Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ roto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung

Vì vậy, với đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung” em không có tham vọng đi sâu vào tất cả các vấn đề

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay động cơ điện có mặt ở khắp nơi trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống, đặc biệt là trong công nghiệp Khi động cơ điện được đưa vào ứng dụng rộng rãi thì việc thiết lập một hệ thống tự động điều chỉnh để đạt được sự tối ưu về các chỉ tiều kinh tế, kỹ thuật là một vấn đề quan trọng

Với việc ứng dụng rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử - tin học, các hệ truyền động điện được phát triển và có những thay đổi đáng kể Đặc biệt, do công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không những đáp ứng được yêu cầu tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thước và hạ giá thành của hệ truyền động.

Mặc dù là một lĩnh vực tương đối hẹp nhưng truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn luôn luôn có những vấn đề hết sức hấp dẫn và cũng rất phức tạp Vì vậy, với đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung” em không có tham vọng đi sâu vào tất cả các vấn đề của lĩnh vực này Những kết quả được trình bày trong bản đồ án môn tốt nghiệp này mới chỉ là những kết quả bước đầu Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này,

em đã thực hiện được các nhiệm vụ sau:

Tổng quan các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

ba pha.

Lựa chọn và tính toán mạch động lực.

Lựa chọn và tính toán mạch điều khiển.

Tổng hợp hệ thống điều khiển hai mạch vòng.

Trong quá trình thực hiện, chắc chắn bản thân em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Trung Sơn, đã tận tình hướng dẫn và cho nhiều ý kiến đóng góp

2

quý báu, tới tập thể Bộ môn Thiết Bị Điện - Điện Tử trường Đại Học Bách Khoa

Hà Nội và các bạn sinh viên đã tạo những điều kiện nghiên cứu tốt nhất trong suốt thời gian thực hiện bản đồ án tốt nghiệp này.

LỜI NÓI ĐẦU 1

………Chương I

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 5

A MẠCH ĐIỆN THAY THẾ VÀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 5

I Khái quát về động cơ không đồng bộ ba pha 5

II Mạch điện thay thế 6

III Đặc tính cơ của máy điện không đồng bộ 8

B CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 10

I Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số 10

1 Nguyên lý điều chỉnh 10

2 Các đặc tính điều chỉnh 12

3 Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 12

II Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi số đôi cực 13

III Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato 13

1 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh trở – kháng mạch stato 13

a Nguyên lý điều chỉnh 13

b Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 14

2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato 15

a Nguyên lý điều chỉnh 15

b Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 16

IV Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto 16

1 nguyên lý điều chỉnh 16

3

2 các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 17

V Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng sơ đồ nối tầng 18

1 Nguyên lý điều chỉnh 18

2 Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 19

……….Chương II

CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC 20

A CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA RÔTO DÂY QUẤN 20

B LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC 21

I Điều chỉnh xung điện trở mạch rôto 22

II Tính chọn điện trở phụ R 29

III Tính chọn các điốt chỉnh lưu D 33

IV Tính chọn tiristor 36

V Tính chọn cuộn kháng 37

1 Tính cuộn kháng lọc theo tác dụng thứ nhất 37

2 Tính cuộn kháng theo tác dụng thứ hai 39

VI Tính chọn các phần tử khóa tiristor T 40

1 Tính chọn tụ C 41

2 Tính chọn cuộn cảm L1 42

3 Tính chọn điốt D0 42

VII Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực 43

1 Sơ đồ động lực có các thiết bị bảo vệ 43

2 Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn 43

a Thiết kế tỏa nhiệt cho các điốt D 44

b Thiết kế tỏa nhiệt cho các tiristor 44

c Thiết kế tỏa nhiệt cho các điốt D0 45

3 Bảo vệ quá dòng cho van 46

……… Chương III 48

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 48

A LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 48

I Thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng 48

1 Nguyên lý điều khiển 48

2 Sơ đồ khối mạch điều khiển 49

II Thiết kế mạch điều khiển bằng mạch số 50

1 Nguyên lý điều khiển 50

2 Sơ đồ khối mạch điều khiển 51

III Kết luận 51

4

B THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN TẮC THẲNG

ĐỨNG 51

I Các khâu cơ bản 51

1 Khâu tạo tần số 51

2 Khâu so sánh 61

3 Khâu khuếch đại 63

II Tính toán các thông số của mạch điều khiển 65

1 Tính biến áp xung 66

2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng 68

3 Tính chọn tầng so sánh 70

4 Tính chọn khâu tạo tần số 71

5 Thiết kế nguồn cấp cho mạch điều khiển 71

……… Chương IV

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HAI MẠCH VÒNG 76

A GIỚI THIỆU CHUNG 76

B SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ RÔTO 76

I Tổng hợp mạch vòng dòng điện 80

II Tổng hợp mạch vòng tốc độ 82

III Tính toán các thiết bị trong sơ đồ tổng hợp điện – cơ 84

1 Bộ điều chỉnh dòng điện PI 84

2 Bộ điều chỉnh tốc độ P 85

3 Phần tử phản hồi dòng điện 85

4 Phần tử phản hồi tốc độ 86

……… Chương V

CÁC ĐẶC TÍNH CƠ 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

5

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC

ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

A MẠCH ĐIỆN THAY THẾ VÀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

I Khái quát về động cơ không đồng bộ ba pha

Trong quá trình khai thác sử dụng các tài nguyên thiên nhiên phục vụ chonền kinh tế quốc dân nói riêng và các hoạt động của xã hội nói chung, không thểkhông nói đến sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác Trong đó,động cơ điện là thiết bị biến đổi từ điện năng thành cơ năng có vai trò rất to lớntrong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, dân dụng và rất nhiều lĩnh vực khác

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ và kỹ thuật hiện đại Đặc biệttrong lĩnh vực điện tử và bán dẫn công suất (transistor công suất, tiristor, triac…)

đã tạo điều kiện cho việc sử dụng các động cơ điện có hiệu quả và đưa ra nhiềuphương án để lựa chọn những loại động cơ thích hợp

Hiện nay, động cơ điện không đồng bộ được sử dụng rộng rãi chiếm tỷ lệrất cao với mức công suất nhỏ từ vài chục W đến mức công suất trung bình hàngtrăm kW Với những ưu điểm nổi bật của nó như: giá thành hạ (chỉ bằng 1/6 động

cơ điện một chiều khi có cùng công suất), làm việc tin cậy chắc chắn, hiệu suấtcao… Ngoài ra động cơ không đồng bộ còn dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều

ba pha nên không cần trang bị thêm thiết bị biến đổi kèm theo, đỡ phức tạp cho

hệ thống Các lĩnh vực ứng dụng của động cơ không đồng bộ như:

Trong công nghiệp thường dùng làm nguồn lực cho máy cán thép loại vừa

và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ … Trong hầm mỏdùng làm máy tời hay quạt gió Trong nông nghiệp dùng trong các trạm bơm haymáy gia công nông sản phẩm Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày, động cơ điệnkhông đồng bộ cũng chiếm một vị trí rất quan trọng như làm quạt gió, máy bơmnước, tủ lạnh, máy điều hoà nhiệt độ… Cùng với sự phát triển của nền sản xuấtđiện khí hoá và tự động hoá thì phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộngày càng được cải thiện và mở rộng

6

Tuy nhiên, với mỗi loại động cơ đều có những nhược điểm riêng của nó.Đối với động cơ không đồng bộ bên cạnh những ưu điểm kể trên nó có một sốnhược điểm sau: Đặc tính điều chỉnh không tốt, cos thấp, khống chế các quátrình quá độ khó khăn Riêng đối với động cơ rô to lồng sóc có đặc tính khởi độngtương đối xấu Chính vì những lý do đó nên ứng dụng của nó trong một số điềukiện cụ thể còn có phần bị hạn chế.

Nói tóm lại, với những ưu điểm nổi bật của động cơ không đồng bộ thì việcứng dụng nó trong những lĩnh vực của cuộc sống ngày càng được phát triển và cảitiến về mọi mặt

II Mạch điện thay thế

Nói chung, trên stato của động cơ không đồng bộ có dây quấn m1 pha(thường m1 = 3), trên rôto có dây quấn m2 pha (m2 = 3 đối với động cơ rôto dâyquấn; còn đối với động cơ rôto lồng sóc thì m2 > 3) Như vậy trong động cơkhông đồng bộ có hai mạch điện không nối với nhau và giữa chúng chỉ có sự liên

hệ về cảm ứng từ Sau khi đã phân tích các quan hệ điện từ ta có được hệ phươngtrình cơ bản của động cơ không đồng bộ lúc rôto quay như sau:

Dựa vào các phương trình cơ bản trên, ta có thể thiết lập được mạch điệnthay thế hình T cho động cơ không đồng bộ khi rôto quay như sau:

7

;ZI

=E-

;I

='I+I

;E

='E

);

jx'+s

r'('I'E

=0

);

jx+(rI+E-

=U

m 0

• 1

•

0

• 2

• 1

•

1

• 2

•

2

2 2

• 2

•

1 1 1

• 1

• 1

U1 r'2(1-s)/s

I

1 -I'2I

Thường để thuận lợi cho tính toán, người ta biến đổi mạch điện thay thếhình T thành mạch điện thay thế hình à đơn giản hơn:

Trong đó:

m

1 1

Z

Z1



;

m 1

• 1

• 00

•

ZC

='

• 2

•

;I

=I-I

='I-I

='

• 2

• 1

• 2

• 1

• 00

•

(II)

8

Hình 3 Mạch điện thay thế hình à đơn

giản hóa của động cơ không đồng bộ.

III Đặc tính cơ của máy điện không đồng bộ

Từ sơ đồ mạch điện thay thế hình à đơn giản hóa, trị số hiệu dụng củadòng điện rôto đã quy đổi về stato I’2 là:

Trong đó: M đt – mômen điện từ của động cơ

Nếu bỏ qua các tổn thất phụ thì Mđt = Mcơ, ta ký hiệu:

Mđt = Mcơ = MCông suất đó được chia làm hai phần: công suất đưa ra trục động cơ Pcơ vàcông suất tổn hao trong rôto P2 nghĩa là:

2

2 2

2 =3I' r'P

nên

s

'r'I3M

0 2

2 2



=Thay (1) vào phương trình trên ta có phương trình đặc tính cơ:

9

]x+)s

'r+r[(

'rU3

=M

2 nm 2

2 1 0

2

2 f



(2)

(1)

2 nm 2

2 1

f 2

x)s

'rr(

U'

I







Hình 4 Đặc tính cơ của động cơ không

đồng bộ.

 (s=s th )



 

)xr

r2

U3M

2 nm

2 1 1

0

2 f th

++

2 2

th

nm 1

2

2 1 1

2

xr

'r)

'xx(r

'rs

s

M2M

th th

th

th th

as 2 + s

s + s s

as + 1 M 2

= M

th

x

' r



nm 0

2 f th

x2

U3M

0



s hệ số trượt của động cơ.

Do đó ta có:

s)-1(p

f

2 1

 = (7)

Từ phương trình trên ta thấy, muốn thay đổi tốc độ động cơ không đồng bộ

 ta có thể thực hiện bằng cách thay đổi các thông số: tần số nguồn f1, số đôi cực

p và hệ số trượt s Tương ứng với sự điều chỉnh các thông số trên ta có các

phương pháp điều chỉnh động cơ không đồng bộ:

- Thay đổi tần số f1 của nguồn cấp

- Thay đổi số cực 2p

- Điều chỉnh điện áp đặt vào stato

- Điều chỉnh điện trở mạch rôto

- Dùng sơ đồ nối tầng động cơ không đồng bộ

I Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số

1 Nguyên lý điều chỉnh

11

1 1

• 1

• 1

• 1

•

Z I - U

= f c

Tần số của lưới điện quyết định giá trị tốc độ góc của từ trường quay trongmáy điện, do đó bằng cách thay đổi tần số dòng stato ta có thể điều chỉnh đượctốc độ của động cơ Để thực hiện phương pháp điều chỉnh này ta dùng bộ nguồnbiến tần BT để cung cấp cho động cơ Sơ đồ tổng quát của hệ như sau:

Máy điện được chế tạo để hoạt động ở tần số định mức nên khi thay đổi

tần số chế độ làm việc của máy điện cũng bị thay đổi vì tần số có ảnh hưởng trựctiếp đến từ thông của máy điện Quan hệ này có thể được phân tích nhờ phươngtrình cân bằng điện áp đối với mạch stato của máy điện:

Như vậy khi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số thì ta cũng phảithay đổi điện áp một cách tương ứng

12

Hình 6 Các đặc tính điều chỉnh khi điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng tần số với các loại tải khác

nhau.

Người ta chứng minh được rằng, khi thay đổi tần số, nếu đồng thời điềuchỉnh điện áp sao cho hệ số quá tải của động cơ không thay đổi

)constM

/

M

( th c  thì chế độ làm việc của động cơ luôn được duy trì ở mứctối ưu giống như khi làm việc ở thông số định mức Khi đó hiệu suất và cosj củamáy trong toàn dải điều chỉnh gần như không đổi

2 Các đặc tính điều chỉnh

Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi điều chỉnh tần số không chỉphụ thuộc vào tần số mà còn phụ thuộc vào quy luật thay đổi điện áp, nghĩa là cònphụ thuộc đặc tính của phụ tải

3 Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổitần số có các ưu, nhược điểm sau:

 Ưu điểm

 Điều chỉnh vô cấp tốc độ quay của động cơ

 Dải điều chỉnh tốc độ D lớn

 Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ dùng biến tần mắc trực tiếp

từ lưới điện, do đó không cần các thiết bị biến đổi, nó sử dụngđộng cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có kết cấu đơn giản, vữngchắc, giá thành rẻ, có thể làm việc trong mọi môi trường

 Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng biến tần có thể hãm tái sinh chonên nguồn xoay chiều này có thể làm việc ở cả 4 góc tọa độ

 Nhược điểm

 Bộ biến tần có giá thành đắt do sử dụng nhiều linh kiện bán dẫn

và mạch điều khiển điện tử

 Phạm vi ứng dụng

 Hệ thống điều khiển tốc độ dùng biến tần có nhiều ưu điểm, songphạm vi ứng dụng của nó phụ thuộc nhiều vào yếu tố kinh tế Dovậy, trong thực tế biến tần thường được sử dụng khi có nhiềuđộng cơ cùng thay đổi tốc độ theo một quy luật chung Động cơkhông đồng bộ rôto dây quấn ít được sử dụng cùng với biến tần

do biến tần có thể điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ rôtolồng sóc một cách dễ dàng

II Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi số đôi cực

Khi thay đổi số đôi cực p của máy điện không đồng bộ, tốc độ từ trườngquay thay đổi và do đó tốc độ động cơ rôto cũng biến đổi theo Quan hệ đó thểhiện trong biểu thức tốc độ sau:

s)-1(p

f2

= 1

Động cơ đa tốc thường có rôto lồng sóc, vì rôto này có khả năng tự biến đổi

số cực rôto theo stato Do đó, số cực, điện trở và điện kháng rôto tự thay đổi nhịpnhàng với stato Đối vơi động cơ không đồng bộ rôto dây quấn, phương pháp nàyhiếm khi được sử dụng vì khi thay đổi số cực stato ta đồng thời phải thay đổi sốcực rôto, làm cho cấu trúc động cơ rất phức tạp

14

III Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato

1 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh trở – kháng mạch stato

a Nguyên lý điều chỉnh

Từ phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ:

]x+)s

'r+r[(

'rU3

=M

2 nm 2

2 1 0

2

2 f



Ta thấy, có thể làm biến dạng đặc tính cơ bằng cách nối vào mạch stato mộtđiện trở phụ hoặc một điện kháng phụ Trong thực tế, việc dùng điện trở phụ cóhiệu quả rất kém do có tổn hao trên bản thân nó, nên ít được sử dụng Sơ đồnguyên lý và các đặc tính điều chỉnh của động cơ không đồng bộ ba pha khi dùngkháng trong mạch stato như sau:

Từ mạch điện thay thế hình à đơn giản hóa của động cơ không đồng bộ tathấy, khi nối kháng vào mạch stato, dòng điện stato và rôto đều giảm xuống, do

đó mômen M của động cơ giảm xuống và trở nên nhỏ hơn mômen tải Mc nên hệ

sẽ giảm tốc Kết quả là động cơ sẽ chuyển sang làm việc xác lập ở tốc độ thấphơn tốc độ cơ bản

Từ phương trình (3) và (4) ta thấy, khi mắc thêm cuộn kháng vào stato, khi

đó điện kháng ngắn mạch xnm tăng và do đó, độ trượt tới hạn sthvà mômen tới hạn

Mthđều giảm như trên hình 7

15

Hình 7 Sơ đồ nguyên lý v các à các đặc tính điều chỉnh của động cơ không đồng bộ khi dùng kháng trong mạch trong mạch stato (x

b Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điềuchỉnh cuộn kháng ở mạch stato có những ưu, nhược điểm sau:

 Càng điều chỉnh sâu, mômen tới hạn và độ trượt tới hạn càng nhỏ,

do đó khả năng mang tải càng kém và độ ổn định tĩnh cũng nhưđộng của hệ càng thấp

 Độ chính xác đặt tốc độ kém do độ cứng của đặc tính cơ điềuchỉnh khá nhỏ

 Các chỉ tiêu năng lượng đều xấu, hiệu suất giảm rất nhanh khigiảm tốc độ và hệ số công suất cos thấp do nối thêm kháng

 Phạm vi ứng dụng

Phương pháp này có thể ứng dụng cho cả động cơ không đồng bộrôto lồng sóc và rôto dây quấn nó có nhiều nhược điểm do đó ítđược dùng trong thực tế

2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato

a Nguyên lý điều chỉnh

Để điều chỉnh điện áp người ta dùng bộ nguồn BĐ có điện áp ra thay đổitùy thuộc vào tín hiệu điều khiển Uđk với sơ đồ nguyên lý hình 8

16

Hình 8 Sơ đồ tổng quát của hệ truyền động điện không

đồng bộ có điều chỉnh điện áp nguồn.

=s

=s

U.M

=M

tn th u th

2 b th u

th

Khi thay đổi điện áp lưới, ví dụ khi giảm xuống còn x lần (x < 1) điện ápđịnh mức (U1 = xUđm) thì mômen sẽ giảm xuống còn x2 lần M = x2Mđm Nếumômen tải không đổi thì tốc độ giảm xuống còn hệ số trượt tăng lên

Theo công thức về mômen M = cmI’2, trong đó cm là hằng số, thì khi điện

áp lưới U1 = xUđm, thì sức điện động E và từ thông  cùng bằng x lần giá trị ban đầu và I’2 tăng lên 1/x lần Vì hệ số trượt:

1 2

2 2 1 t

®

2 cu

M

'r'Im

=P

P

=s

nên hệ số trượt s sẽ bằng 1/x2 lần hệ số trượt cũ và tốc độ động cơ điện ở điện áp

s-1(n

=

Khi điện áp khác với giá trị định mức, mômen tới hạn Mth sẽ thay đổi đổi tỷ

lệ với bình phương điện áp, còn độ trượt tới hạn sth thì giữ nguyên, nghĩa là:

Đặc tính điều chỉnh có dạng như sau:

b Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng điện áp cónhược điểm là làm việc không ổn định do hệ thống nhạy với sự thay đổi của điệnáp.

Giả sử động cơ đang làm việc xác lập với đặc tính tự nhiên có tải là Mc vàtốc độ là 1, điểm làm việc là điểm a trên đồ thị hình 10 Để điều chỉnh tốc độ tađóng một điện trở Rf vào cả ba pha rôto, khi đó điện trở mỗi pha rôto là

f

2

2 =r +R

R Điện trở rôto tăng, từ sơ đồ mạch điện thay thế hình  đơn giản hóa

ta thấy dòng điện stato I1 giảm đột biến và do đó mômen của động cơ cũng giảm

Do quán tính của động cơ nên tốc độ không thay đổi đột ngột Điểm làm việcchuyển từ điểm a đến điểm b Tại thời điểm đó, M < Mc nên hệ giảm tốc Mặtkhác, theo quan hệ (7), vì tốc độ giảm, độ trượt tăng nên suất điện động cảm ứngtrong rôto E2 tăng lên Do đó, dòng điện ở rôto và mômen động cơ lại tăng chođến khi M = Mc thì hệ xác lập nhưng với tốc độ mới 2 < 1 Trạng thái này ứngvới điểm a’ trên đặc tính điều chỉnh

Từ phương trình (3) và (4):

18

Hình 10 Sơ đồ nguyên lý v à các đặc tính cơ của động

cơ không đồng bộ điều chỉnh bằng điện trở.

U

R f

a' b

điện trở rôto thì độ trượt giới hạn sth tăng và mômen tới hạn Mth không đổi

2 Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng

V Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng sơ đồ nối tầng

1 Nguyên lý điều chỉnh

19

)xr

r2

U3M

2 nm

2 1 1

0

2 f th

++

2 2

th

nm 1

2

2 1 1

2

x r

' r )

' x x ( r

' r s

Hình 11 Sơ đồ nguyên lý khi đưa sức điện động phụ v o à các

mạch rôto của động cơ không đồng bộ để điều chỉnh tốc độ

của nó trong sơ đồ nối tầng.

=

• 2

• 2

Điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ trong các sơ đồ nối tầngđược thực hiện bằng cách đưa vào rôto của nó một sức điện động Ef Sức điệnđộng phụ này có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với sức điện động cảm ứngtrong mạch rôto E2 và có tần số bằng tần số rôto Sức điện động phụ có thể làxoay chiều hoặc một chiều như sơ đồ nguyên lý sau:

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ trong các sơ đồ này như sau:

Giả thiết Đ làm việc ở trạng thái động cơ nghĩa là nó tiêu thụ năng lượng từlưới và sinh năng lượng trượt ở mạch rôto Ps M0s Khi đưa Ef vào, dòngđiện rôto khi đó

Ta giả thiết Mc = const và động cơ đang làm việc xác lập trên đặc tính ứngvới một giá trị Ef nào đó Nếu tăng Ef lên thì dòng I2 giảm, mômen điện từ củađộng cơ giảm và có giá trị nhỏ hơn mômen Mc, nên tốc độ của động cơ giảm Khitốc độ giảm, độ trượt tăng làm cho E2 = E2nms tăng lên Kết quả là dòng điện rôto

I2 và mômen điện từ tăng lên Cho đến khi mômen của thiết bị nối tầng cân bằngvới mômen Mc thì quá trình giảm tốc kết thúc, động cơ làm việc với tốc độ nhỏhơn trước

Khi | E2 | = | Ef |, I2 = 0 động cơ có tốc độ không tải lý tưởng 0lt Khi Ef = 0động cơ làm việc trên đặc tính gần đặc tính tự nhiên

2 Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng

 Ưu điểm

Chỉ tiêu năng lượng cao do tận dụng được công suất trượt ở mạchrôto

20

 Nhược điểm

Mạch điều khiển và mạch động lực phức tạp dẫn đến chi phí vậnhành và sửa chữa lớn Phạm vi điều chỉnh tốc độ của hệ thốngkhông lớn lắm và mômen của động cơ giảm khi tốc độ giảmxuống

 Phạm vi ứng dụng

Phương pháp điều chỉnh công suất trượt thường áp dụng cho cáctruyền động công suất lớn vì khi đó tiết kiệm điện năng có ýnghĩa lớn Phương pháp này nên áp dụng cho các truyền động có

số lần khởi động, dừng máy và đảo chiều ít vì thường ta khởiđộng bằng phương pháp khác cho đến khi tốc độ đến vùng làmviệc thì mới sử dụng phương pháp này để điều chỉnh tốc độ

Kết luận:

Từ việc phân tích các ưu, nhược điểm của các phương pháp điều chỉnh tốc

độ động cơ không đồng bộ với động cơ trong yêu cầu của đồ án là động cơ khôngđồng bộ ba pha rôto dây quấn ta thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ dùng điệntrở xung rôto là thích hợp nhất

=

%10074,0.6,20.380.3

10.5,7

=

%100cos

IU3

P

=

3 m

® m

® 1

2 nm 2

2 1

f 2

x+)s

'r+r

U

='I

Hệ số trượt của động cơ:

3000

695p-1

=s

60f

np-1

=s

Như vậy, ta thấy khi p = 4 và khi đó s = 0,073 là hợp lý

Sức điện động của rôto khi quay ở tốc độ định mức:

V542,18

=254.073,0

=E

sE

=E

2

20 2

=254

380.95,0

=k

E

U95,0

=E

E

=k

e

20

1 20

1 e

=k

R f

U 1 =380V

~

AP K RN

§

Hình 12 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực hệ điều

chỉnh xung điện trở rôto.

x nm = 2,065 ;

U f = 220 V.

Thay các giá trị trên vào (*) ta có:

A759,15

=065,2+)073,0

932,0+04,1(

220

='I

2 2

2

Dòng điện định mức trong dây quấn rôto:

A377,22

=759,15.42,1

=I

'I.k

=I

2

2 i 2

B LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC

Động cơ trong yêu cầu của bài toán thiết kế là loại động cơ ba pha sử dụngđiện áp U1 = 380 V với tần số f1 = 50 Hz và điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cáchđiều chỉnh xung điện trở mạch rôto Do vậy, động cơ được mắc trực tiếp vào lướiđiện ba pha có điện áp U1 = 380 V với tần số f1 = 50 Hz

Ta điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh điện trởphụ mắc vào mạch rôto Hệ thống điện trở phụ bao gồm ba biến trở Rf mắc vào bapha của dây quấn rôto thông qua hệ thống vành trượt Sử dụng biến trở trong việcđiều chỉnh tốc độ động cơ là một phương pháp đơn giản nhưng có nhiều nhượcđiểm Phần lớn các nhược điểm đều liên quan đến dạng đặc tính cơ mềm và dùngđiện trở nhiều cấp trong mạch lực

23

K R

R f - điện trở điều chỉnh mạch rôto.

I Điều chỉnh xung điện trở mạch rôto

Để khắc phục một số nhược điểm quan trọng trên và mở ra khả năng tựđộng hóa hệ thống, người ta dùng phương pháp điều chỉnh xung điện trở Đây làmột phương pháp phát triển của phương pháp biến trở Sơ đồ nguyên lý củaphương pháp này như sau:

24

K R

R x

U ~

CL

Hình 14 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh xung điện

trở rôto kết hợp với bộ chỉnh lưu.

Đ

Sơ đồ này chỉ khác sơ đồ hình 10 ở chỗ sử dụng “điện trở xung” Rx Đểdùng Rx ta dùng một điện trở có giá trị không đổi R và một khóa K đóng cắt theochu kỳ

Nếu khóa K là lý tưởng, nghĩa là khóa có điện trở bản thân khi đóng là

Kkh= 0 và khi cắt là Rkh= , thì khi K đóng Rx= 0, và khi K cắt Rx=R Như vậy,điện trở phụ trong mạch rôto thay đổi theo chu kỳ từ 0 đến R và trong mạch rôto

từ r2 đến r2+R

Điện trở điều chỉnh trong trường hợp này sẽ có một giá trị tương đươngnằm giữa 0 và R Nó phụ thuộc vào tương quan giữa các thời gian đóng tđ và thờigian cắt tc của khóa Giá trị đó quyết định độ cứng của đặc tính cơ biến trở và trị

số tốc độ của truyền động điện

Trong thực tế, việc dùng cả ba điện trở xung ở trong mạch rôto làm chomạch điều khiển phức tạp và khó điều chỉnh Vì vậy, ta thường dùng một điện trởxung Rx và một bộ chỉnh lưu có sơ đồ như sau:

25

Bộ chỉnh lưu CL không cần yêu cầu cao về điện áp, do đó ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển Sơ đồ nguyên lý như sau:

Để dựng đặc tính cơ, ta phải tính đổi mạch một chiều với điện trở tươngđương Rtđ thành mạch xoay chiều ba pha với điện trở Rf trong mỗi pha, nghĩa là taphải quy đổi mạch điện hình 13 thành dạng mạch điện hình 10 Cơ sở để tính đổi

là nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở của hai trường hợp phải bằng nhau

Đối với sơ đồ hình 13, tại mỗi thời điểm dòng điện Iđ đều chạy qua hai pharôto và mạch điện một chiều Do đó:

)R+r2.(

I.k

=)R+r2.(

® t

2

1

=R

Hình 16 Biến thiên điện trở v dòng à các điện theo thời gian

khi điều chỉnh xung điện trở.

)R+r.(

I3

=)R+r2.(

I.k

=)R+r2.(

I

=

5,1

=23,1

 Điện trở tương đương

Ta có thể xác định điện trở tương đương Rtđ khi điều chỉnh xung một cáchgần đúng trên nguyên tắc đẳng trị nhiệt

Khi khóa K đóng, điện trở mạch vòng qua hai pha rôto còn là 2r2 nên dòng điện rôto tăng, còn khi khóa cắt, giá trị là R+2r2 nên dòng điện rôto giảm

Do ảnh hưởng của dây quấn trong động cơ nên mạch điện có tính cảm, do vậy dòng điện thay đổi theo quy luật hàm mũ như hình 14 Khi khởi động, nó tăng từ 0 theo một đường răng cưa lũy tiến Sau một thời gian đủ lớn, đường răng cưa đó trở nên xác lập và có Imax, Imin không thay đổi Trạng thái này gọi là “tựa xác lập”

Khi “tựa xác lập”, phương trình dòng điện là:

T dd

t d min

®

i ( trong khoảng thời gian tđ )

27

T dc

t c max c

i ( trong khoảng thời gian tc )

Trong đó :

I dd , I đc - là dòng xác lập ứng với trạng thái đóng và cắt của khóa K;

T đđ , T đc - là thời gian điện từ đóng và cắt của phần ứng khi khóa K đóng và cắt.

2

dd

r2

L

=

R+r2

L

=T

2 dc

Vì tần số đóng cắt đủ lớn nên ta có thể coi tđ, tc << Tdd , Tđc do đó dòng điệntăng và giảm theo một đường có thể coi là đường thẳng từ Imin đến Imax và từ Imax

đến Imin Như vậy trong cả hai khoảng thời gian đóng và cắt đều có một giá trịdòng trung bình

)I+I2

1

=

Itb max minNhiệt lượng tỏa ra trong toàn mạch trong cả chu kỳ là :

tb c 2

2

tb(2r +R).t +I 2r tI

=A

Mặt khác, nếu coi trong mạch có một điện trở cố định (Rtđ + 2r2) nào đótrong suốt cả chu kỳ thì Rtđ này phải đảm bảo cho dòng điện trong mạch đúngbằng Itb và cũng sẽ tỏa ra một nhiệt lượng đúng bằng A:

2 td 2 ck

tb(R +2r )tI

=A

 (12)

Trong đó t ck = t đ + t c

Cân bằng hai phương trình (11) và (12) ta có :

ck 2

® t

2 tb

® 2

2 tb c 2

2

tb.(R+2r ).t +I 2r t =I (R +2r ).tI

hay:

ck 2

® t

® 2

® ck

2)(t -t )+2r t =(R +2r )tr

2+R(nên:

)-1(R

=)t

t-1(R

=R

1  - độ rộng của xung điện trở.

Như vậy, điện trở cố định mạch rôto tương đương với điện trở xung theoquan hệ: Rtd R(1-)

28

t 0

Giá trị  có thể thay đổi từ 0 – 1 bằng ba cách sau:

a Giữ tck không đổi, thay đổi thời gian đóng khóa tđ , gọi là “điều rộng”

b Giữ tđ không đổi, thay đổi thời gian tck , gọi là “điều tần”

c Thay đổi cả tđ và tck, gọi là điều “rộng – tần”

Trong thực tế, người ta thường dùng phương pháp thứ nhất do điều khiển làđơn giản nhất

 Lựa chọn khóa K

Một phần tử quan trọng trong sơ đồ điều chỉnh xung điện trở mạch rôto làkhóa K Như ta thấy trên hình 13, tần số đóng cắt của khóa K ảnh hưởng đếndòng điện trong mạch rôto và ảnh hưởng đến sự làm việc của động cơ Khi tần sốcàng cao, tck càng nhỏ, dòng điện càng ít mấp mô hơn, do đó động cơ làm việc ổnđịnh hơn Tuy nhiên, khi tần số càng cao thì thiết bị làm khóa K càng phải có thờigian đóng, cắt càng nhỏ, do đó yêu cầu thiết bị tốt hơn, tốn kém hơn Trong thực

tế, người ta thường đóng khóa K theo tần số trong dải 200 Hz  2000 Hz

Với tần số đóng, cắt như vậy, ta không thể dùng các khí cụ cơ hoặc

điện-từ-cơ kiểu rơle- côngtăctơ để làm khóa K Các thiết bị này có độ tác động nhanhkém đến mức không thể điều khiển được dòng và tốc, chóng hư hỏng do tác động

ở tần số tương đối cao Hiện nay, người ta làm khóa K bằng các van bán dẫn nhưtiristor hoặc tranzitor

Tiristor thông thường có các trị số giới hạn cao nhất, chắc chắn, tổn haodẫn nhỏ, rẻ tiền nhưng mở chậm và chỉ có thể được khóa khi triệt tiêu dòng điệntải Tuy nhiên, với dải tần số 200 Hz  2000 Hz tiristor thông thường phù hợphơn và có thể chịu được điện áp ngược lớn Tranzitor lưỡng cực thích hợp với dảitần số 20 KHz  100 KHz Tranzitor trường thích hợp với dải tần số cao hơn 100KHz Tiristor dễ bảo vệ chống lại các sự cố

Từ các phân tích trên, với dải tần số 200 Hz  2000 Hz, ta dùng tiristor làmkhóa K là lựa chọn thích hợp nhất

Như trong sơ đồ hình 13, dòng điện tải id sau chỉnh lưu cầu là dòng điệnmột chiều, với tần số đập mạch fm =6f1 =300Hz

Như trên giản đồ sau, ta thấy, để làm khóa K bằng tiristor ta phải có thêmtiristor T1 nữa để khóa tiristor T do tiristor T không thể tự khóa

Hình 18 Sơ đồ mạch động lực của hệ điều chỉnh xung điện trở rôto.

U=380V ~

§D

L R

(+) (_)

 Nguyên lý hoạt động

Trạng thái ban đầu, cả hai tiristor T và T1 đều ở trạng thái khóa không dẫnđiện nên tụ điện C chưa được nạp điện Muốn khởi động bộ khóa, trước hết ta choxung điều khiển mở tiristor T1 Khi đó, tụ C được nạp tới trị số uc với cực tính ghitrong dấu ngoặc trên hình 18 Lúc này, dòng điện tải Id = 0, bộ khóa đã sẵn sànglàm việc

Để mở bộ khóa K, tại thời điểm ban đầu t = 0, ta cho xung điều khiển mởtiristor T, lúc này điện trở xung Rx = 0 Vì khi tiristor T mở đã mở nên tiristor T1

bị khóa lại do điện áp ngược đặt vào hai đầu của nó Đồng thời, tụ C được tíchđiện sẵn cũng phóng điện qua tiristor T, cuộn L1 và điốt D0, kết quả là tụ C đượcnạp theo cực tính ngược lại Tại thời điểm t = tđ muốn khóa tiristor T lại, chỉ cầncho xung điều khiển mở tiristor T1 Qua T1, điện áp trên tụ uc được đặt lên tiristor

T tạo nên một điện áp ngược khóa tiristor T lại, điện trở lúc này là R Vì T1mởdẫn điện nên tụ điện C lại được nạp điện đến giá trị uc, khi tụ đã nạo đầy thì

T1khóa lại, quá trình lặp lại như cũ

Độ rộng mỗi xung tđ là khoảng thời gian mở của tiristor T tương ứng vớikhoảng thời gian giữa xung mở tiristor T và xung mở tiristor T1 Ta có thể điềuchỉnh được độ rộng xung tđ theo ý muốn Chu kỳ tck tương ứng với khoảng thờigian giữa hai xung liên tiếp mở tiristor T

Để có bộ băm tần số cố định, ta giữ không đổi khoảng thời gian giữa haixung kế tiếp mở tiristor T, và điều chỉnh khoảng thời gian giữa xung mở tiristor T

và xung mở tiristor T1

31

t t t t t

Hình 19 Giản đồ các đường cong dòng điện v à các điện áp khi điều khiển xung điện trở rôto.

th

x

' r



nm 0

2 f th

x2

U3M



=

Như ở phần trên, ta đã chọn phương pháp giữ nguyên tck và thay đổi thờigian đóng tđ Tức là ta sẽ cấp cho các tiristor các xung điều khiển có tần số cốđịnh fck nhưng xung điều khiển của tiristor T1 sẽ cấp trước xung điều khiển tiristor

T một khoảng thời gian là tc = tck – tđ

II Tính chọn điện trở phụ R

Ta có dạng biểu thức Klox của động cơ không đồng bộ:

s

ss

s

M2M

th th

Giá trị điện trở Rf ảnh hưởng đến phạm vi điều chỉnh D Khi giá trị điện trở

Rf càng lớn thì phạm vi điều chỉnh càng lớn và đặc tính cơ càng mềm, và ngượclại, khi giá trị điện trở Rf càng nhỏ thì phạm vi điều chỉnh D càng nhỏ và đặc tính

Rf

U

Hình 20 Sơ đồ v à các đặc tính cơ khi thay đổi

điện trở rôto.

2 2

th

nm 1

2

x r

' r s





)xr

r2

U3M

2 nm

2 1 1

0

2 f th

++

=60

695 2

=60

n 2

2

m

® min

s/rad18

=4

73

=4

= ® m 2





 Đối với đặc tính cơ tự nhiên

33

dm th dm

th dm

dm th m

s

ss

s

M2M







Nm97

=073,0

403,0+403,0

073,0

276.2

=

M®m

403 ,

0 065 , 2 04 , 1

932 , 0 s

2 2

dm





Nm276)

065,204,104

,1(5,78.2

220.3M

2 2

2 dm

=60

750 2

=60

n 2

Đặc tính tự nhiên qua điểm (đm; Mđm) tức là:

 Đối với đặc tính biến trở khi mắc thêm điện trở Rf vào mỗi pha rôtoĐặc tính này qua điểm (2; 0,9Mđm) có hệ số trượt s2 tương ứng là:

771,0

=78,5

18-5,78

=

-=s

0

2 0 2

th 2

2 th m

®

S

S+SS

M2

=M9,0

Do mômen tới hạn là không đổi, Mth2 = Mth.đm = 276 Nm, nên:

771,0

S+S

771,0

276.2

=97.9,0

2 th 2

th

34

323,6

=771,0

S+S

771,

2 th

Suy ra:

0

=594,0+s875,4-

s2th2 th2Giải ra ta được:

Khi cho thêm điện trở phụ Rf vào mạch rôto của động cơ thì hệ số trượt tớihạn sẽ tăng, do đó sth2 > sth.đm Ta lấy giá trị sth2 = 4,750

Ta lại có:

2 2

th

nm 1

2

x+r

'R

=SThay các giá trị vào ta được:

2 nm

2 1 2 th

'R

982,10

=065,2+04,1.750,4

='

Điện trở rôto khi chưa quy đổi về phía stato:

2 e

2 2

2

k

'R

=k

'R

=R

447,5

=42,1

982,10

=462,0-447,5

=R

r-R

=R

f

2 2 f

Như vậy, điện trở R mắc trong mạch một chiều hình 18 là:

Trong quá trình làm việc của hệ, các điốt này phải chịu được khi mở máy

và ở điều kiện làm việc định mức

Khi mở máy, trong thực tế để mômen mở máy lớn đồng thời dòng điện mởmáy không quá cao, ta điều chỉnh tần số đóng, cắt tiristor T sao cho Mmm =0,8.Mth

Ta có dạng biểu thức Klox của động cơ không đồng bộ khi mở máy:

mm th mm th

th mm

s+s

1

M2

=M

hay:

mm th mm th

th th

s+s

1

M2

=M.8,0

Suy ra:

0

=1+s

.5,2-s

5,2

=s

+s

1

mm th mm

th 2

mm th mm th

36

5,0

=s

2

=s

2 mm th

1 mm th

Khi điều chỉnh tần số đóng, cắt tiristor thì sth.mm > 1 Do đó: sth.mm = 2, ta lạicó:

2 2

mm th

nm 1

mm 2

x+r

'R

=S

624,4

=065,2+04,1.2

='R

x+r.s

='R

2 2

mm 2

2 nm

2 1 mm th mm 2

Dòng điện trong dây quấn rôto đã quy đổi về phía stato lúc mở máy:

A492,36

=065,2+)624,4+04,1(

220

='I

x+)'r+r

U

='I

2 2

2 nm

2 mm 2 1

f

mm 2

mm 2

Dòng điện trong dây quấn rôto lúc mở máy:

A819,51

=492,36.42,1

=I

'I.k

=I

mm 2

2 i mm 2

Ta tính chọn các điốt dựa vào các yếu tố cơ bản là: điện áp làm việc, dòngđiện tải và điều kiện tỏa nhiệt

 Khi mở máy, điốt chịu điện áp ngược lớn nhất:

V210,359

=3

254.6

=U

3

Ek

=U

max n

20 2 max n

Trong đó:

.V254

=E

;6

=

Điện áp ngược của điốt cần chọn:

V578,646

=210,359.8,1

=U

U.k

=U

n

max n dtU n

Trong đó:

k dtU – hệ số dự trữ điện áp, chọn k dtU = 1,8.

 Khi mở máy, van chịu dòng điện lớn nhất Dòng điện hiệu dùng quavan:

37

=82,0

819,51.3

1

=I

k

I.k

=I.k

=I

hd

2

mm 2 hd mm d hd hd

Trong đó:

K hd – hệ số xác định dòng điện hiệu dụng, đối với chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển, khd =1/ 3;

K 2 – hệ số xác định dòng điện thứ cấp máy biến áp, đối với chỉnh lưu cầu

ba pha không điều khiển, k2 =0,82

Tuy nhiên, do động cơ trong yêu cầu của bài toán có công suất P =7,5KW, nên thời gian mở máy là ngắn, và mỗi điốt chỉ dẫn trong 1/3 chu kỳ, tatính chọn van theo giá trị dòng điện trung bình chạy qua van:

A065,21

=82,0

819,51.3

1

=I

k

I.k

=I.k

=I

v

2

mm 2 tb mm d tb v

Trong đó: k tb = 1/3;

Chọn điều kiện làm việc của điốt là có cánh tản nhiệt và đầy đủ diện tíchtỏa nhiệt; Không có quạt đối lưu không khí, với điều kiện làm việc đó, dòng điệnđịnh mức của điốt cần chọn:

A407,67

=065,21.2,3

=I

I.k

=I

m

®

v i m

 Dòng điện định mức của điốt Iđm = 80A;

 Điện áp ngược cực đại Un = 1200V;

 Đỉnh xung dòng điện điốt chịu được Ipik = 1500A;

 Sụt áp trên điốt U = 1,2V;

 Dòng điện thử cực đại Ith = 89A;

 Dòng điện rò ở 250C Ir = 100A;

 Nhiệt độ làm việc cho phép Tcp = 1250C

38

IV Tính chọn tiristor

Hai tiristor T và T1 có điều kiện làm việc như nhau, do vậy ta chọn haitiristor giống nhau Ta tính chọn tiristor dựa vào các yếu tố cơ bản là: điện áp làmviệc, dòng điện tải và điều kiện tỏa nhiệt

- Ta tính chọn tiristor trong điều kiện làm việc nặng nề nhất, tức là vào đầuquá trình mở máy Dòng điện lớn nhất mà tiristor phải chịu:

A194,63

=82,0

819,51

=I

k

I

=I

max T

2

mm 2 max T

Chọn điều kiện làm việc của tiristor là có cánh tản nhiệt với đầy đủ diệntích tỏa nhiệt; Không có quạt đối lưu không khí, dòng điện định mức của van bándẫn cần chọn:

A220,202

=194,63.2,3

=I

I.k

=I

m

®

max T i m

®

- Điện áp ngược lớn nhất mà tiristor phải chịu là điện áp trên điện trở R khi

mở máy:

V044,630

=97,9.194,63

=U

R.I

=U

=U

max n

max T R max n

Từ các thông số Unv = 630,044V; I®m =202,220Ata chọn hai tiristor loạiSKT250/08C có các thông số sau:

 Dòng điện làm việc cực đại Iđm = 250A;

 Điện áp ngược cực đại của van Un = 800V;

 Dòng điện đỉnh cực đại Ipik = 7000A;

 Dòng điện xung điều khiển Ig = 100mA;

 Điện áp xung điều khiển Ug = 3V;

 Dòng điện tự giữ Ih = 250mA;

 Dòng điện rò Ir = 50mA;

 Sụt áp trên van ở trạng thái dẫn U = 1,05V;

 Độ biến thiên điện áp theo thời gian dU/dt = 200V/s;

 Thời gian chuyển mạch (mở và khóa) tcm = 50s;

 Nhiệt độ làm việc cực đại Tmax = 1250C

V Tính chọn cuộn kháng

Cuộn kháng trong mạch có hai tác dụng:

39

Ta có khai triển Fourier của chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển:

)t18cos0062,0+t12cos014,0-t6cos057,0+1(U

=3

073,0.254.34,2

=3

s.E.34,2

=3

E.34,2

t6cos.05,25.057,0t6cos.U.057,0u

1

0 1

428,1i

dt.t6cos428,1.L

1dt.u.L

1i

1

1 1

428,1I

L.f.2.6

428,1L.6

428,1I

m 1

m 1