Thiết k ế bộ chỉnh lưu hình cầu 1 pha kép để điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập có đảo chiều

06:02 11/05/2023   Documents Downloader   ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ  CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT K Ế BỘ CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA KÉP ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHIỀU KÍCH TỪ  ĐỘC LẬP CĨ ĐẢO CHIỀU  Ngườ i hướ ng dẫn: TS GIÁP QUANG HUY  Sinh viên thực hiện:  Số thẻ sinh viên:  Nhóm HP / Lớ  p:  Ngành: https://documents-downloader.pages.dev/document K ỹ Thuật Điều Khiển Và Tự  Động Hóa 1/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH Ả NH CHƯƠNG 1: TỔ NG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆ N MỘT CHIỀU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 1.1.1 Khái niệm: 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều: 1.1.3 Phân loại động điệ n chiều: 1.1.4  Nguyên lý động điện chiều: 1.2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆ N MỘT CHIỀU: 1.2.1 Đặc tính động điệ n: 1.2.2 Sơ đồ nối dây động điệ n chiều kích từ độc lậ p: 1.2.3 Đặc tính tự nhiên:   1.2.4 Đặc tính nhân tạo:   10 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH THAY ĐỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆ N MỘT CHIỀU: 10 1.3.1 Thay đổi điện tr ở phụ trong mạch phần ứng: 10 1.3.2 Thay đổi từ thơng kích t ừ của động cơ:  11 1.3.3 Thay đổi điện áp phần ứng động cơ:  12 1.4 K ẾT LUẬ N CHUNG: 13 CHƯƠNG 2: CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN  14 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 14 2.1.1 Khái niệm: 14 2.1.2 Phân loại: 14 2.1.3 Đặc điểm điện áp dòng điện chỉnh lưu:  14 2.2 CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN  15 2.2.1 Sơ đồ mạch nguyên lý: 15 2.2.2  Nguyên lý làm việc: 16 Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   https://documents-downloader.pages.dev/document 2/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     2.2.3 Điện áp dòng điệ n chỉnh lưu:  17 2.2.4 Hiện tượ ng trùng dẫn: 17 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂ N CHỈNH LƯU:  18 2.3.1 Khái niệm chung: 18 2.3.2  Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính: 19 2.3.3  Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos: 19 2.4 BỘ CHỈNH LƯU CẦU PHA KÉP ĐIỀU KHIỂ N HOÀN TOÀN: 20 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý: 20 2.4.2  Nguyên lý hoạt động: 20 2.4.3 Phương pháp điều khiển hai bộ biến đổi mắc song song ngượ c: 21 2.5 K ẾT LUẬ N CHUNG: 25 CHƯƠNG 3: THIẾT K Ế VÀ TÍNH CHỌ N CÁC PHẦ N TỬ  MẠCH ĐỘ NG LỰ C 26 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 26 3.1.1 Sơ đồ khối mạch động lực: 26 3.1.2 Chức khối: 26 3.2 TÍNH TỐN MẠCH ĐỘ NG LỰ C: 26 3.2.1 Tính chọn Thyristor: 26 3.2.2 Tính tốn máy bi ến áp chỉnh lưu:  28 3.2.3 Thiết k ế bộ lọc: 31 3.3 K ẾT LUẬ N CHUNG: 32 CHƯƠNG 4: THIẾT K Ế CÁC PHẦ N TỬ  MẠCH ĐIỀU KHIỂ N 33 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 33 4.1.1 Sơ đồ khối điều khiển thyristor: 33 4.1.2 Yêu cầu mạch điều khiển: 33 4.1.3  Nhiệm vụ mạch điều khiển: 34 4.1.4  Nguyên tắc điều khiển: 34 4.2  NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘ NG TỪ  NG KHÂU: 35 Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   https://documents-downloader.pages.dev/document 3/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     4.2.1 Khâu đồng pha: 35 4.2.2 Khâu so sánh: 36 4.2.3 Khâu tạo xung chùm: 36 4.2.4 Khâu khuếch đại: 38 4.2.5 Sơ đồ mạch điều khiển: 39 4.3 TÍNH TỐN THÔNG SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂ N: 39 4.3.1 Tính biến áp xung: 40 4.3.2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng: 40 4.3.3 Chọn cổng AND: 41 4.3.4 Chọn tụ C3 và R 9: 41 4.3.5 Tính chọn bộ tạo xung chùm:\ 42 4.3.6 Tính chọn tầng so sánh: 43 4.3.7 Tính chọn khâu đồng pha: 43 4.3.8 Tạo nguồn nuôi: 44 4.3.9 Tính tốn máy bi ến áp nguồn ni đồ ng pha: 45 4.3.10 Chọn Diode cho bộ chỉnh lưu:  46 4.4 K ẾT LUẬ N CHUNG: 46 CHƯƠNG 5: MẠCH BẢO VỆ VÀ K ẾT LUẬ N 47 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 47 5.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆ N: 48 5.2.1 Bảo vệ dòng điện tải: 48 5.2.2 Bảo vệ dòng điện ngắn mạch: 48 5.3 BẢO VỆ QUÁ ĐIỆ N ÁP: 49 5.4 SƠ ĐỒ MẠCH BẢO VỆ CỦA MẠCH ĐỘ NG LỰ C: 52 5.5 K ẾT LUẬ N CHUNG: 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   https://documents-downloader.pages.dev/document 4/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1: Hình ảnh động điện chiều Hình 2: Cấu tạo động điện chiều Hình 3: Sơ đồ  nối dây động điệ n chiều kích từ độc lậ p Hình 4: Hình ảnh đặc tính –  điện Hình 5: Hình ảnh đặc tính cơ   Hình 6: Đặc tính điề u chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi R f   10  Hình 7: Đặc tính điề u chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi 11 Hình 8: Đặc tính điề u chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi Uư  12 Hình 1: Sơ đồ  mạch chỉnh lưu cầu pha điề u khiển hoàn toàn 16 Hình 2: Sơ đồ và đồ thị u, i chỉnh lưu cầu pha có điều khiển 16 Hình 3: Hiện tượ ng trùng dẫn chỉnh lưu cầu pha 17 Hình 4: Đồ thị dạng sóng xảy tượ ng trùng dẫn 17 Hình 5: Sơ đồ  khối điều khiển thyristor 18 Hình 6: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 19 Hình 7: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos 19 Hình 8: Sơ đồ  chỉnh lưu cầu pha kép điều khiển hoàn toàn 20 Hình 9: Sơ đồ  hai bộ chinh lưu mắc song song ngượ c 21 Hình 10: Giản đồ dòng điện điề u khiển đảo chiều tuyến tính phụ thuộc 22 Hình 11: Mạch tr ừ sử dụng OPAMP 23 Hình 12: Giản đồ dịng điện điề u khiển đảo chiều khống chế độc lậ p 24 Hình 1: Sơ đồ  khối mạch động lực 26 Hình 2: Sơ đồ  mạch lọc LC 31 Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   https://documents-downloader.pages.dev/document 5/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     Hình 1: Sơ đồ  khối điều khiển thyristor 33 Hình 2: Sơ đồ  mạch khâu đồng pha 35 Hình 3: Sơ đồ  dạng sóng UA, UB, UC  35 Hình 4: Sơ đồ  mạch khâu so sánh 36 Hình 5: Sơ đồ  dạng sóng UA, UB, UC,UD  36 Hình 6: Sơ đồ  phối hợ  p tạo xung chùm 36 Hình 7: Sơ đồ  mạch tạo xung chùm dùng khuếch đại thuật tốn 37 Hình 8: Sơ đồ  dạng sóng UE 37 Hình 9: Sơ đồ  mạch khâu khuếch đại 38 Hình 10: Sơ đồ  mạch điều khiển thyristor 39 Hình 11: Giản đồ các đườ ng cong mạch điều khiển 39 Hình 12: Sơ đồ  chân IC 4081 41 Hình 13: Sơ đồ  chân IC TL084 42 Hình 14: Sơ đồ  mạch tạo nguồn nuôi 44 Hình 1: Hình ảnh giai đoạn dây chảy 49 Hình 2: Sơ đồ  bảo vệ các thiết bị biến đổi dùng cầu chì 49 Hình 3:Sơ đồ  bảo vệ dùng mạch RLC 50 Hình 4: Hình ảnh dùng mạch RC để bảo vệ quá áp 51 Hình 5: Sơ đồ  mạch bảo vệ của mạch động lực 52 Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   https://documents-downloader.pages.dev/document 6/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 GIỚ I THIỆU CHUNG: 1.1.1 K hái ni ệm: Động điện chiều loại máy điện chiều biến điện dòng chiều thành Khi máy điện chiều làm việc chế độ động cơng suất đầu vào công suất điện cơ, công suất đầu cơng suất cơ.   Hình 1: Hình ảnh động điện chiề u.  1.1.2 C ấu   t ạo c ủa động điện chi ều: Động điện chiều phân thành hai thành phần gồm: phần tĩnh  phần động.   Hình 2: C ấ u t ạo động điện chiề u 1- Thép, 2- C ực vớ i cuộn kích từ, 3- Cực phụ vớ i cu ộn dây, 4- Hộ p ổ bi, 5Lõi thép, 6- Cu ộn phần ứng, 7- Thiết bị chổi, Cỗ góp, 9- Tr ục, 10- Nắ p hộp đấu dây Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   https://documents-downloader.pages.dev/document 7/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     1.1.3 Phân loại động điện chi ều: Động điện chiều phân loại theo kích từ thành loại sau:       Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng lẻ   Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng   Động điện chiều kích từ nối tiếp:   Cuộn dây kích từ mắc nối tiếp với phần ứng   Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có hai cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng, cuộn mắc nối tiếp với phần ứng   1.1.4  Nguyên lý động điện chi ều: Động điện chiều hoạt động dựa tác dụng từ trường lên khung dây dẫn có dịng điện chạy qua đặt từ trường Khi hoạt động động điện chiều  biến điện dòng điện chiều thành   1.2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.2.1  Đặc tính động điện: Đặc tính cơ   của  động  cơ   điện là quan hệ  giữa  tốc  độ quay mômen của  động  cơ: M = f(ω).  1.2.2  Sơ đồ nố i dây c ủa động điện chi ều kích t ừ độc lậ p: Động điện chiều kích từ  độc lậ p: nguồn chiều cấ p cho phần ứng cấ p cho kích từ độc lậ p  Hình 3: Sơ đồ nối dây động điệ n chiề u kích t ừ  độc l ậ p Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   https://documents-downloader.pages.dev/document 8/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     Phương trình cân điệ n áp: Uư = Eư +(R ư + R f ).Iư   Sức điện động phần ứng động cơ:   ϕω ϕ = Kϕư  ưKϕ ư  Eư = K     Momen điện từ của động cơ:  M = K  Iư   Phương trình đặc tính - điện:  Hình 4: Hình ảnh đặc tính –  điện  Phương trình đặc tính cơ:     = Kϕư  Kϕ    Hình 5: Hình ảnh đặc tính cơ   1.2.3  Đặc tính cơ  tự nhiên: Đặc tính tự  nhiên: đặc tính có tham số  định mức khơng sử dụng thêm thi ết bị phụ tr ợ khác Mỗi động chỉ có đặc tính tự nhiên Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   https://documents-downloader.pages.dev/document 9/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader      Phương trình đặc tính –  điện tự nhiên: = Kϕư  Kϕư ư = Kϕư  Kϕư      Phương trình đặc tính tự  nhiên: 1.2.4  Đặc tính nhân tạo:    Đặc tính nhân tạo đặc tính có mộ t tham s ố khác định mức có điện tr ở ph ụ trong mạch phần ứng động cơ. Mỗi động  có nhiều đặc tính nhân tạo  1.3 Phương trình đặc tính cơ:     = Kϕư  Kϕ   CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH THAY ĐỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.3.1 Thay đổi điện tr ở phụ trong mạch phần ứ n g: Từ phương trình đặc tính cơ:  Ta thấy r ằng thay đổi R f  thì đường đặc tính điề u chỉnh có tốc độ càng thấ p   = Kϕư  Kϕ  = Δ     cịn   thay đổi, ta sẽ  đượ c  và d ốc d ần R f  càng lớ n, vớ i t ải  Hình 6 : Đặc tính điề u chỉ nh t ốc độ bằng cách thay đổ i R f   Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   10 https://documents-downloader.pages.dev/document 10/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     4.2.5  Sơ đồ mạch điều khi ể n:  Hình 10: Sơ đồ mạch điề u khiể n thyristor  Hình 11: Giản đồ các đườ ng cong mạch điề u khiể n 4.3 TÍNH TỐN THƠNG SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN: Mạch điều khiển đượ c tính xuất phát từ yêu cầu mở   Thyristor, ta có thơng số cơ để tính mạch điều khiển:   đ  đ  Điện áp điều khiển Thyristor:  = V Dòng điện điều khiển Thyristor:  =  = 0,18 A Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   39 https://documents-downloader.pages.dev/document 39/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader      2× =        =25° ∆ ±   Thờ i gian mở  Thyristor:  = 10 s Độ r ộng xung điều khiển:  =  Tần số xung điều khiển:  =     20 s  kHz Độ mất đối xứng cho phép:  =   Điện áp nuôi mạch điều khiển: U = 12V Mức sụt biên độ xung:  = 0,15 4.3.1 Tí nh bi ế n áp xung:  Chọn vật liệu làm lõi s ferit HM, lõi có d ạng hình xuyến làm việc ph ần đặc tính từ hóa có  = 0,3T,  = 30A/m khơng có khe h ở  khơng khí ∆ ∆  Tỉ số biến áp: chọn m = Điện áp thứ cấ p MBA xung:  =  = V Điện áp đặt lên cuộn thứ cấ p MBA áp xung: = m Dòng điện thức cấ p MBA xung:  =  = 0,18A  Dòng điện sơ cấ p MBA xung:  =  =    4.3.2 Tính t ầng khuếch đại cuố i cùng:  đ   ×  3×3     đ,     =  = 9V  = 0,06A Chọn Tranzitor công suất loại 2SC911 Tranzitor lo ại NPN vật liệu bán dẫn silic          đ    Điện áp Collector Bazo h ở  mạch Emitter:  = 40V Điện áp Emitter Bazo h ở  mạch Collector:  = 4V Dịng điện lớ n mà Collector có th ể chịu đựng:  = 500 mA Công suất tiêu tán ở  Collector:  = 1,7 W  Nhiệt độ lớ n mặt tiế p giáp:  =   Hệ số khuếch đại:   Dòng điện Collector max: I C3max = 0,5 A Dòng điện làm việc Collector:      175°  =50 = ,=0, 06     =   Dòng điện làm việc Bazơ:   = = 1,2 mA Ta thấy r ằng vớ i loại Thyristor chọn có cơng suất điều khiển bé:  = 0,18 A đ  = V, Do ta chỉ cần tầng khuếch đại đủ công suất điều khiển Tranzitor Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   40 https://documents-downloader.pages.dev/document 40/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     Chọn nguồn cấ p cho biến áp xung E = 15 V, vớ i nguồn E = 15 V ta phải mắc thêm điện tr ở   nối tiế p vớ i cực Emitter c T3 Ta có: IC3 = I1   IE   ≈  =   = 159 0,06 =100  đ=10=25   =1    Tất cả các Diode mạch điều khiển dùng loại 1N4009 có tham s ố:    Dòng điện định mức Điện áp ngượ c lớ n Điện áp cho Diode mở  thông 4.3.3 Chọn c ổ ng AND:       Toàn mạch điều khiển phải dùng cổng AND nên ta chọn IC 4081 họ CMOS  Hình 12: Sơ đồ chân IC 4081 Mỗi IC 4081 có cổng AND Các thông số của cổng AND là:      =3÷18   =12  =40÷80 2÷4,    = 12 kΩ  Do ta chọn R 4 = R 5 =15 kΩ, dịng điệ n vào A3: Ilv-max = 4.3.7  Tí nh chọn khâu đồng pha:   = 0,8 mA × Điện áp tụ  đượ c hình thành s ự nạ p tụ C1, mặt khác để  đảm bảo phạm vi điều khiển r ộng góc điề u khiển α = ÷ 180º số thờ i gian tụ nạp đượ c: = × =0, 05   ,,× =50Ω   Chọn tụ C1 = 0,1  thì điện tr ở R 3 = Để thu ận ti ện cho việc điều ch ỉnh lắ p ráp mạch R 3  thường đượ c ch ọn bi ến tr ở  R 3 lớn 10  để điều chỉnh Ω Chọn tranzitor T 1 loại A564 có thơng s ố: Tranzitor loại PNP làm Si Điện áp Emitter B azơ lúc mạch Collector: U EBO = 7V Dịng điện lớ n có Collector có th ể chịu đượ c: IC-max = 100 mA  Nhiệt độ lớ n ở  mặt tiế p giáp: TCP = 150º Hệ số khuếch đại : β = 250   Dòng cực đại bazơ : IB1 =  =   = 0,4 mA Điện tr ở để hạn chế dòng điện vào Bazơ T ranzitor T1 đượ c chọn sau:  Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   43 https://documents-downloader.pages.dev/document 43/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     Chọn R 2 thõa mãn điều khiển: R 2 ≥   = ,×  = 30 kΩ   Chọn điện áp đồng pha: UA = 15V Điện tr ở  R 1  để hạn chế  dòng điện vào khuếch đại vào khuếch đạ i thuật tốn A1 thườ ng chọn R 1 sao cho dịng vào khu ếch đại thuật tốn: Iv < mA Do đó: R 1  ≥     = = 15 kΩ Chọn R 1 = 15 kΩ  4.3.8 T ạo nguồn nuôi: Ta cần tạo nguồn điện áp U = ± 12V để cấp cho máy biến áp xung ni IC,  bộ điều chỉnh dịng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Ở mạch cầu pha, ta có: = 2√ 2    Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi : U2  = U2 = 15V √    = , = 13,3 V, ta chọn  Hình 14: Sơ đồ mạch t ạo nguồn ni Để ổn định điệ n áp c nguồn nuôi ta dùng hai vi m ạch ổn áp 7812 7912, thông số chung vi mạch là:     Điện áp đầu vào: UV = ÷ 35V Điện áp đầu ra: Ura = 12V vớ i IC 7812 Điện áp đầu ra: Ura = -12V vớ i IC 7912 Dịng điện đầu Ir  = ÷ 1A Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   44 https://documents-downloader.pages.dev/document 44/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     Tụ điện C4, C5 dùng để lọc thành phần song hài b ậc cao Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470 µF 4.3.9 Tính tốn máy bi ế n áp nguồn ni đồng pha: Ta thiết k ế máy biến áp dùng cho cả ba việc tạo điện áp đồng pha tạo nguồn nuôi cho tất cả các mạch điều khiển bao gồm công suất cung cấ p cho mạch đồng pha cung cấ p nguồn nuôi cho IC TL084 t ạo 16 khuếch đại thuật toán Ch ọn kiểu MBA  pha tr ụ, tr ụ có dây, cu ộn sơ cấ p cuộn thứ cấ p Điện áp lấy ở   thứ cấp MBA làm điện áp đồng pha, lấy thứ cấ p nguồn ni: U2 = U2đp = 15 (V) Dịng điện thứ cấ p máy biến áp đồng pha: I2đp = IA1max = 1(mA) Công suất MBA cung cấ p cho việc tạo nên áp đồng pha: đ =4×đ ×đ =4×15×10− =0,06   =4×0,68=2,72   =8×đ ×đ =8×3×0, 8=4,   =đ   =0,062,724,32=7,1  =1,05× =1,05×7,1=7,455   =  = 7,220455 =0,034   =  = 7,15455 =0,5    Công suất tiêu thụ ở  4 IC TL084 sử dụng làm khuếch đại thuật tốn   Cơng suất MBA xung cấ p cho cực điều khiển Thyristor   Tổng công suất máy bi ến áp cung cấ p:   Công suất MBA có k ể đến 5% tổn, hao máy:   Dòng điện sơ cấ p MBA:   Dòng điện thứ cấ p MBA:   Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   45 https://documents-downloader.pages.dev/document 45/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     4.3.10 Chọn Diode cho bộ chỉnh lưu:  Dòng điện hiệu dụng qua diode :  = √ 2 = 0,√ 25 =0,35  đ = ×Đ =10×0,35=3,5   =√ 2 × =√ 2 ×15=21,2  đ =20  =50    Chọn diode có dịng định mức :   Điện áp ngượ c lớ n mà diode phải chịu:   Vậy chọn điôt loại KYZ 70 có thơng s ố sau :   4.4 Dòng điện định mức :   Điện áp ngượ c cực đại diode: K ẾT LUẬN CHUNG:  Sinh viên thực hiện:   Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   46 https://documents-downloader.pages.dev/document 46/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     CHƯƠNG 5: MẠCH BẢO VỆ VÀ K ẾT LUẬN 5.1 GIỚ I THIỆU CHUNG: Đối vớ i chỉnh lưu bán dẫn tính tốn vậ n hành ta ph ải đặc biệt lưu ý đến vấn đề bảo vệ quá dòng điện q điện áp Vì van bán dẫn có kích thướ c nhỏ, nhiệt dung bé nhiệt độ  dòng điện qua mặt tiế p giáp PN lớ n nên r ất nhạy v ớ i q tải về dịng Hằng số thờ i gian phát nóng b ản silic van công su ất l ớ n ch ỉ có vài phần trăm giây Do đó, khâu bảo v ệ  địi hỏi phải có độ tác động nhanh cao Mặt khác van bán d ẫn nh ạy với điện áp Chỉ c ần t ồn t ại m ột điện áp ngượ c lớn giá tr ị cho phép kho ảng vài µs,mặt tiế p giáp PN có thể bị chọc thủng về điện 5.2 BẢO VỆ QUÁ NHIỆT: Khi làm việc với dịng điện chạy qua, van có s ụt áp, có tổn hao cơng suất P sinh nhiệt đốt nóng van bán dẫn ∆ Cách khắc phục dùng cánh t ản nhiệt:  Hình 1: Hình ảnh t ản nhiệt thự c t ế  Tổn thất cơng suất Thyristor: ∆=∆×  =2×18,98=37,96  = ∆×  Diện tích bề mặt tản nhiệt: Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   47 https://documents-downloader.pages.dev/document 47/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     Trong đó:  ∆U : sụt áp lớ n Thyristor Ilv: dòng điện làm việc Thyristor ∆P: tổn hao công suất  : độ chênh lệch nhiệt độ với môi trườ ng Chọn nhiệt độ môi trườ ng 40oC, nhiệt độ làm việc tối đa Thyristor 125 oC    37,96  =0,118625   = 8×40  ×  ×  × Chọn nhiệt độ trên cánh t ản nhiệt 80oC nên  = 80 40 =40oC K m: hệ số tỏa nhiệt đối lưu bứ c xạ Chọn K m = W/m2.oC Chọn lo ại cánh tản nhiệt cánh kích thướ c m ỗi cánh 10 cm T diện tích tản nhiệt cánh là: S=  10  10 = 1200 cm2 = 0,12 m2 5.3 BẢO VỆ Q DỊNG ĐIỆN: Có loại q dịng điện là: tải ngắn mạch  5.3.1 B ảo v ệ dòng điện t ải: Dùng để chỉ  trườ ng hợ  p sự cố tạo đồng điện lớn ngắn mạch tải, dẫn thứ  cấ p MBA (ngắn mạch ngoài), ngắn mạch pha đo chọc thủng van (ngắn mạch ), đột biến nghịch lưu.   5.3.2 B ảo v ệ dòng điện ngắn mạch: Xuất thờ i gian làm vi ệc xác lậ p hay q độ Nó có giá tr ị khơng lớ n cho phép tồn t ại lâu dài Vì để bảo vệ các thyristor tránh dịng điệ n phá hoại, ta dùng dây ch ảy tác động nhanh Loại dây ch ảy có th ể làm chì làm bạc đặt vỏ sứ có chứa cát thạch anh Hoạt động dây chảy có thể  chia làm giai đoạ n:    Giai đoạn l: giai đoạn chảy từ t = đến bắtt đầu xuất hồ quang.  Giai đoan 2: giai ạn hồ quang bắt đầu t = thq  đến cắt xong dòng điện sự cố t = tc.  Giai đoạn này, điện áp hồ  quang tăng dần dịng điện sự cố giảm dần về 0.  Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   48 https://documents-downloader.pages.dev/document 48/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader      Hình 2: Hình ảnh giai đoạn dây chả y Dòng điện chạy qua dây ch ảy sẽ sinh nhiệt lượ ng Q = i2R t Để bảo vệ quá điện áp cho bộ biến đổi ta chọn dây chảy vị trí sau:     Vị trí 1: Đặt ngỏ vào MBA Vị trí 2: Đặt ngỏ ra MBA Vị trí 3: Mắc nối tiế p vớ i thyristor dây chảy  Hình 3: Sơ đồ bảo vệ các thiế t bị biến đổ i dùng c ầu chì 5.4 BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP: Thyristor r ất nhạy với điện áp lớ n so với điện áp định mức ta g ọi điện áp, có nguyên nhân gây điện áp: Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   49 https://documents-downloader.pages.dev/document 49/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader       Nguyên nhân nội tại: Khi khóa thyristor b ằng điện áp ngược ,các điện tích đổi ngượ c hành trình tạo dịng điện ngượ c khoảng thờ i gian r ất ngắn (10-100µs) Sự biến thiên nhanh chóng c dòng điện sinh sức điện động cảm ứng r ất lớ n, điện cảm ln có, đườ ng dây nguồn dẫn đến thyristor Quá điện áp tổng điện áp làm việc     như    Nguyên nhân bên ngoài:  Những nguyên nhân thườ ng xảy ngẫu nhiên có sét đánh, khi cầu chì nhảy, đóng, cắt MBA nguồn Cắt MBA nguồn t ức cắt dịng điện từ hóa MBA, gi ờ   lượ ng t ừ  trường tích lũy lõa sét từ , chuyển thành lượng điện trườ ng tụ  điện kí sính r ất nhỏ gi ữa dây quấn sơ cấ p thứ c ấ p MBA Điện áp có thể l ớ n g ấ p lần điện áp làm vi ệc Để b ảo v ệ  điện áp ngườ i ta dùng mạch bảo vệ RLC bảo vệ riêng thyristor  Hình 4:Sơ đồ bảo vệ dùng mạch RLC  Người ta thườ ng chọn điện áp định mức Thyristor U > 1,2U im Tr ị số này nhỏ hơn nhiều so với điện áp Các điện áp có t ốc độ tăng trưở ng   lớn Đạo hàm điện áp sinh dòng điện chảy qua tụ C, đấu anode cathode c thyristor, i=   Điện cảm L hạn chế dịng điện chảy Khi kích mở  thyristor, tụ điện C s ẽ phóng điệ n qua thyristor, điện tr ở R h ạn chế  dịng điện Các linh kiện bảo vệ có thể tính tốn công thức, thực tế  người ta ưa dùng cỏc trsthc nghim: C = 0,01 ữ 1àF R = 10 ÷ 1000Ω Sinh viên thực hiện: L = 50 ÷ 100µH Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   50 https://documents-downloader.pages.dev/document 50/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     Ta có thể dùng mạch RC để bảo vệ quá áp cho b ộ biến đổi:  Hình 5: Hình ảnh dùng m ạch RC để  bảo vệ quá áp Mạch RC đấu song song vớ i Thyristor nh ằm b ảo vệ  điện áp tụ  điện tích chuyển mạch gây nên Mạch RC đấu pha thứ cấ p MBA để bảo vệ  điện áp cắt không tải MBA gây nên Thông số RC phụ thuộc vào mức độ của điện áp có thể xảy ra, tốc độ biến thiên dòng điện chuyển mạch, điện cảm đườ ng dây, dòng điện từ hố MBA Việc tính tốn thơng s ố  R,C đòi hỏi ph ải tốn nhiều th ờ i gian có tài li ệu, mà tài liệu chỉ hướ ng dẫn phương pháp xác đị nh thông s ố R,C đồ thị giải tích  Nhưng thơng số  của tốn q nh ỏ nên việc xác định theo đồ thị khó xác Do đó, ta chọn mạch RLC để bảo vệ, vớ i thơng số theo thực nghiệm tìm đượ c Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   51 https://documents-downloader.pages.dev/document 51/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     5.5 SƠ ĐỒ MẠCH BẢO VỆ CỦA MẠCH ĐỘNG LỰ C:  Hình 6 : Sơ đồ mạch bảo vệ của mạch động l ực  5.6 K ẾT LUẬN CHUNG: Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   52 https://documents-downloader.pages.dev/document 52/53 06:02 11/05/2023 Documents Downloader     TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “ Điện t ử công suấ t, Lý thuyế t –  Thiế t k ế  - Ứ ng d ụng ” Lê Văn Doanh,  Nguyễn Thế Công, Tr ần Văn Thịnh.  [2] Giáo trình “Truyền động điện t ự  động ” Ths Khương Cơng Minh [3] Giáo Trình “ Điện t ử cơng suấ t ”Ths Khương Cơng Minh.  [4] Tính tốn thiết k ế “Thiế t bị điện t ử cơng suấ t ” Tr ần Văn Thịnh.  Sinh viên thực hiện: Hướ ng dẫn: TS Giáp Quang Huy   53 https://documents-downloader.pages.dev/document 53/53