Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi pot

Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. CHƯƠNG III PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN BỘ BIẾN ĐỔI Qua phần khảo sát hệ thống cân băng của nhà máy ở Chương II, ta tận dụng động cơ một chiều của nhà máy để thiết kế lại bộ biến đổi cũng như mạch điều khiển cho hệ truyền động cân băng định lượng. 3.1. Tính các thông số động cơ. Động cơ của Dosimat là loại động cơ một chiều kích từ độc lập loại: 300/ 2k. 140SP N 0 36946 có các thông số sau: - P đm = 2,2 [KW]. - U đ = 220 [V]. - I d = 11,2 [A]. - N= 1600 [V/Ph]. - U KT = 220 [V]. - I KT = 0,25 [A]. Từ các thông số động cơ ở trên có thể tính toán được các thông số còn lại như sau: - Hiệu suất động cơ: - Điện cảm phần ứng động cơ: 1 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. Trong đó : K L là hệ số, K L = 1,4 ÷ 1,9 đối với máy có bù. Chọn K L = 1,9. p là số đôi cực, p = 2. -Tính gần đúng giá trị điện trở phần ứng động cơ: Ω - Tính mômen quán tính của động cơ: [Kg/m 2 ] - Sức điện động phần ứng động cơ: E ư = U đm – I đm .R ư = 220 – 11,2.1,05 = 208,24 [V] Suy ra: KФ đm = E ư /ω đm = 208,24/167,5 = 1,243 - Mômen định mức phần ứng động cơ: - Phương trình đặc tính cơ động cơ là: Từ những kết quả tính toán trên ta có bảng tóm tắt thông số động cơ Dosimat: 2 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. Loại P đm KW U đm V I đm A n đm V/ph R ư J ư Kgm2 Ukt đm V Ikt đm A 140SP N 0 36946 2.2 220 11.2 1600 1.05 0.0003 220 0.25 3.2. Lựa chọn bộ biến đổi. Theo yêu cầu của hệ truyền động thì bộ biến đổi có nhiệm vụ cung cấp điện áp cho phần ứng động cơ do vậy và điện áp này có thể điều chỉnh được để thay đổi tốc độ động cơ. Chính vì vậy sơ đồ phải điều khiển được. Xét về phương diện điều khiển thì để ổn định tốc độ của máy ở phụ tải nhất định thì điện áp đặt vào động cơ phải có độ ổn định cao. Các phương án của mạch chỉnh lưu là: - Chính lưu 1 pha. - Chỉnh lưu hình tia 3 pha. - Chỉnh lưu cầu 3 pha. - Chỉnh lưu hình tia 6 pha. - Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng. Tuy nhiên chinh lưu 1 pha cho công suất bé, không thích hợp với công suất lớn. Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng lại không có ứng dụng thực tế vì trong sơ đồ có hiện tượng từ hoá cưỡng bức 1 chiều, bên cạnh đó cuộn kháng sẽ rất lớn cồng kềnh và đắt tiền và hiệu suất sử dụng không bằng được chỉnh lưu cầu 3 pha. Chỉnh lưu hình tia 6 pha thì việc chế tạo máy biến áp 3 pha 6 cuộn dây rất phức tạp. Dưới đây ta sẽ lân lượt phân tích các phương án còn lại. 3 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. 3.2.1. Mạch chỉnh lưu tia 3 pha. T 1 T 2 T 3 a a b C b c Z t Hình 3.1. Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha hình tia. - Điện áp cung cấp là điện áp 3 pha Trường hợp tải có điện cảm vô cùng lớn ta có dạng dòng áp như sau: 4 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. i v3 i v2 i v1 α i d U t t t t t Hình 3.1. Đồ thị dòng điện chỉnh lưu 3 pha hình tia. - α là góc mở thyristor được tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên. - Giá trị trung bình điện áp ra tải : - Dòng điện trung bình ra tải: - Mỗi van dẫn 1/3 chu kì nên dòng điện chảy qua thyristor : - Điện áp ngược lớn nhất đặt lên mỗi van : - Góc trùng dẫn γ xác định bởi biểu thức : Cosα-Cos(α+γ)= 5 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. - Tổn thất điện áp khi trùng dẫn : - Dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp : - Hiệu suất sử dụng máy biến áp : - Hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu: - U m1 : Biên độ thành phần sóng hài bậc 1 của điện áp chỉnh lưu. - Ưu nhược điểm của sơ đồ : Ưu điểm : - Số lượng van sử dụng ít. - Dễ điều khiển. Nhược điểm : - Xuất hiện hiện tượng từ hóa cưỡng bức 1 chiều làm nóng máy biến áp, đòi hỏi phải có cách đấu dây phức tạp để triệt tiêu hiện tượng này. - Máy biến áp cần có công suất lớn hơn từ 10 đến 15% , gây tổn hao nhiều. - Chỉ thích hợp cho chỉnh lưu yêu cầu công suất nhỏ. - Số lần đập mạch trong 1 chu kì nhỏ (m đm =3) 6 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. 3.2.2. Mạch chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng. Sơ đồ nguyên lý: T 1 T 3 T 5 D 4 D 6 D 2 Z t a b c Hình 3.2. Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng. 7 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. Dạng điện áp và dòng điện: Hình 3.3. Đồ thị điện áp và dòng điện chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng. Phân tích sơ đồ: Sơ đồ cầu 3 pha không đối xứng gồm 3 tiristor và 3 diode chia làm 2 nhóm: 8 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. - Nhóm catốt chung : T1, T3, T5 - Nhóm anốt chung : D2, D4, D6 Điện áp các pha: U a = U 2 sinθ U b = U 2 sin(θ - ) 101\* MERGEFORMAT (.) U c = U 2 sin(θ - ) Khi làm việc các diode chuyển mạch tự nhiên còn các tiristo chuyển mạch ở các thời điểm cấp xung điều khiển theo góc điều khiển α. Khi α<60 o thì điện áp U d luôn dương. Nhưng khi α>60 o sẽ xuất hiện các giai đoạn 2 van thẳng hàng cùng dẫn điện đồng thời T1-D4, T3-D6,T5-D2; khi đó dòng điện I d = 0 chỉ chảy trong tải mà không chảy về nguồn nên năng lượng được giữ ở tải không trả về nguồn. - Ta có thể coi sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng tương đương 2 mạch chỉnh lưu hình tia: - Chỉnh lưu hình tia 3 pha điều khiển gồm T1, T3, T5 có: U K = = 1,17U 2 cosα - Chỉnh lưu hình tia 3 pha không điều khiển gồm D2, D4, D6 có: U A = = 1,17U 2 - Tổng hợp lại ta có: - Giá trị trung bình điện áp trên mạch tải: 9 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. U d = U K + U A = 1,17U 2 (1 + cosα) = 2,34U 2 . = U dmax . - Dòng điện trung bình ra tải : - Mỗi van dẫn 1/3 chu kì nên dòng điện trung bình qua van : - Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van : - Số lần đập mạch trong toàn dải điều chỉnh : m đm =3 ; khi α=0 mới có m đm =6 - Hệ số công suất cosφ cao : (so với mạch chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng φ=α) - Khi góc mở α lớn hơn 60 0 thì dòng điện trở thành dòng gián đoạn. - Ưu nhược điểm của sơ đồ: Ưu điểm: - Mạch điều khiển đơn giản. - Hệ số công suất cosϕ lớn hơn so với sơ đồ điều khiển hoàn toàn do số van ít hơn. Nhược điểm: - Không hoàn trả năng lượng về nguồn được khi 2 van thẳng hàng cùng dẫn điện 10 [...]... cầu chì loại 3GD1-103-2B của Siemens có Iđmcc= 15 [A] sử dụng điện áp một chiều 28 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi 29 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi A B Atomat Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý mạch lực 30 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi 31 ... thuộc vào góc điều khiển α, hệ số đập mạch nhỏ (mđm=3) khi α lớn Làm lệch pha lưới điện khi thay đổi góc điều khiển 15 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi 3.3 Tính toán và lựa chọn các thiết bị 3.3.1 Tính toán biến áp nguồn Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đầu dây ∆/Y làm mát bằng không khí tự nhiên Hình 3.5 Sơ đồ bộ biến đổi và máy biến áp nguồn 1- Công suất biểu kiến MBA: 16 Chương. .. nhóm khi một thyistor mở nó sẽ khoá ngay thyristor dẫn dòng trước đó Dạng dòng điện,điện áp của mạch chỉnh lưu: 12 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi Hình 3.4 Dạng điện áp và dòng điện của chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng 13 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi - Điện áp trung bình ra tải : Ud=2,34U2cosα - Dòng điện trung bình ra tải: - Mỗi van dẫn 1/3 chu kì nên dòng... trên máy biến áp là: UBA = = 20,56 [V] 3.3.2 Tính chọn thyristor mạch chỉnh lưu Điện áp ngược lớn nhất mà thyristor phải chịu: Ungmax = 2,45 U2 = 2,45.108= 264,6 [V] Điện áp van cần chọn : UV ≥ Ung max Ku = 264,6 2 = 529,2 [V] (Chọn hệ số dự trữ điện áp Ku = 2 ) Dòng điện làm việc trung bình của van: ITBV = [A] 24 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi Dòng điện của van cần chọn: IV... hiệu dụng sơ cấp MBA: [A] 6- Tính sơ bộ mạch từ : • Tính tiết diện trụ : Trong đó : KQ : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, chọn KQ = 4 Với loại MBA dầu KQ = 4 ÷ 5 M : Số trụ máy biến áp : m = 3 f : Tần số nguồn xoay chiều Thay số ta có : 18 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi Đường kính trụ là : Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn : d = 5 [cm] Chọn loại thép 330 có các lá... xung quá áp từ lưới Trị số R - C được chọn như sau 27 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi Rxc = 40 [Ω] Cxc = 2 [µF] 3.3.4.3 Bảo vệ quá tải và ngắn mạch a) Chọn aptomat: Điện áp định mức : Uđm A U2d =108 [V] Dòng điện định mức : Iđm A I2 = 9,1 [A] Do đó ta chọn aptomat EA52-G do Nhật chế tạo có các thông số : Uđm = 200 [V] , Iđm = 10 [A] b) Chọn cầu chì: Ta dùng các cầu chì để bảo... lá thép kỹ thuật độ dày 0,5 mm Chọn mật độ từ cảm trong trụ : B = 1 testla [1T] Chọn tỉ số : M = h/d = 2 ( thông thường m = 2 ÷ 2,5 ) Suy ra : h = 2.d =2.5 = 10 [cm] 7- Tính toán dây quấn : Số vòng mối pha sơ cấp MBA : Số vòng 1 pha thứ cấp MBA : Với dây dẫn bằng đồng chọn mật độ dòng điện : J1 = J2 = 2,75 [A/mm2] 19 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi Tiết diện dây dẫn sơ cấp MBA... thứ cấp MBA ở 750C là : R2 = Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp : 2  W2      RBA = R2 + R1  W1  = 0,204 + 4,85 Điện kháng của máy biến áp là 23 = 0,594 [ Ω ] Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi XBA= er 1,08 [ Ω ] = (Với MBA 3 pha 3 trụ có er = 0,08) Sụt áp trên điện trở MBA là ∆ Ur = 1,66.Id = 18,59 [V] Điện cảm cuộn kháng quy đổi về thứ cấp Lba = = 0,00756 [H] Sụt áp... Thông thường sụt áp trên van thyristor khoảng từ 1 – 2 V Chọn Uv=1,5 [V] nên: - ∑Uv = 2Uv ≈ 2.1,5 = 3 [V] - ∆Ulk: sụt áp trên cuộn cảm thường ∆Ulk = (5% – 10%) Uđm Ta chọn tỉ lệ sụt áp là 7% => ∆Ulk=15,4 [V] - ∆Uba : sụt áp do biến áp gây ra thường ∆Uba = (5% – 10%) Uđm Ta chọn ∆Uba =15,4 [V] 17 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi Vậy: Ud0= 253,8 [V] U2 = 108 [V] 4- Dòng hiệu dụng... máy biến áp : - Hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu: - Ưu nhược điểm của mạch : - Ưu điểm: - Hệ số đập mạch nhỏ nên điện áp ra bằng phẳng , chất lượng tốt - Điện áp 1 chiều trung bình lớn hơn chỉnh lưu hình tia - Điện áp cầu 3 pha có hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt nhất - Nhược điểm: - Mạch điều khiển phức tạp,tốn kém 14 Chương III Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi KẾT LUẬN: Qua các phân . Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. CHƯƠNG III PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN BỘ BIẾN ĐỔI Qua phần khảo sát hệ thống cân băng của nhà máy ở Chương II, ta. lưu: 12 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. Hình 3.4. Dạng điện áp và dòng điện của chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng. 13 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. -. vào góc điều khiển α, hệ số đập mạch nhỏ (m đm =3) khi α lớn. Làm lệch pha lưới điện khi thay đổi góc điều khiển. 15 Chương III. Phân tích, lựa chọn và tính toán bộ biến đổi. 3.3. Tính toán và