ĐỒ án điện tử CÔNG SUẤT đề tài THIẾT kế bộ CHỈNH lưu cầu BA PHA điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU KÍCH từ độc lập

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP GVHD: DƯƠNG QUANG THIỆN NHĨM SV: Đặng Thành Sơn – 2050551200218 Nguyễn Hữu Trung - 20505512002 Võ Lê Thịnh Phát - 20505512002 Đà Nẵng, tháng 02 năm 2023 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 1.1 Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập Khái niệm - Máy điện quay sử dụng điện chiều, thiết bị biến đổi điện thành - Làm việc chế độ động E < U, lúc dịng điện Iư ngược chiều với E - Dùng phổ biến công nghiệp, ngành giao thơng vận tải nơi có u cầu điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng - Đạt trạng thái làm việc với thông số u cầu tốc độ, mơ men, dịng điện động cơ, … cần phải tạo đặc tính nhân tạo động tương ứng - Thường biết trước đặc tính Mc(ω) máy sản xuất - Mỗi động có đặc tính tự nhiên xác định thông số định mức sử dụng loạt số liệu cho trước - Phương trình đặc tính động điện viết theo dạng thuận M = f(ω) hay dạng ngược ω = f(M) 1.2 Cấu tạo hoạt động Cấu tạo phần gồm Stato Roto Stato (phần cảm) gồm lõi thép vừa mạch từ vừa vỏ máy, có cực từ chính, cực từ phụ dây quấn kích từ Roto máy điện chiều (phần ứng) gồm có lõi thép, dây quấn phần ứng cổ góp Hình Cấu tạo động điện chiều 1- Cổ góp điện 2- Chổi than 3- Rotor 4- Cực từ 5- Cuộn dây kích từ 6- Stator 7- Cuộn dây phần ứng Nguyên lý hoạt động Khi dòng điện chiều vào chổi than, dòng điện vào dẫn cực N dẫn cực S nên tác dụng từ trường sinh mơ men có chiều khơng đổi làm quay máy Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái Bộ phận chỉnh lưu (chổi than cổ góp) đảo chiều dịng điện sau nửa vịng quay Dịng điện ln phía sau phần bên phải cuộn dây, dịng điện ln phía trước nên mơ men lực tạo ln hướng chiều quay Khi động làm việc, cuộn dây dẫn phần ứng chuyển động từ trường phần cảm Trong chúng xuất suất điện động cảm ứng, sinh dòng cảm ứng ngược chiều với dòng điện đưa vào phần ứng, gọi sức phản điện Hình Sơ đồ nguyên lý hoạt động động điện chiều 1.3 Đặc điểm - Nguồn cấp cho phần ứng kích từ độc lập - Khi nguồn có cơng suất vơ lớn điện áp khơng đổi mắc kích từ song song với phần ứng, gọi động điện chiều kích từ song song - Ở động điện chiều kích từ độc lập, cuộn kích từ khởi động từ cấp điện từ nguồn điện tách biệt với nguồn điện cấp cho cuộn ứng Ở động điện chiều kích từ song song, cuộn kích từ cuộn ứng cấp điện nguồn Trường hợp nguồn điện có cơng suất lớn nhiều so với cơng suất tính chất động tương tự Hình Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập 1.4 Phương trình đặc tính Phương trình cân điện áp Uư =Eư +(Rư +Rf).(Iư ) Trong đó: Uư – Điện áp phần ứng (V) Rư = rư + rcf + rcb + rct – Điện trở phần ứng động (Ω) Bao gồm: rư – Điện trở cuộn dây phần ứng (Ω) rcf – Điện trở cực từ phụ (Ω) rcb – Điện trở cuộn bù (Ω) rct – Điện trở tiếp xúc chổi than cổ góp rcf (Ω) Rf – Điện trở phụ mạch phần ứng (Ω) Iư – Dòng điện mạch phần ứng (A) Eư – Sức điện đồng phần ứng động (V) Được xác định theo công thức: Eư = KФω Trong đó: K =pN/2πa: hệ số cấu tạo động Với: p – Số đơi cực từ N – Số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng a – Số mạch nhánh đấu song song cuộn dây phần ứng Ф – Từ thơng kích từ cực từ (Wb) Phương trình đặc tính cơ: = Mô men điện từ động tỷ lệ với từ thơng Ф dịng điện phần ứng Iư: M = KФIư Phương trình đặc tính điện ω = Ф– + I ư đ Ф đ Từ phương trình chính, cơng thức tính sức điện động, công thức thể mối quan hệ mô men điện từ dòng điện phần ứng Iư Phương trình đặc tính điện biểu thị quan hệ tốc độ ω hàm mô men M: ω = U – R +R fư Iư KФđm KФđm Dùng đơn vị tốc độ vịng/phút, phương trình đặc tính trở thành: N = ω.9,55 n = 9,55( Tốc độ góc định mức: KФ = U −I R đm đm đm Tốc độ động cơ: ω= 0-∆ω= 1.5 Đường đặc tính đặc tính điện Từ phương trình đặc tính cơ-điện phương trình đặc tính Giả thiết phần ứng bù đủ f = const, vẽ đặc tính cơ-điện đặc tính đường thẳng Hình Đường đặc tính a) Đường đặc tính cơ-điện ĐCĐ chiều kích từ độc lập b) Đường đặc tính ĐCĐ chiều kích từ độc lập 1.6 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động Thay đổi điện trở phần ứng cách mắc điện trở phụ Rf Ta có: Uư = Uđm ; Ф = Фđm Tốc độ động cơ: ω = ω0 - ∆ω = Uđm - Rư+Rfư Iư = Uđm – KФđm (KФđm)KФđm KФđm RưΣ Iư Hình Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện trở mạch phần ứng Trong trường hợp này, tốc độ không tải lý tưởng: U ω Độ cứng đặc tính cơ: = KФđm đm = const β= Khi Rf =0, độ cứng đặc tính tự nhiên: (KΦđm)2 |βtn| = có giá trị lớn nên đặc tính tự nhiên có độ cứng tất đường đặc tính có điện trở phụ Khi mắc nối tiếp điện trở vào phần ứng, lớn độ dốc đường đặc tính, số vịng quay tốc độ động giảm Phạm vi điều chỉnh hẹp tỉ lệ thuận với tải, không thực vùng gần tốc độ khơng tải Điều chỉnh có tổn hao lớn, thường dùng để làm điện trở điều chỉnh tốc độ chế độ làm việc lâu dài Thay đổi từ thơng Ta có: Rf = 0; RưΣ = Rư =const; Uư=Uđm = const Thay đổi dịng kích từ Ikt để thay đổi từ thơng Hình Đặc tính đặc tính điện ĐCĐ chiều kích từ độc lập giảm từ thơng Tốc độ không tải lý tưởng: = đ Ф Độ cứng đặc tính cơ: =− ( Ф )2 Khi từ thơng thay đổi: - Dịng điện ngắn mạch khơng đổi: = - Mô men ngắn mạch thay đổi: đ = = Ф Khi giảm từ thông, tốc độ động tăng lên độ cứng đặc tính giảm Tiếp tục giảm dịng kích từ, đến giới hạn, tốc độ không tăng Phương pháp thay đổi từ thông để điều chỉnh theo chiều tăng (từ tốc độ định mức), phạm vi điều chỉnh rộng, tổn hao điều chỉnh nhỏ không điều chỉnh tốc độ định mức Thường áp dụng kết hợp với phương pháp khác nhằm tăng phạm vi điều chỉnh Thay đổi điện áp động Để điều chỉnh điện áp động chiều cần nguồn riêng có U điều chỉnh Các nguồn điều áp như: máy phát điện chiều, biến đổi van khuếch đại từ… Nguồn có cơng suất hữu hạn so với động cơ, biến đổi dùng để biến dòng xoay chiều lưới điện thành dòng chiều điều chỉnh giá trị sức điện động phù hợp theo yêu cầu Hình Sơ đồ khối sơ đồ thay chế độ xác lập dùng biến đổi điều khiển điện áp phần ứng Ở chế độ xác lập, phương trình đặc tính hệ thống: −ư=ư( + ưđ) = = Hình Quá trình thay đổi tốc độ điều chỉnh điện áp Trong giảm tốc độ theo cách giảm điện áp phần ứng, giảm mạnh điện áp, chuyển nhanh từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp Cùng với q trình giảm tốc xảy q trình hãm tái sinh Trên hình 9, động làm việc điểm A với tốc độ lớn ωA đặc tính ứng với điện áp U1 Giảm mạnh điện áp phần ứng từ U1 xuống U3 Động chuyển điểm làm việc từ điểm A đường sang điểm E đường (chuyển ngang với ωA=ωE) ωE lớn tốc độ không tải lý tưởng ω03 đặc tính nên động làm việc trạng thái hãm tái sinh đoạn EC đặc tính Khi thay đổi phần ứng (thay đổi theo chiều giảm điện áp), từ thông động khơng đổi, độ cứng đặc tính khơng đổi, cịn tốc độ khơng tải lí tưởng ω = thay đổi tùy thuộc Φ vào giá trị điện áp phần ứng Họ đặc tính song song thấp đặc tính tự nhiên, vùng điều khiển tốc độ nằm tốc độ định mức Tốc độ nhỏ dải điều chỉnh bị giới hạn yêu cầu sai số tốc độ mô men khởi động Khi mô men tải định mức giá trị lớn nhỏ tốc độ đ = − = || − đ || Để thoả mãn khả tải đặc tính thấp dải điều chỉnh phải có mơ men ngắn mạch: = = mơ men Vì họ đặc tính đường thẳng song song nhau, đặc tính cơ: đ Trong hệ số tải = = Hình Đặc tính q trình thay đổi điện áp Với cấu máy cụ thể giá trị xác định, phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị độ cứng Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động thiết bị nguồn điều chỉnh, điện trở tổng mạch phần ứng gấp hai lần điện trở phần ứng động Sơ bộ: 0 , đ || đ , ≤ 10 Tải có đặc tính mơ men khơng đổi, giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độ không vượt 10 Đối với máy có yêu cầu cao dải điều chỉnh độ xác trì tốc độ làm việc, việc sử dụng hệ thống hở không thoả mãn 38 Với V =3,75 (cm ) ta tra bảng 8.5 theo tài liệu hướng dẫn “Thiết kế thiết bị điện tử công suất” - Trần Văn Thịnh (2000)” Chọn lõi thép xuyến trịn cuộn loại OA-25/40-5 có kích thước là: - Q=0,375 [cm ] - l = 10,2 [cm] - V = Q.l = 0,375.10,2 = 3,825 [cm ] - QCS = 4,9 [cm ] - d = 25 [mm] - a = 7,5 [mm] - b = [mm] - D = 40 [mm] Hình 29 Lõi ferit hình xuyến Số vịng dây quấn sơ cấp máy biến áp xung: Theo định luật cảm ứng điện từ: Suy ra: Tiết diện dây quấn sơ cấp: Chọn mật độ dòng điện J1 = (A/mm ) Đối với biến áp xung để điều khiển Thyristor, độ rộng xung điện áp hẹp nên chọn mật độ dịng điện J lớn Đường kính dây quấn sơ cấp: d1 = √4 = √4.0,014 = 0,1335 [mm] Chọn d1 = 0,2 mm Số vòng dây quấn thứ cấp: 39 2= Chọn Tiết diện dây quấn thứ cấp: W1 = 240 = 80 [vòng] = 80 [vòng] S2 = I2 = 0,15 = 0,03 [mm2] 2 Chọn mật độ dòng điện J2 = [A/mm ] Đường kính dây quấn thứ cấp: =√ d2 Chọn dây có đường kính d2 = 0,2 mm Kiểm tra hệ số lấp đầy: 0Kld = Tính tầng khuếch đại cuối Chọn Tranzitor cơng suất Tr3 loại 2SC9111 làm việc chế độ xung, có thông số sau: - Tranzitor loại N-P-N, vật liệu bán dẫn silic - Điện áp colectơ bazơ hở mạch emitơ là: - Điện áp emitơ bazơ hở mạch colectơ là: - Dòng điện lớn colectơ chịu đựng: - Công suất tiêu tán Colector: - Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: - Hệ số khuếch đại: - Dòng làm việc colector: - Dòng làm việc Bazo: Ta thấy với loại Thyristo chọn có cơng suất điều khiển bé U dk = (V), Idk = 130 mA= 0,15A , nên dòng colectơ – bazơ tranzitor Tr bé, trường hợp ta khơng cần tranzitor Tr2 mà có cơng suất điều khiển tranzitor Nguồn cung cấp cho mạch tạo xung chọn E = +12(V): R10= = Tất điôt mạch điều khiển dùng loại 1N4009, có tham số : − 12−9 - Dòng điện định mức : - Điện áp ngược lớn : - Điện áp điốt mở thông: 0,1 = 30 [Ω] Iđm = 10 [A] UN = 25 [V] Um = [V] Chọn cổng AND 40 Chọn cổng AND loại CMOS4081 - Nguồn ni IC: Vcc = ÷ 18 [V], chọn Vcc = 12 [V] - Nhiệt độ làm việc: tlv = - 40 [0C ] ÷ 80 [0C ] Điện áp ứng với mức logic “1”: ÷ 4,5 [V] Dịng điện < [mA] Công suất tiêu thụ P =2,5 [mW/1 cổng] Hình 30 Sơ đồ chân cổng AND loại CMOS4081 Chọn tụ C3 R9 Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng điện đưa vào Bazo Tr3, chọn R9 thỏa mãn điều kiện: R9 ≥ 4,5 = 2.10−3 = 2,25 [kΩ] Với 4,5 điện áp ứng với mức logic “1” : ÷ 4,5 [V] Chọn R9 = 2,25 [kΩ] Chọn C3.R9 = tx = 300 µs, suy C3 = = 300 = 0,13 [μF] 2250 Chọn C3 = 0,13 [µF] Tính chọn tạo xung chùm Mỗi kênh điều khiển phải dùng khếch đại thuật tốn Tồn mạch điều khiển ta dùng IC khuếch đại thuật toán loại TL084 hãng TexasInstruments chế tạo: - Điện áp nguồn nuôi Vcc = 18 [V]: chọn Vcc = 12 [V] - Hiệu điện cổng không đảo cổng đảo : Ud = 30 [V] 0 - Nhiệt độ làm việc : t = -25 [ C ] 85 [ C ] - Công suất tiêu thụ : P = 680 [mW] = 0,68 [W] - Tổng trở đầu vào :Rin = 10 [MΩ] - Dòng điện đầu : Ira = 30 [pA] - Thường chọn dòng vào khoảng [mA] 41 - Tốc độ biến thiên điện áp cho phép:= 13 [V / s] Hình 31 Sơ đồ chân IC TL084 Mạch tạo chùm xung có tần số f = Chu kỳ xung chùm: T= Ta có T= 2R8.C2.ln(1+2 ) Chọn R6=R7= 33 [KΩ] T=2,2.R8.C2 = 600 [µs] Vậy: R8.C2 = 272,73 [µs] Chọn tụ C2 = 0,1 µF , có điện áp U = 16 V suy R8 = 2727 [Ω] Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp mạch, chọn R8 biến trở [KΩ] Tính chọn tầng so sánh Khuếch đại thuật toán chọn loại TL084 Chọn R4 = R5 > Trong nguồn ni Vcc = ± 12 V điện áp vào A3 UV ≈ 12 V Dòng điện vào hạn chế để Ilv < mA Do chọn R4 = R5 = 15 KΩ , dịng điện vào A3 là: 12 Ivmax = 15.103 = 800 A = 0,8 [mA] Chọn chiết áp R11 = 50 [KΩ] Tính chọn khâu đồng pha Thời gian nạp tụ C1 : tnạp = R3.C1 = 0,005 [s] Chọn tụ C1 = 0,1 [μF] điện trở R3 = tnap/C1 = 0,005/0,1.10-6 = 50 [KΩ] 42 Vậy R3 = 50 [KΩ] Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp ráp mạch , R3 thường chọn biến trở lớn 50 kΩ Chọn tranzitor Tr1 loại A564 có thông số sau : - Transistor loại P – N – P, làm silic - Điện áp colector bazo hở mạch emitor là: - Điện áp emitor bazo hở mạch colector là: - Dịng điện lớn colector chịu đựng: - Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: - Hệ số khuếch đại: - Dòng làm việc cực đại bazo: Điện trở R2 để hạn chế dòng điện vào bazo transistor Tr1 chọn sau: Chọn R2 thỏa mãn điều kiện: R2 ≥ Chọn điện áp khâu đồng pha: UA = [V] Điện trở R1 để hạn chế dòng điện vào khếch đại thuật toán A1 , thường chọn R1 cho dịng vào khếch đại thuật tốn IV < (mA) Do đó: R1≥ Vậy chọn R1 = 10 [KΩ] Tạo nguồn ni Hình 32 Sơ đồ ngun lý máy biến áp đồng pha nguồn nuôi 43 Ta cần tạo nguồn điện áp U ± 12 V để cấp cho máy biến áp xung nuôi IC, điều chỉnh dòng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển dùng 12 điôt để tạo điện áp – 12 V, + 12 V Điện áp thứ cấp máy biên áp nguồn nuôi là: U2 = 12/2,34 = 5,1 [V] Ta chọn U2 = [V] Việc xây dựng nguồn ổn áp chiều thyristor có nhược điểm chọn tính tốn phức tạp địi hỏi phải có kỹ thuật chun mơn cao Sự đời vi mạch ổn áp họ 7812 7912 cho phép đơn giản hố q trình Vi mạch IC 7812 có ba chân , chân đầu vào, chân đầu chân nối đất Để ổn định nguồn nuôi ta chọn dùng vi mạch ổn áp 7812 7912, ta có thơng số chung vi mạch: - Điện áp đầu vào: U = 7÷35 [V] - Điện áp đầu ra: Ura = 12V với IC 7812, Ura = -12(V) với IC 7912 v Dịng điện đầu ra: Ira = 0÷1 [A] - Tụ điện C4 , C5 dùng để lọc thành phần sóng hài bật cao Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470 µF, U = 35 V 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 ba pha ba trụ, trụ có ba cuộn dây, cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp Điện áp lấy thứ cấp máy biến áp làm điện áp đồng pha, làm điện áp nguồn nuôi U2 = U2đph = UN = [V] Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha: I2đh = [mA] Công suất nguồn nuôi máy biến áp xung: -3 Pđph = 6.U2đph.I2đph = 6.9.1.10 = 0,054 [W] Công suất tiêu thụ IC TL084 sử dụng hàm khuếch đại thuật toán ta chọn IC TL084 để tạo cổng AND P81c = PIC = 0,68 = 5,44 [W] Trong đó: PIC cơng suất tiêu thụ IC TL084 Công suất biến áp xung cấp cho cực điều khiển thyristor: Px = 6.Udk.Idk = 6.2,5.0,3 = 2,7 [W] Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN = Pđph + P8IC + Px = 0,054 +5,44 + 2.7 = 8,194 [W] Cơng suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy S = 1,05.(Pđph + PN) = 1,05.(0,054 + 8.194) = 8,66 [VA] Dòng điện sơ cấp máy biến áp: 44 Dòng điện thứ cấp máy biến áp: I1 = = 3.220 8,66 = 0,013 [A] I2 = Tiết diện trụ máy biến áp tính theo cơng thức kinh nghiệm: Qt = kQ √ = √ Trong đó: 8,66 3.50 =1,44 [cm2] kQ = hệ số phụ thuộc phương thức làm mát (khí tự nhiên) m = số trụ MBA f = 50 Hz tần số điện áp lưới Vì kích thước q nhỏ nên chuẩn hóa tiết diện trụ theo bảng ta được: Q t = 1,63 [cm ] Kích thước mạch thép dày: σ = 0,5 [mm] Số lượng thép 68 lá: a=12mm b=16mm h=30mm Hệ số ép chặt Kc=0,85 Hình 33 Kích thước mạch từ biến áp Chọn mật độ dòng điện : J1 = J2 = 2,75 (A/mm ) Tiết diện dây quấn sơ cấp: S1 d1 = √ Chọn d1 = 0,1mm để đảm bảo độ bền Đường kính có kể cách điện : d1cd = 0,12 [mm] Tiết diện dây quấn thứ cấp: 45 S2 = Đường kính dây quấn thứ cấp: d2 = √4 = √4.0,058 = 0,27 [mm] Đường kính có kể cách điện : d2cd = 0,31 [mm] Chọn mật độ tự cảm B=1T trụ, ta có số vòng dây sơ cấp: W1 = Số vòng dây quấn thứ cấp: W2 = 1 = 6882.9 = 282 [vòng] 220 Chọn hệ số lấp đầy Kld = 0,7 Chiều rộng cửa sổ: c= ( Chọn c = 10 [mm] Chiều dài mạch từ: L = 2c + 3a = 2.10 + 3.12 = 56 [mm] Chiều cao mạch từ: H = h + 2a = 30 + 2.10 = 50 [mm] Tính chọn diode cho chỉnh lưu nguồn ni Dịng điện hiệu dụng qua diode: IDhd = √2 = 0,16 √2 = 0,113 [A] Trong đó: I2 dịng điện thứ cấp máy biến áp Điện áp ngược lớn mà diode phải chịu: UNmax = √6 U2 = √6 = 22,045 [V] Trong đó: U2 điện áp lấy phía thứ cấp Chọn diode có dịng định mức: Iđm Ki.IDhd = 10.0,113 = 1,33 [A] Chọn diode có điện áp ngược lớn nhất: UN= Ku.UNmax = 22,045 = 44,09 [V] Vậy với Iđm = 1,33 [A], UN = 44,09 [V] ta chọn diode loại KII208A với thơng số: - Dịng điện định mức: Iđm = 1,5 [A] - Điện áp ngược cực đại diode: UN = 100 [V] 46 CHƯƠNG MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 5.1 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ Hình 34 Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ Bảo vệ nhiệt cho van bán dẫn Khi làm việc với dịng điện chạy van có sụt áp, van có tổn hao cơng suất P = RV.I U.I, tổn hao sinh nhiệt theo phương trình nhiệt đốt nóng van bán dẫn P = A + C(dT/dt) 47 Mặt khác van bán dẫn phép làm việc nhiệt độ cho phép Tcp đó, q nhiệt độ cho phép van bán dẫn bị phá hỏng Để van bán dẫn làm việc an tồn, khơng bị chọc thủng nhiệt, ta phải chọn thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý Tính tốn cánh tỏa nhiệt: - Tổn thất công suất tiristor: P = U.Ilv = 3,5.47,42 = 165,97 [W] - Diện tích bề mặt tỏa nhiệt: Sm = ∆ Trong đó: ΔP: Tổn hao công suất (W) Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = 40 C Nhiệt độ làm việc cho phép Thyristor Tcp = 125 C Chọn nhiệt độ cánh toả nhiệt Tlv = 80 C Độ chênh lệch nhiệt độ: Tlv – Tmt = 80 – 40 = 40 C Vậy: ∆ Sm = 165,97 = = 0,51 [m2] Chọn loại cánh tỏa nhiệt có 12 cánh, kích thước cánh a x b = 10 x 10 [cm] Tổng diện tích tỏa nhiệt cánh S = 12.2.10.10=2400 [cm ] Bảo vệ q dịng điện cho van Aptơmát dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ tải ngắn mạch Thyristor, ngắn mạch đầu biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp, ngắn mạch chế độ nghịch lưu Chọn aptomat có: Dịng điện làm việc chạy qua aptomat: Ilv = Dòng điện aptomat cần chọn: Iđm= 1,1.Ilv = 1,1.28,83 = 31,71 [A] 48 Có tiếp điểm chính, đóng cắt tay nam châm điện Chỉnh định dòng ngắn mạch Inm =2,5 Ilv = 72,075 [A] Dòng tải: Iqt = 1,5 Ilv = 43,2 [A] Chọn cầu dao F có dịng định mức: Iđm = 1,1 Ilv = 32 [A] Cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn sửa chữa hệ thống truyền động 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 cc I1cc =1,1 I2 = 1,1 67,06 = 73,766 [A] Trong đó: I2 dịng điện hiệu dụng thứ cấp MBA Nhóm 2cc: Dịng điện định mức dây chảy nhóm 2cc I2cc =1,1 Ihd = 1,1 47,42= 52.162 [A] Trong đó: Ihd dịng điện làm việc van Ihd = Ilv (vì Ilv đc tính theo Ihd) Nhóm cc: Dịng điện định mức dây chảy nhóm 3cc I3cc =1,1 Id = 1,1 82,14= 90,354 [A] Trong đó: Id dịng qua tải phần tính chọn Thyristor Vậy chọn dây chảy nhóm: 1cc loại 75 A, 2cc loại 54 A, 3cc loại 92 A Bảo vệ điện áp cho van Bảo vệ điện áp 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 dòng điện ngược gây sức điện động cảm ứng lớn điện cảm làm cho điện áp anod catod Thyristor Khi có mạch R – C mắc song song với Thyristor tạo mạch vịng phóng điện tích q trình chuyển mạch nên Thyristor khơng bị q điện áp 49 Hình 35 Mạch R_C bảo vệ điện áp chuyển mạch Theo kinh nghiệm R1=(5 30 ) (Ω); C1 = (0,25 ) ( F ) Trị số RC chọn theo tài liệu: R1= 5,1 (Ω); C1 = 0,25 ( F) Hình 36 Mạch R_C bảo vệ điện áp từ lưới Bảo vệ điện áp từ lưới ta mắc mạch R_C hình Nhờ có mạch lọc mà đỉnh xung gần nằm lại hoàn toàn điện trở đường dây Trị số RC chọn theo tài liệu: R2= 12,5 (Ω) ; C2 = 4( F) Để bảo vệ van cắt cột biến áp non tải, người ta mắc mạch R_C đầu mạch chỉnh lưu cầu ba pha phụ diode cơng suất bé Hình 37 Mạch cầu pha dùng diode tải R_C bảo vệ cắt MBA non tải 50 Thông thường giá trị tự chọn khoảng từ 10÷200 (μF) Chọn theo tài liệu: R3= 470 (Ω), C3 = 10 ( F) Chọn giá trị điện trở R4 = 1,4 (KΩ) 51