Đồ án Thiết kế bộ nguồn điện áp một chiều gồm 2 sơ đồ chỉnh lưu

Đất nước ta đang trong thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên tự động hóa các quá trình sản xuất là nhiệm vụ then chốt.Do đó các xí nghiệp công nghiệp ngày càng được trang bị các hệ thống tự động hóa hiện đại nó không những nâng cao năng suất lao động mà còn giảm được sự lao động nặng nhọc của con người. Trong những thập niên gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của nghành điện tử đã ra đời các linh kiện bán dẫn đã đáp ứng được yêu cầu của các hệ thống tự động hóa và làm nó trở nên gọn nhẹ hơn, độ tin cậy cao mà giá thành lại giảm xuống.

ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC PHẦN I: THIẾT KẾ BỘ NGUỒN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Chương 1: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC4 Phân tích sơ đồ sử dụng mạch đảo chiều Phân tích chọn phương pháp điều khiển hai biến đổi mắc song song ngược 17 Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 23 Phân tích chọn phương án thiết kế mạch điều khiển 23 Mạch tạo nguồn ni 33 Sơ đồ hồn chỉnh kênh phát xung nguồn điện áp chiều 34 Chương 3: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 36 Ý nghĩa việc tính chọn thiết bị 36 Tính chọn thiết bị mạch động lực 36 Tính chọn mạch điều khiển 45 PHẦN II: ỨNG DỤNG BỘ NGUỒN ĐỂ TRUYỀN ĐỘNG NÂNG HẠ ĐIỆN CỰC LÒ HỒ QUANG 52 Chương : GIỚI THIỆU CHUNG LÒ HỒ QUANG 52 Giới thiệu chung 52 Hệ thống mạch điện lò hồ quang 54 Yêu cầu truyền động nâng hạ điện cực 57 Chương 2: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG NÂNG HẠ ĐIỆN CỰC 60 Xây dựng sơ đồ khối hệ truyền động nâng hạ điện cực NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP dùng hệ T-Đ 60 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển sơ đồ mạch lấy tín hiệu hồ quang tạo tín hiệu điều khiển tự động 69 Nguyên lý làm việc 72 Chương 3: XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH 74 Đặt vấn đề 74 Xây dựng biểu thức đường đặc tính hệ thống 74 Xây dựng hệ số khuếch đại khâu 76 Xây dựng đặc tính hệ thống 78 Kiểm tra chất lượng tĩnh hệ thống 83 Chương 4: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG NÂNG HẠ ĐIỆN CỰC LÒ HỒ QUANG 84 Đặt vấn đề 84 Xây dựng hàm truyền khâu 84 Tổng hợp điều chỉnh 86 KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta thời kì cơng nghiệp hố, đại hố đất nước nên tự động hóa q trình sản xuất nhiệm vụ then chốt.Do xí nghiệp cơng nghiệp ngày trang bị hệ thống tự động hóa đại khơng nâng cao suất lao động mà giảm lao động nặng nhọc người Trong thập niên gần với phát triển mạnh mẽ nghành điện tử đời linh kiện bán dẫn đáp ứng yêu cầu hệ thống tự động hóa làm trở nên gọn nhẹ hơn, độ tin cậy cao mà giá thành lại giảm xuống Với thành tựu mà giới đạt được, sau năm học tập nghiên cứu trường với tận tình giảng dạy thầy giáo khoa KT&CN , trước trường em giao làm đề tài tốt nghiệp : ” THIẾT KẾ BỘ NGUỒN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU GỒM HAI SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU HÌNH CẦU MỘT PHA MẮC SONG SONG NGƯỢC CUNG CẤP CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐỂ TRUYỀN ĐỘNG NÂNG HẠ ĐIỆN CỰC LÒ HỒ QUANG NẤU THÉP ” Với nỗ lực thân hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS-TS VÕ QUANG LẠP thầy cô giáo khoa Đến em hoàn thành đồ án Do kiến thức chuyên mơn cịn hạn chế, tài liệu tham khảo có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót Rất mong bảo, góp ý thầy cô giáo để đồ án em hoàn thiện NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Em xin chân thành cảm ơn thầy VÕ QUANG LẠP, thầy cô giáo khoa Kỹ Thuật Cơng Nghệ giúp đỡ em hồn thành đồ án thời gian Thái Nguyên, ngày 19 tháng năm 2009 SINH VIÊN THIẾT KẾ : Nguyễn Hữu Lượng PHẦN I: THIẾT KẾ BỘ NGUỒN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Chương 1: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC Phân tích sơ đồ sử dụng mạch đảo chiều: - Nhiều phụ tải chỉnh lưu yêu cầu đảo chiều điện áp trình làm việc động điện chiều Đảo chiều điện áp đặt lên mạch phần ứng để đảo chiều quay động (thay đổi chiều dòng điện qua phụ tải biến đổi) - Do tính chất dẫn dòng chiều van nên ta phải đảo chiều công tăc tơ sử dụng sơ đồ đặc biệt dùng chỉnh lưu mà chỉnh lưu tạo dòng điện theo hướng gọi sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược tuyệt đối không sử dụng Điốt cho sơ đồ - Để đảo chiều dòng điện qua phụ tải người ta thường sử dụng sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược có nhiều ưu điểm hơn:  Tác động nhanh  Việc khống chế đảo chiều nhẹ nhàng  Đặc biệt truyền động điện đảo chiều dùng chỉnh lưu mắc song song ngược trình đảo chiều chỉnh lưu làm việc chế độ nghịch lưu trả lượng từ động (động chế độ máy phát) lưới động bị hãm cưỡng mà toàn trình gọi hãm tái sinh  Các chỉnh lưu hình tia hình cầu mắc song song ngược Nhưng mắc song song ngược khơng dùng Điốt mà phải dùng tồn Thyristor - Các chỉnh lưu dùng cho mắc song song ngược thường gặp: Cầu pha Thyristor (dùng cho công suất nhỏ), tia pha Thyristor (dùng cho cơng suất trung bình), cầu pha Thyristor (dùng cho cơng suất lớn) - Vậy ta có sơ đồ sau:  Hai chỉnh lưu hình cầu pha mắc song song ngược  Hai chỉnh lưu hình tia pha mắc song song ngược  Hai chỉnh lưu hình cầu pha mắc song song ngược 1.1 Phân tích hai chỉnh lưu cầu pha mắc song song ngược: 1.1.1 Sơ đồ mạch:(Hình 1) NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Ul ATM BACL T2 T1 T4 T3 T1' T2' T3' T4' DC Ul CKT Hình ATM Chỉnh lưu có đảo chiều dùng hai chỉnh lưu cầu pha mắc song song ngược 1.1.2 Nguyên lý hoạt động: BACL Để phân tích nguyên lý hoạt động ta tách sơ đồ chỉnh lưu để phân tích iT2 i iT T2 T4 T1 DC T3 NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 CKT Hình Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha ud(v) ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ωt(rad) a) Id (A) ωt(rad ) b) ωt c) - Nguyên lý hoạt động khái quát hình vẽ với giả thiết tải có L lớn = trình iT3 chuyển mạch bỏ quaiT2quá d) e) uT2  T23 T14   iT1 = iT4 ud ωt T23 ωtωt f) ωt Ungmax=U2 Id Id i2 NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hình 3: a Điện áp tải Ud b Dòng điện tải với L lớn bỏ qua tượng trùng dẫn c, d, e Dòng điện Thyristor cuộn thứ cấp máy biến áp f Điện áp đặt lên Thyristor 1.1.3 Các tham số sơ đồ cầu pha: - Điện áp trung bình: Ud = sint.d(t) = Uocos Với q: hệ số đập mạch chu kỳ điện áp sau chỉnh lưu, sơ đồ cầu pha q = Uo = (U2 điện áp hiệu dụng thứ cấp máy biến áp) - Điện áp thuận ngược lớn mà Thyristor phải chịu: UTthmax = UTngmax = U2 - Dịng điện trung bình dịng điện trung bình cực đại qua Thyristor: Itb = ITngmax = - Công suất tính tốn: SBA = U2I2 = Pdmax = 1,11Pdmax 1.1.4 Ưu, nhược điểm sơ đồ cầu pha: - Ưu điểm:  Thiết kế mạch đơn giản  Khống chế chắn  Hoạt động mạch dễ phân tích  Đảm bảo chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dòng qua tải dòng chiều  Điện áp sử dụng điện áp pha điện áp dây - Nhược điểm:  Chỉ dùng cho mạch có cơng suất nhỏ  Chất lượng điện áp khơng cao 1.2 Hai chỉnh lưu hình tia ba pha mắc song song ngược: 1.2.1 Sơ đồ mạch: Hình NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - A B C ATM BACL Hình Chỉnh lưu có đảo chiều sử dụng hai chỉnh lưu hình tia pha mắc song song ngược T1' T1 T2' T2 T3' T3 DC CKT 1.2.2 Nguyên lý hoạt động: - Để phân tích nguyên lý hoạt động ta tách bộCđể phân tích nguyên A B lý hoạt động ATM BACL Hình Sơ đồ chỉnh lưu hình tia pha iT1 T1 T2 iT2 iT3 T3 id DC NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 CKT ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - (v)thể /Y hay Y/Y Trên pha A, B, C nối van, Katot - Biến áp phau có ua tải, ub cịn trung uc tính biến đấu chung cho điện áp dương ud áp điện áp âm Ba pha A, B, C, lệch pha góc 120 theo đường cong điện áp pha Mỗi thời điểm có điện áp pha dương pha ωt Nguyên lý thể giản đồ:    iT1 = ia   2 (rad) (A)  iT2 = ib ωt 2 ωt iT3 = ic ωt ωt iA  iB   iC uT1 uth 2 ωt 2 ωt 2 uab uac  2 ωt un g NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 Hình Giản đồ điện áp dòng điện điện áp đặt lên Thyristor với  = 60o , tải L lớn, bỏ qua tượng trùng dẫn ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 - 1.2.3 Các tham số bản: - Điện áp chỉnh lưu trung bình tải: Ud = lưu sint.d(t) = Uocos Với q = hệ số đập mạch chu kỳ điện áp sau chỉnh Uo = (U2 điện áp hiệu dụng thứ cấp máy biến áp) - Điện áp thuận ngược lớn mà Thyristor phải chịu: UTthmax = UTngmax = U2 - Dịng điện trung bình dịng điện trung bình cực đại qua Thyristor: Itb = ITngmax = - Cơng suất tính tốn: Sttba = UdId = 1,355UdId 1.2.4 Ưu, nhược điểm sơ đồ chỉnh lưu này: - Ưu điểm:  Dòng điện chạy qua Thyristor nhỏ hình cầu pha  Chất lượng điện áp tốt sơ đồ cầu pha - Nhược điểm: Điện áp tải điện pha nên hệ thống truyền động đòi hỏi phải có dây trung tính NGUYỄN HỮU LƯỢNG LỚP ĐKT K27 ... ? ?2 =  /2  ud = + Từ thời điểm t1 ta tiến hành giảm góc mở ? ?2, tăng 1 để đảo chiều điện áp chỉnh lưu ? ?2 <  /2 1 =  - ? ?2 >  /2  Ud2 = Udocos? ?2 > Bộ CL2 làm việc chỉnh lưu Ud1 = Udocos1 < Bộ. .. tài tốt nghiệp : ” THIẾT KẾ BỘ NGUỒN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU GỒM HAI SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU HÌNH CẦU MỘT PHA MẮC SONG SONG NGƯỢC CUNG CẤP CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐỂ TRUYỀN ĐỘNG NÂNG HẠ ĐIỆN CỰC LÒ HỒ QUANG... không giảm nhanh điện áp chỉnh lưu quán tính nên suất điện động động lớn điện áp chỉnh lưu nên chỉnh lưu đủ điều kiện nghịch lưu CL2 chuyển sang chế độ nghịch lưu trả lượng lưới đồng thời hãm cưỡng