Power electronic design - Thiết kế phần nguồn cho bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở ( kèm file ppt)

Chủ đề: Thiết kế phần nguồn cho bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trởPhương án 1: Công suất sợi đốt 30

2.1 Phân tích hoạt động của sơ đồ Để phân tích sự hoạt động của sơ đồ ta phải xác định lúc nào 3 pha cùng dẫn, lúc nào chỉ có 2 pha dẫn cũng như khoảng dẫn của các van Ta xét sơ đồ với tải đối xứng, thuẩn trở = = = Tùy thuộc vào góc điều khiển mà các giai đoạn có 3 van dẫn hoặc hai van dẫn cũng thay đổi theo Ta thấy có 3 khoảng điều khiển chính: a) Với < ≤ b) Với < ≤ c) Với < ≤

2 Phân tích lựa chọn mạch lực

2.1 Phân tích hoạt động của sơ đồ a) Với < ≤

Ta có khoảng dẫn các van = 180 − Để đảm bảo lượng sóng hài là tối thiểu, các góc mở của Thyristor phải bằng nhau và được mở lần lượt cách nhau 60 (xem hình sau, giả sử góc mở = 30 )

Khi đó ta có đồ thị điện áp tải như sau:

Dựa vào đồ thị ta có thể xác định được biểu thức liên quan giữa công suất

2.1 Phân tích hoạt động của sơ đồ b) Với < ≤

Khoảng dẫn các van đều là = Các van dẫn cách nhau 60 Trong phạm vi này luôn chỉ có các giai đoạn hai van dẫn Ta có đồ thị điện áp ra ở lưới:

Dựa vào đồ thị ta có thể xác định được biểu thức liên quan giữa công suất ra tải và góc điều khiển

2.1 Phân tích hoạt động của sơ đồ c) Với < ≤ Trong đoạn này chỉ có các giai đoạn 2 van dẫn hoặc không có van nào dẫn xen kẽ nhau Ta có dạng đồ thị điện áp ra như ở dưới:

Dựa vào đồ thị ta có thể xác định được biểu thức liên quan giữa công suất ra tải P và góc điều khiển :

2.1 Phân tích hoạt động của sơ đồ

Theo 3 biểu thức (1), (2) và (3) và cho các giá trị khác nhau, lấy P ở = 0 là 100% ta có bảng giá trị và đồ thị biểu diễn quan hệ giữa công suất ra tải P và góc điều khiển

Nhận xét: Công suất đưa ra tải là lớn nhất khi góc điều khiển = 0 nhưng với = 30 thì công suất ra tải cũng sấp xỉ khi = 0Trong mạch điều áp xoay chiều 3 pha 6 thyristor đấu song song ngược tải thuần trở đấu tam giác, dạng điện áp từng pha cũng như vậy Tuy nhiên, do tải đấu tam giác nên khi mạch có 3 van dẫn thì điện áp rơi trên điện trở là điện áp dây, khi mạch có 2 van dẫn thì điện áp rơi trên diện trở tải giữa 2 dây đó là điện áp dây còn điện áp rơi trên hai điện trở còn lại bằng một nửa điện áp dây.

Vì tải thuần trở nên để tiện dụng ta sử dụng bộ biến đổi Điều áp xoay chiều 3 pha cho mạch lực.

Với các phần tử bảo vệ mạch lực:

+ Bảo vệ quá áp cho van: sử dụng R và C mắc song song với van + Bảo vệ tốc độ tăng dòng cho van: sử dụng cuộn cảm L

Sơ đồ mạch lực như sau:

3 Tính toán thông số mạch lực

3.1 Tính chọn van động lực Để đảm bảo cho mạch hoạt động một cách đáng tin cậy khi làm việc với dòng điện lớn, điện áp cao, công suất phát nhiệt mạnh, tránh được hiện tượng van tự mở khi không có xung điều khiển ta phải lựa chọn van một cách hợp lý.

Công suất định mức của lò điện trở là = 30

Khi = 0thì điện áp ra tải là hình sin hoàn toàn và đồng thời công suất ra tải cũng đạt công suất lớn nhất = , công suất lớn nhất của lò điện trở ứng với khi góc điều khiển = 0 là:

Dựa vào công thức (1), thay = 0ta có:

Ta xác định được điện trở lò là 4,84( ) Từ đây, dựa vào công nghệ chế tạo ta có thể tiến hành thiết kế chi tiết cho dây điện trở để có thể đảm bảo được các yêu cầu kinh tế kỹ thuật của lò điện.

Với công suất = 30 vì tải thuần trở nên ta có:

3.1 Tính chọn van động lực

Khi góc điều khiển = 0 điện áp ra tải là hình sin và như vậy, dòng trung bình qua van lúc này là lớn nhất Từ đây ta có thể xác định được giá trị dòng điện trung bình qua van.

Dòng điện tức thời qua van: i(v) = 2 sin = 64,3 Vậy dòng điện trung bình qua van là:

2 − | = 20,84 Điện áp ngược đặt lên van: ⋅ = 6 = 6 ⋅ 220 = 539 Chọn cách làm mát bằng tản nhiệt và quạt gió.

Hệ số dự trữ điện áp: = 2,0 Hệ số dự trữ dòng điện: = 1,5

Vậy ta có: ⋅ ự = ⋅ = ⋅ 539 = 1078 ự = ⋅ = 1,5 ⋅ 20,48 = 30,72 (A)Chọn loại Thyristor T10-50 do Nga chế tạo cấp điện áp 12 với = 50 và

= 1200 và tham số điều khiển = 4 , = 150 ( )

3.1 Tính chọn van động lực

3.2 Tính toán chọn các phần tử bảo vệ cho van động lực 3.2.1 Mạch bảo vệ quá dòng

Do tải của lò điện trở là tải thuần trở nên khi van có tín hiệu điều khiển mở thì dòng qua van sẽ tăng đột ngột với tốc độ tăng dòng rất lớn sẽ gây hỏng van Vì vậy người ta cần phải mắc vào trước van một cuộn dây để hạn chế tốc độ tăng dòng Cuộn dây được dùng là một cuộn kháng bão hòa có đặc tính là: khi dòng qua cuộn kháng ổn định thì điện cảm của cuộn kháng hầu như bằng không và lúc này cuộn cảm dẫn điện như một dây dẫn bình thường.

Với độ dự trữ điện áp là = 2 thì = = = 600

Biên độ điện áp vào khi lưới điện cao nhất (110%): = 1,1 × 2 × 220 = 342

3.2 Tính toán chọn các phần tử bảo vệ cho van động lực 3.2.1 Mạch bảo vệ quá dòng

Theo đồ thị trên, tốc độ tăng dòng cho phép của thyristor phụ thuộc vào điện áp đặt lên van và chỉ đúng với trị số tra cứu nếu điện áp trên van khi làm việc nhỏ hơn 67% điện áp lớn nhất cho phép Trường hợp này điện áp lớn nhất khi làm việc = 342 ( ), điện áp tối đa cho phép đặt lên van 1200 V, vậy có quan hệ:

Với van đã chọn ở trên có = 40 và để đảm bảo an toàn cho van ta phải chọn L sao cho di/dt phải nhỏ hơn tốc độ tăng dòng chịu được của van, tức là:

40 × 10 = 8.55 Ta chọn cuộn kháng loại bão hòa có giá trị là = 10 , loại lõi không khí vì điện cảm nhỏ.

3.2 Tính toán chọn các phần tử bảo vệ cho van động lực 3.2.1 Mạch bảo vệ quá áp

Sau khi tính toán bảo vệ chống tốc độ tăng dòng ta tính toán bảo vệ quá áp cho van Nguyên nhân gây quá áp:

+ Quá áp từ lưới điện đưa tới VD: sét đánh, đóng ngắt các phụ tải chung nguồn với bộ điều áp xoay chiều,

+ Quá áp do đóng cắt các khối chức năng Ở đây ta tính cho trường hợp sau.

Hệ số quá áp khi làm việc: =

Tra đồ thị hình 1.22 với = 1,754 có

∗ = 0,65, ∗ = 0,82, ∗ = 1,85 Dòng qua tải, cũng chính là dòng qua van, có giá trị tức thời lớn nhất tương ứng với điện áp nguồn lớn nhất bằng

Suy ra tốc độ giảm dòng nhanh nhất khi van khóa lại:

Dùng đồ thị 1.28 theo tốc độ giảm dòng và dòng điện trung bình có điện tích tích lũy trong van là = 0,95

Vì = + , suy ra cần chọn điện trở trong phạm vi 29,8 ≤ ≤ 73,5 Vậy chọn = 47

Ta có mạch hoàn chỉnh như ở hình dưới.

Ta sử dụng simulink (matlab) để mô phỏng.

4 Mô phỏng mạch lực Đồ thị điện áp nguồn 3 pha:

4 Mô phỏng mạch lực Đồ thị điện áp trên tải+ Với góc điều khiển = 0

Tiêu đề	Thiết kế phần nguồn cho bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở
Tác giả	Trần Thế Dương
Chuyên ngành	Power Electronic
Thể loại	Presentation

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	3,08 MB
File đính kèm	Power electronic design.zip (11 MB)