Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha

Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha Điện năng là một nguồn năng lượng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống sản suất. Năng lượng này hầu như là năng lượng điện xoay chiều. Trong khi đó năng lượng điện một chiều không kém phần quan trọng như: + Truyền điện cho động cơ điện một chiều + Cung cấp cho các mạch điện tử, sạc acquy.. Vì vậy, cần biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều, để làm được điều này, ta dùng các bộ chỉnh lưu. Chỉnh lưu là biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, nghĩa là biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều trên tải. Sự biến đổi đó được thực hiện nhờ các thiết bị bán dẫn. Chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều nhất định như: Diod, Tiristor… Có 2 loại chỉnh lưu: + Chỉnh lưu không điều khiển (Diod) : Không thay đổi được điện áp trên tải. + Chỉnh lưu có điều khiển (Tiristor) : Thay đổi được điện áp trên tải. Ở đây, ta chỉ xét về bộ chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển và và mạch điều khiển bộ chỉnh lưu này. Với những ứng dụng hết sức phổ biến trên, đồ án môn học mạch điện tử này là một bài kiểm tra khảo sát kiến thức về môn học của mỗi sinh viên và cũng là điều kiện để sinh viên ngành KTĐ ĐT chúng em tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về môn học cũng như ngành nghề mình đang theo học.

Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha LỜI MỞ ĐẦU Điện nguồn lượng chiếm vị trí quan trọng đời sống sản suất Năng lượng lượng điện xoay chiều Trong lượng điện chiều không phần quan trọng như: + Truyền điện cho động điện chiều + Cung cấp cho mạch điện tử, sạc acquy Vì vậy, cần biến đổi lượng điện xoay chiều thành lượng điện chiều, để làm điều này, ta dùng chỉnh lưu Chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp chiều, nghĩa biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều tải Sự biến đổi thực nhờ thiết bị bán dẫn Chỉ cho dòng điện qua theo chiều định như: Diod, Tiristor… Có loại chỉnh lưu: + Chỉnh lưu không điều khiển (Diod) : Không thay đổi điện áp tải + Chỉnh lưu có điều khiển (Tiristor) : Thay đổi điện áp tải Ở đây, ta xét chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển và mạch điều khiển chỉnh lưu Với ứng dụng phổ biến trên, đồ án môn học mạch điện tử kiểm tra khảo sát kiến thức môn học sinh viên điều kiện để sinh viên ngành KTĐ - ĐT chúng em tự tìm hiểu nghiên cứu kiến thức mơn học ngành nghề theo học SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha Quy Nhơn, ngày 18 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Dương Đỗ Quốc Mục lục LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN BỘ CHỈNH LƯU 1.1 TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH TIA PHA: 1.1.1 Sơ đồ: 1.1.2 Nguyên lý hoạt động: PHẦN II 10 THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU 10 2.1 CHỌN VAN: 10 2.2 THIẾT KẾ MẠCH TẠO XUNG: .10 2.2.1 Xác định yêu cầu : .10 2.2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển: 12 2.2.3 Nguyên tắc điều khiển: .12 2.3 Lựa chọn thiết kế mạch điều khiển: 14 2.3.1 Vi mạch TCA 780: 14 2.3.2 Khâu khuếch đại xung: .17 2.4 Phân tích hoạt động mạch điều khiển: 19 2.5 Tính chọn thông số phần tử mạch điều khiển: 21 2.5.1 Tính chọn phần tử khâu khuếch đại xung: 21 2.5.2 Chọn phần tử bên TCA 780: .22 2.5.3 Tính tốn máy biến áp đồng pha: 22 2.5.4 Tính chọn biến áp xung: 23 PHẦN III 29 SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU .29 3.1 TÍNH TỐN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU 29 3.1.2 TÍNH SƠ BỘ MẠCH TỪ .30 3.1.3 TÍNH TỐN DÂY QUẤN .31 3.1.4 KẾT CẤU DÂY DẪN SƠ CẤP 32 3.1.5 KẾT CẤU DÂY QUẤN THỨ CẤP .34 3.1.6 TÍNH KÍCH THƯỚC MẠCH TỪ 36 3.1.7 TÍNH KHỐI LƯỢNG CỦA SẮT VÀ ĐỒNG 38 3.1.8 TÍNH CÁC THƠNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 40 PHẦN I TỔNG QUAN BỘ CHỈNH LƯU 1.1 TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH TIA PHA: 1.1.1 Sơ đồ: A a T1 B b T2 c T3 C Rd Ld Hình 1.1: Sơ đồ chỉnh lưu tia pha  Sơ đồ chỉnh lưu pha: Gồm máy biến áp pha có thứ cấp nối Y o, pha Thyristor nối với tải hình 1.1  Điều kiện cấp xung điều khiển chỉnh lưu: +Thời điểm cấp xung điện áp pha tương ứng phải dương so với trung tính +Khi biến áp đấu hình (Y)trên pha A,B,C nối van.3 catod đấu chung cho điện áp dương tải ,còn trung tính biến áp, điện áp âm Ba pha dịch góc 120 o theo SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha đường cong điện áp pha ,có điện áp pha dương điện áp pha khoảng thời gian 1/3 chu kì +Nếu có Thyristor khác dẫn điện áp pha tương ứng phải dương pha Vì phải xét đến thời gian cấp xung Góc mở tự nhiên: +Góc mở xác định từ lúc điện áp đặt lên van tương ứng chuyển từ âm đến (từ đóng sang khố) bắt đầu đặt xung điều khiển vào +Điện áp gây nên trình chuyển mạch: điện áp dây + Trong : : góc dẫn : góc chuyển mạch 1.1.2 Nguyên lý hoạt động: a) Xét góc mở  = 0: u U2 a U2b U2c E ωt i1 E ωt i2 E ωt i3 E ωt id SVTH: Dương Đỗ Quốc O O Trang O O ωt Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha - Điện áp pha thứ cấp máy biến áp 2a =2.Sin ωt 2b 2c =2.Sin (ωt-2π/3) =2.Sin (ωt+2π/3) - Qua hình ta thấy:  Tại thời điểm O1+α (α=0).Phát xung cho T1 -> T1 dẫn, T2; T3 khoá a -> T1-> Tải -> ta có: Ud=2a ; i1=  Tại thời điểm O2+α (α=0).Phát xung cho T2 -> T2 dẫn, T1; T3 khoá a -> T2-> Tải -> ta có: Ud=2b; i2=  Tại thời điểm O3+α (α=0).Phát xung cho T3 -> T3 dẫn, T1; T2 khoá a -> T3-> Tải -> ta có: Ud=2c; i3= Trong đó: R: điện trở động E: suất điện động phản kháng động Id  ud  E R Ud: điện áp chỉnh lưu b) Xét góc mở   : Giả thiết tải : R, L,Eu , chuyển mạch tức thời - Điện áp pha thứ cấp máy biến áp 2a =2.Sin ωt SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha 2b 2c =2.Sin (ωt-2π/3) =2.Sin (ωt+2π/3) * Khoảng V1 từ thời điểm O1+α -> O2+α Tại thời điểm O1+α Phát xung cho T1 -> T1 dẫn, T2; T3 khoá, lúc này: T1 mở, T2, T3 đóng, lúc này: +Điện áp chỉnh lưu điện áp U2a : Ud = U2a +Dòng điện chỉnh lưu dòng điện qua van T1: id = Id = i1 +Dòng điện qua T2, T3 0: i2 = i3 = Trong khoảng V1: U2b từ âm chuyển lên đến khoảng O2+ α, U2b đạt đến đến khoảng O2+ α phát xung cho T2 -> T2 mở, đồng thời T1 đóng kết thúc khoảng V 1, bắt đầu khoảng V2 * Khoảng V2: từ O2+α -> O3+α Lúc : T2 mở, T1, T3 đóng +Điện áp chỉnh lưu điện áp u2: Ud = U2b +Dòng điện chỉnh lưu dòng điện dòng điện qua van 2: id = Id = i2 +Dòng điện qua T1, T3 0: i1 = i = Trong khoảng V2: U2c từ âm chuyển lên đến khoảng O3+ α, U2c đạt đến đến khoảng O3+ α phát xung cho T3 -> T3 mở, đồng thời T2 đóng kết thúc khoảng V 2, bắt đầu khoảng V3 * Khoảng V3: từ O3+α -> O4+α Lúc : T3 mở, T1, T2 đóng SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang Đồ án mơn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha +Điện áp chỉnh lưu điện áp u3: Ud = U2c +Dòng điện chỉnh lưu dòng điện dòng điện qua van 3: id = Id = i3 +Dòng điện qua T1, T2 0: i1 = i = Trong khoảng V3: U2a từ âm chuyển lên đến khoảng O4+ α, U2a đạt đến đến khoảng O4+ α phát xung cho T1 -> T1 mở, đồng thời T3 đóng kết thúc khoảng V 3, bắt đầu lại khoảng V1 Trong mạch ,dạng sóng dòng điện phụ thuộc vào tải, tải trở dòng điện id dạng sóng ud ,khi điện kháng tải tăng lên ,dòng điện trở nên phẳng hơn, L d tiến tới vơ dòng điện id không đổi, id = Id Trị trung bình điện áp tải: Ud  3 5  � 2.U sin  d    6U cos   1,17U 2cos 2 Trong :  : Góc mở Thyristor Trùng dẫn: ec  2.U sin(  2 ) Giả sử T1 cho dòng chạy qua, iT1 = Id Khi cho xung điều khiển mở T2 Cả Thyristor T1 T2 cho dòng chảy qua làm ngắn mạch nguồn ea eb Nếu chuyển gốc toạ độ từ sang ta có: Điện áp ngắn mạch: SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha Dòng điện ngắn mạch xác định phương trình: Do đó: Ngun tắc điều khiển Thyristor : Khi anod Thyristor dương Thyristor kích mở Thời điểm pha giao coi góc thơng tự nhiên Thyristor Các Thyristor mở với góc mở nhỏ Tại thời điểm có Thyristor dẫn ,như dòng điện qua tải liên tục, t dẫn 1/3 chu kì.còn điện áp tải gián đoạn thời gian dẫn Thyristor nhỏ Tuy nhiên, TH dòng điện trung bình Thyristor 1/3 Id khoảng thời gian Thyristor dẫn dòng điện Thyristor dòng điện tải Dòng điện Thyristor khố = Điện áp Thyristor phải chịu điện dây pha có Thyristor khố với pha có Thyristor dẫn Khi tải trở dòng điện điện áp tải liên tục hay gián đoạn phụ thuộc vào góc mở Thyristor +Nếu   30  Ud , Id liên tục Ud Id +Nếu  Ud > 30  Ud , Id gián đoạn T2 Id t I1 t1 t2 t3 t4 α t I2 t I3 t UT1 t SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang Hình 1.3: Giản đồ đường cong = 30o tải trở Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha Ud Ud Id T2 Id t I1 α t I2 t I3 t UT1 t SVTH: Dương Đỗ Quốc Hình 1.4 :Giản đồ đường cong góc mở = 60o Trang Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 10 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha PHẦN III THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU 3.1 TÍNH TỐN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU: Ta chọn máy biến áp pha trụ, có sơ đồ đấu dây ∆∕Y, làm mát tự nhiên khơng khí THƠNG SỐ CƠ BẢN : + Điện áp cuộn dây: Điện áp pha sơ cấp máy biến áp: U1 = 380 (V) Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: Phương trình cân điện áp có khơng tải: Udo.cos αmin= Ud + 2∆Uv + ∆Udn + ∆Uba (3.3) Trong đó: Ud : Điện áp chỉnh lưu αmin = 10° : góc dự trữ có suy giảm điện áp lưới ∆Uv = 1,8 (V) : sụt áp Thyristor ∆Udn ≈ : sụt áp dây nối ∆Uba = ∆Ur + ∆Ux : sụt áp điện trở điện kháng máy biến áp Sơ ∆Uba = 5% Ud = 220×5% = 11 (V) Suy Udo= = = 238,22 (V) Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: Uuf = = = 203,6 (V) + Dòng điện cuộn dây: Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp: I2= Id = = 98,15 (A) Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp: I1 = kBA I2 = I2= 98,15= 52.588 (A) SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 31 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha 3.1.2 Tính sơ mạch từ: + Tiết diện sơ trụ QFe : QFe = kQ Sba m f Trong đó: Sba : Cơng suất biến áp kQ : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy k Q = (biến áp khô) m : Số pha máy biến áp (m=3) f : tần số nguồn điện xoay chiều (f = 50hz) Công suất biến áp nguồn cấp tính : Sba = kS Pdmax = kS×Udo×Id = 1,345 × 238,22 × 170 = 75047,503 (W) Trong : ks : Hệ số cơng suất theo sơ đồ mạch động lực (k s = 1,345) Pdmax : Công suất cực đại tải [W] Suy ra: QFe = kQ Sba m f = = 134,207 (cm2) + Đường kính trụ : == 13,072(cm)  Chuẩn hố đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 13 (cm) + Chọn loại thép: SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 32 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha Ta chọn loại thép 330, thép có độ dày 0,5 (mm) Chọn sơ mật độ từ cảm trụ B = Tesla 6/Chọn tỷ số : m = = 2,5 (m = – 2,5) � h = 2,5×dFe = 2,5×13 = 32.5 (cm) Suy : chọn chiều cao trụ 33 (cm) 3.1.3 Tính tốn dây quấn: + Số vòng dây pha sơ cấp máy biến áp: U1 W1 = 4, 44 f B.QFe = = 127,543 (vòng) Trong : B : Từ cảm (B=1) Chọn W1 = 128 (vòng) + Số vòng dây pha thứ cấp máy biến áp: 203, W2 = ×W1 = 380 × 128 = 68,581 (vòng) Chọn W2 = 69 (vòng) + Chọn sơ mật độ dòng điện máy biến áp: Đối với dây dẫn đồng, máy biến áp khơ : J = 2÷2,75[A/mm2] � Chọn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) + Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp: S1 = = = 19.123 (mm2) + Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp: S2 = = = 35,691 (mm2) Như vậy, với tiết diện ta chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 33 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha Tra bảng p.5 tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Thiết Bị Điện Tử Cơng Suất Trần Văn Thịnh ta kích thước dây sau: - Ở cuộn sơ cấp: S1= 19,123 (mm2) -> chọn S1 = 20,5 (mm2) Với a1 = 2.1 (mm) b1 = 10 (mm) Chọn cách điện hai phía dây 0.5 (mm) ta được: a1 = 2.6 (mm) b1 = 10.5 (mm) Tính lại mật độ dòng điện cuộn sơ cấp: J1 = = = 2,565 (A/mm2) - Ở cuộn thứ cấp: S2 = 35,691 (mm2) -> chọn S2 = 37,6 (mm2) Với a2 = 2,63 (mm) b2 = 14,5 (mm) Chọn cách điện hai phía dây 0,6 (mm) ta được: a2 = 3,23 (mm) b2 = 15,1 (mm) Tính lại mật độ dòng điện cuộn sơ cấp: J2 = = = 2,61 (A/mm2) 3.1.4 Kết cấu dây dẫn sơ cấp: Thực dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục + Tính sơ số vòng dây lớp cuộn sơ cấp: W1l = kc = 0,95 = 2,714 (vòng) => Chọn W1l = (vòng) Trong : h - chiều cao trụ hg - khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp h g = 1,5 (cm) SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 34 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha Kc - hệ số ép chặt kc = 0,95 + Tính sơ số lớp dây cuộn sơ cấp: n1l = = = 42,667 (lớp) + Chọn số lớp n1l = 43 lớp Như 128 vòng chia thành 43 lớp, 42 lớp đầu lớp có vòng, lớp thứ 43 có vòng + Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp: Wl1 �b1 h1 = k c = = 33,158 (cm) + Chọn ống quấn dây làm vật liệu cách điện có bề dày : S01 = 0,1 (cm) + Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp: cd 01 = (cm) + Đường kính ống cách điện: D1 = dFe + 2×cd01 – 2×S01 = 13 + 2×1 – 2×0,1 = 14,8 (cm) + Đường kính cuộn sơ cấp: Dt1 = D1 + × S01 = 14,8 + × 0,1 = 15 (cm) + Chọn bề dày cách điện lớp dây cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 (mm) + Bề dày cuộn sơ cấp: Bd1 = (a1 + cd11)×n1l = (0.26 + 0,01)×43= 11,61 (cm) + Đường kính ngồi cuộn sơ cấp: Dn1 = Dt1 + 2×Bd1 = 15 + 11,61 = 38,22 (cm) + Đường kính trung bình cuộn sơ cấp : Dtb1 = = = 26,61 (cm) SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 35 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha + Chiều dài dây quấn sơ cấp : l1 = W1 Dtb1 = 128×× 26,61 = 10700,51591 (cm)  107 (m) + Chọn bề dày cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp: cd12 = (cm) 3.1.5 Kết cấu dây quấn thứ cấp: + Chọn sơ chiều cao cuộn thứ cấp: h = h2 = 33,158 (cm) + Tính sơ số vòng dây lớp: W12 = ×kc = × 0,95 ≈ (vòng) + Tính sơ số lớp dây quấn thứ cấp: n12 = = = 34,5 (lớp) Chọn n12 = 35 Lớp + Chọn số lớp dây quấn thứ cấp: Như 69 vòng chia thành 35 lớp, 34 lớp đầu lớp có vòng, lớp thứ 35 có vòng + Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp: h2 = = = 31,789 (cm) + Đường kính cuộn thứ cấp: Dt2 = Dn1 + cd12 = 38,22+ 2× = 40,22 (cm) + Chọn bề dày cách điện lớp dây cuộn thứ cấp: cd21 = 0,01 (cm) + Bề dày cuộn thứ cấp: Bd2 = (a2 + cd21) n12 = (0,323 + 0,01) 35 = 11,655 (cm) + Đường kính ngồi cuộn thứ cấp: Dn2 = Dt2 + Bd2 = 40,22 + 11,655 = 63,53 (cm) SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 36 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha + Đường kính trung bình cuộn thứ cấp: Dtb2 = = = 51,875 (cm) + Chiều dài dây quấn thứ cấp: l2 = W2 Dtb2 = 69 51,875 = 11244,9382 (cm)  112,449 (m) + Đường kính trung bình cuộn dây: D12 Dt1  Dn 2 = = = 39,265 (cm) Suy : r12 = = = 19,633 (cm) + Chọn khoảng cách cuộn thứ cấp: cd 22 = (cm) hg Cdn W1 W2 cd12 W1 W2 cdt Bd2 Bd1 Hình 2-2 :Bố trí cuộn dây biến áp SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 37 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha 3.1.6 Tính kích thước mạch từ: Hình3.2:Sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kì + Đường kính trụ d = 13 (cm), chọn số bậc bậc + Toàn tiết diện bậc thang trụ: Qbt = (1,6×12,5 + 1,1×11,5 + 0,7×10,5 + 0,6×9,5 + 0,4×8,5 + 0,7×6) = 106,6 (cm2) + Tiết diện hiệu trụ: QT = khq Qbt = 0,95×106,6 = 101,27 (cm2) + Tổng chiều dày bậc thang trụ: dt = (1,6 + 1,1 + 0,7 + 0,6 + 0,4 + 0,7) = 10,2 (cm) + Số thép dùng bậc: Bậc 1: n1 = = 64 (lá) Bậc 2: n2 = = 44 (lá) Bậc 3: n3 = = 28 (lá) SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 38 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha Bậc 4: n4 = = 24 (lá) Bậc 5: n5 = = 16 (lá) Bậc 6: n6 = = 28 (lá) Ta chọn gơng có tiết diện hình chữ nhật có kích thước sau: -Chiều dày gơng chiều dày trụ: b = d t = 10,2 (cm) -Chiều cao gông chiều rộng tập thép thứ trụ: a = 12,5 (cm) Tiết diện gông: Qbg = a b = 12,5 10,2 = 127,5 (cm2) + Tiết diện hiệu gông: Qg = khq Qbg = 0,95 127,5 = 121,125 (cm2) + Số thép dùng gông: hg = = = 204 (lá) + Tính xác mật độ từ cảm trụ: BT = = = 1,321 (T) + Mật độ từ cảm gông: Bg = BT = 1,321 = 1,104 (T) + Chiều rộng cửa sổ: c = (cd01 + Bd1 + cd12 + Bd2) + cd22 = (1 + 11,61 + + 11,655) +2 = 52,53 (cm) + Khoảng cách tâm trục: c’ = c + d = 52,53 + 13 = 65,53 (cm) + Chiều rộng mạch từ: L = 2×c + 3×d = × 52,53 + 3× 13 = 144,06 (cm) + Chiều cao mạch từ: SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 39 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha H = h + 2×a = 33 + 2×12,5 = 58 (cm) a H h a/2 c b L/2 L Hình3.4 :Sơ đồ kết cấu lõi thép biến áp 3.1.7 Tính khối lượng sắt đồng: + Thể tích trụ: VT = QT h = × 101,27× 33 = 10025,73 (cm3) + Thể tích gơng: Vg = Qg L = × 121,125 × 144,06 = 34898,535 (cm3) + Khối lượng trụ: MT = VT mFe = 10,025×7,85 = 78,696 (kg) (mFe khối lượng riêng sắt mFe = 7,85 kg/dm3 ) + Khối lượng gơng: Mg = Vg mFe = 34,899×7,85 = 273,957 (kg) + Khối lượng sắt: MFe = MT + Mg = 78,696 + 273,957 = 352,653 (kg) + Thể tích đồng: VCu = 3.(S1.l1 + S2.l2 ) = 3.(20,5.10-4×107.10 + 37,6.104 ×112,449.10) = 19,265 (dm3) + Khối lượng đồng: MCu = VCu mCu = 19,265 × 8,9 = 171,459 (kg) SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 40 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha (mCu khối lượng riêng sắt mCu = 8,9 kg/dm3 ) 11 8,5 21 38 12,56 26,06 52,12 SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 41 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha 18 Hình 2-5 :Sơ đồ kết cấu máy biến áp 3.1.8 Tính thơng số máy biến áp: + Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp 75 0C: R1 = = = 0,111 () Trong : 75 =0,02133() + Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp 75 0C: R2 = = 0,02133 = 0,064 () + Điện trở máy biến áp quy đổi thứ cấp: RBA = R2 + R1 ()2 = 0,064 + 0,111 = 0,096 () + Sụt áp điện trở máy biến áp: ∆Ur = RBA Id = 0,096 × 170 = 16,32 (V) + Điện kháng máy biến áp quy đổi thứ cấp: XBA = π2 (W2)2 () (a12 + ) 10-7 SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 42 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha = π2 692 [0,001 +] 314 10-7 = 0,233() + Điện cảm máy biến áp quy đổi thứ cấp: LBA = = = 0,00074 (H) = 0,74 (mH) + Sụt áp điện kháng máy biến áp: ∆Ux = XBA Id = 0,233 170 = 37,825 (V) Rdt = XBA = 0,233 = 0,222 () + Sụt áp máy biến áp: ∆UBA = = = 41,196 (V) + Điện áp động có góc mở : αmin = 100 U = Udo cosαmin - ∆Uv – ∆UBA= 238,22 cos100 – 2×1,8 – 41,196 = 189,8 (V) + Tổng trở ngắn mạch quy đổi thứ cấp: ZBA = = = 0,252 () + Tổn hao ngắn mạch máy biến áp: ∆Pn = RBA I = 0,096 98,152 = 2774,426 (W) ∆Pn% = 100% = 100% = 3,697% + Tổn hao không tải có kể đến 15% tổn hao phụ: Po = 1,3 nf (MT BT2 + Mg Bg2) = 1,3 1,15 (78,696 1,3212 + 273,957 1,1042) = 704,49(W) ∆Po % = 100% = 100% = 0,939 % + Điện áp ngắn mạch tác dụng: Unr = 100% = 100% = 4,628% + Điện áp ngắn mạch phản kháng: Unx = 100% = 100% = 11,232% SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 43 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha + Điện áp ngắn mạch phần trăm: Un = = = 12,232 (V) + Dòng điện ngắn mạch xác lập: I2nm = = = 807,937 (A) + Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại: Imax = I2nm (1 + e   U nr U nx ) = 807,937 (1 + ) = 1455,721 (A) Imax = 1455,721 (A) < Ipik = 5000 (A) Trong : Ipik : Đỉnh xung max Thyristor + Kiểm tra máy biến áp có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên dòng điện chuyển mạch: Giả sử chuyển mạch từ T1 sang T3, ta có phương trình: LBA = U23 – U2a = U2 sin() = = = 336970,346 (A/s) = 0,336 (A/s) < = 100 (A/s) Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 44 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện tử cơng suất – Nguyễn Bính Nhà xuất khoa học kỹ thuật Điện tử công suất – Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Giáo trình điện tử cơng suất – Trần Trọng Minh Nhà xuất giáo dục Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh Nhà xuất giáo dục Thiết kế máy biến áp điện lực – Phạm Tử Thụ Nhà xuất khoa học kỹ thuật SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 45 ... Trang 24 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha 2.5.3 Tính tốn máy biến áp đồng pha: Máy biến áp đồng pha máy biến áp tạo nguồn cung cấp cho TCA 780 Máy biến áp đồng pha... sơ đồ nối dây ∆∕Ү để tạo độ lệch 30 cách tự nhiên, đồng thời tạo đồng pha máy biến áp thứ cấp Độ dài xung cưa độ dài máy biến áp đồng pha với điện áp điều khiển cực đại là: TCA có dòng vào đồng... việc f = 50 Hz, có khe ∆H = 50 A/m Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển hình tia ba pha  Nguyên lý hoạt động sơ đồ: SVTH: Dương Đỗ Quốc Trang 27 Đồ án môn học Thiết kế nguồn chỉnh