Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện mạch đảm bảo giữ ổn định điện áp làm việc và tự động khôi phục điện áp làm việc sau khi kết thúc ngắn mạch với thời gian hồi phục điều chỉnh được

gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất đồ án môn học :điện tử công suất Đề tài : Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện Mạch đảm bảo giữ ổn định điện áp làm việc tự động khôi phục điện áp làm việc sau kết thúc ngắn mạch với thời gian hồi phục điều chỉnh đợc Phơng án Điện áp lới (V_AC) Cao áp läc(kV_DC) Dßng (A_DC) 220 55 1,2 Néi dung sÏ trình bày phạm vi đồ án : 1.Tìm hiểu công nghệ yêu cầu kỹ thuật phơng pháp lọc bụi tĩnh điện công nghiệp 2.Đề suất phơng án mạch lực áp dụng lựa chọn phơng án mạch lực tối u áp dụng 3.Đa sơ đồ nguyên lý (bao gồm mạch lực mạch điều khiển ), thuyết minh hoạt động sơ đồ 4.Tính toán mạch lực 5.Tính toán mạch điều khiển 6.Chạy mô hệ thống máy tính 7.Tài liệu tham khảo gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Mở ®Çu HiƯn nay, chóng ta ®ang sèng mét thêi đại khoa học kĩ thuật phát triển mạnh với trình độ công nghiệp hoá đại hoá ngày cao Quá trình tự động hoá ngày đợc áp dụng nhiều vào sống đà ngày đem lại nhiều sản phẩm cho xà hội giải phóng sức lao động ngời khỏi lao động cực khổ nguy hiểm Chính đà đợc áp dụng nhiều vào công nghiệp mặt đời sống, len lỏi vào trong gia đình Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử, công nghệ thông tin thành tựu lý thuyết điều khiển tự động làm sở cho phát triển hỗ trợ tơng xứng lĩnh vực tự động hoá nớc ta dù nớc chậm phát triển trình hội nhập kinh tế nên đà đợc áp dụng thành tựu khoa học kĩ thuật tiên tiến nớc phát triển mà đặc biệt trình tự động hoá Để phát triển đất nớc theo kịp thời đại cần đẩy mạnh qúa trình công nghiệp hoá đại hoá đất nớc áp dụng trình tự động hoá vào công nghiệp Một áp dụng trình tự động hoá vào công nghiệp vấn đề hút bụi khí thải xí nghiệp công nghiệp Đó thiết bị thu bụi tĩnh điện Đồ án với yêu cầu thiết kế mạch điều khiển cho thiết bị để hoạt động cách tự động Trong trình thực đồ án em đà nhận đợc giúp đỡ tận tình thầy môn để hoàn thiện đợc đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy, đặc biệt thầy trần trọng minh ®· gióp ®ì em rÊt nhiỊu thêi gian qua Nhng vấn đề khó em nên chăc chắn đồ án tránh khỏi thiếu sót em mong thầy thông cảm giúp em hoàn thiện đồ án gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Mc lc yêu cầu đồ án lời mở đầu môc lôc ch¬ng : giíi thiệu công nghệ lọc bụi tĩnh điện 1.1 _Công nghƯ läc bơi tÜnh ®iƯn 1.1.1_Giíi thiƯu chung 1.1.2_Ưu nhợc điểm phơng pháp 1.1.3_Cấu trúc chung thiết bịlọc tĩnh điện 1.1.4_Nguyên lý làm viÖc 1.1.5_Những trình lọc bụi 1.1.6_Møc ®é thu bơi theo lý thuyÕt 1.2.Yêu cầu công nghệ lọc bụi tĩnh điện ch¬ng2:lùa chän phơng án mạch lực 2.1_Phân tích tổng thể 2.2_C¸c phơng án đa 2.2.1_Phơng án 2.2.2_Phơng án 2.3_KÕt luËn ®a phơng án tối u chơng : thuyết minh hoạt động mạch lực mạch điều khiển 3.1.Nguyên lý hoạt ®éng cđa m¹ch lùc 3.2Nguyên lý điêù khiển 3.2.1.Tỉng quan vỊ nguyên lý điều khiển 3.2.2Sơ đồ khối mạch điều khiển 3.3.Thiết kế sơ đồ nguyªn lý 3.3.1.Sơ đồ khâu đồng pha tạo điện áp ca 3.3.2.Khâu so sánh 3.3.3.Khâu khuyếch đại xung điều khiển 3.3.4.Phát xung điều khiển cho cặp thyristor 3.3.5.T¹o xung chïm 3.3.6.Kh©u tạo điện áp điều khiển chống ngắn mạch chơng 4: tính toán mạch lực 4.1.Tính chän diode 4.2.TÝnh chän thyristor 4.3.B¶o vƯ cho c¸c van 4.3.1.Mắc nối tiếp diode phân áp điện trở 4.3.2.Bảo vệ nhiệt cho thyristor 4.3.3.Bảo vệ điện áp cho thyristor 4.3.4.B¶o vƯ xung điện áp từ lới điện 4.3.5.Bảo vệ dòng cho thyristor 4.4.TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p 4.4.1.Tính toán thông số 4.4.2.TÝnh s¬ bé m¹ch tõ 4.4.3.Tính toán dây quấn 4.4.4.TÝnh kÕt cÊu d©y quÊn 4.4.5.TÝnh kÝch thíc m¹ch tõ 4.4.6.TÝnh khèi lợng sắt đồng 3 5 10 11 12 13 13 16 17 19 23 23 24 24 24 27 27 28 29 29 33 33 34 34 35 35 35 37 37 37 38 39 40 41 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất 4.4.7.Tính thông số máy biến áp ch¬ng : tính toán mạch điều khiển Các thông số mạch điều khiển 5.1.TÝnh m¸y biÕn ¸p xung 5.2.TÝnh tÇng khuyếch đại cuối 5.3.Chọn cồng and dùng mạch điều khiĨn 5.4.TÝnh to¸n bé t¹o xung chïm 5.5.Tính chọn tầng so sánh 42 5.6.Tính toán khâu đồng pha tạo áp ca 5.7.TÝnh to¸n khâu tạo điện áp điều khiển chống ngắn mạch 5.8.Tính chọn khâu tạo nguồn nuôi cho mạch điều khiển 5.9.Tính toán máy biến áp nguồn nuôi đồng pha chạy mô máy tính tài liệu tham khảo 48 48 49 50 51 54 44 44 45 45 46 47 gvhd: TrÇn träng minh đồ án điện tử công suất chơng 1: tìm hiểu công nghệ yêu cầu kỹ thuật phơng pháp lọc bụi tĩnh điện 1.Công nghệ lọc bơi tÜnh ®iƯn : 1.1.1.Giíi thiƯu chung: VÊn ®Ị khÝ thải công nghiệp ngày đợc giới quan tâm Sự phát triển mạnh mẽcủa khoa học kỹ thuật đà thúc đẩy sản xuất phát triển , mang lại sống tốt đẹp cho ngời ,nhng mặt trái vấn đề ônhiễm môi trờng sống nớc ta nh toàn giới vấn để làm khí thải công nghiệp dần đợc quan tâm xứng đáng hơn.Các phơng pháp lọc bụi chủ yếu công nghiệp thờng gặp : +Lọc bụi li tâm +Lọc bụi ẩm +Lọc bụi túi khí +Lọc bụi tĩnh điện Trong phơng pháp lọc bụi tĩnh điện caohơn u ®iĨm vỊ hiƯu st thu bơi , møc ®é tiªu thụ lợng Thiết bị lọc bụi tĩnh điện đợc áp dụng nhiều ngành công nghiệp nh : nhiệt điện , luyện kim , gốm sứ công nghiệp 1.1.2.Ưu nhợc điểm phơng pháp : *Ưu điểm : HiƯu st thu bơi cao (cì 99%) Chi phÝ lợng thấp , theo tính toán cần 0.3 ÷ 1.8 MJ / 1000 m3 khÝ Cã thÓ thu đợc hạt bụi có kích thớc nhỏ tới 0.1 um nồng độ bụi từ vài Gam đến 50Gam/1m3khí ,nhiệt độ khí lên đén 500oC Làm việc đợc với áp sứât chân không áp suất cao Đặc biệt điều khiển tự động hoá hoàn toàn áp dụng công nghệ lĩnh vực điện tử công suất *Nhợc điểm Thiết bị làm việc với chất khí dề cháy nổ , thiết bị lọc bụi thờng xuyên xuất tia lửa điện 1.1.3.Cấu trúc thiết bị thiết bị lọc bụi tĩnh điện : 1.1.3.1.Vỏ: Vỏ thờng có dạng hình hộp hình trụ Vỏ đợc chế tạo gạch đá , bêtông , thép , Nói chung vật sử dụng làm vỏ đa dạng , tuỳ thuộc vào tính chất khí lọc , kết cấu thiết bị khẳ kinh tế ta chọn vật liệu phù hợp Bên vỏ khung thiết bị ,bên dới vỏ bunke chøa bơi Vá ph¶i thiÕt kÕ cho thn lợi cho việc sửa chữa lắp đặt Phía vỏ thờng đợc bọc cách nhiệt 1.1.3.2.Cơ cấu phân phối khí vào thiết bị : Để thiết bị làm việc hiệu dòng khí cần phải đợc phân phối khí toàn thể tích làm việc Trên thực tế cấu phân khí có cấu tạo mồt hệ thống lới có đục lỗ ,lỗ phải đợc phân bố theo tiết diện códiện tích vào khoảng 30%-40% toàn tiết diện Phía trớc lới chỉnh hớng dòng khí vào thiết bị 1.1.3.3.Điện cực lắng: chúng thờng có dạng ống trụ tròn đờng kính 200-300mm , chiều dài từ 3-4m Đôi sử dụng ống tiết diện cạnh Các điện cực lắng phẳng nhẵn nhng đ- gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất ợc áp dụng hệ thống lọc ớt Điện cực lắng thờng gắn thêm túi máng chứa bụi 1.1.3.4.Điện cực quầng sáng : Điện cực quầng sáng làm việc thờng xuyên điều kiẹn khắc nghiệt : diện áp cao tới hàng chục kV,xảy ion hoá chất khí mÃnh liệt xung quanh điện cực ,.Chính vật liệu chế tạo điện cực quầng sáng phải bền mặt học , chịu nhiệt độ cao Mặt khác , thiết bị lọc bụi công nghiệp , tổng chiều dài điện cực quầng sáng lên tối hàng nghìn mét , nên điện cực quầng sáng phải có kết cấu dơn giản , dễ lắp đặt sửa chửa , bảo dỡng Điện cực quầng sáng có loại : Loại 1:điện cực quầng sáng điểm định vị phóng điện, phóng điện xảy toàn bềmặt cực Loại 2: điện cực quầng sáng có điểm phóng điện cố định phân bố dọc theo chiều dài điện cực Các điểm phóng điện thờng mũi nhọn phân bề mặt điện cực Việc thay đổi quầng sáng loại có thĨ b»ng thay ®ỉi kÝch thíc ®iƯn cùc ,nhng víi loại việc thay đổi thực dễ dàng cách thay đổi việc bố trí mũi nhọn 1.1.3.5.Bunke chøa bơi : §Ĩ thn tiƯn cho viƯc vận hành sửa chữa , cặp điện cực sÏ cã bunke thu bơi riªng biƯt , CÊu trúc bunke đợc chọn theo tính bám dính bụi Sau thời gian phải định kì rửa bụi bunke 1.1.3.6.Thiết bị tạo điện áp cao : HiƯu st läc bơi cđa thiÕt bÞ phơ thc chủ yếu vào điện áp điện cực quầng sáng điện cực lắng Tuy nhiên điện áp caom xảy ngắn mạch , dòng tăng vọt nhng hiệu suất thu bụi lại giảm có tái hợp ion trái dấu vúng không gian cực Vì làm việc phải giữ cho điện áp dới giới hạn phóng điện Việc phát phóng điện phụ thuộc chủ yếu vào giá trị dòng tải lọc Id.Điện áp dợc tăng dần ,khi dó dòng Id tăng lên tơng ứng giá trị giới hạn mà bắt đầu có phóng điện cực, cấu chống ngắn mạch tác động làm giảm Ud Idxuống ,tránh phóng điện kiểm soát Sau trình lại đợc tiếp tục 1.1.3.7Phân bố điện áp cao: Sử dụng khoá thao tác từ bên dùng để nối thiết bị điện áp cao thiết bị lọc , ®Ĩ nèi ®Êt thiÕt bÞ 1.1.3.8.ThiÕt bÞ nèi ®Êt : Bao gồm cáp nối đất , chốt đấu dất , gậy nối đất Thiết bị cao áp cần phải đợc nối đất tay trớc vào sửa chữa 1.1.3.9.Hệ thống cài đặt khí : Các cửa kiểm tra thiết bị lọc bụi tĩnh điện đợc khoá hệ thống cài đặt khí để chống mở không đợc phép Chúng mở cắt điện cao áp thiết bị dợc nối đất Ngợc lại ,điện cao áp mở lại dợc chừng cửa kiểm tra mở điện áp cao đợc nối đất Thiết bị nối đất hệ thống cài đặt khí nêu nhằm bảo đảm an toàn cho ngời vận hành bảo dỡng thiết bị.Chúng đóng vai trò quan trọng Để hiểu rõ cấu tạo thực tế thiết bị , ta tham khảo số hình ảnh thiết bị lọc bụi tĩnh điện công nghiệp thực tế ; gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất hình1:hệ thống điện cực lắng điện cực phóng gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất hình 2:hệ thống điện cực phóng thực tế gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất hình 3:Cơ cấu rung điện cực lắng 1.1.4.Nguyên lý làm việc lọc bụi tĩnh điện : Điện cực quấng sáng đợc cung cấp dòng chiỊu cã ®iƯn thÕ cao , ®ã cêng độ điện trờng xung quanh có giá trị lớn xảy ion hoá mÃnh liệt chất khí , tạo quầng sáng xung quanh điện cực Sự phóng điện quầng sáng không lan rộng ravì theo chiều thuận từ điện cực quầng sáng đến điện cực lắng cờng độ điệm trờng giảm dần gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Các ion khí đợc tạo thành chủ yếu quầng sáng.Dới tác dụng địên trờng ion chuyển động phía điên cực trái dấu Do quầng sáng điện cực âm bền vững cácion âm linh động nên điện cực phóng thờng điện cực âm Sự chuyển dịch có hớng ion tạo dòng điện cực.Khi thổi khối khí có chớa bụi qua vùng không gian cực, ion bám dính lên bề mặt hạt bụi ,làm cho chúng có điện tích chuyển động phía cực.Do ion âm linh động nên bụi chủ yếu đợc tích điện âm.Vì lợng bụi chủ yếu bị hút cực lắng, cực phóng có điện nhng lợng nhỏ Ngời ta tiến hành rung lắc điên cực để thu bụi 1.1.5.những trình làm khí điện: a.Sự tích điện cho hạt bụi: Trong trình chuyển động qua cực , ban đầu hạt bụi không tích điện,nghĩa cờng độ điện trờng hạt bụi gây 0.Do ion dễ dàng bám dính lên hạt bụi,chủ yếu electron.Khi số lợng ion bụi bám dính nhiều điện tích hạt bụi tăng lên ,nghĩa điện trờng hạt bụi gây tăng lên Mặt khác điện trờng hạt bụi gây lại ngợc chiều với điện trờng nen chùng có tác dụng triệt tiêu lẫn nhau.Do , tốc độ bám dính ion tỷ lệ nghịch với diện tích hạt bụi Đến giới hạn , điện trờng tổng cộng hạt bụi nhận thêm điện tích nữa,ta nói đà tích đến điện tÝch giíi h¹n(Qth) Víi h¹t bơi lín:Qth=n.e=0,19.10-5.r2.E Thùc tÕ sù tích điện cho hạt bụi xảy nhanh :sau giây hạt bụi đà đợc tích đến 90% điện tích tới hạn b.Sự chuyển động hạt bụi điện trờng : Trong trình qua thiết bị lọc, hạt bụi chịu tác dụng rÊt nhiÒu lùc,bao gåm: +Lùc träng trêng +Lùc quÊn theo dòng khí +Lực điện trờng +Lực cản môi chất Trong lực điện trờng đóng vai trò định ®Õn hiƯu qu¶ läc bơi ,lùc c¶n cã ¶nh hëng xấu đến hiệu suất lọc Công thức tính toán tốc ®é di chun cđa h¹t bơi theo chiỊu vỊ ®iƯn cực lắng: E r.10 11 Với hạt bụi lớn: Ư W = 0,17.10 11.E Với hạt bụi nhỏ:W= µ µ Trong ®ã lµ ®é nhít ®éng häc cđa chất khí 10 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Dòng điện làm việc van:Ilv=I1f/ =Kba.I2f/ U2 f U1 f Udo Ud + ∆Uv + ∆Ur + ∆Ux + ∆Udn = U2f= 2,34 2,34 Với : Ud=55kV cao áp lọc Uv sụt áp nh¸nh van ∆Uba = ∆Ur + ∆Ux sơt ¸p điện trở điện kháng máy biến áp Udn =0 _sụt áp dây nối coi không đáng kể dòng tải lọc nhỏ Chọn sơ er=0,02, ex=0,08 Với sơ đồ chỉnh lu cầu pha: Ur = 1,044erUd = 1,044.0,02Ud = 0,021Ud ∆Ux = 0,497.ex.Ud = 0,497.0,08 = 0,04Ud Trong®ã Kba= 55.10 3.(1 + 0,021 + 0,04) + 171.2 = 25,076kV 2,34 220 = 127V U1f= VËy U2f= Suy >>Kba=25,076.103/127=198 Tõ ®ã ta tÝnh ®ỵc Ilv=Kba.I2f/ =Kba.Id.0,816/ =0,816.1,2.198=137,18A Ta chiän ®iỊu kiƯn làm mát có cánh tản nhiệt quạt làm mát.Chọn lợng dự trữ dòng 100%>> Ilv(tk)>2.Ilv=2.137,18=279,36A Dựa vào thông số thiết kế ta chọn loại thyristor SH400F21Avới : Dòng cực đại Ima x 300A Điện áp ngợc cực đại 400V Dòng đỉnh xung Ipik 7000A Sụt áp (V) 1,8V Dòng điện tự giữ Iph 300mA Dòng điện rò 30mA Tcp(oC) 125 Điện áp điều khiển Ugmax 3,5V Dòng điện xung điều khiển Igmax 260mA 4.3Bảo vệ cho van: 4.3.1.Mắc nối tiếp diode: Do điện áp phía tải lọc cao , diode thoả mÃn điều kiện Ungợc ma x nên cần phải dùng nối tiếp nhiều diode 1nhánh cầu Khi yêu cầu phải dùng 1laọi van để có đợc đặc tính van giống Tuy nhiên phần tửbán dẫn nên sai khác dễ gặp , cần có biện pháp phân bố điện áp tren van , đảm bảo không xảy tợng đánh thủng diode áp 1diode Tadùng điện trở mắc song song với van làm phần tử phân điện áp(hình vẽ dới) 31 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Điện trở R1 có giá trị tính theo biểu thức : n.Ung max − Ung 114.1000 − 57,573.10 R1 ≥ = = 100kΩ (n − 1).Iro max 113.5.10 −3 Chän R1=100k 4.3.2.Bảo vệ nhiệt cho thyrisor: Trong trình làm việc , van dẫn van xuất điện áp rơi nên van tiêu thụ lợng phát nóng đặc biệt thyristorlàmviệc với dòng điện có cờng độ lớn(hàng trăm A) nên lợng nhiệt toả lớn.Mặt khác với van cho phép làm việc với nhiệt độ an toàn cho phép Vì cần thiết kế tính toán làm mát cho van , tránh hỏng van nhiệt Nh ta đà chọn điều kiện làm mát tản nhiệt quạt mát cỡng Tồn hao công suất thyristor: ∆P = ∆U I = 1,8.137,18 = 246,9W DiÖn tÝch mặt toả nhiệt : S= P 246,9 = = 4572,67cm km.T 18.30 đó: km-Hệ số toả nhiệt đối lu xạ Chọn km=18W/m2.0C T -độ chênh nhiệt độ Chọn nhiệt độ môi trờng 400C, nhiệt độ làm việc van 700C nên T =70-40=300C Chọn cánh toả nhiệt có 12 cánh , kích thớc cánh 14 ì 14cm Vậy tổng diện tích toả nhiệt : 2.12.14.14=4704 cm2 Vì diode ngâm dầu cao áp nên không cần tới tản nhiệt 4.3.3.Bảo vệ điện áp cho thyristor: Để bảo vệ điện áp cho thyristor trình đóng cắt mắc song song với chúng 1mạch nối tiếp R-C nh hình vẽ -Cần thực bảo vệ áp cho van thyristor trình đóng cắt, cácđiện tích tích tụ lớp bán dẫn bị phóng tạo thành dòng điện ngợc khoảng thời gian ngắn , biến thiên nhanh chóng dòng ngợc gây sức điện động lớn , làm tăng điện áp ngợc cathodevà anode thyristor -Khi có mạch R-C mắc song song với thyristor tạo mạch vòng phóng điện tích trình chuyển mạch Việc tính toán trị số R C phức tạp , ta tính gần theo phơng pháp đồ thị nh sau a.Tính hệ số áp van : 32 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Ungcp 400 = = 2,23 Ungtt 179,63 Trong Ungcp _điện áp ngợc cực đại cho phép đặt lên van Ungtt _điện áp ngợc cực đại đặt lên van thực tế b.Dựa vào k=2,23 ta tra bảng thu đợc trị số: R*min=2,23 R*max=6 C*=0,4 F c.Tính tốc độ giảm dòng cực đại khoá van : di - max = 2. fv.Iv max =2.3,14.50.193,9 =86103,83A/s dt Vì thyristor mắc trực tiếp vào điện áp lới nên ta tính toán trị số điện cảm để bảo vệ Uv max 1,05.220 van nh sau: L ≥ = = 16,33.10 −6 H = 16,33µH (di / dt )cp 20.10 Chọn L=20 àH d.Xác định điện tích tồn van trớc khoá van Q theo họ đặc tính tra sổ tay : Q=45.10-6A.s e.Xác định trÞ sè R C : k= 2Q 2.45.10 −6 C= C* = 0,4 = 0,22.10 −6 = 0,22 µF , Ungtt 179,63 chän C=0,22 µF R * 2,33 Ungtt.2 L Ungtt.2 L ≤ R ≤ R * max 2Q 2Q 179,63.20 179,63.20 ≤ R ≤ 45 45 20 R 51 Chọn trị số điện trở R=47 Lúc dòng phóng lớn tơ b»ng : Icmax=Uvmax/R=326,7/47=6,95A n»m ph¹m vi cho phÐp 4.3.4.Bảo vệ xung điện áp từ lới điện : Ta mắc R-C có tác dụng nh mạch lọc , nhờ mà đỉnh xung gần nh nằm lại hoàn toàn điện trở đờng dây Trị số R,C phụ thuộc nhiều vào tải Thông số tham khảo : R=5 ữ 20, C = àF Chọn R=12.5 , C = àF 4.3.5.Bảo vệ dòng điện cho thyristor : Aptomat dùng để đóng cắt mạch điện thyristor tải ngắn mạch ,đồng thời tạo khe hở an toàn sửa chữa Chọn aptomat có: Dòng điện làm việc Ilv=1.1I1f=1,1.194=214(A) Điện áp làm việc Uđm=220V 33 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Có tiếp điểm , đóng cắt tay nam châm điện Chỉnh định dòng ngắn mạch: Inm=2,5.Ilv=2,5.214,6=535,15A Chỉnh định dòng tải: Iqt=1,5.Ilv=1,5.214,06=321,09A Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch thyristor : Icc=1,1.Ilv=1,1.214,06=235,4A Ulvcc=220V Chọn cầu chì tác động nhanh kiểu semiconductor loại GSGB235 có thông số đặc trng: Iđm=235A Uđm=600VAC_350VDC 4.4tính toán m¸y biÕn ¸p chØnh lu: Chän m¸y biÕn ¸p 3pha trụ , làm mát dầu biến áp 4.4.1.Tính thông số : 1.tính công suất biểu kiến máy biến áp : S=Ks.Pd= 73.72kVA 2.Điện áp sơ cấp máy biến áp : U1f=127V 3.Điện áp pha thứ cấp máy biến áp : U2f=25,076kV 4.Dòng điện hiƯu dơng thø cÊp cđa m¸y biÕn ¸p : 2 I2= Id = 1,2 = 0.98 A 3 5.Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp : I1=194A 4.4.2.tính sơ mạch từ(xác định kích thớc mạch từ): 6.Tính diện tích sơ trụ: Sba Qfe = kq m f Trong dã : kq: hÖ số phụ thuộc phơng thức làm mát , lấy kq=5 m-số trụ máy biến áp f-tần số xoay chiều Sba 73,72.10 Thay số ta đợc : Qfe = kq = = 110,85cm m f 3.50 7.§êng kÝnh trơ : 4.110,85 ¦ Qfe = 11,9cm = d= 3,142 Chuẩn hoá đờng kính theo tiêu chuẩn d=12cm 8.Chọn loại thép : 330 thép có độ dày 0.5mm 34 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Chọn mật độ từ cảm B=1T h 9.Chän tû sè m= =2.3,suy rah=2,3.d=2,3.12=27,6cm; d Ta chọn chiều cao trụ là28cm 4.3.3tính toán dây quấn : 10.Số vòng dây pha thứ cấp máy biến áp : U2 25,076.10 = = 10189,9 −4 W2 4.44 f Qfe.Bt = 4,44.50.110,85.10 vßng LÊy trßn W2=10190 vßng 11.Số vòng dây pha sơ cấp máy biến áp : U1 10190 W2= = 51,21 vßng U2 199 LÊy tròn W1=51 vòng 12.Chọn sơ mật độ dòng điện máy biến áp J1=J2=3A/mm2 13.Tiết diện dây dẫn sơ cÊp m¸y biÕn ¸p : I1 194 = = 64,67mm S1= J1 Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B Chuẩn hoá theo tiết diện chuẩn S1=67.9mm2 Kích thớc dây dẫn cha kể cách điện a1=3.8mm, b1= 18.00mm 14.Tính lại mật độ dòng điện sơ cấp máy biến áp : I 194 = = 2,86 A / mm J1= S1 67,9 15.Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp : I 0,98 = = 0,33mm S2= J2 Chọn dây dẫn tiết diện tròn , chuẩn hoá S2=0,3526mm2, đờng kính dây d2=0,67mm 16.Tính lại mật độ dòng điện cuén thø cÊp: I2 0,98 = = 2,78 A / mm J2= S 0,3526 W1= 4.4.4.kÕt cÊu dây quấn sơ cấp: Thực dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục 17.Tính sơ số vòng dây lớp cuộn sơ cấp: 28 − 2.1,5 h − 2hg 0,95 = 13,2 kc , W11= b1 (vßng /líp) = Quy trßn 13vòng / lớp Trong đó: kc=0.95 hệ số ép chặt h-chiều cao trụ hg-khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp Chọn sơ khoảng cách điện gông 1,5cm 35 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất 18.Tính sơ số lớp dây ởcuộn s¬ cÊp : W 51 = = 3,923 líp n11= W 11 13 19.Chän sè líp n11=4líp,trong ®ã cã lớp có 13 vòng/lớp,1lớp có12 vòng 20.Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp : Ư W 11.b 13.1,8 = = 24,63cm h1= kc 0,95 21.Chän ốngcuốn dây làm vật liệu cách điện có bề dày :S01=0.1cm 22.Khoảng cách tứ trụ tới cuộn dây sơcấp chọn cd01=1.0cm 23.Đờng kính ống cách điện Dt=dfe+2.cd01-2S01= 12+2.1-2.0,1=13,8 cm 24.Đờng kính cuộn sơ cấp : Dt1=D1+2S01= 13,8+0,2=14 cm 25.Chọn bề dầy lớp dây cuộn sơ cấp:cd11=0.1mm 26.Bề dày cuộn sơcấp : Bd1=(a1+cd01).n11= (3,8+0,1).0,1.4=1,56 cm 27.Đờng kính cuộn sơ cấp Dn1=Dt1+2.Bd= 14+2.1,56=17,12 cm 28.Đờng kính trung bình cuộn sơ cấp : Dt `+ Dn1 14 + 17,12 = = 15,56cm Dtb1= 2 29.Chiều dài dây sơ cấp : l1=W1 .D tb= 51.3,142.15,56=2492cm=24,92m 30.Chọn bề dày cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp : cd12=1cm 4.4.5.kết cấu dây thứ cấp: 31.Chọn sơ chiều cao cuộn thứ cấp : h1=h2=24,63 cm 32.Tính sơ số vòng dây 1lớp: 24,63 h2 0,95 = 349,23 (vòng/lớp) W12= kc = 0,067 b2 Chọn W12=350vòng/lớp 33 Tính sơ số lớp dây thứ cấp: Ư W 10190 = = 29,11 líp n12= W 12 350 Chän n12=30 lớp, trongđó 29 lớp đầu có 350 vòng , 1lớp cuối có40 vòng 34.Chọn số lớp dây thứ cấp n12=30líp(nh trªn) 35.ChiỊu cao thùc tÕ cđa cn thø cÊp : 350 ¦ W 12 0,067 = 24,68cm b = , 95 kc h2= 36.§êng kÝnh cđa cn thứ cấp: Dt2=Dn2+2.cd12= 17,12+2.0,1=17,32 cm 37.Chọn bề dày cách điện lớp dây cuộn thứ cấp :cd2=0.1mm 38.Bề dày cuộn sơ cấp ; 36 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất Bd2=(a2+cd2).n12=( 0,067+0,01).30=2,31 cm 39.Đờng kính cuộn thứ cấp : Dn2=Dt2+2.Bd2= 17,32+2.2,31=21,94cm 40.Đờng kÝnh trung b×nh cđa cn thø cÊp : Dt + Dn2 17,32 + 21,94 = = 19,63cm Dtb2= 2 41.ChiỊu dµi cđa cn thø cÊp : l2= Π Ư W 2.Dtb2= 3,142.19,63.10190=628093cm=6280,93m 42.Đờng kính trung bình cuén d©y; Dt1 + Dt 14 + 21,94 = = 17,97cm D12= 2 43.Chọn khoảng cách cn thø cÊp :cd22=2cm 4.4.6.tÝnh kÝch thíc m¹ch tõ: 44 Víi ®êng kÝnh trơ d=12cm , ta chän sè bËc lµ bËc nưa tiÕt diƯn trơ a 01 hg W2 W1 Bd1 45.Toµn bé tiÕt diƯn bËc thang cđa trơ : Qbt=2.(1,6.10,5+1,1.9,5+0,7.8,5+0,6.7,5+0,4.6,5+0,7.4)=86,2cm2 46.Tiết diện hiệu trụ: Qt=Qbt.khq=86,2.0,95=81.89 47.Tổng bề dày c¸c bËc thang cđa trơ: dtr=2.(1,6+1,1+0,7+00,6+0,4+0,7)=10.2cm 48.Sè l¸ thÐp dïng c¸c bËc : 16 = 64 l¸ BËc1 n 1= 0,5 BËc2 BËc3 11 = 44 l¸ 0,5 =28 l¸ n 3= 0,5 n 2= 37 a.12 Bd2 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất = 24 0,5 = 16 l¸ BËc5 n 5= 0,5 = 28 Bậc6 n 6= 0,5 Để đơn giản việc chế tạo gông ,ta chọn gông từ có tiết diện hình chữ nhật có kích thớc sau: Chiều dày gông chiều dày trụ : b=d t=10,2 cm ChiỊu cao cđa g«ng b»ng chiỊu réng tËp l¸ thÐp thø nhÊt cđa trơ : a=10.5cm 49.TiÕt diện gông : Qbg=a.b=10,2.10,5=107,1cm2 50.Số thép dùng 1gông : b 10,2 = = 204 hg= 0.05 0,5.10 51.Tính xác mật độ từ cảm trô : U2 25076.10 = = 1,354T Bt= 4,44 f W 2.Qt 4,44.50.10190.81,89 52.Mật độ từ cảm gông : Bt.Qt 1,354.81,89 = = 1,038T Bg= Qg 107,1 53.ChiÒu rộng cửa sổ : c=2.(cd01+Bd1+cd12+Bd2)+cd22= 2(1+1,56+1+2,31)+2=13,74cm 54.Tính khoảng cách tâm trụ : c=c+d= 13,74+12=25,74cm 55.Chiều rộng mạch từ : C=2c+3d=2.13,74+3.12=63,48cm 56.ChiỊu cao m¹ch tõ: H=h+2dfe= 28+2.10,5=49cm BËc4 n 4= 4.4.7.Tínhkhối lợng sắt đồng : 57.Thể tích cđa trơ : Vt=3Qt.h=3.81,89.28=6878,76cm3 58.ThĨ tÝch cđa g«ng : Vg=2Qg.L=2.107,1.63,48=13597,46cm3 59.Khối lợng trụ : Mt=Vt.mfe=6878,76.10-3.7,85=53,998kg 60.Khối lợng gông : Mg=Vg.mfe=13597,46.10-3.7,85=106,74 kg 61.Khối lợng sắt : Mfe=Mt+Mg=106,74+53,998=160,738 kg 62.Thể tích đồng : Vcu=a3.(S1.L1+S2.L2)=3(67,9.249,2+6280,93.0,3526).10-4=5,74 dm3 63.Khối lợng đồng : Mcu=Vcu.mcu=5,74.8,9=51,09 kg 38 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất 4.4.8.tính thông số máy biến áp : 64.Điện trở cuộn sơ cáp máy biÕn ¸p ë 75oC l1 24,92 = 0,02133 = 0,00783Ω R1= ρ S1 67,9 Trong ®ã : ρ = 0.02133Ω mm2/m 65 Điện trở cuộn thứ cáp máy biến ¸p ë 75oC: l2 6280,94 = 0.02133 = 380Ω R2= S2 0,3526 66.Điện trở máy biến áp quy ®ỉi vỊ thø cÊp : 2 ¦W2  10190  Rba=R2+ R1 380 + , 00783 =   = 692,6Ω W1  51  67.Sơt ¸p điện trở máy biến áp : U r = Rba.Id = 692,6.0,98=678,73V 68.Điện kháng máy biến áp quy đổi vÒthø cÊp:    r   Bd1 + Bd  2 + a12 .ϖ 10 −7 = Xba= 8.Π ¦ W2  .   h qd      8,66   2,31 + 1,56  −2 8.3,142 2.10190 2. + 1.10 314.10 −7 = 2100,2Ω    24,63 69.Điện cảm máy biến áp quy đổi thø cÊp : Xba 2100,2 = = 6,69 H Lba= 314 70.Sụt áp điện kháng máy biến áp : 3 ∆U x = Xba.I = 2100,2.1,2 = 2408V 3,14 71.Sụt áp máy biến ¸p : ∆U ba = ∆Ur + ∆Ux = 678,73 + 2408 = 2504,28Ω 72.Tæng trë ngắn mạch quy đổi thứ cấp : Zba= Rba + Xba = 692,6 + 2100,92 = 2111,46 74.Tổnv hao ngắn mạch máy biến áp: ∆Pn = 3.Rba.I =3.692,6.0,982=1995,52W 1995,52 ∆Pn 100 = 2,7 % 100 = Pn %= 73,72.10 S 75.Tæn hao có tải có kể đén0 15% tổn hao phụ : Po=1,3.nf.(Mt.Bt2+Mg.Bg2)=1,3.1,15.(53,998.1,362+1,0382.106,74)=214,9W Po Po% = 100 =0,3% S 76.Điện áp ngắn mạch tác dụng : 39 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất 0,98 I2 = 2,706 % = 692,6 25,076.10 U2 77.Điện áp ngắn mạch phản kh¸ng : Xba.I 2100,2.0,98 = 8,2 % U nx= = 25,076.10 U2 7.Điện áp ngắn mạch phần trăm: Un= Unr + Unx = 2,706 + 8,2 = 8,64 % 79.Dòng điện ngắn mạch xác lËp : U 25,076.10 = 36,2 A I2nm= = Zba 692,6 80.Dòng điện ngắn mạch tức thời cực ®¹i : U nr= Rba Im·= I m + e Π Ur Ux = 35 + e 3,142.2 , 8, = 195,2 A Ima x 800C Điện ¸p logic møc cao : 2->4.5 V; dßng 1mA ; Công suất tiêu thụ : P=2,5mW Dùng điện trở R6 để hạn chế dòng vào cổng AND , chon dòng vµo cỉng lµ 1mA ta cã : Ubh 12 = = 12kΩ , chän R6=12k Ω R6 ≥ Iand 0,001 Diode zener dùng để ổn định điện áp đặt vào cång AND n»m vïng hco phÐp , chän diode ổn áp có diện áp phân cực ngợc V Điện trở R7 dùng hạn chế dòng vào cực bazơ Tr1 có trị số : Uh 4,5 = 4,5kΩ , chän R6= 4,5k R6 ≥ Ib3 0,001 S¬ đồ chân nối IC 4081: 42 gvhd: Trần trọng minh đồ án điện tử công suất 5.4.Tính chọn tạo xung chïm : Tríc hÕt ta chän 4IC K§TT dïng mạch điều khiển loại TL084 hÃng texa intrument sản xuất , IC có KĐTT thông số : Điện áp nguồn nuôi : Vcc= 12V Hiệu điện đầu vào cực đại : 30V Nhiệt độ làm việc : -250C->850C Công suất tiêu thụ : P=680mW Tổng trở đầu vào : Rin=106M Dòng điện đầu ra: Iout=30pA Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : 13V/uS Sơ đồ chân nối IC TL084: *Tính toán mạch tạo xung chùm : Mạch tạo xung chùm sử dụng KĐTT IC đà chọn Chọn tần số chùm xung 10kHz hay chu kì chùm xung T=100uS Mặt khác ta có : T=2.R11.C2.ln(1+2R10/R9) Chọn R9=R10=10k T=2R11.C2.1,1 Chọn C2=10nF R11=T/(2,2.C2)=45,5k 5.5.tính chọn tầng so sánh : KĐTT sử dụng tầng so sánh đà chon loại TL084 Do ta đà chọn nguồn nuôi Vcc=+-12V nên điện áp lớn 12 V Dòng điên làm việc đợc hạn chế để Ilv