Đồ án môn học điện tử công suất 7 7 nhiều khi gặp khó khăn trong việc mở các van điều khiển , nhất là khi công suất xung không đủ lớn . 3 . Chỉnh lu cầu một pha có điều khiển không đối xứng : ở nửa chu kỳ đầu , khi 2 u > E , nếu có xung tới mở tiristo T1 , xuất hiện dòng chạy qua T1 , D1 .ở nửa chu kỳ sau , khi 2 u > E , nếu có xung điều khiẻn mở tiristo thì T2 và D2 thông, cho phép dòng qua tải Điện áp trung bình đặt lên tải: )cos( 1UdoUd 2 với 2 U90Udo , Với Udo là điện áp chỉnh lu khi không điều khiển Điện áp ngợc lớn nhất đặt lên van 2UUn 2 max Dòng hiệu dụng qua tiristo : 2 II dT Dòng hiệu dụng qua diode : 2 II dD Dòng trung bình qua diode : dtbD I 2 I Dòng trung bình qua tiristo : 2 I tbT d I * Nhận xét : Ngoài những u điểm của sơ đồ cầu đối xứng thì ở sơ đồ cầu không đối xứng ,việc điều khiển mở các tiristo là đơn giản hơn . Mặt khác , sơ đồ này sử dụng một nửa số van là diode và một nửa số van là tiristo nên giá thành của van giảm . Vậy ta dùng sơ đồ chỉnh lu cầu một fa có điều khiển không đối xứng để thiết kế nguồn nạp cho ăc-quy . E R T1 D1 T2 D2 U2 t U,I E Id Ud T1,D1 T2,D2 T1,D1 Đồ án môn học điện tử công suất 8 8 B . Tính toán mạch chỉnh lu : 1 . Tính toán chọn van : -Dòng hiệu dụng qua tiristo 2 II dT -Dòng hiệu dụng qua diode 2 II dD Khi 6 : )(A108 6 1 1100I D )(, A391 6 1 1100I T - Điện áp ngợc lớn nhất đặt lên van 22UUn max - Điện áp chỉnh lu trung bình khi không tải )cos( 1 2U U 2 do Mặt khác UbaUvUU ddo Trong đó : Uv là điện áp rơi trên van khi van dẫn d U là điện áp trung bình trên tải Uba = Ur + L U là sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp -Tính sụt áp trên máy biến áp : Máy biến áp công suất cữ chục KVA thuộc loại MBA công suất nhỏ ,sụt áp trên điện trở khoảng 4%Ud , sụt áp trên cuộn kháng khoảng 1,5% Ud. Vậy Uba = 4%Ud + 1,5%Ud = 5,5%Ud - Sụt áp trên van khi van dẫn : lấy sụt áp trên mỗi van khoảng 1,7V Uv = 1,7.2 = 3,4V do U d U + 5,5%Ud + 3,4V = 1,055 d U + 3,4 E R T1 D1 T2 D2 U2 U,I E Id Ud T1,D1 T2,D2 T1,D1 Id I T1 I T2 I D1 I D2 Đồ án môn học điện tử công suất 9 9 )(,, )(, )cos( ),,( )cos( . max V5394284662UU V8466 21 4 3 U 055 1 21 U U 2n ddo 2 * Chọn van : hệ số dự trữ về áp Ku = 1,6 Hệ số dự trữ về dòng Ki=1,8 . Điện áp ngợc của van có tính đến hệ số dự trữ : )(,,.,. max V25151615394KuUU NN Dòng định mức qua diode : )(,,.,. A41948110881II DDm Ta chọn loại diode 1N3976 có các thông số nh sau : Imax = 250A ; Un = 200 V ; Uv = 0,6V .Dòng định mức qua tiristo : A316481391I mT ,,., Với điều kiện làm mát tự nhiên thì dòng làm việc của tiristo chỉ bằng một fần ba dòng cho fép qua nó . Do đó , dòng cho fép qua tiristo là : 164,3.3 = 492,9A Ta chọn loại tiristo NLC510E có các thông số nh sau : Imax = 550A ; Un = 500V ; Uv = 1,5V ; Igmax = 150mA ; Ugmax = 6,5V . Bảo vệ quá áp cho tiristo : Trong quá trình hoạt động van có thể fải chịu các xung điện áp rất lớn so với điện áp mà van có thể chịu đợc . Các xung điện áp đó có thể là do các nguyên nhân sau : - Xung điện áp do quá trình chuyển mạch van - Xung điện áp từ fía lới xoay chiều mà nguyên nhân thờng gặp là do tải có điện cảm lớn trên đờng dây - Xung điện áp do cắt đột ngột máy biến áp non tải . Để bảo vệ van khỏi các xung điện áp ta dùng mạch RC mắc song song với tiristo nh hình bên . Khi có xung điện áp trên bề mặt tiếp giáp của van , mạch RC mắc song song với van bán dẫn tạo mạch vòng fóng điện tích tránh sự quá áp trên van . Theo kinh nghiệm ngời ta thờng chọn các thông số RC có giá trị : R = 10 ; C = 1F 2. Tính toán MBA cho mạch chỉnh lu : * Tính công suất MBA : Điện áp chỉnh lu không tải : do U = d U + ba UUv = 2,1 +1,055 d U do U = 2,1 + 1,055 . 50 = 54,95 (V) do P = do U . d I = 54,95 . 100 = 5495 (W) H h e a c D b T R C Đồ án môn học điện tử công suất 10 10 Công suất của MBA : ba S = Ks . do P = 1,23 . 5,495 = 6,76 KVA Trong đó Ks là hệ số công suất MBA . Lấy Ks= 1,23 ( Sách hớng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất ) * Tính thông số áp dòng của các cuộn dây: - Điện áp cuộn thứ cấp : - Điện áp cuộn sơ cấp : U1 =220 V - Dòng chạy trong cuộn thứ cấp : A391II T2 , -Dòng chạy trong cuộn sơ cấp : A7302207661US1I ba ,/,/ * Tính toán dây quấn : -Số vòng cuộn sơ cấp : BQfef444 1 U 1W , trong đó : Qfe là tiết diện trụ Qfe = 2 cm349 502 6760 6 fm Sba Kq , với : m là số trụ MBA Kq là hệ số fụ thuộc fơng thức làm mát Chọn loại tôn có B = 1,5 T 134 105134950444 220 1W 4 .,., , vòng -Số vòng cuộn thứ cấp : 40 105134950444 4 65 2W 4 .,., , , vòng -Tiết diện dây sơ cấp : chọn J = 2,75A/mm 2 2 mm211752730J1I1Scu ,,/,/ đờng kính dây sơ cấp : mm7731S41d ,/. -Tiết diện dây thứ cấp : mm562S42d mm233391J2I2Scu 2 ,/. ,,/ * Tính kích thớc mạch từ : mạch từ dùng tôn silic có trọng lợng riêng 7,5kg/dm 3 - Chọn trụ hình chữ nhật :diện tích Q=a.b=49,3cm 2 - Chọn các lá thép có độ dày là 0,4mm - Theo các công thức kinh nghiệm nh sau : b/a = 1,5 ; c/a =2 ; h/a = 2,5 ; e/a = 0,5 (Sách hớng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất ) )(, )cos( ),,( )cos( . V465 21 22U0551 21 U U ddo 2 Đồ án môn học điện tử công suất 11 11 a = 5,7cm ; b = 8,6cm ; c = 11,5cm ; h = 14,3 cm ; e = 2,87 cm D = 2a + c =22,96 cm ; H = h + 2e = 20cm * Tính kết cấu dây quấn : -Số vòng dây của mỗi lớp : với sơ cấp : Wl1 = h/d1 = 143/3,77 38 vòng với thứ cấp : Wl2 = h/d2 = 143/6,5 = 22 vòng Vậy số lớp cuộn dây sơ cấp : N1 = W1/Wl1 =134/38 4 lớp Số lớp cuộn dây thứ cấp : N2 = W2/Wl2 = 40/22 = 2lớp -Bề dày mỗi cuộn dây Sơ cấp : B1 = d1.N1 + cd .N1 = 3,77.4 +0,1.4 = 15,48mm Thứ cấp : B2 = 6,5.2 + 0,1.2 = 13,2 mm Trong đó cd là chiều dày lớp cách điện ( cd = 0,1mm ) - Tổng bề dày các cuộn dây : B = B1 + B2 + cd + cd n = 15,48 + 13,2 + 1 + 0,1 = 29,78mm Trong đó cd là chiều dày cách điện trong ( cd = 1mm) cd n là chiều dày cách điện ngoài ( cd n =0,1mm) * Tính khối lợng đồng và sắt : . ;.mfeVfeMfe 3 cm843673baD2bah2Vfe , kg5271084367357Mfe 3 ,.,., . 3 dmkg98mcumcuVcuMcu /,;. 2l2Scu1l1ScuVcu 1l Dtb1W ; Dtb=(Dt1 + Dn1)/2 Dt1 = cm4210106875cdba 22 t 22 ,,,, cm547122111341Dtb1W1l cm2112971142101Dtb cm97114010377042101Ncd1d1Dt1Dn ,, ,/),,( ,).,,(,).( l1 là chiều dài dây quán sơ cấp chiều dài dây quấn thứ cấp l2 đợc tính nh sau: cm6513910811402Dtb2W2l cm08112741142102Dtb cm74112Ncd2dDt2Dn42102Dt ,, ,/),,( ,).(;, trong đóDt,Dn là đờng kính trong và ngoài của cuộn dây (sơ và thứ cấp ) Dtb là đờng kính trung bình của cuộn dây (sơ và thứ cấp ) 2l2Scu1l1ScuVcu =11,2.47125 + 33,2.13916,5 = 0,99dm 3 Vậy m cu = 0.99.8,9 = 8,9kg *Tính sụt áp bên trong MBA : chọn dây sơ cấp có đờng kính d1 = 4,1mm và điện trở trên một đơn vị chiều dài là ro = 0,00123/m. Đồ án môn học điện tử công suất 12 12 Dây thứ cấp có d2 = 6,5mm ; ro = 0,000811/m - Điện trở dây quán ở 75 C o là : Sơ cấp : R1 = ( 1+ t)l1.ro = (1 + 0,004.75).47,125.0,00123 = 0,075 Thứ cấp : R2 = (1 + 0,004.75).13,9165.0,00811 = 0,015 - Sụt áp trên điện trở của MBA là : Ur = [R2 + R1.(W2/W2) 2 ].Id = 2,1V - Sụt áp trên điện kháng của MBA là : U = XId 3 ; 0167010 3 2 B 1 B cdohr2W8X 722 ,.])[/.( trong đó cdo = 0,2mm là chiều dày cách điện các cuộn dây sơ và thứ cấp với nhau U = 0,0167.100/ = 0,53V Vậy tổng sụt áp trên MBA là : Uba = 0,53 + 2,1 = 2,63V . 3 cm843673baD2bah2Vfe , kg 527 1084367357Mfe 3 ,.,., . 3 dmkg98mcumcuVcuMcu /,;. 2l2Scu1l1ScuVcu 1l Dtb1W ; Dtb=(Dt1 + Dn1) /2 Dt1 = cm 421 0106875cdba 22 t 22 ,,,, cm547 122 111341Dtb1W1l cm21 129 711 421 01Dtb cm971140103770 421 01Ncd1d1Dt1Dn ,,. 40 105134950444 4 65 2W 4 .,., , , vòng -Tiết diện dây sơ cấp : chọn J = 2, 75A/mm 2 2 mm2117 527 30J1I1Scu ,,/,/ đờng kính dây sơ cấp : mm7731S41d ,/. -Tiết diện dây thứ cấp : mm562S42d mm233391J2I2Scu 2 ,/. ,,/ . cm547 122 111341Dtb1W1l cm21 129 711 421 01Dtb cm971140103770 421 01Ncd1d1Dt1Dn ,, ,/),,( ,).,,(,).( l1 là chiều dài dây quán sơ cấp chiều dài dây quấn thứ cấp l2 đợc tính nh sau: cm6513910811402Dtb2W2l cm081 127 411 421 02Dtb cm74112Ncd2dDt2Dn 421 02Dt ,,