Báo cáo môn học cơ sở Điện tử công suất

Với khả năng loại bỏ hiệu quả bụi và hạt nhỏ từ dòng khí hoặc khói, bộ lọc bụi tĩnh điện đã chứng minh sức mạnh của mình thông qua việc cải thiện chất lượng không khí và giảm ô nhiễm môi

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC:

CƠ SỞ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Giảng viên hướng dẫn: TS.Phạm Việt Phương

Mã lớp: Cơ sở điện tử công suất – EE3649 - 143897

Sinh viên thực hiện:

Mã số sinh viên Lê Đức Đăng20196331

Hà Nội 2023

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 3

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ LỌC TĨNH ĐIỆN 3

1.2 PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ LỌC BỤI 4

PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH LỰC 5

1.3 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 5

1.4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MẠCH LỰC 5

1.5 TÍNH TOÁN MẠCH LỰC 7

1.5.1 Tính toán máy biến áp 8

1.5.2 Tính thông số chọn diode 9

1.5.3 Tính chọn Thyristor 9

1.5.4 Bảo Vệ Van 10

1.5.5 Bảo vệ quá dòng 11

Đề bài: Thiết kế bộ nguồn cho thiết bị lọc bụi tĩnh điện Mỗi sinh viên lựa chọn 1

phương án với các thông số

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ LỌC TĨNH ĐIỆN

Bộ lọc bụi tĩnh điện (ESP) là một thiết bị quan trọng trong ngành công nghiệp và cũng

đã trở thành một phần không thể thiếu trong không gian sống và làm việc hàng ngày

Với khả năng loại bỏ hiệu quả bụi và hạt nhỏ từ dòng khí hoặc khói, bộ lọc bụi tĩnh điện

đã chứng minh sức mạnh của mình thông qua việc cải thiện chất lượng không khí và

giảm ô nhiễm môi trường

Được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như luyện kim, sản xuất điện, chế

biến thực phẩm, hóa chất và sản xuất giấy, thiết bị này chịu trách nhiệm loại bỏ bụi

trong quá trình sản xuất, giúp duy trì sự sạch sẽ và an toàn cho môi trường lao động

Ngoài ra, bộ lọc bụi tĩnh điện cũng đã được tích hợp vào các hệ thống điều hòa không

khí và bộ hút bụi cho không gian sống cá nhân và văn phòng Việc sử dụng bộ lọc này

không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí mà còn giúp tạo ra môi trường sống và

làm việc thoải mái, lành mạnh hơn

Hình 1 :Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

1.2 PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ LỌC BỤI

Nguyên lý hoạt động của ESP tập trung vào việc tạo ra và sử dụng lực điện

trường để thu hút và loại bỏ bụi từ luồng khí đi qua Quá trình hoạt động của ESP bắt

đầu khi dòng khí chứa bụi đi qua các điện cực trong bộ lọc Tại đây, các điện cực tạo ra

một lực điện trường mạnh giữa chúng Điện trường này gây hiện tượng ion hóa, biến

các hạt bụi thành các ion dương hoặc âm Các ion bụi sau đó sẽ bị thu hút hoặc kết dính

vào các tấm cách điện trong ESP Các tấm cách điện này, thường là các tấm kim loại

hoặc composite, có khả năng tương tác và giữ chặt các ion bụi, dẫn đến việc loại bỏ

chúng khỏi luồng không khí

Hình 2 : Mô tả hoạt động của bộ lọc tĩnh điện

PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH LỰC

1.3 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ

Một số vấn đề gặp phải trong quá trinh thiết kế :

+ Giá thanh cao

+ Hệ thống hay bị ngắn mạch

1.4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MẠCH LỰC

- Phương án 1 :Dùng một bộ chỉnh lưu cầu 3 pha không điều chỉnh được đó là bộ chỉnh

lưu dùng các điốt sau máy biến áp và một bộ điều áp xoay chiều trước máy biến áp

- Cấu tạo:

Bộ điều áp xoay chiều 3 pha

Máy biến áp 3 pha nối Y-Y

Chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển

Dòng điện này biến thiên theo hai trong ba quy luật dẫn dòng của van như sau

+ Nếu mỗi pha có một van dẫn ( hay toàn mạch có ba van dẫn):

I=U dm

√3 R sin (θ+φ)

+ Nếu chỉ có 2 van dẫn( hay toàn mạch có 2 van dẫn):

I=U dm

2 R sin (θ+φ)

Ta thấy có ba khoảng điều khiển chính Khoảng dẫn của van ứng với α=0-60°

- Kết luận :

+ Ưu điểm: Dễ dàng chọn van, điều khiển và bảo vệ van, giảm được vốn đầu tư cho thiết

kế hệ thống

+ Nhược điểm : Dòng điện chạy qua thyristor là rất lớn

-Phương án 2: Dùng một bộ chỉnh lưu cầu 3 pha có thể điều chỉnh được góc mở dùng các

thyristor đặt sau máy biến áp

- Cấu tạo:

+ Máy biến áp 3 pha nối Y-Y

+ Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển

-Nhận xét : Không sử dụng mạch này trong thực tế

1.5 TÍNH TOÁN MẠCH LỰC

Thông số bài toán đưa ra:

+ Điện áp ra tải là Ud=80 kVDC , dòng điện làm việc là 1,0 A

+ Điện áp tối đa trên tải là U0 =88 kV và dòng điện là Id=1.1A

+ Công suất cực đại Pmax= 96,8 kW trong đó công suất làm việc Plv=80 kW

1.5.1 Tính toán máy biến áp

- Nguồn nuôi: 3x380V, 50Hz

- Điện áp lớn nhất sau khi chỉnh lưu: (điện áp sụt áp trên các van chọn khoảng

120V, điện áp sụt áp trong máy biến áp là khoảng 5%)

U d 0 =U d +∆ U ba +∆ U V =88000+88000×5 %+120=92520 (V )

 V=92,52 (KV)

Trong đó :

Ud là điện áp chỉnh lưu

ΔUba là sụt áp trong MBA bao gồm sụt áp trên điện trở và điện cảm

ΔUv là sụt áp trên các van (trị số lấy từ thông số các van đã chọn)

-Vậy điện áp thứ cấp máy biến áp là:

U2= U d 0

2 ,34=92 ,52

2 ,34 =39 ,54( KV )

-Dòng qua cuộn thứ cấp:

I2=0 ,92 I d =0 ,92×1,1=0 ,9( A )

-Vậy tỉ số biến đổi máy biến áp là:

m=U2

U1=39540

380 =140

I1=m I2=104 0 ,90=93 ,60( A )

-Công suất ở phía thứ cấp là :

P tc =U2× I2=39540×0 ,90=35 ,59( KW )

Ta chọn MBA 3 pha dựa trên các thông số của 1 pha ở trên

1.5.2 Tính thông số chọn diode

- Chọn hệ số dự trữ về điện áp: K u =1,6

- Chọn hệ số dự trữ về dòng: K i =1,2

- Điện áp ngược max mà các diode phải chịu:

U ng max=√6 ×U2=2, 45×39 ,54=96 ,87 ( KV )

I tbv=I d

3=1 ,1

3 =0 ,37( A )

-Cần chọn diode ít nhất chịu được điện áp ngược:

U i max =K u ×U ng max =1,6 ×96 ,87=155 ,0( KV )

-Dòng chảy qua diode :

I tb max =K i × I tbv =1,2×0 ,37=0,444( A )

 Từ thông số trên chọn Diode loại RA205420XX với Un=5400V và ΔU=1,45V

-Số lượng diode cần dùng là:

n=U i max

5400=1550005400 =29(cái)

-Sụt áp trên 2 dãy diode là:

∆∑U V =2× ∆ U ×n=2×1, 45×29=84 ,1(V )

-VớiU i max =155 ,0( KV ) và I tb max =0,444( A )

1.5.3 Tính chọn Thyristor

-Tính chọn thyristor ta phải dựa vào các thông số cơ bản U nt và I dm:

-Điện áp ngược lớn nhất mà thyristor phải chịu:

U nmax =U1=380(V )

 điện áp của van cần chọn là :

U n T =1,6 ×U nmax =1,6 ×380=608(V )

-Dòng điện hiệu dụng của van:

I lv= I1

0 ,6=93 ,60

0 ,6 =156 ,0( A )

-Cường độ dòng điện định mức của van cần chọn:

I dm =K i × I lv =1,2×156=187 ,2( A )

 Vậy chọn van thoả mãn U n T =608 (V ) I dm =187 ,2( A )

Ta chọn thyristor PDT2008 có các đặc tính sau:

1.5.4 Bảo Vệ Van

Trong quá trình làm việc van phải chịu điện áp ngược tương đối lớn do vậy

người ta phân ra làm 2 loại nguyên nhân gây quá áp:

-Nguyên nhân nội tại: là do sự tích tụ điện tích trong các lớp bán dẫn khi khóa

van tisitor bằng điện áp ngược, các điện tích nói trên đổi ngược lại hành trình tạo ra

dòng điện ngược trong thời gian rất ngắn.sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện

ngược gây nên suất điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm, vốn luôn luôn có của

đường dây nguồn dẫn tới tiristor Vì vậy giữa anôt va catot của tiristor xuất hiện quá

điện áp Ta có đồ thị thể hiện quá trình biến thiên của điện áp và dòng điện trên:

-Nguyên nhân bên ngoài: những nguyên nhân này thường xảy ra ngẫu nhiên đôi

khi đóng cắt không taỉ một biến áp trên đường dây, khi một cầu chì nhảy khi có sấm

sét…

-Một số điểm cần lưu ý sau:

+ R trong khoảng vài chục đến 100Ω

+ C trong khoảng 0,1-2μF.

+ I lớn thì chọn R nhỏ và C còn I nhỏ thì ngược lại

Đối với diode, Itb.max=0,444(A) khá nhỏ nên ta chọn C = 0,5 μF , R= 80 Ω

Đối với thyristor, Iđm= 187,2(A) khá lớn nên ta chọn C = 1,5 μF , R= 30 Ω

- Sự biến thiên của dòng điện và điện áp: Do không có van có điện áp cao

hơn, chúng ta phải tiến hành mắc nối tiếp các van

1.5.5 Bảo vệ quá dòng

-Trong thực tế chúng ta có vài phương pháp bảo vệ quá dòng như sử dụng

+ Cầu chì hoặc tụ bảo vệ quá dòng: Áp dụng một cầu chì hoặc tụ bảo vệ quá dòng để ngắt

dòng điện khi quá dòng xảy ra, ngăn chặn tình trạng quá tải

+ Relay bảo vệ quá dòng: Sử dụng relay bảo vệ quá dòng để ngắt mạch khi dòng điện

vượt quá ngưỡng an toàn, bảo vệ hệ thống khỏi hỏng hóc

Trong bài toán trên em xin sử dụng aptomat để bảo vệ mạch nguồn và tránh hiện tượng

quá dòng