Đề tài Chỉnh lưu tia 3 FA dung TCA 785

ở phần trước. Phương trình đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ dùng máy phát. Như vậy khi thay đổi UKF (hoặc iKF) ta sẽ được 1 họ đường đặc tính cơ song song nhau ở cả 4 góc phần tư. Bộ biến đổi T-Đ: Là phương pháp biến đổi điện tử, bán dẫn Ta xét hệ T-Đ không đảo chiều: Chế độ dòng liên tục: Ed = Ed0 . Vậy khi ta thay đổi góc điều khiển thì Ed thay đổi từ Ed0 đến –Ed0 và ta sẽ được 1 hệ đặc tính cơ song song nằm ở mức bên phải của mặt phẳng toạ độ. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU TIRISTOR HÌNH TIA BA PHA. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU (HỆ T – Đ) CÓ ĐẢO CHIỀU. I/ Chỉnh lưu hình tia 3 pha: Sơ đồ và dạng sóng: Gồm 1 máy biến áp 3 pha có thứ cấp nối Y0, 3 pha tiristor nối với tải như hình vẽ. Điều kiện khi cấp xung điều khiển chỉnh lưu: +Thời điểm cấp xung điện áp pha tương ứng phải dương hơn so với trung tính. +Nếu có các tiristor khác đang dẫn thì điện áp pha tương ứng phải dương hơn pha kia. Vì thế phải xét đến thời gian cấp xung đầu tiên. Góc mở tự nhiên: +Góc mở được xác định từ lúc điện áp đặt lên van tương ứng chuyển từ âm đến 0 (từ đóng sang khoá) cho đến khi bắt đầu đặt xung điều khiển vào. +Điện áp gây nên quá trình chuyển mạch: điện áp dây. + : góc dẫn : góc chuyển mạch Nguyên lý hoạt động: Giả thiết tải : R, Eu , chuyển mạch tức thời. Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp: *Nhịp V1: khoảng thời gian từ . Tại điện áp đặt lên u1 > 0, có xung kích khởi: T1 mở, khi đó: T1 mở, T2, T3 đóng, lúc này: +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u1 : ud = u1 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện qua van 1: id = Id = i1 +Dòng điện qua T2, T3 bằng 0: i2 = i3 = 0 Trong nhịp V1: uV2 từ âm chuyển lên 0, khi uV2 = 0 thì T2 mở, lúc này uV1 = u1 – u2 = 0 và bắt đầu âm nên T1 đóng, kết thúc nhịp V1, bắt đầu nhịp V2. *Nhịp V2: từ Lúc này: T2 mở, T1, T3 đóng. +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u2: ud = u2 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 2: id = Id = i2 +Dòng điện qua T1, T3 bằng 0: i1 = i3 = 0 Trong nhịp V2: uV3 từ âm chuyển lên 0, khi uV3 = 0 thì T3 mở, lúc này uV2 = u2 – u3 = 0 và bắt đầu âm nên T2 đóng, kết thúc nhịp V2, bắt đầu nhịp V3. *Nhịp V3: từ Lúc này: T3 mở, T1, T2 đóng. +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u3: ud = u3 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 3: id = Id = i3 +Dòng điện qua T1, T2 bằng 0: i1 = i2 = 0 Trong nhịp V3: uV1 từ âm chuyển lên 0, khi uV1 = 0 thì T1 mở, lúc này uV3 = u3 – u1 = 0 và bắt đầu âm nên T3 đóng, kết thúc nhịp V3, bắt đầu nhịp V1. Trong mạch tải có điện cảm L nên id thực tế là dòng liên tục, id = Id Góc mở được tính từ giao điểm của 2 điện áp pha. Trị trung bình của điện áp tải: Trùng dẫn: Giả sử T1 đang cho dòng chảy qua, iT1 = Id. Khi cho xung điều khiển mở T2. Cả 2 tiristor T1 và T2 đều cho dòng chảy qua làm ngắn mạch 2 nguồn ea và eb. Nếu chuyển gốc toạ độ từ sang ta có: Điện áp ngắn mạch: Dòng điện ngắn mạch được xác định bởi phương trình: Do đó: II- Tổng quan về Tiristor : 1/ Cáúu taûo: A P1 P2 N1 K N2 G J2 J3 Ei J1 + + + + + + + + + Hçnh 2-1 Laì duûng cuû baïn dáùn gäöm 4 låïp baïn âáùn loaûi P vaìN gheïp xen keî nhau vaì coï 3 cæûc anäút, catäút vaì cæûc âiãöu khiãøn riãng G Kí hiệu: 2/ Nguyãn lyï hoaût âäüng : Khi tiristor âæåüc näúi våïi nguäön mäüt chiãöu E > 0 tæc cæûc dæång âàût vaìo anäút cæûc ám âàût vaìo catäút, thç tiãp giaïp J1, J3 âæåüc phán cæûc thuáûn coìn miãön J2 phán cæûc ngæåüc, gáön nhæ toaìn bäü âiãûn aïp âæåüc âàût lãn màût gheïp J2, âiãûn træåìng näüi taûi E1 cuía J2 coï chiãöu tæì N1 hæåïng tåïi P2. Âiãûn træåìng ngoaìi taïc âäüng cuìng chiãöu våïi E1, vuìng chuyãøn tiãúp laì vuìng caïch âiãûn caìng âæåüc måí räüng ra, khäng coï doìng âiãûn chaûy qua tiristor màûc duì noï âæåüc âàût dæåïi 1 âiãûn aïp. Måí tiristor : Nãúu cho mäüt xung âiãûn aïp dæång Ug taïc âäüng vaìo cæûc G (dæång so våïi K ) thç caïc electron tæ N2 chaûy sang P2. Âãún âáy mäüt säú êt trong chuïng chaíy vãö nguäön Ug vaì hçnh thaình doìng âiãöu khiãøn Ig chaíy theo maûch G1 - J3 - K - G , coìn pháön låïn âiãûn tæí dæåïi sæïc huït cuaí âiãûn træåìng täøng håüp cuía màût J2 lao vaìo vuìng chuyãøn tiãúp naìy chuïng âæåüc tàng täúc do âoï coï âäüng nàng ráút låïn seî beí gaíy caïc liãn kãút giæîa caïc nguyãn tæí Si, taûo nãn caïc âiãûn tæí tæû do måïi. Säú âiãûn tæí naìy laûi tham gia bàõn phaï caïc nguyãn tæí Si khaïc trong vuìng chuyãøn tiãúp. Kãút quaí cuía caïc phaín æïng dáy chuyãön naìy laìm xuáút hiãûn caìng nhiãöu âiãûn twr chaûy vaìo vung N1 qua P1 vaì âãún cæûc dæång cuía nguäön âiãûn ngoaìi, gáy nãn hiãûn tæåüng âáùn âiãûn aìo aût laìm cho J2 tråí thaình màût gheïp dáùn âiãûn bàõt âáöu tæì mäüt diãøm naìo âoï åí sung quanh cæûc räöi phaït triãøn ra toaìn bäü màût gheïp våïi täúc âäü lan truyãön khoaíng 1m/100ms -E +E K T R2 Rt R1 Hçnh 2-2a - Mäüt trong nhæîng biãûn phaïp âån giaín nháút âãø måí Tiristor âæåüc trçnh baìy trãn hçnh veî. . Khi âäúng måí K, nãúu Ig > Igst thç T måí ( Ig » (1,1 ¸1,2 ). Igst ) Ig : Giaï trë doìng âiãöu khiãøn ghi trong säø tay tra cæïu tiristor R2 = 100¸ 1000(W) Coï thãø hçnh dung nhæ sau : Khi dàût tiristor åí UAK > 0 thç tiristor åí tçnh traûng sàôn saìn måí cho doìng chaíy qua, nhæng noï coìn âåüi tên hiãûu Ig åí cæûc âiãöu khiãøn, nãúu Ig > Igst thç tiristor måí. Khoaï Tiristos: Mäüt khi tiristor âaî måí thç tên hiãûu thç tên hiãûu Ig khäng coìn taïc duûng næîa. Âãø khoaï tiristor coï 2 caïch : . Giaím doìng âiãûn laìm viãûc I xuäúng giaï trë doìng duy trç Idt . Âàût mäüt âiãûn aïp ngæåüc lãn tiristor UAK < 0, hai màût J1, J3 phán cæûc ngæåüc, J2 phán cæûc thuáûn. Nhæîng âiãûn tæí træåïc thåìu âiãøn âaío cæûc tênh UAK < 0 âang coï màût taûi P1, N1, P2, báy giåì âaío chiãöu haình trçnh, taûo nãn doìng âiãûn ngæåüc chaíy tæì Catäút vãö Anäút vaì vãö cæûc ám cuía nguäön âiãûn aïp ngoaìi. C C Rt2 Rt1 +E T R +E T2 T1 K B A Hçnh 2-2b Hçnh 2-2c - Luïc âáöu quaï trçnh tæì t0® t1, doìng âiãûn ngæåüc khaï låïn, sau âoï J1, J3 tråí nãn caïch âiãûn. Coìn mäüt êt âiãûn tæí âæåüc giuí laûi giæîa hai màût gheïp, hiãûn tæåüng khuãúch taïn seî laìm chuïng êt dáön âi cho âãún hãút vaì J2 khäi phuûc laûi tênh cháút cuía màût gheïp âiãöu khiãøn. - Thåìi gian khoaï toff âæåüc tênh tæì khi bàõt âáöu xuáút hiãn dong âiãûn ngæåüc bàòng 0 (t2) âáy laì thåìi gian maì sau âoï nãúu âàût âiãûn aïp thuáûn lãn tiristor thç tiristor váùn khäng måí, toff keïo daìi khoaíng vaìi chuûc as. Trong báút kyì træåìng håüp naìo cuîng khäng âæåüc âàût tiristor dæåïi âiãûn aïp thuáûn khi tiristor chæa bë khoaï nãúu khäng seî coï nguy cå gáy ngàõn maûch nguäön. Trãn så âäö hçnh (b), viãûc khoaï tiristor bàòng âiãûn aïp ngæåüc âæåüc thæûc hiãûn bàòng caïch âoúng khoaï K. coìn så âäö (c) cho pheïp khoïa tiristor mäüt caïch tæû âäüng. Trong maûch hçnh (c) khi måí tiristor naìy thç tiristor kia seî khoaï laûi. Giaí thuyãút cho mäüt xung âiãûn aïp dæång âàût vaìo G1®T1 måí dáùn âãún xuáút hiãûn 2 doìng âiãûn : Doìng thæï nháút chaíy theo maûch : +E - R1-T1 - -E,coìn doìng thæï 2 chaíy theo maûch +E - R2 -T1- -E. - Tuû C âæåüc naûp âiãûn âãún giaï trë E, baín cæûc dæång åí B, baín cæûc ám åí A. Báy giåì nãúu cho mäüt xung âiãûn aïp dæång taïc âäüng vaìo G2®T2 måí noï seî âàût âiãûn thãú âiãøm B vaìo catäút cuía T1. Nhæ váûy laì T1 bë âàût dæåïi âiãûn aïp Uc = -E vaì T1 bë khoaï laûi. -T2 måí laûi xuáút hiãûn 2 doìng âiãûn : Doìng thæï nháút chaíy theo maûch : + E - R1-C - T2 - -E. Coìn doìng thæï hai chaíy theo maûch : +E - R2 - T2 - -E. - Tuû C âæåüc naûp ngæåüc laûi cho âãún giaï trë E, chuáøn bë khoaï T2 khi ta cho xung måí T1 c) Âiãûn dung cuíatuû âiãûn chuyãøn maûch : - Trong så âäö hçnh (b), (c) mäüt cáu hoíi âæåüc âàût ra laì : Tuû âiãûn C phaíi coï giaï trë bàòng bao nhiãu thç coï thãø khoaï âæåüc tiristor ? ® Nhæ âaî noïi åí trãn khi T1 måí cho doìng chaíy qua thç C âæåüc naûp âiãûn âãún giaï trë E. baín cæûc “+” åí phêa âiãøm B. taûi thåìi âiãøm cho xung måí T2 (caí 2 tiristor âiãöu måí), ta coï phæång trçnh maûch âiãûn. våïi Nãn Viãút dæåïi daûng toaïn tæí Laplace : Vç nãn våïi Tæì âoï ta coï : .  Thåìi gian toff laì khoaíng thåìi gian kãø tæì khi måí T2 cho âãún khi UT1 bàõt âáöu tråí thaình dæång, váûy ta coï : hoàûc seî nháûn âæåüc toff :m ; I : Ampe ; E : Volt ; C : mF Ia III IV II I IH U Ing Ung I0 Uth Uch Hçnh 2-3 4/ Âàût tênh Volt - Ampe cuía tiristor : Âoaûn 1 : ÆÏng våïi traûng thaïi khoaï cuía tiristor, chè coï doìng âiãûn roì chaíy qua tiristor khi tàng U lãn âãún Uch (âiãûn aïp chuyãøn traûng thaïi ), bàõt âáöu quaï trçnh tàng nhanh chäúng cuía doìng âiãûn. Tiristor chuyãøn sang traûng thaïi måí. Âoaûn 2 : ÆÏng våïi giai âoaûn phán cæûc thuáûn cuía J2. Trong giai âoaûn naìy mäùi læåüng tàng nhoí cuía doìng âiãûn æïng våïi moüt læåüng giaím låïn cuía âiãûn aïp âàût lãn tiristor, âoaûn naìy goüi laì âoaûn âiãûn tråí ám. Âoaûn 3 : ÆÏng våïi traûng thaïi måí cuía tiristor. Khi naìy caí 3 màût gheïp âaî tråí thaìng âáùn âiãûn. Doìng chaíy qua tiristor chè coìn bë haûn chãú båíi âiãûn tråí maûch ngoaìi. Âiãûn aïp raîi trãn tiristor ráút låïn khoaíng 1V. tiristor âæåüc giæí åí traûng thaïi måí chæìng naìo I coìn låïn hån doìng duy trç IH. Âoaûn 4 : ÆÏ ng våïi traûng thaïi tiristor bë âàût dæåïi âiãûn aïp ngæåüc. Doìng âiãûn ráút låïn, khoaíng vaìi chuûc mA. Nãúu tàng U âãn Ung thç doìng âiãûn ngæåüc tàng lãn nhanh chäúng, màût gheïp bë choüc thuíng, tiristor bë hoíng. Bàòng caïch cho Ig låïn hån 0 seî nháûn âæåüc âàût tênh Volt - Ampe våïi caïc Uch nhoí dáön âi. CHƯƠNG 3 TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC Sơ đồ mạch động lực: I-Tính chọn van động lực: 1/ Điện áp ngược của van: Ulv = knv .U2 Với U2 = = =188,03 (V) Trong đó: Ud : điện áp tải của van U2 : điện áp nguồn xoay chiều của van Ku : hệ số điện áp tải (tra bảng 8.1, Ku = 1,17) Knv : hệ số điện áp ngược (tra bảng 8.1, Knv = ) Ulv = .188.03 = 460.58 (V) Để chọn van theo điện áp hợp lý thì điện áp ngược của van cần chọn phải lớn hơn điện áp làm việc. Unv = Kdt u . Ulv = 1,6 . 460,58 = 736,93 (V) Trong đó: Kdt u : hệ số dự trữ ( Kdt u = 1,6 – 2) 2/ Dòng điện làm việc của van: Ilv = Ihd Dòng điện hiệu dụng Ihd = Khd . Id =0,58 . 59,5 = 34,51 (A) Trong đó: Id : dòng điện tải Khd : hệ số xác định dòng điện hiệu dụng (Tra bảng 8.2, Khd = 0,58) Với các thông số làm việc ở trên, chọn điều kiện làm việc của van là: có cánh tản nhiệt với đủ diện tích bề mặt, cho phép van làm việc tới 40% Idm v. Idm v = ki . Ilv = 2,5 . 34,51 = 86,27 (A) Trong đó: Ki : hệ số dự trữ dòng điện. Vậy thông số van là: Unv = 736,93 (V) Idm v = 86,27 (A) Tra phụ lục 2, ta chọn Tiristor loại 91RC60 với các thông số định mức: -Dòng điện định mức của van: Idm = 90 (A) -Điện áp ngược cực đại của van: Unv = 600 (V) -Độ sụt áp trên van: ∆U = 1,5 (V) -Dòng điện rò: Ir = 5 (mA) -Điện áp điều khiển: Udk = 2 (V) -Dòng điện điều khiển: Idk = 0,1 (A) II-Tính toán máy biến áp: 1/ Ta chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ, có sơ đồ đấu dây ∆∕Ү, làm mát tự nhiên bằng không khí. 2/ Điện áp pha sơ cấp máy biến áp: U1 = 220 (V) 3/ Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: Phương trình cân bằng điện áp khi có tải: Ud0 cosαmin = Ud + 2∆Uv + ∆Udn + ∆UBA Trong đó: αmin = 100 : góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới ∆Uv = 1,5 (V) : sụt áp trên tiristor ∆Udn ≈ 0 : sụt áp trên dây nối ∆UBA = ∆Ur + ∆ Ux : sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp Sơ bộ ∆UBA = 5% . Ud = 0,05 . 220 = 11 (V) Suy ra Ud0 = = 237,61 (V) Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: U2 = = = 203,08 (V) 4/ Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp: I2 = . Id = . 59,5 = 48,58 (A) 5/ Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp: I1 = kBA . I2 = . I2 = . 48,58 = 44,84 (A) 6/ Tiết diện sơ bộ trụ: QFe = kQ Trong đó: kQ : hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy kQ = 6 m: số trụ máy biến áp SBA = kS . Pd = kS . Ud0 . Id = 1,34 . 237,61 . 59,5 = 18944,64 (W) Suy ra: QFe = 6. = 67,43 (cm3) 7/ Đường kính trụ: d = = = 9,27 (cm) Chuẩn hoá đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 10 (cm) 8/ Chọn loại thép: Ta chọn loại thép 330, các lá thép có độ dày 0,5 (mm). Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ BT = 1 Tiristor 9/ Chọn tỷ số m = = 2,3 (m = 2 – 2,5) Suy ra h = 2,3 . d = 2,3 . 10 = 23 (cm) Suy ra chọn chiều cao trục là 23 (cm) 10/ Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp: W1 = = = 146,96 (vòng) Chọn W1 = 147 (vòng) 11/ Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp: W2 = . W1 = . 147 = 135,65 (vòng) Chọn W2 = 136 (vòng) 12/ Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp: Đối với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô, chọn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) 13/ Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp: S1 = = = 16,3 (mm2) Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S1 = 16,4 (mm2) Kích thước dây có kể cách điện: S1 cd = a1 .b1 = 2,24 . 7,5 (mm) Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp: J1 = = = 2,73 (A/mm2) 14/ Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp: S2 = = = 17,6 (mm2) Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S1 = 17,6 (mm2) Kích thước dây có kể cách điện: S2 cd = a2 . b2 = 2,24 . 8(mm) Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp: J2 = = = 2,75 (A/mm2) 15/ Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp của cuộn sơ cấp: W1l = . kc = . 0,92 = 24,5 (vòng) ≈ 25 (vòng) h - chiều cao trụ hg - khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp Tra bảng 18 – Tài liệu 2, chọn hg = 1,5 (cm) Kc - hệ số ép chặt Tra bảng 4 – Tài liệu 2, chọn kc = 0,92 16/ Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp: n1l = = = 5,88 (lớp) Chọn số lớp n1l = 6 lớp Như vậy 147 vòng chia thành 6 lớp, 5 lớp đầu có 25 vòng, lớp thứ 6 có 22 vòng. 17/ Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp: h1 = = = 20,38 (cm) 18/ Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày S01 = 0,1 (cm) 19/ Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp: a01 = 10 (mm) 20/ Đường kính trong của ống cách điện: D1 = dFe + 2 . a01 – 2. S01 = 10 + 2 . 1 – 2 . 0,1 = 11,8 (cm) 21/ Đường kính trong của cuộn sơ cấp: Dt1 = D1 + 2 . S01 = 11,8 + 2 . 0,1 = 12 (cm) 22/ Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 (mm) 23/ Bề dày cuộn sơ cấp: Bd1 = (a1 + cd11) . n1l = (2,24 + 0,1) . 6 = 14,04 (mm) 24/ Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp: Dn1 = Dt1 + 2 . Bd1 = 12 + 2 . 1,404 = 14,81 (cm) 25/ Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp: Dtb1 = = = 13,41 (cm) 26/ Chiều dài dây quấn sơ cấp; l1 = W1 . . Dtb1 = . 147 . 13,41 = 6189,78 (cm) = 61,89 (m) 27/ Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: cd01 = 9 (mm) 28/ Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp: h1 = h2 = 20,38 (cm) 29/ Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp: W2l = . kc = . 0,92 = 23,44 (vòng) ≈ 24 (vòng) 30/ Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp: n2l = = = 5,6 (lớp) 31/ Chọn số lớp dây quấn thứ cấp: nl2 = 6 (lớp), 5 lớp đầu có 23 vòng, lớp thứ 6 có 21 vòng. 32/ Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp: h2 = = = 20 (cm) 33/ Đường kính trong của cuộn thứ cấp: Dt2 = Dn1 + 2 . a12 = 14,81 + 2 . 0,9 = 16,61 (cm) 34/ Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp: cd22 = 0,1 (mm) 35/ Bề dày cuộn thứ cấp: Bd2 = (a2 + cd22) . nl2 = (2,24 + 0,1) . 6 = 14,04 (mm) 36/ Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp: Dn2 = Dt2 + 2 . Bd2 = 16,61 + 2 . 1,404 = 19,42 (cm) 37/ Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp: Dtb2 = = = 18,02 (cm) 38/ Chiều dài dây quấn thứ cấp: l2 = . W2 . Dtb2 = . 136 . 18,02 = 7695,26 (cm) = 76,95 (m) 39/ Đường kính trung bình các cuộn dây: D12 = = = 15,71 (cm) Suy ra r12 = = = 7,85 (cm) 40/ Chọn khoảng cách giữa 2 cuộn thứ cấp: a22 = 2 (cm) 41/ Đường kính trụ d = 10 (cm), tra theo bảng 4 – Tài liệu 2, chọn số bậc là 6 bậc. 42/ Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ: Qbt = 2 . (1,6 . 9,5 + 1,1 . 8,5 + 0,7 . 7,5 + 0,6 . 6,5 + 0,4 . 5,5 + 0,7 . 3) = 76 (cm2) 43/ Tiết diện hiệu quả của trụ: QT = khq . Qbt = 0,95 . 76 = 72,2 (cm2) 44/ Tổng chiều dày các bậc thang của trụ: dt = 2 . (1,6 + 1,1 + 0,7 + 0,6 + 0,4 + 0,7) = 10,2 (cm) 45/ Số lá thép dùng trong các bậc: Bậc 1: n1 = . 2 = 64 (lá) Bậc 2: n2 = . 2 = 44 (lá) Bậc 3: n3 = . 2 = 28 (lá) Bậc 4: n4 = . 2 = 24 (lá) Bậc 5: n5 = . 2 = 16 (lá) Bậc 6: n6 = . 2 = 28 (lá) Ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật có các kích thước sau: -Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ: b = dt =10,2 (cm) -Chiều cao của gông bằng chiều rộng tập lá thép thứ nhất của trụ: a = 9,5 (cm) Tiết diện gông: Qbg = a .b = 9,5 . 10,2 = 96,9 (cm2) 46/ Tiết diện hiệu quả của gông: Qg = khq . Qbg = 0,95 . 96,9 = 92,06 (cm2) 47/ Số lá thép dùng trong một gông: hg = = = 204 (lá) 48/ Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ: BT = = = 0,93 (T) 49/ Mật độ từ cảm trong gông: Bg = BT . = 0,93 . = 0,73 (T) 50/ Chiều rộng cửa sổ: c = 2 . (a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22 = 2 . (1 + 1,404 + 0,9 + 1,404) +2 = 11,42 (cm) 51/ Khoảng cách giữa 2 tâm trục: c’ = c + d = 11,42 + 10 = 21,42 (cm) 52/ Chiều rộng mạch từ: L = 2 . c + 3 . d = 2 . 11,42 + 3 . 10 = 52,84 (cm) 53/ Chiều cao mạch từ: H = h + 2 . a = 23 + 2 . 9,5 = 42 (cm) 54/ Thể tích của trụ: VT = 3 . QT . h = 3 . 72,2 . 23 = 4981,8 (cm3) = 4,98 (dm3) 55/ Thể tích của gông: Vg = 2 .Qg . L = 2 . 92,06 . 52,84 = 9728,9 (cm3) = 9,73 (dm3) 56/ Khối lượng trụ: MT = VT . mFe = 4,98 . 7,85 = 39,09 (kg) 57/ Khối lượng gông: Mg = Vg . mFe = 9,73 . 7,85 = 76,38 (kg) 58/ Khối lượng sắt: MFe = MT + Mg = 39,09 + 76,38 = 115,47 (kg) 59/ Thể tích của đồng: VCu = 3 . (S1 . l1 + S2 .l2 ) = 3 . (16,3 . 10-4 . 61,89 .10 + 17,6 . 10-4 . 76,95 . 10) = 7,09 (dm3) 60/ Khối lượng đồng: MCu = VCu . mCu = 7,09 . 8,9 = 63,1 (kg) 61/ Điện trở trong của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 750C: R1 = = 0,02133 . = 0,081 () 62/ Điện trở trong của cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C: R2 = = 0,02133 . = 0,093 () 63/ Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp: RBA = R2 + R1 . ()2 = 0,093 + 0,081 . ()2 = 0,16 () 64/ Sụt áp trên điện trở máy biến áp: ∆Ur = RBA . Id = 0,16 . 59,5 = 9,52 (V) 65/ Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp: XBA = 8 . π2 . (W2)2 . () . (a12 + ) . . 10-7 = 8 . π2 . 1362 . () . (0,009 + ) . 314 . 10-7 = 0,304 () 66/ Điện cảm máy biến áp quy dổi về thứ cấp: LBA = = = 0,00097 (H) = 0,97 (mH) 67/ Sụt áp trên điện kháng máy biến áp: ∆Ux = . XBA . Id = . 0,304 . 59,5 = 17,28 (V) Rdt = . XBA = . 0,304 = 0,29 () 68/ Sụt áp trên máy biến áp: ∆UBA = = = 19,73 (V) 69/ Điện áp trên động cơ khi có góc mở αmin = 100 U = Ud0 . cosαmin - 2 . ∆Uv – ∆UBA = 237,61 . cos100 – 2 . 1,5 – 19,73 = 211,27 (V) 70/ Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp: ZBA = = = 0,34 () 71/ Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp: ∆Pn = 3 . RBA . I2 = 3 . 0,16 . 48,482 = 1132,8 (W) ∆Pn% = . 100% = . 100% = 5,98% 72/ Tổn hao không tải có kể đến 15% tổn hao phụ: P0 = 1,3 . nf . (MT . BT2 + Mg .Bg2) = 1,3 . 1,15 . (39,09 . 0,932 + 76,38 . 0,732) = 111,39 (W) ∆P0 % = . 100% = .100% = 0,59 % 73/ Điện áp ngắn mạch tác dụng: Unr = . 100% = . 100% = 3,82 % 74/ Điện áp ngắn mạch phản kháng: Unx = . 100% = . 100% = 7,27 % 75/ Điện áp ngắn mạch phần trăm: Ur = = = 8,21 76/ Dòng điện ngắn mạch xác lập: I2nm = = = 597,29 (A) 77/ Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại: Imax = . I2nm . (1 + e ) = . 597,29 . (1 + e ) = 1006,93 (A) Imax = 1006,93 (A) < idinh = 1800 (A) 78/ Kiểm tra máy biến áp có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng điện chuyển mạch: Giả sử chuyển mạch từ T1 sang T3, ta có phương trình: 2 . LBA . = U23 – U2a = . U2 . sin() = = = 256413,59 (A/s) = 0,26 (A/s) < = 100 (A/s) Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tôt. 79/ Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu: = = = 85% III- Thiết kế cuộn kháng lọc: 1/ Xác định góc mở cực tiểu và cực đại: Chọn góc mở cực tiểu αmin = 100. Với góc mở αmin là dự trữ, ta có thể bù được sự giảm điện áp lưới. -Khi góc mở nhỏ nhất α = αmin , điện áp trên tải lớn nhất Ud max = Ud0 . cosαmin = Ud dm và tương ứng với tốc độ động cơ sẽ lớn nhất nmax = ndm -Khi góc mở lớn nhất α = αmax , điện áp trên tải nhỏ nhất Ud min = Ud0 . cosαmax và tương ứng với tốc độ động cơ là nhỏ nhất nmin Ta có: = arcos = arcos Trong đó Ud min được xác định như sau: D = = Udmin = Udmin = Udmin = Udmin = Udmin = 59,43 (V) Suy ra arcos= arcos = arcos= 82,810 2/ Xác định các thành phần sóng hài: Để thuận tiện cho việc khai triển chuỗi Furier, ta chuyển gốc toạ độ sang điểm , khi đó điện áp tức thời trên tải khi tiristor T1,T4 dẫn là: Ud = Uab = .U2 . cos với Điện áp tức thời trên tải Ud không sin và tuần hoàn với chu kỳ Trong đó p = 6 là số xung đập mạch trong một chu kỳ điện áp lưới. Khai triển chuỗi Furier của điện áp Ud: Ud = Hay Ud = = Trong đó: an = = = = bn = = = = Ta có: Vậy ta có biên độ điện áp: 3/ Xác định điện cảm cuộn kháng lọc: Điện kháng lọc còn được tính khi góc mở . Ta có: Cân bằng 2 vế: vì Nên Trong các thành phần xoay chiều bậc cao, thành phần sóng bậc k = 1 có mức độ lớn nhất, gần đúng ta có: Nên Vậy Suy ra: là số xung đập mạch trong một chu kỳ điên áp lưới. = 161,68 (V) = 0,0144 (H) = 14,4 (mH) Điện cảm mạch phàn ứng đã có: Trong đó: Lu : điện cảm mạch phần ứng = 0,00294 () = 2,94 (mH) là hệ số lấy cho động cơ có cuộn bù. Luc = 2,94 + 0,97 . 2 = 4,88 (mH) Điện cảm cuộn kháng lọc: Lk = L – Luc = 14,4 – 4,88 = 9,52 (mH) 4/ Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc: Do điện cảm cuộn kháng lớn và điện trở rất bé, ta có thể coi tổng trở cuộn kháng xấp xỉ bằng điện kháng cuộn kháng: Điện áp xoay chiều rơi trên cuộn kháng lọc: Công suất của cuộn kháng lọc: Tiết diện cực từ chính của cuộn kháng lọc: Chuẩn hoá tiết diện trụ theo kích thước có sẵn, chọn Q = 4,25 (cm2) 5- Với tiết diện trụ Q = 4,25 (cm2) Chọn loại thép 330A, là thép dày 0,35 (mm) a = 20 (mm), b = 25 (mm) 6- Chọn mật độ từ cảm trong trụ: BT = 0,8 T 7- Khi có thành phần điện xoay chiều chạy qua cuộn kháng 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 = ∆U = 75,43 (V) Lấy W = 166 (vòng) Dòng điện chạy qua cuộn kháng: Dòng điện hiệu dụng chạy qua cuộn kháng: Chọn mật độ dòng điện qua cuộn kháng: J = 2,75 (A/mm2) Tiết diện dây quấn cuộn kháng: Chọn dây J = ) ng cuônày 0,35 (mm) tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B, chọn SK = 21,9 (mm2) Xem phụ lục 9, chọn kích thước dây aK . bK = 3,8 . 5,9 (mm) Tính lại mật độ dòng điện Chọn hệ số lấp đầy: Diện tích cửa sổ: Tính kích thước mạch từ: QCS = c . h chọn , suy ra h = 3 . a = 3 . 20 = 60 (mm) Chiều cao mạch từ: H = h + a = 60 + 20 = 80 (mm) 15- Chiều dài mạch từ: L = 2 . c + 2 . a = 2 . 8,57 + 2 . 20 = 211,4 (mm) 16- Chọn khoảng cách từ gông tới cuộn dây: hg = 2 (mm) 17- Tính số vòng dây trên một lớp: Tính số lớp dây quấn: (lớp) 17 (lớp) Mỗi lớp 10 vòng. Chọn khoảng cách cách điện giữa dây quấn với trụ: a01 = 3 (mm) Cách điện giữa các lớp: cd1 = 0,1 (mm) Bề dày cuộn dây: Bd = (ak + cd1 ) . n1 = (3,8 + 0,1) . 17 = 66,3 (mm) Tổng bề dày cuộn dây: Chiều dài của vòng dây trong cùng: Chiều dài của vòng dây ngoài cùng: Chiều dài trung bình của 1 vòng dây: Điện trở của dây quấn ở 750C: Ta thấy điện trở rất bé nên giả thiết ban đầu bỏ qua điện trở là đúng. Thể tích sắt: VFe = 2 .a . b . h + a . b . L = a . b . (2 . h + L) = 20 . 25 . 10-4 . (2 . 60 + 211,4) . 10-2 = 0,16 (dm3) Khối lượng sắt: MFe = VFe . mFe = 0,16 . 7,85 = 1,256 (kg) Khối lượng đồng: MCu = VCu . mCu = Sk . ltb . W . mCu = 21,7 . 317 . 166 . 8,9 . 10-6 = 10,16 (kg) CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN -Tiristor chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp dương đặt trên anot và xung dòng dương đặt vào cực điều khiển G. Sau khi tiristor đã mở thì xung điều khiển không còn tác dụng, dòng điện chảy qua tiristor do thông số của mạch động lực quyết định. -Mạch điều khiển có các chức năng sau: +Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên anot – catot của tiristor. +Tạo ra được các xung đủ điều kiên mở được tiristor (xung điều khiển thường có biên độ từ 2 - 10 V, độ rộng xung tiristorx = 20 - 100s đối với thiết bị chỉnh lưu). Độ rộng xung được tính theo biểu thức: Trong đó: Idt : dòng duy trì của tiristor : tốc độ tăng trưởng của dòng tải 1/ Thiết kế mạch điều khiển: -Cấu trúc mạch điều khiển của tiristor: udk : điện áp điều khiển : điện áp một chiều udb : điện áp đồng bộ: điện áp xoay chiều hoặc biến thể của nó, đồng bộ với điện áp anot – catot của tiristor. +Khâu 1: Khâu so sánh, khi UCM – UC =0 thì trigơ lật trạng thái ở đầu ra có 1 chuỗi xung “sin chữ nhật” +Khâu 2: Đa hài 1 trạng thái ổn định +Khâu 3: Khuếch đại xung +Khâu 4: Biến áp xung *Các giá trị trung bình: -Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu: Đặt : giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu của bộ chỉnh lưu điều khiển với Suy ra -Hiện tượng trùng dẫn: +Vì trong thực tế điện cảm của nguồn và của tải đã kéo dài quá trình chuyển mạch, do vậy khi một tiristor này đang giảm dần dòng điện về 0 thì tiristor khác lại có dòng điện tăn