Tổng hợp hệ thống điện cơ bộ điều chỉnh dòng điện, tốc độ hệ truyền động T-D

z ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN  Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỆN CƠ Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Đăng Khang Sinh viên thực : Vũ Trung Dũng Nguyễn Trung Toàn Lớp: ĐH TĐH2 – K5 Hà nội - 8/2013 Mục Lục GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện Đề tài Cho hệ điều chỉnh tự động TĐ Đ chiều có khối hình vẽ: Bộ chỉnh lưu dùng chỉnh lưu cầu pha đối xứng Hệ số khuếch đại chỉnh lưu Kcl =m+2 ( với m số thứ tự nhóm) Tvo + T®k = 0,0015s Động chiều kích từ độc lập cã th«ng sè: P®m =2*m (kw) với m số thứ tự nhóm ; U®m = 400V; η®m = 0,9; n®m=955v/phót ; Tư =0.07 s; Tc =0,22 s Ti=0,003 s; Tω =0,05 s Ki =0,04 ; Kω = 0,01 Tổng quan hệ TĐ Đ T-Đ Xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ Xác định cấu trúc tham số điều chỉnh dòng theo tiêu chuẩn modul tối ưu Xác định cấu trúc tham số điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn modul đối xứng Khảo sát đặt tính động học hệ phần mềm simulink rút kết luận Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ ( bao gồm sơ đồ nguyên lý đầy đủ mạch điều khiển dùng TCA785, mạch lực, mạch đo lường cảm biến) Tính chọn thiết bị linh kiện Lời nói đầu Trong cơng đổi cơng nghiệp hố đại hố đất nước , GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện vấn đề áp dụng khoa hoạ kỹ thuật vào quy trình sản suất vấn đề cấp bách hàng đầu Cùng với phát số nghành điện tử , công nghệ thông tin , nghành kỹ thuật điều khiển tự động hoá phát triển vược bậc Tự động hố quy trình sản suất phổ biến , thay sức lao động người , đem lại suất cao chất lượng sản phẩm tốt Hiện , hệ thống dây chuyền tự động nhà máy , xí nghiệp sử dụng rộng rãi , vận hành có độ tin cậy cao Vấn đề quan trọng dây chuyền sản suất điều khiển điều chỉnh tốc độ động hay đảo chiều quay động để nâng cao suất ,Với hệ truyền động điện Ở nước ta số chiều ứng dụng nhiều yêu cầu điều chỉnh cao , với phát triển không ngừng kỹ thuật điện tử kỹ thuật vi điện tử Hệ truyền động chiều điều chỉnh đồng thời điện áp phần ứng động từ thông trở thành giải pháp tốt cho hệ thống có yêu cầu chất lượng cao dây chuyền nhập ngoại , với số lý khách quan số thiết bị có vấn đề cố phải nhờ đến chuyên gia nước Về việc thay điều khiển bước để hội nhập với phát triển chung khoa học kỹ thuật Trong q trình nghiên cứu khơng thể tránh khỏi thiếu sót kính mong q thầy bảo để em hiểu thêm , có kiến thức định để phục vụ cho chuyên nghành sau Em xin chân thành cảm ơn tận tình giúp đỡ thầy Nguyễn Đang Khang thầy tự động hố hướng dẫn , giúp đỡ , tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội , ngày …… tháng …… năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Trung Toàn – Vũ Trung Dũng GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN T-Đ 1.1.Giới thiệu Tiristor Tiristor phần tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn p-n-p-n, tạo lớp tiếp giáp p-n J1 ,J2 ,J3 Tiristo có cực anot A, catot K, cực điều khiển G hình Hình 1.1 Cấu tạo ký hiệu Tiristor • Nguyên lý làm việc Tiristor: Tiristor cho phép dòng chạy qua chiều, từ anot đến catot cản trở dịng chạy theo chiều ngược lại Tiristor dẫn dịng ngồi điều kiện phải có điện áp UAK> cịn phải thêm số điều kiện khác Do tiristor coi phần tử bán dẫn có điều khiển để phân biệt với số phần tử bán dẫn khác không điều khiển Điot Mở Tiristor: Khi phân cực thuận, UAK>0, tiristor mở hai cách: - Thứ nhất, tăng điện áp anot – catot đạt giá trị điện áp thuận lớn Khi điện trở tương đương mạch anot – catot giảm đột ngột dòng qua tiristor hoàn toàn mạch xác định Phương pháp khơng áp dụng ngồi thực tế ngun nhân mở không mong muốn lúc tăng điện áp đến giá trị Uth,max Và lại xảy trường hợp tiristor tự mở tác dụng xung áp thời điểm ngẫu nhiên không xác định - Thứ hai, phương pháp áp dụng thực tế , đưa xung dịng điện có giá trị định vào cực điều khiển catot Xung dòng điện điều khiển chuyển trạng thái tiristor từ trở kháng cao sang trở kháng thấp mức điện áp anot – catot nhỏ Khi dịng qua anot – catot lớn giá trị định, gọi dịng trì (Idt) tiristor tiếp tục trạng thái mở dẫn dịng mà khơng cần đến tồn xung điều khiển Điều nghĩa điều khiển tiristor xung dịng có độ rộng xung định, cơng suất mạch điều khiển nhỏ, so với công suất mạch lực mà tiristor phần tử đóng cắt khống chế dịng điện Khóa Tiristor: Một Tiristor mở diện tín hiệu điều khiển I g khơng cịn cần thiết Để khóa Tiristor có cách: - Giảm dòng điện làm việc I xuống giá trị dịng điện trì IH - Đặt điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng) Khi đặt điện áp ngược lên Tiristor UAK< 0, hai mặt ghép J1 J3 bị phân cực ngược, J2 phân cực thuận Những điện tử, trước thời điểm đảo GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện cực tính UAK, có mặt P1, N1, P2 đảo chiều hành trình, tạo nên dịng điện ngược chảy từ katôt anôt, cực âm nguồn điện áp ngồi Lúc đầu q trình, từ t0 đến t1, dịng điện ngược lớn, sau J1 J3 trở nên cách điện Cịn lại điện tử bị giữ lại hai mặt ghép J J3, tượng khuếch tán làm chúng dần hết J khôi phục lại tính chất mặt ghép điều khiển Trong sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình chiều tải phụ thuộc vào góc điều khiển mở Tiristor: Ud = Ud0.cos Do đó, thay đổi góc điều khiển α α ta thay đổi giá trị điện áp trung bình tải Nếu tăng giá trị góc điều khiển giảm, ngược lại, giảm α I= Ud Zd điện áp trung bình điện áp trung bình tăng Giá trị lớn điện áp trung bình tải Ud0, ứng với góc Dịng điện trung bình qua tải: I= α α =0 Zd = X L + R2 với Trường hợp mạch tải có thêm suất điện động phản kháng: Ud − E Zd 1.2 Giới thiệu động chiều Trong sản xuất đại, động chiều coi loại máy quan trọng ngày có nhiều loại máy móc đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng Do động điện chiều có nhiều ưu điểm khả điều chỉnh tốc độ tốt, khả mở máy lớn đặc biệt khả q tải Chính mà động chiều dùng nhiều nghành cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải,các nghành cơng nghiệp hay địi hỏi dùng nguồn điện chiều Bên cạnh đó, động điện chiều có nhược điểm định so với máy điện xoay chiều giá thành đắt chế tạo bảo quản cổ góp điện phức tạp (dễ phát sinh tia lửa điện) ưu điểm trội nên động điện chiều có tầm quan trọng định sản suất 1.2.1 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: phần tĩnh phần động 1.2.1.1 Phần tĩnh Đây đứng yên máy, bao gồm phận sau: + Cực từ chính: phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với + Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông + Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy + Các phận khác: - Náp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang - Cơ cấu chổi than: để đưa dịng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặy lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại 1.2.1.2 Phần quay Bao gồm phận sau : + Lõi sắt: Là phần ứng dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại dặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lạ thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thơng gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto Dùng giá rơto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rôto + Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dịng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài kw thường dùng dây có tiết diện trịn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm có làm tre, gỗ hay bakelit GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện + Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục trịn Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng + Các phận khác: - Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió Cánh quạt lắp trục máy , động quay cánh quạt hút gió từ ngồi vào động Gió qua vành góp, cực từ lõi sắt dây quấn qua quạt gió ngồi làm nguội máy - Trục máy: đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép cacbon tốt 1.2.2 Động chiều kích từ độc lập 1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý: _ + Uu Rf ĐC I CKTD RKT IKT UKT + _ Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động chiều kích từ độc lập ω= Ru + R f Uu − KΦ ( KΦ ) Ta có phương trình đặc tính cơ: Từ phương trình đặc tính ta thấy Có ba thơng số ảnh hưởng đến đặc tính là: - Từ thông động (Φ) - Điện áp phần ứng (Uư) - Điện trở phần ứng Sau ta xét ảnh hưởng tham số đó: 1.2.2.2 Ảnh hưởng điện trở phần ứng : Giả thiết : Uư=Uđm=const Φ = Φđm=const Khi ta đổi điện trở mạch phần ứng ta có tốc độ không tải lý tưởng: ω0 = U dm = Const KΦ dm GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện Độ cứng đặc tính cơ: β= ∆M ( KΦ ) =− = Var ∆ω Ru + R f Khi Rf lớn, β nhỏ nghĩa đặc tính dốc Ứng với R f = Ta có đặc tính tự nhiên: βtn = - ( KΦ ) Ru βtn có giá trị lớn nên đặc tính tự nhiên có độ cứng tất đường đặc tính có điện trở phụ Như thay đổi điện trở phụ R f ta họ đặc tính biến trở có dạng hình 1.4 Ứng với phụ tải M c đó, Rf lớn tốc độ động giảm, đồng thời dịng điện ngắn mạch mơmen ngắn mạch giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp để hạn chế dòng điện điều chỉnh tốc độ động phía tốc độ Hình 1.3: Các đặc tính động chiều kích từ độc lập thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 1.2.2.3 Ảnh hưởng điện áp phần ứng: Giả thiết : Φ = Φdm = const Rư = const Khi thay đổi điện áp phần ứng : Uư xung chân 14 V(t) < t0 = C10 góc Tụ C12 khuếch đại độ rộng xung Có thể chọn C 12 = đến 330pF để độ rộng xung từ 30 Ta chọn C12=330pF 6.6 Tính nguồn ni Ta cần tạo nguồn điện áp U ± 12 V để cấp cho máy biến áp xung, nuôi IC Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển dùng 12 điôt để tạo điện áp – 12 V , + 12 V hình 3-17 Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi : 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 , sử dụng rộng rãi thực tế Vi mạch IC 7812 thường có ba chân , chân đầu vào , chân đầu chân 65 GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện nối đất Do có nhiều hãng sản xuất loại IC hình dáng bên ngồi thứ tự chân có khác C5 7812 7912 C7 C6 470µF -12 V 470µF +12 V Hình 6-19 : Sơ đồ ngun lý tạo nguồn ni ± 12 V Vì để ổn định điện áp nguồn nuôi , ta dùng hai vi mạch ổn áp 7812 7912 , thông số chung vi mạch sau : Điện áp đầu vào : UV = ÷ 35 V ; Điện áp : Với IC 7812 Ura = + 12 V ; Với IC 7912 Ura = - 12 V ; Dịng điện đầu : Ira = ÷ A ; Tụ điện C4 , C5 , C6 , C7 dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470 µF ; U = 35 V 66 GVHD: Nguyễn Đăng Khang 470àF Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện 6.7 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 , mổi 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 I2đph = mA ; - Công suất nguồn nuôi cấp cho máy biến áp xung Pđph = 6.U2đph.I2đph = 6.9.1.10-3 = 0,054 W ; - Công suất máy biến áp xung cấp cho cực điều khiển thyristor Px = 6.Udk.Idk = 6.3.0,2 = 3.6 W ; - Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN = Pđph + P8IC + Px PN = 0,054 + 5,12 + 3,6 = 8,774 W ; - Công suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy S = 1,05(Pđph + PN) = 1,05(0,054 + 8,774) = 9,269 VA ; - Dòng điện thứ cấp máy biến áp I2 = S 9,269 = 6.U 6.9 = 0,172 A ; - Dòng điện sơ cấp máy biến áp I1 = 67 S 9,269 = 3.U 3.220 = 0,014 A ; GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện 6.8 Tính chọn điơt cho chỉnh lưu nguồn ni - Dịng điện hiệu dụng qua điơt I2 IDhd = = 0,172 = 0,122 A ; - Điện áp ngược lớn mà điốt phải chịu UNmax = U = = 22 V ; - Chọn điơt có dịng định mức Idm ≥ KI.IDdm = 10.0,1 = A ; - Chọn điơt có điện áp ngược lớn Un = Ku.UNmax = 2.22 = 44 V ; Vậy chọn điơt loại KIT 208A có thơng số sau : + Dòng điện định mức : Idm = 1,5 A ; + Điện áp ngược cực đại điôt : UN = 100 V ; 6.9 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực 6.9.1 Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ xem hình 6-20 68 GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện Hình 6-20 Mạch động lực có thiết bị bảo vệ 69 GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện 6.9.2 Bảo vệ nhiệt cho van bán dẫn Khi làm việc với dòng điện chạy qua , van có sụt áp , có tổn hao cơng suất ∆P , tổn hao sinh nhiệt đốt nóng van bán dẫn Mặt khác van bán dẫn phép làm việc nhiệt độ cho phép TCP , 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 tản nhiệt hợp lý Tính tốn cánh tản nhiệt : - Tổn thất công suất thyristor ∆P = ∆U.Ilv = 2.23,09 = 46,18 W ; - Diện tích bề mặt toả nhiệt Sm = ∆P K m τ ; Trong : ∆P : Tổn hao công suất ( W ) ; τ : Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường Km : Hệ số toả nhiệt đối lưu xạ Chọn Km = W/m2.0C Tlv ,Tmt : Nhiệt độ làm việc nhiệt độ môi trường (0C) Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = 400C Nhiệt độ làm việc cho phép thyristor Tcp = 1250C Chọn nhiệt độ cánh tản nhiệt Tlv = 800C τ = Tlv - Tmt = 80 - 40 = 400C ; Vậy : Sm = 46,18 8.40 = 0,144 m2 ; Chọn loại cánh tản nhiệt có 12 cánh , kích thước mổi cánh a × b = 16 × 16 (cm × cm ) Tổng diện tích cánh tản nhiệt S = 12 16 16 = 0,6144 m2 ; 70 GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện 6.9.3 Bảo vệ q dịng cho van Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực , tự động bảo vệ tải ngắn mạch thyistor , ngắn mạch đầu biến đổi , ngắn mạch thứ cấp máy biến áp , ngắn mạch chế độ nghịch lưu - Chọn aptomat có : Idm = k.I = 1,1 Với 3 I1 = 1,1 17,93 = 34,16 A ; I1 : dòng điện sơ cấp máy biến áp k : Hệ số an toàn Udm = 400 V ; Aptomat có ba tiếp điểm , đóng cắt tay nam châm điện Chỉnh định dòng ngắn mạch Inm = 2,5.I = 2,5 17,93 = 77,64 A ; Dòng tải Iqt = 1,5 I = 1,5 17,93 = 46,58 A ; - Chọn cầu dao có dịng định mức ICD = IdmAP = 34,16 A ; Cầu dao dùng để tạo khoảng cách an toàn sửa chữa hệ 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 1CC : I1CC = 1,1.I2 = 1,1 32,6 = 35,86 A ; Nhóm 2CC : Dịng điện định mức dây chảy nhóm 2CC : I2CC = 1,1.IhdV = 1,1 23,09 = 25,399 A ; Nhóm 3CC : 71 GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện Dịng điện định mức dây chảy nhóm 3CC : I3CC = 1,1.Idm = 1,1 40 = 44 A ; Vậy chọn cầu chảy nhóm : 1CC loại 100 A ; 2CC loại 100 A ; 3CC loại 100 A ; 6.9.4 Bảo vệ điện áp cho van Linh kiện bán dẫn nói chung linh kiện bán dẫn cơng suất nói riêng , nhạy cảm vói thay đổi điện áp Những yếu tố ảnh hưởng lớn tới van bán dẫn mà ta cần có phương thức bảo vệ : - Điện áp đặt vào van lớn thông số van - Xung điện áp chuyển mạch van - Xung điện áp từ phía lưới điện xoay chiều , nguyên nhân thường gặp cắt tải có điện cảm lớn đường dây - Xung điện áp cắt đột ngột máy biến áp non tải - Để bảo vệ cho van làm việc dài hạn khơng bị q điện áp , ta phải chọn van bán dẫn theo điện áp ngược - Để bảo vệ điện áp xung điện áp q trình đóng cắt van thyristor thực cách mắc R – C song song với thyristor Khi có cố chuyển mạch , điên tích tích tụ lớp bán dẫn phóng ngồi tạo dịng điện ngược khoảng thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng dịng điên ngược gây sức điện động cảm ứng lớn điện cảm , làm cho điện áp giũa anôt catôt 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 Theo kinh nghiệm R1 = ( ÷ 30 ) Ω ; C1 = ( 0,25 ÷ ) µF ; Ta chọn : R1 = 5,1 Ω ; C1 = 0,25 µF ; 72 GVHD: Nguyễn Đăng Khang C1 Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện R1 Hình 6-20 : Mạch R – C bảo vệ điện áp van chuyển mạch - Để bảo vệ cho xung điện áp lưới từ điện áp lưới , ta mắc song song với tải đầu vào mạch R – C nhằm lọc xung Khi xuất xung điện áp R2 R2 C2 R2 dây đường C2 , nhờ có mạch lọc mà đỉnh xung gần nằm lại hoàn tòan điện trở đường dây C2 Trị số R , C phụ thuộc nhiều vào tải Theo kinh nghiệm R2 = ( ÷ 30 ) Ω ; C2 = µF ; Ta chọn : R1 = 12,5 Ω ; C1 = µF ; Hình 6-21 : Mạch R – C bảo vệ xung điện áp từ lưới 6.10 Thiết kế cuộn kháng lọc 6.10.1 Xác định góc mở cực tiểu cực đại điện áp điều khiển cực tiểu, cực đại Khi góc mở nhỏ α= αmin điện áp tải lớn : Ud max = Ud0.Cosαmin = Ud.dm lúc tương ứng với tốc độ động lớn nmax = ndm αmin = arccos() = = arc = 35o 73 GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện Điện áp điều khiển tương ứng góc mở 350  = 1,95V (Urcmax = Us – 2V = 12- = 10V) Ta có: D = nmax nmin U d dm − I u , dm Ru , ∑ = U d − I u , dm Ru , ∑ [ Ud.min = U d + ( D − 1).I u , dm Ru , dm D ] [ Ud.min = Ud.min = ( 2,34.U cos α + ( D − 1).I u , dm Ru , + RBA + Rdt D )]    2,34.U cos + ( 20 − 1).I u , dm  Ru , + R BA + π X BA  20    Thay số vào ta có : Ud.min =  π   2,34.209 cos α + ( 20 − 1).40. 0,01 + 0,06 + 0,67  20    Vậy : Ud.min = 53,25 V Thay Ud.min vào công thức ( 3-3 ) ta có : αmax = arcos( U d Ud0 ) = arcos( 53,25 2,34.209 ) = 780 = 4,33V (Urcmax = Us – 2V = 12- = 10V) 74 GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện 6.10.2 Xác định thành phần sóng hài Để thuận tiện cho việc khai triển chuổi Fourier , ta chuyển gốc toạ độ sang θ1 , điện áp tức thời tải thyristor T1 T4 dẫn : Ud = Uab = U2 cos( θ - π + α ) ; Với θ = Ω.t ; Điện áp tức thời tải Ud không sin tuần hoàn với chu kỳ : τ= 2π 2π π = = p ; Trong p = số xung đập mạch chu kỳ điện áp lưới Khi khai triển chuổi Fourier điện áp Ud : Ud = a0 ∞ 2π 2π + ∑ (an cos kθ + bn sin kθ ) K =1 τ τ ; Hay : Ud = a0 ∞ + ∑ ( a n cos 6.kθ + bn sin 6.kθ ) K =1 = ∞ = a0 + ∑ U n.m sin(6kθ + ϕk ) K =1 Trong : τ *an = an = ∫ U d cos 6kθ dθ = π τ bn = ∫ 6U cos(θ − π + α ) cos 6kθ dθ 6 (−2) π (−2) U2 .2 sin cos α = U2 cos α π π (6 k ) − ( 6k ) − τ *bn = τ ∫ U d cos 6kθ dθ = π τ τ ∫ 6U cos(θ − ; ; π + α ) sin 6kθ dθ 6 ( −2) π ( −2) U2 sin sin α = U sin α π π (6k ) − (6k ) − ; ; a0 = U cos α π Ta có : ; Vậy ta có biên độ điện áp : 75 GVHD: Nguyễn Đăng Khang Bài tập lớn: Tổng hợp hệ thống điện 2 a n + bn Uk.n = ; U2 cos α + (6k ) sin α π (6 k ) − Uk,n = Uk.n = U d0 + (6k ) tg 2α (6 k ) − ; ; cos α + ∑ U k n sin(6θ − ϕ1 ) π n Ud ≈ 6.10.3.Xác định điện cảm cuộn kháng lọc : ; Từ phân tích ta thấy , góc mở tăng biên độ thành phần sóng hài bật cao lớn , có nghĩa đập mạch điện áp , dòng điện tăng lên Sự đập mạch làm xấu chế độ chuyển mạch vành góp , đồng thời gây tổn hao phụ dạng nhiệt động Để hạn chế đập mạch , ta phải mắc nối tiếp với động cuộn kháng lọc đủ lớn để Im ≤ 0,1.Iưdm Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bật cao , cuộn kháng lọc cịn có tác dụng hạn chế vùng dịng điện gián đoạn Điện kháng lọc cịn tính góc mở α = αmax Ta có : Ud + u~ = E + Rư∑.Id + Rư∑.I~ + L Cân hai vế : u~ = R.i~ + L di dt R.i~