tính chọn các thông số của mạch động lực

tính chọn các thông số của mạch động lực I. Tính chọn van động lực Các van động lực đợc lựa chọn dựa vào các yếu tố cơ bản là: dòng tải I d = 30(A) , sơ đồ chỉnh lu tia ba pha, điều kiện toả nhiệt, điện áp làm việc U d = 100(V). Các thông số cơ bản của van động lực đợc tính nh sau: Điện áp ngợc của van đợc tính: U lv = k nv . U 2 với U 2 = U d /k u ).(, , . V k U kU U d nvlv 4209 171 100 6 === Trong đó: U d , U 2 , U lv - điện áp tải, nguồn xoay chiều, ngợc của van; k nv = 2,45: hệ số điện áp ngợc. k u = 1,17: hệ số điện áp tải. Để có thể chọn van theo điện áp hợp lý, thì điện áp ngợc của van cần chọn phải lớn hơn điện áp làm việc, qua một hệ số dự trữ k dtU U nv = k dtU .U lv . U nv = 1,8.209,4 = 377(V) k dtU : đợc chọn bằng 1,8. Dòng điện làm việc của van đợc chọn theo dòng điện hiệu dụng của sơ đồ đã chọn (I lv = I hd ). Dòng điện hiệu dụng đợc tính: I hd = k hd . I d I hd = 0,577.30 = 17,32(A). Trong đó: I hd , I d - Dòng điện hiệu dụng của van và dòng điện tải; k hd = 0,577- Hệ số xác định dòng điện hiệu dụng. Để van bán dẫn có thể làm việc an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt chúng ta phải chọn và thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý. Theo điều kiện toả nhiệt đã đợc chọn tiến hành tính thông số dòng điện định mức của van cần có. Do tổn hao trên van P >20W đợc chọn dòng điện làm việc tới 40% I đmv , khi có cánh toả nhiệt với đủ diện tích bề mặt cho phép van làm việc tới 40%I đmv (I đmv > 2,5.I lv ), I đmv = k i . I lv = 2,5 . 17,32 = 43,3 A Để có thể chọn đợc van cho làm việc với các thông số định mức cơ bản trên, chúng ta tra bảng thông số các van ( diod, tiristor) chọn các van có thông số điện áp ngợc (U nv ), dòng điện định mức(I đmv ) lớn hơn gần nhất với thông số đã tính đợc ở trên. Theo cách đó ở đây chúng ta có chọn thông số van: Tiristor loại S4050J có các thông số định mức: Dòng điện định mức của van I đmv =50 A, Điện áp ngợc cực đại của van U nv = 400 V, Độ sụt áp trên van U = 1,8 V, Dòng điện dò I r = 1 mA, Điện áp điều khiển U đk = 1,5 V, Dòng điều khiển I đk = 40mA. C R T II. chọn bảo vệ 1. bảo vệ quá áp cho van: Để bảo vệ xung điện áp trong quá trình đóngcắt các van chúng ta mắc song song với van bán dẫn một mạch R-C tạo mạch vòng phóng tích quá độ chọn R=10 ;C=2,2 F à . 2. Bảo vệ ngắn mạchvà quá tải về dòng điện: 100mm 100mm 50mm 7mm 32mm I. Cánh toả nhiệt của Tristor Ta chọn cầu chì với I bv =1,2.I lv . 3. bảo vệ quá nhiệt Diện tích toả nhiệt đợc tính: 2 4 444 10.9.8 32 . cm k P S m m == = s m :diện tích bề mặt toả nhiệt. cc P:tổn hao công suất(w). T: độ chênh nhiệt so với môi trờng. ` Với cánh toả nhiệt ta đã chọn có thông số trên diện tích toả nhiệt thực là: 2)2 480(4800032.25.2.632.100.2.6 cmmmS thực ==+= vậy cánh toả nhiệt thoả mãn điều kiện toả nhiệt. III. Tính toán máy biến áp 1.Các đại lợng ban đầu: Điện áp chỉnh lu không tải U do = U d + U v + U ba + U dn Trong đó: U d - điện áp chỉnh lu; U v - sụt áp trên các van ; U ba = U r + U l - sụt áp bên trong biến áp khi có tải; U dn - sụt áp trên dây nối = 0; U do = U d + U v + U ba + U dn U do = 100 + 1,55 +10 = 111,55. Xác định công suất tối đa của tải ví dụ với tải chỉnh lu xác định P dmax = U do . I d = 111,55.30 = 3346 (W) Công suất biến áp nguồn cấp đợc tính S ba = k s . P dmax =1,345.3346 = 4501 (W) Trong đó : S ba - công suất biểu kiến của biến áp [W]; k s =1,345 - hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực P dmax - công suất cực đại của tải [W]. 2.Tính toán sơ bộ mạch từ Tiết diện trụ Q Fe của lõi thép biến áp đợc tính từ công suất: )(73,38 3 4500 2 cm m S Q ba Fe === Trong đó : S ba - công suất biến áp tính bằng [W]; k Q - hệ số phụ thuộc phơng thức làm mát; k Q = 6 nếu là biến áp khô; m - số trụ của máy biến áp( có m=3) f - tần số nguồn điện xoay chiều f=50 Hz. 2-1.Tính toán các thông số điện áp và dòng điện của các cuộn dây. Điện áp của các cuộn dây. Điện áp cuộn dây thứ cấp đợc tính: U d k U U 0 2 = )(34,95 17,1 55,111 V == Trong đó: U d0 - tính từ trên. k U - tra từ hệ số điện áp chỉnh lu bảng1= 1,17. Điện áp cuộn dây sơ cấp U 1 bằng điện áp nguồn cấp = 220 (V). Dòng điện của các cuộn dây có thể đợc tính bằng. . Giá trị hiệu dụng dòng điện chạy trong mỗi pha thứ cấp MBA I 2 )(32,17 3.34,95 5,3346.48,1 . 2 2 A U Pk dms === Giá trị hiệu dụng dòng điện chạy trong mỗi pha sơ cấp MBA I 1 )(13,6 220.3 5,3346.209,1 . 1 1 A Um S ba === Sau khi đã có công suất của tải và các thông số điện áp và dòng điện, theo sự hiểu biết của ngời thiết kế, tiếp theo tiến hành tính toán các thông số cơ bản còn lại của biến áp động lực. Số vòng dây của cuộn sơ cấp đợc tính 256 1.734,38.50.44,4 10.220 .44,4 10. 44 1 == BQf U W Fe (vòng) Trong đó: W 1 - số vòng dây của cuộn dây sơ cấp cần tính U - điện áp của cuộn dây cần tính [V]; B - từ cảm (chọn =1 T). Q Fe - tiết diện lõi thép [cm 2 ]. Số vòng dây của cuộn thứ cấp đợc tính 111 1.734,38.50.44,4 10.5.111 .44,4 10. 44 2 == BQf U W Fe (vòng) 2-2.Tính tiết diện dây dẫn: J I S Cu = (mm 2 ) Trong đó : I - dòng điện chạy qua cuộn dây [A]; J - mật độ dòng điện trong MBA chọn 2,0 [A/mm 2 ] Tính tiết diện dây dẫn cuộn sơ cấp: )(9,6 5,2 32,17 2 1 1 mm J I S Cu == Theo bảng số liệu ta chọn dây dẫn hình chữ nhật có chiều dầy: a = 1,35(mm); chiều rộng: b = 5,1(mm). Tính tiết diện dây dẫn cuộn thứ cấp: )(45,2 5,2 13,6 2 2 2 mm J I S Cu == Theo bảng số liệu ta chọn dây dẫn hình chữ nhật có chiều dầy: a = 1,08(mm); có chiều rộng: b =2,44(mm) 2-3.Tính kích thớc mạch từ Chọn sơ bộ các kích thớc cơ bản của mạch từ Chọn hình dáng của trụ Chọn lá thép: thờng lá thép có các độ dày 0,35 mm và 0,5 mm Diện tích cửa sổ cần có: Q cs = Q cs1 + Q cs2 Q cs1 =k lđ .W 1 .S Cu1 = 3.256.2,43 =1866 (mm 2 ). Q cs2 =k lđ .W 2 .S Cu2 = 3.111.6,8 = 2264 (mm 2 ) Trong đó: Q cs ,- diện tích cửa sổ [mm 2 ]; Q cs1 ,Q cs2 - cuộn sơ cấp và thứ cấp chiếm chỗ [mm 2 ]; W 1 , W 2 - số vòng dây sơ, thứ cấp; S Cu1 , S Cu2 - tiết diện dây quấn sơ, thứ cấp[mm 2 ]; k lđ - hệ số lấp đầy chọn = 3,0 Chọn kích thớc cửa sổ: Khi đã có diện tích cửa sổ Qcs, cần chọn các kích thớc cơ bản (chiều cao h và chiều rộng c với Qcs = c.h) của cửa sổ mạch từ. Các kích thớc cơ bản này do ngời thiết kế tự chọn dựa vào các hệ số phụ m=h/a; n = c/a; l = b/a. Kinh nghiệm cho thấy đối với lõi thép hình III thì m = 2,5; n = 0,5; l = 1; là tối u hơn cả. Chiều rộng toàn bộ mạch từ C = 2c + x.a =2c +3a (x = 3 là biến áp ba pha), chiều cao mạch từ H = h + z.a = h +2a (z = 2 nếu là biến áp ba pha) Ta có: Q Fe = a.b = 38,73 ( cm 2 ) =a 2 . a )(2,673,38 cm== ; h =2,5.a chọn: a=60(mm) h=120(mm) Hình dáng kết cấu mạch từ : 2-4. Kết cấu dây quấn: Dây quấn đợc bố trí theo chiều dọc trụ với mỗi cuộn dây đợc cuốn thành nhiều lớp dây, mỗi lớp dây đợc quấn liên tục các vòng dây sát nhau. Các lớp dây cách điện với nhau bằng các bìa cách điện. Cách tính các thông số này nh sau: Khi dây quấn chữ nhật đợc tính: b hH c C a c n g l b hh W = 1 W il :Số vòng dây trên mỗi lớp Trong đó: b n - chều rộng của dây quấn chữ nhật kể cả cách điện. h g - khoảng cách cách điện, chọn trong khoảng 6mm. Dây quấn sơ cấp: 653 11442 6120 1 , ,., = = n g l b hh W (vòng) Dây quấn thứ cấp: 43 11053 6120 2 = = , n g l b hh W (vòng) Số lớp dây trong cửa sổ đợc tính bằng tỷ số W - Số vòng dây của cuộn dây W 1 hoặc W 2 cần tính trên số vòng dây trên một lớpW 1l Dây quấn sơ cấp: 74 53 256 1 1 1 .=== l ld W W S 5 (lớp) Dây quấn thứ cấp: 362 43 111 2 2 2 === , l ld W W S (lớp) Bề dày của mỗi cuộn dây bằng tổng bề dày của các lớp dây a. s ld cộng cách điện các lớp dây trong cuộn dây cần tính lớp cd.s ld . Bd ct = a. s ld + cd.s ld Trong đó: Bd ct - bề dầy của cuộn dây cần tính, cd - bề dày của bìa cách điện. Bìa cách điện có các độ dày: 0,3 mm. Cuộn dây sơ cấp rộng Bd 1 = 5.1,08+5.0,5 = 7,9( mm). Cuộn dây thứ cấp rộng Bd 2 = 3.1,35+3.0,5 =5,55( mm). Tổng bề dày các cuộn dây Bd [...]... lợng đồng bằng tích của thể tích cuộn dây đồng VCu cần tính với trọng lợng riêng của đồng mCu: MCu = VCu.mCu (kg) Trong đó: VCu - thể tích khối đồng của các cuộn dây và đợc tính [dm3]; VCu = SCu.l Trong đó: SCu - tiết diện dây dẫn [dm2]; l - chiều dài của các vòng dây [dm]; mCu = 8,9kg/dm3 Các vòng trong cuộn dây có chu vi khác nhau cho nên chúng ta hay lấy chu vi trung bình để tính. : Dtb a L = W.4... tích đồng của MBA là: Vcu=3.(Vcu1+ Vcu2)=3.(0,241+0,216)=1,37(dm3) Khối lợng đồng của MBA là: MCu = VCu mCu = 1,37.8,9=12,2(kg) Khối lợng của MBA là: MMBA= MCu+ MFe=12,2 + 28,26 41(kg) 3 .Tính toán kiểm nghiệm 3-1 .Tính tổng sụt áp bên trong biến áp Điện áp rơi trên điện trở: Trong đó: R1, R2 - điện trở thuần của các cuộn dây sơ và thứ cấp : R = .l/S Với: = 0.0000172 mm - điện trở suất của đồng;... bình của cuộn dây Đờng kính trung bình của cuộn dây trong cùng thứ cấp đợc tính: 1 Dtb2 = a + ( 2.cd1 + 2.Bd 2 ) 2 cdt - cách điện trong cùng với lõi Bd2-bề rộng cuộn dây thứ cấp 1 Dtb 2 = 60 + ( 2.6 + 2.5,55) = 71,55 2 VCu2 = W2.4.Dtb2.Sdq2 =111.4.71,55.6,8 == 0,216(dm3) Đờng kính trung bình của cuộn dây trong cùng sơ cấp đợc tính: 1 Dtb1 = a + (2.cd1 + 2.Bd 1 ) + ( 2.cd 2 + 2.Bd 2 ) 2 cd2 - cách... Trong đó: W2 - Số vòng dây thứ cấp biến áp Rbk - Bán kính trong cuộn dây thứ cấp h - Chiều cao cửa sổ lõi thép [m] cd - Bề dầy các cách điện các cuộn dây với nhau Bd1, Bd2 - Bề dầy cuộn dây sơ và thứ cấp [m] = 314 rad Điện trở ngắn mạch máy biến áp 2 2 w 111 rnm = r2 + 2 * r1 = 0,06 + 0,55 = 0.16 ( ) w 256 1 2 2 z nm = rnm + xnm = 0,16 2 + 0,072 2 = 0,175 ( ) Tổng trở ngắn mạch máy biến... dầy cuộn dây sơ và thứ cấp; cd1, cd2 - bề dày cách điện trong cùng và ngoài cùng Kích thớc hợp lý giữa cuộn dây và trụ c = c - 2.Bd với biến áp ba pha trong khoảng (0,5 - 2)cm c = c - 2.Bd = 0,5ữ2(cm) Do đó ta chọn c = 70(mm) Suy ra c =1,8(cm) 2.5 Khối lợng sắt và đồng sử dụng: Khối lợng sắt bằng tích của thể tích trụ và gông VFe nhân với trọng lợng riêng của sắt mFe: MFe = VFe.mFe (kg) Trong đó: VFe... chiều dài và tiết diện của dây dẫn [mm]; Id - dòng điện tải một chiều [A] l = S R= R2= R1= . Dtb W 1 S () l2 3,14.71,55.111 = 0,172.10 4 = 0,06 S2 6,8 l1 3,14.97.256 = 0,172.10 4 = 0,55 S1 2,43 () ()  U r = R2 + R1 W2 W 1 2 2 111 I d = 0.06 + 0,55 .30 = 4,6(V ) 256 Điện áp rơi trên điện kháng Ux = mf X.Id/ Ux = 3 0,072.30/3,14=2,06(v) Trong đó: mf - số pha biến áp R X n... mạch máy biến áp 2 2 w 111 rnm = r2 + 2 * r1 = 0,06 + 0,55 = 0.16 ( ) w 256 1 2 2 z nm = rnm + xnm = 0,16 2 + 0,072 2 = 0,175 ( ) Tổng trở ngắn mạch máy biến áp: Điện áp ;dòng điệnngắn mạch phần trăm của máy biến áp: I nm = U 2 dm 111,5 = = 638( A) Z nm 0,175 U nm 0 0 = 30 0,175 100 = 4,7% 111,55 . tính chọn các thông số của mạch động lực I. Tính chọn van động lực Các van động lực đợc lựa chọn dựa vào các yếu tố cơ bản là: dòng. có thể chọn đợc van cho làm việc với các thông số định mức cơ bản trên, chúng ta tra bảng thông số các van ( diod, tiristor) chọn các van có thông số điện