CHƯƠNG TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC Thông số động điện chiều: Pđm = 10 KW Iđm = 63 A Uđm = 220 V Nđm=1000 vòng/phút η = 0.87623 I-Tính chọn van động lực: 1/ Điện áp ngược van: Ungmax = knv U2 Ud 220 Với U2 = K u = 2,34 = 94,017(V) Trong đó: Ud : điện áp tải chiều U2 : trị hiệu dụng điện áp nguồn xoay chiều van Ku : hệ số điện áp tải chỉnhlưucầupha ( Ku = π =2,34) Knv : hệ số điện áp ngược chỉnhlưucầupha ( Knv = ) Ungmax = 94,017= 230,294 (V) Để chọn van theo điện áp hợp lý điện áp ngược van cần chọn phải lớn điện áp ngược lớn Unv = Kdt u Ungmax = 1,6 230,294 = 368,47(V) Trong đó: Kdt u : hệ số dự trữ ( Kdt u = 1,4 – 1,6) 2/ Dòng điện làm việc van: Ilv = Ihd Dòng điện hiệu dụng Ihd = Khd Id = = 36,37(A) Trong đó: Id : dòng điện tải Khd : hệ số xác định dòng điện hiệu dụng ( chỉnhlưucầu ba pha : Khd = ) Với thông số làm việc trên, chọn điều kiện làm việc van là: có cánh tản nhiệt với đủ diện tích bề mặt có quạt thơng gió, cho phép van làm việc tới 70% Idm v ( Idm v > 1,43 Ilv ) Idm v = ki Ilv = 1,4 36,37 = 50,92 (A) Trong đó: Ki : hệ số dự trữ dòng điện.(1,2 - 1,4) Vậy thơng số van là: Unv = 368,47 (V) Idmv = 50,92(A) Tra phụ lục 2, ta chọn Tiristor loại 151RC40 với thơng số định mức: -Dòng điện định mức van: Iđm = 150 (A) -Điện áp ngược cực đại van: Unv = 400 (V) -Độ sụt áp van: ∆U = 1,7 (V) -Dòng điện rò: Ir = (mA) -Điện áp điều khiển: Udk = 2,5 (V) -Dòng điện điều khiển: Idk = 0,15 (A) -Dòng điện đỉnh: Ipikmax = 4000 (A) du dt =200 (V/s) -Tốc độ biến thiên điện áp: -Thời gian chuyển mạch: -Nhiệt độ làm việc cực đại: tcm =80 μs Tmax = 125ºC II-Tính tốn máy biến áp: 1/ Ta chọn máy biến áp pha trụ, có sơ đồ đấu dây ∆∕Y, làm mát tự nhiên khơng khí 2/ Điện áp pha sơ cấp máy biến áp: U1 = 380 (V) / Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: Phương trình cân điệnáp có tải U d cos α = U d + 2∆U v + ∆U dn + ∆U BA α = góc dự trữ có suy giảm điện áp lưới Ud điện áp chỉnhlưu ΔUv = 2ΔU (V) sụt áp van ∆U BA = ∆U r + ∆U x sụt áp bên máy biến áp có tải Ud Chọn sơ ∆UBA = 6% = 0,06 220 = 13,2(V) ΔUdn ≈ sụt áp dây nối U = U d + 2∆U v + ∆U dn + ∆U BA 220 + 2.1, + + 13, = = 236, 6(V ) cos α cos 00 3/ Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: U d 236, K u = 2,34 = 101,1 (V) U2 = 4/ Xác định công suất tối đa tải Pdmax = Udo.Id = 236,6.63 = 14905,8 (VA) 5/Công suất biến áp nguồn cấp là: Sba=ks Pdmax= 1,05.14905.8 = 15651,09(VA) = 15,65(kVA) ks hệ số cơng suất theo sơ đồ mạch động lực 4/ Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp: Id = 63= 51,439(A) I2 = 5/ Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp: 101,1 U2 I1 = kBA I2 = U I2 = 380 51,439 = 13,68 (A) *Tính sơ mạch từ 6/ Tiết diện sơ trụ: S BA m f QFe = kQ (cm2) Trong đó: kQ : hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy kQ = m: số trụ máy biến áp Suy ra: QFe = = 61,29 (cm2) 10/ Đường kính trụ: Ta chọn trụ hình vng: d == =8,834(cm) Chuẩn hố đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = (cm) 11/ Chọn loại thép: Ta chọn loại thép 330, thép có độ dày 0,5 (mm) Chọn sơ mật độ từ cảm trụ BT = T h 12/ Chọn tỷ số m = d = 2,3 (m = – 2,5) Suy h = 2,3 d = 2,3 12= 27,6 (cm) Suy chọn chiều cao trục 28 (cm) *Tính tốn dây quấn 10/ Số vòng dây pha sơ cấp máy biến áp: W1 = = =279,28 (vòng) Chọn W1 = 279 (vòng) 11/ Số vòng dây pha thứ cấp máy biến áp: U2 101,1 W2 = U W1 = 380 279,28 = 74.3 (vòng) Chọn W2 = 74 (vòng) 12/ Chọn sơ mật độ dòng điện máy biến áp: Đối với dây dẫn đồng, máy biến áp khô: chọn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) 13/ Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp: S1 = = = 5.95 (mm2) Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S1 = (mm2) (xem lại) Kích thước dây có kể cách điện: S1= a1xb1= 1,68 x (mm) (phụ lục bảng sách Điện tử cơng suất) Tính lại mật độ dòng điện cuộn sơ cấp: I1 J1 = S1 = = 2,73 (A/mm2) 14/ Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp: I2 S2 = J = = 18.9 (mm2) Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S2 = 18,9 (mm2) (xem lại) Kích thước dây có kể cách điện: S2= a2xb2= 4,7 x 10,8 (mm) Tính lại mật độ dòng điện cuộn sơ cấp: I2 J2 = S = = 2.75(A/mm2) *Kết cấu dây quấn sơ cấp 15/ Tính sơ số vòng dây lớp cuộn sơ cấp: h − hg 28 − 2.1,5 0,8 kc = 0,95s b1 W1l = = 29,7(vòng) ≈ 30(vòng) h - chiều cao trụ hg - khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp Tra bảng 18 – Tài liệu 2, chọn hg = 1,5(cm) Kc - hệ số ép chặt Tra bảng 13.2 – Tài liệu 2, chọn kc = 0,95 16/ Tính sơ số lớp dây cuộn sơ cấp: W1 172 n1l = W1l = 30 = 5,7(lớp) Chọn số lớp n1l = lớp Như 172 vòng chia thành lớp ,mỗi lớp 30 vòng 17/ Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp: b W1l 0,8.30 h1 = k c = 0,95 = 25,26(cm) 18/ Chọn ống quấn dây làm vật liệu cách điện có bề dày : S01 = 0,1 (cm) 19/ Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp: a01 = 10 (mm) 20/ Đường kính ống cách điện: D1 = dFe + a01 – S01 = 12 + – 0,1 = 13,8 (cm) 21/ Đường kính cuộn sơ cấp: Dt1 = D1 + S01 = 13,8 + 0,1 = 14 (cm) 22/ Chọn bề dày cách điện lớp dây cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 (mm) 23/ Bề dày cuộn sơ cấp: Bd1 = (a1 + cd11) n1l = (1,68 + 0,1) = 10,68 (mm) 24/ Đường kính ngồi cuộn sơ cấp: Dn1 = Dt1 + Bd1 = 14 + 1,068 = 16,136 (cm) 25/ Đường kính trung bình cuộn sơ cấp: Dt1 + Dn1 14 + 16,136 2 Dtb1 = = = 15,068(cm) 26/ Chiều dài dây quấn sơ cấp; l1 = W1 π Dtb1 = 172 π 15,068 = 8142,1 (cm) = 81,421 (m) 27/ Chọn bề dày cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp: cd01 = (cm) 28/ Chọn sơ chiều cao cuộn thứ cấp: h1 = h2 = 25,26 (cm) 29/ Tính sơ số vòng dây lớp: h2 25, 26 W12 = b2 kc = 1, 08 0,95 = 22,22 (vòng) ≈ 23 (vòng) 30/ Tính sơ số lớp dây quấn thứ cấp: W2 46 n = Wl2 = 23 = (lớp) 12 31/ Chọn số lớp dây quấn thứ cấp: nl2 = (lớp) Như 46 vòng chia làm lớp, lớp 23 vòng 32/ Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp: Wl2 b kc 23.1,08 0,95 = 26,15 (cm) h2 = = 33/ Đường kính cuộn thứ cấp: Dt2 = Dn1 + cd01 =16,136 + = 18,136 (cm) 34/ Chọn bề dày cách điện lớp dây cuộn thứ cấp: cd22 = 0,1 (mm) 35/ Bề dày cuộn thứ cấp:x Bd2 = (a2 + cd22) nl2 = (4,7 + 0,1) = 9,6 (mm) 36/ Đường kính ngồi cuộn thứ cấp: Dn2 = Dt2 + Bd2 = 18,136 + 0,96 = 20,056 (cm) 37/ Đường kính trung bình cuộn thứ cấp: Dt + Dn 18,136 + 20, 056 2 Dtb2 = = = 19,096 (cm) 38/ Chiều dài dây quấn thứ cấp: l2 = π W2 Dtb2 = π 46 19,096 = 2759,6 (cm) = 27,6 ( m) 39/ Đường kính trung bình cuộn dây: Dn1 + Dn 16,136 + 20, 056 2 Dtb = = = 18,096 (cm) D12 18, 096 Suy r12 = = = 9,048 (cm) 40/ Chọn khoảng cách cuộn thứ cấp: a22 = (cm) *Tính kích thước mạch từ 41/ Đường kính trụ d = 12 (cm) nên chọn số bậc tiết diện trụ (tra bảng 41a tài liệu 4) 42/ Toàn tiết diện bậc thang trụ: Qbt = 2.(115x18 + 105x11 + 90x10 + 75x8 + 60x6 + 40x4) = 104,9(cm2) 43/ Tiết diện hiệu trụ: QT = khq Qbt = 0,95 104,9 = 99,66 (cm2) 44/ Tổng chiều dày bậc thang trụ: dt = (18 + 11 + 10 + +6 +4) = 114 (mm) = 11,4 (cm) 45/ Số thép dùng bậc: 18 = 72 0, - Bậc : n1 = 11 = 44 0, - Bậc : n2 = 10 = 40 0, - Bậc : n3 = = 32 0, - Bậc : n4 = = 24 0, - Bậc : n5 = = 16 0,5 - Bậc : n6 = lá.Ta chọn gơng có tiết diện hình chữ nhật có kích thước sau: -Chiều dày gơng chiều dày trụ: bg = dt =11,4 (cm) - Chiều cao gông chiều rộng tập thép thứ trụ: ag=11,5(cm) Tiết diện gông: Qbg = ag bg =11,5 11,4 = 131,1 (cm2) 46/ Tiết diện hiệu gông: Qg = khq Qbg = 0,95 131,1 = 124,55 (cm2) 47/ Số thép dùng gông: bg = 114 = 228 0,5 (lá) hg = 0,5 48/ Tính xác mật độ từ cảm trụ: U1 380 = =1 −4 4, 44 f W Q 4, 44.50.172.99, 66 10 T BT = (T) 49/ Mật độ từ cảm gông: Bg = BT QT 99, 66 = = 0,8(T ) Qg 124,55 ) 50/ Chiều rộng cửa sổ: c = (a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22 = (1 + 1,068 + + 0,96) +2 = 10,056 (cm) 51/ Khoảng cách tâm trục: c’ = c + d = 10,056 + 12 = 22,056 (cm) 52/ Chiều rộng mạch từ: L = c + d = 10,056 + 12 = 56,112 (cm) 53/ Chiều cao mạch từ: H = h + ag = 28 + 11,5 = 51 (cm) 54/ Thể tích trụ: VT = QT h = 99,66 28 = 8371,44(cm3) = 8,37144 (dm3) 55/ Thể tích gơng: Vg = Qg L = 124,55 56,112 = 13977,5 (cm3) = 13,9775 (dm3) 56/ Khối lượng trụ: MT = VT mFe = 8,37144 7,85 = 65,7 (kg) 57/ Khối lượng gông: Mg = Vg mFe =13,9775 7,85 = 109,72 (kg) 58/ Khối lượng sắt: MFe = MT + Mg = 65,7 +109,72 = 175,42 (kg) 59/ Thể tích đồng: VCu = (S1 l1 + S2 l2 ) = ( 13,2 10-4.814,21 + 49,29 10-4 276) = 7,3 (dm3) 60/ Khối lượng đồng: MCu = VCu mCu = 7,3 8,9 = 64,97 (kg) • Tính thông số máy biến áp Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp 750C: l1 81, 421 = 0, 02133 = 0,132 S1 13, (Ω ) R1 = ρ ρ = 0,02133Ωmm / m Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp 750C: R2 = ρ l2 27, = 0, 02133 = 0, 012 S2 49, 29 (Ω ) Điện trở máy biến áp quy đổi thứ cấp: 2 W 46 RBA = R2 + R1 ÷ = 0, 012 + 0,132 ÷ = 0, 0214Ω 172 W1 Sụt áp điện trở mba: ∆U r = RBA I d = 0, 0214.166 = 3,55(V ) Điện kháng mba quy đổi thứ cấp: B + Bd r X BA = 8π (W2 ) tb . cd10 + d .ω.10 −7 h1 1, 068 + 0,96 −2 18, 096 X BA = 8π ( 46 ) 0, 01 + 10 ÷.314.10 −7 ÷ 25, 26 Ω XBA = 0,063( ) Điện cảm mba quy đổi thứ cấp: LBA = X BA 0, 063 = = 0, 0002( H ) = 0, 2(mH ) ω 314 Sụt áp điện kháng máy biến áp: π π ∆U x = X BA I d = 0, 063.166 = 10,95(V ) π π X BA = 0, 063 = 0, 066(Ω) 3 Sụt áp máy biến áp: Rdt = ∆U BA = ∆U r2 + ∆U x2 = 3,552 + 10,952 = 11,51(V ) Điện áp động có góc mở α = 10 : U = U d cos α − 2∆U v − ∆U BA U= 236,6.cos00 -2.1,7 – 11,51 = 221,69(V) 10 Tổng trở ngắn mạch quy đổi thứ cấp: 2 Z BA = RBA + X BA = 0.02142 + 0, 0632 = 0, 0665(Ω) ... 220 + 2.1, + + 13, = = 236 , 6(V ) cos α cos 00 3/ Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: U d 236 , K u = 2 ,34 = 101,1 (V) U2 = 4/ Xác định công suất tối đa tải Pdmax = Udo.Id = 236 ,6. 63 = 14905,8 (VA)... cấp máy biến áp 750C: l1 81, 421 = 0, 02 133 = 0, 132 S1 13, (Ω ) R1 = ρ ρ = 0,02 133 Ωmm / m Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp 750C: R2 = ρ l2 27, = 0, 02 133 = 0, 012 S2 49, 29 (Ω ) Điện trở máy biến... 53/ Chiều cao mạch từ: H = h + ag = 28 + 11,5 = 51 (cm) 54/ Thể tích trụ: VT = QT h = 99,66 28 = 837 1,44(cm3) = 8 ,37 144 (dm3) 55/ Thể tích gơng: Vg = Qg L = 124,55 56,112 = 139 77,5 (cm3)