CHƯƠNG 2 - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT potx

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT 2.1.Cc mch chnh lưu 2.1.1.Mch chnh lưu h#nh tia ba pha t t t t U G α α α α G1 G2 G3 G1 U d U I T1 I T2 I T3 I d t 0 1 t 2 t 3 t 4 t 0 Π 2Π 3Π t t t Hình 2.1: Sơ đồ và dạng điện áp mạch chỉnh lưu hình tia ba pha a.Nguyên lý hot động: t 0 ÷ t 1 : T 3 thông U d = U c , I d = I T3 . t 1 ÷ t 2 : T 1 thông U d = U a , I d = I T1 . t 2 ÷ t 3 : T 2 thông U d = U b , I d = I T2 . t 3 ÷ t 4 : T 3 thông U d = U c , I d = I T3 . b.Cc công thức cơ bản: - Điện p trên tải U d = π 2 1 )( 2 0 )( td dtU ∫ π = π 2 3 )(2 6 5 6 )sin( 2 t dtU ∫ + + α π π α = α π cos.3. 2 23 2 U = α π cos 2 63 2 U 1 - Dòng điện trên tải: d d d R U I = - Dồng điện qua van: 3 d T I I = - Gi trị trung b#nh của điện p chn lưu: 20 17,1 UU d = - Điện p ngược trên van: 2 45,2 UU ng = - Dòng điện phía thứ cấp: I 2 = 0,58I d - Dòng điện phía sơ cấp:I 1 = 0,47I d .K ba - Công suất tải: P d = U d0 .I d - Công suất my biến p: S ba = 1,35P d Nhận xét: Mch chnh lưu có điều khiển tia 3F có cấu to phức tp, muốn mch hot động được cần mắc biến p để đưa điểm trung tính ra tải, mỗi van ch làm việc trong 1/3 chu kỳ v# vậy dòng điện trung b#nh chy qua van nhỏ. Mch dùng nguồn 3F nên công suất tăng lên rất nhiều, dòng điện tải đến vài trăm ampe. 2.1.2.Mch chnh lưu có điều khiển cầu ba pha đối xứng 2 T 1 T 3 T 5 T 1 T 6 T 2 T 4 T 6 T 2 I T1 T4 I T1 I T6 I T3 I T6 I T2 I T5 I T2 II T5 t t t t t t t t t t t t G U U U d I T2,T5 U ng T3,T6 I T1,T4 I I d t G1 U U G2 U G3 U G4 U G5 U G6 Hình 2.2: Sơ đồ và dạng điện áp chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng a.Nguyên lý hot động. Mỗi Tiristor được pht 2 xung điều khiển. - Xung thứ nhất xc địnhgóc mở . - Xung thứ 2 đảm bảo thông mch tải. b.Một số công thức cơ bản. -Điện p trên tải: U = Ucosα = 2,34Ucosα . -Dòng điện trên tải: I = . -Dòng điện trung b#nh qua van: I = . -Điện p ngược đặt lên van: U =2,45U 3 -Dòng điện phía thứ cấp: I = 0,816I . -Dòng điện phía sơ cấp: I = 0,816I.K . -Công suất my biến p: S = 1,05P . -Công suất tải: P = UI . Nhận xét: Mch chnh lưu điều khiển đối xứng cầu 3F thường được sử dụng rộng rãi trong thực tế, mch cho ra chất lượng điện p bằng phảng, dòng điện chy qua tải liên tục trong suốt qu tr#nh làm việc. Mch chnh lưu này thường được p dụng với những mch có công suất lớn v# dòng điện chy qua mỗi van ch ch chy trong 1/3 chu kỳ. 2.1.3.Mch chnh lưu có điều khiển cầu ba pha không đối xứng -Một số công thức cơ bản: -Điện p trên tải: )cos1( 2 63 2 α π += U U d . -Dòng điện trên tải: I = . -Dòng điện trung b#nh qua van: I = . -Điện p ngược đặt lên van: U =2,45U -Công suất my biến p: S = 1,05P . -Công suất tải: P = UI Nhận xét : Tuy điện p chnh lưu chứa nhiều sóng hài nhưng chnh lưu cầu 3 pha không đối xứng có qu tr#nh điều chnh đơn giản , kích thước gọn nhẹ hơn. 4 Hình 2.3: Sơ đồ và dạng điện áp chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng 2.1.4.Mch chnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng 5 H#nh 2.4: Sơ đồ và dng điện p chnh lưu cầu một pha không đối xứng Trong sơ đồ này, góc dẫn dòng chảy của Tiristor và của điốt không bằng nhau. Góc dẫn của điốt là : α+π=λ D Góc dẫn của Tiristor là : α−π=λ T Gi trị trung b#nh của điện p tải: ∫ π α α+ π =θθ π = )cos1( U2 dsinU2 1 U 2 2d π = 2 maxd U22 U Do đó : V72 22 8,64. 22 U U maxd 2 = π = π = Gi trị trung b#nh của dòng tải : t d d Z U I = 6 Dòng qua Tiristor: π α−π =θ π = ∫ π α 2 IdI 2 1 I ddT Dòng qua Điốt: ∫ α+π α π α+π =θ π = 2 IdI 2 1 I ddD Gi trị hiệu dụng của dòng chy qua sơ cấp my biến p: π α −=θ π = ∫ π α 1IdI 1 I d 2 d2 Nhận xét: Sơ đồ chnh lưu điều khiển 1 pha không đối xứng có cấu to đơn giản, gọn nhẹ , dễ điều khiển , tiết kiệm van . Thích hợp cho cc my có công suất nhỏ và vừa. 2.2.Chọn mch ch#nh lưu phù hợp - Cả hai phương n dùng sơ đồ chnh lưu đối xứng cầu ba pha và chnh lưu không đối xứng cầu ba pha đều có nhiều kênh điều khiển, nhiều Tiristor nên gi thành cao không kinh tế. - Do yêu cầu của đầu bài, v# số kênh điều khiển ít nên ta chọn sơ đồ chnh lưu điều khiển cầu 1 pha đông đối xứng. Chúng có một số ưu điểm: Hiệu suất sử dụng my biến p cao hơn một số sơ đồ như cầu 1 pha đối xứng. Đơn giản hơn v# số lượng Tiristor giảm xuống ch còn 2 nên mch điều khiển có ít kênh điều khiển hơn, bảo đảm kinh tế hơn. Cùng một dải điều chnh điện p một chiều th# cầu không đối xứng điều khiển chính xc hơn. 2.3.Tính ton cc thông số với mch đã chọn Qua phân tích trên ta chọn sơ đồ chnh lưu điều khiển cầu 1 pha không đối xứng dùng cho mch lực mch np ắc qui tự động . Phương n này vừa đp ứng được yêu cầu kỹ thuật vừa bảo đảm cho việc thiết kế. 7 Như đã phân tích ở trên: Ta chọn phương n thiết kế cho mch np ắc qui là sơ đồ chnh lưu cầu 1 pha không đối xứng. Có sơ đồ nguyên lý mch lực như sau : Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý mạch lực  Số liệu cho trước: Điện áp nguồn 3 pha : 220/380V ; f = 50 Hz Yêu cầu đầu ra (Nguồn một chiều tự động nạp acquy ): U = 16.2V I = 80A  Số liệu tính ton và chọn lựa van. Từ yêu cầu của đề bài ta có: - Điện p thứ cấp của biến p: Từ công thức: U = .( 1 + cosα ) Điện p U đt max khi góc α = 0. ⇒ U = = ≈ 18V - Dòng điện trung b#nh chảy qua van: I = = = 40A - Điện p ngược đặt lên van là: U = .U = .18 ≈ 25.5V Chọn van 8 Để đảm bảo cho cc van hot động tốt chúng ta chọn van phải có hệ số dự trữ về điện p: k = 1,6 , hệ số dự trữ về dòng điện: k = 1,2. Do vậy: - Chúng ta chọn van chịu được điện p ngược U = 25,5.1,6 = 40,8V - Dòng điện trung b#nh chảy qua van là: I = 40.1,2 = 48A  Với cc thông số về dòng điện, điện p như trên ta tiến hành tra sổ tay chọn được cc van như sau: - Chọn Tiristor loi : TЧ-50 – Do Liên Xô (cũ) chế to: Sch “Điện tử công suất” của Nguyễn Bính, Bảng 1.3, tr 28 có cc thông số như sau: + Dòng điện trung b#nh qua van: I=50A. + Điện p ngược cực đi đặt nên van: U=0,1÷1kV. + Tổn thất điện p: ∆U = 1,3V. + Thời gian khóa: t = 10,5µs. + Tốc độ tăng điện p: = 100V/µs + Tốc độ tăng dòng điện: = 100A/µs + Dòng điện điều khiển: I = 0,9A. + Điện p điều khiển: U = 3V - Chọn Diot loi: B-50 – Do Liên Xô (cũ) chế to: Sch “Điện tử công suất” của Nguyễn Bính, Bảng 1.1, tr 8 có cc thông số như sau: + Dòng điện trung b#nh qua van: I=50A. + Điện p ngược cực đi đặt nên van: U=0,1÷1kV. + Tổn thất điện p: ∆U = 0,7V. 2.4.Mch bảo vệ Tiristor. Tiristor và Diôt cũng rất nhậy cảm với điện p qu lớn so với điện p định mức, ta gọi là qu điện p, v# vậy cần mắc thêm mch bảo vệ qu điện p. Người ta chia ra 2 loi nguyên nhân gây nên qu điện p: -Nguyên nhân nội ti: đấy là sự tích tụ điện tích trong cc lớp bn dẫn. 9 Khi kho Tiristor bằng điện p ngược, cc điện tích nói trên đổi ngược hành tr#nh, to ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian rất ngắn. Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong cc điện cảm, luôn luôn có, của đường dây nguồn dẫn đến cc Tiristor. V# vậy giữa cc anôt và catôt của Tiristor xuất hiện qu điện p. -Nguyên nhân bên ngoài: những nguyên nhân này thường xảy ra ngẫu nhiên như khi cắt đóng tải một my biến p trên đường dây, khi một cầu ch# bảo vệ chảy, khi có sấm sét… Để bảo vệ mch qu p người ta thường dùng mch L – C, (xem h#nh bên dưới): Hình 2.6: Mạch bảo vệ Tiristor Mch R – C đấu song song với Tiristor nhằm bảo vệ qu điện p do tích tụ điện tích khi chuyển mch gây nên Mch R – C đấu giữa cc pha thứ cấp của my biến p là bảo vệ qu điện p do đóng cắt tải ( dòng điện từ hóa ) my biến p gây nên. Thông số của R – C phụ thuộc ào mức độ qu điện p có thể xảy ra, tốc độ biến thiên của dòng điện chuyển mch, điện cảm trên đường dây, dòng điện từ ho my biến p .v.v…  Theo kinh nghiệm đã có ta chọn: C = 0.22 µF 10 [...]... Ω 2. 5 .Tính toán máy biến áp - Giá trị hiệu dụng điện áp thứ cấp máy biến áp: U = 1,11.U ≈ 18V I = 1,11I ≈ 89A - Công suất biểu kiến máy biến áp: S = U.I = 18.89 = 1602VA -Chọn mạch từ 3 trụ , tiết diện tính theo công thức: Q=K Trong đó : C - Số trụ mạch từ f - Tần số nguồn K=5÷6 Q = 5 ≈ 13cm Đường kính trụ : d = = ≈ 4cm Chọn lõi thép có tiết diện 13 cm làm bằng vật liệu sắt từ dày 0,2mm,... dây dẫn sơ cấp máy biến áp: 11 S = = = 2. 65mm Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp: S = = = 32, 36mm Đường kính dây quấn sơ cấp: d= = = 1,84mm Đường kính dây quấn thứ cấp: d = = = 6,42mm Theo sách điện tử công suất ta chọn dây tiết diện tròn như sau: d = 1,81 mm ; 22 ,9 gam/m d = 7 mm ; 22 0gam/m 12 ... chỉ số m = = 2, 3 ⇒ h = m.d = 2, 3.4 = 9,2cm Chọn chiều cao trụ h = 9cm Tính toán dây quấn: Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp: W = = = 693 vòng Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp: W = W = 693 = 57 vòng Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp: J = J = 2, 75 A/mm Dòng điện sơ cấp của máy biến áp là: I = = =7 .28 A Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp: 11 S = = = 2. 65mm Tiết diện . CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT 2. 1.Cc mch chnh lưu 2. 1.1.Mch chnh lưu h#nh tia ba pha t t t t U G α α α α G1 G2 G3 G1 U d U I T1 I T2 I T3 I d t 0 1 t 2 t 3 t 4 t 0 Π 2 . ∫ π α α+ π =θθ π = )cos1( U2 dsinU2 1 U 2 2d π = 2 maxd U 22 U Do đó : V 72 22 8,64. 22 U U maxd 2 = π = π = Gi trị trung b#nh của dòng tải : t d d Z U I = 6 Dòng qua Tiristor: π α−π =θ π = ∫ π α 2 IdI 2 1 I ddT Dòng. lưu: 20 17,1 UU d = - Điện p ngược trên van: 2 45 ,2 UU ng = - Dòng điện phía thứ cấp: I 2 = 0,58I d - Dòng điện phía sơ cấp:I 1 = 0,47I d .K ba - Công suất tải: P d = U d0 .I d - Công suất