tổng quan về điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

- Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch phần ứng của động cơ.. Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch phần ứng.. Muốn thay đổi gi

π .φ.ω = K.φ.ω ( I – 2 ) Trong đó:

a.2

N.p

π là hệ số phụ thuộc vào kết cấu của động cơ;

R.K

U

φ

−φ

a.2

N.p

π

Từ phương trình ( I –3 ) và ( I – 4) ta được :

ñt

ö

M.).K(

R

R

- Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch phần ứng của động cơ

- Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông φ

- Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện áp phần ứng

I Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch phần ứng

Giả thiết U = Uđm = const Muốn thay đổi giá trị điện trở mạch phần ứng, bằng cách mắc thêm một điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng và thay đổi giá trị điện trở Rf thì tốc độ động cơ sẽ thay đổi theo Vậy phương trình đặc tính

cơ lúc này sẽ là :

M.).K(

RR

K

U

2

f ñm

ö

+

−φ

=ω

Ta thấy rằng khi thay đổi giá trị điện trở Rf thì tốc độ sẽ thay đổi theo

- Xét đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi mắc Rf vào mạch điện phần ứng như sau :

φ

−φ

=

).K(

R

R

2 1

ñm

ö

φ

=ωΔ

M).K(

RR

2 1 f 2

M).K(

RR

2 2 f 3

Ta giả thiết U, φ, Iư, là những hằng số Do vậy nên mômen M cũng là hằng số

TN

φ

=ωΔ

Δ

≈ω

=β

TN 1

φ

=β

=β

1 f

2 2

RR

).K(+

2

).K(+

φ

=

β

ö ñm

Vậy β1 >β2 >β3

Ä Nhận xét :

- Nếu ở cùng một giá trị mômen cản MC thì độ sụt tốc độ sẽ càng lớn nếu điện trở của mạch phần ứng càng lớn và làm cho tốc độ động cơ bị suy giảm, đồng thời làm cho độ cứng của đặc tính cơ càng giảm, tức là đặc tính

cơ càng dốc Dựa vào đặc tính cơ ta thấy, tốc độ làm việc ω2, ω3 ở các đường

đặc tính điều chỉnh (2) và (3) nhỏ hơn tốc độ ωđm trên đường đặc tính tự nhiên Vậy tốc độ truyền động chỉ được điều chỉnh về phía dưới, tức là tốc

2 cñm cô2 M ω

3 cñm cô3 M ω

Theo giả thiết ở trên, ta có U, Iư, φ, Mc là những hằng số và là những đại lượng định mức Nên ta có:

const.I

UP

−ω

=φ

−φ

=

).K(

R

Đường (1) là đường ứng với khi φ1 = φđm ;

Đường (2) là đường ứng với khi φ2 < φ1 = φđm

Theo đường đặc tính cơ ta có :

1

ñm ñm

ñm

φ

=φ

=ω

=ω

.K

U

K

U

01 TN 0

2

02

.K

Uφ

=

- Độ cứng của đăc tính cơ:

varR

).K(Md

=

φ

=ωΔ

Δ

≈ω

sẽ tăng lên

Ä Nhận xét:

- Đặc tính điều chỉnh theo từ thông φ có độ cứng càng giảm xuống nếu như ta càng giảm từ thông, tức là đặc tính cơ càng dốc Nghĩa là tốc độ thì sẽ tăng vọt còn mômen thì giảm nhanh, làm cho hệ số quá tải giảm Vì vậy làm cho động cơ làm việc kém ổn định

- Việc điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp giảm từ thông không phù hợp với những tải có mômen cản là hằng số ( MC = const ) Vì MC = KM φ.I = const Do vậy khi φ giảm thì làm cho I tăng lên gây phát nóng động cơ

- Giải điều chỉnh của phương pháp này cũng bị hạn chế bởi tốc độ cao nhất của động cơ, khi tốc độ cao quá thì có thể làm hỏng phần quay của động

cơ do lực li tâm lớn

III Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện áp phần ứng

Giả thiết φ = φđm = const, khi ta thay đổi giá trị điện áp phần ứng thì ta có tốc độ không tải lí tưởng cũng thay đổi theo Do cấu trúc cuộn dây phần ứng chỉ chịu được điện áp Uđm nên thực tế chỉ sử dụng phương pháp điều chỉnh giảm điện áp phần ứng

Tốc độ không tải và độ sụt tốc :

var

R

φ

=ω

).K

Ä Nhận xét:

- Các đặc tính cơ nhân tạo có độ dốc không đổi ( tức là β = const ), nên tốc độ điều chỉnh được ổn định tương đối

- Phương pháp này có thể điều chỉnh được vô cấp tốc độ

- Dải điều chỉnh tốc độ của phương pháp này rất lớn

- Phương pháp này có thể tự động hóa mạch điều khiển và mạch động lực và có thể làm việc ở cả 4 góc phần tư của đồ thị đặc tính cơ

- Hiệu suất của phương pháp này tương đối cao và giống nhau ở các đường đặc tính do không có tổn hao trên điện trở

IV Kết luận chọn phương pháp điều khiển :

Trong ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ nói trên thì ta nhận thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp giảm điện

áp phần ứng là hiệu quả hơn cả vì những ưu điểm nói trên Vậy ta chọn phương pháp giảm điện áp phần ứng động cơ để điều chỉnh tốc độ động cơ

V Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện

- Bộ biến đổi máy phát điện một chiều

- Bộ biến đổi xung áp một chiều

- Bộ chỉnh lưu bán dẫn

Tương ứng với việc sử dụng bộ biến đổi, ta có các hệ truyền động như sau :

- Hệ truyền động máy phát – động cơ ( hệ F – Đ )

- Hệ truyền động xung áp – động cơ điện một chiều ( hệ XA – Đ )

- Hệ truyền động chỉnh lưu Tiristor – động cơ ( hệ T – Đ )

Từ sơ đồ nguyên lí nói trên, ta có sơ đồ khối như sau :

Ta có phương trình cân bằng điện áp như sau :

E = Ubđ – ( Rbđ + Rư )Iư

Suy ra :

M).K(

)RR

(

K

U

2

b ñm

ñ bñ

=ωTrong đó :

φ

=ω

.K

ω.K

E= φñm là sức điện động dây quấn phần ứng động cơ

Ubđ = Ka.Uđk

với : Ka- hệ số khuếch đại của bộ nguồn

Vậy :

)U(

K

U

Ka

ñm

ñk =φ

=ω

2 Hệ truyền động máy phát – động cơ ( MF – ĐC )

Ta có :

ktf f f f f f

f K K I

Trong đó :

a.2

N.p

f

IdI

Vì dây quấn kích thích của máy phát được cấp bởi nguồn áp Uktf nên lúc này ta có :

ktf

ktf kt

)RR

(

K

U.K

2 ktf

u

ñ ñ

öf öñ ñ

+

−Φ

=ω

- Tốc độ không tải lí tưởng của động cơ :

)U(f

K

U.K

ktf ktf

(1)

- Độ cứng của đặc tính cơ :

öñ öf

ñ ñ

RR

)K

+ Góc phần tư thứ (I) và (III), tốc độ quay ω và mômen quay M của động cơ quay cùng chiều nhau Đây là chế độ động cơ, nói lên rằng năng lượng được vận chuyển thuận chiều từ nguồn → máy phát → động cơ → tải + Góc phần tư (II) và (IV), tốc độ quay ω và mômen quay M của động

cơ quay ngược chiều nhau Đây được gọi là chế độ hãm tái sinh của động cơ, nói lên rằng năng lượng được vận chuyển theo chiều từ tải → động cơ → máy phát → nguồn, lúc này máy phát và động cơ đổi chức năng cho nhau

M

cơ, cho nên hiệu suất của hệ truyền động này không cao Ngồi ra, do máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hóa có trễ nên khó điều chỉnh tốc độ theo ý muốn

3 Hệ truyền động xung áp – động cơ ( XA – ĐC )

Bộ biến đổi xung áp là một nguồn điện áp dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

- Sơ đồ nguyên lí và giản đồ xung áp :

Để cải thiện dạng sóng của dòng điện phần ứng, ta thêm vào mạch một van đệm V0

Có thể sử dụng Tiristor hoặc Trănzitor công suất để thay thế cho khóa K trong mạch trên Khi đóng cắt khóa K, trên phần ứng động cơ sẽ có điện áp biến đổi theo dạng xung vuông Khi ở trạng thái dòng liên tục thì giá trị trung bình của điện áp ra sẽ là:

1 CK

T

tUdtT

1U

t2 – thời gian khóa ở trạng thái mở;

TCK – thời gian thực hiện một chu kì đóng mở của khóa;

Vậy ta có thể coi bộ biến đổi xung đẳng trị với nguồn liên tục có điện áp

ra Ud và Ud có thể thay thay đổi được bằng cách thay đổi độ rộng xung γ Mặt khác, thời gian một chu kì đóng cắt của khóa K rất nhỏ so với hằng số thời gian cơ học của hệ truyền động, nên ta coi tốc độ và sức điện động phần ứng động cơ không thay đổi trong thời gian TCK

- Đặc tính điều chỉnh của hệ XA - ĐC :

I

.K

RR

K

U

ñm

bñ ö

+

−Φ

γ

=

M.).K(

RR

K

U

2 ñm

bñ ö

+

−Φ

γ

=

Khi thay đổi γ ta được họ đường thẳng song song có độ cứng β = const

và tốc độ không tải lí tưởng ωo thay đổi theo γ Nếu nguồn vô cùng lớn thì ta

có thể bỏ qua Rbđ , khi đó độ cứng của đặc tính cơ của hệ có độ cứng là:

constR

).K

Tốc độ không tải lí tưởng ωo phụ thuộc vào γ chỉ là giá trị giả định Nó

có thể tồn tại nếu như dòng trong hệ là liên tục kể cả khi giá trị dòng tiến đến 0 Vì vậy, biểu thức (1) và (2) chỉ đúng với trạng thái dòng liên tục Khi dòng điện đủ nhỏ thì hệ sẽ chuyển trang thái từ dòng liên tục sang trạng thái dòng gián đoạn Khi đó các phương trình đặc tính điều chỉnh nói trên không còn đúng nữa mà lúc này đặc tính của hệ là những đường cong rất dốc

γ1

γ2ω

ωo

Ä Nhận xét :

+ Tất cả đặc tính điều chỉnh của hệ XA – ĐC khi dòng điện gián đoạn đều có chung một giá trị không tải lí tưởng, chỉ ngoại trừ trường hợp γ = 0 + Bộ nguồn xung áp cần ít van dẫn nên vốn đầu tư ít Hệ đơn giản chắc chắn

+ Độ cứng của đặc tính cơ lớn

+ Điện áp dạng xung nên gây ra tổn thất phụ khá lớn trong động cơ Khi làm việc ở trạng thái dòng điện giáng đoạn thì đặc tính làm việc kém ổn định và tổn thất năng lượng nhiều

4 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ ( CL – ĐC )

- Sơ đồ nguyên lí :

Hệ truyền động chỉnh lưu có điều khiển – động cơ ( CL – ĐC ) có bộ biến đổi là các mạch chỉnh lưu có điều khiển, có sức điện động Ed phụ thuộc vào giá trị của xung điều khiển ( tức là phụ thuộc vào góc điều khiển hay góc

mở Tiristor )

Điện áp chỉnh lưu Ud ( hay Ed ) là điện áp không tải ở đầu ra, có dạng đập mạch với số lần đập mạch là n trong một chu kì 2π của điện áp thứ cấp máy biến áp

+ Với sơ đồ chỉnh lưu hình tia : n = m, trong đó m là số pha

+ Với sơ đồ hình cầu : n = 2.m , m là số pha

Giả sử điện áp thứ cấp của máy biến áp có dạng hình sin với biểu thức là :

u2 = U2m.sin ωt = U2m.sin θ , ( với θ = ωt )

Trong khoảng θ = ( 0 ÷ 2π ) thì dạng điện áp và dòng điện lặp lại như chu kì ban đầu nên ta chỉ cần xét trong một chu kì T = 2π

- Sơ đồ thay thế của hệ CL – ĐC

Khi van dẫn thì ta có phương trình cân bằng điện áp như sau :

dt

di.LR.IE

Suy ra :

dt

di.LR.iEsin

Trong đó :

R∑ = Rba + Rư + Rk

L∑ = Lba + Lư + Lk Với :

2 1

2 1 2

W

W.(

RR

2 1

2 1 2

W

W.(

LL

a Trạng thái dòng liên tục :

Ở trạng thái dòng liên tục, khi van này chưa khóa thì van kế tiếp đã mở, việc mở van kế tiếp là điều kiện cần để khóa van đang dẫn Do vậy, điện áp của chỉnh lưu sẽ có dạng đường bao của điện áp thứ cấp máy biến áp

Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu :

∫

∫

π + α α

π + α α

θθπ

=π

2 m 2 n

2 2

2

ndt.u.2

nU

α

=α

ππ

nsin

n

do m

)n2

=

nsin.U

R

K

cos.U

2 do

2

nR

RR

π++

+

=

Rư – điện trở của phần ứng động cơ;

Rkh – điện trở của cuộn kháng lọc;

1

2 1 2

W

W.(

RR

1

2 1 2

W

W.(

XX

Rv – điện trở của các van, ( Rv rất nhỏ có thể bỏ qua );

ba

X.2

Δ

≈ω

=β

R

).K(Md

b Trạng thái dòng gián đọan :

Khi điện kháng trong mạch không đủ lớn, nếu sức điện động của động

cơ đủ lớn thì dòng điện tải sẽ trở thành gián đoạn Ở trạng thái này thì dòng qua van bất kì sẽ bằng 0 trước khi van kế tiếp mở Do vậy trong một khoảng dẫn của van thì sức điện động của chỉnh lưu bằng sức điện động nguồn :

ed = U2 , với 0 ≤ θ ≤ λ , trong đó λ là khoảng dẫn

Khi dòng điện bằng 0 thì sức điện động của chỉnh lưu bằng sức điện động của động cơ :

ed = E , với λ < θ ≤

n2πVậy ta có điện áp trung bình của chỉnh lưu là :

θθπ

=θ+

θπ

=

0

n 2 m

2 0

n 2 2

2

nd.Ed

.u.2

nU

)n

2.(

E)cos1.(

U.2

)n

2.(

E)cos1.(

U.2

n

π

=Đặc tính cơ của hệ CL – ĐC khi dòng điện gián đọan :

ωo

Ä Nhận xét :

+ Ưu điểm : Hệ truyền động CL – ĐC có độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự động hóa, do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao, vì vậy rất thuận tiện cho việc thiết lập hệ thống tự động điều chỉnh để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của

hệ thống Mặt khác, việc dùng hệ CL – ĐC có kích thước và trọng lượng nhỏ gọn

+ Nhược điểm : Hệ truyền động CL – ĐC có các van bán dẫn là các phần tử phi tuyến tính, do đó dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên độ đập mạch cao, gây nên tổn thất phụ trong máy điện một chiều

5 Kết luận :

Trong các hệ truyền động điện dùng phương pháp giảm điện áp phần ứng

để điều chỉnh tốc độ nói trên, ta nhận thấy hệ truyền động CL – ĐC là có nhiều ưu điểm hơn cả

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU TĨNH CÓ ĐIỀU KHIỂN

So với chỉnh lưu không điều khiển ( chỉ dùng Diode để chỉnh lưu ), thì chỉnh lưu có điều khiển ( dùng Tiristor để chỉnh lưu ) có nhiều ưu điểm hơn Nhờ có cực điều khiển của Tiristor mà ta có thể điều chỉnh được giá trị điện

áp ra theo yêu cầu bằng cách thay đổi góc mở α của Tiristor Do vậy rất thuận tiện trong việc điều khiển

Mặt khác, với chỉnh lưu có điều khiển thì ta có thể điều khiển công suất chạy theo cả hai chiều : từ nguồn → tải, hoặc từ tải → nguồn ( nghịch lưu trả năng lượng về lưới )

I Chỉnh lưu một nửa chu kì có điều khiển :

- Sơ đồ nguyên lí :

- Đồ thị dạng sóng :

Dạng điện áp một chiều ở đầu ra của chỉnh lưu sẽ bị gián đoạn trong một nửa chu kì khi điện áp ở Anốt của Tiristor bị âm Do vậy, chất lượng điện áp một chiều của loại chỉnh lưu này rất xấu

- Trị số điện áp trung bình lớn nhất được tính như sau :

π

=ωω

π∫π0

2

2td.tsin.U.22

d d d

d d

d BA

2 BA 1

2

I

U.49,3I

U.69,22

SS

Ä Nhận xét :

Chỉnh lưu một nửa chu kì là loại chỉnh lưu cơ bản, có sơ đồ nguyên lí đơn giản Chất lượng điện áp một chiều ở đầu ra xấu, dòng điện gián đoạn

Do vậy, loại chỉnh lưu này ít dùng trong thực tế

II Chỉnh lưu cả chu kì với biến áp có trung tính

α

=απ

=ωωπ

=1 2.U sin td t 2 2.U cos 0,9.U cos

Với α là góc mở của Tiristor

+ Giá trị điện áp ngược đặt trên Tiristor :

max 2 2

R

U

Id = d+ Công suất máy biến áp :

d d d

d d

d BA

2 BA 1

2

I

U.74,1I

U.23,12

SS

Ä Nhận xét :

So với chỉnh lưu nửa chu kì, thì loại chỉnh lưu này có chất lượng điện

áp tốt hơn, dòng điện chạy qua van không quá lớn, tổng điện áp rơi trên van nhỏ, việc điều khiển các van đơn giản Tuy nhiên, việc chế tạo máy biến áp phải có hai dây quấn thứ cấp giống nhau, với mỗi cuộn chỉ làm việc ở một nửa chu kì Chính vì vậy làm cho việc chế tạo máy biến áp phức tạp hơn và khả năng sử dụng máy biến áp thấp

III Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển :

α α

α

=απ

=ωωπ

=1 2.U sin td t 2 2.U cos 0,9.U cos

2 max

d d 2

BA 1 BA

so với chỉnh lưu một pha có biến áp trung tính Khả năng sử dụng máy biến

áp của chỉnh lưu này cao hơn so với chỉnh lưu một pha có biến áp trung tính

IV Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển :

+ Giá trị trung bình của điện áp tải :

α

=απ

=ωωπ

α + π

α + π

cos.U.17,1cos.U.2

63td.tsin.U.2.2

3

5

6 d

+ Giá trị điện áp điện áp ngược đặt lên Tiristor :

f 2 f

3

I

I2 = d + Giá trị dòng điện trung bình của từng van :

3

I

ItbV = d+ Công suất máy biến áp :

d d d

d d

d BA

U.23,12

SS

Trong cuộn dây phía thứ cấp máy biến áp có tồn tại dòng điện một chiều,

vì vậy làm cho lõi thép máy biến áp chóng bị bão hòa gây phát nóng lõi thép Cuộn dây thứ cấp máy biến áp phải đấu sao, với bốn đầu dây nối ra ngồi

và dây trung tính phải lớn gấp đôi dây pha

α + π

α

=α

=ωωπ

5

6

2 2

2

d 3 2.U sin td t 2.1,17.U cos 2,34.U cos2

2U

+ Giá trị trung bình của dòng điện qua Tiristor :

3

I

ItbT = d+ Giá trị dòng điện hiệu dụng qua Tiristor :

3

I

ITHD = d+ Giá trị điện áp ngược lớn nhất của Tirisror :

2 2

2 BA 1

BA S S 1,05.U I

Ä Nhận xét :

+ Hiệu suất sử dụng máy biến áp của chỉnh lưu này cao

+ Điện áp chỉnh lưu có số lần đập mạch trong một chu kì gấp đôi số lần đập mạch của chỉnh lưu tia ba pha Cụ thể, có n = 6 lần đập mạch trong một chu kì Dòng điện trong các Tiristor có dạng chữ nhật nhưng dòng điện qua thứ cấp máy biến áp hồn tồn đối xứng và không có thành phần một chiều nên

+ Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu :

)cos1.(

U.17,1td.tsin.U2

23td.tsin.U2

23

5

6 2 6

π

π

α + π

α + π

+ Giá trị trung bình của dòng tải :

R

U

Id = d+ Giá trị dòng điện trung bình chạy qua mỗi van :

3

I

ItbV = d+ Giá trị điện áp ngược của van :

2 2

N 2 3.U 6.U

+ Công suất máy biến áp :

d d BA

2 BA 1

BA S S 1,05.U I

Ä Nhận xét :

+ Hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt

+ Việc mở các van điều khiển đơn giản hơn so với chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng, nhưng các sóng điều hòa bậc cao của tải và của nguồn lớn hơn

+ Số lần đập mạch trong một chu kì chỉ có 3 lần và thành phần đập mạch của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng có giá trị lớn hơn giá trị của thành phần điện áp đập mạch của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng

VII Chỉnh lưu tia sáu pha

α + π

α + π

cos.U.35,1cos.U.23td.tsin.U.22

+ Giá trị dòng điện tải :

R

U

Id = d+ Giá trị dòng điện trung bình va mỗi van :

6

I

Id = d+ Giá trị hiệu dụng của dòng điện qua van :

6

I

IhdV = d+ Giá trị điện áp ngược lớn nhất của van :

2 max

N 2 2.U

+ Công suất máy biến áp :

d d d

d d

d 2

U.28,12

SS

+ Khả năng tận dụng máy biến áp là thấp và việc chế tạo sáu cuộn dây thứ cấp máy biến áp giống nhau là rất khó khăn phức tạp

VIII Kết luận chọn sơ đồ mạch động lực :

Từ các phân tích về ưu, nhược điểm của các loại sơ đồ chỉnh lưu nói trên Với tải là động cơ điện một chiều có công suất P = 5,5 KW thì việc chọn sơ

đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng là hợp lí nhất, bởi vì đây sơ đồ chỉnh lưu có chất lượng điện áp và dòng điện ra tốt nhất Khả năng tận dụng máy biến áp rất cao, chế tạo máy biến áp đơn giản, dòng điện thứ cấp máy biến áp là đối xứng và không có thành phần một chiều nên không gây bão hòa lõi thép

Mặt khác, khi góc mở α càng lớn thì điện áp trên tải sẽ có phần âm nên chỉnh lưu này có thể làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới

SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC CÓ THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ

∅

B

Ap CD

Các thông số cơ bản của động cơ bản của động cơ :

- Dòng điện định mức ở cuộn dây phần ứng động cơ :

5,62100.88,0

5500U

096,05,62

100)

88,01.(

5,0

U)

1.(

5,0

60.100

25,0I

n.p.2

60.U

π

=π

γ

=

ñm ñm

và việc tính chọn Tiristor được tính như sau :

1 Điện áp ngược lớn nhất mà Tiristor phải chịu :

666 , 104 6

3

100 6 K

U K U K

U

u

d nv 2

.K

Lấy Unv =189 (V)

Trong đó :

KdtU = 1,8 là hệ số dự trữ điện áp, với KdtU = (1,6 ÷ 2)

3 Dòng điện làm việc của van :

084,365,62.3

1I

KI

Trong đó :

Từ các thông số Unv, Iđmv đã xác định ở trên, để van bán dẫn làm việc

an tồn, không bị chọc thủng về nhiệt, nên ta chọn van có cánh tản nhiệt với

đầy đủ diện tích tỏa nhiệt Tra bảng phụ lục 2 [1], ta chọn 6 Tiristor loại

151RC40 có các thông số như sau :

- Sụt áp lớn nhất trên Tiristor ở trạng thái dẫn : ΔUmax = 1,7 (V)

dt

du

II Tính tóan máy biến áp cho bộ chỉnh lưu :

Chọn máy biến áp ba pha ba trụ có sơ đồ đấu dây U! Y, làm mát bằng không khí tự nhiên

Tính tóan các thông số của máy biến áp :

1 Công suất biểu kiến của máy biến áp :

5,656288

,0

5500.05,1

P.KP.K

v d

d

UU

U.2UU

α

Δ+Δ+Δ+

= Trong đó :

o min =10

7,1

điện trở và điện kháng máy biến áp Ta chọn sơ bộ sụt áp của máy biến áp là ΔUBA =6%.Ud =0,06.100=6 (V) Thay số vào ta được :

084,11110

cos

607,1.2100

Ta lấy Udo =112 (V)

- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :

86,4763

112K

UU

2I

86,47I

U

UI

K

1

2 2 BA

Tính sơ bộ mạch từ

6 Tiết diện sơ bộ của trụ :

687,3950.3

6563

6f

m

S.K

KQ – hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy KQ = 6;

m - là số trụ của máy biến áp, với m = 3;

f – tần số nguồn xoay chiều, f = 50 Hz

7 Bề rộng và bề dày của trụ :

Đối với máy biến áp có công suất SBA = 6563 (V.A) < 10 KVA, nên ta chọn dạng trụ hình chữ nhật Ta có :

b.a

5,1a

b

= suy ra : b = 1,5.a Vậy ta có :

QFe = a.b = 1,5.a2 = 39,687 (cm2) Suy ra :

14,55,1

687,39

380B

.Q.f

44,4

U

T Fe

86,47W.U

12 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong dây dẫn máy biến áp

Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô, ta chọn :

J1 = J2 = 2,75 (A mm2)

13 Tiết diện dây quấn sơ cấp máy biến áp :

337,275,2

427,6J

IS

1

1

- Chọn dây dẫn tròn cách điện cấp B

- Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 2,378 (mm2)

- Kích thước dây dẫn có kể cả cách điện :

dn = 1,84 (mm) = 0,184 (cm), ( phụ lục 8 [1])

6577,24

84,1.S

2

14 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp :

7,2378,2

427,6S

IJ

031,51J

IS

2

2

- Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B

- Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn : S2 = 18,9 (mm)

- Kích thước dây dẫn kể cả cách điện :

031,51S

IJ

2

2

Kết cấu dây quấn sơ cấp

17 Kiểu dây quấn :

Thực hiện theo kiểu dấy quấn đồng tâm, bố trí theo chiều dọc trục

18 Tính sơ bộ số vòng dây trong một lớp của cuộn sơ cấp.

4492,0.184,0

8,0.24,10K.d

h.2h

Wn

11

1

20 Chọn số lớp dây cuộn sơ cấp :

lớp Chọn 9 lớp đầu có số vòng của mỗi lớp là 44 vòng Suy ra, số vòng của lớp thứ 10 có : 431 – 9 44 = 35 (vòng)

21 Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :

8,892,0

184,0.44K

d.Wh

c

n 11

14,82

08,102,62

aa

64,102

58,127,82

bb

30 Chiều dài dây quấn sơ cấp :

3,16188)

64,1014,8.(

2.431)ba.(

2.W

Vậy l1 = 16188,33 (cm) = 161,883 (m)

31 Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp :

cd12 = 1 (cm)

Kết cấu dây quấn thứ cấp

32 Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp :

h2 = h1 = 8,8 (cm)

33 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp :

41,992,0.86,0

8,8K.b

54W

Wn

86,0.9K

b.Wh

c

2 12

37 Chiều dài mỗi cạnh vòng dây thuộc lớp trong của cuộn thứ cấp :

08,121.208,10cd

.2a

58,141.258,12cd

.2b

01,0224,0(n)

cda(

40 Chiều dài mỗi cạnh vòng dây thuộc lớp ngồi của cuộn thứ cấp :

888,14404,1.208,12B

.2a

388,17404,1.258,14B

.2b

41 Chiều dài trung bình mỗi cạnh của một vòng dây cuộn thứ cấp :

484,132

88,1408,122

aa

984,152

388,1758,142

bb

42 Chiều dài dây quấn thứ cấp :

5,3182)

984,15484,13.(

2.54)ba

.(

2.W

888,142,62

aa

044,132

388,177,82

bb

775,0

bg = b = 7,7 (cm) là chiều dày của gông

49 Tiết diện hiệu quả của gông :

QG = Khq.Qb.g = 0,95.40,04 = 38,04 (cm2)

50 Số lá thép dùng trong một gông :

1545,0

775,0

b

51 Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ :

04,110.04,38.431.50.44,4

380Q

.W.f

44,4

U

T 1

1

52 Mật độ từ cảm trong gông :

04,104,38

04,3804,1Q

QB

B

G

T T

53 Chiều rộng cửa sổ :

5,1)404,1194,15,0.(

2a)BcdB

a.(

55 Chiều rộng mạch từ :

976,372,5.3188,11.2a.3c.2

56 Chiều cao mạch từ :

8,202,5.24,10a.2h

Tính khối lượng của sắt và đồng

57 Thể tích của trụ :

85,11864

,10.04,38.3h.Q.3

58 Thể tích của gông :

2,2889976

,37.04,38.2L.Q.2

59 Khối lượng của trụ :

318,985,7.187,1m.V

mFe = 7,85 ( kg dm3 ) là khối lượng riêng của sắt

60 Khối lượng của gông :

678,2285,7.889,2m.V

61 Khối lượng của sắt :

996,31678,22318,9MM

62 Thể tích của đồng :

)10.825,31.10.9,1810.883,161.10.378,2.(

3)l

Sl

S.(

3

= 2,959 (dm3)

S1, S2 là tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp;

l1, l2 l là tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp

63 Khối lượng đồng :

L

ca

c

hH

b

Sơ đồ kết cấu lõi thép máy biến áp chỉnh lưu

338,269,8.959,2m.V

Trong đó :

mCu = 8,9 (kg dm3) là trọng lượng riêng của đồng

Tính các thông số của máy biến áp

64 Điện trở trong của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75 0 C :

452,1378,2

883,161.02133,0S

l

R

1

1 75

825,31.02133,0S

l

R

2

21 75

66 Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp :

0587,0)431

54.(

452,10359,0)W

W.(

RR

1

2 1 2

67 Sụt áp trên điện trở máy biến áp :

67,35,62.0587,0I.R

68 Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp máy biến áp :

7 2

1 12

bk 2 2

2

3

BdBd

a.(

h

R.)W(8

3

04,144,1910.(

4,10

665,6.54

+π

58,1408,124

ba

b2

a

2 t 2 t

+ a12 = 10 (mm);

098,0X

70 Sụt áp trên điện kháng máy biến áp :

852,55,62.098,0

3I

X

3

π

=π

=

71 Sụt áp trên máy biến áp :

91,6852,567,3)

U()U(

72 Điện áp trên động cơ khi có góc mở αmin = 100 :

91,67,1.210cos.112U

U.2cos

.U

=99,98 (V)

73 Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp :

114,0098,00587,0)

X()R(

74 Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp :

6,458031

,51.0587,0.3)I.(

R.3

98,6100.6563

6,458100

.S

15,1.3,1)B.MB

.M.(

51

788,0100.6563

74,51100.S

031,51.0587,0100.U

77 Điện áp ngắn mạch phản kháng :