Đồ án thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay

Do ưu điểm của động cơ một chiều về điều chỉnh tốc độ nên hiện nay động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi đặc biệt trong các lĩnh vực như giao thông vận tải, cơ khí luyện kim....

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình sản xuất truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất Đặc biệt trong dây truyền sản xuất

tự động hiện đại, truyên động điện đóng vài trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Vì vậy các hệ truyền động luôn luôn được quan tâm nghiên cứu và nâng cao chất lượng để đáp ứng với yêu cầu công nghệ mới

Ngày nay do ứng dụng tiến bộ kỹ thuật điện tử, tin học, các hệ truyền động

điện ngày càng phát triển và có những thay đổi đáng kể Đặc biệt do công nghệ

sẩn xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyện động diện không những đáp ứng được độ nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thước giá thành của hệ Một trong các hệ đó là hệ truyền động của động cơ điện một chiều

Do ưu điểm của động cơ một chiều về điều chỉnh tốc độ nên hiện nay động

cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi đặc biệt trong các lĩnh vực như giao thông vận tải, cơ khí luyện kim vì vậy việc điều khiển động cơ điện một chiều

là một trong những vấn đề quan trọng trong lĩnh vực truyền động điện Để điều

khiển động cơ điện thì có rất nhiều hệ như MF- ĐC, Hệ XA- ĐC, CL-ĐC Đối với mỗi hệ lại có những ưu nhược điểm riêng Khí chế tạo các thiết bị điện tử công suất đòi hỏi có những kiến thức không chỉ mạch động lực mà còn những

kiến thức về mạch điều khiển và tính chọn các thiết bị thế nào cho hợp lý cũng

rất cần thiết

Vì thế việc tìm hiểu một cách tỷ mỷ về lĩnh vực điện tử công suất là việc cần thiết, nên trong đề tài của em “Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cho động cơ điện một chiêu kích từ độc lập không đảo chiều quay” được trình bày gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ

Chương 2: Lựa chọn thiết kế mạch động lực

Chương 3: Lựa chọn thiết kế mạch điều khiển

Chương 4: Thiết kế vòng kín theo nguyên lý tối ưu hóa module

Do hạn chế về nhiều mặt nên để tài không tránh khỏi những thiếu sót, em rất

mong nhận được sự góp ý, nhận xét của các thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Nguyễn Vũ Thanh, các thầy cô trong

bộ môn TBĐ - ĐT, khoa SPKT và các bạn cùng khóa đã nhiệt tình, quan tâm, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án này

Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2009

Sinh viên Ngô Thị Nguyệt Anh

1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ một chiều 11

1.2.1 Thay đổi điện trở pHl :-5-5:S+S++c+Et+t+t+xsE+tstsxertskererrrsree 12

1.2.2 Thay đổi từ thô! 5c 222222525223 23E5E515313151212111512151 112121552 13 1.2.3 Thay G6i dién Gp Phan Vieng .cccccccccccccccccccscvscscscscsssesesessssesssssessesesesees

1.2.4 Nhén xét chung vé cdc phuong phap

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC U

2.1 Chọn sơ đồ mạch động lực . - + +5 +++++++s*+k+eE+exeexexeereereererex 17 2.1.1 Điêu chỉnh tốc độ truyền động điệnÍ - ¿2+ +2 ++s5<+s++++x+x>+ 17 2.1.2 Khảo sát hệ truyền động chỉnh lưu _ động cơ - 19 2.1.3 Chọn sơ đô chỉnh lưu nguồn một chiỀM -:- 25+ 5+ 5s 5s <+<+<+s 23 2.2 Tính toán sơ đồ mạch động lực 5 + ++s++x+s£+E+x+eEe+eexesrzss 33 2.2.1 Tính chọn THHYTISEOT - 5S SE re 34 2.2.2 Tính toán máy biến áp chỉnh li - +22 5+2 5s <+ss+s+exzs>+ 35 2.2.3 Thiết kế cuộn kháng lỌC 5c St St S*‡eEvEeEeEekerekeeerrerexee 48 2.2.4 Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực

3.1 Yêu cầu và nhiệm vụ của mạch điều khiển 2 2 2 2 s+s=+=zszs 61 3.1.1 Yêu cầu mạch điều khiỂNn: - 5+ SE EEEEEEEEEEEEEEErrkrrrrkerves ó1

3.2 Nguyên tắc điều khiỂn 2 5+ 52+ +++E+EeEeEexexexererexerererrerrrrrrree 62

3.2.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”: - - 62 3.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến KÍHÏ1: «<< <++ 64

3.3 Sơ đồ khối mạch điều khiển - - + 5252 ++S+*+£+£E+E+t+exexzxzeeeeexex 64

K14 T21 xa 3.3.2 Khâu so sánh

3.33 Tạo xung chùm điều khiểÌH : ¿5-5252 S252 S552 S223 S22 sezzesrrs 69

3.3.4 Khâu khuếch đại c2: SE S E2 E SE Sesrsrkesresresree 71

3.4 So d6 mach diéu khi€n oo cece ccecesesesesceecsescscesescsceesescesscseseeeeeeseass 73

3.4.1 Sơ đồ mạch điều khiển của Tiristor.(trang bên) hinh3.1 L 73 3.4.2 Nguyên lí hoạt động của mạch điêu khiển: -:-:- 2+2 522 74

4.1 Khái quát chung về điều khiển tối ưu module - - s- 5++s+ss++ 87

4.1.1 Sơ qua về phương pháp dùng bộ khuếch đại tổng: . :-: 87 4.1.2 Phương pháp điêu khiển tối tu miodluÏ@ : . - 52 55+c+>+s++c+<s>+ 66 4.2 Mô hình hệ thống chỉnh lưu_ động cơ đơn giản - -+5+5+<+ 88 4.2.1 Hàm truyền của động cơ một chiêu kích từ độc lập: - 89 4.2 2 Hàm truyền của bộ thyristor ceccccccccccccccsescssesessescescsseseseesesensessesessens 90 4.3 Nguyên lý điều khiển tối ưu modul ¿-2-+s 2 5s5s5s+sse>s+s+s+x 91

4.4 Hệ thống điều khiển động cơ một chiều hai mạch vòng 95

4.5 Cấu trúc cơ bản của hệ tự động điều chỉnh tối ưu module hai mạch vòng95

4.6 Mô phỏng hệ thống động cơ một chiểu 2s ++++s+e+++++++e+ss+ 97

KẾT LUUẬN ®©®©EE+®€E+©£€EE+tEEEEd€EEEE€EEEEdEEEseEEEvdsevsseorre 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 2-2 ©2222 £Ss2©Ss£+sz£EszEssz szczsze 107

thay đổi Rf mạch điện phần ứng .- - + +- 5 +5+>+++++++xexexexezezsrez 12

H.1.5: Dac tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi

lun HHOMY oo 14 H.1 6 Các đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập 15

H.2.1 Sơ đồ nguyên lý của bộ biến đổi van

H.2-2 Đặc tính cơ của động cơ trong hệ CL- Ð

I9 0n H.2.4 Đường cong điện áp tải khi góc mở œ = 60” 2-225s5s+s+s+xzx+x 26

H.2.6 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng . 2- 5 5555s5s>s 29 H.2.7 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng 5- 5s 31 H.2.8 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực .- ¿+2 ++s++*+e£+£+e+exexeerereeres H.2.9 Các bậc thang ghép thành trụ . <5 + + x**vvseevseesseerseerse H.2.10 Kết cấu mạch từ cuộn kháng .- - + + + +3 xS*E+£ + eeeeeeees H.2.11 Mach động lực có các thiết bị bảo vệ " H.2.12 Mạch R_C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch - H.2.13 Mạch RC bảo vệ quá điện áp từ lưới - «+ x++x+seexrse H.2.14 Mạch cầu ba pha dùng điôt tải RC bảo vệ do cắt MBA non tải 59 H.3.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccOS + + 25+ + +>s+s+se+s 63

H.3.2 Nguyên lý điều khiển chỉnh lưu .- ¿2-22 2 252 5*+2 S2 Se+s+s+s+e£ezxzxzx 64 H.3.3 Sơ đồ mạch điều khiển . ¿225 *+E+E+E+E+E+E+Eexexexzxrxexexexrxrrrrrre 65

H.3.5 Sơ đồ dau day bién dp dOng plha cccccccsccssesesseeceeeseeeeseesesseseeseeseseees 67 H.3.6 Khâu đồng pha dùng K.ĐTT - 5+ + + ++s++x+e+EvE+eEeereexerrereererrere 68

H.3.7 Sơ đồ các khâu so sánh thường gặp ¿552 ++t+e+£eesesrerexes 70

H.3.8 Một số sơ đồ chùm Xung ¿+ 5+ + 3+ *+t St +eEeEeeEeereexereerrersrreree 72 H.3.9 Sơ đồ phối hợp tạo xung chùm - s2 + + *+e£+x+eE+exeexereereerereeres 73 H.3.10 Sơ đố các khâu khuếch đại - ¿+ + +3 *+* + +vE+e+eEseseeeeeeees 78 H.3.11 Sơ đồ mạch điều khiển - 2-2 + +s+E+E+E+E£E+EeEexexevexexexexrxrrrrcre 81

H.3.12 Sơ đồ nguyên lí tạo nguồn nuôi + Ï2/ 5 + ss++e£exsx+x 81

H.3.13 Kích thước mạch từ biến ápp + +2 ++++s++e£+x+eEeexeexerrereererreree 83

Khi chế tạo các thiết bị điện tử công suất đòi hỏi có những kiến thức không chỉ mạch động lực mà cả kiến thức về mạch điều khiển và tính chọn các thiết bị thế nào cho hợp lý cũng rất cần thiết

Hiện nay động cơ một chiều được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như

giao thông vận tải, cơ khí, do có ưu điểm về ổn định tốc độ Vì vậy việc điều khiển động cơ một chiều là một trong những vấn dé quan trọng trong truyền

động điện

Vì vậy trong đồ án này tôi đi nghiên cứu về “ Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập” để làm rõ hơn về động cơ điện một chiêu kích từ độc lập Hy vọng đề tài này sẽ giúp ích cho các bạn đang và muốn nghiên cứu về động cơ một chiều

3 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Động cơ điện một chiêu kích từ độc lập không đảo chiều quay

Mục tiêu nghiên cứu:

Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cho động cơ điện một chiều kích từ độc

lập không đảo chiều quay

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

v Thiết kế mạch động lực cho động cơ điện một chiều

vé Thiết kế mạch điều khiển cho động cơ điện một chiều

v⁄ Thiết kế mạch vòng kín theo nguyên lý tối ưu module ổn định tốc độ

5 Pham vỉ nghiên cứu

Đề tài “ Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cho động cơ điện một chiêu kích từ độc lập không đảo chiều quay” dành cho sinh viên chuyên ngành điện các trường trung học chuyên nghiệp và cao đẳng, đại học

và các trung tâm đào tạo nghề điện

6 Phương pháp nghiên cứu

Tổng hợp và phân tích lý thuyết làm cơ sở thiết kế mạch động lực

và mạch điều khiển phù hợp với thông số yêu cầu, qua đó thiết kế mạch

vòng kín theo nguyên lý tối ưu module điểu khiển để ổn định động cơ

7 Dự kiến kết cấu nội dung

Dự kiến kết cấu nội dung của đề tài gồm 4 chương:

Chương 3

Thiết kế mạch điều khiển

Chương này trình bày về nhiệm vụ, yêu cầu và nguyên tắc hoạt động của mạch điều khiển qua đó lựa chọn mạch điều khiển đưa ra các thông số để tính toán mạch phù hợp với yêu cầu của đề bài

Chương 4:

Thiết kế mạch vòng kín theo nguyên lý

toi uu module Chương này sé tra lời cho câu hỏi:

v Thế nào là nguyên lý tối ưu module?

v Mục đích làm gì?

*⁄ Xây dựng các hàm truyền thế nào?

Kết quả mô phỏng matlap ra sao?

8 Dự kiến kết quả nghiên cứu

v⁄ Thiết kế mạch động lực, mạch điều khiển phù hợp với yêu cầu đặt ra v⁄ Thiết kế mạch vòng theo nguyên lý tối ưu module để ổn định

Cho đến nay động cơ điện một chiều vẫn còn dùng rất phổ biến ở các hệ

thống truyền động chất lượng cao, trong công nghiệp, giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện .)

Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm có các dây quấn phần cảm và phần ứng Các dây quấn phần cảm có dòng điện một chiều tạo nên từ trường và

từ thông cực từ @ qua phần ứng Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng

có bọc cách điện Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp Kết cấu của cổ góp gồm có nhiều phiến đồng

có đuôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mi ca và hợp thành một trụ tròn Chức năng của vành góp và các chổi điện là để làm khép mạch dòng điện trong các thanh dẫn phần ứng, dưới một cực nào đó, theo một chiều đã cho, không phụ thuộc vào tốc độ đã cho

Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu

việt hơn so với các loại động cơ khác, không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực , mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc rộng

Điện trở tiếp xúc của chổi điện

Sức điện động E„ của phần ứng của động cơ được xác định theo biểu thức:

Trong đó:

p : Số đôi cực từ chính

NÑ: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a : Số đôi mạch nhánh song song của dây quấn phần ứng

Biểu thức (1 -3) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác mô men điện từ Mạ, của động cơ được xác định bởi :

cơ bằng mô men điện từ, ta kí hiệu là M Nghĩa là Mạ = M,„=M

Day là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

U, R+R

o=—* K® (Koy (1-6)

Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông = const, thì các phương trình đặc tính cơ điện (1 - 3) và đặc tính cơ (1 - 6) là tuyến tính Đồ thị của chúng được biểu diễn trên H 1-2 và H 1-3 là những đường thẳng

I„ M,„: Là dòng điện ngắn mạch và mô men ngắn mạch

Mặt khác phương trình đặc tính (1- 3) và (1 - 6) cũng có thể được viết ở dạng:

Aœ : Là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M

Ta có thể biểu diễn đặc tính cơ điện và đặc tính cơ trong hệ đơn vị tương

đối với điều kiện từ thông là định mức (È = $„„)

Trong đó:

@ =@/0„„ I=l/l„, M=M/M,„ RÌ=R/R„,

(R¿„= U¿„/ l¿„- được gọi là điện trở cơ bản)

Tw (1 - 3) va (1 - 6) ta viết đặc tính cơ điện và đặc tính cơ ở đơn vị tương đối:

1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ một chiêu

Từ phương trình đặc tính cơ (1 - 6) ta thấy rằng việc điều chỉnh tốc độ

của động cơ điện một chiều có thể thực hiện được bằng cách thay đổi một trong

ba đại lượng sau:

> Điện trở phụ trên mạch phần ứng

> Thay đổi từ thông

> Thay đổi điện áp phần ứng

1.2.1 Thay đổi điện trở phụ

Gia thiét rang U, = U,,, = const va Ò = $¿„ = const Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R, vào mạch phần ứng

Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:

xác lập khi điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở phụ R;

1.2.2 Thay đổi từ thông

Giả thiết điện áp phần ứng U, = U,,, = const Dién tro phan tng R, =

const Muốn thay đổi từ thông @ ta thay d6i dòng điện kich tir I,, dong co

Trong trường hợp này :

Tốc độ không tải : Dox = Uim/ K , = var

Độ cứng đặc tính cơ : B=-(K$ }/R„,= var

Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông Vì vậy khi từ thông giảm thì ø,„ tăng, còn sẽ giảm Ta có một họ đặc tính cơ với Ø,„ tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông nhu H.1 -5

@02

or

@0

Mam2 = Mam Mam M

Hình! - 5 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiêu kích từ độc lập

khi giảm từ thông

Mam = K 0, Tim = Var

Va Tam = Uam/ Ry, = const

Với dạng mômen phụ tải M, thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên

Do điều kiện đổi chiều, lực ly tâm, các động cơ thông dụng hiện nay có

thể

điều chỉnh tốc độ quay bằng phương pháp này trong giới hạn 1: 2 Cũng có thể sản xuất ra những động cơ giới hạn điều chỉnh 1 : 5 thậm chí 1 : 8 nhưng phải dùng những phương pháp khống chế đặc biệt Do đó cấu tạo và công nghệ phức tạp khiến cho giá thành của máy tăng lên

1.2.3 Thay đổi điện áp phần ứng

Phương pháp này thường chỉ áp dụng được đối với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp hoặc động cơ điện kích từ song song làm việc ở chế độ kích từ độc lập Bởi vì đối với động cơ kích từ nối tiếp và kích từ hỗn hợp thì khi

thay đổi điện

áp phần ứng đặt vào động cơ thì điện áp kích từ cũng thay đổi dẫn đến từ thông o

thay đổi.Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ

đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên Như H.I - 6

MIT)

Hình 1 6 Các đặc tính cơ của động cơ một chiêu kích từ độc lập

Chú ý: Khi giảm áp đặt vào phần ứng động cơ :Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mô men ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định

Nói chung vì không cho phép vượt quá điện áp định mức nên việc điều chỉnh tốc độ trên tốc độ định mức không được áp dụng hoặc chỉ được thực hiện trong một phạm vi rất hẹp Phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện ngắn mạch khi khởi động

1.2.4 Nhận xét chung về các phương pháp

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông È được áp

dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi được tốc độ liên tục và kinh tế Trong quá trình điều chỉnh, hiệu suất rị = const vì sự điều chỉnh dựa trên sự tác dụng

lên mạch kích thích có công suất rất nhỏ so với công suất của động cơ Cần chú

ý rằng, bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với điện áp định mức và

kích thích tối đa ($ = $„„„) nên chỉ có thể điều chỉnh theo chiều hướng giam 9,

tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức Hơn nữa việc điều chỉnh từ thông không hạn chế được dòng điện ngắn mạch khi khởi động (I,=U \

R,) Chính vì điều đó mà giới hạn điều chỉnh tốc độ bị hạn chế bởi các điều kiện

cơ khí và đổi chiều dòng điện của máy điện

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch

phan ting dé tang R,, chi cho phép điều chỉnh tốc độ quay trong vùng dưới tốc độ quay định mức và luôn kèm theo tổn hao năng lượng trên điện trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện, vì vậy phương pháp này chỉ được áp dụng ở những động cơ điện có công suất lớn và trung bình, cụ thể trên thực tế thường dùng đối với động cơ điện trong cần trục

Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi điện áp phần

ứng cũng chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay dưới tốc độ định mức vì không thể nâng cao điện áp lớn hơn điện áp định mức của động cơ điện Ưu điểm của

phương pháp này là không gây thêm tổn hao trong động cơ điện, có thể thay đổi

tốc độ được vô cấp Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải có nguồn riêng có

điện áp điều chỉnh được

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc tạo ra các loại

nguồn điện một chiều có thể điều khiển được không còn là một vấn đề phức tạp

Các nguồn điện một chiều như chỉnh lưu, băm áp ngày càng trở nên thông dụng Việc ứng dụng các bộ nguồn này vào lĩnh vực điều khiển động cơ điện

một chiều là rất hợp lý và thuận tiện Ưu điểm của các bộ nguồn này là có độ tác

động nhanh, kích thước gọn nhẹ, công suất lắp đặt nhỏ, giá thành hợp lý Do

những ưu điểm nổi bật trên và sự phù hợp với yêu cầu đầu bài đã cho nên phương pháp điều chỉnh tốc độ được dùng ở đây là phương pháp điều chỉnh điện áp phần

ứng đặt vào động cơ

CHƯƠNG 2

LỰA CHỌN THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC

2.1 Chọn sơ đồ mạch động lực

2.1.1 Điều chỉnh tốc độ truyền động điện

Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động

điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất Điều chỉnh tốc độ truyền động điện là dùng các phương pháp thuần tuý điện, tác động lên

bản thân hệ thống truyền động điện (nguồn và động cơ điện ) để thay đổi tốc độ

quay của trục động cơ điện

Tốc độ làm việc của truyền động điện do công nghệ yêu cầu và được gọi

là tốc độ đặt, hay tốc độ mong muốn Trong quá trình làm việc, tốc độ của động

cơ thường bị thay đổi do sự biến thiên của tải, của nguồn và do đó gây ra sai lệch tốc độ thực so với tốc độ đặt Trong các hệ truyền động điện tự động thường

dùng các phương pháp khác nhau để ổn định tốc độ động cơ

Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản, các chỉ tiêu này cũng được tính đến khi thiết kế hoặc chỉnh định các hệ thống truyền động điện

> D6 tron của điều chỉnh tốc độ

Độ trơn của điều chỉnh tốc độ được định nghĩa :

Oo,

— i+l

M =

Q;

Trong do: œ, : giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp ¡

œ,,¡: giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp kế tiếp ( + I)

Từ chỉ tiêu độ trơn của điều chỉnh tốc độ ta có thể phân loại :

Hệ điều chỉnh vô cấp nếu y = @;,, / œ;—>I, tức là hệ truyền động có thể làm việc ổn định ở mọi giá trị trong suốt dải điều chỉnh

- Hệ điều chỉnh có cấp nếu nó chỉ có thể làm việc ổn định ở một số giá trị

của

tốc độ trong dải điều chỉnh

»> Dải điều chỉnh tốc độ

Dải điều chỉnh hay phạm vi điều chỉnh là tỷ số giữa giá trị lớn nhất và giá

trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mô men tải đã cho :

D-72

L2)

Gia tri tốc độ cực đại œ„„ bị hạn chế bởi độ bền cơ học của động cơ và với động

cơ điện một chiều nó còn bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của vành góp

Tốc độ nhỏ nhất œ„;„ bị chặn dưới bởi yêu cầu về mô men khởi động, về khả

năng quá tải và về sai số tốc độ làm việc cho phép

> Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và điều chỉnh tải

Với các động cơ điện một chiều và xoay chiều thì chế độ làm việc tối ưu thường

là chế độ định mức của động cơ Để sử dụng tốt động cơ khi điều chỉnh tốc độ cần lưu ý đến các chỉ tiêu như: dòng điện động cơ không vượt quá dòng điện

định mức, đảm bảo khả năng quá tải về mômen (trong khoảng thời gian ngắn),

đảm bảo yêu cầu về ổn định tĩnh khi có nhiễu trong toàn dải điều chỉnh

Vì vậy khi thiết kế hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ, người ta thường chọn hệ truyền động cũng như phương pháp điều chỉnh sao cho đặc tính điều

chỉnh của hệ bám sát yêu cầu đặc tính của tải Nếu đảm bảo được điều kiện này, thì tổn thất trong quá trình điều chỉnh sẽ là nhỏ nhất

> Chỉ tiêu kinh tế và các chỉ tiêu khác

Chỉ tiêu kinh tế có ý nghĩa quan trọng, nhiều khi là chỉ tiêu quyết định cho việc chọn các phương án điều chỉnh Chỉ tiêu kinh tế thể hiện ở vốn đầu tư, chi phi van hành hệ thống và ở hiệu quả do áp dụng phương pháp điều chỉnh đem lại Trong chi phí vận hành thì tổn thất năng lượng khi biến đổi và khi điều chỉnh đóng vai trò quan trọng, ngoài ra hệ số công suất cosọ của hệ thống cũng góp phần ảnh hưởng không nhỏ đến chi phí vận hành

Ngoài các chỉ tiêu chung đã nêu ở trên, trong từng trường hợp cụ thể còn dùng các chỉ tiêu khác nữa để đánh giá hệ truyền động điện, ví dụ độ trơn điều chỉnh, khả năng tự động hoá hệ thống Việc đánh giá chung hệ truyền động điện

là bài toán tối ưu đa mục tiêu, tuỳ từng trường hợp có thể chọn ra các chỉ tiêu ưu tiên để quyết định chọn lựa các phương án điêù chỉnh

2.1.2 Khảo sát hệ truyền động chỉnh lưu _ động cơ

> Sơ đồ nguyên lý và phương pháp điều chỉnh

Bộ biến đổi van điều khiển là một bộ nguồn điện áp một chiều Khi nối

vào mạch phần ứng động co một chiều kích từ độc lập ta sẽ được một hệ thống

van_ động cơ theo sơ đồ sau:

H.2.1 Sơ đồ nguyên lý của bộ biến đổi van

Bộ biến đổi van -động cơ trực tiếp biến đổi điện áp xoay chiều thành điện

áp một chiêu có thể điều chỉnh được để cung cấp cho mach phần ứng động cơ

Một bộ biến đổi van có thể bao gồm: máy biến áp lực, tổ van, kháng lọc, thiết bị bảo vệ và hệ thống diều khiển Trong đó máy biến áp điện lực dùng để biến đổi

điện áp lưới cho phù hợp với cấp điện áp của động cơ Ngoài ra còn biến đổi số pha, tạo điểm trung tính khi cần thiết, hạn chế biên độ của dòng ngắn mạch giảm tốc độ, tăng dòng trong van và cải thiện dạng sóng dòng điện nhận từ lưới Kháng lọc có tác dụng lọc thành phần dòng điện xoay chiều, hạn chế vùng dòng điện gián đoạn và hạn chế vùng dòng điện cân bằng với nhữnh hệ chỉnh lưu có đảo chiều Hệ thống điều khiển có tác dụng tạo ra các xung điều khiển với góc

mở œ điều khiển được

Tổ van thường là bộ chỉnh lưu tiristo có điều khiển, có suất điện động Eb

phụ thuộc vào giá trị của pha xung điều khiển với thời điểm đặt xung áp điều khiển

đã chọn t„ ( Ot„ = ơ) lên các van Tuỳ theo yêu cầu mà ta có thể dùng nguồn chỉnh lưu thích hợp như: chỉnh lưu một pha, sáu pha, chỉnh lưu cầu, chỉnh lưu tia

Với hệ biến đổi van đông cơ có một số đặc điểm: về ưu điểm của chỉnh

lưu động cơ là: độ tác động nhanh, cao, không gây ồn và dễ tự động Do các van

có hệ số khuếch đại cao nên có thể thiết lập hệ tự động vòng kín để mở rộng dải

điều chỉnh và cải thiện các đặc tính làm việc của hệ

Bên cạnh đó hệ CL- Ð còn có những nhược điểm là: do các van bán dẫn

có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao làm gây tổn thất phụ trong máy điện và ở các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp lưới xoay chiều Ngoài ra khả năng linh hoạt chuyển đổi trạng thái làm việc không cao, hệ đảo chiều phức tạp, hệ số quá tải về dòng và áp của các van kém, hệ số cos@_ nói chung là thấp tuy nhiên do những ưu điểm nói trên hệ CL-

Ð hiện nay trên thực tế dùng rất rộng rãi

Đói với van bán dẫn AU~1+2Vnên có thể bỏ qua Từ (2-2) ta thấy

khi thay đổi góc mở ơ từ 0 đến 180” suất điện động của bộ biến đổi sẽ biến thiên

từ +Ebm đến -Ebm và ta sẽ được một họ đường thẳng song song có độ cứng

0 max

Hình 2-2 Đặc tính cơ của động cơ trong hệ CL- Ð Nhận thấy đặc tính cơ của hệ CL- Ð mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên và đặc mềm hơn tính cơ của hệ F- Ð bởi thành phần đẳng trị do hiện tượng chuyển

„œ@ blt ) được xác định :

Ibit ~ Gn Fi snl co QL \ 201 p p sna

Khi thay đổi góc điều khiển œ ta sẽ xác định được đường biên giữa dòng

điện gián đoạn và dòng liên tục Nhận thấy khi tăng các thông số p, L của mạch phần ứng sẽ thu hẹp vùng dòng điện gián đoạn

Vi ta thiêt kế nguồn cung cấp cho cho động cơ một chiều, tải có yều cầu

về việc hoàn trả về lưới nên đòi hỏi chất lượng khá cao về điện áp, hơn nữa ở đây

nguồn cấp cho bộ chỉnh lưu được lấy trực tiếp từ nguồn (3 pha) Do vậy dưới đây

ta sẽ bỏ qua các phương án chỉnh lưu 1 pha và 2 pha, chỉ xét các phương án chỉnh lưu từ 3 pha trở lên

2.1.3.2 Chỉnh lưu tia ba pha

Khi biến áp có ba pha đấu sao ( Y ) trên mỗi pha A,B,C ta nối một van như hình 2.9a, ba catod đấu chung cho ta điện áp dương của tải, còn trung tính biến áp sẽ là điện áp âm Ba pha điện áp A,B,C dịch pha nhau một góc là 1200 theo các đường cong điện áp pha, chúng ta có điện áp của một pha dương hơn điện áp của hai pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ ( 120” ) Từ đó thấy rằng, tại mỗi thời điểm chỉ có điện áp của một pha dương hơn hai pha kia

Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van ở đây là khi anod của van

nào dương hơn van đó mới được kích mở Thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau được coi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn Các Tiristior chỉ được

mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông tự nhiên (như vậy trong chỉnh lưu ba pha, góc mở nhỏ nhất œ = 0° sẽ dịch pha so với điện áp pha một góc 1a 30°)

Hình 2.3 Chỉnh lưu tia ba pha

a Sơ đồ động lực; b- Giản đồ đường các cong khi góc mở a = 30° tai thuần trở; c- Giản đô các đường cong khi œ = 60° các đường cong gián

đoạn

Theo hình 2.3 b,c tại mỗi thời điểm nào đó chỉ có một van dẫn, như vậy mỗi van dẫn thông trong 1/3 chu kỳ nếu điện áp tải liên tục( đường cong I1,I1,I3 trên hình 2.3b), còn nếu điện áp tải gián đoạn thì thời gian dẫn thông của các van nhỏ hơn Tuy nhiên trong cả hai trường hợp dòng điện trung bình của các van đều bằng 1/3.1d Trong khoảng thời gian van dẫn dòng điện của van bằng dòng điện tải, trong khoảng van khoá dòng điện van bằng 0 Điện áp của van phải chịu bằng điện dây giữa pha có van khoá với pha có van đang dẫn Ví dụ trong khoảng t2 + t3 van TI khoá còn T2 dẫn do đó van T1 phải chịu một điện áp dây UA;, đến khoảng t3 + t4 các van TI, T2 khoá, còn T3 dẫn lúc này T1 chịu điện

áp day Uac

Khi tải thuần trở dòng điện và điện áp tải liên tục hay gián đoạn phụ thuộc góc mở của các Tiristo Nếu góc mở Tiristo nhỏ hon a < 30”, các đường cong

Ủd, ld liên tục, khi góc mở lớn hơn œ > 30” điện áp và dòng điện tải gián đoạn (đường cong UỦd, Id trên hình 2.3c)

Hình 2.4 Đường cong điện áp tải khi góc mở œ =60°

với a.- tải thuần trở, b.- tải điện cam

Khi tải điện cảm (nhất là điện cảm lớn) dòng điện, điện áp tải là các đường cong liên tục, nhờ năng lượng dự trữ trong cuộn dây đủ lớn để duy trì dòng điện khi điện áp đổi dấu, như đường cong nét đậm trên hình 2.4b (tương tự như vậy là đường cong Ud trên hình 2.4b) Trên hình 2.4 mô tả một ví dụ so sánh các đường cong điện áp tải khi góc mở œ = 60? tải thuần trở hình 2.10a và tải điện cảm hình 2.4b

Udo „ (Z

Ud -8P | 1+ 30( 4-2) (2-7)

Trị số điện áp trung bình của tải sẽ được tính như công thức (2-7) nếu điện áp tải liên tục, khi điện áp tải gián đoạn (điển hình khi tải thuần trở và góc mở lớn) điện áp tải được tính

Trong đó: ÙU, do = 1,17.Uz điện áp chỉnh lưu tia ba pha khi van là điôt

U¿,- điện áp pha thứ cấp biến áp

2.1.3.3 Chỉnh lưu tia sáu pha

A C*B A*C PB“

Hình 2.5 Chỉnh lưu tia sáu pha

a.- Sơ đô động lực; b.- đường cong điện áp tải

Sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha ở trên có chất lượng điện áp tải chưa thật tốt

lắm Khi cần chất lượng điện áp tốt hơn chúng ta sử dụng sơ đồ nhiều pha hơn Một trong những sơ đồ đó là chỉnh lưu tia sáu pha Sơ đồ động lực mô tả trên

hình 2.5a

Sơ đồ chỉnh lưu tia sáu pha được cấu tạo bởi sáu van bán dẫn nối tới biến

áp ba pha với sáu cuộn dây thứ cấp, trên mỗi trụ biến áp có hai cuộn giống nhau

và ngược pha Điện áp các pha dịch nhau một góc là 602 như mô tả trên hình 2.5b Dạng sóng điện áp tải ở đây là phần dương hơn của các điện áp pha với đập mạch bậc sáu Với dạng sóng điện áp như trên, ta thấy chất lượng điện áp một chiều được coi là tốt nhất

Theo dạng sóng điện áp ra (phần nét đậm trên giản đồ hình 2.5b) chúng

ta thấy rằng mỗi van bán dẫn dẫn thông trong khoảng 1/6 chu kỳ So với các sơ

đồ khác, thì ở chỉnh lưu tia sáu pha dòng điện chạy qua van bán dẫn bé nhất Do

đó sơ đồ chỉnh lưu tia sáu pha rất có ý nghĩa khi dòng tải lớn Trong trường hợp

đó chúng ta chỉ cần có van nhỏ có thể chế tạo bộ nguồn với dòng tải lớn

2.1.3.4 Chỉnh lưu cầu ba pha

* Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng

Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng hình 2.6a có thể coi như

hai sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha mắc ngược chiều nhau, ba Tiristo T1,T3,T5 tạo thành một chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anod, còn

T2,T4,T6 là một chỉnh lưu tia cho ta điện áp âm tạo thành nhóm catod, hai chỉnh

lưu này ghép lại thành cầu ba pha

Theo hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng, dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạy từ pha này về pha kia, do đó tại mỗi thời điểm cần

mở Tiristo chúng ta cần cấp hai xung điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm anod (+), một xung ở nhóm catod (-)) Ví dụ tại thời điểm tI trên hình 2.6b cần

mở Tiristo T1 của pha A phía anod, chúng ta cấp xung XI, đồng thời tại đó chúng ta cấp thêm xung X4 cho Tiristo T4 của pha B phía catod

Khi chúng ta cấp đúng các xung điều khiển, dòng điện sẽ được chạy từ pha có điện áp dương hơn về pha có điện áp âm hơn Ví dụ trong khoảng tl + t2 pha A có điện áp dương hơn, pha B có điện áp âm hơn, với việc mở thông TI, T4 dòng điện dược chạy từ A về B

Hinh 2.6 Chinh luu cdu ba pha diéu khién doi xing

a- sơ đồ động lực, b- giản đô các đường cong cơ bản,

c, d- điện áp tải khi góc mở a= 60° a= 60°

Khi góc mở van nhỏ hoặc điện cảm lớn, trong mỗi khoảng dẫn của một van

của nhóm này (anod hay catod) thì sẽ có hai van của nhóm kia đổi chỗ cho nhau Điều này có thể thấy rõ trong khoảng t1 + t3 như trên hình 2.IIb Tiristo T1

nhóm anoddẫn, nhưng trong nhóm catod T4 dẫn trong khoảng tl + t2 còn T6 dẫn tiếp trong khoảng t2 + t3

Điện áp ngược các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu ba pha sẽ bằng 0 khi van dẫn và bằng điện áp dây khi van khoá Ta có thể lấy ví dụ cho van T1 (đường cong cuối cùng của hình 2.12b) trong khoảng t1 + t3 van T1 dẫn điện áp bằng 0, trong khoảng t3 + t5 van T3 dẫn lúc này T1 chịu điện áp ngược U,„, đến khoảng t5 + t7 van T5 dẫn TI sẽ chịu điện áp ngược Uc,

Khi điện áp tải liên tục, như đường cong Ud trên hình 2.12b trị số điện áp tải được tính theo công thức (2-7)

Khi góc mở các Tiristo lớn lên tới góc œ > 60” và thành phần điện cảm của tải quá nhỏ, điện áp tải sẽ bị gián đoạn như các đường nét đậm trên hình 2.12d (khi góc mở các Tiristo œ =90” với tải thuần trở) Trong các trường hợp này dòng điện chạy từ pha này về pha kia, là do các van bán dẫn có phân cực thuận theo điện áp dây đặt lên chúng (các đường nét mảnh trên giản đồ Ud của

các hình vẽ 2.12b, c, d), cho tới khi điện áp dây đổi dấu, các van bán dẫn sẽ có

phân cực ngược nên chúng tự khoá

Sự phức tạp của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng như đã nói trên

là cần phải mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự pha, do đó gây không ít khó khăn khi chế tạo vận hành và sửa chữa Để đơn giản hơn người ta có thể sử dụng điều khiển không đối xứng

% Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng

Loại chỉnh lưu này được cấu tạo từ một nhóm (anod hoặc catod) điều

khiển và một nhóm không điều khiển như mô tả trên hình 2.13a Trên hình 2.13b

mô tả giản đồ nguyên lý tạo điện áp chỉnh lưu (đường cong trên cùng), sóng điện

áp tải Ud (đường cong nét đậm thứ hai trên hình 2.13b), khoảng dẫn các van bán dẫn T1,T2,T3,D1,D2,D3 Các Tiristo được dẫn thông từ thời điểm có xung mở cho đến

khi mở Tiristo của pha kế tiếp Ví dụ T1 mở thông từ t1 (thời điểm phát xung mở TỊ) tới t3 (thời điểm phát xung mở T2) Trong trường hợp điện áp

tải gián đoạn Tiristo được dẫn từ thời điểm có xung mở cho đến khi điện áp dây đổi dấu Các điôt tự động dẫn thông khi điện áp đặt lên chúng thuận chiều Ví dụ

DI phân cực thuận trong khoảng t4 + t6 và nó sẽ mở cho dòng điện chạy từ pha

B về pha A trong khoảng t4 + t5 và từ pha C về pha A trong khoảng t5 + t6

Hình 2.7 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng

a- sơ đồ động lực, b- giản đô các đường cong

Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng có dòng điện và điện

áp tải liên tục khi góc mở các van bán dẫn nhỏ hơn 60”, khi góc mở tăng lên và thành phần điện cảm của tải nhỏ, dòng điện và điện áp sẽ gián đoạn

Theo dạng sóng điện áp tải ở trên trị số điện áp trung bình trên tải bằng 0

khi góc mở đạt tới 180” Người ta có thể coi điện áp trung bình trên tải là kết quả

của tổng hai điện áp chỉnh lưu tia ba pha

3/3

Utb = 3, (max) (1+ cosa) = Uday (max) (1 + cosa)

Việc kích mở các van điều khiển trong chỉnh lưu cầu ba pha có điều

khiển dễ dàng hơn, nhưng các điều hoà bậc cao của tải và của nguồn lớn hơn

So với các loại chỉnh lưu thì chỉnh lưu cầu ba pha hiện nay là sơ đồ có chất lượng điện áp tốt nhất, hiệu suất sử dụng biến áp tốt nhất Sau khi phân tích đánh giá về chỉnh lưu, từ các ưu nhược điểm của các sơ đồ chỉnh lưu, với các tải là động cơ điện một chiều có công suất vừa phải như trên, thì sơ đồ chỉnh lưu cầu

ba pha là hợp lí hơn cả, bởi lẽ ở công suất này để tránh mất đối xứng biến áp ( không thể thiết kế theo sơ đồ một pha hoặc tia ba pha vì sẽ mất đối xứng điện áp

nguồn ), ngoài ra do tải yêu cầu hoàn trả năng lượng về lưới nên sơ đồ thiết kế ta chọn là sơ đồ cầu 3 pha có điều khiển đối xứng

A B 6C

b c T1 T2 a

Thông số của động cơ: :

U¿„=200 (V) ;n,„=980 (vòng/phút); I„„=70A; nị=0,9 ;số đôi cực p=2 Các thông số cơ bản còn lại của động cơ được tính:

P =U „„.[ „„.; = 200.70.0,9 = 12600W ) = 12, 6(kW )

U,, ;Us, ;U;, : Sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn

E :_ Sức điện động của động cơ

R,L :_ Điện trở và điện cảm trong mạch

R= 2.R,,+R,+R,4R,y, -

L= 2.L,,+L,+L, R,L, 1a điện trở và điện kháng của máy biến áp qui đổi về thứ cấp :

2

R„=R„+R,.| 2

Mì

2 L=L+L.| 2|,

Mì

R,,L, là điện trở và điện kháng cuộn lọc

R„ điện trở mạch phần ứng động cơ được tính gần đúng như sau :

2.2.1 Tinh chon Thyristor :

Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải ,điều kiện toả nhiệt ,điện

áp làm việc ,các thông số cơ bản của van được tính như sau :

+)Điện áp ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu :

U U„„=K,„.U =K,„.#=^ 200 = 209.33 (V) K, 3

7

Điện áp ngược của van cần chọn :

U¿„ = Kạy.U,„„ =18 209,33 = 376,794 Lay bằng 377 (V)

(Do trong sơ đồ cầu 3 pha ,hệ số dòng hiệu dụng :K,, =-L)

v3

Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đây đủ diện tích toả nhiệt ; Không có quạt đối lưu không khí ,với điều kiện đó dòng định mức của van cần chọn :

lựy =K, l, =3.2 45,847 = 147 (A) (, là hệ số dự trữ dòng điện và chọn K, =3.2)

từ các thông số U,„ ,l„„ ta chọn 6 Thysistor loại 151RC40 có các thông số sau :

Điện áp ngược cực đại của van : U, = 400 (V)

Dong điện định mức của van: l¡„ =150 (A)

Đỉnh xung dòng điện > Tix =4000 (A)

Dong điện của xung điều khiển : l„ =150 (mA)

Điện áp của xung điều khiển : U„ =2,5(V)

Dòng điện tự giữ :lh =50 (mA)

Sụt áp lớn nhất của Thyristor ở trạng thái dẫn là: AU = 1,7 (V)

Tốc độ biến thiên điện áp : “ =200 (V/us)

Thời gian chuyển mạch > tem = 80 (us)

Nhiệt độ làm viéc cuc dai cho phép :T,,,,,=125 °C

2.2.2 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu

+)Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu dây A/Y làm mát bằng không khí tự nhiên

3 Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải :

Ugg -COS Onin =Uy +2 AU, +AU, + AU,, Trong đó :

œ„¡„=100 là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lưới

AU, =1,6 (V) là sụt áp trên Thyristor AU,, ~0 là sụt áp trên dây nối

AU,„ = AU, + AU, là sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến

Chọn sơ bộ :

AU,, =6% U, =6% 200 = 12 (V)

Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có :

Uw _Ua + 2.AU, + AU + 2.Az„ _ 200+2.1,6+ 0+12 -218,5V )

L =,/=./, =,|=.70=57,15(A v= fiie- Eman

5 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp :

1,=K,,.L= “|, = U, = ` 67,15=14,05 (A) 33 380

*)Tinh so_b6 mach từ (Xác định kích thước bản mạch từ)

6 Tiết diện sơ bộ trụ

kọẹ : hệ số phụ thuộc phương thức làm mát ,lấy ko = 6

m : số trụ của máy biến áp

f_: tần số xoay chiều, ở đây f = 50 (Hz)

Chuẩn đoán đường kính tru theo tiéu chuan d= 11 (cm)

7 Duong kinh tru :

8 Chon loai thép:

3330 các lá thép có độ dày 0,5 mm Chọn mật độ từ cảm trong trụ B, = 1(T)

9 Chọn tỷ số:

m4 =2,3 , suy rah = 2,3 d=2,3.9 = 20,7 (cm)

Ta chon chiều cao trụ là 21 cm

*)Tinh toán dây quấn

10 Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp:

W= 4.44.ƒ.0;,.Br 4,44.50.59,4.10.1 = Lấy W,= 288 vòng

12 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp:

Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô, chọn J,= J,= 2,75 (A/mm’)

13 Tiết diện dây dân sơ cấp máy biến áp:

S¡= 1 14,08 _ 5,1(mm’)

J, 2,75

Chon dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S, = 12,30 (mm”?)

Kích thước dây dẫn có kể cách điện:

Chon dây dẫn tiết diện hình chữ nhật ,cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S,= 23,6 (mm’)

Kích thước dây dẫn có kể cách điện : S;„„= a;.b; = 3,05.7,4 (mm x mm)

16 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp:

I, 57,15

= _2

° § 221 =2,59 (A/mm°)

*)Kết cấu dây dẫn sơ cấp :

Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiêu dọc trục

17 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lóp của cuộn sơ cấp:

h, : là khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp

Chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông là I,5 cm

18 Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp :

Như vậy có 288 vòng chia thành 6 lớp chọn 6 lớp đầu vào có 48 vòng

20 Chiêu cao thực tế của cuộn sơ cấp :

21 Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dây : Sạ= 0,1 cm

22 Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp: aạ¡= 1,0 cm

23 Đường kính trong của ống cách điện :

D= dy, + 2.aạ- 2.Sạ; =9 + 2.1 - 2.0,1 = 10,8 (em)

24 Đường kính trong của cuộn sơ cấp:

D,,= D, + 2.S),=10,8 + 2.0,1= 11 (cm)

25 Chon bé day giita hai lép day & cu6n so cap : cd,,= 0,1 mm

26 Bề dây cuộn sơ cấp:

By = (a,+cd,,)-n, = (1,81 + 0,1).6 = 1,146 (cm)

27- Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp:

D„¡= Dy+2.By=11 + 2.1,146= 13,29 (cm)

28 Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp:

Dui= Dat Diy 114 13,29 =12,145(cm) 2 2

29 Chiêu dài dây quấn sơ cấp:

*) Kết cấu dây quấn thứ cấp

31 Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp:

42- Đường kính trung bình các cuộn đây: