Thiết kế mạch tự động kích từ cho đcđb

Đồ án điện tử công suất trường đại học bách khoa hà nội môn tự động hoá khoa điện đồ án môn học điện tử công suất đề tài: thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng giáo viên hướng dẫn : phạm quốc hải sinh viên thực : nguyễn lịch lớp : tđh2-k43 nhóm : đề : 12/2001 Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất Mc Lục Lời nói đầu Trang Chương 1: Tìm hiểu công nghệ yêu cầu kỹ thuật thiết bị I Động đồng Khái niện chung 2 Nguyên lí làm việc 3 Đặc tính Mở máy đơng đồng Vào/ đồng II Yêu cầu công nghệ kỹ thuật Chương 2: Lựa chọn phương án I Hệ kích từ máy đồng Hệ kích từ dùng máy phát chiều Hệ kích từ dùng máy từ xoay chiều kích từ kết hợp với chỉnh lưu Hệ từ kích thích II Sơ đồ chỉnh lưu Chỉnh lưu pha Chỉnh lưu ba pha Chương 3: Sơ đồ nguyên lí mạch thiết kế I Mạch lực II Mạch điều khiển Chương 4: Tính tốn mạch lực Chương 5: Tính tốn mạch điều khiển Kt lun Ti liu tham kho Sinh Viên: Vũ Thị BÝch- T§H2-K46 3 8 9 9 10 12 12 14 16 26 39 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất Li m u Trong năm gần đây, nhờ phát triển khoa học, kỹ thuật, nhiều loại máy móc thiết bị đời, phục vụ công nghiệp sinh hoạt Tuy nhiên, có máy mà chưa thể thay hoàn toàn, chẳng hạn động đồng Mặc dù động đồng có cấu tạo phức tạp, mở máy khó khăn lại có đặc tính q hệ số cơng suất cos cao, không cần lấy công suất phản kháng từ lưới khả tải lớn momen tỉ lệ bậc với điện áp Vì người ta thường cố gắng khắc phục nhược điểm động đồng Trong việc tìm phương pháp khởi động động cách hiệu quan tâm thường khởi động theo phương pháp khơng đồng Trên sở đồ án có nhiệm vụ thiết kế mạch tự động cấp kích từ cho động đồng Mạch đảm bảo trình khời động cho động theo chế độ khởi động khơng đồng Trong q trình làm việc phải cho phép chế độ kích thích thời gian đến vài chục giây điều chỉnh Các số liệu: Điện áp kích từ định mức: 75V DC Cơng suất kích từ định mức: 24KV Điện áp kích từ cực đại (quá kích từ): 130 V Điện trở khởi động: 0,8 Điện áp lưới điện: 380V Trong q trình hồn thành đồ án này, hạn chế kiến thức kinh nghiệm, nên khơng thể tránh khỏi nhiều thiếu sót Em mong nhận xét, bảo thầy mơn qua đó, em có kiến thức sâu mạch tự động cấp kích từ cho động đồng Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Quốc Hải thầy cô mơn đ• nhiệt tình giúp đỡ động viên em hoàn thành đồ án Sinh Viên: Vũ Thị Bích Chương 1: tìm hiểu cơng nghệ u cầu kĩ thuật thiết bị I Động đồng Khái niệm chung: Máy đồng máy điện xoay chiều có hai dây quấn, dây quấn nối với lưới điện có tần số W1, khơng đổi cịn dây quấn thứ hai kích thích dịng chiều(W2=0) Động đồng sử dụng rộng r•i cơng suất trung bình lớn, có yêu cầu ổn định tốc độ cao Động đồng thường dùng cho máy bơm ,quạt gió, hệ truyền động nhà máy luyện kim thường sử dụng làm động sơ cấp tổ máy phát - động công suất lớn Ưu điểm: có độ ổn định tốc độ cao, hệ số cos hiệu suất lớn, vận hành có độ tin cậy cao Sơ đồ ngun lý: Sinh Viªn: Vị Thị Bích- TĐH2-K46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất Mch stato tương tự động khơng đồng bộ, mạch roto có cuộn kích từ để sinh từ trường máy cuộn dây khởi động( kiểu lồng sóc dây quấn) Nguyên lý làm việc: Tác dụng từ trường dịng kích từ gây lên từ trường quay stato tạo nên momen momen quay với tốc độ đồng xác định biểu thức: NDB =f: p (vịng/phút) Tốc độ góc đồng là: WDB = f (rad/s) Trong f: tần số(Hz) p: Số đôi cực Từ trường quay khe hở khơng khí kéo theo roto quay với tốc độ đồng Xem xét đơn giản đặc tính động đồng bộ: bỏ qua điện trở dây quấn stato điện kháng tản, biểu thức từ trường khe hở khơng khí ln liên hệ với điện áp đặt vào stato, biên độ từ trường không đổi Xét thời điểm pha A cực đại, từ thông dây quấn stato đối xứng lân cận dây quấn pha A Trong trường hợp hệ số cơng suất dịng điện stato =1, momen tải làm cho roto chậm sau so với từ thơng stato.Vì lý đường sức khép kín, dòng điện stato tạo nên sức từ động tổng Nếu dịng kích từ tăng đột ngột, biên độ từ thông tăng tức thời , momen tăng làm cho roto tăng tốc phía trước đạt tới cân góc lệch nhỏ Vì từ thông tổng không đổi, tăng sức từ động làm phần cảm bù băng dịng điện stato (do dịng điện vượt trước) cho phân bố sức từ động stato đường sức khép kín ngược với thay đổi kích từ Kết rõ ràng tăng kích từ làm giảm góc lệch cực từ hệ số công suất dòng stato vượt trước dòng điện lưới Giảm dòng kích từ tạo hiệu ngược lại Góc lệch cực từ tăng lên hệ số công suất dịng stato chậm sau điện áp lưới 3.Đặc tính động đồng bộ: Khi đóng stato động đồng vào lưới điện xoay chiều có tần số f1 không đổi, động làm việc với tốc độ không đổi tốc độ đồng : W1 = f1/p Trong phạm vi momen cho phép M Mmax , đặc tính tuyệt đối cứng, nghĩa độ cứng đặc tính = vơ Khi momen vượt trị số Mmax tốc độ động đồng Mở máy động ng b: Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tư c«ng st Q trình khởi động động đồng gồm giai đoạn: * Giai đoạn 1: Stato động đấu vào nguồn điện xoay chiều cịn cuộn kích từ đóng kín qua điện trở hạn chế Rhc để cuộn kích từ khỏi bị áp sức điện động cảm ứng sinh (Rhc = (8 - 10)Rkt ) Trong giai đoạn động đồng khởi động động không đồng Khi mở máy không đồng bộ, động đồng lấy đà đến tốc độ gần đồng nhờ momen không đồng MKD thân xuất đóng mạch dây quấn phần ứng vào lưới Sau nối vào lưới có điện áp UL tần số lưới fl , dòng điện dây quấn phần ứng tạo nên từ trường quay với tốc độ DB Khi có xê dịch từ trường quay so với roto với tốc độ DB - = s DB dây quấn kích thích nối kín mạch qua RHC dây quấn cảm kiểu dây quấn ngắn mạch có bước khơng có dịng điện cảm ứng, tần số sfL ( : tốc độ góc roto, s: hệ số trượt ) Do tương tác dòng điện cảm ứng mạch vòng bị nối tắt roto với từ trường quay có momen điện từ khơng đồng MKD động không đồng hình thành chủ yếu dịng điện cảm ứng dây cản Vì tham số dây cản (điện trở, điện kháng) thuộc vào số lượng, kích thước vật liệu dẫn chọn xuất phát từ điều kiện mở máy cho đảm bảo đầy đủ momen không đồng tất giai đoạn khởi động Do dây cản dùng cho khởi động khơng đồng cịn gọi dây mở máy Quan hệ momen không đồng động đồng với hệ số trượt M=f(s): Khi bắt đầu quay, lúc hệ số trượt s = 1, momen mở máy bắt đầu Mmm tác dụng lên roto hệ số trượt smax xuất momen cực đại Mmax Momen khơng đồng tỉ lệ với bình phương điện áp lưới Mkd U2 Do thiết phải nói trị số đặc tính M, Mmax xác định điện áp Thông thường momen đặc trưng không đồng biểu thị theo tỉ số momen định mức động chế độ đồng bộ: Mmm,/ Mđm, Mmax/Mđm Ta thấy việc hình thành momen khơng đồng , ngồi tham gia dây cản cịn có dây kích thích vốn dây pha Dòng điện cảm ứng dây quấn kích thích tạo từ trường đập mạch hướng theo dọc trục, khác với từ trường quay sinh dòng điện nhiều pha dây quấn cản Do đường cong momen khơng đồng xuất “chỗ lõm” khu vực s = 0.5 làm cho việc mở máy động bị xấu Cũng phải nhấn mạnh mở máy , dây quấn kích từ thiết phải nối với máy kích thích điện trở triệt từ dây quấn kích từ để hở mạch xuất điện áp đáng kể chọc thủng cách điện làm hỏng máy * Giai đoạn 2: Cuối giai đoạn thứ nhất: tốc độ đạt 95% -98% tốc độ đồng Lúc ta đưa dịng kích từ vào roto để tạo momen đưa tốc độ động lên đồng b Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử c«ng st Giai đoạn quan trọng khơng đưa động lên tốc độ đồng động làm việc trạng thái không đồng cuộn khởi động bị phát nóng mức, bị cháy Vào/ đồng bộ: Sau mở máy kéo vào đồng , chế độ xác lập dòng điện dây quấn khơng tồn Tuy nhiên, q trình độ liên quan đến thay đổi điện áp dịng kích từ momen ngồi từ thơng móc vịng với dây cản thay đổi dây xuất dịng điện cảm ứng làm trình độ tiến hành thuận lợi Điều làm cho máy đồng hàng loạt loại đặc tính quí quan trọng khả làm việc chế độ đồng mà chế độ không đồng trường hợp đồng Cũng có khả momen không đồng xuất khoảnh khắc tốc độ góc roto lệch khỏi đồng bộ, việc xuất momen không đồng tạo thuận lợi làm chuyển dễ dàng sang chế độ mới, khôi phục lại tốc độ đồng roto Điện áp lưới sụt thấp, dịng kích từ momen giảm momen ngồi tăng đột ngột nguyên nhân đồng Sự đồng xảy momen vượt momen đồng cực đại Mdbmax Sau đồng tác dụng momen ngoài, tốc độ góc quay rơto trở lên lớn đồng trước máy làm việc máy phát nhỏ đồng máy làm việc động Khi tốc độ roto sai khác tốc độ từ trường hệ số trượt tăng, momen điện từ không đồng tăng dần hệ số trượt s đó, momen ngồi cân momen điện từ không đồng Khả làm việc máy đồng chế độ không đồng sau đồng xác định đặc tính momen khơng đồng máy Hệ số trượt xác lập chế độ không đồng Hệ số trượt bé , máy lớn vài phần nghìn Do sau đồng nhiều trường hợp máy chuyển sang chế độ không đồng Thời gian kéo dài cho phép chế độ không đồng thuộc tổn hao sinh mạch bị nối tắt roto Pcu = s Pdt s P Nó phải đánh giá từ trước tính tốn nhiệt thơng thường làm việc dài hạn chế độ không đồng hạ thấp cơng suất chút Vì chế độ không đồng , máy không phát công suất phản kháng vào hệ thống nên sau loại trừ cố dẫn đến đồng phải đưa máy trở lại chế độ đồng Quá trình đưa từ chế độ không đồng chế độ đồng gọi tái đồng Quá trình tái đồng tương tự đồng Nếu hệ số trượt chế độ không đồng nhỏ nhiều so với hệ số trượt vào đồng so , kéo vào đồng thực tái đồng mà không cần phải tác động Nếu chế độ khơng đồng bộ, hệ số trượt s lớn s0 phải điều chỉnh dịng kích từ: tăng dịng kích từ để kéo vào động II Yêu cầu công nghệ yêu cầu kỹ thuật Mạch tự động cấp kích từ cho động khơng đồng bộ, đảm bảo q trình khởi động cho động theo chế độ không đồng Trong trình làm việc phải cho phép chế độ kích thích trọng thời gian đến vài trục giây điều chỉnh Ta biết khởi động động đồng trình đưa động vào làm việc bắt đầu đặt điện áp xoay chiều pha vào dây quấn stato, máy có từ trường quay quay với tốc độ đồng n1 = , ta đưa kích từ chiều vào dây quấn roto roto trở thành nam châm điện Tác dụng tương hỗ từ trường quay từ trường roto sinh Sinh Viªn: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất mụmen điện từ làm cho roto quay chiều quay với từ trường với tốc độ n = n1 Tuy nhiên để không dễ dàng, đặc biệt với động đồng có cơng suất lớn Vì thường sử dụng phương pháp khơng đồng gồm giai đoạn để khởi động cho động đồng (như đ• nói chương 1) mạch thiết kế cần phải đảm bảo yêu cầu Nhưng lúc động vào tốc độ đồng b Khi phát hệ có nguy đồng tự động cấp q kích thích để tăng dịng kích từ để giữ đồng song nên trì thời gian Sau khoảng thời gian mà vào đồng ngắt hệ khỏi nguồn thực lại trình khởi động Thực tế cho thấy động làm việc đồng mà đồng nguyên nhân điện áp lưới sụt thấp, dịng kích từ giảm momen cảm tăng đột ngột Có thể phát cách so sánh tốc độ roto với tốc độ từ trường (nhờ phản hồi âm tốc độ) tức mạch có sử dụng máy phát tốc Sau lại tự động thực trình cấp q kích từ Chương 2: Lựa chọn phương án I Hệ kích từ máy đồng Dùng máy kích thích chiều Sinh Viªn: Vị Thị Bích- TĐH2-K46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất Mỏy kớch thích chiều FKt, FK kéo động sơ cấp (có thể dùng động khơng đồng bồ roto lồng sóc) Có cuộn dây kích từ LFK nối song song Biến trở R để thay đổi từ thông FK nhằm thay đổi điện áp phát FK Như sức điện động cảm ứng sinh dây quấn cảm ứng phụ thuộc dịng kích thước it tốc độ quay máy theo biểu thức: a R.it + LFK Khi dòng điện đạt đến trị số xác lập it = It điện áp ngược tạo đầu máy a R It = E Do điện áp xác lập FK phụ thuộc vào biến trở R Nhận thấy đường đặt tính R tăng điện áp phát giảm muốn thay đổi dịng kích từ qua dây quấn kích từ động phải thay điện trở kích từ dây quấn kích từ thay đổi tốc độ động sơ cấp Việc điều chỉnh R khó khăn độ xác khơng cao việc thay đổi tốc độ động sơ cấp không dễ phạm vi điều chỉnh hẹp Vì dùng máy kích từ chiều để cấp kích từ cho động đồng có cơng suất lớn khơng kinh tế khó khăn việc khởi động giữ đồng động với lưới Hệ kích từ dùng máy kích từ xoay chiều kết hợp với chỉnh lưu: Có phương án: a Máy kích từ có phần cảm quay, phần ứng tĩnh b Máy kích từ xoay chiều có phần cảm tĩnh, phần ứng quay Theo phương pháp này, phần tĩnh phần quay trình bày tách biệt đường phân ranh giới thẳng đứng Muốn dòng điện qua đường phân ranh giới cần phải có vành trượt chổi điện Rõ ràng phương án (b) khơng địi hỏi vành trượt chổi điện Ưu điểm quan trọng máy đồng cơng suất lớn cần dịng kích từ mạch (khoảng 3000A cho máy phát đồng 600KW) Tuy nhiên giải pháp kéo theo khó khăn chế tạo phần ứng quay (so với chế tạo phần cảm quay), điot chỉnh lưu phải chịu lực ly tâm lớn phải đặt cho roto đảm bảo cân động Máy kích từ xoay chiều nối trục với máy phát đồng Dịng điện phần ứng máy kích từ điều chỉnh trực tiếp dịng kích từ It Dùng tiristo chỉnh lưu làm tăng nhanh đáp ứng điều khiển, phương án (b) khó khăn gặp phải vấn đề truyền tín hiệu điều khiển vào tiristo quay Hệ tự kích thích: Trong trường hợp điện áp dịng kích từ tỷ lệ với tổng vectơ điện áp Ut Ui máy biến áp TU máy biến dòng TI II Sơ đồ chỉnh lưu Để cung cấp nguồn chiều cho cuộn kích từ động đồng bộ, ta phải sử dụng mạch chỉnh lưu để biến đổi lượng dịng điện xoay chiều có sẵn thành lượng dịng điện chiều Thực tế có nhiều phương án sử dụng được, nhiên để có mạch chỉnh lưu phù hợp với yêu cầu thiết kế ta cần xét cách tổng quan sơ đồ chỉnh lưu Các chỉnh lưu điốt làm thay đổi điện áp nên ta xét mạch chỉnh lưu điều khiển Chỉnh lưu pha: Chỉnh lưu pha thường chọn nguồn cấp lưới điện pha, công suất không lớn so với công suất lưới (làm đối xứng điện áp lưới) tải khơng có u cầu cao chất lượng điện áp chiều Trong chỉnh lưu pha tải có dịng địên Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suÊt lớn điện áp thấp, sơ đồ pha chỉnh lưu chu kỳ với biến áp có trung tính có ưu điểm hơn, sơ đồ tổn hao van bán dẫn hơn, nên công suất tổn hao van so với công suất tải nhỏ hơn, điện áp ngược van lớn (nếu điện áp cao mà chọn sơ đồ khơng chọn van bán dẫn) Nếu tải có điện áp cao dịng điện nhỏ việc chọn sơ đồ cầu chỉnh lưu pha hợp lý hệ số điện áp ngược van sơ đồ cầu nhỏ dễ chọn van Chỉnh lưu pha cho ta điện áp với chất lượng chưa cao, biên độ đập mạch điện áp lớn, thành phần hài bậc cao lớn: điều không đáp ứng cho nhiều loại tải Do nguồn cấp lưới pha công nghiệp nên việc sử dụng chỉnh lưu pha có nhiều hạn chế, mặt khác yêu cầu chỉnh lưu giá trị điện áp, dịng điện lớn nên ta khơng nên dùng chỉnh lưu pha Yêu cầu cao chất lượng điện áp chiều cung cấp cho cuộn kích từ để đảm bảo tốc độ đồng cho động đồng cần thực với mạch chỉnh lưu nhiều pha Chỉnh lưu pha: a Chỉnh lưu tia pha: Chỉnh lưu tia pha không cho phép đấu thẳng vào lưới điện phải sử dụng máy biến áp có cơng suất lớn cơng suất phía chiều 1,35 lần Bộ chỉnh lưu sử dụng Thyristor đấu katơt chung việc điều khiển chúng dễ dàng Tuy nhiên công suất phía chiều địi hỏi lớn lên sử dụng chỉnh lưu làm đối xứng tải nguồn Vì vậy, chỉnh lưu tia pha thường chọn công suất tải không lớn so với biến áp nguồn cấp (để tránh gây đối xứng cho nguồn lưới), tải có yêu cầu không cao chất lượng điện áp chiều Sử dụng mạch chỉnh lưu ln cần có biến áp nguồn để có điểm trung tính tải; sụt áp mạch van nhỏ nên thích hợp với phạm vi điện áp làm việc thấp Vì sử dụng nguồn pha nên cho phép nâng công suất tải lên nhiều (đến vài trăm ampe), mặt khác độ đập mạch điện áp sau mạch chỉnh lưu giảm đáng kể nên kích thước lọc nhỏ nhiều b Chỉnh lưu cầu pha: Đây loại sử dụng nhiều thực tế có nhiều ưu điểm Nó cho phép đấu thẳng vào lưới điện pha, độ đập mạch nhỏ (5%), có dùng biến áp gây méo lưới điện loại trên, đồng thời công suất máy biến áp xấp xỉ công suất tải Cơng suất mạch chỉnh lưu lớn, đến hàng trăm kw Chỉnh lưu cầu pha chọn cần chất lượng điện áp chiều tốt sơ đồ có chất lượng điện áp tốt sơ đồ chỉnh lưu thường gặp Để giảm tiết diện dây quấn thứ cấp biến áp cuộn dây thứ cấp biến áp đấu tam giác Nhược điểm chỉnh lưu cầu pha sụt áp mạch van gấp đơi sơ đồ hình tia nên không phù hợp với cấp điện áp tải 10 V Kết luận: Từ thực tế yêu cầu thiết kế với yêu cầu chất lượng điện áp chiều tốt để cung cấp cho cuộn kích từ động đồng bộ, đảm bảo cho việc tạo tốc độ đồng theo yêu cầu trì lâu dài, với số liệu đ• cho giá trị điện áp, dịng điện, cơng suất kích từ, ta nhận thấy việc sử dụng mạch chỉnh lưu dùng sơ đồ cầu pha điều khiển đối xứng hợp lý Sinh Viªn: Vị Thị Bích- TĐH2-K46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất Chng 3: sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế I Sơ đồ nguyên lý mạch lực: Sơ đồ Nguyên lý hoạt động Thông thường chỉnh lưu cầu pha không cần có máy biến áp lực Tuy nhiên yêu cầu điện áp phía chiều 75V cần phải có máy biến áo để giảm điện áp lưới đặt vào chỉnh lưu Mạch lực bao gồm phần tử sau: Bộ chỉnh lưu cầu pha gồm Thyristor Các van nhóm lẻ T1, T3, T5 đấu KC, van nhóm chẵn T2,T4, T6 đấu AC Các van mở đ• thỏa m•n điều kiện mở: với van chẵn phải có A âm nhất, với van lẻ dương phải có xung điều khiển mở Các van tự khóa nhờ đặt điện áp ngược có van khác dẫn Trên mạch có tiếp điểm cơngtăctơ CTT1 CTT2 có tiếp điểm thường đóng tiếp điểm thường mở Các tiếp điểm đóng mở để đảm bảo u cầu đóng mở q trình khởi động đảm bảo kích từ Điện trở RT điện trở triệt từ có tác dụng tiêu tán lượng cảm ứng dây quấn kích từ phía stato để tránh làm hỏng dây quấn kích thích Dây quấn kích thích phần cố định đặt roto động Khi có dịng điện kích từ chiều chạy qua dây quấn kích thích tạo momen đồng để kéo roto vào đồng Để khởi động động đồng theo phương pháp khởi động khơng đồng bộ, ban đầu đóng điện lưới cấp cho stato Nhờ có dây quấn khởi động đặt roto nên tạo momen khơng đồng làm cho roto quay Do dây quấn kích từ đặt roto nên cấp điện cho stato thì trường quay stato quét với tốc độ đồng tạo điện áp cao Tuy nhiên, nhờ tiếp điểm thường đóng suốt q trình nên giây quấn kích từ nối ngắn mạch qua RT Vì lượng tiêu tán qua RT để bảo vệ giây quấn kích từ (RT điện trở khởi động, cho dịng lớn qua thời gian ngắn) giai đoạn Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất Khâu so sánh có hai đầu vào xung cưa điện áp điều khiển tạo việc cộng hai điện áp điện áp đặt lấy biến trở VR1 điện áp phản hồi lấy từ máy phát tốc thông qua điều chỉnh tỉ lệ tích phân PI Tín hiệu sau đưa qua khâu hạn chế dòng đưa tới so sánh để bảo vệ thiết bị không bị ảnh hưởng dòng Đầu so sánh xung chữ nhật Giá trị lôgic “1” đạt xung cưa lớn điện áp điều khiển Khoảng rộng xung chữ nhật phụ thuộc vào thay đổi điện áp điều khiển Điện áp phản hồi nhỏ độ rộng xung lớn Điều làm thay đổi góc mở thyristor mạch lực Để đảm bảo mở chắn thyristor mạch lực dùng tạo xung chùm vi mạch 555 Sau đưa vào cổng (cổng AND) để trộn với xung chữ nhật đầu so sánh Chu kỳ xung chùm chọn lựa để phù hợp với thyristor đ• có Khâu khuếch đại sau dùng sơ đồ đấu Dalingtơn với hai tranzitor Khâu có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển tiristo trước đưa vào cực điều khiển chúng Khuếch đại việc tạo đủ công suất để mở thyristor Tín hiiêụ điều khiển sau đưa qua máy biến áp xung Biến áp xung có nhiệm vụ cách ly mạch lực với mạch điều khiển Mục đích để đảm bảo thiết bị mạch điều khiển không bị ảnh hưởng điện áp cao từ mạch lực Ngoài biến áp xung làm nhiệm vụ phối hợp trở kháng tầng khuếch đại xung cực điều khiển van lực Trên mạch điều khiển cịn có rơle: RL1 RL2 làm nhiệm vụ điều khiển tiếp điểm chúng đóng cắt cơngtăctơ CTT1 CTT2 mạch lực Điều tạo nhằm đáp ứng yêu cầu cơng nghệ tự động cấp kích từ cho động đồng Còn tạo trễ dung vi mạch 555 để tạo thời gian trễ cấp kích từ cho động Chương 4: Tính tốn mạch lực I Tính tốn van động lực Chọn van động lực Các van động lực chọn dựa vào yếu tố dòng tải, sơ đồ đ• chọn, điều kiện tỏa nhiệt, điều kiện làm việc * Điện áp ngược van Unmax = knv = kvn Ud = 2,45 130 = 136,11 ku 2,34 knv = 2,45 : hệ số điện áp ngược ku = 2,34 : hệ số điện áp tải U2, U2 , Umax: điện áp tải, điện áp nguồn xoay chiều, điện áp ngược van Để chọn van theo điện áp hợp lí điện áp ngược van cần chọn phải lớn điện áp làm việc, chọn qua hệ số dự trữ kdtu = Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suÊt Unv = kdtu Unmax = 272,22 (V) * Dịng làm việc van tính theo dịng hiệu dụng Ilv = Ihd = khd Idơ = Có: Uktmax = 130V Uktđm = 75V Pkt = 24 103 W Iktđm = = = 320 (A) Rkt = = Iktmax = Vậy dòng làm việc van là: Ilv = Với thông số làm việc chọn điều kiện làm việc van có cánh tản nhiệt với đầy đủ diện tích toả nhiệt, khơng quạt đối lưu khơng khí: thơng số cần có van động lực: Unv = Ulv = 272,22 V Uđmv = ki Ilv = 185,2 1,2 = 222,24 A (Chọn hệ số dự trữ dòng điện ki = 1,2) Ta Thyristor C184C có thơng số sau: Unmax = 300V Iđm = 300A dòng đỉnh Ipikmax = 300mA áp xung điều kiển: Ug,max = 3,0 dòng tự giữ: Ih,max = 500mA dòng dò: Irmax = 20mA Umax = 1,8 Thời gian chuyển mạch (mở khóa) t0em = 10 s Tmax = 1250C Tính tốn máy biến áp Chọn máy biến áp pha, trụ sơ đồ đấu dây /Y làm mát không khí tự nhiện Tính thơng số bản: + Tính cơng suất biểu kiến máy biến áp: Cơng suất tối đa tải Pđmax = Uđ0 Iđ = 158,8 555,556 = 88,22KW Công suất máy biến áp nguồn Sba = 1,05 Pđ = 92,631 KVA S = Ks Pđ = Ks + Điện áp pha sơ cấp máy biến áp: Up = 380V + Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: Phương trình cân điện áp có tải: Uđ0 cos( min) = Uđ + Uv + Uđn + Uba + U Trong đó: = 100 góc dự trữ có suy giảm điện lưới Uv = 2,8V sụt áp Thyristor Uđn = sụt áp dây nối Uba = Ur + Ux sụt áp điện trở điện kháng máy biến áp U sụt áp tượng chuyển mạch gây điện kháng phía Xc đáng kể chọn U = 9% Uđ = 11,7V Chọn sơ bộ: Uba = 7% Uđ = 7% 130 = 9,1V Từ phương trình cân điện áp có tải ta có: Uđ0 = Sinh Viªn: Vị Thị Bích- TĐH2-K46 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất in ỏp pha thứ cấp máy biến áp: U2 = + Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp: I2 = + Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp: I1 = a Tính sơ mạch từ (xác định kích thước mạch từ) + Tính tiết diện sơ trụ QFe = KQ Trong đó: KQ hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy KQ = M số trụ máy biến áp F tần số xoay chiều, f = 50Hz Thay số ta được: QFe = 147,62 + Đường kính trụ: d= Chuẩn đốn đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 14cm + Chọn loại thép 330 thép có độ dày 0,5mm Chọn mật độ từ cảm trụ Bt = (T) + Chọn tỷ số m = , suy h = 2,3 d = 32,2cm Ta chọn chiều cao trụ 32 cm b Tính tốn dây quấn + Số vịng dây pha sơ cấp máy biến áp W1 = Lấy W1 = 116 vòng + Số vòng dây pha thứ cấp máy biến áp W2 = vòng Lấy W2 = 21 vòng + Chọn sơ mật độ dòng điện máy biến áp Với dây dẫn đồng, máy biến áp khô, chọn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) + Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp S1 = mm2, suy đường kính dây d1 = mm + Tính lại mật độ dịng diện cuộn sơ cấp J1 = A/mm2 + Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp S2 = mm2, suy d2 = mm c Kết cấu dây dẫn sơ cấp: Thực dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục + Tính sơ số vòng dây lớp cuộn sơ cấp W11 = vịng Trong đó: kc = 0,95 hệ số ép chặt h chiều cao trụ hg khoảng cách từ gông đến cuộn sơ cấp Chọn sơ khoảng cách cách điện gơng 1,5cm + Tính sơ số lớp dây cuộn sơ cấp n11 = lớp + Chọn số lớp n11 = lớp Như có 116 vịng chia thành lớp, chọn lớp đầu vào có 40 vịng, lớp thứ có 116 – 3.40 = 36 vòng + Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp: h1 = cm Sinh Viªn: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất + Chọn ống quấn dây làm vật liệu cách điện có bề dày S01 = 0,1 cm + Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp a01 = 1,0 cm + Đường kính ống cách điện Dt = dFe + a01 – S01 = 14 + 2,1 –2 0,1 =16,8 cm + Đường kính cuộn sơ cấp Dt1 = Dt + 2S01 = 16,8 + 2.0,1 = 17 cm + Chọn bề dầy lớp dây cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 mm + Bề dày cuộn sơ cấp: Bd = (dn1 + cd11) n11 = (0,637 + 0,1) = 2,211 cm + Đường kính ngồi cuộn sơ cấp Dn1 = Dt1 + Bd1 = 17 + 2.211 = 21,422 cm + Đường kính trung bình cuộn sơ cấp Dtb1 = cm + Chiều dày dây quấn sơ cấp L1 = W1 Dtb = 116 19,211 = 70 m + Chọn bề dầy cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp: cd01 = 1,0 cm d Kết cấu dây thứ cấp + Chọn sơ chiều cao cuộn thứ cấp h1 = h2 = 20,8 cm + Tính sơ số vòng dây lớp W12 = vịng + Tính sơ số lớp dây quấn thứ cấp n12 = lớp + Chọn số lớp dây quấn thứ cấp n12 = lớp Chọn lớp đầu có 12 vịng, lớp thứ có số vịng là: 21 – 12 = vòng + Chiều cao thự tế cuộn thứ cấp h2 = cm + Đường kính cuộn thứ cấ: Dt2 = Dn1 + a12 = 21,422 + = 23.422 cm + Chọn bề dầy cách điện lớp dây cuộn thứ cấp cd22 = 0,1 mm + Bề dày cuộn sơ cấp Bd2 = (dn2 + cd22) n12 = (1,48 + 0,01) = 2,98 cm + Đường kính ngồi cuộn thứ cấp Dn2 = Dt2 + Bd2 = 27,056 + 3,52 = 34,696 cm + Đường kính trung bình cuộn thứ cấp n2 = W2 Dtb2 = 21 30,576 = 20,172 m + Đường kính trung bình cuộn dây D12 = cm r12 = cm + Chọn khoảng cách cuộn thứ cấp: a22 = cm e Tính kích thước mạch từ: + Chọn sơ kích thước mạch từ + Chọn hình dáng trụ + Chọn trụ chữ nhật với kích thước QFe = a b (a- bề rộng trụ, b- bề dày trụ) + Chọn thép có độ dày 0,35 mm + Diện tích cửa sổ Qcs = Qcs1 + Qcs2 = kld W1 Scu1 + kld W2 Scu2 kld: hệ số lấp đầy, chọn Qcs1, Qcs2: phần cuộn sơ, thứ cấp chiếm chỗ (mm2) Scu1, Scu2 : tiết diện dây sơ, thứ cấp, kể cách điện (mm2) Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử c«ng suÊt Qcs = (116 29 + 21 164,94) = 20483,22 mm2 + Chọn kích thước cửa sổ: Khi đ• diện tích cửa sổ Qcs, cần chọn kích thước (chiều cao h, chiều rộng c v ới Qcs = h c) cửa sổ mạch từ Theo công thức kinh nghiệm với máy biến áp pha, lõi thép III thì: m= n= l= Qcs = h c, suy a = 120, b = 96, c = 8, 67, h = 241, 92 Chiều rộng toàn mạch từ C C = 2c + 3a = 532,22 mm Chiều cao mạch từ H H = h + 2a = 483,84 mm Hình dáng kết cấu: f Kết cấu dây quấn: Dây quấn bố trí theo chiều dọc trụ, với cuộn dây thành nhiều lớp dây, lớp dây quấn liên tục, vòng dây sát Các lớp dây cách điện với bìa cách điện Cách tính thơng số sau: + Số vòng dây lớp cuộn sơ cấp W11 = + Số vòng dây lớp cuộn thứ cấp W22 = dl1 = Với : h: chiều cao cửa sổ dl1, dl2: đường kính dây quấn sơ, thứ cấp, kể cách điện hg: khoảng cách điện với gông Chọn hg1 = 2dn1 Chọn hg2 = 2dn2 + Số lớp dây cửa sổ: Cuộn sơ cấp: Sdl1 = Cuộn thứ cấp: Sdl2 = + Bề dày cuộn dây: Cuộn sơ cấp: Bd1 = d1 Sdl1 + cd Sld1 = 1,7135 cm Cuộn thứ cấp: Bd2 = d2 Sdl2 + cd Sld2 = 2,3902 cm Với cd: chiều dày bìa cách điện, chọn 0,3 mm + Tổng bề dày cuộn dây Bd = Bd1 + Bd2 + Bd3 + + cdt + cdơn cdt, cdn: bề dày cách điện Bd = 4,1637, suy 2Bd = 8,3274 (cm) Sinh Viªn: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất Trc tính khối lượng Fe Cu, kiểm tra bè dàt cuộn dây nhỏ chiều rộng cửa sổ (2Bd < c) Kích thước hợp lí cuộn dây trụ c = c – Bd khoảng (0,5 2) cm khoảng cách cần thiết để đảm bảo làm mát g Khối lượng Fe Cu sử dụng: + Khối lượng Fe: MFe = VFe mFe (kg) Với VFe: thể tích khối sắt (dm3) VFe = a b h + c a b = 13,097 dm3 = QFe (3h + 2c) = 13096495,96 mm3 mFe = 7,85 kg/dm3, suy mFe = 102,81145 kg + Khối lượng Cu: MCu = VCu mCu (kg) VCu : thể tích khối đồng cuộn dây (dm3) VCu = (SCu1 l1 + SCu2 l2) = (29 10-4 70 + 164,94 10-4 20,172) = 1,607 (dm3) mCu = 8,9 kg/dm3 SCu: tiết diện dây dẫn (dm2) l: chiều dài vịng dây Suy ra: MCu = 14,3023 (kg) h Tính thông số máy biến áp + Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp 75 C R1= = 0,0000172 ( ) + Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp 750C R2= = 0,0000172 ( ) + Điện trở máy biến áp qui đổi thứ cấp RBA = R2 + R1 = 0,0021 + 0,0415 =3,46 10-3( ) + Sụt áp điện trở máy biến áp Ur = RBA.Id = 3,46 10-3 555,556 = 1,922 (V) + Điện kháng máy biến áp qui đổi thứ cấp XBA= 2.(W2)2 .10-7 = 2.212 .314.10-7 = 0,073 ( ) Trong đó: r = = 11,711 mm + Sụt áp điện kháng máy biến áp Ux = XBA.Id = 0,073 555,556 = 38,73 (V) Rdt = XBA = 0,07 ( ) + Sụt áp máy biến áp UBA= = = 38,77 (V) + Tổng trở ngắn mạch qui đổi thứ cấp ZBA = = = 0,07308 ( ) + Điện áp ngắn mạch tác dụng Unr= 100 = = 2,31 % + Điện áp ngắn mạch phản kháng Unx = 100 = 100 = 8,4 % + Điện áp ngắn mạch phần trăm Un= = = 8,71 (V) + Dòng điện ngắn mạch xác lập I2nm= = = 928,57 (A) Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tư c«ng st Chương Tính tốn thơng số mạch điều khiển Sơ đồ kênh điều khiển chỉnh lưu cầu pha thiết kế theo sơ đồ hình Việc tính tốn mạch điều khiển thường tiến hành từ tầng khuếch đại ngược trở lên Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở Tiristo Các thơng số để tính mạch điều khiển + Điện áp điều khiển Tiristo: Udk =3,0 (v) +Dòng điện điều khiển Tiristo: Idk =0,3 (A) + Thời gian mở Tiristo: tm =10 ( s) + Độ rộng xung điều khiển tx =167 ( s)- tương đương 3o điện + Tần số xung điều khiển: fx =10 (k Hz) + Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển U = 12 (v ) + Mức sụt biên độ xung: Ux = 0,1 Tính biến áp xung: + Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM Lõi có dạng hình xuyến, làm việc phần đặc tính từ hố có: B = 0,2 (T), H = 30 ( A/m ) [1], khơng có khe hở khơng khí + Tỷ số biến áp xung : thường m = 3, chọn m= + Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U2 = Udk =3,0 (v) Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tư c«ng st + Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung: U1 = m U2 = 3.3 = (v) + Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I2 = Idk =0,3 (A) + Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I1 = I2 : m =0,3 : = 0,1(A) + Tính tốn kích thước tổng: V = kba U2 I2 tx Ux B H Thay số ta thu V = 0,5 0,3 167 10-6 0,1 0,2 30 = 2,505 cm3 Tra bảng cho trường hợp từ hóa phần chọn lõi thép loại 782E272 tích 3,79 cm3, diện tích cửa sổ 0,968 cm2, diện tích lõi từ 0,577 cm2 Số vòng cuộn sơ cấp: W1 = U1 tx B Sba = vòng Lấy W1 = 130 vịng số vịng dây cuộn thứ cấp W2 = 130 : = 65 vòng Tầng khuyếch đại cuối cùng: khuyếch đại xung ghép biến áp xung Phương pháp ghép thông dụng dễ dầng cách ly mạch điều khiển mạch lực, nhiên tính chất vi phân biến áp nên không nên cho phép truyền xung rộng vài mili giây Chính tính chất mà người ta phải truyền xung rộng dạng xung chùm để biến áp xung hoạt động bình thường Để đơn giản mạch , đồng thời đảm bảo hệ số khuyếch đại dòng cần thiết , tầng khuyếch đại hay dấu kiểu Dalintơn Tính chọn: P0 đ• chọn biến áp xung có tỉ số cuộn dây 3, tham số dây điện cuộn sơ cấp: U1 = U K = =9 I1 = Iđk /k = 0,3 : =0,1 Nguồn công suất phải có trị số lớn U1 để bù đắp sụt áp điện trở, chọn Ecs = 15V Từ Ecs i1 chọn bóng T4 loại BD135 có tham số Uce =45V, Icmax = 1,5A, = 40 Giá trị R7 thường chọn từ khả dẫn dòng tối đa cho phép T4: R7 > ( ), suy chọn R = 12 Công suất điện trở thường 2,5W dịng qua lớn thường xuyên, lớn góc điều khiển nhỏ Kiểm tra độ sụt áp điện trở bóng dẫn dịng: Ur7 = I1 R7 = 0,1 12 = 1,2 V, suy điện áp lại biến áp xung U1 = Ecsơ – Ur7 = 15 –12 =13,8V, suy đạt yêu cầu Tuy nhiên để phát triển mạch xung kích cho van dùng thêm tụ tăng cường áp C2: tần số xung chùm 3kHz tư với chu kỳ xung là: Txc = Cho xung đối xứng khoảng nghỉ khoảng xung, có nghĩa khoảng cách xung chùm tn = 0,5Txc = 50 s Chọn C2 < F Chọn C2 = 0.1 F Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử c«ng st Bóng T3: dịng qua colectơ T3 dịng qua bazơ T4, bóng T3 ln nhỏ T4 chịu dịng nhỏ nhiều Chọn bóng T3 loại BC107 có Uce = 45V, Icmax = 0,1A, = 110 Vậy điện trở đầu vào có trị số: R25 (k ), suy chọn R = 10k Với S = 1,2 I1max = Khâu AND + Đầu mạch AND xung chùm có độ rộng xung dùng mạch so sánh + Chọn AND vi mạhc CMOST085 Nhật có nguồn cấp 15V Khâu so sánh: Sử dụng khuyếch đại thuật toán, kiểu cửa so sánh điện áp điều khiển điện áp tựa Điện áp điều khiển đưa vào âm (-), điện áp tựa đưa vào cửa dương (+) U+ Ut, U- = Uđk điện áp theo qui luật Ura = k0 (U+ - U-ơ) = k0 (U+ - Uđk) Do Uđk > U+ điện áp âm b•o hịa Do Uđk < U+ điện áp dương b•o hịa Đầu A1 cso chuỗi xung vng liên tiếp Phần tử khâu so sánh A1 loại TL084 h•ng Texas intnuments chế tạo chọn R4 = R26 = 15 k Tạo xung chùm Xung chùm thực chất chùm xung có số cao gấp nhiều lần lưới điện (fxe = 12kHz) Độ rộng chùm xung hạn chế khoảng 100 300 độ điện, nguyên tắc phải kết thúc điện áp van lực mà điều khiển đổi dấu sang âm Nguyên tắc tạo xung xung chùm thường dùng coi tín hiệu so sánh đưa tín hiệu cho phép hay cấm khâu khuyếch đại xung nhận xung số cao phát từ tạo dao động đa hài tới sử dụng tạo doa động dùng timer 555 Tính chọn sau: Chu kỳ dao động T = 0,7 (R19 + R20) C5 + 0,7 R20 C5 = 100 ms = 0,7 (R19 + R20) C5 C5 = 22 nF, suy R19 + 2.R20 = 6.5 K Chọn tiếp R19 = 1,5 K R20 = K Chân 1: nối với đất Chân 2: kích lật trạng thái khu U2 = U3 = Chân 3: cổng Uơ3 (min) = 0,1 V U3 (max) = E – 0,5V I3min = A I3max = 0,2 A Chân 4: U1 = U3 = khơng cần khóa nối tiếp với Chân 5: lọc nhiễu thường có tụ C = 0,01 F Chân 6: ngưỡng lật U6 = U3 = Chân 7: chân phóng điện Chân 8: nối với cực dương nguồn E = 15V Tiêu thụ dịng 0,7mA, 1V nguồn ni Tạo cưa tuyến tính, dùng tranzito + Chọn điốt ổn áp Đz v Roa(R) Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tư c«ng st Giá trị điện áp ổn áp giả thảo m•n điều kiện U0A < E - Ucmax – 1V Ucmax < 70%E, chọn E = 15V, suy chọn U0A = 5V Chọn điốt KC 139A Liên Xô Uổn áp = 3,9V Pmax = 300 mW Rd = 60 Imax = 70mA Sai số điện áp 10% Tính điện trở R0A: R0A nhằm đảm bảo điểm làm việc điốt ổn áp nằm vùng điện áp ổn định theo đặc tính VA chọn I0Amin = 8mA Thay số: ROA = R2 = K Để tránh tổn thất công suất điện trở R0A Đ2 lớn + Tụ C: chọn C = 0,66 F + Tính R3: dựa vào biểu thức tính điện áp tụ C thời điểm T/2 Uc,max, có: Uc (t = ) = Ucmax = Tấn số lưới = 50Hz suy T = 20ms R3 = Vậy chọn R3 = 12 K Thỏa m•n, đảm bảo tránh ảnh hưởng dịng điện nhiệt Dòng nạp cho tụ: Ic = = 0,267 m + Chọn Tranzito T2 Chọn dựa theo: Ic = 0,267 mA Uce = E = 15V Suy ra, chọn bóng ngược n-p-n loại BC108 có Icmax = 0,1A Pcmax = 0,3W Ucemax = 20V Ucbmax = 30V = 110 fT = 300MHz Với Tr1 chọn cỡ với Tr2 bóng thuận BC178 Icmax = 0,1A Ucbmax = -30V Pcmax = 0,3W = 125 Ucemax = -25V fTơ = 200MHz Chọn máy phát tốc Yêu cầu máy phát tốc chiều điện áp chiều có chứa thành phần xoay chiều tần số cao tỉ lệ với tốc độ động cơ, không bị trễ nhiều giá trị dấu so với biến đổi đại lượng đo Ngồi cịn có yêu cầu điện áp chiều phát không phụ thuộc vào tải, vào nhiệt độ Khi tốc độ điều khiển vào đồng điện áp phát 10V Điện áp biến trở VR2 = 8V Chọn R17 = 100 có cơng suất 1W (sai số 5%) Suy ra, sụt áp R17 là: UR17 = (V) Chọn VR2 = 150 có cơng suất 0,25W (sai số 10%) Sụt áp UVR2 = (V) Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử c«ng st Để Ura 8V sụt áp U1 = 10 – = 2(V) Vậy VR2 = =32 Chọn tụ Cu = 0,47 F Bộ tạo trễ: VR2 Chọn R23 =2600 K C8 = 10 F Vậy tx = 1,1 R23 C8 = 26 giây Điều có nghĩa cho phép cấp kích từ khoảng 26 giây Nếu thời gian tạo trễ tạo tín hiệu để ngắt mạch điều khiển , khởi động lại động lại từ đầu Như thực chất tạo trễ tạo khoảng thời gian vài trục giây thực q kích từ, q trình điều khiển Chọn rơle, công tắc tơ Điện áp đưa vào OAu OA5 8V (điện áp phát tốc phát động đồng có khả vào đồng bộ) Có: +E = 12V -E = -12V Chọn VR3 = VR4 = 470 với p = 0,125W Vậy điện áp ngưỡng để động có khả vào đồng U(-0A4) = 8V, U(+0A5) = -7,5 điện áp ngưỡng để cấp kích từ đồng Vậy VR3 = VR4 = Chọn điện áp tương đương RL1, RL2 12V, điện trở 240 Như dòng qua cuộn hút role = 0,05 A Vậy Tr5, Tr6 tranzito loại SM 3181 có Ic = 5A, P = 1W, U = 15, Do dịng bazơ tranzito i = 100 = 10 Tạo nguồn nuôi Dùng mạch chỉnh lưu pha dùng diot Ta cần tạo nguồn điện áp 12 (V) để cấp cho biến áp xung, ni IC , điều chỉnh dịng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Coi sụt áp 7812, 7912 V Khi điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi là: =7,9 V Vậy ta chọn U2 = V Để ổn định điện áp nguồn nuôi ta dùng vi mạch ổn áp 7812 7912, thông số chung vi mạch này: Điện áp đầu vào : UV = 35 (V) Điện áp đầu : Ura= 12(V) với IC 7812 Ura= -12(V) với IC 7912 Dòng điện đầu :Ira = (A) Tụ điện C4, C5 dùng để lọc thành phần sóng dài bậc cao Chọn C4= C5 =C6 =C7 = 470 ( F) ; U= 35 V 11 Tính tốn máy biến áp nguồn nuôi đồng pha: + Ta thiết kế máy biến áp dùng cho việc tạo điện áp đồng pha tạo nguồn nuôi, chọn kiểu máy biến áp pha trụ, trụ có cuộn dây, cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp + Điện áp lấy thứ cấp máy biến áp làm điện áp đồng pha lấy thứ cấp làm nguồn nuôi: U2= U2dph= UN = (V) Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suÊt + Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha: I2dph= 1( m A) + Công suất nguồn nuôi cấp cho biến áp xung: Pdph = U2dph I2dph = 6.9.1.10-3 = 0,054 (w) + Công suất tiêu thụ IC TL 084 sử dụng làm khuếch thuật tốn ta chọn IC TL 084 có công suất 0,68W để tạo cổng AND P6IC = PIC = 0,68 = 4,08 (w) + Công suất biến áp xung cấp cho cực điều khiển Tiristo Px = Udk Idk = 0,3 = 5,4 (W) + Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN = Pdph +P6IC +Px PN = 0,054 +4,08+ 5,4 = 9,534 ( W) + Cơng suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy: S= 1,05 (Pdph + PN ) = 1,05 ( 0,054+ 9,534) = 10,0674 ( VA) + Dòng điện thứ cấp máy biến áp: I2 = (A) + Dòng điện sơ cấp máy biến áp : I1 = (A) + Tiết diện trụ máy biến áp tính theo cơng thức kinh nghiệm : Qt= kQ = (cm2) Trong đó: kQ= 6- hệ số phụ thuộc phương thức làm mát m= 3- số trụ biến áp f = 50- tần số điện áp lưới chuẩn hóa tiết diện trụ: Qt= 1,63 (cm2) kích thước mạch từ thép dày = 0,5 (mm) Số lượng thép : 68 a=12mm b=16mm h=30mm hệ số ép chặt kc= 0,85 + Chọn mật độ từ cảm B =1T tụ ta có số vịng dây sơ cấp : w1 = = ( vòng) + Chọn mật độ dòng điện J1= J2= 2,75 (A/mm2) Tiết diện dây quấn sơ cấp: S1= = = 0,018 (mm2) Đường kính dây quấn sơ cấp : d1= = 0,15 (mm) Chọn d1= 0,18 mm để đảm bảo độ bền Đường kính có kể cách điện: dlcd = 0,12 (mm) + Số vòng dây quấn thứ cấp : W2= (vòng) Ta chọn W2 = 249 vòng + Tiết diện dây quấn thứ cấp: S2= (mm2) + Đường kính dây quấn thứ cấp : d2= (mm) Chuẩn hố đường kính : d2 = 0,3 (mm) Đường kính có kể đến cách điện : d2cd = 0,35 (mm) Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suÊt + Có kld= c= Thay số (chọn hệ số lấp đầy kld =0,7) cửa sổ có chiều rộng là: c = (mm) Chọn c = 12 mm + Tính chọn điơt cho chỉnh lưu nguồn ni: Dịng điện hiệu dụng qua điôt: IĐhd = = (A) Điện áp ngược lớn mà điôt phải chịu: UNmax= U2 = 22 (v) Chọn điơt có dịng định mức: Idm Ki IĐhd =10 0,1315 = 1,315 (A) Chọn điơt có điện áp ngược lớn nhất: Un = ku UNmax = 2.22 = 44 (V) Chọn điôt loại KII208A có thơng số: Dịng điện định mức: Idm = 1,5 (A) Điện áp ngược cực đại điôt: UN = 100 (V) 12 Mạch hạn chế Mạch hạn chế điều khiển truyền động điện thường bố trí để hạn chế lượng đặt dịng điện mơmen hạn chế tín hiệu điều khiển Mạch hạn chế đơn giản sau: Do ta có đặc tính mạch hạn chế Giá trị điện áp chỉnh định chiết áp P1 P2 13 Khâu tích phân Điện áp đưa vào đầu OA1 chọn 8V Điện áp đặt 12V: chọn R9 = 10 V, có cơng suất P = 0,125W Vậy sụt áp R9 UR9 = Chọn VR1 = 1K có cơng suất 0,125W, điện áp đầu UVR1 = 10 Vậy ta có: VR1 = ( ) Chọn R11 = R13 = 400 Điện áp đầu vào âm OA2 UOA2ơ = 10 – =2 V (do điện áp máy phát tốc 8V) Kl = R2 = 0,25 R11 = 400 0,25 = 100 ( ) Chọn tụ C3 = 0,68 F.Lúc số tích phân điều chỉnh Tr: Tơr = C2.R12 = 0,68.10-6.100 = 0,068 ms Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án điện tử công suất Kết luận Hiện nay, việc ứng dụng thành tựu khoa học tiến vào thực tế ngành sản xuất nước ta khơng cịn điều mẻ,song việc ứng dụng ứng dụng vào đầu lại vấn đề lớn cần giải Chính việc nghiên cứu triển khai thành tựu khoa học kỹ thuật đặc biệt hệ thống điều khiển tự động hóa vào thực tế mang ý nghĩa lớn Qua trình tìm hiểu nghiên cứu em đ• có kiến thức mạch tự động cấp kích từ cho động đồng Mạch đảm bảo cho trình khởi động động theo chế độ khởi động không đồng Trong trình làm việc phải cho phép chế độ kích thích khoảng thời gian điều chỉnh Do điều khiện khách quan lượng kiến thức thân hạn chế nên em mong nhận sử bảo thầy cô giáo Một lần em xin chần thành cảm ơn thầy giáo Phạm Quốc Hải thầy cô giáo mơn đ• nhiệt tình hướng dẫn, động viên tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Hà nội, tháng – 2004 Sinh Viờn V Th Bớch Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com §å án điện tử công suất Ti liu tham kho Hướng dẫn thiết kế mạch điển tử công suất – Phạm Quốc Hải Hướng dẫn thiết kế mạch điển tử công suất – Trần Văn Thịnh Điển tử cơng suất – Nguyễn Bính Điển tử cơng suất điều khiển động điện – Cyrlw.lander biên dịch Lê Văn Danh Máy điện – biên dịch Vũ Gia Hanh – Phan Tử Thụ Điều chỉnh tự động truyền động điện Nguyễn Văn Liễn – Bùi Quốc Khánh – Phạm Quốc Hải – Dương Văn Nghi Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... án có nhiệm vụ thiết kế mạch tự động cấp kích từ cho động đồng Mạch đảm bảo trình khời động cho động theo chế độ khởi động khơng đồng Trong q trình làm việc phải cho phép chế độ kích thích thời... chiều Hệ kích từ dùng máy từ xoay chiều kích từ kết hợp với chỉnh lưu Hệ từ kích thích II Sơ đồ chỉnh lưu Chỉnh lưu pha Chỉnh lưu ba pha Chương 3: Sơ đồ nguyên lí mạch thiết kế I Mạch lực II Mạch. .. tác động Nếu chế độ không đồng bộ, hệ số trượt s lớn s0 phải điều chỉnh dịng kích từ: tăng dịng kích từ để kéo vào động II Yêu cầu công nghệ yêu cầu kỹ thuật Mạch tự động cấp kích từ cho động