ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP GVHD : ThS VÕ KHÁNH THOẠI SVTH : Hà Tiến Đạt LHP : 221DADTCS2002 MSV : 1911505510210 Đà Nẵng, tháng 06 năm 2022 Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Khoa Điện – Điện tử CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc -o0o - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Họ tên sinh viên: Hà Tiến Đạt Lớp: 19TDH2 GVHD: Võ Khánh Thoại 1.Tên đề tài: Thiết kế chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Các số liệu ban đầu: Nguồn điện lưới xoay chiều pha 220/380V Động điện chiều kích từ độc lập: Pđm= 13 KW; Uđm=220 V; nđm= 1400 vg/ph; ηđm= 0,84 ; J=… 0,54… kgm2 Hệ số dự trữ điện áp: Ku= 1,5 ÷ 1,8 Hệ số dự trữ dịng điện: Ki= 1,1 ÷ 1,4 Nội dung Chương 1: Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tôc độ động cách thay đổi điện áp phần ứng Chương 2: Lý thuyết chỉnh lưu tia ba pha Chương 3: Thiết kế tính chọn phần tử mạch động lực Chương 4: Thiết kế tính chọn phần tử mạch điều khiển Chương 5: Mạch bảo vệ kết luận Chương 6: Mô mạch Matlab/Simulink Bản vẽ: (A1) Bản vẽ tổng thể gồm sơ đồ nguyên lý mạch động lực, mạch điều khiển bảo vệ Tài liệu tham khảo: Các tài liệu môn học Kiểm tra tiến độ đồ án (Giáo viên HD ký lần SV đến gặp thông qua đồ án) Đà Nẵng, ngày 26 tháng 02 năm 2022 Giảng viên hướng dẫn Võ Khánh Thoại ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, điện tử công suất đóng vai trị quan trọng q trình cơng nghiệp hố đất nước Sử dụng ứng dụng điện tử công suất hệ thống truyền động điện lớn nhỏ gọn phần tử bán dẫn việc dễ dàng tự động hố cho q trình sản xuất Các hệ thống truyền động điều khiển điện tử công suất đem lại hiệu suất cao Kích thước, diện tích lắp đặt giảm nhiều so với hệ truyền động thông thường như: khuếch đại từ, máy phát - động Và để đáp ứng nhu cầu ngày khắc khe cơng nghiệp điện tử công suất phải nghiên cứu, phát triển để giải pháp tối ưu Đặc biệt cách mạng cơng nghệ 4.0 tự động hóa cơng nghiệp có vai trị quan trọng Do nhà máy, phân xưởng cần phải có thiết bị tự động đòi hỏi bền bỉ, độ an tồn, xác cao Đó nhiệm vụ điện tử công suất cần phải giải Trong công nghiệp đại ngày nay, động điện chiều coi loại máy điện quan trọng Mặc dù động điện xoay chiều có tính ưu việt cấu tạo giản đơn, công suất lớn… Nhưng khơng thể hồn tồn thay động điện chiều Đặc biệt thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng máy cán thép, máy công cụ lớn đầu máy điện Vì việc điều khiển động điện chiều cách ổn định, xác nhiệm vụ điện tử công suất Ở đồ án này, em xin trình bày phương pháp điều khiển động điện chiều Đó “Thiết kế bợ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập” SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI LỜI CẢM ƠN Là sinh viên ngành Tự động hóa, việc trang bị cho kiến thức điện tử công suất điều cần thiết Đồ án môn học điện tử công suất công cụ hữu hiệu để em bổ sung, mở rộng tổng kết kiến thức điện công suất Qua đồ án môn học Điện tử công suất với đề tài: "Thiết kế chỉnh lưu hình tia ba pha điều khiển động điện chiều kích từ độc lập", giúp em hiểu rõ về: động điện chiều, Thyristor, chỉnh lưu hình tia ba pha, khâu điều khiển, vi mạch TCA780, mạch bảo vệ,…cũng cách tính tốn thơng số linh kiện mạch Với hướng dẫn thầy: ThS.Võ Khánh Thoại em tiến hành nghiên cứu thiết kế đề tài Mặc dù vậy, trình thực đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót Nếu có sai sót kính mong thầy bạn góp ý để em hồn thiện có hội bổ sung vào vốn kiến thức Em xin chân thành cảm ơn!!! SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI LỜI CAM ĐOAN Đề tài sinh viên tự thực dựa vào việc tham khảo số tài liệu không chép tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có lận xin chịu trách nhiệm nội dung đồ án Sinh viên thực Hà Tiến Đạt SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .1 LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 12 1.1 Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập 1.2 Cấu tạo hoạt động máy điện chiều 1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động 1.3.1 Điều chỉnh R phần ứng cách mắc điện trở phụ Rf 1.3.2 Thay đổi điện áp phần ứng 1.3.3 Thay đổi từ thông 1.4 Điều chỉnh tốc độ dộng thay đổi điện áp phần ứng CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 25 2.1 Tổng quan chỉnh lưu tia ba pha 2.2 Chỉnh lưu không điều khiển 2.2.1 Sơ đồ dạng sóng 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 2.2.3 Thông số 2.3 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển 2.3.1 Sơ đồ dạng sóng 2.3.2 Hoạt động sơ đồ tải trở 2.3.3 Thông số 2.4 Hoạt động tải điện cảm 2.4.1 Giới thiệu 2.4.2 Thông số 2.5 Chỉnh lưu có điều khiển có diode xả lượng SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC 31 3.1 Sơ đồ mạch động lực 3.2 Nguyên lý hoạt động 3.3 Tính chọn thyristor 3.4 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu 3.4.1 Tính cơng suất biểu kiến máy biến áp 3.4.2 Điện áp pha sơ cấp máy biến áp 3.4.3 Điện áp pha thứ cấp máy biến áp 3.4.4 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp 3.4.5 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp 3.5 Tính sơ mạch từ 3.5.1 Tiết diện sơ trụ 3.5.2 Đường kính trụ 3.5.3 Chọn loại thép 3.5.4 Chọn tỷ số 3.6 Tính tốn dây quấn 3.6.1 Số vòng dây pha sơ cấp máy biến áp 3.6.2 Số vòng dây pha thứ cấp máy biến áp 3.6.3 Chọn sơ mật độ dòng điện máy biến áp 3.6.4 Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp 3.6.5 Tính lại mật độ dịng điện cuộn sơ cấp 3.6.6 Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp 3.6.7 Tính lại mật độ dòng điện cuộn sơ cấp 3.7 Kết cấu dây dẫn sơ cấp 3.7.1 Tính sơ số vịng dây lớp cuộn sơ cấp 3.7.2 Tính sơ lớp dây cuộn sơ cấp 3.7.3 Chọn số lớp 3.7.4 Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp 3.7.5 Chọn ống dây làm vật liệu cách điện có bề dày 3.7.6 Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp 3.7.7 Đường kính ống cách điện SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI 3.7.8 Đường kính cuộn dây sơ cấp 3.7.9 Chọn bề dày hai lớp dây cuộn sơ cấp 3.7.10 Bề dày cuộn sơ cấp 3.7.11 Đường kính cuộn sơ cấp 3.7.12 Đường kính trung bình cuộn sơ cấp 3.7.13 Chiều dài dây quấn sơ cấp 3.7.14 Chọn bề dày cách điện sơ cấp thứ cấp 3.8 Kết cấu dây dẫn thứ cấp 3.8.1 Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp 3.8.2 Tính sơ số vòng dây lớp cuộn thứ cấp 3.8.3 Tính sơ lớp dây cuộn thứ cấp 3.8.4 Chọn số lớp dây quấn thứ cấp 3.8.5 Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp 3.8.6 Đường kính cuộn dây thứ cấp chọn a12 = 1,0 (cm) 3.8.7 Chọn bề dày cách điện lớp dây cuộn thứ cấp 3.8.8 Bề dày cuộn thứ cấp n12 = (lớp) 3.8.9 Đường kính ngồi cuộn dây thứ cấp 3.8.10 Đường kính trung bình cuộn thứ cấp 3.8.11 Chiều dài dây quấn thứ cấp 3.8.12 Đường kính trung bình cuộn dây 3.8.13 Chọn khoảng cách hai cuộn thứ cấp 3.9 Tính kích thước mạch từ 3.9.1 Với đường kính trụ d = cm, ta có số bậc nửa tiết diện trụ 3.9.2 Toàn tiết diện bậc thang trụ 3.9.3 Tiết diện hiệu trụ 3.9.4 Tổng chiều dày bậc thang trụ 3.9.5 Số thép dùng bậc 3.9.6 Tiết diện hiệu gông (khq = 0,95) 3.9.7 Số thép dùng gông SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI 3.9.8 Tính xác mật độ từ cảm trụ 3.9.9 Mật độ tự cảm gông 3.9.10 Chiều rộng cửa sổ 3.9.11 Tính khoảng cách tâm trục 3.9.12 Chiều rộng mạch từ 3.9.13 Chiều cao mạch từ 3.10 Tính khối lượng sắt đồng 3.10.1 Thể tích trụ 3.10.2 Thể tích gơng 3.10.3 Khối lượng trụ 3.10.4 Khối lượng gông 3.10.5 Khối lượng sắt 3.10.6 Thể tích đồng 3.10.7 Khối lượng đồng 3.11 Tính thơng số máy biến áp 3.11.1 Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp 75ºC 3.11.2 Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp 75ºC 3.11.3 Điện trở máy biến áp qui đổi thứ cấp 3.11.4 Sụt áp điện trở máy biến áp 3.11.5 Điện kháng máy biến áp quy đổi thứ cấp 3.11.6 Điện cảm máy biến áp qui đổi thứ cấp 3.11.7 Sụt áp điện kháng máy biến áp 3.11.8 Sụt áp máy biến áp 3.11.9 Điện áp trê động có góc mở αmin = 10ºC 3.11.10 Tổng trở ngắn mạch quy qui đổi thứ cấp 3.11.11 Tổn hao ngắn mạch máy biến áp 3.11.12 Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phụ 3.11.13 Điện áp ngắn mạch tác dụng 3.11.14 Điện áp ngắn mạch phản kháng SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI 3.11.15 Điện áp ngắn mạch phần trăm 3.11.16 Dòng điện ngắn mạch xác lập 3.11.17 Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại 3.11.18 Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên dòng điện chuyển mạch 3.11.19 Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu 3.12 Thiết kế cuộn kháng lọc 3.12.1 Xác định góc mở cực tiểu cực đại 3.12.2 Xác định thành phần sóng hài 3.12.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc 3.12.4 Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 49 4.1 Xác định yêu cầu 4.1.1 Nguyên tắc điều khiển 4.1.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcos 4.2 Lựa chọn thiết kế mạch điều khiển 4.2.1 Vi mạch TCA 780 4.2.2 Khâu khuếch đại xung 4.3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển 4.4 Tính chọn thơng số phần tử mạch điều khiển 4.4.1 Tính chọn phần tử khâu khuếch đại xung 4.4.2 Chọn phần tử bên TCA 780 4.4.3 Tính tốn máy biến áp đồng pha 4.4.4 Tính chọn biến áp xung 4.4.5 Sơ đồ hệ thống hoàn chỉnh CHƯƠNG MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 64 5.1 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực 5.1.1 Giới thiệu 5.1.2 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn 5.1.3 Bảo vệ dòng điện cho van 5.1.4 Bảo vệ điện áp cho van SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I 1= Ig =150 (mA ) Mạch từ: Chọn vật liệu sắt từ 330, lõi sắt từ có dạng hình chữ nhật, làm việc phần đặc tính từ hố tuyến tính BS = 2,2 T, ∆B = 1,7 T làm việc f = 50 Hz, có khe ∆H = 50 A/m Từ thẩm lõi thép từ: μ= ΔB 1,7 = =2,7∗10 μ0 Δ H 50∗4 π 10−7 Vì mạch từ có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình Sơ ta chọn chiều dài trung bình đường sức: L = 0,1 m; khe hở lkh = 10-5 μtb = L l kh + L μ = 0,1 10−5 + 0,1 2,7∗1 =7,3∗10 Thể tích lõi sắt từ: V =φ1= μtb∗μ0∗t X∗S∗U S 2∗I ΔB = 7,3∗103∗4 π∗1 0−7∗5∗1 0−4∗0,15∗15,2∗0,15 0,7 = 1,02 *10-6 (m) = 1,02 (cm3) Chọn thể tích (cm3) Chọn số liệu thiết kế: l = (cm), a = =1,5 (cm) Số vòng dây cuộn sơ cấp biến áp xung: W 1= −4 U 1∗t x1 15,2∗5∗1 = =95(v ò ng) Δ B∗φ∗K 0,7∗1,5∗0,76∗1 0− Số vòng dây cuộn thứ cấp biến áp xung: W 2= SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT U2 7,6∗95 ∗W 1= =47,5(v ò ng) U1 15,2 61 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI 4.4.5 Sơ đồ hệ thống hồn chỉnh SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 62 ĐỜ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI - Nguyên lý hoạt động sơ đồ Với sơ đồ nguyên lý trên, Thyristor nối theo nhóm catot chung nên phần tử chỉnh lưu có đặc điểm sau: Thyristor dẫn điện Thyristor có anot nối với điện áp cao phải kích xung đồng pha với điện áp pha Thyristor dẫn điện gánh trọn dịng điện tải Khi có Thyristor dẫn điện hai Thyristor cịn lại khơng dẫn (nếu ta xét bỏ qua chuyển mạch) Để tiến hành điều chỉnh tốc độ động cơ, người ta thay đổi góc kích  Thyristor thay đổi điện áp chỉnh lưu, làm cho điện áp đặt lên phần ứng động thay đổi Xét hai trường hợp: + Khi  = 0: Ta kích Thyristor thời điểm chuyển mạch tự nhiên làm cho điện áp trung bình cực đại: Udo = Udmax Trong đó: + Udo : Điện áp chỉnh lưu thời điểm  = + m : Số pha chỉnh lưu (m = ) + U2f : Điện áp pha thứ cấp máy biến áp + Khi   0: Ud = Udmaxcos + Khi <  < 30o: Dòng chỉnh lưu liên tục Trong khoảng thời gian t1t2 điện áp Ua có giá trị lớn nhất, đồng thời thời điểm t1 kích xung cho T1 T1 nhận xung kích nên dẫn điện, mở cho dịng điện chạy qua cịn hai van T2 T3 bị khóa Sau thời điểm t2 trở Ub có giá trị lớn Tại t2, kích xung cho T2 nên T2 dẫn Lúc ta có Ua < Ub nên anốt T1 có điện thấp so với katốt nó, T1 bị khóa Tương tự, thời điểm t3, T3 dẫn T1 T2 bị khóa Như Thyristor cho dịng chạy qua khoảng thời gian 120 điện giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu Thyristor: Điện áp ngược đặt lên Thyristor hiệu số điện anốt katốt Thyristor Khi T2 dẫn: SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 63 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI Khi T3 dẫn: Điểm cực trị điện áp ngược đặt lên T1 là: Dịng điện chỉnh lưu san có giá trị: Giá trị trung bình dịng điện chạy qua Thyristor là: + Khi 300 <  < 900: Điện áp tức thời âm số khoảng + Khi  = 900: Điện áp trung bình Udtb = Ta nhận thấy: Trong khoảng <  < 900, biến đổi làm việc chế độ chỉnh lưu với điện áp Ud > Và khoảng 900 <  < 1800, biến đổi làm việc chế độ nghịch lưu với Ud < Mối quan hệ U d = f (  ) chỉnh lưu Thyristor biểu diễn sau: Hình 4.12 Đặc tính điều chỉnh Ud = f ( ) SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 64 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI CHƯƠNG MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 5.1 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực 5.1.1 Giới thiệu Các phần tử bán dẫn công suất sử dụng ngày rộng rãi, có nhiều ưu điểm như: gọn nhẹ, làm việc với độ tin cậy cao, tác động nhanh, hiệu suất cao, dễ dàng tự động hố… Tuy nhiên phần tử bán dẫn cơng suất khó tính tốn hay bị hư hỏng nhiều nguyên nhân khác Do cần phải bảo vệ Thyristor, cần phải tôn trọng tỉ số giới hạn sử dụng nhà chế tạo định với phần tử - Điện áp ngược lớn - Giá trị trung bình lớn dòng điện - Nhiệt độ lớn thiết bị - Tốc độ tăng trưởng lớn dòng điện di dt - Thời gian khoá toff - Thời gian mở ton - Dịng điện kích thích - Điện áp kích Các phần tử bán dẫn cơng suất cần bảo vệ chống nhiều cố bất ngờ xảy gây nhiễu loạn nguy hiểm như: ngắn mạch tải, điện áp dòng điện 5.1.2 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn Khi van bán dẫn làm việc, có dịng điện chạy qua, van có sụt áp U, có tổn hao công suất p Tổn hao sinh nhiệt, đốt nóng van bán dẫn Mặc khác, van bán dẫn phép làm việc nhiệt độ cho phép (T cp), nhiệt độ cho phép van bị phá hỏng Để van bán dẫn hoạt động an tồn, khơng bị chọc thủng nhiệt, chọn thiết kế hệ thống tỏa nhiệt hợp lý Tính tốn cánh tỏa nhiệt: Thơng số cần có: + Tổn thất công suất Thyristor: p = U*Ilv = 1,8*40,61 = 73,1 (W) Δp + Diện tích bề mặt tỏa nhiệt: S M = K × τ m Trong đó: p tổn hao công suất W  độ chênh nhiệt độ so với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = ¿ ¿C) Nhiệt độ làm việc cho phép Thyristor Tcp = 12 5¿ ¿ C) Chọn nhiệt độ cánh tỏa nhiệt Tlv = ¿ ¿C) SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 65 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI  = Tlv  Tmt ¿ 80−40=4 0¿ ¿ C) Km: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu xạ Chọn K m =8(W/ m 2o C) Vậy SM = ∆p 73,1 = = 0,23 (m2) k M∗τ 8∗40 Chọn loại cánh tỏa nhiệt có 12 cánh, kích thước cánh: b =10×10(cm×cm) Tổng diện tích tỏa nhiệt cánh STN = 12*2*10*10 = 2400 (cm2) Hình 5.1 Hình dáng kích thước giới hạn cánh tỏa nhiệt van bán dẫn 5.1.3 Bảo vệ dòng điện cho van - Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động cắt mạch tải ngắn mạch Thyristor, ngắn mạch đầu biến đổi, ngắn mạch thứ cấp MBA ngắn mạch chế độ nghịch lưu + Chọn aptomat có: Dịng điện làm việc chạy qua aptomat: Ilv = S ba √3∗380 = 16250 =24,7 ( A) √ 3∗380 Dòng điện aptomat cần chọn: Idm= 1,1*Ilv = 1,1*24,7 = 27,14 (A) ,Udm = 380(V) Có tiếp điểm chính, đóng cắt tay nam châm điện Chỉnh định dòng ngắn mạch: Inm = 2,5*Ilv = 2,5*24,7 = 72,1 (A) Dòng tải : Iqt =1,5*Ilv = 1,5*24,7 = 37,05 (A) Từ thông số chọn aptomat + Chọn cầu dao có dịng định mức: Iqt =1,1*Ilv =1,1*24,7 = 27,14 (A) = 28 (A) Cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn sửa chữa hệ thống truyền động dùng để đóng cắt nguồn chỉnh lưu khoảng cách từ nguồn cấp tới chỉnh lưu đáng kể + Dùng dây chảy: tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch Thyristor, ngắn mạch đầu chỉnh lưu - Nhóm 1cc: dịng điện định mức dây chảy nhóm 1cc: I1cc = 1,1*I2 = 1,1*57,43 = 63,2 (A) SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 66 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI  Chọn 1cc loại 70 (A) Trong đó: I2 dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA - Nhóm 2cc: dịng điện định mức dây chảy nhóm 2cc: I2cc = 1,1*Ihd = 1,1*40,61 = 44,7 (A)  Chọn 2cc loại 50 (A) Trong đó: Ihd dịng điện làm việc van Ihd = Ilv (vì Ilv đc tính theo Ihd) - Nhóm 3cc: dịng điện định mức dây chảy nhóm 3cc: I3cc = 1,1*Id = 1,1*70,34 = 77,4 (A)  Chọn 3cc loại 80 A Trong đó: Id dịng qua tải phần tính chọn Thyristor 5.1.4 Bảo vệ điện áp cho van Bảo vệ điện áp cho trình đóng cắt Thyristor thực cách mắc R-C song song với Thyristor Khi có chuyển mạch, điện tích tích tụ lớp bán dẫn phóng ngồi tạo dịng điện ngược khoảng thời gian ngắn, biến thiên nhanh chóng dịng điện ngược gây suất điện động cảm ứng lớn điện cảm làm cho điện áp Anot Ktot Thyristor Khi có mạch mắc R-C song song với Thyristor tạo mạch vịng phóng điện tích q trình chuyển mạch nên Thyristor khơng bị q điện áp Thơng thường : R1 =(5÷30) (); C1 = (0,25÷4) (F) Theo tài liệu : R1 =5,1 (); C1 = 0,25(F) Bảo vệ xung điều khiển từ lưới điện ta mắc mạch R-C (Hình 2.9) nhờ có mạch lọc mà đỉnh xung gần nằm lại hoàn toàn điện trở đường dây Trị số R-C chọn : R2 =12,5 () ; C2 = (F) SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 67 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI Hình 5.2 Mạch R-C bảo vệ điện áp chuyển mạch Hình 5.3 Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới 5.1 Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 68 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI Hình 5.4 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực 5.2 Kết luận Với mục tiêu đồ án, qua trình tìm hiểu nghiên cứu với hướng dẫn tận tình thầy: ThS Võ Khánh Thoại, giúp đỡ bạn lớp em hoàn thành đề tài “Thiết kế chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập”, rút kết luận sau: - Đề tài giới thiệu tổng quan động điện chiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động kích từ độc lập - Giới thiệu Thyristor ngun lý chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển sử dụng Thyristor - Thiết kế, tính tốn phần tử, thông số mạch động lực, mạch điều khiển mạch bảo vệ giải thích nguyên lý điều khiển chỉnh lưu tia ba pha Đồ án giúp em cố kiến thức học động điện chiều, Thyristor, nguyên lý chỉnh lưu Và hiểu bước thiết kế chỉnh lưu, việc tính tốn thơng số linh kiện chọn mạch Trong trình thực hiện, chắn tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô hội đồng để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 69 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI CHƯƠNG MÔ PHỎNG MẠCH TRÊN MATLAB/SIMULINK 6.1 Mô chỉnh lưu pha tia dùng THYRISTOR Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu tia pha Thyristor Simulink Với thông số: Rư = 0.25 (Ω); Lư = 1,777*10-3(H); anpha = 30º; T = 0,01 (s) SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 70 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI Ta dạng sóng: Hình 6.2 Dạng sóng chỉnh lưu tia pha Thyristor Simulink  Nhận xét: Ta thấy, thí nghiệm với tải trở dịng áp dẫn trung bình lần chu kỳ + Khi góc anpha lớn dần ta thấy gián đoạn điện áp biểu thị áp đo + Khi ta cho thí nghiệm thêm với tải cảm ta thấy dẫn áp tải khác biệt so với tải trở điện áp dần đạt giá trị xuống biên âm (-) SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 71 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI 6.2 Mơ động DC Hình 6.3 Mơ hình động của động cơ một chiều kích từ độc lập với từ thơng kích từ khơng đởi Hình 6.4 Chương trình mfile Matlab SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 72 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI Hình 6.5 Chạy chương trình ta kết mfile Hình 6.6 Mơ hình động DC Simulink SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 73 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG ŚT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI Hình 6.7 Mơ hình động cơ một chiều kích từ độc lập Simulink Với T = 0,06(s), ta được: Hình 6.8 Kết dạng sóng SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 74 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: ThS VÕ KHÁNH THOẠI TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện tử cơng suất - Nguyễn Bính Điện tử cơng suất lý thuyết thiết kế ứng dụng - Lê Văn Doanh Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử cơng suất - Trần Văn Thịnh Thiết kế máy biến áp điện lực - Phan Tử Thụ SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT 75