Tổng quan về công nghệ và các yêu cầu về trang bị điện cho máy doa ngang 2660

 Với nhiệm vụ như đã nêu trên, tầng khuyếch đại cuối cùng thường được thiết kế bằng Tranzitor công suất, như mô tả trên hình 1.23a . Để có xung dạng kim gửi tới Tiristor , ta dùng biến áp xung (BAX) , để có thể khuyếch đại công suất ta dùng Tr , diod D bảo vệ Tr và cuộn dây sơ cấp BAX khi Tr khóa đột ngột. Mặc dù với ưu điểm đơn giản, nhưng sơ đồ này được dùng không rộng rãi, bởi lẽ hệ số khuyếch đại của Tr loại này nhiều khi không đủ lớn để khuyếch đại được tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang .

 Tầng khuyếch đại cuối cùng bằng sơ đồ Darlington như trên hình 1.23b thường hay được dùng trong thực tế. ở sơ đồ này hoàn toàn có thể đáp ứng được yêu cầu về khuyếch đại công suất, khi hệ số khuyếch đại được nhân lên theo thông số của các Tranzitor.

 Trong thực tế xung điều khiển chỉ cần có độ rộng bé (cỡ khoảng 10 200s) mà thời gian mở thông các Tranzitor công suất dài (tối đa tới một nửa chu kỳ – 0,01 s) làm cho công suất toả nhiệt dư của Tr quá lớn và kích thước dây quấn sơ cấp BAX lớn . Để giảm công suất toả nhiệt Tr và kích thước dây quấn sơ cấp BAX chúng ta có thể thêm tụ nối tầng như hình 1.23c . Theo sơ đồ này, Tr chỉ mở cho dòng điện chạy qua trong khoảng thời gian nạp tụ, nên dòng điện hiệu dụng của chúng bé hơn nhiều lần .

 Đối với một số sơ đồ mạch, để giảm công suất cho tầng khuyếch đại và tăng số lượng xung kích mở, nhằm đảm bảo Tiristor mở một cách chắc chắn, người ta hay phát xung chùm cho các Tristor .

 

doc98 trang | Chia sẻ: huong.duong | Ngày: 05/09/2015 | Lượt xem: 906 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tổng quan về công nghệ và các yêu cầu về trang bị điện cho máy doa ngang 2660, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hau , 3 Tiristor T1 , T3, T5 tạo thành một chỉnh lưu tia 3 pha cho điện áp dương tạo thành nhóm anod , còn 3 Tiristor T2, T4, T6 ,tạo thành chỉnh lưu tia cho điện áp âm tạo thành nhóm catod, lên chỉnh lưu này ghép lại thành cầu 3 pha . Theo hoạt động của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng , dây điện chạy qua tải là dòng điện chạy từ pha này về pha kia , do đó tại mỗi thời điểm cần mở Tiristor chúng ta cần cấp hai xung điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm anod (+) ; một xung ở nhóm catod(-)) và cần chú ý thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuân thủ theo đúng thứ tự pha . Khi chúng ta cấp đúng các xung điều khiển , dòng điện sẽ chạy từ pha có điện áp dương hơn về pha có điện áp âm hơn . Ví dụ trong khoảng t1át2 pha A có điện áp dương hơn , pha B có điện áp âm hơn , với việc mở thông T1 , T4 dòng điện chạy từ A về B . Khi góc mở van nhỏ hoặc điện cảm lớn trong mỗi khoảng dẫn của một gian của nhóm này (anod hay catod) thì sẽ có hai van của nhóm kia đổi chỗ cho nhau . Điều này có thể thấy rõ trong khoảng t1át3 như hình 3-11b . Tiristor T1 nhóm anod dẫn nhưng trong nhóm catod T4 dẫn trong khoảng t1át2 còn T6 dẫn tiếp trong khoảng t2át3 . Điện áp ngược các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu 3 pha sẽ bằng 0 khi van dẫn và bằng điện áp dây khi van khoá . Ta có thể lấy ví dụ cho van T1 ; trong khoảng t1át3 T1 dẫn điện áp bằng 0, trong khoảng t3át5 van T3 dẫn lúc này van T1 chịu điện áp ngược UBA , đến khoảng t5át7 van T5 dẫn T1 sẽ chịu điện áp ngược UCA. Khi điện áp tải liên tục , như đường cong Ud trên hình 3-11b trị số điện áp tải được tính theo công thức : Ud=Ud0 cosa Còn khi góc mở các Tiristor lớn tới a>600 và tải thuần trở hoặc tải có điện cảm quá nhỏ, điện áp tải bị gián đoạn ta có : Với Ud0=2.34 U2f Và dòng điện chạy từ pha này về pha kia là do các van bán dẫn có phân cực thuận theo điện áp dây đặt lên chúng cho tới khi điện áp dây đổi dấu các van có phân cực ngược nên chúng tự khoá b.Giản đồ các đường cong cơ bản c. Điện áp tải khi góc mở a=600 Như thế sự phức tạp của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng là cầu phải mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự van do đó gây không ít khó khăn cho việc chế tạo vận hành và sửa chữa . Để đơn giản hơn người ta có thể sử dụng sơ, đồ cầu 3 pha điều khiển không đối xứng . b. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng Loại chỉnh lưu này được cấu tạo từ một nhóm (anod hoặc catod) điều khiển và một nhóm không điều khiển như mô tả trên hình 3-12a . Nguyên lý hoạt động và các đường cong điện áp tải , khoảng dẫn các van được mô tả như hình 3-12b . Theo đó các Tiristor được dẫn thông từ thời điểm có xung mở cho đến khi mở Tiristor của pha kế tiếp ví dụ , T1 mở thông từ t1 (thời điểm phát xung T1 ) tới t3(thời điểm phát xung mở T2) . Trong trường hợp điện áp tải gián đoạn Tiristor được dẫn từ thời điểm có xung mở cho đến khi điên áp đổi dấu . Các diod tự động dẫn dòng khi điện áp đặt lên chúng thuận chiều . Ví dụ : D1 phân cực thuận trong khoảng t4át6 và nó sẽ mở cho dòng điện chạy từ pha B về pha A trong khoảng t4át5 và từ pha C về pha A trong khoảng t5át6 . Chỉnh lưu cầu 3 pha ĐK không đối xứng có dòng điện và điện áp tải liên tục khi góc mở các van bán dẫn nhỏ hơn 600 khi góc mở tăng lên và thành phần điện cảm của tải nhỏ , dòng điện áp của tải sẽ gián đoạn . Theo dạng sóng điện áp tải ở trên trị số điện áp trung bình trên tải bằng 0 khi góc mở đạt tới 1800 . Người ta có thể coi điện áp trung bình trên tải là kết quả của tổng hai điện áp chỉnh lưu tia 3 pha . Ta có : Còn điện áp tải được tính : Trong đó : Tuy việc kích mở các van điều khiển trong chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển dễ dàng hơn nhưng các điều hoà bậc cao của tải và nguồn lớn hơn . vậy nên , so với chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng thì trong sơ đồ này việc điều khiển các van được dễ dàng hơn thực hiện đơn giản hơn . Ta có thể coi mạch điều khiển của bộ chỉnh lưu này như điều khiển một chỉnh lưu tia ba pha . Vậy nên , có thể nói chỉnh lưu cần 3 pha hiện nay là sơ đồ có chất lượng điện áp tốt nhất, hiệu suất sử dụng biến áp tốt nhất nhưng cũng là sơ đồ phức tạp nhất. Đ . 2 . lựa chọn sơ đồ mạch động lực. Sau khi tìm hiểu về các thông số cơ bản, đặc điểm, hoạt động của các loại sơ đồ chỉnh lưu dòng điện xoay chiều hiện nay; cùng với việc phân tích ưu, nhược điểm của từng sơ đồ; căn cứ vào các yêu cầu của việc lựa chọn sơ đồ thiết kế, chúng ta có thể tiến hành lựa chọn một sơ đồ mạch động lực hợp lý cho tải của ta là động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Do giải điều khiển rộng , độ ổn định dòng điện và điện áp, yêu cầu về chất lượng điện áp một chiều cao. Mặt khác nguồn cấp ở đây là lưới ba pha công nghệ. Cho nên, chúng ta cần phải chọn chỉnh lưu ba pha . Công suất của động cơ một chiều ở đây không quá lớn . Hơn nữa yêu cầu về chất lượng điện một chiều không quá cao nên ta có thể chọn sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha . Đặc biệt động cơ điện một chiều của ta lại có điện áp một chiều định mức là 220V . Bởi vậy , sơ đồ tia ba pha có ưu điểm hơn tất cả . Thật vậy , theo sơ đồ này khi chỉnh lưu trực tiếp từ lưới chúng ta có điện áp một chiều là : 220.1,17 = 257 V . Như thế , để có điện áp là 220V nhất thiết phải chế tạo máy biến áp mà chỉ cần tạo một cuộn kháng lọc của van là đủ. Mặt khác , chọn chỉnh lưu tia ba pha thì việc điều khiển đơn giản hơn so với các chỉnh lưu nhiều pha khác , đường cong điện áp tải đẹp hơn , trơn hơn ... Sau đây là các thông số cơ bản của mạch lực : Tính chọn van động lực : Các van động lực được chọn dựa vào các yếu tố cơ bản là : Dòng điện tải, sơ đồ chọn , điều kiện làm việc và điện áp làm việc . Với sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha trong đó : Ud =220V. Ta có : * . Điện áp ngược của van là : Với : U2 = Ud / Ku . Thay vào (1) ta được : Trong đó : Ud : điện áp tải . U2 : điện áp xoay chiều (nguồn) Ulv : điện áp làm việc của van . Knv , Ku : các hệ số điện áp ngược , điện áp tải ( Tra bảng 1- Tài liệu hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh-- ) Đối với sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha thì : Thay số ta được : - Điện áp, dòng điện làm việc của van là : Với : Khd =0.58 (Tra từ bảng 2- Tài liệu HDTKĐ TCS- trần văn thịnh) ịTa được : Với: Ihd , Id : dòng điện hiệu dụng của van và dòng điện tải . Khd : hệ số xác định dòng điện hiệu dụng . * . Để có thể chọn van theo điện áp hợp lý, thì điện áp ngược của van cần chọn lớn hơn điện áp làm việc của van theo công tắc (2) qua một hệ số dự trữ . Unv = Kdtu .Ulv Chọn Kdtu =(1,6á2) ở đây ta chọn Kdt=1,8 vậy nên Unv =1,8.460,6=830 (V) Idmv =KI . Ilv (3) Với điều kiện làm việc của van là có cách toả nhiệt với đầy đủ diện tích toả nhiệt, không quạt đối lưu không khí , ta có : Ilv = (10á30) % Iđm Thường chọn : Ilv = (25á28) % Iđm ở đây ta chọn : Ilv = 28%Iđm Tra bảng thông số các van , chọn các van với thông số điện áp ngược (Unv), dòng điện định mức (Iđmv) lớn hơn gần nhất với các thông số đã tính được ở trên ta được . Tiristor loại P 027 RH10CGO với các thông số định mức sau : - Điện áp ngược cực đại của van là : Unvmax =1000V - Dòng điện làm việc (định mức) cực đại là : Idmv =100A - Dòng điện đỉnh cực đại : Ipikmax =350A - Dòng điện xung điều khiển : Igmax =100mA - Điện áp xung điều khiển : Ugmax =3.0V - Dòng điện tự giữ : Ih =400mA - Dòng điện rò : Ir =10mA - Sụt áp trên Thyristo ở trạng thái dẫn : DUmax =2.57V -Đạo hàm điện áp : Thời gian chuyển mạch (mở và khoá) : tcm =35ms Nhiệt độ làm việc cực đại : Tmax=1500c Tính toán cuộn kháng lọc dòng điện đập mạch Cuộn kháng lọc để đảm bảo lọc các sóng hài của điện áp chỉnh lưu Ud(t) . Nó duy trì dòng điện tải Id(t) liên tục trong dải điều chỉnh từ Idmin đến Idmax . Lọc (chặn ) để cho dòng điện xoay chiều trên tải chỉ vào khoảng (3%á5%) Idđm. Trị số điện cảm cuộn kháng lọc thành phần dòng điện đập mạch cần thiết lập được tính theo biểu thức : Với : Idmin =(3%á5%)Iđm Trong đó : Lct : trị số điện cảm lọc đập mạch cần thiết [H] Idmin : dòng điện tải nhỏ nhất nhất (A) Iđm : dòng điện định mức của tải (A) M : số lần đập mạch trong một chu kỳ w =314 – Tần số góc (rad/s) Up : Trị số hiệu dụng của thành phần sóng hài bậc 1 của điện áp chỉnh lưu Ud0 [V] . Tra bảng - hình dưới với a =900 . Ta được : Up =0,53 Ud0 Thay số ta có: Idmin =0,03 Idm =0,03 *14,8 =0,444 (A) Up = 0,53. Ud0 Udo : điện áp chỉnh lưu không tải . Gọi a=amin =100 là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới Khi không tải : Ud0 =Ud + DUv +DUBa +DUdn Ta có phương trình cân bằng điện áp khi có tải là : Ud0 cos(amin) = Ud + DUv + DUBa + DUdn Trong đó : amin = 100 : góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới DUv =2,57 V : Sụt áp trên Tiristor DUdn= 0 : Sụt áp trên dây nối. DUBa= DUr +Dx – Sụt áp trên máy biến áp. ở đây coi DUBa =0 ị Thay vào ta được : Up = 0,53.226 ằ 116,6V Điện cảm mạch phần ứng động cơ được tính theo công thức Umanxki-Lindvil : Trong đó : g=0,25 : hệ số lấy cho động cơ cuộn bù ị Llọc = Lct – (Lưđ/c + LBa) ở đây LBa =0 ị Llọc = 0,394 – 0,012 = 0,382 (H). (*) Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc: Các thông số ban đầu: - Điện cảm yêu cầu của cuộn kháng lọc : Ll = 0,382 (H) - Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng : Im =14,8 (A) - Biên độ dòng xoay chiều bậc 1 : I1m = 0,33. Idm = 0,444 (A) 1. Do điện cảm cuộn kháng lớn và điện trở rất bé nên ta có thể coi tổng trở cuộn kháng xấp xỉ bằng điện kháng của cuộn kháng : Zk ằ Xk = 2pf’..Lk=2p.3.50.0,392=359,84 (W) 2. Điện áp xoay chiều rơi trên cuộn kháng lọc : 3 . Công suất của cuộn kháng lọc là : 4. Tiết diện cực từ chính của cuộn kháng lọc : KQ : hệ số phụ thuộc phương thức làm mát , khi làm mát bằng không khí tự nhiên KQ= 5 Chuẩn hoá tiết diện trụ theo kích thước có sẵn : Chọn Q = 3,25 (cm2) 5 . Kết cấu mạch từ cuộn kháng lọc : Chọn loại thép $ 330A, tấm thép dày 0,35 mm . a =20 mm b =25 mm Ta có kết cấu mạch từ cuộn kháng lọc như hình vẽ dưới đây : 6. Chọn mật độ từ cảm trong trụ BT = 0,8 T 7. Khi có thành phần điện xoay chiều chạy qua cuộn kháng lọc thì trong cuộn kháng sẽ xuất hiện một sức điện động EK : EK =4,44 . w.f’.BT.Q Gần đúng ta có thể viết : EK = DU = 216,5 (v) ị W=956 (vòng) 8. Ta có dòng điện chạy qua cuộn kháng : i(t)=Id + I1m cos(60 +j1) Dòng điện hiệu dụng chạy qua cuộn kháng : 9. Chọn mật độ dòng điện qua cuộn kháng: J=2,75 (A/mm2) 10. Tiết diện dây cuốn cuộn kháng. Chọn dòng tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B, chọn SK=5,73mm2 (theo bảng 3-Tài liệu hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất --Trần Văn Thịnh--) Với kích thước dây: aK.bK=1,35.4,40 (mm.mm) Tính lại mật độ dòng điện: 11. Chọn hệ số lấp đầy: 12. Diện tích cửa sổ: 13. Tính kích thước mạch từ: QCS=c.h chọn m = h/a = 6 ị h=6a=6.20=120(mm) 14.Chiều cao mạch từ. H = h+a = 120+20 = 140(mm) 15.Chiều dài mạch từ: L=2.c+2.a = 2.80 +2.20 = 200(mm) 16.Chọn khoảng cách gông tới cuộn dây: hg=2mm 17.Tính số vòng dây trên một lớp: Với W1=26(vòng) 18.Số lớp dây quấn: Mỗi lớp có 26 vòng. 19. Chọn khoảng cách cách điện giữa dây quấn với tụ: a01=3mm. Cách điện giữa mỗi lớp: cd1=0,1 mm 20. Bề dày cuộn dây: Bd=(aK+cd1).n1=(1,35+0,1).48=69,6(mm) 21.Tổng bề dày cuộn dây: BdS=Bd+a01= 69,6 + 3 = 72,6 (mm) 22.Chiều dài của vòng dây trong cùng: l1=2.(a+b)+2.p.a01=2(20+30)+2.3.p=118,84(mm) 23 . Chiều dài của vòng dây ngoài cùng : l2 = 2(a + b) + 2 .p.(ao1 + Bd) = 2(20 +30) + 2(3 + 69,6). p= 555,9(mm) 24.Chiều dài trunh bình của một vòng dây: 25. Điện trở của dây quấn ở 750 Ta thấy R = 1,672 (W ) << 359,84 (W) = XK Nên có thể bỏ qua điện trở được. 26. Thể tích sắt. 27.Khối lượng sắt: MFe=VFe.mFe=0,264.7,85=2,0723(kg) mFe : khối lượng riêng của sắt, mFe=7,85kg/dm3. 28.Khối lượng đồng: MCu = VCu . mCu =SK . ltb . W . mCu =5,38 . 337,4 .10-6 . 1250 . 8,9 = 20,19 (kg) Trong đó : mCu = 8,9 (kg/dm3) khối lượng riêng của đồng. Chương 4 Thiết kế hệ điều khiển cho hệ thống T-Đ có đảo chiều Đ1 . Nguyên tắc cơ bản xây dựng hệ truyền động T- Đ đảo chiều Trong quá trình xây dựng mạch điều khiển cho hệ thống T- Đ của ta thì một yêu cầu quan trọng đặt ra là phải đảo chiều quay của động cơ một chiều (để dẫn đến việc đảo chiều quay của truyền động chính ) . Do chỉnh lưu dùng Tiristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển được khi mở , còn khoá theo điện áp lưới . Cho nên việc truyền động van đảo chiều khó khăn và phức tạp hơn hệ truyền động máy phát - động cơ . Có hai nguyên tắc cơ bản xây dựng hệ truyền động T- Đ đảo chiều : Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ động cơ Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng . Trong thực tế các sơ đồ truyền động (T- Đ) đảo chiều có nhiều song đều được thực hiện theo một trong hai nguyên tắc trên . Đ2 . Lựa chọn sơ đồ truyền động (T- Đ) có đảo chiều thích hợp Từ những yêu cầu về công nghệ đã tìm hiểu ở chương đầu , qua tìm hiểu về tải đến đây ta có thể đưa ra 2 loại sơ đồ chính cần lựa chọn : *. Sơ đồ truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần cứng động cơ và đảo chiều quay bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần cứng . *. Sơ đồ truyền động theo phương pháp điều khiển riêng bằng logic điện tử . 1.Sơ đồ truyền động dùng các công tắc tơ chuyển mạch Theo sơ đồ này , người ta dùng một bộ nguồn chỉnh lưu cấp cho phần ứng và công tắc tơ thuận nghịch chuyển mạch ở phần ứng của động cơ để đảo chiều quay . Điều này được thể hiện ở hình 4-1 dưới đây : Dựa vào sơ đồ trên ta thấy , khi động cơ chạy thuận , các công tắc tơ N1 ,N2 mở (không cho dòng điện chạy qua) Do đó dòng điện từ bộ nguồn chỉnh lưu sẽ chạy qua công tắc tơ thuận I1 qua động cơ và cuối cùng qua công tắc T2 . Trên hình vẽ dòng điện ith sẽ chạy theo chiều AEFB . Ngược lại khi đảo chiều quay của động cơ (động cơ chạy ngược ) Các công tắc tơ thuận T1 và T2 sẽ được mở ra , còn các công tắc tơ ngược N1 , N2 đóng lại cho dòng điện chạy qua theo chiều từ phía phải sang trái . Trên hình vẽ chiếu của dòng điện ứng khi đảo chiều là AFEB Khi sử dụng sơ đồ này đòi hỏi phải có một thời gian trễ nhất định để đóng cắt các công tắc tơ . Mặt khác , việc đóng mở các công tắc tơ được thực hiện bằng tay nên khả năng tự động hoá của loại sơ đồ này không cao . Mặc dù , về nguyên tắc loại sơ đồ này vẫn đảm bảo yêu cầu về công nghệ và tải cho hệ thống của ta . Tuy nhiên , do các yêu cầu tự động hoá ngày càng cao mà ta nên lựa chọn sơ đồ mạch có tính liên tục cao hơn . 2. Sơ đồ truyền động theo phương pháp điều khiển riêng bằng logic điện tử Về nguyên tắc điều khiển có thể chia làm hai loại chính là : điều khiển chung và điều khiển riêng . ở đây ta chỉ xét phương pháp điều khiển riêng . Truyền động T - Đ đảo chiều điều khiển riêng : Khi điều khiển riêng hai bộ chỉnh lưu làm việc riêng rẽ nhau , tại một thời điểm chỉ phát xung điều khiển vào một bộ chỉnh lưu còn bộ kia bị khoá do không có xung điều khiển . Hệ có hai bộ chỉnh lưu là : CL1 và Cl2 với các mạch phát xung điều khiển tương ứng là FX1 và FX2 . Với nguyên tắc hoạt động là khi CL1 làm việc thì CL2 nghỉ và nguợc lại khi CL2 làm việc thì CL1 nghỉ . Trong khoảng thời gian 0 á t1 , CL1 làm việc ở chế độ nghịch lưu với góc : a < P / 2 . Còn CL2 khoá . Tại t1 phát lệnh đảo chiều bởi iLđ , góc điều khiển a1 tăng đột biến đến lớn hơn P / 2 , dòng phần ứng giảm dần về không , lúc này cắt xung điều khiển để khoá CL1 , thời điểm t2 được xác định bởi cảm biến dòng điện không SI1 . Trong khoảng thời gian trễ t = t3 – t2 , CL1 bị khoá hoàn toàn dòng điện phần ứng bị triệt tiêu . Tại t3 , kích cho FX2 mở Cl2 với góc a2>P/ 2 Và sao cho dòng điện phần ứng không vượt quá giá trị cho phép , động cơ được hãm tái sinh , động cơ được hãm tái sinh . Nếu nhịp điệu a2 giảm phù hợp với quán tính của hệ thì có thể dùng dòng điện hãm và dòng điện ngược không đổi . Điều này , được thực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện của hệ thống . Hệ truyền động đảo chiều điều khiển riêng có ưu điểm là làm việc an toàn , không có dòng điện cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi . Tuy nhiên , phải kiểm soát không dòng điện , đảm bảo cho bộ chỉnh lưu vừa cắt lại vừa khoá hoàn toàn .Mặt khác , nó cần một khoảng thời gian trễ trong đó dòng điện động cơ bằng không . Để bảo vệ động cơ và bảo vệ van không bị đánh thủng do dòng điện ngược . Tóm lại , đây là hệ thống điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng , chất lượng của hệ thống này được đánh giá sai số tốc độ xấp xỉ sai số tốc độ tự nhiên . Với những ưu điểm nổi bật là độ tác động nhanh ,cao , không gấy tiếng ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao , điều này thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao các đặc tính của hệ thống . Như vậy , sơ đồ truyền động đảo chiều điều khiển riêng là hợp lý đối với tải và hệ thống truyền động của ta . Đ3 .TíNH CHọN CáC THIếT Bị ĐộNG LựC 1 . Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn . Khi làm việc với dòng chạy qua trên van có sự sụt áp do đó có tổn hao công suất Dp , tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn . Mặt khác , van bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcp nào đó (ở đây Tcp khoảng 1250c ) . Nếu quá nhiệt độ cho phép Tcp thì các van bán dẫn sẽ bị phá hỏng . Để van bán dẫn làm việc an toàn không bị đánh thủng do nhiệt ta phải chọn và thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý . (*) Tính toán cách toả nhiệt : -Tổn thất công suất trên 1 Tiristor : DP = DU. Ilv =2,57 .25.5 =65.54 (w) -Diện tích bề mặt toả nhiệt : Trong đó : Dp – Tổn hao công suất T - Nhiệt độ chênh lệch so với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường Tmt =400c . Nhiệt độ làm việc cho phép của Tiristor Tcp = 1250c . Chọn nhiệt độ trên cách toả nhiệt Tlv = 800c Ta có : T =Tlv- Tmt =80-40 = 400c Km – hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ . Km = 8 (w/m2.0c) ịVậy : Chọn loại cách toả nhiệt có 12 cánh , kích thước mỗi cách a.b=10.10(cm.cm). Tổng diện tích toả nhiệt của cách là : d = 12.2.10.10=2400 (cm2) =0,24 (cm2) 2. Bảo vệ quá dòng điện cho van : (*) Aptomat : Dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ khi quá tải và ngắn mạch Tiristor, ngắn mạch đầu ra của bộ biến đổi, ngắn mạch ở các chế độ nghịch lưu... Chọn một Aptomat có : Uđm =220 (V) Có 3 tiếp điểm chính, có thể đóng cắt bằng tay hoặc nam châm điện . Chỉnh định dòng ngắn mạch : Chỉnh định dòng quá tải : Dòng cầu chì (dây chảy) tác động nhanh (khoảng vài m.s) . Loại dòng chảy nàylàm bằng bạc lá, đặt trong vỏ bắng sứ có chứa cát, thạch anh hoặc nước cất. Dòng chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch cá Tiristor, ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu Nhóm 1CC có : Uđm =220V Dòng điện định mức dây chảy nhóm 1CC : I1CC = 1,1. Id =13,3(A) Nhóm 2CC : Dòng điện định mức dòng chảy nhóm 2CC : I2CC = 1,1 . 25,5 = 28 (A) Nhóm 3CC : Dòng điện định mức dây chảy nhóm 3CC : I3CC = 1,1 . Id = 1,1 . 14,8 = 16,3 (A) Vậy chọn cầu chì nhóm : 1CC loại 15(A) 2CC loại 30(A) 3CC loại 20(A) 3. Bảo vệ quá điện áp cho van : Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt các Tiristor được thực hiện bằng cách mắc R-C song song với Tiristor . Khi có sự chuyển mạch, các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra suất điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá trình điện áp giữa Anod và catod của Tiristor . Khi có mạch R-C mắc song song với Tiristor, tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên Tiristor không bị quá điện áp. Theo kinh nghiệm R=(5 á 30 )W ; C = (0,25 á 4) mF ở đây ta chọn : R=5W ; C = 0,25 mF x4-2 thiết kế mạch điều khiển tiristor 1. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển. Điều khiển Tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay thường gặp là điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính . Ta có thể mô tả theo hình 1 (...) như sau : Khi điện áp xoay chiều hình sin đặt vào Anod của Tiristor, để có thể điều khiển được góc mở a của Tiristor trong vùng điện áp dương Anod ta cần tạo một điện áp tựa dạng tam giác, ta thường gọi điện áp tựa là điện áp răng của Urc . Sau đó dùng một điện áp một chiều Uđk so sánh với điện áp tựa . Tại thời điểm(t1, t4) điện áp tựa bằng điện áp điều khiển (Urc =Uđk) , trong vùng điện áp dương Anod thì phát xung điều khiển Xđk Tiristor được mở từ thời điểm có xung điều khiển (t1, t4) cho tới cuối bán kỳ (hoặc tới khi dòng điện bằng 0). 2. Các khâu cơ bản trong mạch điều khiển Tiristor : Để thực hiện được nguyên lý điều khiển mạch nói trên thì mạch điều khiển phải có các khâu cơ bản sau : a.Khâu đồng pha : Có nhiệm vụ tạo điện áp tựa răng của Urc trùng pha với điện áp anod của Tiristor Một số khâu đồng pha điển hình : Sơ đồ dùng diod và tụ ( Hình 1.21a) là sơ đồ đơn giản, dễ thực hiện, linh kiện ít nhưng chất lượng điện áp không tốt. Độ dài của phần biến thiên tuyến tính của điện áp tựa không phủ hết1800 . Do đó góc mở van lớn nhất bị giới hạn. Nếu theo sơ đồ này điện áp tải không điều khiển được từ 0 tới cực đại mà từ một trị số nào đó đến cực đại. Để khắc phục nhược điểm về dải điều chỉnh ở sơ đồ hình 1.21a. người ta sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa bằng sơ đồ dùng Tranzitor và tụ (Hình 1.21b). Theo sơ đồ này, điện áp tựa có phần biến thiên tuyến tính phủ hết nửa chu kỳ điện áp . Do vậy khi cần điều khiển điện áp từ 0 tới cực đại là hoàn toàn có thể được . Với sự ra đời của các linh kiện ghép quang, chúng ta có thể sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa bằng bộ ghép quang như hình 1.21c . Nguyên lý và chất lượng điện áp tựa của hai sơ đồ hình 1.21b và c tương đối giống nhau . Tuy nhiên ở sơ đồ hình 1.21c không cần biến áp đồng pha, do đó có thể đơn giản hơn trong việc chế tạo và lắp đặt. Ngày nay, các vi mạch được chế tạo ngày càng nhiều, chất lượng ngày càng cao, kích thước ngày càng gọn. Việc ứng dụng các vi mạch vào thiết kế mạch đồng pha có thể cho ta chất lượng điện áp tựa tốt. Trên sơ đồ hình 1.21d mô tả sơ đồ tạo điện áp tựa dùng KĐTT khuyếch đại thuật toán. b. Khâu so sánh : Có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp tựa Urc với điện áp điều khiển Uđk , tìm thời điểm hai điện áp này bằng nhau (Uđk = Urc) . Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau phát xung ở đầu ra để gửi sang tầng khuyếch đại. Sơ đồ một số khâu thường gặp Để xác định được thời điểm cần mở Tiristor chúng ta cần so sánh hai tín hiệu Uđk và Urc . Việc so sánh các tín hiệu đó có thể được thực hiện bằng Tranzitor như hình 1.22a . Tại thời điểm Uđk = Urc đầu vào Tra lật trạng thái từ khoá đang mở( hay ngược lại từ mở sang khoá), lam cho điện áp ra cũng bị lật trạng thái, tại đó chúng ta đánh dấu được thời điểm cần mở Tiristor. Với mức độ mở bão hoà của Tr phụ thuộc vào hiệu Uđk ± Urc = Ub hiệu này có vùng điện áp nhỏ hàng mV, làm cho Trazito không làm việc ở chế độ đóng cắt như mong muốn . Do đó nhiều khi thời điểm mở Tiristor bị lệch khá xa so với thời điểm cần mở tại Uđk = Urc . Khuếch đại thuật toán (KĐTT) có hệ số khuếch đại vô cùng lớn, chỉ cần một tín hiệu rất nhỏ (cỡ mV) ở đầu vào, đầu ra đã có điện áp nguồn nuôi, nên việc ứng dụng KĐTT làm khâu so sánh là hợp lý. Các sơ đồ so sánh dùng KĐTT trên hình 1.22b,c rất thường gặp trong các sơ đồ mạch hiện nay. Ưu điểm hơn hẳn của các sơ đồ này là có thể phát xung điều khiển chính xác tại Uđk = Urc . c. Khâu khuyếch đại : Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Tiristor, xung để mở Tiristor có yêu cầu : Sườn dốc thẳng đứng, để đảm bảo yêu cầu Tiristor mở tức thời khi có xung điều khiển đủ độ rộng với độ rộng xung lớn hơn thời gian mở của Tiristor, đủ công suất, cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực ( nếu điện áp động lực quá lớn) Một số sơ đồ khuyếch đại thường gặp : Với nhiệm vụ như đã nêu trên, tầng khuyếch đại cuối cùng thường được thiết kế bằng Tranzitor công suất, như mô tả trên hình 1.23a . Để có xung dạng kim gửi tới Tiristor , ta dùng biến áp xung (BAX) , để có thể khuyếch đại công suất ta dùng Tr , diod D bảo vệ Tr và cuộn dây sơ cấp BAX khi Tr khóa đột ngột. Mặc dù với ưu điểm đơn giản, nhưng sơ đồ này được dùng không rộng rãi, bởi lẽ hệ số khuyếch đại của Tr loại này nhiều khi không đủ lớn để khuyếch đại được tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang . Tầng khuyếch đại cuối cùng bằng sơ đồ Darlington như trên hình 1.23b thường hay được dùng trong thực tế. ở sơ đồ này hoàn toàn có thể đáp ứng được yêu cầu về khuyếch đại công suất, khi hệ số khuyếch đại được nhân lên theo thông số của các Tranzitor. Trong thực tế xung điều khiển chỉ cần có độ rộng bé (cỡ khoảng 10 á 200ms) mà thời gian mở thông các Tranzitor công suất dài (tối đa tới một nửa chu kỳ – 0,01 s) làm cho công suất toả nhiệt dư của Tr quá lớn và kích thước dây quấn sơ cấp BAX lớn . Để giảm công suất toả nhiệt Tr và kích thước dây quấn sơ cấp BAX chúng ta có thể thêm tụ nối tầng như hình 1.23c . Theo sơ đồ này, Tr chỉ mở cho dòng điện chạy qua trong khoảng thời gian nạp tụ, nên dòng điện hiệu dụng của chúng bé hơn nhiều lần . Đối với một số sơ đồ mạch, để giảm công suất cho tầng khuyếch đại và tăng số lượng xu

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDA0453.DOC
Tài liệu liên quan