Đồ Án Điện tử công suất 1 Đề tài thiết kế mạch Điều khiển Động cơ một chiều kích từ Độc lập sở dụng cầu 3 pha

Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt ,vì vậy máy được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép ,hàm mỏ ,giao th

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Electric Power University – EPU

ĐỒ ÁN : ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

1 Đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập sở dụng cầu 3 pha.

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Duy Trung

Sinh viên thực hiện Nguyễn Dũng Mạnh 21810410030

Bùi Việt Chung 21810430399 Hoàng Minh Ngọc 21810430404 Nguyễn Quang Linh 21810410023

Chuyên ngành: Tự Động Hóa

Lớp: D16TDH&DKTBCN1

MỤC LỤC

 CHƯƠNG 1 Tổng quan về động cơ một chiều kích từ độc lập………….……….4

 Cấu tạo động cơ một chiều ……….…………4

 1.1.2Nguyên lý hoạt động của động cơ một chiều ……….……… 6

 1.1.3 Phân loại động cơ điện một chiều……….8

 1.1.4 Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích tử độc lập 10

 CHƯƠNG 2 TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC  2.1.Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ……….

……… …16

 2.2 Tính chọn thyristor……….…… 17

 2.3 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu……….…… 18

 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN  3.1 Sơ đồ mạch điều khiển……… 25

 3.1.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển………

….25  3.2 Khâu đồng bộ ……… …26

 3.2.1 Mạch đồng pha ……….……26

 3.2.1.1 Đồng pha bằng máy biến áp ……… .…

26  3.2.2 Mạch đồng bộ, hay mạch tạo xung nhịp……… …

27  3.2.2.1 Khái quát chung……… …………

… 27

 3.2.2.2 Xung nhịp đồng bộ hai nửa chu kỳ……….…… 28

 3.3 Khâu tạo điện áp tựa……… …… … ……

30  3.3.1.1 Mạch ba pha……… ……… ……

30  3.3.1.2 Mạch một pha……… ………

… 31

 3.3.1.3 Điện áp tựa dạng răng cưa……… ……

32  3.3.3.4 Tạo răng cưa phi tuyến………

……… 32

 3.4 KHÂU SO SÁNH……… ……… 35

 3.4.1 So sánh dùng transistor……… …………

36  3.4.2 So sánh kiểu hai cửa……… ………

37  3.5 Khâu tạo xung đơn……… ………38

 3.6 Khâu tạo xung chùm……… …………

… 39

 3.7 Khuếch đại công xuất xung điều khiển……….40

 3.7.1 Khuếch đại xung ghép trực tiếp……… 40

 II TÀI LIỆU THAM KHẢO……… … …42

Trong nền sản suất hiện đại ,máy điện một chiều được coi là một loại máy điện quan trọng Nó được dùng làm động cơ điện ,máy phát điện hay dùng trong các điều kiện làm việc khác Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt ,vì vậy máy được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép ,hàm mỏ ,giao thông vận tai Mặc dù động cơ điện có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp ,nhưng luôn đi kèm với nó là những yêu cầu về điện áp ,dòng điện Chính vì vậy cần một phương pháp nhằm đáp ứng được những yêu cầu trên Điện

tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại ,nghiên cứu những ứng dụng các linh kiện bán dẫn làm việc ở chế độ chuyển mạch vào quá trinh biên đổi điện năng Hiện nay các thiết

bị điện tử công suất chiếm hon 30% trong số các thiết bị của một xí nghiệp hiện đại Nhờ chủ trương mở cửa ngày càng có thêm nhiều xí nghiệp mới, dây truyền sản xuất mới ,đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư điện những kiến thức về điện tử công suất về vi mạch và vi xử lý Xuất phát từ yêu cầu thực tế và tầm quan trọng của bộ môn điện tử công suất các thầy cô trong bộ môn điện tử công suất đã cho chúng em từng bước tiếp xúc với việc thiết kế thông qua đồ án môn học điện tử công suất Đối với những sinh viên năm thứ 3 ,đây là lần đàu tiên tiếp xúc với thực tế Chính vì vây , trong quá trình thưc hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót nên em kính mong thây cô thông cảm và bỏ qua cho chúng em Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn điện

tử công xuất và đăc biệt là thầy giáo Nguyễn Duy Trung đâ tận tinh hứơng dẫn em hoàn thành đồ án này

CHƯƠNG I : Tổng quan về động cơ một chiều kích từ độc lập

1.1.1 Cấu tạo động cơ một chiều.

Cực từ chính là phần sinh ra từ trường gồm có lõi sắt và cuộn

Lõi sắt cực từ được làm từ các lá thép kỹ thuật hoặc thép cacbon dầy: 0,5- 41

mm được ép lại với nhau và tán chặt thành một khối các cực từ được gắn vào vỏmáy bằng các bulông Một cặp cực từ (đôi cực) gồm hai cực nam - bắc đặt đối xứngvới nhau qua trục động cơ, tuỳ theo động cơ mà động cơ có thể có 1,2,3, các máyđiện nhỏ cực từ được làm bằng thép khối.Dây quấn kích từ làm bằng dây đồng cótiết diện tròn hoặc chữ nhật được sơn cách điện và được quấn thành từng cuộn.Cáccuộn dây được mắc nối tiếp với nhau.Các cuộn dây được bọc cách điện cẩn thậntrước khi đặt vào các cực từ

Hình 1.1 Cực từ chính

b ) Cực từ phụ:

Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính để cải thiện tình trạng đổichiều.Cực từ phụ được làm bằng thép khối trên đặt các cuộn dây quấn.Dây quấncực từ phụ tương tự như dây quấn cực từ chín

Gông từ:

Gông từ là phần nối tiếp các cực từ.Đồng thời gông từ làm vỏ máy, từ thôngmóc vòng qua các cuộn dây và khép kín sẽ chạy trong mạch từ.Trong máy điện lớngông từ làm bằng thép đúc,trong các máy điện nhỏ gông từ làm bằng thép lá đượcuốn lại thành hình trụ tròn rồi hàn

c) Các bộ phận khác:

Nắp máy: Nắp máy dùng để bảo vệ các chi tiết của máy tránh không cho cácvật bên ngoài rơi vào trong máy có thể làm hỏng cuộn dây, mạch từ Đồng thờinắp máy để cách ly người sử dụng với bộ phận của máy khi động cơ đang quay,đang có điện.Ngoài ra nắp máy còn là giá đỡ ổ bi của trục động cơ

Cơ cấu chổi than: Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ ngoài vào nếu máy làđộng cơ và đưa dòng điện ra nếu máy là phát điện.Cơ cấu chổi than gồm có 2 chổithan làm từ than cacbon thường là hình chữ nhật.Hai chổi than được đựng trong hộpchổi than và luôn tỳ lên hai vành góp nhờ 2 lò xo.Hộp chổi than có thể thay đổiđược vị trí sao cho phù hợp

B ) Phần động-Rotor

a ) Lõi sắt phần ứng:

Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, thường được làm bằng tôn Silic dầy 0,5mm

có phủ một lớp cách điện sau đó đƣợc ép lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáyPhucô gây lên.Trên các lá thép có dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các rãnh đặtcuộn dây phần ứng vào.Lõi sắt là hình trụ tròn và được ép cứng vào với trục tạothành một khối thống nhất

Trong các máy điện công suất trung bình trở lên người ta thường dập các rãnh

để khi ép lại tạo thành các lỗ thông gió làm mát cuộn dây và mạch từ

Hình 1.2 Lõi sắt phần ứng

b ) Dây quấn phần ứng:

Dây quấn phần ứng sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua.Trongmáy điện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện tròn, với động cơ có công suất vừa vàlớn tiết diện dây là hình chữ nhật.Khi đặt dây quấn phần ứng vào rãnh Rotor người

ta phải dùng các nêm, chèn lên bề mặt của cuộn dây, các nêm này nằm trong rãnhđặt các cạnh dây quấn để tránh cho dây không bị văng ra ngoài khi dây chịu lựcđiện từ tác động

c ) Cổ góp:

Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều.Cổ góp gồmnhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó được ép chặt vàotrục.Các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mea đặt ở giữa.Đuôi cácphiến góp nhô cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có đuôi chỉhàn một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau

d ) Các bộ phận khác:

Cánh quạt dùng để làm mát động cơ.Cánh quạt được lắp trên trục động cơ đểhút gió từ ngoài qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió từ ngoài vàoqua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió hút vào làm nguội dây quấn,mạch từ

Trục máy: Trục máy được làm bằng loại thép cứng nhiều cacbon.Trên trụcmáy đặt lõi thép phần ứng và cổ góp.Hai đầu của trục máy được gối lên 2 vòng bi ởnắp máy

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ một chiều.

Stator của động cơ điện 1 chiều thường là một hay nhiều cặp nam châm vĩnhcửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điệnmột chiều, một phần quan trọng khác của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnhlưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi nhiệm vụ quay của rotor làliên tục.Thông thường bộ phận này gồm cổ góp và bộ chổi than tiếp xúc với cổphiến

Máy điện một chiều gồm một khung dây abcd và 2 phiến góp được quayquanh trục của nó với tốc độ không đổi trong từ trường của hai cực nam châm N-S.Các chổi điện A và B đặt cố định và tì sát vào phiến góp

Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt

từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động.Chiều sức điện động xác định theoquy tắc bàn tay phải Ở hình 1.3, từ trường hướng từ cực N đến S (từ trên xuốngdưới), chiều quay phần ứng ngược chiều kim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên sứcđiện động có chiều từ b đến a Ở thanh dẫn phía dưới, sức điện động có chiều từ dđến c Sức điện động của phần tử bằng hai lần sức điện động của thanh dẫn Nếu nốichổi điện A và B với tải, trên tải sẽ có dòng điện, điện áp của máy phát điện có cựcdương ở chổi A và cực âm ở chổi B Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanhdẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động.Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải.Khi phần ứng quay đượcnửa vòng, vị trí của phần tử thay đổi Nếu máy chỉ có một phần tử, điện áp đầu cực

sẽ như hình 1.4.Để điện áp lớn hơn và ít nhấp nhô như hình 1.5,dây quấn phải cónhiều phần tử và nhiều phiến đổi chiều.Ở chế độ máy phát, dòng điện phần ứngcùng chiều với sức điện động phần ứng Eƣ Phương trình cân bằng điện áp là:

U=Eƣ + Iƣ.Rƣ

Rƣ là điện trở dây quấn phần ứng

U là điện áp đầu cực máy

IƣRƣ là điện áp rơi trên dây quấn phần ứng

Eƣ là sức điện động phần ứng

Hình 1.3 Nguyên lý làm việc

Hình 1.4 Giản đồ một phần tử Hình 1.5 Giản đồ nhiều phần tử

Nguyên lý làm việc và phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều

Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B (dương ở A và âm ởB), trong khung dây abcd có dòng điện Khung dây abcd có điện nằm trong từtrường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ (xác định theo quy tắc bàn tay trái), sinh ramômen làm quay khung dây Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanhdẫn ab,cd đổi chỗ cho nhau, nhưng do có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên chiềulực tác dụng không đổi, đảm bảo chiều quay của khung dây (tức rotor) khôngđổi.Khi rotor quay, các thanh dẫn rotor cắt từ trường sẽ cảm ứng sức điện độngEư.Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải.Ở động cơ, chiều sứcđiện đông Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư được gọi là sức phản điện.Phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều là:

U = Eư + IưRư

Hình 1.6 Vị trí thanh dẫn 1 Hình 1.7 Vị trí thanh dẫn 2

1.1.3 Phân loai động cơ điện một chiều

Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người

ta phân loại theo cách kích thích từ các động cơ.Theo đó ta có 4 loại động cơ điệnmột chiều thường sử dụng:

+ Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Dòng điện kích từ được lấy từnguồn riêng biệt so với phần ứng.Trường hợp đặc biệt, khi từ thông kích từ được tạo

ra bằng nam châm vĩnh cữu, người ta gọi là động cơ điện một chiều kích thích vĩnhcửu

+ Động cơ điện một chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ được mắcsong song với phần ứng

+ Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ được mắc nốitếp với phần ứng

+ Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có 2 cuộn dây kích từ, mộtcuộn mắc song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng

Hình 1.8 trình bày các loại động cơ điện một chiều

Hình 1.8 Các loại động cơ điện một chiều

a) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

b) Động cơ điện một chiều kích từ song song

c) Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

d) Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

- Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều

Do tính ưu việt của hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải , cảmáy phát và động cơ điện xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản và công suất lớn, dễvận hành mà máy điện (động cơ điện) xoay chiều ngày càng được sử dụng rộng rãi

và phổ biến Tuy nhiên động cơ điện một chiều vẫn giữ một vị trí nhất định trongcông nghiệp giao thông vận tải, và nói chung ở các thiết bị cần điều khiển tốc độquay liên tục trong phạm vi rộng (như trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầumáy điện ) Mặc dù so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một

chiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn do sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảoquản cổ góp phức tạp hơn Nhưng do những ưu điểm của nó mà máy điện mộtchiều vẫn không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại

+) Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện haymáy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau.Song ưu điểm lớn nhấtcủa động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải Nếu như bảnthân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng được hoặc nếu đáp ứngđược thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần ) rất đắt tiềnthì động cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác màcấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao.+) Nhược điểm chủ yếu của động cơ điện một chiều là có hệ thống cổ góp -chổi than nên vận hành kém tin cậy và không an toàn trong các môitrường rung chấn, dễ cháy nổ

1.1.4 Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lâp

Khi động cơ làm việc rotor mang phần ứng quay trong từ trường có cuộn cảmnên xuất hiện một xuất điện động cảm ứng.Có chiều ngược với điện áp đặt vàophần ứng của động cơ

Hình 1.9 Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Từ sơ đồ trên ta có phương trình cân bằng điện áp của phần ứng: Uư=Eư+

Rf: Điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω)

Iư: Dòng điện mạch phần ứng (A)

Với Rư= rư+rct+rcb+rcp

Rư : Điện trở cuộn dây phần ứng

rct: Điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp

N: Thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a: Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

𝛷: Từ thông kích từ dưới cực

ω: Tốc độ góc rad/s

K =

PN

2πa Hệ số cấu tạo của động cơ.

Nếu biểu thức sức điện động theo tốc độ quay n(vòng/phút) thì:

(3)

Biểu thức (3) là phương trình đặc tính cơ của động cơ.Mặt khác Mômen điện từ của động cơ được xác định theo công thức:

Mđt = KΦIư

13Suy ra I ư

𝐼ư = 𝑀

đ𝑡 KΦThay giá trị Iư vào (3) ta có phương trình

Uư

ω = KΦ −

𝑅 + 𝑅𝑓 (𝐾𝛷)2 𝑀đ𝑡Nếu chúng ta bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen trên trục động cơ bằng mômen điện từ.Ta ký hiệu là M Nghĩa là Mđt= Mcơ =M

Uư

ω = KΦ −

𝑅 + 𝑅𝑓(𝐾𝛷)2 𝑀

(4)

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Hình 1.10 biểu đồ đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Mn m I

Iđm0

ω 𝜔

0

Hình 1.11 Đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập

Theo đồ thị trên ta có Iư = 0 hoặc M = 0 ta có:

M M

ω =

KΦ = 𝜔0Khi đó 𝜔0 được tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.

Khi ω = 0 ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ và phương trinh cơ của động cở điện một chiều kích từ độc lập

Ta có:

𝐼ư = 𝑅ư

U+ 𝑅𝑓

= 𝐼nm

M = KΦInm = Mnm Inm: Dòng điện ngắn mạch của động cơ

Mnm: Mômen ngắn mạch của động cơ

Qua đồ thị đặc tính cơ điện, đặc tính cơ của động cơ điện một chiều ta nhân thấy đồ thì thường có dạng đường thẳng.Nên phương trình đặc tính cơ có dạng:

Uư

ω = KΦ −

𝑅 + 𝑅𝑓 (𝐾𝛷)2 𝑀

Là hàm bậc nhất y=Ax+B nên đường biểu diễn được thể hiện bằng đường thẳng với độ dốc am Đường đặc tính cơ cắt trục tung 𝜔0 tại điểm có tung độ:

0

M

Khi các thông số điện của động cơ là định mức như thiết kế không mắc them điện trở phụ và mạch động cơ thì phương trình đặc tính cơ được viết

Uư

ω = KΦ −

𝑅 + 𝑅𝑓 (𝐾𝛷)2 𝑀Khi này đường đặc tính cơ là đường đặc tính cơ tự nhiên và được thể hiện bằng

đồ thị:

Hình 1.13 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Với đường đặc tính cơ như vậy khi đường phụ tải tăng từ Mc=0 đến Mc=Mđm thì tốc độ động cơ giảm dần xuống Φđm (Δω=ω0-ωđm) Khi đó điểm A(ωđm, Mđm) được gọi là điểm làm việc định mức của động cơ

Phương trinh:

Uư

ω = KΦ −

𝑅 + 𝑅𝑓 (𝐾𝛷)2 𝑀

Có thể viết dưới dạng ω = ω0- Δω với độ sụt dốc tỷ lệ với mômen tải:

𝑅 + 𝑅𝑓

∆M =

(𝐾𝛷)2 𝑀Chúng ta có thể thấy được đường đặc tính cơ có thể vẽ được nhờ hai điểm ω0 và A Giả thiết Uư = Uđm = const và Φ = Φđm = const

Để thay đổi điện trở phần ứng ta nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng

Uđm

ω =KΦđm = const

Mn m I

Iđm0

Độ dốc (độ cứng) tỷ lệ thuận theo điện trở tổng cộng phần ứng:

Từ phương trình lý tưởng : IU = (Eư+IRư)I

Ta có công suất điện: Pđiện= Pđt + ∆P

Trong đó Pđt =IEư công suất điện từ

Suy ra tổn hao công suất điện phần ứng: ∆P = I2Rư

Trên thực tế Pđiện= Pđt + ∆Pư+∆P0

Với ∆P0 tổn hao do ma sát quay

Từ biểu thức (3) và (4) ta thấy ω là một hàm phụ thuộc vào R, U và Φ do đó muốn điều chỉnh tốc độ động cơ kích từ độc lập có ba cách

- Điều khiển điện trở phụ phần ứng

- Điều khiển từ thông kích từ

Iư

- Điều khiển điện áp phần ứng

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC

2 1 TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC

2.1.Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ.

Hình 3-1 sơ đồ mạch bảo vệ có các thiết bị bảo vệ

 Các thông số của động cơ

- Nguồn điện lưới xoay chiều 3 pha : 220/ 380 (V)

- Động cơ một chiều có các thông số sau :

= 10 Kw ;

Udm = 220 V ;Idm = 63 A ;

Rư = 0,03 Ω

Hệ số dự trử điện áp : Ku = 1,5÷ 1,8.

Hệ số dự trử dòng điện : Kd = 1,1 ÷1,4

2.2 Tính chọn thyristor :

Tính chọn thyristor dựa vào các yếu tố cơ bản như : dòng điện tải , sơ đồ chỉnh lưu,

điều kiện tản nhiệt , điện áp làm việc

- Điện áp ngược lớn nhất mà thyristor phải chịu :

3√6

π các hệ số điện áp ngược và điện áp tải ;( với mạch cầu 3

pha điều khiển đối xứng)

- Điện áp ngược của van cần chọn :

Unv = Ku Unmax = 1,8 230,383 = 414,689 V ;Trong đó : Ku - Hệ số dự trữ điện áp , thường chọn Ku = 1,8(Ku = 1,5 ÷1,8) ;

- Dòng điện làm việc của van đựơc tính theo dòng hiệu dụng :

Ilv = Ihd = khd Id =

I dm

√3 = = 36,373( A) ;( do trong sơ đồ cầu ba pha , hệ số dòng điện hiệu dụng : khd =

1

√3 )

- Chọn thyristor làm việc với điều kiện có cánh tản nhiệt và đủ diện tích tản nhiệt , không có quạt đối lưu không khí , với điều kiện có dòng điện định mức của van cần chọn:

Idm = kd Ilv = 1,4 36,373 = 50,922 A ;

ki : Hệ số dự trữ dòng điện , chọn kd = 1,4

Để chọn thyristor làm việc với các tham số định mức cơ bản trên , ta tra bảng thông

số van , chọn các van có thông số điện áp ngược , dòng điện định mức lớn hơn gần nhất với thông số đã tính

 Sau khi tính toán ta phải chọn thyristor với các thông số: I dmv = 50,96 (A),

Unv = 414,54 (V).ta chọn được 6 thyritor loại : T60N600BOC có các thông số sau :

- Dòng điện định mức của van: Idm = 60 (A) ;

- Điện áp ngược cực đại của van: Un = 600 (V) ;

- Đỉnh xung dòng điện : Ipk = 1400(A) ;

- Độ sụt áp trên thyristor : ∆UT = 1,8 (V) ;

- Dòng điện của xung điều khiển : Ig = 150 (mA) ;

- Điện áp của xung điều khiển : Ug = 1,4 (V) ;

- Thời gian chuyển mạch : tcm =180 (µs) ;

2.3 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu :

Để chọn các thiết bị trong mạch động lực cũng như mạch bảo vệ , trước hết cần

xác định điện áp ra của bộ biến đổi Thyristor

- Biến đổi điện áp nguồn cho phù hợp với yêu cầu sơ đồ phụ tải

- Bảo đảm sự cách ly giữa phụ tải với lưới điện để vận hành an toàn và thuận tiện

- Biến đổi số pha cho phù hợp với số pha của sơ đồ phụ tải

- Tạo điểm trung tính cho sơ đồ hình tia

- Hạn chế dòng điện ngắn mạch trong chỉnh lưu và hạn chế mức tăng dòng Anot để bảo vệ van

- Cải thiện hình dáng sóng điện lưới làm cho nó đỡ biến dạng so với hình sin , do

đó nâng cao chất lượng điện áp lưới

* Tính các thông số cơ bản :

- Tính công suất biểu kiến của máy biến áp :

- Điện áp pha sơ cấp máy biến áp :

U1 = 380 V ;

- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải :

Ud0.cosαmin = Ud + 2∆UV + ∆Udn + ∆UBA Trong đó :

αmin = 100 là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới ;

∆UV = 1,8 V là sụt áp trên thyristor ;

∆Udm ≈ 0 là sụt áp trên dây nối :

∆UBA = ∆Ur + ∆Ux là sụt áp trên điện trở và điện kháng trên máy biến áp ;Chọn sơ bộ :

∆UBA = 6%.Ud = 0,06 220 = 13,2 V ;

Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có :

Ud0 = Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :

kQ : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát , lấy kQ = 6(máy biến áp khô kQ

= 5÷6 )

m : Số trụ của máy biến áp , m = 3

f : Tần số của nguồn xoay chiều , f = 50 Hz

- Đường kính trụ :

d = √4 Q Fe

Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn : d = 9 cm

- Chọn loại thép kỹ thuật điện , các lá thép có độ dày 0,5 mm

* Tính toán dây quấn

- Số vòng dây mổi pha sơ cấp máy biến áp :

- chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp :

Với dây dẫn bằng đồng , máy biến áp khô , chọn J1 = J2 = 2,75 A/mm2

- Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp :

S1 =

I1

J1 = mm2 Chọn dây dẫn thiết diện hình chũ nhật , cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 5,04 mm2

Kích thước của dây có kể đến cách điện là : S1cd = a1 × b1 = 2,1 × 2,63=5,04 (mm)

- Tính lại mật độ dòng điện trong cuôn sơ cấp :

Chọn dây dẫn có tiết diện chữ nhật , có cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo chuẩn : S2 = 18,9 ( mm2 )

Kích thước của dây có kể đến cách điện là :