớn hơn dòng điện làm việc thực của chúng. Với điều kiện tỏa nhiệt nào đó, thời gian qua tải ngắn hạn chƣa đủ để quá nhiệt, lúc đó chỉ cần đảm bảo dòng điện chạy qua không vƣợt quá dòng cực đại là đƣợc. Khi dòng điện quá độ xãy ra trong thời gian dài hơn, lúc đó cần xét tới dòng điện quá độ, bằng cách thay đổi hệ số kI lớn hơn. Việc xét ảnh hƣởng của dòng quá độ phải khảo sát một bài toán nhiệt khá phức tạp, nhƣ tính ra công suất lúc quá độ, tính đƣợc thời gian quá độ, có diện tích bề mặt tỏa nhiệt, điệu kiện làm mát nghĩa là giải phƣơng trình : DP = At + C dt dt Trong đó : DP tổn hao trên van bằng Rv i2lv biến thiên A là hệ số tỏa nhiệt đặc trƣng cho điều kiện làm mát C là nhiệt dung của van và cánh tỏa nhiệt t là độ chênh nhiệt với môi trƣờng Trong trƣờng hợp này nếu thời gian quá độ đến hàng nhiều phút, thì dòng điện van có thể phải chọn theo dòng điện quá độ, nếu thời gian quá độ nhỏ không đến hàng phút thì dòng điện đƣợc lựa chọn bằng cách thay đổi K i ở một mức độ nhất định nào đó là đủ. b.Tính chọn van theo điện áp : Với các sơ đồ điều áp ba pha không trung tính, điện áp của van bán dẫn nên chọn theo điện áp dây của lƣới. Do đó điện áp làm việc cực đại U lv của van bán dẫn đƣợc tính: U lv = 2U d = 6U f =537,4V Trong đó: Ud - điện áp dây của lƣới ba pha. Uf - điện áp pha Điện áp của van bán dẫn Uv đựơc chọn: Uv=Kdt.Ulv Trong đó Kdt hệ số dự trữ điện áp thƣờng chọn Kdt>1,6. Chọn Kdt=1,8. Tuỳ theo khả năng thiết bị mà ta có hệ số Kdt có thể càng lớn càng tốt . Sau khi tính đƣợc dòng điện và điện áp, tra các sổ tra cứu hoặc bảng...., trong tài liệu này, chọn đƣợc linh kiện cần tìm, kiểm tra lại linh kiện này theo dòng điện quá độ. c. Bảo vệ các linh kiện bán dẫn: Cũng nhƣ các thiết bị bán dẫn khác, ở đây bảo vệ van bán dẫn cũng cần có các loại bảo vệ nhƣ (Hình 2.5). Các loại bảo vệ thông dụng, bao gồm bảo vệ ngắn mạch bằng Aptomat AT, dòng điện định mức của Aptomat đƣợc chọn bằng (1,1 - 1,3) lần dòng điện định mức của tải, dòng điện ngắn mạch của Aptomát đƣợc chỉnh lớn hơn dòng điện quá độ của tải IQĐ nhƣng nhỏ hơn dòng điện xung của van bán dẫn Ixv SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 19 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ C1 C1 R2 C2 ZA R1 R2 C2 ZB C1 R1 R1 R2 C2 ZC Hình 2.5 : Mạch động lực và các thiết bị bảo vệ của điện áp xoay chiều 3 pha IQĐ < IATNM < Ixv - Bảo vệ xung điện áp từ lƣới bằng mạch R1C1 đƣợc chọn nhƣ chƣơng 8. - Bảo vệ xung điện áp do chuyển van R2C2 cũng có thể đƣợc chọn gần đúng: R2= (5 ¸ 30) W, C2 = (0,5 ¸ 4)mF. Ta thiết kế mạch động lực cho khởi động mềm động cơ không đồng bộ roto dây quấn có các thông số sau: P=12kw, n=1420v/phút , h=0,85, cosj = 0,8; Y-380V. fđm=50Hz. Thời gian mở máy của động cơ không quá lớn tkđ= 3s . Mặt khác dòng điện ở đây đáng kể, nên việc chọn Triac để điều khiển sẽ phải tăng cấp điều kiện làm mát. Vì vậy ở đây chúng ta chọn sơ đồ với các cặp tiristo nối song song ngƣợc nhƣ (Hình 2.6). Dòng điện động cơ: I dc = = Pdm 3U d cos j.h 12000 = 26,81A 3.380.0,8.0,85 Dòng điện chạy qua mỗi Tiristo SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 20 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? I dc 2 26,81 == 13,41A 2 I T .lv = ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ Dòng điện làm việc của Tiristo 88,4A là đáng kể, do đó tổn hao trên Tiristo khá lớn, nên chọn điều kiện làm mát cho Tiristo là có cánh toả nhiệt, có quạt đối lƣu không khí. Với điều kiện này Tiristo cho làm việc với dòng điện đến 50% dòng điện định mức. Dòng điện của Tiristo cần chọn: I T .lv .100 50 13,41.100 == 26,81A 50 I T .dm = Điện áp của Tiristo khi ở trạng thái khoá U Tl v = 2U d = 2 .380 = 537 V Điện áp định mức của Tiristo cần chọn: U Tdm = K dt .U Tlv = 1,8.537 = 966V Tiristo mắc vào lƣới xoay chiều 50Hz nên thời gian chuyển mạch của Tiristo không có ảnh hƣởng lớn đến việc chọn Tiristo. C1 C1 R2 C2 A1 R1 R2 C2 B1 C1 R1 R1 R2 C2 C1 Hình 2.6 : Sơ đồ động lực điều khiển khởi động động cơ không đồng bộ Từ các thông số trên ta chọn Tiristo loại N029RH10 có các thông số: SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 21 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? Uđm = 1000 V Iđm = 30 A IX = 0,5 KA Uđk = 2,5 V ITG = 160 mA Idò = 5 mA ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ Tcp = 1250C DU = 1,93 V Iđk=0.15 A 3. Thiết kế mạch điều khiển Hiện nay mạch điều khiển chỉnh lƣu thƣờng đƣợc thiết kế theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính Khi điện áp xoay chiều đặt vào anot của thyristor, để có thể điều khiển đƣợc góc mở của thyristor trong vùng điện áp dƣơng (+) anot, ta cần tạo điện áp tựa tam giác và thƣờng đƣợc gọi là điện áp răng cƣa. Nhƣ vậy ta cần có trong vùng điện áp dƣơng anot. A. Chọn khâu đồng pha Ngày nay các vi mạch đƣợc chế tạo càng nhiều, chất lƣợng ngày càng cao, kích thƣớc ngày càng gọn, ứng dụng các vi mạch vào thiết kế đồng pha có thể cho ta chất lƣợng điện áp tựa tốt và để hạn chế các nhƣợc điểm là việc mở, khóa các tranzitor trong vùng điện áp lân cận 0 là thiếu chính xác, làm cho việc nạp và xả tụ trong vùng điện áp lƣới gần 0 không đƣợc nhƣ ý muốn nên trên cơ sở đó hiện nay chúng ta thƣờng dùng sơ đồ khuất đại thuật toán (KĐTT), đƣợc mô tả ở hình a. Hình A: Khâu đồng pha (KĐTT) B. Chọn khâu so sánh: Để xác định đƣợc thời điểm cần mở của thyristor chúng ta cần so sánh hai tính hiệu Udk và Urc . việc so sách tín hiệu đó có thể đƣợc thực hiện bằng tranzitor và khâu khuất đại thuật toán . Tại thời điểm Udk = Urc đầu đầu ra của bộ so sánh lật trạng thái. SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 22 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ Khuếch đại thuật toán có hệ số khuếch đại vô cùng lớn, chỉ cần một tín hiệu rất nhỏ đầu vào, đầu ra đã có điện áp nguồn nuôi, nên ứng dụng khuếch đại thuật toán làm khâu so sánh la hợp lý nên ta có sơ đồ hình B . Hiện nay sơ đồ này đƣợc dùng rất thƣờng xuyên ƣu điểm của sơ đồ này là có thể phát xung điều khiển chính xác tại Udk = Urc. Hình B.: khâu so sánh C. Khâu tạo xung khuếch đại: Với nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở thyristor nhƣ đã nêu nhƣ trên, tầng khuất dại cuối thƣờng đƣợc thiết kế tranzitor công suất. trong thực tế ta thƣờng dùng tầng khuất đại cuối cùng bằng darlington ( hình C) ở sơ đồ này ta có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu khuếch đại công suất, khi hệ số khuếch đại đƣợc nhân lên theo thong của tranzitor. Hình C: khâu khuếch đại cuối cùng Mạch điều khiển điều áp ba pha giống mạch điều khiển của điều áp một pha khi tải đấu sao có trung tính. Vì lúc đó dòng điện tải đƣợc chạy giữa pha với trung tính. Giả SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 23 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ sử có một van hay một pha không có dòng điện cũng không làm ảnh hƣởng tới hoạt động của các van bán dẫn còn lại. ở mạch ba pha không trung tính dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạy giữa các pha với nhau. Tại mỗi thời điểm phải có hai pha hoặc ba pha có van bán dẫn, không khi nào chỉ một pha có van bán dẫn dẫn cả. Cấp xung điều khiển cho điều áp xoay chiều có thể cấp bằng xung đơn hoặc xung chùm. Cấp xung điều khiển loại nào tuỳ thuộc chế độ làm việc của tải. Thƣờng gặp hiện nay trong điều áp ba pha có hai cách điều khiển : - Xung điều khiển cấp đơn nhƣng phải đệm xung điều khiển. - Xung điều khiển cấp bằng chùm xung. D. Điều khiển bộ điều áp ba pha với xung đơn * Khi van động lực là Tiristo Khi góc điều khiển a của các van bán dẫn lớn đồng thời có hai Tirisstor cùng dẫn, nhƣ vậy xung điều khiển phải đƣợc cấp đồng thời cho cả hai Tirisstor, hơn nữa hai van đƣợc dẫn ấy phải đƣợc cấp xung theo kiểu một xung chính cần mở với một xung đệm, nguyên tắc đệm xung phải theo đúng thứ tự pha. Nhƣ việc cấp xung trên (Hình 2.7) X1- một chữ số xung cần mở T1. X6-1 xung đệm từ T6 sang T1. Trên Hình 2.7 vẽ lại đƣờng cong điện áp tải Hình 9.9 với góc mở van bán dẫn a lớn ( a = 4p ). Để có đƣờng cong điện áp pha A nhƣ hình vẽ, chúng ta cần cấp xung 6 điều khiển theo thứ tự nhƣ Hình 2.7. Mỗi Tiristo trong một chu kỳ đƣợc cấp hai xung điều khiển, trong đó xung trƣớc X1 là xung chính quyết định góc mở của nó, còn xung thứ hai X6-1 là xung đệm đƣợc nhận từ Tiristo cần mở của pha khác tới. Điện áp và dòng điện ở đây gián đoạn, vì vậy không có xung đệm X1-4 T1 không thể mở một van trong bộ điều áp ba pha đƣợc. Chúng ta hãy lý giải điều này qua mạch động lực Hình 2.6 và dạng xung điều khiển và điện áp tải Hình 2.7. Tại t2 góc a = 4p của T1(UA>0) phát xung X1 điều khiển T1 ,đồng thời đệm xung T 4 - 6 X1-4 (xung thứ hai của T4 ) lúc này với UA>>UB (điện áp pha A dƣơng hơn pha B). T1 và T4 cùng dẫn, chừng nào UA còn dƣơng hơn UB. Điện áp trên tải pha A nếu coi tải đối xứng thì UA=1/2UAB. Đến t'2 do điện áp UB dƣơng hơn UA (nếu bỏ qua ảnh hƣởng điện cảm coi góc j không đáng kể) nên T1 và T4 bị khoá tại t'2. Đến t3 là góc a = 4p của T6 (UC<0), ta phát xung X6 điều khiển T6 đồng thời 6 theo đúng thứ tự pha đệm xung T1, X6-1 lúc này do UC<<UA (điện áp C âm hơn A) nên T1 và T6 cùng dẫn, tƣơng tự nhƣ trên hai tiristo này sẽ cùng dẫn chừng nào UC âm hơn UA. Nhƣ vậy đến t3' khi điện áp UA trở nên âm hơn UC, (bỏ qua thành phần điện cảm SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 24 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ của tải nên bỏ qua góc trễ j) T6, T1 phân cực ngƣợc sẽ tự khoá, ta có điện áp trên tải UA1=1/2 UAC Hình 2.7: hình dạng đƣờng cong điện áp tải với các xung Điều khiển van Tƣơng tự nhƣ T1 , T2 đƣợc mở bởi xung chính tại t5 cùng với T3 và đƣợc mở với xung đệm của T5 tại t6 Từ những khảo sát ở trên thấy rằng tại thời điểm phát lệnh mở van mà không có xung đệm cho Tiristo ở pha kế tiếp theo thứ tự pha và ở nhóm ngƣợc lại, thì các Tiristo không thể dẫn đƣợc. SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 25 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ Hình 2.8 : Hình dạng đƣờng cong điện áp tải và các xung điều khiển khi a = p 6 H×nh 9.53: Khi góc mở van nhỏ, dòng điện tải ít gián đoạn hơn, lúc đó xung đệm chỉ có ý nghĩa tại thời điểm khởi động ban đầu thôi. Do dòng điện liên tục đƣợc đến cuối chu kỳ, nên xung đệm của các van là không có ý nghĩa khi đã khởi động xong. Trên Hình 2.8 , nếu nhƣ tại a = p phát xung mở T1, mà T4,T6 chƣa dẫn, lúc này 6 điện áp UA dƣơng hơn và UB âm hơn, dòng điện sẽ phải chạy từ A qua T1 - tải - T4 về B, nhƣng T4 chƣa dẫn, nếu không có xung điều khiển X1-4 cả T1 và T4 đều không dẫn. Yêu cầu bắt buộc tại đây phải có xung đệm X 1-4 cho T4. Khi T1 đã dẫn rồi thì xung đệm thứ hai cho van T1 - X6-1 khi mở T6 sẽ không còn ý nghĩa nữa. Ta có thể nhìn pp thấy điều này khi tạilà góc a =của T6 ,lúc này cấp xung điều khiển T6 có đệm 2 6 xung T1 , nhƣng vì T1 dẫn rồi nên xung đệm X6-1 tại đây không còn ý nghĩa nữa. Tóm lại trong điều áp 3 pha, khi góc mở nhỏ, xung đệm chỉ có ý nghĩa ở chu kỳ đầu, ngay sau khi đóng điều khiển, Khi góc mở lớn, điện áp gián đoạn nhiều, thì bắt buộc phải có xung đệm mới hoạt động đƣợc. SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 26 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? T6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ M§K T6 T1 M§K T1 M§K T4 tíi T5 Hình 2.9 : Đệm xung bằng biến áp Trong mạch điều khiển, các xung đệm đƣợc thực hiện nhƣ thế nào? Việc tạo xung đệm bằng một biến áp xung hai cuộn dây thứ cấp nhƣ Hình 2.9 .cũng có thể đƣợc thực hiện. Khi có lệnh điều khiển Tiristo T1 từ mạch diều khiển của T1 , thì đồng thời có xung điều khiển đƣa tới hai Tiristo T1 và T4. Tuy nhiên việc điều khiển nhƣ thế này cũng gặp nhƣợc điểm nhƣ đã nêu ở trên. Khi một biến áp xung cung cấp cho hai Tiristo, công suất cấp có thể không nhƣ nhau. Ngoài ra nhƣ trên Hình 2.9, tới cực điều khiển của mỗi Tiristo có hai cuộn dây thứ cấp của hai biến áp xung lấy từ hai kênh điều khiển khác nhau. Điều này sẽ làm phức tạp trong chế tạo biến áp lắp đặt , hiệu chỉnh mạch điều khiển. Vì lý do đó mà việc đệm xung bằng biến áp ít có ứng dụng trong thực tế. Phƣơng pháp đệm xung phổ biến là đƣa tới trƣớc tầng khuếch đại, nhƣ Hình 2.10. Để giải quyết bài toán cấp xung điều khiển đồng thời cho hai Tiristo, trƣớc khi đƣa tới tầng khuếch đại cần có thêm cổng hoặc H. Tín hiệu từ khâu so sánh của kênh điều khiển T1 đƣợc đƣa tới cổng hoặc của chính tầng khuếch đại T1 , ngoài ra tín hiệu SVTH: TRƢƠNG VĂN LINH – Lớp Đ2-K4 NGUYỄN HỮU LINH Trang : 27 GVHD: TH.S HOÀNG DUY KHANG @&? ĐỒ ÁN MÔN HỌC TĐĐ này còn đƣợc đƣa tới cổng hoặc của T4 để đệm xung mở T4. Tới cổng vào của H1 ngoài tín hiệu từ mạch điều khiển T1 còn thêm tín hiệu đệm đƣợc nhận từ T6 (Xem giản đồ xung hình 2.7). Lúc này để điều khiển T1 trong một chu kỳ sẽ có hai xung điều khiển: một xung thứ nhất do chính mạch điều khiển kênh T1 phát lệnh, xung thứ hai do kênh điều khiển T6 phát lệnh. . Một mạch điều khiển do bộ điều áp xoay chiều ba pha với 6 Tiristo đƣợc giới thiệu trên Hình 2.11 a cho mạch động lực Hình 2.5. Nguyên lý tạo xung điều khiển của một Tiristo T1 nhƣ mô tả trên Hình 2.11 b. Điện áp đồng pha của pha A chỉnh lƣu cả chu kỳ đƣa vào khuyếch đại thuật toán A1 và A2, tạo nên điện áp tựa UC. Điện áp tựa này đƣợc kéo lên trên trục hoành nhờ VR2 thành điện áp răng cƣa Urc. . Điện áp răng cƣa Urc so sánh với điện áp điều khiển Uđk. Tại các thời điểm t1, t2 ,t3, t4, t5, t6 , Uđk=Urc , khuyếch đại A3 lật dấu, ta có điện áp UDA. Khi cả UDA và UE dƣơng, đầu ra của cổng và V1 có xung ra trong khoảng t1- t2 tín hiệu này đƣợc đƣa tới H1 và đầu ra của H1 có xung trong khoảng t1 - t2. H1 nhận tín hiệu đồng thời của cả V1 lẫn V6. Tƣơng tự nhƣ V1 chúng ta có tín hiệu của V6 dịch pha một góc pp . Kết quả là H1 có hai xung liên tiếp và cách nhau , đầu ra biến áp xung cũng liên 33 tiếp tƣơng ứng với đầu ra H1. Trên sơ đồ Hình 2.11 a hai xung điều k