Đồ án Thiết kế hệ truyền động Thyristor - Động cơ một chiều cho cơ cấu ăn dao ngang của máy doa ngang 2620

và bằng phẳng. Nhận xét: Tất cả các biểu thức tính toán trên đây chỉ đúng khi hai cuộn dây biến áp thứ cấp giống hệt nhau và mỗi van bán dẫn chỉ cho phép dòng điện trong 1 nửa chu kỳ hay van bán dẫn T chỉ làm việc trong nửa chu kỳ. Trong các sơ đồ chỉnh lưu thì sơ đồ này có điện áp ngược max, do vậy các van phải chịu điện áp ngược lớn nhất nên khi có điện áp nguồn cao ta không nên sử dụng sơ đồ này. Chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính có chất lượng điện áp tốt hơn, dòng điện chạy qua van không lớn lắm, tổng điện áp rơi trên van nhỏ. Nhìn vào sơ đồ ta thấy việc điều khiển các van là tương đối dễ dàng nhưng do yêu cầu hai cuộn dây thứ cấp giống hệt nhau nên việc chế tạo biến áp phức tạp, hiệu quả không cao. Khi dùng tải điện cảm lớn thì dòng điện bằng phẳng hơn và liên tục 3.3 chỉnh lưu cầu một pha: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha gồm 4 van bán dẫn : hai van ở catốt và hai van ỏ anôd. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ: Trong khoảng từ ( 0à π) điện áp của T1 dương và của T4 âm nên chúng phân cực thậun. Ta cấp đồng thời xung điều khiẻn cho T1 và T4 tại thời điểm α1 thì T1 và T4 tại thời điểm α1 thì T1 và T4 dẫn từ ( α1 àπ). Khi đó : Ud = UAB . Đến π thì điện áp U2 đổi dấu . TRong khoảng (πà 2.π) thì T3 và T4 tại thời điểm α1 thì T1 và T4 dẫn từ (α1à π) Khi UAB > 0 thì T1 và T4 được cấp xung điều khiển từ (α1 à π). Đến π điện áp UAB đổi dấu, nhưng do năng lượng của cuộn dây nhờ sức điện động tự cảm của cuộn dây e = -L.di/dt. Do đó T1 và T4 tiếp tục dần đến α2 . Đến α2 thì UAB < 0 cấp xung điều khiển cho T3 và T2 thì T3 và T2 sẽ dẫn đến α3. Vẽ đường điện áp UT1: Khi T1 dẫn thì UT1 = 0 Khi cả 4 van bán dẫn đều khoá: UT1=UAE=UBE=1/2UAB. Khi T1 khoá: UT1=UAB Các thông số: Ud(R) = ; Ud(L) = Id = ; ITTB = ; UNT = .U2; Ud0 = Ud + 2DUT + DUBA + DUdn ; Sba = 1,23UdId Nhận xét: Chất lượng điện áp và dong điẹn của chỉnh lưu cầu một cầu một pha, chỉnh lưu cầu chu kỳ với biến áp có trung tính là như nhau. Sụt áp trên van của chỉnh lưu cầu một pha lớn gấp đôi chỉnh lưu với biến áp có trung tính nên khi điện áp thấp à công suất thấp dẫn đến sụt áp trên van là đáng kể và nhất là khi điện áp thấp mà dòng lại cao thì ta nên chọn chỉnh lưu với biến áp có trung tính- Điện áp ngược của chỉnh lưu cầu một pha bằng một nửa điện ngược của chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính nên khi điện áp cao thì nên chnj chỉnh lưu cầu một pha tránh đánh thủng van bán dẫn. Đối với tải điển thì dòng điện là không liên tục, điện áp nhấp nhô làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của động cơ nên dung với tải cảm. Đối với chỉnh lưu cầu thì tại các thời điểm cấp xung điều khiển mở T thì ta phải cấp đồng thời 2 xung điều khiển cho T1 và T4. Ta có thể sử dụng mạch điều khiển cho mỗi van bán dẫn một mạch hoặc thí sau một mạch điều khiển cho 2T . Nhưng mỗi van dẫn đến ảnh hưởng của các thông số hay hư hỏng một kinh kiện nào đó làm cho một van không dẫn được kết quả là mạch chỉnh lưu không hoạt động được. Nhược điẻm của chỉnh lưu cầu một pha đối xứng là ta phải cấp đồng thời hai xung điều khiển. Để khắc phục nhược điểm này ta sử dụng chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng nhưng chỉ sử dụng trong trường hợp không cần trả năng lượng về lưới tức chỉnh lưu càu không đối xứng không làm việc ở chế độ nghịch lưu. Việc điều khiển chỉnh lưu cầu không đối xứng đơn giản hơn vì chỉ cần cấp 1 xugn điều khiển. Vì vậy khi không cần trả năng lượng về lưới ta sủ dụng sơ đồ chỉnh lưu cầu không đối xứng. + Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha không đối xứng cùng cực tính Trong khoảng từ (0 àπ) thì UAB >0 à T1 , D4 thông tại α1 cấp xung điều khiển mở T1 , D4 thì dẫn qua từ ( 0à π). Đến π thì U AB đổi dấu T1 khoá . Khi UAB <0 à T3 , D 2 thông cấp xung điều khiển mở T3 thì T3 , D2 dẫn từ ( α2 à 2.π) Nếu là tải điện cảm thì từ (0àπ) thì UAB > 0 à cấp Xdk cho T1 thì T1 , D4 dẫn đến π khi đó UAB <0 nhưng do năng lượng của cuộn dây đã xả qua T1, D4 nên chúng tiếp tục đến α2. +Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha không đối xứng không cùng cực tính: Trong khoảng từ (0àπ) thì UAB >0 à T1, D 4 thông. Tại α1 cấp xung điều khiển mở T1, D4 thì dẫn qua từ (α1 à π) : dòng chạy qua T1 à tải à D4 à B : Ud= UAB . Từ π à α2 thì UAB đổi dấu T1 khoá và D3 mở thông lúc đó năng lượng cuộn dây xả qua D3 ,D4 à dòng tải là D3, D4. Đến α2 thì UAB <0 à T2, D3 không cấp xung điều khiển mở T2 thì T2 ,D3 dẫn từ (α2à 2 π) dòng điện chạy qua D3 à tải à T2 . Khi đó Ud = -UAB. Qua đó ta thấy dòng điện của T và D là khác nhau iD > iT nên chọn D có dòng > T 3.4 chỉnh lưu tia 3 pha : a)Xét góc mở a = 30o Tại a1 () cấp xung điều khiển cho T1 lúc đó UA>> nên T1 dẫn từ ().Đến thì UB>> nhưng do T1 đang dẫn và T2 chưa được cấp xung điều khiển nên T1 tiếp tục dẫn đến àT1 dẫn từ . Đến cấp xung điều khiển cho T2 (do UB>>) nên T2 dẫn từ ().Đến thì UC>> nhưng do T2 đang dẫn và T3 chưa được cấp xung điều khiển nên T2 tiếp tục dẫn đến dẫn từ. Đến cấp xung điều khiển cho T3 (do UA>>) nên T3 dẫn từ ().Đến thì UA>> nhưng do T3 đang dẫn và T1 chưa được cấp xung điều khiển nên T2 tiếp tục dẫn đến dẫn từ . Quá trình tiếp tục diễn ra theo điều kiện lặp lại chu kỳ đầu. Ta thấy khi góc mở thì đường cong điện áp , dòng điện , là liên tục cho dù tải là thuần trở hay tải cảm Các thông số: = 1,17 U2fcosa Id = ; ITTB = ; ITHD = UNT = U2d = U2f ; m = 3 à fm = 3 f1 SBA = 1,3UdId -Xác định và vẽ điện áp T1: Từà thì UT1 dẫn àUT1=0 Từ thì UT2 dẫn ;UT1,UT3 dẫn à UT1=UAB Từ thì UT3 dẫn ; UT1,UT3 khoá à UT1=UAC b) Khi góc mở > 300 -Ta xét với tải thuần trở và tải cảm Khi góc mở thì T1 được dẫn từ 1 Từ 1à cả 3 T đều khoá Từ cấp Xdk cho T2 thì T2 dẫn từ 2 Đến cả 3 đều khoá. Từ 3 thì T3 được cấp Xdk và được dẫn trong khoản đó Đến cả 3 đều khoá và quá trình lặp lại chu kỳ đầu Ta có : Từ 1 thì T1 dẫn à UT1 = 0 Tù1à cả 3 đều khoá à UT1 = Uf = UA Từ 2 thì T1 khoá T2 dẫn UT1 = UAB Nhận xét: Với tải thuần trở thì khi góc mở thì đường cong điện áp và dòng điện là không liên tục và bị gián đoạn -Xét tải điện cảm (giả thiết L = ¥). Tại cấp xung điều khiển cho T1 thì T1 dẫn từ (1). Đến 1 thì điện áp đổi dấu nhưng T1 tiếp tục dẫn nhờ năng lượng cuọn dây có Ld sinh ra sức điện động từ cảm e = -L.di/dt à dẫn từ (). Đến cuộn dây đã xả hết năng lượng nên T1 khoá , lúc đó UB>> ,cấp xung điều khiển cho T2 thì T2 dẫn từ ().Đến điện áp đổi dấu nhưng T2 tiếp tục dẫn nhờ năng lượng cuọn dây có Ld sinh ra sức điện động tự cảm e = -L.di/dt à T2 dẫn từ (). Đến cuộn dây xả hết năng lượng nên T2 khoá , lúc đó UC>>, cấp xung điều khiển cho T3 thì T3 dẫn từ ().Đến thì điện áp đổi dấu nhưng T3 vẫn tiếp tục dẫn nhờ năng lượng cuộn dây có Ld sinh ra sức điện động tự cảm e = -L.di/dt à T3 dẫn từ () Quá trình diễn ra tiếp theo lặp lại chu kỳ đầu. Nhận xét: Khi tải là điện cảm (đặc biệt là tải có điện cảm có giá trị vô cùng lớn) thì dòng điện và các điện áp là đường cong liên tục nhờ năng lượng dự trữ trong cuộn dây đủ lớn để duy trì dòng điện khi điện áp đổi dấu. +Chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp tốt hơn chỉnh lưu cầu 1 pha ,biên độ đập mạch là thấp hơn (x là biên độ điện áp đập mạch bằng biên độ dao động của điện áp và có xmax = UA/2) +Mỗi van bán dẫn chỉ làm việc trong 1/3chu kỳ (hay cho dòng chạy qua trong 1/3 chu kỳ) do đó dòng chạy trong cuộn dây là dòng một chiều +Dòng điện chạy trong MBA 1 chiều nhờ có biến áp 3 pha 3 trụ mà từ thông lõi thép MBA là từ thông xoay chiều không đối xứng làm cho công suất MBA phải lớn.Do đó công suất MBA không cần tăng 3 lần +Khi chế tạo máy biến áp động lực thì nhất thiết các cuộn dây thứ cấp phải đấu sao với dây trung tính và dòng điện chạy trong dây trung tính phải lớn hơn dòng các pha 3.5.Chỉnh lưu tia 6 pha Sơ đồ chỉnh lưu tia 6 pha được cấu tạo bởi 6 van bán dẫn nối tới biến áp 3 pha với 6 cuộn dây thứ cấp , trên mỗi trụ biến áp có 2 cuộn dây giống nhau và ngược pha Tại cấp xung điều khiển mở T1,do lúc đó UA>> nên T1 được dẫn đén 1 . Đến thì UC>> nhưng do T1 đang dẫn và T6 chưa được cấp xung điều khiển nên T1 tiếp tục dẫn đến => T1 dẫn từ . Đến cấp xung điều khiển mở T6, lúc đó UC>> nên T6 được dẫn từ Đến do T6 đang dẫn và T2 chưa được cấp xung điều khiển nên T6 tiếp tục dẫn mặc dù lúc đó UB>> nên T6 được dẫn từ .Đến cấp Xdk mở T2 thì T2 dẫn từ .Đến cấp Xdk mở T4 thì T4 dẫn từ .Đến cấp Xdk mở T3 thì T3 dẫn từ . Đến cấp Xdk mở T5 thì T5 dẫn từ . Nhận xét: +Với sóng điện áp như trên ta thấy chất lượng điện áp 1 chiều là tốt nhất nên khi đòi hỏi đáp ứng chất lượng điện áp cao ta dung chỉnh lưu tia 6 pha. +Dòng điện chạy trong các van bán dẫn là bé (Mỗi van bán dẫn chỉ cho phép dòng điện chạy qua 1/6 chu kỳ), do vậy sơ đồ này rất có ý nghĩa khi dòng tải lớn. +Điệp áp ngược trên van khá lớn nhưng tần số đập mạch f2 = 6f1 3.6.Chỉnh lưu cầu 3 pha a..Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng có thể coi là 2 sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha mắc ngược chiều nhau. Ba Tiristor T1 ,T2 ,T3 tao thành một chinhe lưu hình tia 3 pha cho điện áp dương tạo thành nhóm anod. Ba Tiristor T1 ,T2 , T3 tạo thành một chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp âm đấu chung katôt. Theo nguyên tắc hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng thì dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạy từ pha này về pha kia nên tại mỗi thời điểm mở Tiristor ta phải cấp đồng thời hai xung điều khiển . + Sơ đồ hoạt động khi = 300: Tại cấp xung điều khiển cho T1 đồng thời cấp xung điều khiển đệm cho T4 , lúc đó UA>> và UB<< nên T1 và T4 được dẫn từ () : Ud=UAB Đến cấp Xdk chính cho T6 đòng thời cấp Xdk cho T1 , lúc đó Uc> nên T6 và T1 được dẫn trong khoảng (): Ud = UAC Đến cấp Xdk chính cho T3 , đồng thời cấp Xdk đệm cho T6 , lúc đó UC> nên T6 và T3 được dẫn trong khoảng (): Ud = UBC. Đến cấp Xdk chính cho T2 đồng thời cấp Xdk đệm cho T3, lúc đó UA> nên T2 và T3 được dẫn trong khoảng (): Ud = UBA. Đến cấp Xdk chính cho T5 đồng thời cấp Xdk đệm cho T2, lúc đó UA> nên T5 và T2 được dẫn trong khoảng(): Ud = UCA Đến cấp Xdk chinh cho T4 đồng thời cấp Xdk đệm cho T5 , lúc đó UB> nên T4 và T5 được dẫn trong khoảng (): Ud = UCB Đến cấp Xdk chính cho T1 đồng thời cấp Xdk đệm cho T6 và quá trình tiếp diễn lặp lại chu kỳ đầu + Khi góc mở = 600 Tại cấp Xdk cho T1 và đồng thời cấp Xdk đệm cho Y4 , lúc đó UA >> và UB << nên T1 và T4 dẫn trong khoảng () Đến tại cấp Xdk cho T6 và đồng thời cấp Xdk đệm cho T1 , lúc đó UA>> và UC<< nên T6 và T1 dẫn trong khoảng () Đến tại cấp Xdk cho T3 và đồng thời cấp Xdk đệm cho T6 , lúc đó UB>> và UC<< nên T3 và T6 dẫn trong khoảng () Đến cấp Xdk cho T2 và đồng thời cấp Xdk đệm cho T3 , lúc đó UB>> và UA << nên T2 và T3 dẫn trong khoảng () Đến cấp Xdk cho T5 đồng thời cấp Xdk đệm cho T2 , lúc đó UC>> và UA<<nên T5 và T2 dẫn trong khoảng () Đến cấp Xdk cho T4 đồng thời cấp Xdkcho T5 , lúc đó UC>> và UB<< nên T4 và T5 dẫn trong khoảng () Đến cấp Xdk cho T1 đồng thời cấp Xdk đệm cho T4 và quá trình tiếp diễn lặp lại chu kỳ đầu. + Khi góc mở =900 Tại cấp Xdk chính cho T1 đồng thời cấp Xdk đệm cho T4 , lúc đó UA>> và UB<< nên T1,T4 dẫn trong ().Đến thì UA = UB nên trong khoảng ()các T đều khoá do T1,T4 khoá các T khác chưa được cấp Xdk: Ud = UAB Đến cấp Xdk chính cho T6 , đồng thời cấp Xdk đệm cho T1 , lúc đó UA>> và UB<< nên T6, T1 dẫn trong khoảng ().Đến thi UA=UC nên trong khoảng () các T đều khoá do T6 , T1 khoá và các T khác chưa được cấp Xdk: Ud = UAC Đến cấp Xdk chính cho T3 đồng thời cấp Xdk đệm cho T6, lúc đó UB>> và UC<< nên T3 , T6 dẫn trong khoảng ().Đến thì UB = UC nên trong khoảng () các T đều khoá do T3 , T6 khoá và các T khác chưa được cấp Xdk : Ud = UBC Đến cấp Xdk chính cho T2 đồng thời cấp Xdk đệm cho T3 thì T2 , T3 dẫn trong ().Đến thì UA = UB nên trong khoảng () các T đều khoá do T2 , T3 khoá và các T khác chưa được cấp Xdk: Ud = UBA Đến cấp Xdk chính cho T5 đồng thời cấp Xdk đệm cho T2 thì T2 , T3 dẫn trong ().Đến thì UA = UC nên trong khoảng () các T đều khoá do T2 , T5 khoá và các T khác chưa được cấp Xdk: Ud = UCA Đến cấp Xdk chính cho T 4 đồng thời cấp Xdk đệm cho T5 thì T4 , T5 dẫn trong ).Đến thì UB = UC nên trong khoảng () các T đều khoá do T4 , T5 khoá và các T khác chưa được cấp Xdk: Ud =UCB Quá trình diến ra tiếp theo lặp lại chu kỳ đầu. Nhận xét: +Với chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng thì khi góc mở > 600 và thành phần điện áp của tải quá nhỏ thì điện áp của tai sẽ bi gián đoạn +Ta chó thể coi chỉnh lưu cầu ba pha tương đương với 2 chỉnh lưu tia 3 pha ( một đấu cực dương một đấu cực âm) + Sự phức tạp của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng là ta phải chế tạo mạch điều khiển đẻ cấp đồng thời hai xung điều khiển theo đúng thứ tự pha Các thông số: Ud = 2.Ud(tia ba pha)= 2 . 1,17= 2,34 U2f.cos Id = Ud – Ed/Rd ; IDTB = Id/3 ; IDHD = Id/ UND = Uf = Uf M = 6 ; fm = 300Hz Ud0 = Ud + DUba + DUbn + 2DUD ; Sba = 1,05Ud.Id Nhận xét: + Trị số tức thời tại thời điểm ra là Ud vì dòng điện chạy từ điện áp dương hơn về điện áp âm hơn +Chỉnh lưu cầu ba pha có chất lượng điện áp tốt nhất trong các sơ đồ chỉnh lưu thường gặp với biên độ đập mạch là 13,4% +Dòng điện xoay chiều trong cuộn dây biến áp là dòng không sin. b.Chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng: Sơ đồ gồm ba Tiristor và ba Diod nhóm đièu khiển có thể được mắc ở katot hoặc anot nhưng mắc ở anot thì số lượng dây điều khiển ít hơn Ta chỉ điều khiển ở phần điện áp dương còn ở phần điện áp âm thi D nào có điện áp âm hơn thì D đó dẫn Tại cấp Xdk mở T1 thì T1 và D2 dẫn trong (): Ud = UAB Trong khoảng () thì UA>> và UC<< nên T1 , D3 dẫn : Ud = UAC Đến cấp Xdk mở T2 thì T2 và D3 dẫn trong (): Ud = UBC Trong khoảng () thì UB>> va UA << nên T1 ,D3 dẫn : Ud = UBA. Đến cấp Xdk mở T3 thì T3 và D1 dẫn trong (): Ud = UCA Trong khoảng () thì UC>> và UC << nên T3 , D2 dẫn : Ud = UCB Đến thì quá trình tiếp diễn lặp lại chu kỳ đầu. +Khi góc mở = 600 Trong khoảng () thì T1 , D3 dẫn : Ud = UAC Trong khoảng () thì T2, D1 dẫn :Ud = UAB Trong khoảng () thì T3 , D2 dẫn: Ud = UCB. Nhận xét : -Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng có dòng và điện áp tải liên tục khi góc mở nhỏ hơn 600. Khi góc mở tăng lên và thành phần điện kháng bé thì dòng điện và điện áp sẽ bị gián đoạn. -ưu điểm của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng tại mỗi thời điểm mở van bán dẫn ta chỉ cần cấp một xung điều khiển cho T còn D nào có điện áp âm hơn thì D đó sẽ dẫn nhưng chỉ cho trường hợp không cần trả năng lượng về lưới. Kết luận: Qua phân tích và dánh giá ưu nhược điểm các sơ đồ chỉnh lưu và theo yêu cầu của thiết kế ta chọn sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha .Với sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha thì có chất lượng điện áp tốt với dbiên độ điện áp đập mạch thấp 13,4%.Đặc biệt là chỉnh lưu tia ba pha thì việc điều khiển các van bán dẫn đơn giản hơn nhiều tại thời điểm mở van ta chỉ cần cấp 1 xung điều khiển .Với lưới điện ba pha 220/380V , dung cho động cơ điện áp định mức 220V ta không cần sử dụng biến áp chỉnh lưu CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC 4.1 Khái quát: Để có thể thực hiện các yêu cầu cho việc điều khiển và điều chỉnh trên, một hệ thống thường chia làm hai phần: phần mạch điều khiển và phần mạch lực. Phần mạch lực là phần có dòng điện lớn (dòng trực tiếp biến đổi điên-cơ) và thường có hai phần chính : Bộ biến đổi và động cơ. •Bộ biến đổi thường gồm các thiết bị (bộ phận )sau : +Thiết bị đóng ngắt với nguồn lưới : Aptomat, Cầu dao, Công tắc tơ… +Biến áp lực nhằm làm hoà hợp lưới với tải (ở đay ta không cần sử dụng biến áp lực vì điện áp lưới đã hoà hợp với tải). +Bộ chỉnh lưu điện tử công suất : Diode, Thyristor, Transistor… +Mạch lọc bằng điện cảm Ld : lọc thành phần xoay chiều, hạn chế dòng điện gián đoạn… ðBộ biến đổi có nhiệm vụ nhằm tạo ra sự phù hợp giữa lưới điện và tải, hay nói cách khác bộ biến đổi biến đổi điện áp xoay chiều của lưới với U1 , f = 50hz thành điện áp một chiều U2 f = 0 mà điện áp một chiều này có thể thay đổi được theo ý muốn. •Động cơ điện một chiều , đối tượng điều khiển, điều chỉnh. Dưới đây ta lần lượt tính toán các thiết bị trên. 4.2 Tính toán các thông số của mạch lực: a. Các thông số ban đầu của Động cơ: +Công suất động cơ: Pdm = 2,7 kW. +Điện áp định mức: Udm = 220V. +Tốc độ định mức : ndm = 1000vòng/phút. +Hiếu suất định mức: ηdm = 0,86 +Mômen quán tính của phần ứng : J = 0,4 kg/m2. +Dòng điện định mức động cơ là: Ιdm = ==14,27(A)Error! Bookmark not defined. +Điện trở mạch phần ứng động cơ được tính gần đúng như sau: Ru = 0,5(1- h)=0,5(1-0,86)=1,08(W) Điện cảm mạch phần ứng được tính theo công thức. L ư = g.=0,25.=0,074(H) Với γ = 0,25 và p = 2 lấy cho đông cơ 2 đôi cực có cuộn bù. +Mômen định mức : Mdm ==9,55.=25,785Nm +Từ thông định mức: Kf đm==9,55.=1,954(Wb) +Công suất điện định mức : P = Udm .Idm = 220.14,27=3139,4 b.Tính chọn van động lực. Với mạch chỉnh lưu tia ba pha các van Thyristor được chọn theo các thông số sau : + Điện áp ngược của van: Ulv = knv.U2f =knv. Trong đó: Ud, U2f, Ulv lần lượt là điện áp tải, nguồn xoay chiều và điện áp ngược của van. Knv = √6 , ku = 1,17 là các hệ số điện áp ngược và điện áp tải lấy theo mạch chỉnh lưu tia ba pha. Thay vào ta có: Ulv ==460,6(V) +Dòng làm việc của van được chọn theo dòng điện hiệu dụng của sơ đồ đã chọn . Ιlv = Ιhd = Ιd.khd Trong đó Ιhd , Ιd là dòng hiệu dụng của van và dòng điện tải. Khd=0,58 là hệ số xác định dòng điện hiệu dụng lấy theo mạch chỉnh lưu tia ba pha. Thay vào ta có : Ιlv = 0,58.14,27=8,276(A) Với các thông số trên và đièu kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt có đầy đủ diện tích toả nhiệt không dung quạt đối lưu không khí. Để cho van làm việc được an toàn ta cần phải chọn van theo một hệ số dự trữ hợp lý như sau: +Hệ số dự trữ điện áp: (kdtU = 1,6-> 2) ta chọn là 2. +Hệ số dự trữ dòng điện (kdtI) chọn là 4. Vậy thông số cần có của van động lực là: Unv = KdtU . Ulv = 2.460,6 = 921,2(V) Idmv = kdtI . Ilv = 4.8,276 = 33,104(A) Từ các thông số trên ta chọn sử dụng van loại Thyristor C35P có các thông số định mức sau: +Dòng điện định mức van : Idmv= 35 (A) +Điện áp ngược cực đại của van : Unv=1000(V) +Độ sụt áp trên van :DU = 2 (V) +Dòng điện rò:Ir=4 (mA) +Điện áp điều khiển : Udk=2,5(V) +Dòng điện điều khiển:Idk= 40(mA) +Nhiệt độ làm viẹc cực đại:T=125oC +Tốc độ biên thiên điện áp: +Thời gian chuyển mạch : tcm=30(µs) c.Thiết kế cuộn kháng lọc (LckL): Sự đập mạch của điện áp chỉnh lưu làm cho dòng điện tải cũng đập mạch theo, làm xấu đi chất lượng dòng điện một chiều. Nhất là với tải động cơ điện một chiều làm xấu quá trình chuyển mạch cổ góp của động cơ , làm tăng phát nóng, gây khó khăn cho qua trình điều chỉnh tốc độ do các thành phần song hài … Trong các sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển này , khi góc mở van bán dẫn lớn, nếu trị số điện cảm không đủ lớn để giự trữ năng lượng thì dòng điện qua đông cơ sẽ bị gián đoạn. Động cơ khi làm việc gián đoạn đặc tính cơ xấu và khó điều chỉnh tốc độ.Do đó khi tính cuộn kháng lọc để các thành phần sóng điều hoà bậc cao ta phải xem xét với trị số điện cảm bù đó có ssủ lớn để chống dòng điện gián đoạn hay không . Xác định góc mở cực tiểu và cực đại. Như ta đã biết khi góc mở nhỏ nhất (α = αmin) thì điện áp trên tải là lớn nhất: Udmax = Udo.cosαmin = Ud và tương ứng với tốc độ động cơ lớn nhất nmax=ndm=1000(vòng/phút).(Thông số kỹ thuật của doa ngang 2620) Từ các giá trị Ud=220(V) Udo=1,17.U2f= 1,17.220 Cosamin===0,855 =>αmin = arcos(0,855)= 31,17o Ta chọn góc αmin = 25o để dự trữ có thể bù được khi bị sút điện áp lưới trên MBA nguồn, đường dây và trên các van bán dẫn Khi góc mở lớn nhất (α = αmax) thì điện áp trên tải là nhỏ nhất: Udmin = Udo.cosαmax và tương ứng tốc độ động cơ là nhỏ nhất nmin = 2,1(vòng/phút) (Thông số kỹ thuật của doa ngang 2620). =>amax=arcos()=arcos() Trong đó Udmin được xác định như sau: D== =>Udmin=[Udmax +(D-1).Id.R ư ]=[1,17.220 + ( -1).14,27.1,08] =15,75(V) =>αmax=arcos()=86,50 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc Trong sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha thành phần song hài bậc càng cao sẽ càng giảm . Vì vậy tính điện cảm cuộn kháng chỉ cần tính với thành phần bậc nhất là đủ. Trị số điện cảm của cuộn kháng lọc thành phần dòng điện được tính theo biểu thức: LL= Trong đó: LL - Trị số điện cảm lọc đập mạch cần thiết. K=1-Bội số song hài bậc nhất m=3 - Số lần đập mạch trong một chu kỳ. I1*% - Trị hiệu dụng của dòng điện sóng hài cơ bản lấy tỷ số theo dòng điện định mức của bộ chỉnh lưu. (Ta chọn I1*%=10%) Udnmax – Biên độ thành phần sóng hài của điện áp chỉnh lưu có thể được xác định theo công thức gần đúng là: = Với α là góc điều khiển van bán dẫn.Ta nhận thấy trong các sơ đồ chỉnh lưu , khi góc mở van càng tăng thì biên độ song hài càng tăng.Do đó khi tính điện cảm và xác định biên độ song hài ta thường tính cho trường hợp góc mở van lớn nhất α = αmax = 86,5o =>=.= 0,75 Udnmax = 0,75.Udo = 0,75.1,17.220 = 192,52(V) Thay vào ta được: LL===0,101(H) Vậy điện cảm cuộn kháng lọc cần mắc them vào là: LckL = LL – LU =0,101-0,012= 0,089(H). Xác định điện cảm hạn chế dòng điện gián đoạn: Động cơ điện một chiều có gián đoạn dòng điện dài nhất khi động cơ làm việc ở cuối dải điều khiển ( khi mà điện áp của bộ chỉnh lưu là thấp nhất).Như vậy khi góc mở van bán dẫn lớn nhất . Điện cảm cần thiết để hạn chế vùng dòng điện gián đoạn được tính theo công thức: Lgh=[.kgh] Trong đó : Lgh-điện cảm cần thiết để hạn chế dòng điện gián đoạn. w = 2.p.f.m- tần số góc của dòng điện. Udo-điện áp không tải của chỉnh lưu Igdh-dòng điện giới hạn nhỏ nhất, dòng điện này trong tính toán nên chọn xấp xỉ dòng điện không tải.Có thể chọn Idgh< 0.05Idm Kgh- hệ số phụ thuộc góc mở van bán dẫn . Có thể được tính theo công thức sau: Kgh=(1-cotg).sinamax=(1-cotg)sin 86,5=3,394 Thay vào ta có: Lgh=[.0,394] = 0,189(H) Ta thấy Lgh<LL nên ta chỉ cần thiết kế cuộn kháng lọc thành phần song hài là đủ để dòng điện trong mạch phần ứng được liên tục. (4)Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc: Các thông số ban đầu cuộn kháng lọc: +Điện cảm yêu cầu:LckL=89 (mH) +Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng:Im=14,27(A) +Biên độ dòng điện xoay chiều bậc 1 : I1m =0,1Im=1,427(A). Do điện cảm cuộn kháng lớn và điện trở rất bé do đó ta có thể coi tổng trở cuộn kháng xẫp xỉ bằng điện kháng của cuộn kháng: Zk = Xk = 2.p.m.f.LckL = 2.p.3.50.0,089 = 83,84(W) - Điện áp xoay chiều rơi trên cuộn kháng lọc: DU=Zk =83,84.=84,59(V) -Công suất của cuộn kháng lọc: - S = DU=84,59.=85,35(VA) - Tiết diện cực từ chính của cuộn kháng lọc: Q=kQ = 5. =3,56(cm2) Trong đó kQ-hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát .khi làm mát bằng không khí tự nhiên kQ=5. Chuẩn hóa tiết diện trụ theo kích thước có sẵn, chọn Q = 4,25 (cm2) Với tiết diện trụ này chọn dung loại thép tấm $330A , dày 0,35mm. A= 20 (mm), b=25(mm). - Chọn mật độ từ cảm trong trụ: BT = 0,8(T) - 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.m.f.BT.Q (Gần đúng có thể lấy EK=DU=84,59(V) w = ==373 (vòng) - Ta có dòng điện chạy qua cuộn kháng : i(t) = Id + I1m.cos(3q +j1). =>Dòng điện hiệu dụng chạy qua cuộn kháng: Ik = - Chọn mật độ dòng điện qua cuộn kháng : J = 2,75(A/mm2) - Tiết diện dây quấn cuộn kháng: Sk===5,2 (mm2) Þchọn dây tiết diện chữ nhật , cách điện cấp B,theo tiêu chuẩn Sk= 5,29(mm) Với kích thước dây : akx bk = 1,23 x 4,40 (mm x mm) Tính lại mật độ dòng điện : Jk===2,71(A/mm2) - Chọn hệ số lấp đầy : Kld==0,7 Nên diện tích cửa sổ: Qcs===28,18 (cm2) - Chọn kích thước mạch từ: Qcs= c.h=28,18(cm2) Chọn m=h/a=3 Þh=3.a=3.20=60 (mm) c = ==4,7 (cm) - Chiều cao mạch từ: H= h + a = 60 + 20 = 80 (mm). - Chiều dài mạch từ : L= 2.c+2.a= 2.47+2.20= 134 (mm) - Chọn khoảng cách từ gông đến cuộn dây : hG=2mm. - Số vòng dây trên một lớp : w 1 ==12,72.Chọn 12 vòng - Số lớp dây quấn : n 1 ===31,08=31 lớp - Chọn khoảng cách cách điện giữa dây quấn với trụ : a01=3mm, cách điện giữa các lớp : cd1=0,1mm. - Bề dày cuộn dây: Bd = (ak+cd1)n1 = (1,23+0,1).31= 41,23(mm) - Tổng bề dày cuộn dây là: BdT=Bd+a01 = 44,23(mm) - Chiều dài của vòng dây trong cùng l 1 =2(a+b)+2.p.a01 = 2.(20+25) + 2.p.3 = 108,8(mm) - Chiều dài của vòng dây ngoài cùng: l 2 = 2(a+b)+ 2.p.(a01+ Bd) = 2.(20+25) + 2.p.44,23=367,9(mm) - Chiều daid trung bình một vòng dây: l tb ===238,35 (mm) - Điện trở dây quấn ở 750 : Rk= V75==0,358 (W) - Với V75 = 0,02133 (Wmm2/m) là điện trở suất của đồng ở 750C. - Ta nhận thấy giá trị điện trở của cuộn kháng tương đối bé nên ta có thể bỏ qua. - Thể tích sắt: VFe = 2.a.b.h + a.b.L = a.b(2.h+L) = 20.25.10-4(2.60+134).10-2 = 0,127(dm3 - Khối lượng sắt : MFe = VFe.mFe= 0,127.7,85=0,096 (kg) Với mFe = 7,85(kg/dm3) là khối lượng riêng của Fe - Khối lượng đồng: MCu = VCu.mCu = Sk.ltb.w.mCu = 5,29.238,35.10-6.373.8,9= 4,19(kg) Với mCu= 8,9 (kg/dm3) là khối lượng riêng của đồng d. Tính chọn các thiết bị bả