Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - thiết kế và chế tạo bộ nguồn nạp acquy docx

Trong công nghiệp ngoài ra các mạch điều khiển người ta thường dùng kĩ thuật số vớiphần mềm đơn giản,linh hoạt và dễ dàng thay đổi cấu trúc tham số hoặc các luật điềukhiển.Nó làm tăng tố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

ĐỀ T À I : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ NGUỒN NẠP

ẮC QUY TỰ ĐỘNG CHO 10 ẮC QUY 12V DUNG

LƯỢNG 60Ah

GVHD : LƯU ĐỨC DŨNG

MỤC LỤC

ĐỀ TÀI 1

LỜI GIỚI THIỆU 4

Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUY 5

1 Cấu tạo ắc quy chì-axit………3

2 Yêu cầu cho việc nạp ắc quy……… 7

2.1 Ắc quy……… 7

2.2 Qúa trình biến đổi năng lượng trong ắc quy axit……… 7

2.3 Các đặc tính của ắc quy……… 8

3 Các phương pháp nạp ắc quy tự động……… 12

3.1 Nạp bằng điện dòng điện không đổi………

… 12

3.2Nạp bằng điện áp không đổi………13

3.3Nạp bằng dòng áp……….… 13

Chương II : PHƯƠNG ÁN CHỈNH LƯU……….… 16

1 Lựa chọn bộ biến đổi ……… 16

2 Phân tích sơ đồ chỉnh lưu……… 17

2.1Chỉnh lưu có điều khiển cầu 1 pha đối xứng………… ……… 17

2.1Chỉnh lưu có điều khiển cầu 1 pha không đối xứng……… … 20

Chương III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC……… ………24

I Chọn sơ đồ thiết kế………27

II Tớnh toỏn chọn van lực……… 29

III Tớnh toỏn bảo vệ quỏ ỏp……… .29

Chương IV : Tính toán thiết kế mạch điều khiển I/ Nguyên tắc điều khiển trong hệ đồng bộ……….31

1 Nguyên tắc điều khiển ngang……….………… 31

2 Nguyờn tắc điều khiển dọc……….….……… 32

3 Khâu đồng bộ……… ….32

4 Khâu tạo điện áp tựa ……… ….33

5 Điện áp tựa dạng răng cưa……… … 38

6 Khõu so sỏnh……… 40

7 Khõu dạng xung ……….…… …… 42

8 Khâu khếch đại xung (KĐX)……… ………… ….……43

II/ Bộ điều khiển ( BĐK )……… ……… … … 43

CHƯƠNG V THIẾT KẾ SẢN PHẨM……….49

I Thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển……… 49

1.Nguồn cung cấp cho mạch điều khiển……… 52

2 Tớnh toỏn mỏy biến ỏp nguồn……… 53

II Tính toán khối điều khiển……… ….…… 56

1 Khâu đồng bộ……… 57

2 Khối tạo điện áp răng cưa……… 57

3 Khối so sỏnh……….….58

4 Khối tạo dạng xung……….…… 58

5 Khối khuếch đại xung ……….….59

III Lắp rỏp sản phẩm……… 62

LỜI GIỚI THIỆU

Hiện nay với tiến bộ khoa học kĩ thuật đã và đang đổi mới các phần tử, các mạch điều khiển được áp dụng rộng rãi vào trong công nghiệp và đời sống.Với xu thế phát triển của khoa học hiện nay là ứng dụng khoa học kĩ thuật điện tử,kĩ thuật tin học,cơ khí chính xác… để thực hiện tự động hoá được áp dụng cho từng máy,tổ hợp máy cho từng dây truyền công nghệ,các nhà máy tiến tới tự động hoá cả ngành sản xuất Tự động hoá làm giảm nhẹ sức lao động chân tay của con người làm cho tự động nó trở thành đặc trưng của nền sản xuất công nghiệp hiện đại

Trong công nghiệp ngoài ra các mạch điều khiển người ta thường dùng kĩ thuật số vớiphần mềm đơn giản,linh hoạt và dễ dàng thay đổi cấu trúc tham số hoặc các luật điềukhiển.Nó làm tăng tốc độ tác động nhanh và có độ chính xác cao cho hệ thống.Nhưvậy nó làm chuẩn hoá các hệ thống truyền động điện và các bộ điều khiển tự động hiệnđại và có những đặc tính làm việc khác nhau.Trong những ứng dụng đó thì việc ápdụng vào mạch map ắc quy tự động đang được sử dụng rộng rãi và có những đặc tính

ưu việt.Bởi ắc quy là nguồn cấp điện một chiều cho các thiết bị trong công nghiệpcũng như trong đời sống hàng ngày cung cấp điện cho các nơi chưa có nguồn điện lưới

để phục vụ cho chiếu sáng,ti vi,thông tin liên lạc…điều khiển đo lường ,cung cấp chocác thiết bị giàn khoan ngoài biển.Chính vì vậy việc nghiên cứu chế tạo mạch nạp ắcquy là hết sức cần thiết,nó ảnh hưởng rất lớn tới dung lượng và độ bền của ắc quy.Dưới đây em xin trình bày toàn bộ nội dung của đồ án tốt nghiệp.Thiết kế và chế tạo

bộ nguồn nạp ắc quy tự động do thầy giáo Lưu Đức Dũng giảng viên trường Đại HọcBách Khoa hướng dẫn.Mặc dù trong thời gian qua em đã cố gắng tìm hiểu thựctế,nghiên cứu tài liệu để thực hiện đồ án nhưng không thể tránh khỏi những sai sót , emmong tiếp tục nhận được sự đóng góp và chỉ bảo của các quý thầy cô

Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Lưu Đức Dũng người đã trực tiếp hướng dẫn và toàn bộ các thầy trong bộ môn Tự động hoá xí nghiệp công nghiệp Khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội , đã giúp đỡ và dạy bảo

em trong những năm qua

+

-Cấu tạo bình ắc quy

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUY

Ắc quy là nguồn cung cấp năng lượng điện một chiều cho các thiết bị trong công nghiệp và dân dụng Có nhiều loại ắcquy như:

+ ắc quy Axit (Acquy chỡ)

+ ắc quy Kiềm ( Acquy Sắt- Niken, , acquy bạc- kẽm )

Tuy nhiên, trên thực tế thông dụng nhất từ trước đến nay vẫn là acquy axit, vì so vớiắcquy kiềm, ắcquy axit có nhiều tính năng tốt hơn như: SĐĐ của mỗi cặp cực lớn, cóđiện trở trong nhỏ, dung lượng của bình ắc quy lớn

1/ Cấu tạo của bình ắc quy chì - axit:

Bình ắc quy axit gồm vỏ bình có 6 ngăn riêng (hay 12V), trong mỗi ngăn có đặt khốibản cực dương, khối bản cực âm Chúng được ngăn cách nhau bằng các tấm ngăn, mỗingăn như vậy được coi là một acquy đơn, các acquy đơn nối tiếp với nhau tạo thànhbình ắc quy Ngăn đầu và ngăn cuối có đầu tự do tạo thành các đầu cực dương (+), cực

âm (-) của ắc quy, dung dịch điện phân (dung dịch axit sunfuric) được đổ vào trongtừng ngăn

Vấu cực

Ngăn ắc quy đơn

Vỏbình

b) Cấu tạo bản cực

Khung xuơngbản cựcChất tác dụngVấu bản cực

Tấm ngăn

Bản cực duơng

Bản

cực

âm

cực duơngCực âm

c) kết cấu bình ắc quy

- Vỏ bình:

Vỏ bình được làm bằng các loại nhựa như: ebônit, axphađơpec, cao su cứng…chúng

có khả năng chịu axit, và có độ bền vững cao

- Bản cực:

- Cấu tạo của một bản cực trong ắcquy gồm có phần khung xương và chất tác dụng

chát nên nó

+ Khung xương của bản cực dương và âm có cấu tạo giống nhau Chúng được đúc

bằng hợp kim chì và Stibi (Sb) và được tạo hình dạng mặt lưới

+ Chất tác dụng được chế tạo từ bột chì, dung dịch axit sunfuric và khoảng 3% chất nởnhư muối của các axit hữu cơ đối với bản cực âm; còn đối với bản dương thì chất tác

bản cực âm có tác dụng tăng độ xốp, giảm khả năng cò và hiện tượng chóng hoà cứngcho các bản cực, làm tăng điện dung cho acquy

Các bản cực sau khi đã trát đầy chất tác dụng được ép lại, sấy khô và thực hiện quátrình tạo cực, tức là chúng được ngâm vào dung dịch axit sunfuric loãng và nạp bằngdòng điện nhỏ Sau quá trình như vậy, chất tác dụng ở các bản cực dương sẽ trở thành

khối bản cực, các khối bản cực âm và dương được lắp xen kẽ nhau và được cách điệnbằng tấm ngăn

- Tấm ngăn:

Tấm ngăn là chất cách điện, có độ xốp thích hợp để không ngăn cản dung dịch điệnphân thấm đến các bản cực Tấm ngăn được làm từ polyclovinyl, bông thuỷ tinh ghépvới miplat… có tác dụng chống chập mạch giữa các bản cực dương và âm

-Dung dịch điện phân:

chất với nước cất theo nồng độ nhất định

2/ Yêu cầu cho việc nạp ắc quy:

2.1/ ắcquy là nguồn năng lượng có tính thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng dưới

dạng hoá năng và giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng, Quá trình ắcquy cungcấp điện cho phụ tải gọi là quá trình phóng điện; quá trình ắc quy tích trữ năng lượng

từ một nguồn điện m ột chiều gọi là quá trình nạp điện

2.2/ Quá trình biến đổi năng lượng trong acquy axit:

a/ Quá trình nạp:

Khi nạp, nhờ nguồn điện nạp mà ở mạch ngoài các điện tử “e” chuyển động từ các bản

sức điện động riêng của ắcquy các điện tử sẽ chuyển động theo hướng ngược lại (từ

Khi ắcquy đã được nạp no chất tác dụng ở các bản cực dương PbO2, còn ở các bản cực

âm là chì xốp Pb Khi phóng điện, các chất tác dụng ở cả hai bản cực đều trở thành

2.3/ Các đặc tính của Acquy axit:

a/ Sức điện động của Acquy axit (SĐĐ)

SĐĐ của acquy phụ thuộc chủ yếu vào điện thế trên các cực và phụ thuộc vào nồng độcủa dung dịch điện phân được xác định theo công thức:

dịch điện phân tăng thì SĐĐ của acquy cũng tăng

- Dung lượng phóng của acquy là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp năng lượngcủa acquy cho phụ tải, và được tính theo công thức:

Trong đó: CP: dung lượng thu được trong quá trình phóng điện (A.h).

-Đặc tính phóng của acquy là đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc của sức điệnđộng, điện áp acquy và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi dòngđiện phóng không thay đổi

dịch điện phân giảm dần Tuy nhiên, trong khoảng thời gian này, độ dốc của các đồ thịkhông lớn, ta gọi đó là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho phéptương ứng với mỗi chế độ phóng điện của acquy (dòng điện phóng)

tan (Biến đổi hoá học trong quá trình nạp điện trở lại cho ắcquy

Đặc tính phóng của ắc quy

CP = I P.

tP

Vùng phóng điện cho phép

2012

sau này, thời điểm tgh gọi là giới hạn phóng điện cho phép của ắcquy, các giá trị EP, UP,

động của acquy Còn sau đó, nhờ khuyếch tán mà nồng độ dung dịch cân bằng dần,

phục hồi của ắcquy, thời gian phục hồi này phụ thuộc vào chế độ phóng điện củaacquy ( dòng điện phóng và thời gian phóng.)

 Trong quá trình nạp điện của ắcquy thì SĐĐ được tính theo công thức:

- Dung lượng nạp của ắcquy là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng củaacquy và được tính theo công thức:

- Đặc tính nạp của ắcquy là đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc của sức điện động,điện áp và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị số dòng nạp điện

E

Đặc tính nạp của ắc quy

(gọi là hiện tượng sôi), lúc này điện thế giữa các cực của ắcquy tăng tới 2,4v Nếu vẫn

tiếp tục nạp, giá trị này tăng vọt lên 2,7v và giữ nguyên thời gian này gọi là thời gian

nạp no, nó có tác dụng làm cho phân các chất tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực

được biến đổi hoàn toàn, làm cho dung lượng phóng điện của ắcquy tăng thêm Ta có

thể kết thúc quá trình nạp ở đây Nhưng thường người ta phải tiếp tục nạp từ 2h đến 3h

nữa, khi thấy rằng trong suốt thời gian đó hiệu điện thế và nồng độ dung dịch của

ắcquy không thay đổi thì mới tin chắc acquy đã được nạp no

+ Sau khi ngắt dòng điện nạp thì điện áp, sức điện động của ắcquy, nồng độ dung dịch

no

+ Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của ắcquy Dòng

ứng với chế độ 10 giờ phóng

3.1 / Phương pháp nạp ắc quy với dòng điện không đổi.

Nạp ắc quy với dòng điện không đổi

Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mọi loại ắc quy,bảo đảm cho ắc quy được no Đây là phương pháp sử dụng trong các xưởng bảo dưỡngsửa chữa để nạp điện cho ắc quy hoặc nạp sử chữa cho các ắc quy bị Sunfat hoá Vớiphương pháp này ắc quy được mắc nối tiếp nhau và phải thoả mãn điều kiện :

UN

+

Trong quá trình nạp sức điện động của ắc quy tăng dần lên, để duy trì dòng điện nạpkhông đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở R Trị số giới hạn của biến trở đượcxác định theo công thức :

n

aq n

I

N 0 , 2 U

3.2/ Phương pháp nạp ắc quy với điện áp không đổi

Phương pháp nạp ắc quy với điện áp không đổi yêu cầu các ắc quy được mắc song song với nguồn nạp Hiệu điện thế của nguồn nạp không đổi và được tính bằng 2,3 -> 2,5 V cho 1 ngăn ắc quy đơn

Hiệu điện thế của nguồn nạp phải được giữ ổn định với độ chính xác đến 3% và được theo dõi bằng vol kế

Dòng nạp

n aq n

Đối với ắc quy axit: Để bảo đảm thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoảnthời gian tn  16h tương ứng với 75  80 % dung lượng ắc quy ta nạp với dòng điện

dòng điện không đổi thì điện áp, sức điện động tải ít thay đổi, do đó bảo đảm tính đồngđều về tải cho thiết bị nạp Sau thời gian 16h ắc qui bắt đầu sôi lúc đó ta chuyển sang

nạp ở chế độ ổn áp Khi thời gian nạp được 20h thì ắc quy bắt đầu no, ta nạp bổ xungthêm 2  3h.

Đối với ắc quy kiềm : Trình tự nạp cũng giống như ắc quy axit nhưng do khả năng quá

Các quá trình nạp ắc quy tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn áp vớiđiện áp bằng điện áp trên 2 cực của ắc quy, lúc đó dòng nạp sẽ từ từ giảm về không

Kết luận:

-Vì ắc quy là tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động cho nên khi ắcquy đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp thì dòng điện trong ắc quy sẽ tự độngdâng nên không kiểm soát được sẽ làm sôi ắc quy dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng Vìvậy trong vùng nạp chính ta phải tìm cách ổn định dòng nạp cho ắc quy

- Khi dung lượng của ắc quy dâng lên đến 80% lúc đó nếu ta cứ tiếp tục giữ ổn địnhdòng nạp thì ắc quy sẽ sôi và làm cạn nước Do đó đến giai đoạn này ta lại phải chuyểnchế độ nạp ắc quy sang chế độ ổn áp Chế độ ổn áp được giữ cho đến khi ắc quy đãthực sự no Khi điện áp trên các bản cực của ắc quy bằng với điện áp nạp thì lúc đódòng nạp sẽ tự động giảm về không, kết thúc quá trình nạp

- Tuỳ theo loại ắc qui mà ta nạp với các dòng điện nạp khác nhau

Từ yêu cầu của đề tài chúng ta có: số lượng ắc quy là 10 chiếc Do vậy chúng ta có thể

có 3 cách mắc để nạp điện cho ắc quy:

+ Mắc 10 ắc quy nối tiếp với nhau

Dòng điện nạp nhỏ In=0,1x60=6 A Điện áp nạp lại rất lớn Un=10x16,2=162 V+ Mắc 10 ắc quy song song với nhau:

Dòng điện nạp nhỏ In=0,1x60x10=60 A Điện áp nạp nhỏ Un=16,2 V

+ Mắc hỗn hợp 10 ắc quy thành 2 dãy song song, mỗi dãy có 5 ắc qui nối tiếpvới nhau

Dòng điện nạp In=0,1x60x2=12 A Điện áp nạp Un=16,2x5=81 V

Nhận xét:

Như vậy chúng nếu chúng ta dùng cách mắc 10 ắc qui nối tiếp với nhau thì dòng điệnnạp trong quá trình ổn dòng nhỏ In=6A còn điện áp nạp khi nạp ở chế độ ổn áp sẽ rấtlớn Un=162 V.Phương pháp này không thoả mãn yêu cầu của công nghệ vì điện ápnạp lớn Còn với cách mắc 10 ắc quy thành 10 chiếc song song với nhau thì dòng điệnnạp rất lớn (In= 60A) còn điện áp nạp nhỏ( Un=16,2V) Phương pháp này thoả mãnyêu cầu của công nghệ nhưng do dòng điện quá lớn nên chúng ta phải chọn van chịuđược công sất lớn, do vậy sẽ không đạt được về vấn đề kinh tế.Từ đó chúng ta thấy : Phương pháp tối ưu nhất vừa đáp ứng được yêu cầu của công nghệ vừa đạt được hiệuquả kinh tế là phương pháp mắc hỗn hợp

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG ÁN CHỈNH LƯA

1 : Lựa chọn bộ biến đổi :

Vì nguồn điện lưới là nguồn điện xoay chiều nên muốn nạp được dòng điện choacquy thì ta phải dùng bộ chỉnh lưu biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1chiều để cung cấp cho tải một chiều (ở đây là nguồn nạp điện cho acquy)

- Thường sử dụng 2 loại chỉnh lưu dòng điện là chỉnh lưu 3 Pha và chỉnh lưu 1 Pha

1.1/ Đối với chỉnh lưu 3 Pha

Gồm có chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng,chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng và chỉnhlưu 3 pha hình tia

Người ta thường dùng chỉnh lưu 3 pha khi tải công suất lớn và có yêu cầu kỹ thuật caonhư độ đập mạch của điện áp chỉnh lưu thấp, chất lượng điện áp cao.Sử dụng chỉnh lưu

3 pha thì không làm lệch pha nguồn điện lưới

1.2/ Đối với chỉnh lưu 1 pha

-Gồm sơ đồ : +cầu 1 pha đối xứng

+cầu 1 pha không đối xứng

Người ta thường sử dụng sơ đồ cầu 1 pha khi tải cần cung cấp có công suất nhỏ, nên

nó không ảnh hưởng đến nguồn điện cung cấp

- Trong đồ án này, em thiết kế khối nguồn chỉnh lưu với yêu cầu cung cấp cho tải một

0,1 60 = 6A

Ta chọn bình acquy loại 12v, với 6 ngăn, điện áp mỗi ngăn vào khoảng từ 22,4v (khi

Cách 1: Mắc liền 10 bình acquy nối tiếp nhau

Id = 6A  dòng điện quá nhỏ.

Cách này không khả thi do dòng nạp quá thấp mà điện áp nạp quá lớn

Cách 2: ta mắc hỗn hợp nối tiếp và song song các bình acquy với nhau, chia làm 2 cặpmắc song song với nhau, mỗi cặp gồm 5 bình mắc nối tiếp nhau

Cách mắc hỗn hợp các bình ắc quy

 công suất của mạch : P = U I = 81 12 =972 (w) = 0.972 (Kw)

Vì theo đầu bài là thiết kế mạch nguồn nạp ắc quy tự động ,tức là khi ắc quy đói thì phải tự động nạp đầy cho ắc quy, còn khi ắc quy no thì sẽ tự động ngắt.Tất cả điều này đều phải tự động nên ta chọn mạch chỉnh lưu có điều khiển

Như ta đã tính ở trên P =0.972 Kw < 5Kw nên ta chon phuơng án mạch chỉnh lưu cầumột pha, có hai phương án chỉnh lưu :

+ chỉnh lưu có điều khiển cầu một pha đối xứng

+ chỉnh lưu có điều khiển cầu một pha không đối xứng

2 : Phân tích sơ đồ chỉnh lưu :

2.1: Chỉnh lưu có điều khiển cầu 1 pha đối xứng

a Sơ đồ nguyên lý

i i

i i

i

T3 T4

T1

b Nguyên lý hoạt động của sơ đồ

Trong nửa chu kỳ đầu ,khi U2 >E điện áp anot của tiristo T1 dương,lúc đócatot của T2 âm,nếu có xung điều khiển cả 2 van T1 , T2 đồng thời thì các van này sẽđược mở thông để đặt điện áp lưới lên tải T1 , T2 sẽ dẫn đến khi U2 <E

Trong nửa chu kỳ sau,khi U2 <E điện áp anot của tiristo T3 dương,lúc đó catotcủa T4 âm nếu có xung điều khiển cả hai van T3 ,T4 đồng thời thì các van này sẽ mởthong để đặt điện áp lưới lên tải

- Giá trị trung bình của điện áp tải :

* Khi xảy ra hiện tượng trùng dẫn

-Hiện tượng trùng dẫn là hiện tượng có 2 hay nhiều van trong cùng một nhóm dẫn điện

T3d

3 4

1

2

U U

R

L

E d

do d

U

c.Dạng điện áp:

d.Nhận xét ưu nhược điểm của sơ đồ chỉnh lưu 1 pha

-Với việc thiết kế chế tạo bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển tiristor cho mạch nguồn nạp

ắc quy tự động Qua việc phân tích các sơ đồ chỉnh lưu ta thấy sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng có những ưu điểm sau:

+tiết kiệm năng lượng hơn(hệ số cos cao hơn chỉnh lưa điều khiển)

+số van điều khiển ít hơn một nửa so với sơ đồ cầu đối xứng nên giảm được giá thành thiết bị biến đổi, sơ đồ điều khiển cũng đơn giản hơn, số kênh điều khiển van giảm Và cũng giảm các phần tử bảo vệ cho tiristor do dùng một nửa số van là điot

+ Sơ đồ cầu đối xứng và sơ đồ cầu không đối xứng có chất lượng điện áp và dảiđiều chỉnh là như nhau

+Thứ cấp máybiến áp chỉ có một cuộn dây so với 2 cuộn dây trong sơ đồ có điểmtrung tính nên việc thiết kế chế tạo biến áp nguồn trở nên đơn giản hơn

KL: Với những ưu điểm của các mạch chỉnh lưu và các nhận xét trên ta đi đến

chọn phương án chỉnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng Sơ đồ này đáp ứngđầy đủ yêu cầu kỹ thuật về điện áp chỉnh lưu , bên cạnh đó chi phí giá thành cho việc lựa chọn thiết bị lại rẻ hơn Hệ số cosỏ của sơ đồ không đối xứng cao hơn sơ đồ đối xứng

Để lựa chọn mạch chỉnh lưu chi tiết cần biết khá nhiều yêu cầu kĩ thuật và các chi tiết

cụ thể.Tuy nhiên những yêu cầu này thường khó nắm bắt được đầy đủ,vì vậy khi thiết

kế chỉ cần dựa vào một số yêu cầu tốt thiểu để đưa ra một vài phương án mạch lực đủcho thiết kế sơ bộ ban đầu.sau đó tiến hành thiết kế các chi tiết khác Vậy ta chọnphương án chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển

Các yêu cầu tối thiểu:

1 

) = 480.3V Vậy với mạch chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều như trên la phù hợp

Đồ thị của mạch chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều ứng với các góc mở có dạng như sau :

Sơ đồ nguyên lý mạch nạp và đồ thị của mạch chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều ứng với

các góc mở ỏ

2 Bảo vệ thiết bị tuyệt đối :

D D

+ Giá trị điện áp ngược lớn nhất

+ giá trị trung bình cho phép với dòng điện

+ Nhiệt độ lớn nhất của mặt ghép

+ Tốc độ tăng trưởng lớn nhất của dòng điện di / dt

+ Tốc độ tăng trưởng lớn nhất của điện áp du/ dt

2.1 : Bảo vệ khỏi tốc độ tăng trưởng của dòng điện quá lớn

Tiristor làm việc trong mạch không có cảm kháng hay mạch xung thì thường

tăng dòng anot di/ dt )vượt quá một giá trị giơi hạn thì tiristor xẽ bị phá hỏng ( cáclớp bán dẫn bị dánh thủng do hiệu ứng kênh) Vì vậy cần hạn chế tốc độ tăng dòngthường dùng cuộn dây lõi không khí ( cuộn kháng xoay chiều )mắc nối tiếp vớitiristor như hình vẽ:

2.2 : Bảo vệ quá điện áp

nguyên nhân gây quá điện áp

+nguyên nhân nội tại do sự tích tụ điện trong các lớp bán dẫn khi khoa tiristor bằngđiện áp ngược , các điện tích biến đổi ngược lại hành trình tạo ra dòng điện ngược

trong khoảng thời gian rất ngắn gây ra một sức điện độngcảm ứng rất lớn,làm cho lớptiếp giáp Anot- Katot xuất hiện quá điện áp Làm cho tiristor xẽ tự mở không cần tínhiệu điều khiển

+ Nguyên nhân bên ngoài : như cắt không tải mọt máy biến áp trên đường dây ,khicầu chì bảo vệ chảy , sấm sét

Vậy để hạn chế tốc độ tăng áp ,tnường dùng cặp điện trở R và tụ điện C mắc nối tiếpvới nhau và nối song song với hai cực anot,katot của tiristor như hình vẽ:

3/ Tính toán chọn van lực

A/ Chọn cấp điện áp cho van

- Để chọn van ta phải dựa vào chế độ làm việc nặng nề nhất

Mà van phải chịu

- Van phải chịu điện áp max khi các ắcquy được nạp no,mỗi

ngăn ắcquy có điện áp là 2V.Để có acqui 12V cần 6 ngăn

Để nạp no thì điện áp nạp cho mỗi ngăn phải là 2,7V

Điện áp nạp : U = 2,7.6.10 = 162V

Theo bảng 1.1 biên độ điện áp ngược lớn nhất đặt lên van khi làm việc bằng:

chọn hệ số dự trữ về áp cho van là 1,7 thì điện áp cần cho van tương ứng sẽ là :

Vậy chọn loại van ?????? được chế tạo với phạm vi cấp điện áp (???????)vì vậy

ta chọn van cấp điện áp là ???? tương ứng với điện áp thực là ??????? V

IV/ TÍNH TOÁN BẢO VỆ QUÁ ÁP

ỏ=0 thỡ dũng qua van là lớn nhất lỳc đú gúc dẫn qua mỗi van trong sơ đồ cầu là ở=ðvậy ta cú

dũng điện đi qua van

dũng điện đi qua van

Vậy qua phõn tớch và tớnh toỏn ở trờn ta quyết định chọn mạch điều khiển và mạch động lực như h3.14

H G

A B C

h3.14 mạch điều khiển và mạch động lực

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Nguyờn lý chung mạch điều khiển

Trong các hệ chỉnh lưu thỡ cú 2 hệ điều kiển cơ bản là hệ đồng bộ và hệ khụng đồng

bộ do hệ đồng bộ cú nhược điểm là độ nhậy với nhiễu lưới điện cao vỡ cú khõu đồng

bộ liờn quan độn điện ỏp lực , nhưng cú ưu điểm hoạt động ổn định và dễ dàng thựchiện Ngược lại hệ khụng đồng bộ chống nhiễu lưới điện tốt hơn nhưng kộm ổn định hiện nay Đa số cỏc mạch điều kiển chỉnh lưu thực hiện theo hệ đồng bộ

I / CÁC NGUYấN TẮC ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ ĐỒNG BỘ

Cú hai nguyờn tỏc điều khiển.

1/ nguyờn tắc điều khiển ngang

H3.1 là sơ đồ cấu trỳc và đồ thị minh hoạ của nguyờn tắc điều khiển ngang

H3.1a là sơ đồ cấu trỳc điều khiển ngang

ĐB : Khõu đồng bộ tạo ra điện ỏp hỡnh sin cú gúc lệch pha cố định so với điện

ỏp lực

DF : khõu dịch pha cú nhiệm vụ thay đổi gúc pha của điện ỏp ra dưới tac động

TX : Xung điều khiển tạo thành ở khõu tạo xung vào thời điểm khi điện ỏp dịch

DX: Nhằm tạo ra cỏc xung cú dạng phự hợp để mở chắc chắn van

chỉnh lưu, thường được sử dụng xung chựm

KĐX: khuếch đại xung để khuếch đại tớn hiệu gửi tới cực điều khiển của van

H3.1b đồ thị minh hoạ của nguyờn tắc điều khiển ngang

2/ Nguyờn tắc điều khiển dọc.

H3.2 là sơ đồ cấu trỳc và đồ thị minh hoạ của nguyờn tắc điều khiển ngang

H3.2a là sơ đồ cấu trỳc điều khiển dọc

SS : Khõu so sỏnh xỏc định điểm cõn bằng của U tựa và Uđk