Đồ án 2 - Đào Đình Duy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN ĐỒ ÁN 2 NGÀNH TỰ ĐỘNG HOÁ Đề tài “Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển dòng điện kích từ máy phát xoay chiều, không máy ph[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THƠNG TIN ĐỒ ÁN NGÀNH TỰ ĐỘNG HỐ Đề tài: “Thiết kế nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển dịng điện kích từ máy phát xoay chiều, không máy phụ.” Giảng viên hướng dẫn: TS TRẦN VĂN THỊNH Sinh viên thực hiện: ĐÀO ĐÌNH DUY Mã sinh viên: 18A17010055 Lớp : K21D-TĐH Khoá :2018 – 2022 Hệ : Đại học Hà Nội, năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CN ĐIỆN TỬ & THƠNG TIN CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hà Nội, ngày 21 tháng 04 năm 2022 ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên: Đào Đình Duy Lớp: K21 TĐH Khố: 2018 – 2022 Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật điện tử tự động hoá Hệ đào tạo: ĐH 1/ Tên đề tài đồ án: “Thiết kế nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển dịng điện kích từ máy phát xoay chiều, khơng máy phụ.” 2/ Nội dung chính: Giới thiệu khát quát máy phát xoay chiều Chọn sơ đồ mạch thiết kế Thuyết minh hoạt động sơ đồ động lực, vẽ đường cong dòng điện điện áp tải van bán dẫn ( Ud, Id, Iv, Uv) Tính tốn biến áp thơng số thiết bị mạch kích từ Tính chọn mạch điều khiển Khảo sát mạch điện thiết kế phần mềm mô mạch điện 3/ Cơ sở liệu ban đầu: Công suất máy phát PMF = 75KW Điện áp máy phụ U1 = 220/380 V, tần số 50Hz Điện áp kích từ Ukt = 110V, dịng điện kích từ Ikt=25A Điều chỉnh dịng điện kích từ vơ cấp dài từ đến Iktmax 4/ Ngày giao: 03/03/2022 5/ Ngày nộp: 21/04/2022 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) TRẦN VĂN THỊNH LỜI MỞ ĐẦU Máy phát điện thiết bị biến đổi thành điện thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Nguồn sơ cấp động tua bin hơi, tua bin nước, động đốt trong, tua bin gió nguồn khác Máy phát có hai loại máy phát điện xoay chiều (alternator) chiều (dynamo) Máy phát điện sáng chế vào năm 1831 đĩa Faraday, nhà khoa học người Anh Michael Faraday Để chuyển đổi ngược điện sang năng, người ta dùng động điện Máy phát điện động điện có nhiều đặc điểm giống nhau, nên số loại động biến thành máy phát điện để tạo điện Máy phát điện giữ vai trò then chốt thiết bị cung cấp điện Nó thực ba chức năng: phát điện, chỉnh lưu, hiệu chỉnh điện áp Với ý nghĩa em giao nhiệm vụ môn đồ án 2: “Thiết kế nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển dịng điện kích từ máy phát xoay chiều, khơng máy phụ.”, đề tài thực tế phổ biến nay, nên em xin trình bày cách đơn giản đầy đủ Để hoàn thành thiết kế, bên cạnh nỗ lực thân, không nhắc đến giúp đỡ bảo tận tình thầy Trần Văn Thịnh Tuy nhiên, trình thiết kế, kiến thức thực tế hạn chế nên đồ án nhiều thiếu sót Vì em mong nhận góp ý, giúp đỡ thầy cô bạn để thiết kế em hoàn thiện hơn! Cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Văn Thịnh - thầy trực tiếp hướng đẫn em hồn thành đồ án mơn học ! Hà Nội ngày 21 tháng 04 năm 2022 Sinh viên ĐÀO ĐÌNH DUY LỜI CẢM ƠN Khi hồn thành đồ án môn học em kết thúc thời gian học tập môn Đồ án trường Đại học Mở Hà Nội Khoảng thời gian học tập nghiên cứu với Thầy giúp em hiểu yêu quý môn nhiều Nhà trường Thầy Cô truyền đạt cho em kiến thức chun mơn mà cịn giáo dục cho em lý tưởng, cách làm việc xây dựng đề tài, báo cáo Đây hành trang thiếu cho sống nghiệp em sau Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất quý Thầy Cô tận tình bảo, dẫn dắt em đến ngày hơm để vững bước đường học tập làm việc sau Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Tự động hoá đặc biệt Thầy Trần Văn Thịnh hướng dẫn, dậy em nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi định hướng đắn, kịp thời Thầy với trình tự tìm hiểu thân giúp em hồn thành đồ án mơn học NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… MỤC LỤ MỤC LỤC Tài liệu tham khảo .5 CHƯƠNG GIỚI THIỆU KHÁT QUÁT VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1.1 Khái niệm: 1.2 Cấu tạo: .6 1.3 Nguyên lý hoạt động: 1.4 Phân loại 1.4.1 Máy phát điện xoay chiều pha 1.4.2 Máy phát điện xoay chiều pha CHƯƠNG CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH THIẾT KẾ 11 2.1 Giới thiệu mạch công suất .11 2.1.1 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển đối xứng 11 2.1.2 Chỉnh lưu cầu pha không đối xứng 12 2.2 Phân tích ưu nhược điểm mạch cơng suất 12 CHƯƠNG Thuyết minh hoạt động sơ đồ động lực, vẽ đường cong tải van bán dẫn 13 CHƯƠNG Tính tốn biến áp thơng số thiết bị mạch kích từ 15 4.1 Tính chọn van động lực 15 4.2 Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu .17 A/ Tính tốn thơng số sau 17 1.Tính cơng suất biểu kiến máy biến áp .17 Điện áp sơ cấp máy biến áp 17 Điện áp thứ cấp máy biến áp 17 Dòng điện hiệu dụng thứ máy biến áp 18 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp .18 B/ Tính sơ mạch từ 18 Tiết diện sơ trụ 18 Đường kính trụ .18 Chọn loại thép 19 Chọn tỷ số .19 10 Số vòng dây pha sơ cấp máy biến áp .19 11 Số vòng dây pha thứ cấp máy biến áp 19 12 Chọn sơ mật độ dòng điện máy biến áp 19 13 Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp 19 14 Tính lại mật độ dòng điện cuộn sơ cấp 19 15 Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp 20 16 Tính lại mật độ dịng điện cuộn thứ cấp 20 D/ Kết cấu dây dẫn sơ cấp 20 17 Tính sơ số vòng dây lớp cuộn sơ cấp 20 18 Tính sơ lớp dây cuộn sơ cấp 20 19 Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp 21 20 Chọn ống dây quấn làm vật liệu cách điện có bề dầy: 21 21 Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp chọn cd01 = 1,0 cm 21 22 Đường kính cuă ống cách điện 21 23 Đường kính ống cuộn sơ cấp 21 24 Chọn bề dầy hai lớp dây cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 mm 21 25 Bề dầy cuộn sơ cấp .21 26 Đường kính ngồi cuộn sơ cấp .21 27 Đường kính trung bình cuộn sơ cấp .21 28 Chiều dài dây quấn sơ cấp 21 29 Chọn bề dày cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp: cd12 = 1,0 cm 21 E/ Kết cấu dây dẫn thứ cấp 21 30 Chọn sơ chiều cao cuộn thứ cấp 21 31 Tính sơ số vịng dây lớp 22 32 Tính sơ lớp dây cuộn thứ cấp 22 33 Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp 22 34 Đường kính cuộn thứ cấp 22 35 Chọn bề dầy hai lớp dây cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 mm .22 36 Bề dầy cuộn thứ cấp .22 37 Đường kính ngồi cuộn thứ cấp .22 38 Đường kính trung bình cuộn thứ cấp 22 39 Chiều dài dây quấn thứ cấp 23 40 Chọn bề dày cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp: cd12 = 2,0 cm 23 F/ Tính kích thước mạch từ 23 41 Toàn tiết diện bậc thang trụ .23 42 Tiết diện hiệu trụ 23 43 Tổng chiều dày bậc thang .23 44 Tổng chiều dài bậc thang 23 45 Tiết diện hiệu gông 24 46 Số thép dùng gông 24 47 Tính xác mật độ từ cảm trụ 24 48 Mật độ từ cảm gông .24 49 Chiều rộng cửa sổ 24 50 Tính khoảng cách hai tâm trụ 24 51 Chiều rộng mạch từ 24 52 Chiều cao mạch từ 24 G/ Tính khối lượng sắt đồng 24 53 Thể tích trụ .24 54 Thể tích gơng 25 55 Khối lượng gông 25 56 Khối lượng trụ 25 57 Khối lượng sắt 25 58 Thể tích đồng 25 59 Khối lượng đồng 25 H/ Tính thơng số máy biến áp 25 60 Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp 75 C R1   l1 86, 02  0, 02133  0, 2822() s1 6,5 25 61 Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp 750C 25 62 Điện trở máy biến áp qui đổi thứ cấp 25 63 Sụt áp điện trở máy biến áp 25 64 Điện kháng máy biến áp qui đổi thứ cấp 26 65 Điện cảm máy biến áp qui đổi thứ cấp 26 66 Sụt áp điện kháng máy biến áp .26 67.Sụt áp máy biến áp 26 68 Điện áp trê động có góc mở αmin= 100 26 69 Tổng trở ngắn mạch qui đổi thứ cấp 26 70 Tổn hao ngắn mạch máy biến áp 26 71 Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phụ 26 72 Điện áp ngắn mạch tác dụng 27 73 Điện áp ngắn mạch phản kháng .27 74 Điện áp ngắn mạch phần trăm .27 75 Dòng điện ngắn mạch xác lập 27 76 Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại 27 77 Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên dòng chuyển mạch 27 78 Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu 27 4.3 Chọn thiết bị bảo vệ 28 4.3.1 Sơ đồ 28 4.3.2 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn 28 4.3.3 Bảo vệ dòng điện cho van 29 4.3.4 Bảo vệ điện áp cho van 30 CHƯƠNG Tính chọn mạch điều khiển 31 5.1 Giới thiệu vác khâu điều khiển cần thiết 31 5.2 Tính tốn khâu điều khiển 31 5.2.1 Tính biến áp xung .31 5.2.2 Tính tầng khuyếch đại cuối 33 5.2.3 Chọn cổng AND .33 5.2.4 Chọn tụ C3 R9 .34 5.2.5 Tính chọn tạo xung chùm 34 5.2.6 Tính chọn tầng so sánh .35 5.2.7 Tính chọn khâu đồng pha 35 5.2.8 Tạo nguồn nuôi 36 5.2.9 Tính tốn máy biến áp nguồn ni đồng pha .37 CHƯƠNG Mô .40 Tài liệu tham khảo Vũ Gia Khanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ; Máy điện; NXBKHKT.1999 Trần Văn Thịnh; Tính tốn thiết bị điện tử cơng suất; NXB giáo dục 2006 Trần VĂn Thịnh, Nguyễn Vũ Thanh, Hà Xuân Hịa;Tự động hóa điều khiển thiết bị điện; NXB Giáo dục 2008 Trần Văn Thịnh; Điện tử công suất; NXB ĐH Mở Hà Nội; 2021 ... Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hà Nội, ngày 21 tháng 04 năm 20 22 ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên: Đào Đình Duy Lớp: K21 TĐH Khố: 20 18 – 20 22 Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật điện tử tự động hoá Hệ đào tạo:... hướng đẫn em hồn thành đồ án mơn học ! Hà Nội ngày 21 tháng 04 năm 20 22 Sinh viên ĐÀO ĐÌNH DUY LỜI CẢM ƠN Khi hồn thành đồ án môn học em kết thúc thời gian học tập môn Đồ án trường Đại học Mở Hà... Ud0cosα= 2, 34U2cosα -Dòng điện tải: Id= -Dịng điện trung bình qua van: IT= -? ?iện áp ngượcđặt lên van: Ung =2, 45U2 -Dịng điện phía thứ cấp: I2= 0,816Id -Dịng điện phía sơ cấp: I1= 0,816Id.Kba -Công