Đồ án Tốt nghiệp công nghệ mạ xoa

o= Udo.. (1+cós)/2 =0.9U2 khi tải Ud=Udo.coskhi tải điện cảm điện áp ngược của van lớn nhất Unv=2U2 dòng điện mà van bán dẫn phai chiệu tối đa bằng 1/2 dòng điện tải Ihd=0.71Id 3.Chỉnh lưu cầu một pha đối xứng dùng tiristor có điều khiển khiển Hình 6 nhóm ca tốt chung T1,T3,T5 nhóm anot chung T2,T4,T6 chỉnh lưu này có chất lượng điện áp ra giống như chỉnh lưu có biến áp chung tính 4.Chỉnh lưu câu không đối xứng Hình 7 Khi điện áp anod T1dương va catod D1 âm có dòng điện tải chạy quaT1 D1 đến khi điện áp đỏi dấu T1 sẽ bị khoá khi có xung mở T2 các van bán dẫn được mở thông tromg một nửa chu kỳ các diod dẫn từ đầu đến cuối bán kỳ điện áp âm catod,còn các tristor được dẫn thông tại thời có xung mở tiistor ở nửa chu kỳ kế tiếp. Dòng điện trung bình qua van Itb=1/2.Id dòng điện hiệu dụng Ihd=0.71.Id ở sơ đồ sử dụng một nửa số van điều khiển do đó giá thành thiết bị giảm vì diot rẻ hơn nhiều so với tiristor vì vậy sơ đồ điều khiển cũng đơn giản II.Sơ đồ chỉnh lưu ba pha có điều khiển 1. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển dùng Tiristor Hình 8 Từ sơ đồ chỉnh lưu trên ta thấy các Tiristor sẽ nhận xung điều khiển để dẫn điện trong các bán kỳ dương của điện ap pha tương ứng. Các xung điều khiển này đồng bộ với điện áp của các van tương ứng và góc lệch pha giữa chúng là 1200 để góc mở của các van là giao điểm của van là trùng nhau. Với sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha thì góc thông tự nhiên của van là giao điểm của hai điện áp pha ở phần dương tức là dịch pha 300 so với điện áp pha đó. Khi đó góc mở nhỏ nhất a =300 thì điện áp chỉnh lưu đạt giá trị cực đại. Ta có nguyên lý hoạt động của sơ đồ như sau: Tại thời điểm mở van T1, pha A có điện áp dương hơn nên van T1 cho dòng tải Id chạy qua tải và về trung tính của máy biến áp. Khi điện áp của pha dương hơn nhưng nếu T2 chưa có xung điều khiển mà pha A vẫn dương hơn trung tính thì T1 vẫn dẫn dòng cho đến khi van T1 có xung điều khiển mở mới thôi. Tương tự như vậy khi pha C dương hơn. Sơ đồ dạng sóng điên áp chỉnh lưu với góc mở ỏ =300 và . ỏ >300 được biểu diễn như sau: Hình 9: dạng sóng điên áp khi ỏ =300 Hình10: dạng sóng điên áp chỉnh lưu khi ỏ >300 Điện áp chỉnh lưu khi ỏ >300 được tính theo công thức sau : Ud =2t sinq dq =1.17U2t Với sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha và các dạng sóng điện áp chỉnh lưu khi góc mở điện áp thay đổi ta thấy chất lương điện áp chỉnh lưu khá tốt biên độ dao động điên áp khoảng 50% .Khi góc mở a 300 thì điện áp chỉnh lưu bắt đầu bi gián đoạn . 2 CHỈNH LƯU TIA 6 PHA : Sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha xét ở trên chất lượng điện áp chưa thật tốt lắm nên khi cần chất lương điện áp tốt hơn ta sửa dụng sơ đồ nhiều pha hơn .Một trong những sơ đồ đó là chỉnh lưu tia sáu pha . Sơ đồ mạch động lực đươc mô tả như hình vẽ. Hình 11 Sơ đồ này gồm 6 Tiristor chia làm hai nhóm . Nhóm thứ nhất gồm ba van T1,T3,T5 tạo ra điện áp . Nhóm thứ hai gồm ba van T2,T4,T6 tạo ra điện áp Ud2 .Điện áp thứ cấp Ua1 và Ua2, Ub1và Ub2 ,Uc1và Uc2 và Uc2 ngược pha nhau từng đôi một . Cuộn kháng cân bằng làm cho hai nhóm chỉnh lưu làm việc song song và độc lập với nhau . Từ sơ đồ hình H.14 ta thấy biến áp ba pha có ba cuộn dây đặt trên mỗi trụ một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp các cuộn dây thứ cấp tạo ra hai hệ thống điện áp ba pha lệch nhau 1800 điện . Điện áp các pha dịch nhau một góc là 600 như mô tả hình vẽ 11: Hình 12 Việc phát xung điều khiển mở các van cần phải thưc hiện theo thứ tự sau; T1-T5,-T3-T1, -T5-T3,.Ta thấy tại bất kỳ thời điểm nào cũng có hai Tiritor dẫn dòng trong đó một van thuộc nhóm thư nhất và một van thuộc nhóm thứ hai . Khi đó điện áp đăt trên tải Ud=. Do hiệu số điện áp Ud=Ud1#Ud2, nên để loại trừ dòng cân bằng do Ud sinh ra người ta mắc thêm cuộn kháng cân bằng . Cuộn kháng này gồm hai cuộn dây đặt trên cùng một lõi sắt như hình vẽ. Giá trị điện áp của chỉnh lưu được theo công thức : Ud =2t sinq dq =1,35U2t cosq Giá trị trung bình của dòng điện chảy qua mỗi van ; Itb= . Giá trị hiệu dụng của dòng chảy qua mỗi van : Ihd= . Từ sơ đồ dạng sóng điện áp H.15 ta thấy điện áp tải là phần dương hơn của các điện áp pha đập mạch bậc sáu .Với dạng sóng điện áp như trên thì chất lương điện áp một chiều là tốt nhất . So với các sơ đồ khác thì sơ đồ chỉnh lưu sáu pha dùng cuộn kháng cân bằng có dòng điện chạy qua van bán dẫn bé nhất do đó sơ đồ chỉnh lưu tia sáu pha có ý nghĩa khi cần dòng tải lớn . Nhược điểm của sơ đồ là chế tạo máy biến áp phức tạp hơn các sơ đồ khác . 3. CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG Hình 13: Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiên đối xứng Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng gồm 6 Tiristor chia thành hai nhóm. Nhóm catốt chung gồm các van T1,T3 ,T5. Nhóm anốt chung gồm các van T2 ,T4 ,T6 .Theo hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng ,dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạỵ từ pha nay về pha khia . Do đó tại mỗi thời điểm cần mở Tiritsor chúng ta cần cấp hai xung điều khiển đồng thời để mở một Tiristor ở nhóm Anốt và một Tiristor ở nhóm catốt .Trong mỗi nhóm khi một Tiristor mở nó sẽ khoá ngay tiristor dẫn dòng trước đó. Dưới đây là sơ đồ dang sóng của điện áp chỉnh lưu khi góc mở ỏ =300 . Hình 14 Nguyên lý hoạt động của sơ đô chỉnh lưu : Giả sử tại thời điểm ban đầu các van T4 và T5 mở đang dẫn dòng điện , đến thời điểm q = +ỏ phát xung điều khiển mở T1 .Tirstor T1 mở làm cho T5 bị khoá lại vì điện thế pha A dương hơn pha C. Khi đó hai van T1 và T4 cho dòng tải chạy qua . Tại thời điểm q2 , phát xung mở T2 và khi đó T4 bị khoá lại một cách tự nhiên lúc này dòng tải chạy qua hai van T1 và T2 .Tại thời điểm q3 phát xung điều khiển mở T3 khi T3 dẫn dòng sẽ làm cho van T1 khoá lai do đó dòng tải chảy qua hai van T3 và T2 . Tại thời điểm q4 phát xung điều khiển mở van T6 ,van T6 dẫn làm cho T2 khoá và dòng tải chảy qua hai van T3 và T6 . Tại thời điểm phát xung điều khiển mở van T5 khi T5 dẫn dòng sẽ làm cho T3 khoá .Do đó hai van T5 và T6 sẽ cho dòng tải chảy qua trong khoảng thời gian q5 đến q6.Tại thời q6 điểm phát xung điều khiển T2 và T4 khoá lại một cách tự nhiên và hai van T5 và T4 cho dòng tải chạy qua trong khoảng thời gian từ q6 đến q7 .Đến q7 tiêp tục cho xung điều khiển mở van T1 và quá trình hoạt động tương tự trên. Điện áp chỉnh lưu bao gồm cả hai đường bao phía trên và phía trên dưới như trên hình vẽ , điện áp chỉnh lưu đươc xàc định theo công sau : Ud = cos Từ sơ đồ dạng sóng điện áp và nguyên lý hoạt động của sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng ta thấy điện áp chỉnh lưu có độ bằng phẳng cao,chất lượng điện áp tốt như đối với chỉnh lưu tia 6 pha,tuy nhiên sơ đồ chỉnh lưu này có nhược điểm là để sơ đồ hoạt động được ta phải cấp đồng thời hai xung điều khiển mở cho hai van ở hai nhóm khác nhau .Vì vậy gây không ít khó khăn khi chế tạo vận hành và sửa chữa.Để đơn giản hơn ta sử dụng sơ đồ điều khiển không đối xứng . 3 CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN KHÔNG ĐỐI XỨNG. Hình 15 Ta có thể coi sơ đồ trên tương đương với hai sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha , một sơ đồ điền khiển dùng Tiristor và một sơ đồ không điền khiển dùng điốt,được đấu nối tiếp vối nhau và làm việc độc lập với nhau trên cùng một phụ tải . Giá trị điện áp chỉnh lưu được xác định theo công thức : Ud =U2d Sơ đồ dạng sóng điện áp chỉnh lưu khi góc mở ỏ =300 .Hình vẽ 16. Hình 16 Từ sơ đồ dạng sóng điện áp của chỉnh lưu ta thấy quá trình hoạt động của sơ đồ như sau :Tại thời điểm ban đầu khi điện áp pha A dương hơn, điện áp pha B âm hơn ,phát xung điều khiển mở Tiristor T1. Dòng điện qua T1 đến tải và qua điốt D2 trở về pha B .Điốt D2 dẫn của sơ đồ như sau : Tại thời điểm ban đầu khi điện áp pha A là dương hơn , điện áp pha B âm hơn , phát xung điều khiển Tirstor T1.Dòng điện đi từ máy biến áp qua T1 đến tải và qua điốt D2 trở về pha B . Điốt D2 dẫn điện cho đến thời điểm q2 thì điện áp pha C âm hơn điện áp pha làm cho D2 khoá lại và D3 mở. Dòng điện đi từ pha A qua T1 ,D3 trở về pha C. T1 và D3. Dẫn dong điện cho đến thời điểm q3 thì mạch điều khiển phát xung mở T2 .T2 dẫn dòng điện làm T1 khoá lại vì điện áp pha âm hơn điện áp pha B .Dòng điện đi từ pha B qua T2 và D3 để về C.Đến thời điểm q4 điện áp pha âm A hơn điện áp pha C làm cho D3 khoá lại , D1 mở để cùng với T2 dẫn dòng qua tải cho đến thời điểm q5.Tại thòi điểm q5 mạch điều khiển phát xung điều khiển mở T3 ,T3 dẫn dòng làm cho T2 khoá lại vì Uc dương hơn Ub .T3 cùng với D1 dẫn dòng qua tải cho đến q6 khi đó Ub âm hơn làm cho D1 khoá và D2 mở . Lúc này dòng điện chạy từ pha C qua T3 qua tải rồi trở về B qua D2 đến q7 .Khi đó quá trình hoạt động của sơ đồ lại tiếp tục như chu kỳ trước . Trên hình vẽ dạng sóng điện áp chỉnh lưu dòng điện àp tải chính là đường bao phía trên và đường bao phía dưới của sơ đồ .Ta thấy sơ đồ này có dòng điện và điện áp tải liên tục khi góc mở các van bán dẫn nhỏ hơn 600 , khi đó góc mở tăng lên và thành phần điện cảm của tải nhỏ thì dòng điện và điện áp sẽ gián đoạn .Sơ đồ này có ưu điểm là việc khích các van mở dễ dàng hơn so với sơ đồ chỉnh lưu ba pha điều khiển đối xứng. Nhận xét : Từ các sơ đồ chỉnh lưu đã xét ở trên . vậy để đơn giản trong chế tạo máy biến áp và tính toán cuộn kháng cân bằng ta chọn sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ II . TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC 1.Các thông số cơ bản Nguồn mạ xoa một chiều được thiết kế tính toán , chế tạo với các thông số cơ bản sau : Dũng một chiều cực đại : I = 100 (A) Điện áp một chiều cực đại : Umax = 27 (V) Điện áp một chiều định mức : Udm = 25 (V) Dải điều chỉnh điện áp mạ : 0 ữ 25 (V) Dải dũng điện làm việc : 0 ữ 100 (A) Bảo vệ , khống chế dũng ở : I ≤ 100 (A) Điện áp lưới xoay chiều : U = 220 V, 50 Hz 2.Chế độ làm việc Chế độ bằng tay MAN mạ thuận T và mạ ngược N, theo công nghệ Chế độ tự động AUTO có đảo chiều cực tính , đặt tự động thời gian mạ thuận T và mạ ngược N theo yêu cầu công nghệ . Các chế độ MAN và AUTO được khống chế qua đồng hồ công suất A.h nếu đồng hồ được đặt ở chế độ SET. 3.Sơ đồ mạch động lực Hỡnh 17 Mạch động lực của nguồn mạ xoa bao gồm : MBA : Mỏy biến ỏp nguồn hạ ỏp T1, T2 – T3 , T4 : Hai bộ chỉnh lưu đảo chiều bằng Thyristors XK : Cuộn khỏng lọc một chiều cụng suất lớn . 4. Tính toán thiết kế mạch động lực IV.1.Tớnh chọn cỏc van bỏn dẫn Thyristors: Các van động lực được lựa chọn dựa vào các yếu tố cơ bản là dũng tải , sơ đồ đó chọn , điều kiện toả nhiệ , điện áp làm việc 1.Công suất mạ một chiều định mức : Pdm = Udm .Idm = 25 V . 100 A = 2500 W Udm : Điện áp định mức trên tải (V) Idm : Dũng điện định mức trên tải (A) 2.Công suất mạ một chiều cực đại : Pmax = Umax .Idm = 28 V .100 A = 2700 W 3. Điều chỉnh điện áp không tải : Uo = Umax +ÄUT + ÄUR + ÄUX = 28 + 1 + 28.10,1 + 0,05.28 = 33,2 V Trong đó : ÄUT = 1 V - Sụt ỏp trờn Thyristor ÄUR = 10% Umax = 2,7 V - Sụt áp trên điện trở MBA nguồn . ÄUR = 5% Umax = 1,35 V - Sụt áp trên điện kháng 4. Điện áp xoay chiều thứ cấp của các cuộn dây thứ cấp MBA nguồn : U21 = U22 = U2 = (V) 5. Hệ số mỏy biến ỏp : (V) Ku=0,9 6. Giỏ trị hiệu dụng của dũng điện thứ cấp MBA : Với - : Giá trị cực đại của điện áp một chiều trung bỡnh trờn tải - A Trong đó : dũng một chiều cực đại trên tải . 7. Dỏng điện làm việc của Thyristor được chọn theo dũng điện hiệu dụng của sơ đồ : A 8. Điện áp ngược cực đại mà Thyristor phải chịu khi không dẫn dũng : V 9. Tổn hao cụng suất trờn Thyristor khi dẫn dũng : Äẹ = ÄU.I = 1V . 100A = 100 W 10. Để Thyristor làm việc an toàn không bị chọc thủng do nhiệt , ta chọn điều kiện làm việc của Thyristor là có cánh tản nhiệt , quạt đối lưu không khí . Ta chọn Thyristor cú dũng định mức : Ith = 2.Ilv = 2. 78,5 = 157 A Trong đó : 2 - hệ số quá dũng dự trữ . 11. Chọn T1, T2, T3, T4 là Thyristor TL- 160 của Liờn Xụ sản xuất , cú cỏc thụng số : - Dũng định mức ITh = 160 A - Điện áp ngược cực đại : Ungược= 1000 V - Điện áp rơi khi dẫn dũng : ÄUT = 0,75 V - Dũng điều khiển : Ug = 7 V - Thời gian kh Ig = 0,3 A - Điện áp điều khiển : oỏ : toff = 200 s - Tốc độ biến thiên dũng điện cho phép cực đại : A/s - Tốc độ biến thiên điện áp cho phép cực đại : V/s IV.2.Tớnh toán thiết kế điện từ MBA : Chọn loại MBA một pha hạ ỏp , lừi hỡnh xuyến , làm việc dài hạn , hai cuộn dõy thứ cấp , làm mỏt tự nhiờn bằng quạt đối lưu không khí . 1. Điện áp nguồn phía cuộn dây sơ cấp : U1 = 220 V 2. Điện áp phía cuộn dây thứ cấp xoay chiều : U2 = 36,89 V 3. Hệ số cuốn dõy : 4. Giỏ trị hiệu dụng của dũng điện xoay chiều phía dây quấn thứ cấp : A 5. Giỏ trị tức thời của dũng thứ cấp MBA : 6. Sức tự động của MBA : i1. w1 = i2. w2 7. Dũng sơ cấp của MBA : 8. Giỏ trị hiệu dụng dũng sơ cấp : 9. Cụng suất tớnh toỏn của MBA : - Phía sơ cấp : S1 = U1.I1 = 220.9,6 = 2112 VA - Phớa thứ cấp : S2 = 2U2.I2 = 2.36,89.78,5 = 5031,85 VA - Cụng suất toàn phần : VA Lấy trũn S = 3952 (VA) 10. Diện tớch trụ thộp mạch từ : cm2 Trong đó : C = 4 - Hệ số tính toán cho MBA khô f = 50 Hz tần số điện lưới . Làm trũn QBA = 36 cm2 11. Chọn lừi thộp kỹ thuật điện kiểu hỡnh trụ chữ nhật loại III40x100, lỏ thộp dày 0,35 mm , cú cỏc thụng số cơ bản : a = 40 mm h= 100 mm c = 40 mm C = 160 mm H = 140 mm b = 100 mm QFe = a.b = 40.100 = 4000 mm2 =4.10-3 12. Chọn mật độ tử cảm : B = 1,0 Tesla 13. Số vũng dõy của cuộn sơ cấp là :  vũng 14. Số vũng dõy của cuộn thứ cấp là : vũng 15. Mật độ dũng điện dây quấn sơ cấp : J1 = 2,75 A/mm2 16. Dây quấn sơ cấp chọn hỡnh trũn , cú đường kính : mm 17. Chọn loại dõy dẫn trũn , trỏng men , cú độ bền cách điện cao , loại : - Đường kính dây không kể cách điện : dso = 2,1 mm - Tiết diện dõy quấn : S10 = 3,462 mm2 - Đường kính dây kể cả cách điện : ds = 2,2 mm 18. Điện trở suất của dây đồng ở 20oC : Hệ số điện trở tăng do nhiệt : 19. Điện trở suất của dây đồng ở 750C : 20. Điện trở của một mét dây quấn sơ cấp : 21. Chọn dõy quấn thứ cấp loại hỡnh trũn Đường kính dây : mm Với : J2 = 2,75 : Mật độ dũng điện dây quấn thứ cấp; S2 = = = 28,545 mm2 22. Điện trở của một mét dây quấn thứ cấp : r2 = ủ750 = 0,0217 . = 0,000760 23. Cách điện giữa trụ và dây quấn sơ cấp bằng vải cách điện có bề dày Ä1 = 2mm; 24. Dùng phíp cách điện đấu nối phía đầu dây quấn sơ cấp, có độ dài phíp: 1ph = 33mm. 25. Đường kính trong của cửa sổ mạch từ cũn lại: d3 = d1 - 21 = 140 – 4 = 136 mm 26. Đường kính ngoài sau khi bọc cách điện: d4 = d2 + 21 = 240 + 4 = 224 mm 27. Độ dài chu vi trong của cửa sổ mạch từ: CV3 = ðd3 = 3,14.136 = 427 mm 28. Độ dài theo chu vi ngoài : CV4 = ðd4 = 3,14.224 = 703,3 mm 29. Độ dài theo chu vi trong có tính đến phíp cách điện : CV3-ph = CV3 – 1ph 427 -33 =394 mm. 30. Số vũng dõy của lớp dõy quấn trong cựng của dõy quấn sơ cấp: W1-1 = = = 179 vũng. 31. Số vũng dõy của lớp dõy quấn ngoài của dây quấn sơ cấp: W1-2 = W1 - W1-1 = 275 – 179 = 96 vũng. 32. Độ dài trung bỡnh của một vũng dõy lớp trong: ltrb1 = 2( b + 21 + 2ds) + 2( a + 21 + 2ds) = 2(40 + 90 + 4.2 + 4.2,2) = 293 mm 33. Độ dài trung bỡnh của một vũng dõy quấn ngoài: ltrb2 = 2( b + 21 + 2ds) + 2( a + 21 + 2ds) = 2(40 + 90 + 4.2 + 8.2,2) = 311,2 mm 34. Tổng độ dài của dây quấn sơ cấp : l1 = ltrb1. W1-1 + ltrb2 . W1-2 = 239.179 + 311,2.96 = 82322,2 mm ≈ 82,4 35. Cách điện giữa hai giây quấn sơ cấp và thứ cấp bằng bỡa và phớp cỏch điện, có độ dày 2 = 10 mm. 36. Đường kính trong của cửa sổ cũn lại là: d5 b1 = b + 2ds b2 = b1 + 4ds b3 = b2+ 2 Δ s = b + 6 ds + 2 Δ s = 90 + 6.2,2 +2.2,0 = 143,2 mm a1 = a + 2ds = 40 +2.2,2 = 44,4 mm a2 = a + 4ds = a + 6ds = 40 +6.2,2 = 53,2 mm a3 = a2 + 22 = a + 6ds + 22 = 40 + 6.2,2 + 2.10 = 73,2 mm d5 = d0 – a3 = 180 – 73,2 = 106,8 mm 37.Độ dài trung bỡnh một vũng dõy của dõy quấn thứ cấp: ltrb3 = 2( a3 + 2d2dq)+ 2(b3 + 2d2dq) = 2(a3 + b3+ 4d2dq) = 2(73,2 + 143,2 + 4.6) = 408,8 mm 38. Tổng số vũng dõy của hai dõy quấn thứ cấp là: 2W2 = 2.40 = 80 vũng. 39. Tổng chiều dài của bề mặt chu vi trong của cửa sổ MBA theo đường kính d5 là: CV5 = ðd5 = 3,14. 106,8 mm 335,35 mm 40. Tổng chiều dài mạch từ mà dõy quốn thứ hai phải chiếm chỗ là: lcv5 = 80 vũng x ddq2 =80 vũng x 6 mm = 480 mm 41. Do lcv5>cv5, hai dây quấn mạch thứ cấp được quấn thành hai lớp, đấu nối tiếp với nhau với chiều dài trung bỡnh của một vũng dõy thứ cấp là: ltrb3 = 480,8 mm ≈ 481 mm. 42. Tổng chiều dài của dõy quấn thứ cấp là: lw2 = 80 x 481 mm = 23088 mm ≈ 23,1 m. 43. Lấy độ dài của đầu dây ra của hai cuộn thứ là: ∆l = 20 cm = 0,2 m. z Bốn đầu dây ra sẽ có độ dài: 4∆l = 0,8 m. 44. Tổng chiều dài của dõy quấn thứ cấp là: l2 = lw2 + 4∆l = 38,5 + 0,8 = 39,3 m. 45. Bề dày của dõy quấn thứ cấp: Bd2 = ddq2 = 6 mm = 0,6 cm. 46. Bề dày của dây quấn sơ cấp: Bd1 = 2ddq1 = 2 x 2,2 = 4,4 mm = 0.44 cm. 47. Khoảng cách giữa hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp là: ∆2 =10 mm = 1 cm. 48. Độ cao trung bỡnh của hai mối dõy là: h = CV3-ph = 394 mm = 39,4 cm. (có tính đến phíp cách điện) 49. Bề dày của cuộn dây sơ cấp: Bd1 = 2ds = 4,4 mm = 0,44 cm. 50. Bề dày của cuộn thứ cấp: Bd2 = d2dq = 6 mm = 0,6 cm. 51. Bỏn kớnh của cuộn sơ cấp: Rbk1 = 52. Bỏn kớnh của cuộn thứ cấp: Rbk2 = 53. Điện kháng tản của dây quấn sơ cấp: X1 = = .2,66. + 314.10-8 = 0,8177Ω ≈ 0,82Ω 54. Điện kháng tản của dây quấn thứ cấp: X2 = Rbk2. + ự.10-8 = .4. + 314.10-8 = 0,0282Ω ≈ 0,03Ω 55. Điện trở dây quấn sơ cấp : R1 = r1.l1 = 0,00617. 92,4 m = 0,508 Ω 56. Điện trở dây quấn sơ cấp : R2 = r2.l2 = 0,00760. 39,3m = 0,03 Ω 57. Điện trở của MBA quy đổi về thứ cấp: RBA = R2 + R12 = 0,03 + 0,5082 = 0,04 Ù 58. Điện kháng của MBA quy đổi về thứ cấp: XBA = X2 + X12 = 0,0282 + 0,822 = 0,0455 Ù 59.Sụt áp trên điện trở MBA: ÄUR = RBA.I = 0,04.100 = 4 V 60. Sụt áp trên điện kháng MBA: ÄXR = XBA.I = 0,0455.100 = 4,55 V 61. Sụt ỏp toàn phần ở MBA: ÄUBA = = = 6,06 V 62. Tổng trở ngắn mạch của MBA quy đổi về thứ cấp: ZBA = = = 0,06 Ù 63. Điện áp ngắn mạch phần trăm của MBA: U% = .100 =.100 = 9,8 % U% = .100 = .100 = 11,14 % U% = = = 14, 84 % 64.Dũng điện ngắn mạch xác lập: I= = = 534 A 65.Dũng diện ngắn mạch tức thời cực đại: I = I = 1,41.534 = 753 A 66. Thể tích dây quấn sơ cấp và thứ cấp: Vcu1 = l1.S10 = 824 dm.3,462.10-4 dm2 = 0,285 dm3 Vcu2 = l2.S20 = 393 dm.28,26.10-4 dm2 = 1,1106 dm3 67. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp: G1 = 8,9 Vcu1 = 8,9.0,285 = 2,5 kg 68. Trọng lượng của dây quấn thứ cấp: G2 = 8,9 Vcu2 = 8,9.1.1106 = 9,884 kg IV-3. Tớnh toỏn thiết kế cuộn khỏng lọc : 1. Cơ sở tính toán: Điện áp một chiều chỉnh lưu trên tải u(ố) với ố = ựt, được khai triển theo dóy Furiờ gồm tổng của: Thành phần điện áp một chiều cơ bản U + BK cosK(pố) Trong đó , thành phần điện áp cơ bản một chiều: * U = U2mcos ốdố U2mcos ốdố = U2mcos ốdố = sin = = . U2 = 0,9U2 Với p = 2 : Số xung đập mạch của điện áp một chiều chỉnh lưu trong một chu kỡ T của điện áp lưới xoay chiều hỡnh sin. ụ = = ð – Chu kỡ của điện áp một chiều chỉnh lưu của sơ đồ chỉnh lưu. * Biên độ của các sóng hài thứ K: BK = (-1)K. U (K= 1ữ∞) * Điện áp chỉnh lưu: Ud(ố) = U( 1 + cos2ố -cos4ố + cos6ố - ...) CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN I. NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TIRISTOR TRONG MẠCH XOAY CHIỀU Tiristor chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp dương đặt lên anốt và đồng thời phải có tín hiệu dương đặt vào cực điều khiển .Để tạo được các xung điều khiển mở Tiristor người ta thiết kế ra mạch điều khiển ,trong đó thời điểm mở van phải được điều khiển theo ý muốn và góc tính từ gốc toạ độ đến thời điểm mở van gọi là góc mở .Trong thực tế người ta dùng một sồ phương pháp sau để điều khiển vị trí xung trong nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên Tiristor 1. NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH . Trong khoảng điện áp dương của anốt , tạo một điện áp tựa răng cưa biến thiên tuyến tính . Dùng điện áp một chiều so sánh với điện áp tựa Urc . Tại thời điểm hai điện áp bằng nhau thì phát xung điều khiển , khi đó Tiristor sẽ mở tại thờ điểm phát xung điều khiển đến cuối bán kỳ dương của điện áp anốt . Khi điện áp một chiều được điều khiển từ 0 đến đỉnh điện áp tựa Urc thì góc mở Tiristor được điều chỉnh .Dạng sóng điện áp Tirstor và Urc như hình vẽ. U Hình 19 U U U dk 2. NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN THẲNG ĐỨNG CÔSIN Tạo điện áp côsin lệch pha với điện áp lưới một góc bằng . Dùng điện áp điều khiển một chiều so sánh với điện áp tựa Urc và điện áp điều khiển Uđk bằng nhau thì sẽ phát xung điều khiển ở đầu ra Tiristor được mở khi có xung điều khiển cho đến cuối bán kỳ dương của điện áp anốt. Dạng sóng điện áp như hình vẽ H 21 U rc Hình 20 U đk U U T Ngoài các phương pháp ở trên còn có phương pháp điều khiển theo nguyên tắc nằm ngang nhưng phương pháp này ít được sử dụng qua quá trình nghiên cứu người ta kết luận rằng nếu điện áp tưạ răng cưa thì thoả mãn được yêu cầu về vùng điều khiển , độ chích xác và tính ổn định trong quá trình tạo xung cao . Do đó ta chọn phương pháp điều khiển thẳng đứng tuyến tính. II CHỌN CÁC KHÂU TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN. 1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN :. Hình 21:Sơ đồ khối mạch điều khiển . Mạch điểu khiển Tirostor gồm 3 khâu chính sau : Khâu đồng pha (ĐF) có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ điện áp anốt của Tiristor UATvà tạo điện áp tưa trùng pha với điện áp anốtTiristor . Khâu so sánh (SS): nhận điện áp tựa Urc từ bộ đồng pha và điện áp điều khiển Udk sau đó so sánh với hai tín hiệu này . Tại thời điểm hai tín hiệu này bằng nhau sẽ có xung ở đầu ra khâu khuếch đại tạo xung (KĐTX) : Có nhiệm vụ tạo xung để mơ Tiristor , trong đó xung mở Tiristor phải có sườn trước dốc thẳng đứng để bảo đảm thời điểm mở Tiristor ổn định . Xung phải có đủ độ lớn . Đủ độ rộng để thắng được thời gian mở tm . Ngoài ra , mạch động lực có điện áp cao, mạch điều khiển có điện áp cao , mạch điều khiển có điện áp thấp nên cần phải cách lý giải chúng bằng khâu khuếch đại tạo xung cao , mạch điều khiển có điện áp thấp nên cần phải cách ly giữa chúng bằng khâu khuếch đại tạo xung. 2 . CHỌN KHÂU ĐỒNG PHA : 2.1 Sơ đồ đồng pha dùng điốt và tụ điện : H.22 U AT BA Hình 22 D 4 R 13 C 2 13 R U RC -E Sơ đồ này tạo điện áp răng cưa Urc đồng pha với điện áp anốt của Tiristor . Dạng sóng địn áp như hình vẽ :H23 U rc Hình 23 t A AT u U U t Trên hình vẽ ta thấy điện áp răng cưa Urcbiến thiên tuyến tính không phải trong cả 1800 mà nhỏ hơn 1800. Thời điểm tính từ đỉnh cửa Urc đến cuối bán kỳ là không điều khiển được điện áp . Để khắc phục nhược điểm trên ta có thể sử dụng một trong ba phương pháp sau : -Tăng điện thế tại điểm A lên , nhưng cách này ít dùng vì điện áp điều khiển trong mạch rất thấp. -Giảm đường nạp tụ bằng cach giảm giá trị điện trở R2 hoặc tầng điện dung của tụ C. --Dùng một cuộn dây thứ hai để định pha UA một góc . 2.2 Sơ đồ đồng pha dùng Tiristor và tụ điện H.24 13 U AT Hình 24 BA C 2 13 R D 4 T R2 -E R U RC Nguyên lý hoạt động của mạch như sau : Khi điện thế tại điểm A dương sẽ có dòng qua R1 và điốt mở thông dẫn dòng về trung tính máy biến áp .Tại thời điểm này Tiristor bị khoá không có thiên áp và tụ C được nạp từ ầm nguồn E với hằng số thời gian T= R2C. Khi điện thế âm tại A , điốt D bị khoá nên cực B của Tiristor mở thông tụ C phóng điện qua Tiristor. Sơ đồ điện áp và đường nạp tụ như hình vẽ H 25. U rc Hình 25 U u A t t 2,3 Sơ đồ đồng pha dùng Tiristor và bộ ghep quang : U AT 13 R D 4 C 2 -E 13 R U RC Hình 26 :Sơ đồ đồng pha dùng Tiristor và bộ ghep quang Hoạt động của sơ đồ : Tại thời điểm UAT dương , điôt quang D khoá do đó tụ điện C được nạp từ dương nguồn +E với hằng số thời gian T= R2.C, khi đó điôt D1 dẫn dòng về trung tính nối đất để bảo vệ cho bộ điôt phát quang. Tại thời điểm UAT âm , điôt quang mở làm cho Transistor Tr mở và lúc này C phóng điện qua Transito. Dạng sóng điện áp H.27. U Hình 27 U RC T Góc điều chỉnh điện áp của sơ đồ là từ 0 đến 180°. Sơ đồ này có ưu điếm sử dụng luôn điôt phát quang để cách ly về điện với mạch động lực và không dùng biến áp điều khiển. Sơ đồ khâu đồng pha dùng bộ khuếch đại thuật toán: H.28. U AT R Hình 28 BA A R 3 B + - OA 1 - R 7 5 R C 1 + OA 2 6 C Nguyên lý hoạt động của sơ đồ : Biến áp điều khiển được đấu ngược cực tính như hình vẽ. Khi điện áp UAT dương thì bên thứ cấp máy biến áp có điện áp âm UAT và ngược lại. Điện áp qua đầu vào đảo của khuếch đại thuật toán , ở A1 cho ta điện áp UB có dạng hình chữ nhật đối xứng. Khi UA âm thì biên độ của điện áp tại B là UB = + Umax, điôt D mở sẽ dẫn sòng điện qua điện trở R2 và biến trở R3. Khi đó Transistor thuận có điện áp đặt trên cực b có giá trị dương nên Transistor khoá và tụ C bắt đầu nạp. Các điện trở R2, R3 và tụ C hợp lại thành một bộ tích phân cho ra điện áp răng cưa trong một nửa bán kỳ dương của điện áp UAT. Khi UAT thì điện áp tại A là UA có giá trị dương qua OA1 cho ta điện áp tại điểm B có biên độ UB = - Umax. Điôt D khoá và Transistor Tr mở làm ngắn mạch hai đầu của khuếch đại thuật toán OA2, điện áp đầu ra của OA2 là b