Ebook điện tử công suất bài tập, bài giải và ứng dụng phần 2 nguyễn bình

Trang 1

PHAN III BAM ĐIỆN ẤP

MỘT CHIEU (CHOPPER) BÀI SỐ 47

Cho sơ đồ trên hình 52, thiết bị băm điện áp một chiều được ký hiệu

bằng chữ H Mạch tải gồm điện cảm L nối tiếp với điện trở R và s.d.d

E Điót hoàn năng lượng D, được đấu song song ngược với mạch tải Cho U = 750 V; L = 5 mH; E = 600 V, R = 0,1 @, tỉ số chu kỳ £ =

0,866; tan sé bam f = 200 Hz

a Tinh tri trung binh dong dién 4° ¬

tai I, cha dong diét I,, Độ nhấp nhô U & H

của dòng tải AI, L

b Do sự cố nên điện áp nguồn u + 5,

Cc

một chiều tré thanh U’ = 675 V, phai =e

chinh cho a’ bang bao nhiéu dé van R

giữ được trị trung bình của điện áp

đặt trên mạch tải là U, như cũ Nếu vẫn giữ nguyên khoảng thời —

Trang 2

- trị trung bình của đồng điôt: 1, = (1 — eI, = (1 — 0,866)495 = 66,33 A - độ nhấp nhô của dong tai el - e)UT 0,866.(1 — 0,866).750 AK =—————— = — = 43,5 A 2L 2 0,005 200 b Ti s6 chu ky ` eU 0,866 750 Vi UW = «U = U, = 750 V nén ¢? =— =—— —_- = 0,962 ` 675 Tần số băm , 0,962.200 Vi iT, = eT = € T = e’/f nén f& = ——— —— = 222 Ha 0,866 BAI SO 48

Cho sơ đồ trên hình 53a Thiết bị băm điện áp một chiều được ký hiệu bảng chữ H, mạch tải gồm điện càm L nối tiếp với điện trở R va s.d.d E Điệt hoàn nang lượng D, đấu song song ngược với mạch tải,

Cho U = 500 V, L = 10 mH, E = 300 V, R = 0,1 Q Chu ky bam dién ap la T = 4 msg, tỷ số chu kỳ z = 0,63

a Tinh các trị trung bình U,„ và Ï,

Trang 3

Bài giải a Tri trung binh U, va I, Vận dụng các công thức (V.1,18): U, = £U = 0,63.500 = 315 V I = (U, — EVR = (315 — 300)/0,.1 = 150 A b Tinh 1, va 1, bằng công thức giản lược Vận dụng các công thức: Al = (1 — e)eU.T/2L = 0,63 0,37 500 0,004/(2.10.103) = 23,31 A I, = 1 + Al, = 150 + 23,31 = 173,31 A I, = 1, — Al, = 150 ~ 23,31 = 126,69 A c Tinh I, va I, bằng công thúc chính xúc Đồ thị biếu diễn điện áp tải u„ và dòng tải ¡_ ở chế độ xác lập được trình bày trên hình 53b

T, là khoảng thời gian H ở trạng thái đóng, T; = zT; còn T, là khoảng

thời gian H 6 trang thai md, T, = (1 — eT), + Khi H dong, ta co phuong trinh: di, L— +Ri,=U-E dt và nghiém 1a i, = = + AeU, rong do r = L/R = 0,01/0,1 = 0,1

Van dung so kién: khit = O thii, = 1, A= 1, - WU - ER Vậy khi H dong, ta có biểu thức của dòng điện tải:

UAE U-E

i = + [¿- —— jews

i = 2000 + Œ; — 2000)e”9!, (1)

- Khi H mở, mạch tải bị cất khỏi nguồn nuôi, dòng í_ chảy qua điôt 3„ i, = ip Bay gid ta cố phương trinh:

diy dt

Trang 4

và nghiệm là Ì»p =—— + Bet+ R Van dung so kién cua giai doan nay: khit = T, = eT thi in B = 1, + E/R = I, + 3000 Vậy khi H mở, ta có biểu thức của dong điện tài: i, = i, = —3000 + (I, + 3000).e 190 - z7, (2) Qua hình 53b thấy rang: khi t = eT thi i, = I, va khi t = T thi ip = I1,, do do tir (1) va (2) rút ra I, = 2000 + (, — 2000)e4%T l, = —3000 + (I, + 3000)e190 ~ zT Giải hai phương trình trên, được: I, = 173,37 A va I, = 126,77 A

Như vậy, sử dụng công thức giản lược để tính todn I, va I, cing nhan được kết quả khá chính xác và đỡ tốn thời gian

II — _—

BÀI SỐ 49

Cho sơ đồ thiết bị bàm điện áp trên hỉnh 54

Điện áp nguồn điện một chiêu là U có thể biến dong ti UL, = 170 V đến U, = 220 V

Dòng điện tài là I cố thể bién d6éng tu Ij, = 10 A dén IL, = 50 A Mach tải gồm điện trở R và điện cảm L (xem L = se)

off = 90 8

Thời gian đống, mở của Tụ, la T, = T, = 10 ms

Thời gian khóa của _ la t

Trị cực đại của dong điện cho phép của Tụ là It pmax = 80 A a Tinh trị số của các phần tử chuyển mạch: C, L

b Tính trị trung bình của các đòng điện trp: iw Ine ip,

Bai gidi

a Tiristor Tụ được khóa bàng phương pháp “điện áp ngược”

Vận dụng công thức (V.26) tính điện dung của tụ điện C nếu không xét

hệ số an toàn:

Trang 5

C =—— U

Để đâm bảo khóa chác chắn Tụ trong điều kiện làm việc nặng nề nhất,

ta lấy Ï = ly = 50 A, và lấy U = U,,aạ = 170 V Bấy giờ: 50 50.10”

C= = 14,7 pF

170

Trang 6

U.(p) = u,(o)

pe + w,

u(t) = u(0).cosw,t = Ux OSM ot

(u.(o) ngược đấu với uạ, vì để L„ có trị lớn cần thiết, lấy u¿(o0) = —Ù„mv) du c ing = C = C.w,.Uyy-Sinw t dt C * 4 loc = V L -Dmay-Sina.t = Ipc max Sinw gt € Như đã xét ở trên, lnc may = 380 A, va C = 14,7 uF, vậy tính được Là Um: 220 L = C(——™ > yp = 14,7.10°.( ——)* = 0,79 mH [TC max 30 : _ 9280 s7 wy = = = S8 VCL, v14,/7105.0,/79.105 lbea„„ = 14:7.10%.9280 , 220 = 30 A b Tri trung binh của các đồng điện:

Chu ky bam dién ap la T = T, + T, = 20 ms

Chu ky dao déng cua dong ip, 14 T, = 27/w, = 0,676 ms Các đường biểu diễn các dòng điện được trình bày trén hinh 55 1 Tra 30 0 Ibe = f Ip omax:Sinw,,t-dt = cosw ,t = ø Dy Toyz 30.103.2 = — "= 0,323 A 20 9280 1 50 nụ =m ƒ Tmaxdt + Ip = > + 0,323 = 25,323 A 1 Ping at = 302 5010° oe = „dt = ——— ,—_-_ = 907, : TRỢ má 20.103 1 Dr _—m a ¬"¬ 5ˆ Ẻ max’ ~ 20.103 ~ , ,

Ghi chu: Dé don giàn trong tính toán, ở đây lấy thời gian đẫn dong

cua T, bang 2t,, va I = I ax’

Trang 7

rp L g zt, be} ——————— 0 t L2 JA A ‘or co ° t Hình 58 BÀI SỐ 50 Sơ đồ băm điện áp cùng đồ thị diễn biến của đòng điện itp điện áp u, cho trên hình 56 Cho U, = 200 V; L, = 20 wH; L, = 10 wH; L, = 50 wH, C = 50 uF; R, = 0,05 Q2; L=«;I1, = 100A

a Tính thời gian cần thiết để dòng it, gidm xuống dén tri zero b Tính thời gian danh cho tiristor Tụ khôi phục tính điều khiển

Bài giải

¿a Thời gian cần thiết đề dong inp gidm đến tri zero

Trang 9

1 1ạ tạ =—— arŒsin( d, Wa WU eu 1 trong do: we = CL, Theo (V.29): U,., = U.,)e 74 2 trong đó: ase = 103, w? = i _ 2 L CL, 4 I Theo (V.40): Uy = U, +—*% , ` C.w, 1 trong do we = —~ _ C(L, + L,) Bay giờ thay số liệu vàa các biểu thức trên: > 10° 10° 6 = —— ————- = 0,66.10?, ¡, = 25820 rad/s 50 (20 + 10) : 100.10° U 2 = 200 +—————— = 277,46 V 50 25820 10° 10% 0,05 10° : we = , - ( )? = 0,4.10°, w = 20.000 rad/s 50 50 4 50 Uy = 277,46.e-z10)410° = 286,6 V, 10° 10° 9 w2 =——.— = 2.10°, w, = 44721,36 rad/s 50 10 1 100.10° tụ = 44721,36 «50 , 44721,96 256,5 ty = 22,36.10°.arc.sin(0,17435) = 3,91us

b, Thời gian dành cho Ty khôi phục lai tính diều khiển

Thời gian tiristor Th chịu điện áp âm, ký hiệu là t„ cũng là thời gian

đành cho Tụ khôi phục tính điều khiển của nó, được xác định theo biểu thức (V.37):

Trang 10

C.U cl t; = Ty trong do U,, = Uy, -cosw,t, = 252,6 V 50.10% 252,6 Do đó tị =——— = 11263 us 100 BÀI SỐ 51

Một xe du lịch 4 chỗ ngồi chạy bằng điện Xe sử dụng hệ thống truyền

dong H — D (thiết bị bàm điện áp và động cơ điện một chiều kích từ độc lập) Nguồn điện nuôi động cơ là một bộ ăccqui 150 V

Đòi hỏi xe phải chạy được đường dốc 10% với tốc độ BỘ kmúh Cho biết:

Rhối lượng của xe khi đầy tải là m = 1500 kg

Hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường C, = 0,015

Lực ma sát nội F, = 20% tổng các lực cản, Hiệu suất của động cơ điện 4 = 85%

Lực cản không khí tỉ lê thuận với bình phương của tốc độ; hệ số tỉ lệ C¿ = 0,56 N.m2,sỶ

Nang lugng cua bé accqui W,, = 35 kWh

a Xac dinh cong suat dong co dién P,

Trang 11

Lực cản của không khí: F, = Cv? Lực ma xát nội: F, = 0,2 (F, + F, + F) Tổng lực cản phải khác phục: PsP + Fe + Fl + F, F, = 1,2.m.g.cosa[tga + c,.v? + C, + —~—_ ì.g.cosex \ > Ỏ tốc độ 50 km/h và tga -“ = 0,1: 1.3 F, = 2156 N t Hình 57 Công suất định mức trên trục động cơ: 103 ) = 29,95 kW P, = F.V = 2156( Công suất định mức động cơ tiêu thu: Pi, = Pa - 79,95 = 85,23 kW my 0,85 b Khi ve chạy trén duong bing: a = 0; F, = 0 F¿ = C,m.g = 220,725 N = CVA, = 0,56V2, = 0,2 Œ, + F¿ = 44146 + 0,112V2 ` FL = F, + Fy + F, = 265,45 + 0,672V2 Tu quan hé P, = F V, khi V = V ta có: rx v 7 max 265,45V,,,, + 0,672V2 = 29950 Hoặc VẢ + 395V, = 44568,45 Vuy„¿ = 114,300 knuh

c Quảng dường xe chạy được uới lắc độ tối da Vi: Công suất động cơ tiêu thụ P.„ = 35,23 kW

Trang 12

Thời gian xe chạy: W, 35 t= P., 95,28 =—— = 0,993 h Quãng đường xe chạy được: L = Vit = 113,500 km

c’ Quang duong xe chạy dược uới tốc dé 80 kmigia,

Trang 13

PHẦN IV

DIEU CHINH DIEN AP

XOAY CHIEU (GRADATEUR)

BÀI SỐ 52

Trên sơ đỏ điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha, tải R thuần trở, hình ð8, thay vị hai tiristor đấu song song ngược, ở đây người ta dùng một

triac

Cho u = V2Usinwt, U = 220 V, f = 50 Hz, R = 31 Ó

a Vẽ đường cong biếu diễn điện áp tải u, khi góc mở œ = 60° điện

Trang 14

/ wl Hình 5b 17 _ 2 6 1 ¬ U, = /—- ƒ(W2UsinØ2đø = U /J (TC — —— sin8) | ” Tư ⁄t 2 4 a 2x — 2z + sin2œ u, = u/s" 3x (1) c Xác định œ khi U, = U/2 Thế U, = U/2 vào biểu thức (l), qua vài phép biến đổi ta nhận được quan hệ sau: 2x ~ sin2ø = 2m/2, (2)

Trang 15

ọ J J L 4 {

% % 2% 3 + 5% z

Hình 80

d Biểu thức toán học của điện áp tải

Trang 16

al nzr8

bạ =-— Jf £(6).sin

+ ay

6, n = 1, 2, 3, Quan sdt dudng cong u,(9) ta co hai nhan xét sau:

- Trong một chu kỳ, u,(6) cùng với trục hoành tạo ra hai mảnh diện

tích, mảnh diên tích trong nửa chu kỳ dương bằng mảnh điện tích trong nửa chu kỳ âm, do đó a, = 0

Trang 17

v2U W an bạ = [ ƒ sin9.sin39dØ + ƒ sin9.sin36 d6) tT a@ JW te 1 v3U ; 1 = [ — — sin2xz +— sin4a] 2 4 JE Nếu đừng ở n = 3 ta có thể viết: MU, t “= Aa | .coswt + a,cosdwt + b,sinut + b,sindwt BAI SO 53

Người ta dùng ba triac làm bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha để điều khiển môt tải ba pha thuần trở, Giả thiết tổng công suất là 15 kW

Cho biết trị hiệu dụng của điện áp dây của nguồn điện xoay chiều là 415 V,

Hãy xác định:

a Trị hiệu dụng của dòng điện chảy trong mỗi triac

b Trị hiệu dụng của dòng điện chảy trong mỗi tiristor nếu thay mỗi triac bằng một cặp tiristor đấu song song ngược

Bài giải

a Trị hiệu dụng của dòng điện đây cũng là trị hiệu dụng của dong điện

chảy trong mỗi triac được tính theo công thức:

Tổng công suất = v3UI

I= 16000 = 20,87 A v3.415

b Trị hiệu dụng của dòng chảy trong mỗi tiristor

Trị hiệu dựng của dòng điện một pha tải được xác định theo định nghỉa:

1 * v2Uy Ư¿ 2x — 2a + sin2a

1 = /—s¢ sin924d =— ff —

uw a R- R 21

Trang 18

20,87 Tạ —Vg-~ = 14,75 A BAI SO 54 Thiết bị điêu chỉnh điện áp xoay chiều một pha, hình 61, làm việc với tài thuần cảm Cho trị hiệu dung của điện áp nguồn U = 220 V; f = 50 Hz; L = 1 mH; a = 60°, 90°, 120° a Vé cac dudng cong biéu dién dién ap tai u., dong dién tai i, va dién ap trén tiristor uy b Tính trị trung bỉnh và trị hiệu dụng của dòng điện tài và của dòng tiristor Bài giải

a Biểu thức giải tích củo dòng diện tải dối uới góc mở a nói chưng

Khi T¡ mở, ta có phương trình vi phân: di, — — L— = V2Usinwt = V2.U sing dt ; ; v2.U và nghiệm là i, = —— f sinddd + C w v5U i, = - cos@ + C., ằầ) Biết rằng khi Ø = œ thì ¡ = 0 Vậy hằng số tích phân: v2U C= COSA wL v2U i, = (cosa — cos9) wL Và góc tất của đòng dién tai i, la A = cos(2m - a), vi khi @ = A thi cosh = cosa,i, = 0

Các đường biểu diễn u,„ ì, (đường nét liên) và u+ (đường nét đứt) được

trình bày trên hình 61, ứng với các góc œ đã cho

b Tinh tri trung bình uà trị hiệu dụng của các đồng diện

Trang 20

- Khi œ = 60° Trị trung bình của dòng điện tải cũng là trị trung bình của đòng tiristor 1 ?*~# ÿ2U ˆ 21m a wL v3U .euL v2.220 =——— |2,09 0,5 + 0,866] = 603 A 0,314 3,14 Trị hiệu dụng của dòng điện tài cũng là trị hiệu dụng của dòng tiristor 1 27 v2U I= — f —T [ (eosz — cosØ)]2.d@ a WwW (cosxz — cos9).dØ Ty [Œ — a@).cosa + sina] v2.220 1 =————V—— [(w —- a)(1 + 2cos?z) + 3sinz.cosz] = 833 A wh 2m

- Khí œ = 8°, Trường hợp này, trị trung bình của đòng điện tài bằng 0 Trị hiệu dụng của dòng tải: Ũ 220 J] =—— = = 700 A wh 0,314 Trị trung bình của dong chay trong tiristor: 1L 7 - v21 v2700 np = — JS V2Jsind.d@ =—- =—— = 315A 2m ö 4 8 3,14 Trị hiệu dụng của dòng chảy trong tiristor: I 700 ly =——- =—— = 495 A v2 v2

- Khi a = 120° Trudng hợp này, trị trung bình của dòng tải bằng không

Trang 21

Trị hiệu dụng của dòng tài: 1 ?*⁄~# V2U I=v¥ — ƒ —T [(cosz — cosØ)}2.dØ av w ¬ v3U / I1 = —— V— [Œ — a)(1 + 2cos’a) + 3sinz.cosơ] „ wL v2.220 1 =———— {1,046.1,5 —~ 1,3] = 250 A 0,314 3,14 Trị hiệu dụng của dong tiristor: I 290 va v2 BÀI SỐ 55

Thiết bị điêu chỉnh điện áp xoay chiều một pha, làm việc với mạch tải

gồm điện cảm L nối tiếp với điện trở R, xem hình 62

Cho trị hiệu dụng của điện áp nguồn là U = 110 V; f = 50 Hz; R = 4Q, L = 9,55 mH; a = 90"

a Vé dudng cong biéu dién dong dién tai i, va điện áp tai u, b Tính trị hiệu dụng của điện áp tải

Trang 22

I, Ke Lt O————+ 4 a : L a) u 7 tự R oO tình 82

Trang 23

Trong trường hợp bài toán đang xét, với cos = 0,8 và gốc œ = 90° thi gdéc tat dong la A = 214°25

Đường cong biểu diễn đòng tải ¡_ được trình bày trên hình 62

b Trị hiệu dụng của điện áp tài: / 1  A-a sin24 U = ce — f (V2U.sin9)2d9 = U _ mq a 7 27 J (2138 - 90) =z sin426° - _ = 110 - = 110.V0,538 = 80,7 V x 180 2.314 c Tính công suất Nếu chuyển gốc tọa độ sang Ở'` (cách gốc Ô một góc œ =5 ) ta có: trong do

uw’ = V2U sin(@ + a) = V2U.cos6 = U_.cos6

v2u [sin(Ø ) — sin( ).e 2/0]

Trang 24

BÀI SỐ 56

Thiết bị điều chỉnh điện ap xoay chiều một pha làm việc với tài gồm điện cảm L nối tiếp với sức điện động e,, xem hình 64 Tần số của e, bằng

tần số của điện áp nguồn xoay chiều u, và e, chậm sau u một góc 8 = 309 Cho U = 190 V, E, = 76 V, L = 10 mH, @ = 909,

a Vẽ các đường cong biểu dién ding tai, i, va dién ap tai u,

b Tinh trị hiệu dung cua dong tai I, va tri trung bình của dòng tiristor

Bài giải

Đồ thị véctơ, hình 64b, cho phép xác định trị hiệu dụng của điện áp

trên điện cảm là U, và góc (gốc chậm sau của í_ đối với u) U, = vU2 + E2 — 2UE,cosp = = ¥1902 + 762 — 2 190 76 0,866 = 129,86 V i — sing T5 : 0,2926 snv = — S1 = ————— —— =Ụ, Tí Tụ 129,86 ` 2 Vay y = 17 va p = 909 ~ 17 = 789, a Biéu thtic gidi tich cua dong tai, i,

Khi T, mé ta co phuong trinh vi phan sau:

di, = wl di = u¡ = Vv2.UI-sin( + y) = dt

hiém | peu in(@ + y).d6 + C

Trang 25

Góc tat cua dong i, la 4 được xác định bằng cách thế Ø9 = A và cho i = 0 Bay gid ta co quan hệ sau: cos(A + y} = cos(a + y) hoặc Ä + >y = 2z — (a +y) A = 23" — œ - 2y = 3609 —- 90" — 34° = 2360, Trị trung bình của dòng tiristor: 1Ð 2V2U I; = nt OL [costa + y) - cos(Ø + ”)| d8 v2UI 236 — 90 A= 44134 = [ — 0,2828( — TT —— )ø — sin8' | | 2¿¿L 180 a= 3.8665 = 9,3132 (—0,7444 + 1,9122) = 10,87 A , À4 ¿ ul Uu \ ae, oe “3 2 2) b) Hình 84

Biểu thức (1) chỉ đúng trong khoảng 90" < 6 < 1 = 236" Cho 9 biến

thiên trong khoảng 90° + 2869 ta nhận được trị số của ì,, ghi trong bảng

Trang 26

dưới đây: 8 90° 140° 138° 162° 186° 210° 234° i, A 0 2127 3591 4138 | 36,74 22,79 194 Đường cong biểu diễn ¡_ được trình bày trên hình 64c b Tính trị hiệu dụng Ï„ và trị trung bình l+: 1 4 IL=v— ƒji2.d9 € 7L rr np t rong đó lý =( OL ) [cos {a +y) +cos*(@ + y) 5 4À ZUI.2 2 2 WwW — 2cos(a + y).cos(9 + ”)| v2.Uy 1 A 2 I2 = ( ~ jy -— [costa + y) f do + f cost? + y).d@ + y) wh JIU a ae „ — 2.cos(œ + 7) ƒ cos + y).d(Øg + vì)| ; trong đó ờ” =m œw + y = 909) + 172 = 1072 = 1,8665 rad À4) = 2 + y= 2369 + 172 = 253") = 4.4134 rad v2.U 1 (236 — 90) a sìn2g' , 44134 Bo = (———} — [0,0855 “——x+(—+——) wh 7 180 2 4 1,8665 + 4.4134 + 0,5847.sinØ | {2665 I2 = 1089.[0,2177 + 1,5534 — 1,118) I = 26,67 A BÀI SỐ 57

Thiết bị điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha làm việc với nguồn điện

u = v2.220.sinut và với mạch tải gồm điện trở R = 29 nối tiếp với sức

phản điện dong e,, = V2.132.sin(wt + 30"), (cùng tần số nhưng vượt trước

u một góc B = 30")

Trang 27

Cho gốc mở tiristor a = 90°, xem hinh 65a

a Võ các đường cong biểu diễn điện áp tải u, va dong tai i

b Tinh trị hiệu dụng của dòng tải I, và trị trung bình của dòng tiristo, ] c Tính trị cực đại của điện áp ngược đặt trên tiristor Ui

Bai pidi

Trước hết, ta vẽ dd thi vécto dién Ap nguồn u và sức phản điện động e,, ow xem hinh 65b

- Tri hiệu dụng của điện áp trên điện trở tài là Ug được xác định thông

qua do thi vécto

Ủy = VU2 +E? —2UE,,.cosB ;

= V22074+1322 — 2 220 132 0,866 =124,6 V,

- Xác định góc

Thông qua đồ thị véctơ, có thể viết các quan hệ sau:

AB = E, sin; AB = Up-siny Vậy:

- E, 132 1

siny “TW sinổ = 1246 ` > = 0,53,

do đó : yp = 32”

a Vé u Khi i, # 0 thi u = u; Khi i, = 0 thi u, = e,,

Thông qua hinh 65b, nhan thay:

- trong khoang O, < 6 < O,: T, bi khda vi diém thé catét e, l6n hon

Trang 29

b Tính I, lạ Nếu chuyển gốc tọa độ song O' cách O bằng góc = 32° thì ¡ = ],Sinut va géc œ trở thành œ” = ơ — ø = 90° ~ 329 = 58° oo f/ 1” zi ~ a@ sin2a’ Bay gis T = V — jf (l„sinØ9)24@ = l„ V—- ( Taw 7 3 4 /1 58 0,898 - = 88V — (1 —- ——) + = 56,4 A 2 180 12,56 1 7 In lr =— ƒ l„sinØdØ9 = {cosa — cost) = 2x a Jt 88 = -—— (0,538 + 1) = 21,4 A 6.28 c Tinh U mw Tiristor T,, T; chỉ chịu điện áp ngược trong các khoảng O,0, va O,O, tương ứng; U im =U làm = V¥2.124,6sine’ = 149,43 V, BÀI SỐ 58

Cho sơ đồ điều cỉnh điện áp xoay chiều ba pha, gồm ba cập tiristor đấu

song song ngược, xem hình 66a Tải thuần trở

a Vé dang dién ap tai pha a 1a u

b Xác định biểu thức của công suất tài ba pha

c Vẽ đường cong biểu điễn công suất tải ba pha biến thiên theo góc

md «, P = f(z) cho trường hợp trị hiệu dụng của điện pha nguồn là U =

220 V và R = 10 ©

Hinh 664

Trang 31

Bài giải

Nguyên tác về điện áp một pha tai, vi dụ vẽ u

1 Các tiristor được điều khiển theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1,

2 Khi cấp tín hiệu điều khiển mở tiristor T, thì đồng thời cấp tín biệu

điều khiển mở tiristor T

3 Góc mở œ được tính từ gìao điểm giữa trục hoành và điện áp pha nguồn liên quan với tiristor đang xét

4 Khí ba tiristor ở ba pha cùng mở cho đòng điện chảy qua thì điện

áp pha tải bằng điện áp pha tương ứng của nguồn, u, = u,

5 Khi chỉ có hai tiristor ở hai pha mở cho dòng điện chảy qua thì điện áp pha tải đang xét bằng nửa điện áp giữa hai pha liên quan, u., = Uap hoac

1

Hà = sỦaạc:

Giả thiết điện áp nguồn 3 pha đối xứng:

u„ + uị + u_ = Ô au, = V2Usinøt u, = V2Usin(wt — 27/3) u = V2Usin(wt — 42/8) ưu, = u¿ — uy = V6Usin(wt + 2/6) ưu = u, — u, = v6Usin(wt — 7/6) 1 1

Trước hết vẽ các đường cong: u,, Up, Uy, 3 Usbs yee ø, Xét trường hợp a = 45°, xem hinh 66b

Giả thiết T, và T; đang dẫn dòng, dòng điện chảy trong T;, và T; là

1

iy, = itz = lp = Re? — Uy), GQ)

Dòng điện ¡,; xuất hiện từ khi mồi T; và tồn tại, về nguyên tắc, chừng nao u, > 0

Nhung khi T, va T, dang dan dòng, nếu ta mồi T3, do u, > u, sé xuat hiện thêm đo một dòng điện nữa là i¿¡ chảy tit pha b qua T,, qua tai và T, về nguồn pha a:

Trang 32

1 lạ¡ =TG (0p — Mạ) 42) Lúc này dòng điện chảy trong T, là: L đua yy lị2 — 1p = an ta — Mẹ — Uy † tạ) = 2R ` (3)

Tiristor TT, sẽ khóa lại khi i¡j = 0, tức là khi u, = 0 Suy ra: T, va T, sé khoa lai khi u, = 9

T; và T sẽ khơa lai khi u, = 0

Duong cong biểu điễn điện áp tài pha a la u,, trong nua chu ky gồm

5 doan duoc trinh bay trén hinh 66b

Có lúc ba tiristor đẫn dòng, co lúc chỉ có hai tiristor dẫn dòng

Khi a = 60° thi u, chỉ còn gồm 2 đoạn trong nửa chư kỳ

Trang 33

oe ` 1

Gia thiét T, va T, dang ddn dong, tự = Tản, dòng điện chảy trong T, và Tụ là:

ivy = ito = trio = 2N tủa — Up)

Nhưng khi T, va T, dang dan dòng, nếu ta cấp xung mở T,, ta có: tin = oR (u, — U) Do dé in, = iy, - y =— (Ue - uy) < 0 2R Tiristor T,, bi khoa lai, tiép theo 1a T, va T, dan dòng, 1 up? ca Use

Khi T, và T; đang dẫn dòng, nếu mồi Tạ ta cỏ:

1

Map = RO — u,), vi U, > UL

Ba ay gid ly), Peer II = Ù : T12 — le 7 Lãi = Su, 2R

Vi lúc này u, < 0 nên TT, bị khóa lại, T; và Tạ dẫn dòng, không liên quan dén tai pha a, u,, = 0

Suy ra: Khi mồi T; thì T, bị khóa lại,

Khi mồi T, thi T; bị khóa lại,

Khi mồi T, thì T‹ bị khơa lại, Khi mồi T; thì T, bị khóa lại, Khi mồi T¿ thì T¿ bị khóa lại, Khi mồi T, thì Tự bị kha lai

Đường cong biểu diễn u,, khi œ = 759, trong nửa chu kỳ gồm hai đoạn

liên nhau Lúc nào cũng chỉ có hai tiristor din dong: T, va Ty: T; va Tạ; T, va T,, Ty va Ts

Khi œ >90°, trong nửa chu kỳ, u, gồm hai đoạn không liền nhau by Biểu thức công suất tdi ba pha khi 60° < a = 90°

2 m„jJ2+@r 6

Uệ =—[J ( —Usin824ø |

IL m/O+et

Trang 34

3 2 1 9 3v3 Us = U*( —+—— sin2a + cos2d+) 2 87 87 3U2 1 9 3v3 P = —( + —.,, sin2a + cos2a), (5) R 2 8x

a, Xét truong hop « = 105", xem hinh 66d T, va T,, din déng cho dén khi u,,, = 0 T, va T, dan dòng cho đến khi u„ = Ô

Đường cong biểu diễn u,, khi z = 105, trong nửa chu kỳ gồm hai đoạn không liên tục Khi œ = 1502 thì u = 0

b, Biểu thức công suốt tải ba pha khi 909< œ < 150" 2 7 v6U 5 3a = BV8cos2a + 3sin2a Us =—- ƒ ( sin9)2đd = U2(— ——— +—————— ‘ 4 Z/o+ 4 on 3U? 5 8a 3v3.cos2z + 3sin2œ = ———+ ; RẺ 4 2z Đx

c Cơng suất tdi ba pha, P = f(a)

Trang 35

Gradnteur điều khiển hoàn toàn, tải ba pha thun tr U= 220VR=10đ wô, tad 0 a/2 | 2nfle | 3nf/12 |) 4x/t2 Sr/12 Sr/12 7zx/12 | Bzz/12 | 9x/12 |1Öx/12 au? 5 Su vo | sự won | sử ¬ Cêng | 3U ae 3sin2z | 3U* 1 Qsin2z 3V3cos2«4) AR 4 Qn thức | —~ (I- + Ì| —(— + + - P = A 11 Án R 2 Bn 8+ AV3cos2 + 3sin2c = > 87 P.kW | 1452 | 1444 | 1389 | 1254 10,26 728 426 198 0.62 0,08 0 L_ + BAI SO 59

Cho sơ đô điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha bán điều khiển, gồm

ba cập tiristor — điôt đấu song song ngược Tải thuần trở R, xem hình 68a

a Vẽ dạng điện áp tải pha a là u

b Xác định biểu thức của công suất tải ba pha

c Vẽ đường cong biểu diễn công suất tải ba pha biến thiên theo góc mở œ, P = f(x) cho trường hợp trị hiệu dụng của điện áp pha ngưồn là U = 220 V và R = 10 ©

Bai pidi

Các tiristor được điều khiển mở theo trình tự 1, 3, 5, 1, 3, 5,

Để vẽ điện áp một pha tài, tham khảo nguyên tác, 3, 4, 5 đã nêu trong

bài tập số 58

a, Xét trương hợp « = 45°, xem hình 68b

Giả thiết T; và D, đang dẫn dòng:

isn = GR (u ~ Đụ)

x Khi moi T,: T,, T,, D, dan dong: u, = u

iis OR (u, — uc)

Dòng điện chảy trong T là :

= + 3u,

lịc dạy — lỊs ~ OR

Trang 37

Vậy khi u < 0 thì l¿¿ = 0, T: bị khóa lai va D, bat dau dan dong, ta cố tổ hợp T\, D,„ D, dẫn dòng: u„ = thụ 1 lig = oR (u, — Up) 1 l2 OR (u, ~ Ud - 1 lò “oR (đu, — tị) ; : UI, la địa + lạy = — OR Vay khi u,, = 0 thi i), = 0, T, bị khóa lại, chi con T, va D, dan dong: 1 tạ = DU, Khi T, và D; đang dân dòng: - 1

i> = (u, — u,)

Néu méi Ty T,, D, va T, dan dong: u, = u,

1

Trang 38

Vậy khi u„ > 0 thi ip, = 0, D; bị khơa lại, chỉ còn Tạ và Dự dẫn dong: 1 u = ou, a 2 Có thể rút ra quy luật sau: aly

Khi một tiristor và một điôt ở hai pha khác nhau đang dẫn dòng, nếu mỗi tiristor ở pha thứ ba thì điện áp pha tải bằng điện áp pha nguồn cho

đến khi điôt bị phân cực ngược

Đường cong biểu diễn u, gồm 5ð đoạn liền nhau trong một chu kỳ Khi œ >90"”, đường cong u không còn là đường cong liên tục nữa

bị Biểu thức của công suất tải ba pha khí 0 = a < 909 2z/3 _ nj2dta V6 An —_ U2, =— | J (V2U.sin6)*dé + f( — Usin2)2dØ + ƒ(v2U.sinØ)7dØ + an la x2 2 2n/3+e Ar/A+,: về 2m _ + f ( — UsinØ)2đ8 + J(/2U sine)? dé] 32/2 2 4n fie Ber 3sin2a U2, = UA -— — +—— ) 4n 8x

Công suất tải ba pha:

3U2ỆỈ 3U? 3ø 3sin2a

= A= — ——- +——— ),

R R 4x Rn

a, Xét trvong hop a = 105°, xem hinh 68c

Trang 39

1 va u, = 2Uae cho dén khi u, = 0 Khi mồi Tạ: Tạ, D;, Dạ dẫn dòng: u = u 1 lậ¿ === (uy, - u,) 2k 1 ing “TR (uy, — u,) a 42 ` (u, — Uo)

Dong dién chay trong D, 1a:

Ip = is2 + ig = - Bee ` 2R

Vay khi u = 0 thi ip, = 0 và D, bị khóa lại, chỉ còn Tạ và Dự dẫn dòng va a) = ab - Khí mồi T,: T;, D,, Dạ dẫn dòng: u = u cho đến khi ua, = 0 a isa - oR (a — Uy) Icy = (uc — tu) - 1 lig - oR (uy — tạ) Dòng điện chảy trong Dự, là: : : + 3u, la = Isg + ly = — 2R

Khi u, = 0 thi i,, = 0, D, bj khoa lai, chi con T, va D, dan dong, khong lién quan dén tai pha a, u, = 0

Đường cong biểu diễn u_ gồm 5 doan khéng lién tuc trong mét chu ky Khi a@ = 120° thi u, chi con lai 2 doan trong mét chu ky

b, Biểu thức của công suốt tai ba phơ khí 90” < a < 120°

2/3 _ # v6 4n/3 _

UZ = — [ f (V2Usin@)*de + ƒ( — Usin9)2d9 + ƒ (V2UsinØ)2dø +

‘ Qn ki x2 2 21/3

Trang 40

21 ˆ 6 22 - + fl ; : UsinØ)2dd + ƒ (v2Usin9)2d@ wo o£ 49/34 5 , ti Sox U; =U (— - 8 2m Công suất tải ba pha: 3Ú; 3U II 3ơ Pp = -' =_ —_— — R R 8 20 ay ÄXet trương hợp « = 135", xem hinh 68d P ‡ kW is | —— 10 ‡ 5 ¬ ị ¬ | ™ ok 1 1 1 1 1 ‘ ¿ L 1 , ~~ SG 30 45 60 75 36 105 120 335 150 165 180 of? Hinh 49 ` ` Zz ` 1 ^ Khi môi T,: T, và D; dẫn dong, u =— t { 2 a 2 u cho đến khi u,, ate AC = 0 H

Khi mồi Ty Ty và D, dẫn dòng, u„: “a u,,, cho dén khi u,, = 0