đồ án thiết chỉnh lưu có điều khiển

đồ án thiết chỉnh lưu có điều khiển

Chơng III Tính chọn thiết bị

I ý Nghĩa của việc tính chọn thiết bị

Tính chọn thiết bị có ý nghĩa rất quan trọng cả về kỹ thuật lẫn kinh tế Việc tính chọn các thiết bị càng chính xác tỉ mỉ bao nhiêu thì hệ thống sẽ làm việc chính xác , an toàn bấy nhiêu đồng thời đảm bảo hiệu suất cao

Nếu không tính chọ hoặc tính chọn không đúng hệ thống có thể không làm việc đợc hoặc làm việc không chất lợng Có khả năng quá tải làm cháy hỏngthiết bị trong hệ thống , điều này cần thiết cho các thiết bị bán dẫn trong

U2 = 94 , 017

34 , 2

220 34

, 2

0 = =

d U

(V) Khi tính đến sụt áp lới điện và điện trở trên các thyristor thì điện áp pha thứ cấp MBA phải là :

U2 =

34 , 2

0

U

k1 k2

Trong đó :

k1 , k2 là các hệ số tính đến khả năng sụt điện áp lới điện và sụt điện áp trên

điện trở , điện trở thyristor

Chọn k1 = 1,01

k2 = 1,05 Khi đó : U2 = 94,017.1,01 = 99,705 (V)

Với sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha ta có :

toff (às)

Q = K

Cf

S

(cm2) Trong đó :

K= 5 ữ 6 với MBA khô

S : Công suất biểu kiến của MBA (VA)

C : Số trụ của MBA

f = 50 tần số nguồn xoay chiều

Q = 6 37 , 476

50 3

U

44 , 4

1

Chọn mật độ từ cảm Rm= 1,1 tesla

n1 =

1 , 1 10 476 , 37 50 44 , 4

n1

=

274 , 1

240

= 188 (vòng)Dòng điện sơ cấp MBA

I1 =

ba

d K

I

3

2 =

274 , 1

4 , 25

3

2 = 16,27 (A)Dòng điện thứ cấp MBA

I2 = Id

3

2 = 20,74 (A)

Tra bảng II -1 , II - 2 (sánh KTBĐ) với sơ đồ cầu ba pha

ta có : Kv = 0,057, Kr = 2,5 10− 3

Ksb = 2 , 5 10 3

057 , 0

sb d m I

1 ) 8 , 22 (

π

− = 0,1047 (H)

5 Tính chọn mạch R-C bảo vệ cho Tiristor

Mạch R-C mắc song song với thyristor để bảo vệ quá áp cho thyristor khi chuyển mạch

giá trị của R và C đợc tính nh sau :

C ≥ ,

) (

10 2

2

ã

3

thm U kw

Trong đó : Kω =

C W W

WC là năng lợng phản kháng trên tụ C thờng lấy WC = 0,4 có

2

3

10 037 , 0 ) 705 , 99

R

2

theo kinh nghiệm lấy ξ = 0,65 ta có R = 2.0,65 241 , 1

10 4

1376 , 0

156 , 0 1000

34 , 7 5 , 0 230

* 3

K

dmFT

FT u dmFT dmFT

III Tính chọn thiết bị ở mạch điều khiển.

1 Tính chọn thiết bị trong khối đồng bộ hoá.

Đối với R1 và C ta thấy từ giản đồ vecto ở tren của mạch dịch pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là 300

Khi đó ta có điện áp trên tụ C và điện trở R1 là :

UR =I.R (2')

Thay (1') và (2') vào (3) ta đợc :

C f

R R

C

1 3

1

*

2

1

1 1

=

⇒

=

Chän C = 1 µF = 10-6 F ; f = 50 Hz

⇒ 1 , 84 ( )

50 14 , 3

β =

B

C I

I

mµ IC =

C

CC R

U

; IB =

B

BE CC R

U

; RB =

B

BE CC I

U U

= 3 (KΩ)

Chọn R6 = 3,5 (KΩ)

Ta có phơng trình điện áp tức thời trên tụ C nh sau :

UC = 2U sinωt , với

UC là điện áp tức thời trên tụ C

U là điện áp hiệu dụng trên tụ C (U = 10 (v) ) Nên khi tại thời điểm Tranzito bắt đầu mở bão hoà thì giá trị điện áp

Với khuyếch đại thuật toán A1 ta chọn à A741 ; UCC = ± 15 (V)

Biên độ điện áp răng ca lớn nhất là 13 (V)

Từ giản đồ điện áp ta thấy khoảng thời gian tồn tại sờn trớc của răng

c-a bằng khoảng cách giữc-a 2 xung đồng bộ (Udb0 )

Mặt khác khoảng thời gian tồn tại điện áp đồng bộ (Udb0 ) là rấy nhỏ (t = 0,26.10-3 (s)) Nên để rễ ràng khi tính toán ta có thể coi khoảng thời gian tồn tại sờn trớc của điện áp răng ca là : 0 ữπ , Trong khoảng từ 0 ữπ ta có

ωt2 = π ⇒ t2 = 0,01 (s)

Khi đó từ biểu thức (1) ta có :

URC = ( 2 1)

1 10

t t C R

U CC

− với t1 = 0

⇒R10 = 2

1 10

t C R

U CC

(2)Chọn C = 0,2à F = 0,2.10-6 (F)

Thay số vào (2) ta có : R10 = 75 (KΩ)

Đói với mạch này thì Tranzitor phải có dòng rò nhỏ nên Tr5 ta chọn loại chế tạo bằng silic loại 2SC468 R7 , R8 , R9 là cầu phân áp và định thiên cho sự

đóng mở của Tr5 là -UCC < 0 làm cho Tr5 khoá chắc chắn đến thời điểm điện

áp đồng bộ Udb0 = 1 đa qua R8 để phan cực thuận cho Tr5 mở bão hoà

Vì thế ta chọn R7 = R9 = 47 (KΩ )

Mặt khác β = IC / IB ⇒ IB = IC / β = 0,2/60 mà điện áp đồng bộ mang mức logic "1" tơng ứng với mức điện áp là 5 (V) ta có thể chọn

R8 ≥ 0 − = (5−00,,26).60

B

BE db

I

U U

= 1,3 (KΩ) Vậy ta chọn R8 = 1,5 (KΩ)

t x tb

∆

à

Trong đó Q là tiết diện lõi sắt từ

tx là khoảng thời gian tồn tại xung

I2 dòng điện thứ cấp quy đổi sang sơ cấp

S là mức độ sụt biên độ xung có thể lấy S = 0,15

V = (5,8 10-3.10-6.8.10-5.0,15.24.0,2)/ 0,72 = 68.10-8 (m3)

Chọn V = 16,35 (cm3) tra bảng ta đợc các số liệu sau

Q = 1,63 (cm2) ; l = 10,03 (cm) ; a = 1,2 (cm) ; h = 3 (cm) ;

c = 1,2 (cm) ; C = 4,8 (cm) ; H = 4,2 (cm) ; B = 16 (cm)

Ký hiệu lõi thép ш 12.16 Khi đó ta có số vòng sơ cáp biến áp xung

W1=

K Q B

t

U x

.

.

1

∆

Tx : (s) ; B : (Tesla) ; Q : (m) K : hệ số chất đầy

U1 : điện áp sơ cấp biền áp xung

76 , 0 10 63 , 1 7 , 0

10 8 16

Trong đó a = 1 + b(θ + 1 θ 2) , hệ số quy đổi điện trở ở nhiệt độ tiêu chuẩn

200C về nhiệt độ làm việc max là 750 C

B = 0,004 hệ số đối với dây quấn ⇒ a = 0,004(750 - 200) + 1 = 1,2

R = 0,795 (Ω ) điện trở dây quấn phần ứng

RCT Điện trở chổi than và điện trở tiếp xúc thờng đợc chọn theo tiêu chuẩn hoặc sụt áp tren nó : ∆UCT = 2 (v)

RCT = ∆UCT/Iđm = 2/25,4 = 0,079 (Ω )

R∑ = 1,2.(0,795 + 0,079 ) = 1,05 (Ω )

1.2 Điện trở quận dây phần ứng

I R U I K

R K

U

mà ω = Π = = − ΦΣ

.

55

, 9 60

2

t K

I R U n n

⇒ Ktφ = 9,55(U n−RΣ.I)

Ta có KE = 9,55.Kφ =

dm

dm dm

n

I R

U − Σ.

⇒ KE = 0 , 129

1500

4 , 25 05 , 1

2 Hệ số khuyếch đại động cơ

KĐ = 1/KE = 1/0,129 = 7,75

3 Hệ số khuyếch đại bộ biến đổi

Hệ số khuyếch đậi bộ chỉnh lu có điiêù khiển đợc tính

Kπ=

dk

d U

U

∆

∆

để tính đợc Kπthì ta có thể sử dụng phơng pháp đồ thị.Từ biểu thức tính điện

áp ra mạch chỉnh lu có điều khiển(cầu 3 pha)

Ud=

π

6

3 U0.cos α

Ta xây dựng quan hệ Ud = f(α), α = f(Uđk)

Từ đó suy ra mối quan hệ Ud = f(Uđk)

4 Xây dựng mối quan hệ U d = f(α)

Điện áp ra của mạch chỉnh lu có điều khiển

Ud = α 99 , 7 cos α 233 , 3 cos α

14 , 3

6 3 cos 6

3

Để xây dựng đồ thị miêu tả mối quan hệ Ud = f(α) thì ta cho (α) thay đổi và ứng với mỗi góc mở α thì ta đợc một giá trị tơng ứng của Ud

5 Xây dựng mối quan hệ α = f(U đk )

phơng trình biểu diễn mỗi quan hệ α = f(Uđk)

α0 0 30 45 60 75 90α(rad) 0 Π/6 Π/4 Π/3 5Π/12 Π/2

Thì ta có thể xây dựng mỗi quan hệ : Ud = f(Uđk)

Với giá trị Uđk khác nhau ta đợc các giá trị của góc α tơng ứng từ các giá trị của góc α ta có đợc các giá trị của Ud nh bảng sau

đồ thị biểu diễn mỗi quan hệ : Ud = f(Uđk)

97 ,

7 Hệ số khuyếch đại của hệ thống

Ta có :

D

n St n

164,97

202,04

∆Ud

+ n0min ,n0max : tốc độ không tải lý tởng ứng với đờng đặc tính cơ thấp nhất

) 1

Ucđ

t D u

n S

D S K

R I

100 ).

05 , 0 1 ( 75 , 7 05 , 1 4 , 25

05 , 26081

D K K

U

γ

Ki = 0 , 071

14 , 1857

6 ,

Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động do có

ảnh hởng của nhiễu loạn bên ngoài mà hệ thống có thể bị mất cân bằng so với định mức.Tính ổn định của hệ thống có thể quay lại trạng thái ban đầu sau một thời gian

Do đó sau khi hệ thống đợc thiết kế ta cần xét sự ổn định và phân tích chất lợng hệ thống sau đó hiệu chỉnh để hệ thống làm việc tối u

Chất lợng của hệ thống điều khiển tự động dợc thể hiện trong trạng thái động và tĩnh

- Trạng thái tĩnh yêu càu quan trọng nhất là độ chính xác điều chỉnh

- Trạng thái động các yêu càu về độ ổn định và các chỉ tiêu về chất lợng

Đôi với bộ điều chỉnh dịch cực của lò hồ quang dùng hệ thống T - Đ có đảo chiều với hai bộ chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển mắc song song ngợc đợc khống chế độc lập nên tại một thời điểm chỉ có một bộ chỉnh lu làm việc nên một cách tổng quát ta chỉ xét cho một bộ thuận (hoặc ngợc ) Khi đó với bài toán tổng hợp và xét ổn định hệ thống thì ta chỉ cần xét hệ thống

T -Đ không đảo chiều ở đây ta dùng phơng pháp mô đun tối u để tổng hợp , xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống

Nội dung của phơng pháp này nh sau

II Thành lập sơ đồ cấu trúc và xây dựng hàm truyền của hệ thống

Xét cho đoạn mạch tính chỉ có mạch vòng tốc độ tham gia

W§ = T .T .p2 +T .P+1

K m m

D i

W W W W

W W W W

1

.

π ω

π ω

γ +

WHT =

D I M

E M

M E

D I

M M

E

D i

M M

E

D i

K K K K P

T T P T T T P T T T

K K K K

P T P T T

K P

T

K K K

P T P T T

K P

T

K K K

π ω π

π π

π ω π

π ω

π

π ω

γ

γ

1 ) (

) (

1

1 1

1

1

2 3

2

2

+ + +

+ +

+

+ + +

+

+ +

1 2

2836 1 129 , 0 375

05 , 1 18 , 0 375

u K K

R GD

(s)

TE = 0 , 031

05 , 1

0329 ,

L

(s)Thµnh lËp b¶ng Raox d¹ng tæng qu¸t nh sau :

Vì b0 < 0 do đó theo tiêu chuẩn Raox ta thấy hệ thống không ổn định vì vậy

1 (

1 1

T

K

E u

π π

Theo phơng pháp môđul tối u ta có :

Rω(P) = ( )(1 )

tu W P W

Rω(P) =

11,59

2.0,00333P(0,00333P +1) (0,00333P +1)(0,031P +1)

0,031P + 1 =

R2 = 7,75 (KΩ)

Uc®

Rω(P) = = 10,2

7,38

.2.0,00666P(0,00666P +1) P(0,00666P +1 )