Log, ~ dién cam cuộn kháng lọc cần mắc thêm ;
L, ~ điện cảm cần thiết để lọc thành phần sóng hài dòng điện
J*% < 10% ; ¡
L„¿ - điện câm của tải ;
LpẠ - điện cảm của máy biến áp
Thường gặp tải là động cơ điện một chiều, với tải là động cơ điện một chiều, điện cảm phần ứng của động cơ được tính gần đúng theo công thức :
80Uạm
L, = Ky ‘Glam, P (8.40)
“+ 0/6 - đối với động cơ không cớ cuộn bù ;
Ky = ol + 0,25 - d6i véi động cơ có cuộn bù ; m ~ tốc độ quay định mức của động cơ [vòng/ph] ;
Ugm - điện áp định mức của động cơ [V] ;
lạm - dòng điện định mức của động cơ (Al
Điện cảm của máy biến áp Ly, được lấy từ thông số máy biến áp tính theo công thức (8.29) Trường hợp biến áp có thông số của nhà chế tạo, điện cảm có thể tính gần đúng theo công thức : -
bas 2 Ty 100 2 THỊ ì 640
trong đó : un% - điện áp ngắn mạch phần trăm của máy biến ấp ; Uy - điện áp pha thứ cấp máy biến áp ;
= 2xf - tần số góc của lưới công nghiệp ;
lạ; - dòng điện pha thứ cấp máy biến áp i
8.5.2, THIET KE CUON KHANG LOC (CKL) DONG DIEN DAP MACH
1 Cáo thông số cẩn thiết cho thiết kế
- Điện cảm của cuộn kháng lọc tính theo (8.37) khi tải không điện cảm (thuần trở), theo (8 39) khi tải cớ điện cảm
Trang 2- Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng lạm (dòng điện này là dòng
điện chỉnh lưu định mức) :
- Thành phần dòng điện xoay chiều cho phép của sóng cơ bản (thường cho phép Ly < 10%.lạm
Thông thường dây quấn cuộn kháng loại này có tiết diện khá lớn, do vậy điện trở thuần của cuộn kháng nhỏ, có thể bỏ qua Vì vậy :
Zoek = Xea, = @°⁄Lọa, = 2zfmLeg, —- (8.42)
trong đó :
f - tần số điện áp nguồn cấp, f = 50 Hz ; m - số lần đập mạch của sơ đồ chỉnh lưu
2 Tính điện áp rơi trên cuộn kháng :
3 Tỉnh công suất cuộn kháng lọc :
Pag = AUcgr.E- qy (8.44)
4 Tính toán lõi thép cuộn kháng lọc Tiết diện lõi thép cuộn kháng lọc :
P
Qre = k\ > (8.45)
trang do :
Qre ~ tiét dién 16i thép [cm] ; Pox, ~ céng sudt cuén khang [W] ;
f' = f.m
k = 5 + 6, thường cuộn kháng loại này hay chế tạo bằng cuộn kháng khô
Các kích thước cơ bản của lõi thép được chọn như chọn kích thước lõi thép máy biến áp khơ
5 Tính tốn dây quấn cuộn kháng
Trang 3Eck, = 4,44.kyg Vf = 4,44 kgg-V-f.B.Qre - (8.46)
trong đó :
kag - hệ số dây quấn, có thể chọn Kig = 11+ 1,3; W -số vòng dây cuộn kháng lọc ;
f - tần số dòng điện sau chỉnh lưu = 50 Hz ;
B - mật độ từ cảm của lõi thép, với B = l1 + L8;
Qẹc - tiết diện hiệu quả của lõi thép
Với giả thiết bỏ qua sụt áp trên điện trở, sức điện động ECKL xấp xỈ sụt
áp trên cuộn kháng AUcgL đã tính ở trên (EckL = AUcgi) Từ đó có thể
tính được số vòng dây W của cuộn kháng lọc : AUcwi, 4/44ka,£.8 pc (8.47) Ws Dây quấn cuộn kháng có tiết diện : lạm Từ tiết diện Scụ, tra bảng kích thước dây quấn chọn được dây quấn cần thiết
Việc tính toán các thông số, kích thước còn lại của cuộn kháng tương tự như tính toán máy biến áp [4]
8.6 TÍNH TỐN CUỘN KHÁNG HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN GIÁN ĐOẠN
8.6.1 KHÁI QUÁT ˆ
Đối với tải một chiều, dòng điện gián đoạn làm xấu đi rất nhiều chế
độ làm việc bình thường cũng như chế độ quá độ của tải Một trong những loại tải chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của sự gián đoạn dòng điện
là động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều làm việc ở chế độ
Trang 4Hiện tượng gián đoạn dòng điện chỉnh lưu xảy ra do năng lượng điện từ tích lũy trong mạch không đủ lớn, để duy trì tính liên tục của dòng điện khi điện áp nguồn đổi dấu Ỏ chế độ dòng điện gián đoạn, góc dẫn của van trở nên nhỏ hơn 2x/m, do điện áp xoay chiều đổi đấu nên dòng điện chạy
qua van bán dẫn về 0 trước khi kích mở van kế tiếp
Nếu van mở tại thời điểm tọ nào đó tương ứng với góc mở van z =
œt‡ọ tính từ gốc tọa độ của đường cong điện áp hỉnh sin, hoặc là gớc mở van tính từ thời điểm điện áp bất đầu dương ,
Từ sơ đồ thay thế của hệ thống chỉnh lưu-động co (CL—DC) [1], ta có phương trình vi phân :
dv `
Ungpin (wt + a) = Eye + AU, + Riy + L- at (8.48)
Dat : T = L/R - hằng số thời gian điện từ của mach ; yp = arctg(wT) ~ góc pha của mạch Giải phương trình (8.48) ta được nghiệm của phương trình vỉ phân : iy = [Rely + Bạc — Ủ2mcos2.sin(đo — ®)] exp (— wt.cosp) — [ec — Ezmsin(@.t + ay — )| (8.49) trong do : ,
, - lạ ~ gid tri ban dau cia dòng điện trong mỗi khoảng van dẫn [A] ;
Ege - sức điện động của động cơ [VI]
Dòng điện phần ứng động cơ ¡„ có dạng đập mạch, nên có thể phân tích thành thành phần một chiều và xoay chiều Thành phần một chiều của dòng điện chỉnh lưu chính là thành phần tác dụng và được xác định bằng trị trung bình của i, trong một chu kỳ : ‹ >
1 | 1
== Bf iydot = TR [Pamsin (2 + =A) ~ Bae (8.50)
Trang 5Chương 11
w n ` w
BIEN DO! TAN SO
11.1 ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI CÁC BỘ BIẾN TẦN |
Trong thực tế sử dụng điện năng ta cần thay đổi tần số của nguồn cung cấp, các bộ biến tần được sử dụng rộng rãi trong truyền động điện, trong các thiết bị đốt nóng bằng cảm ứng, trong thiết bị chiếu sáng
Nhờ các bộ chuyển mạch điện tử ta có thể biến đổi tần số của lưới điện Người ta chia các bộ biến tần thành hai loại :
- Bộ biến tần trực tiếp (hình 1l1.la) : Biến đổi tẩn số đầu vào f¡ thành
tần sé ra f, bằng cách đóng-cất dòng xoay chiều tần số f, Nơi chung f; < fị Thuật ngữ tiếng Anh bộ biến tần trực tiếp là : Cycloconverter i, b —>——] Biến tẩn trực tiếp ——————— f £<f TỶ i ———>—— Bộ nghịch lưu J f=0 Ệ Hình 11.1 Các loại bộ biến tần
Trang 6để tạo nên tần số ra f, Thuật ngữ tiếng Anh bộ nghịch lưu là :
Inverter
Bộ biến tần trực tiếp được tạo nên từ hai nhóm bộ biến đổi nối
song song ngược như ở hình 11.2a Dạng sóng điện áp u, dòng điện ¡ trên tải được biểu diễn trên hình 11.2b
Ta nhận thấy công suất tức thời trên tải p = ui biến thiên theo bốn giai đoạn Trong các giai đoạn mà dòng điện ¡ cùng chiều với điện áp u, két qua p = ui > 0, bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu
Trong các giai đoạn u và ¡ ngược chiều làm cho công suất tức thời p =
ui < 0, bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu Nhom ¬ + bệ biên d7 2/0/17 ` aq : — -— /@ | 7a P= Nguar i 147 36 22 2n Nhom —ÙÈ ar am 46 biéh déi hia | |//c/ i am, ifr ! b)
Hình 11.2 Bộ biến tấn trục tiếp tổng quát
a) So dé chức năng ; b) Các dạng sóng lý tưởng của tải
Nguyên lý biến tần trực tiếp đã được cấp bằng phát minh từ năm 1920 Năm 1930 ở Đức đã sử dụng bộ chỉnh lưu có điều khiển bằng đèn thủy
2
ngân để tạo nên tần số 16 3 Hz dùng trong truyền động động cơ xoay chiều một pha trong giao thông Cũng trong thời gian này bộ biến tần trực tiếp sử dụng 18 đèn tiratron cung cấp cho động cơ đồng bộ 400 mã lực được sử dụng ở Hoa Kỳ Từ khi phát minh ra tiristo, các bộ biến tần công suất lớn điều khiển vi xử lý được sử dụng rộng rãi trong các truyền động tốc độ thấp, công suất lớn, truyền động lò xi măng, máy cán, trong các hệ truyền động máy bay, tầu thủy, xe lửa
Trang 711.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ BIẾN TẦN TRỤỰC TIẾP
MỘT PHA
11.2.1 TẢI THUẦN TRO
Trên hinh 11.3 1a sơ đồ bộ biến tần trực tiếp một pha tải thuần trở,
Các bộ chuyển mạch hai nửa chu kỳ gồm hai nhóm : nhớm đương ký hiệu P và nhớm âm ký hiệu N Dạng sóng điện áp cho trên hình 11.3b trong 10 nửa chu kỳ Các tiristo được mồi không trễ (góc mở œ = 0), nghĩa là P được coi như nhớm chỉnh lưu điôt Theo dạng sóng ở hình 11.3b, ta nhận thấy tần số ra bằng ð lần tần số vào Dạng sóng dòng điện ở hình 11.3e cho thấy các khoảng dẫn của tiristo, dòng điện cung cấp hoàn toàn hình sin Hình 11:3d biểu diễn gần đúng một sóng hinh sin được tổng hợp bằng cách điều khiển các thời điểm mồi thích hợp của các tiristo Tải nhận được cả hai nửa chu kỳ của điện áp nguồn với biên độ điện áp và vÌ tải thuần trở nên điện áp trùng pha dòng điện Khi tăng góc mở thì điện ấp ra tiến tới không
Hình 11.3e là dòng điện ra, “chứa các thành phần đập mạch ứng với tần số nguồn Dòng điện nguồn bị biến dạng rat nhiéu (ig)
Trên hỉnh 11.3 ta nhận thấy nhớm P và N làm việc luân phiên trong một nửa chu kỳ Tợ/2 Tần số ra 1/Tạ có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh các góc mở của các tiristo Nếu tần số lưới f, = ð0 Hz là tần số sóng hỉnh _sin cơ bản thỉ trong trường hợp này tần số ra f, = £,/5 = 10 Hz
11.2.2 SU LAM VIEC CUA CAC NHOM BI KHOA
Trén cdc so dé 6 hinh 11.2a va 11.3a ta nhận thấy, nếu các tiristo của các nhóm dương P và nhớm âm N dẫn đồng thời sẽ xây ra ngắn mạch nguồn Để tránh hiện tượng này ta cớ thể đặt thêm cuộn kháng san bằng
giữa các nhóm để hạn chế dòng điện chạy vòng qua các nhớm hoặc tiến
hành điều khiển sao cho nhớm này không thể mồi khi nhớm kia chưa bị khóa
Ta xót sơ đồ ở hình 11.4 cớ chỉ số đập mạch bậc ba với đầu vào ba _ pha, đầu ra một pha Sơ đồ này cho phép dễ dàng giải thích sự hoạt động
Trang 8eens “ss cy T— TT i | , ic Ì ®* } ` ¬ - JS 8 i ne R I ’ ầ „⁄⁄ * J]—— — —— — — ——| ——— ———¬——— le tŠ ! pe SẲ 7 t XS & feo Lot | AM 1q 1 SN ———~ Pid | | > % » § a AL ——+ S \ 48 + \ ——¬-F—~-rT—~—- a ‘g ———— oJ LLL —=——.—————— J7 2 \ paar ia : SZ wt ad —N - wt -® hà = aN I et wd
Hình 11.3 Các bộ biến đổi hai pha có tải thuẩn trỏ a) Mạch diện ; b) Điện áp tải khí mỗi tristo dẫn hoàn toàn ; cj Các dạng sóng dòng diện khi œ = O0 ; d) Điện áp tải khi điểu