đồ án chỉnh lưu tia 3 FA dung TCA 785

LỜI NÓI ĐẦU Sinh viên thực Bùi Hữu Nghĩa Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan động điện chiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp…………………………………………………Trang Chương 2: Tổng quan chỉnh lưu Tiristor hình tia ba pha Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lưu - động điện chiều (hệ T - Đ) có đảo chiều …………… Trang 13 Chương 3: Tính chọn phần tử mạch động lực ………………………………………………… Trang 21 Chương 4: Tính chọn phần tử mạch điều khiển………………………………………………….Trang 36 Chương 5: Mạch bảo vệ kết luận…………….Trang 44 Tài liệu tham khảo………………………… … Trang 48 Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP Trong nãưn sn xút hiãûn âải, mạy âiãûn mäüt chiãưu váùn âỉåüc coi l mäüt loải mạy quan trng Nọ cọ thãø dng lm âäüng cå âiãûn, mạy phạt âiãûn hay dng nhỉỵng âiãưu kiãûn lm viãûc khạc Âäüng cå âiãûn mäüt chiãưu cọ âàûc âiãưu chènh tọỳc õọỹ rỏỳt tọỳt , vỗ vỏỷy maùy õổồỹc duỡng nhiãưu nhỉỵng ngnh cäng nghiãûp cọ u cáưu cao vãư âiãưu chènh täúc âäü cạn thẹp, háưm m hay giao thäng váûn taíi I- Đặc tính máy điện chiều : Quan hãû täúc âäü vaì mämen âäüng cå goüi laì âàûc cå ca âäüng cå ω = f(M) hồûc n = f(M) Quan hãû giỉía täúc âäü v mämen ca mạy sn xút gi l âàûc cå ca mạy sn xút ωc= f(Mc) hồûc nc= f(Mc) Ngoi âàûc cå, âäúi våïi âäüng cå âiãûn mäüt chiãưu ngỉåìi ta cn sỉí duûng âàûc cå âiãûn âàûc cå âiãûn biãøu diãùn quan hãû giỉía täúc âäü v dng âiãûn mảch âäüng cå: ω = f(I) hồûc n = f(I) Phổồng trỗnh õỷc tờnh cồ: Theo sồ õọử hỗnh (1-1) ta coù thóứ vióỳt phổồng trỗnh cỏn bũng õióỷn ạp ca mảch pháưn ỉïng sau: Rf = + (Rỉ +Rỉ)Iỉ Trong âọ: - âiãûn ạp pháưn ỉïng, (V) E - sỉïc âiãûn âäüng pháưn ỉïng,(V) RKT Rỉ - âiãûn tråí ca mảch pháưn ỉïng CKT Rf - âiãûn tråí phủ ca mảch pháưn ỉïng IKT Våïi: Rỉ = rỉ + rcf + rb + rct UKT Trong âọ: rỉ - âiãûn tråí cuọỹn dỏy phỏửn ổùng Hỗnh 1-1 rcf - õióỷn trồớ cün cỉûc tỉì phủ rb- âiãûn tråí cün b rct- âiãûn tråí tiãúp xục chäøi than Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang Sæïc âiãûn âäüng ca pháưn ỉïng âäüng cå âỉåüc xạc âënh theo biãøu thæïc: Eæ = pN φω = kφω 2πa Trong âọ: p-säú âäi cỉûc tỉì chênh N- säú dáùn tạc dủng ca cün dáy pháưn ỉïng a- säú âäi mảch nhạnh song song ca cün dáy pháưn ỉïng φ-tỉì thäng kêch tỉì dỉåïi mäüt cỉûc tỉì ω-täúc âäü gọc,rad/s k= pN - hãû säú cáúu tảo ca âäüng cå 2πa Nãúu biãøu diãùn sæïc âiãûn âäüng theo täúc õọỹ quay n (voỡng/phuùt) thỗ: Eổ = Ke.n Vồùi: Vỗ váûy: Ke = 2πn n = 60 9.55 pN φn = 60a ω= pN l hãû säú sỉïc âiãûn âäüng cuía âäüng 60a cå Ke = K ≈ 0.105K 9.55 Tỉì biểu thức trên, ta cọ: ω= U æ Ræ + R f − Iæ Kφ Kφ Laì phổồng trỗnh õỷc tờnh cồ õióỷn cuớa õng cồ Mỷt khạc, mämen âiãûn tỉì M ât ca âäüng cå âỉåüc xạc âënh båíi: Mât= Kφ Iỉ Suy ra: Iỉ = M ât Kφ Thay giạ trë Iỉ vo phương trình đặc tính động ta âỉåüc: ω= U ỉ Ræ + R f − M ât Kφ ( Kφ ) Nãúu b qua cạc täøn tháút cå v tọứn thỏỳt theùp thỗ mọmen cồ trón truỷc õọỹng cồ bàịng mämen âiãûn tỉì, ta k hiãûu l M Nghéa l M ât= Me= M Khi âọ ta âỉåüc: Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang U æ Ræ + R f − M Kφ ( K ) ỏy laỡ phổồng trỗnh õỷc tờnh cå ca âäüng cå âiãûn mäüt chiãưu kêch tỉì âäüc láûp Gi thiãút phn ỉïng pháưn ỉïng âỉåüc b â, tổỡ thọng = Const, thỗ caùc phổồng trỗnh õỷc tờnh cồ õióỷn vaỡ phổồng tỗnh õỷc tờnh cồ laỡ tuún Âäư thë ca chụng âỉåüc biãøu âiãøn trãn hỗnh (1-2) laỡ nhổợng õổồỡng thúng Theo caùc õọử thở trãn, Iỉ= hồûc M = ta cọ: ω= = ω0 Kφ ω= ω0: gi l täúc âäü khäng ti l tỉåíng ca âäüng cå U = I nm Rỉ − R f = Mnm Inm, Cn ω = ta cọ: I ỉ = V M = KφInm ω0 ωâm ω I Iâm ω0 ω ωâm I Inm Mâm M nm a Âàûc cå âiãûn b Âàûc cå cuía cuía âäüng cå âiãûn âäüng cå âiãûn mäüt mäüt chiãưu kêch tỉì chiãưu kêch tổỡ õọỹc Hỗnh 1-2 õọỹc lỏỷp lỏỷp M õổồỹc goỹi l dng âiãûn ngàõn mảch v nm mämen ngàõn mảch Mỷt khaùc tổỡ phổồng trỗnh õỷc tờnh in v phng trình đặc tính cọ thãø âỉåüc viãút dỉåïi dảng: ω= U ỉ RI − = ω − ∆ω K φ Kφ ω= Uæ R − M Kφ ( Kφ ) ω0 = Uæ Kφ Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang ∆ω = RI æ RM = ( Kφ ) goüi l âäü sủt täcú âäü ỉïng Kφ våïi giạ trë ca M Xẹt cạc nh hỉåíng cạc tham säú õóỳn õỷc tờnh cồ: Tổỡ phổồng trỗnh õỷc tờnh cồ ta tháúy cọ ba tham säú nh hỉåíng âãún âàûc cå: Tỉì thäng âäüng cå φ, âiãûn ạp pháưn ỉïng U ỉ, v âiãûn tråí pháưn ỉïng âäüng cå.Ta láưn lỉåüt xẹt nh hỉåíng ca tỉìng tham säú âọ: a) nh hỉåíng ca âiãûn tråí pháưn ỉïng: Gi thiãút ràịng =m= Const ω0 φ = φ âm= Const TN(Rn) Rf1 Rf2 Rf3 Mún thay âäíi âiãûn tråí mảch pháưn ỉïng Rf4 M ta näúi thãm âiãûn tråí phủ Rf vaỡo maỷch cphỏửn Hỗnh 1-3 ổùng Trong trổồỡng hồỹp ny täúc âäü khäng ti l tỉåíng: ω0 = U âm = Const Kφ âm Âäü cæïng âàûc cå: ∆M ( Kφ âm ) β= = = var ∆ω Rỉ + R f Khi Rf cng låïn β cng nhåí nghéa l âàûc cå cng däúc Ỉïng våïi R f=0 ta cọ âàûc cå tỉû nhiãn: β TN = ( Kφ âm ) Ræ βTN cọ giạ trë låïn nháút nãn âàûc cå tỉû nhiãn cọ âäü cỉïng hån táút c cạ âỉåìng âàûc cọ âiãûn tråí phủ Nhỉ váûy thay âäøi âiãûn tråí Rf ta âỉåüc mäüt h âàûc Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang bióỳn trồớ nhổ hỗnh (1-5) ổùng vồùi mọứi phuỷ taới Mc naỡo õoù, nóỳu Rf caỡng lồùn thỗ tọỳc âäü cå cng gim, âäưng thåìi dng âiãûn ngàõn mảch v mämen ngàõn mảch cng gim Cho nãn ngỉåìi ta thỉåìng sỉí dủng phỉång phạp ny âãø hản chãú dng âiãûn v âiãưu chènh täúc âäü âäüng cå phêa dỉåïi täúc âäü cå bn b) nh hỉåíng ca âiãûn ạp pháưn ỉïng: Gi thiãút tỉì thäng φ = φ âm= const, âiãûn tråí pháưn ỉïng R ỉ = const Khi thay âäøi âiãûn ạp theo hỉåïng gim so våïi m, ta cọ: Täúc âäü khäng ti: ω ω0 ω01 x = Var ω = x Kφ ω02 âm ω03 Âäü cæïng âàûc cå: ω04 ( Kφ ) = = Const U Rổ Uõm Mc Hỗnh 1-4 U1 U2 U3 U4 M(I) Nhæ váûy thay âäøi âiãûn ạp âàût vo pháưn ỉïng âäüng cå ta âỉåüc mọỹt hoỹ õỷc tờnh cồ song song nhổ trón (Hỗnh 1-4) Ta tháúy ràịng thay âäøi âiãûn ạp (gim aùp) thỗ mọmen ngừn maỷch, doỡng õióỷn ngừn maỷch cuớa âäüng cå gim v täúc âäü âäüng cå cng gim ỉïng våïi mäüt phủ ti nháút âënh Do âọ phỉång phạp ny cng âỉåüc sỉí dủng âãø âiãưu chènh täúc âäü âäüng cå v hản chãú dng âiãûn khåíi âäüng c) nh hỉåíng ca tỉì thäng: Gi thiãút âiãûn ạp pháưn ỉïng U ỉ= m= Const Âiãûn tråí pháưn æïng Ræ = Const Muäún thay âäøi tæì thäng ta thay âäøi dng âiãûn kêch tỉì Ikt âäüng cå Trong trỉåìng håüp ny: U x Täúc âäü khäng ti: ω0 x = Kφ = Var x Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang ( Kφ ) Âäü cæïng âàûc cå: β = − x = Var R ỉ Do cáúu tảo ca âäüng cå âiãûn, thỉûc tãú thỉåìng âiãưu chènh gim tỉì thäng Nón tổỡ thọng giaớm thỗ0x tng, coỡn giaớm ta coï mäüt hoü âàûc cå våïi ω0x tàng dáưn v âäü cỉïng ca âàûc gim dáưn gim tỉì thäng Ta nháûn tháúy ràịng thay âäøi tỉì ω ω02 φ ω01 φ ω0 φ âm Mc ω02 ω01 φ2 φ1 φ âm M Inm a Âàûc cå âiãûn cuía âäüng cå b Âàûc cå ca âäüng cå âiãn mäüt chiãưu kêch tỉì âäüc láûp âiãûn mäüt chiãưu kêch tỉì giaớm tổỡ thọng Hỗnhõọỹc 1-5 lỏỷp giaớm tổỡthọng thọng: U âm = Const Rỉ Dng âiãn ngàõn mảch: Inm = Mämen ngàõn mảch: Mnm=Kφ xInm=Var Cạc âàûc cå âiãûn v âàûc ca âäüng cå gim tỉì thọng õổồỹc bióứu dióựn ồớ hỗnh (1-5)a Vồùi daỷng mọmen phủ ti M c thêch håüp våïi chãú âäü lm viãûc ca âäüng cå gim tỉì thäng täúc âäü õọỹng cồ tng lón, nhổ ồớ hỗnh (1-5)b II- Cỏc phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập: Truyền động điện dùng để dẫn động phận làm việc máy sản xuất khác Thường phải điều chỉnh tốc độ chuyển động phận làm việc Vì điều chỉnh tốc độ động điện biến đổi tốc độ cách chủ động, theo yêu cầu đặt cho qui luật chuyển động phận làm việc mà không phụ thuộc mômen phụ tải trục động Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang Xét riêng phương diện tốc độ động điện chiều có nhiều ưu điểm với loại động khác, khơng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, đa dạng phương pháp điều chỉnh, cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản Đồng thời đạt chất lượng điều chỉnh cao, dải điều chỉnh rộng Thực tế có phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều: +Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động +Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động Vì cần phải có biến đổi phù hợp để cung cấp mạch điện phần ứng mạch kích từ động Cho đến thường sử dụng biến đổi dựa nguyên tắc truyền động sau : +Hệ truyền động máy phát – động (F – Đ) +Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor – động (T – Đ) 1/ Hệ truyền động máy phát – động (F – Đ) Phần ứng động điện chiều cung cấp từ máy phát điện Máy phát có động sơ cấp không đồng pha quay Khi ta thay đổi IktF Uu thay đổi làm thay đổi tốc độ động điện chiều Khi đảo chiều ItkF động điện chiều đảo chiều quay +Ưu điểm hệ điều chỉnh tốc độ linh hoạt Động chuyển đổi qua chế độ làm việc ta thay đổi tốc độ đảo chiều, khả điều chỉnh vận tốc tương đối rộng, khả chịu tải tốt +Nhược điểm hệ sử dụng nhiều máy điện quay, phải có máy điện chiều nên gây tiếng ồn lớn, công suất lắp máy lớn so với động chấp hành Ngoài Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 Trang máy điện chiều có từ dư, đặc tính từ hố trở nên khó điều chỉnh tốc độ 2/ Hệ truyền động chỉnh lưu – động (T-Đ) Thường sử dụng chỉnh lưu có điều khiển thyristor Tốc độ động thay đổi cách thay đổi điện áp chỉnh lưu cấp cho phần ứng động cơ, để thay đổi điện áp chỉnh lưu ta cần sử dụng mạch điều khiển, thay đổi thời điểm thông van thyristor CKT Â T1 T2 T3 KH ÂK +Ưu điểm hệ tác động nhanh, khơng gây ồn dễ tự động hố Do van bán dẫn có hệ số khuếch đại cơng suất cao, điều thuận lợi cho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh nhiều vòng, để nâng cao chất lượng đặc tính tĩnh đặc tính hệ thống +Nhược điểm hệ van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng chỉnh lưu điện áp có biên độ đập mạch gây tổn hao phụ máy điện Hệ số công suất cos ϕ hệ thống nói chung thấp Tính dẫn điện chiều van buộc ta phải sử dụng biến đổi để cấp điện cho động có đảo chiều quay 3/ Cơ sở lý thuyết phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập cách thay đổi điện áp phần ứng a) Sơ đồ thay tính tốn: Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 10 Trang h − 2.h g 60 − 2.2 = 9,49(vịng ) ≈ 10(vịng ) bK 5,9 18- Tính số lớp dây quấn: W1 = n1 = = W 166 = = 16,6 (lớp) ≈ 17 (lớp) W1 10 Mỗi lớp 10 vòng 19- Chọn khoảng cách cách điện dây quấn với trụ: a01 = (mm) Cách điện lớp: cd1 = 0,1 (mm) 20- Bề dày cuộn dây: Bd = (ak + cd1 ) n1 = (3,8 + 0,1) 17 = 66,3 (mm) 21- Tổng bề dày cuộn dây: Bd = B d + a 01 = 66,3 + = 69,3(mm) ∑ 22- Chiều dài vòng dây cùng: l1 = 2.( a + b) + 2.π a 01 = 2.(20 + 25) + 2.π = 108,8(mm) 23- Chiều dài vịng dây ngồi cùng: l1 = 2.( a + b) + 2.π (a 01 + B d ) = 2.( 20 + 25) + 2.π (3 + 66,3) = 525,20(mm) 24- Chiều dài trung bình vịng dây: l +l 108,8 + 525,2 l tb = = = 317(mm) 2 25- Điện trở dây quấn 750C: l tb W 317.10 −3.166 R = ρ 75 = 0,02133 = 0,052(Ω) Sk 21,7 Ta thấy điện trở bé nên giả thiết ban đầu bỏ qua điện trở 26- Thể tích sắt: VFe = a b h + a b L = a b (2 h + L) = 20 25 10-4 (2 60 + 211,4) 10-2 = 0,16 (dm3) 27- Khối lượng sắt: MFe = VFe mFe = 0,16 7,85 = 1,256 (kg) 28- Khối lượng đồng: MCu = VCu mCu = Sk ltb W mCu = 21,7 317 166 8,9 10-6 = 10,16 (kg) Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 35 Trang CHƯƠNG TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN -Tiristor mở cho dịng điện chạy qua có điện áp dương đặt anot xung dòng dương đặt vào cực điều khiển G Sau tiristor mở xung điều khiển khơng cịn tác dụng, dịng điện chảy qua tiristor thông số mạch động lực định -Mạch điều khiển có chức sau: +Điều chỉnh vị trí xung điều khiển phạm vi nửa chu kỳ dương điện áp đặt anot – catot tiristor +Tạo xung đủ điều kiên mở tiristor (xung điều khiển thường có biên độ từ - 10 V, độ rộng xung tiristorx = 20 - 100 µ s thiết bị chỉnh lưu) Độ rộng xung tính theo biểu thức: tx = I dt di dt Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 36 Trang Trong đó: Idt : dịng trì tiristor di : tốc độ tăng trưởng dòng tải dt 1/ Thiết kế mạch điều khiển: -Cấu trúc mạch điều khiển tiristor: udk : điện áp điều khiển : điện áp chiều udb : điện áp đồng bộ: điện áp xoay chiều biến thể nó, đồng với điện áp anot – catot tiristor +Khâu 1: Khâu so sánh, UCM – UC =0 trigơ lật trạng thái đầu có chuỗi xung “sin chữ nhật” +Khâu 2: Đa hài trạng thái ổn định +Khâu 3: Khuếch đại xung +Khâu 4: Biến áp xung *Các giá trị trung bình: -Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu: T Ud = u dt = d T ∫0 2π Đặt U di = π 2π + +α ∫ U m sin θ dθ = π +α 6 U cos α 2π U : giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu 2π chỉnh lưu điều khiển với α = 0 Suy U d = U di cos α -Hiện tượng trùng dẫn: +Vì thực tế điện cảm nguồn tải kéo dài trình chuyển mạch, tiristor giảm dần dịng điện tiristor khác lại có dịng điện tăng lên với tốc độ Khoảng thời gian chuyển tiếp có trùng dẫn +Trong khoảng chuyển mạch đặc trưng góc chuyển mạch µ Lúc dịng điện tải tổng dòng điện tiristor dẫn Điện áp tải trung bình điện áp pha dẫn Hiện tượng chuyển mạch làm giảm điện áp trung bình Bắng cách tác động vào Udk ta điều chỉnh vị trí xung điều khiển, tức điều chỉnh góc mở α Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 37 Trang -Mạch điều khiển thường thiết kế theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính -Để tạo thành mạch điều khiển thường sử dụng linh kiện: biến áp đồng pha, vi mạch TCA 780 (công tắc ngưỡng), tranzitor, máy biến áp xung, diot diot zener số linh kiện điện tử khác 2/ Vi mạch TCA 780: a) Giới thiệu: Vi mạch TCA 780 gọi công tắc ngưỡng -Được bán rộng rãi thị trường, vi mạch hãng Siemens chế tạo, sử dụng để điều khiển thiết bị chỉnh lưu, thiết bị điều chỉnh dòng điện xoay chiều -TCA 780 vi mạch phức hợp thực chức mạch điều khiển: +”Tề đầu” điện áp đồng +Tạo điện áp cưa đồng +So sánh +Tạo xung b) Sơ đồ vi mạch TCA 780: Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 38 Trang -Có thể điều chỉnh góc mở α từ 00 đến 1800 điện -Thông số chủ yếu TCA 780: +Điện áp ni: Us = 18 V +Dịng điện tiêu thụ: IS = 10 mA +Dòng điện ra: I = 50 mA +Điện áp cưa: Ur max = (US – 2) V +Điện trở mạch tạo điện áp cưa: R9 = 20 k Ω - 500 k Ω +Điện áp điều khiển: U11 = -0,5 – (Us – 2) V +Dòng điện đồng bộ: IS = 200 µ A +Tụ điện: C10 = 0,5 µ F +Tần số xung ra: f = 10 – 500 Hz -TCA 780 hoạt động theo nguyên tăc điều khiển thẳng đứng tuyến tính +Uc : điện áp điều khiển lấy từ chân 11 (Khoảng 0,5 – 16 V) +Ur = Uc – Uv : Uc = Ur tức Uv =0 TCA làm nhiệm vụ so sánh tạo xung Bằng cách làm thay đổi U dk điều chỉnh thời điểm xuất xung tức điều chỉnh góc mở α +Tụ C10: tham gia vào khâu tạo điện áp cưa, nạp dòng điện i từ chân số 10 dòng i điều chỉnh R9 (thường R9 = 20 k Ω - 500 k Ω ) Dòng điện i tính: U 3,3 i= = (Thường chọn R9 = 200 k Ω ) R9 R Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 39 Trang U 10 = i.t C10 (Thường chọn C10 = 0,5 µ F) +Tại thời điểm t = t0, U10 = Uc = U11, xuất xung dương chân 15 nên V(t)>0, xuất xung chân 14 V(t) 300 pF +US : điện áp nguồn nuôi từ chân 6, 13, 16 với điện áp chiều (18 V) Lưu ý: +Trường hợp sơ đồ chỉnh lưu hình tia pha sử dụng tiristor ta cần sử dụng xung lấy từ chân số 15 +Để có xung điều khiển cho tiristor cần có vi mạch TCA 780 đảm nhận 3/ Khâu khuếch đại xung: -Xung vi mạch TCA 780 chưa đủ lớn để mở tiristor, cần khuếch đại xung có biên độ đủ lớn để mở tiristor động lực -Khuếch đại tạo xung gồm linh kiện: transistor, biến áp xung, diot biến trở phân cực cho tranzitor a) Sơ đồ pha khâu khuếch đại xung: Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 40 Trang b) Chức linh kiện: -D3: hướng dòng cung cấp cho transistor -D2, Dz2: hạn chế dòng điện áp cực colector emitor transistor -R1, R2: điện trở hạn chế dòng phân cực IB transistor c) Hoạt động sơ đồ: Giả sử tín hiệu vào Uc (là tín hiệu logic) lấy từ chân 15 (và 14) TCA 780 -Khi Uc = “1” (mức logic 1)thì tranzitor dẫn bão hoà Giả sử t = 0, Uc = “1”, tranzitor dẫn, điện cảm L biến áp xung ngăn không cho I c = US ngay, mà dòng Ic tăng từ Rc từ theo hàm mũ −t Uc ic = (1 − e T ) Rc với T = L1 Rc -Khi Uc = “0” (mức logic 0) Dz1 bị chặn lại tranzitor bị khố Khi t = t1 Uc = “0” ta có: − t1 US U i L (t1 ) = i c (t1 ) = (1 − e T ) = I < S Rc Rc Tranzitor bị khoá  Ic = Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 41 Trang 2 Vậy diot D2 lượng W = L.I sinh điện áp cực C E, điện áp vượt 100V nên phá huỷ transistor Khi có D2: UCE = UC – UE = 0,8 (V) D2 mở cho dịng chạy qua làm ngắn mạch điểm C, F cuộn sơ cấp máy biến áp xung Do đó: UCE = US + 0,8 (V) 4/ Khâu truyền hàm điều khiển: Khi có xung cuộn dây thứ cấp máy biến áp xung, xungnaỳ truyền qua D4 đến điều khiển mở tiristor RG: hạn chế dòng điều khiển R: điều khiển độ rộng xung 5/ Tính chọn thông số phần tử mạch điều khiển: a) Tính chọn phần tử khâu khuếch đại xung: Chọn diot D4 dùng điều khiển tiristor 91RC60: US = V, Ig = 300 mA Chọn diot D4 loại S310 Liên Xô với thông số: UCE = 40 V, UBE = V, Ic max = 300 mA, β = 13 – 25 Với IC = 150 mA, chọn β = 20 → IB = I C 150 = = 7,5mA β 20 Điện trở Rc: Rc = U CE − U − ∆U D U S − U − ∆U D 18 − 15,2 − 0,6 = = = 14,667(Ω) Ic Ic 150.10 − ⇒ Rc = 15(Ω) Tính chọn R1: U BE 3.10 R1 = = = 70,58(Ω) I c I B 150.7,5.10 −6 Chọn D2, D3 loại S310 có thơng số: I = 0,5 A, Ung max = 20 V, UV = ∆UD3 = 0,6 V Diot Dz loại diot zener loại 1W3815 có thông số: Imax = 264 mA, U0N = 16 V, Pmax = W Tính chọn Dz1 R2: Dịng điện từ chân 14 15 qua diot D1 50 mA Biên độ xung Ux = 16 V Chọn Dz1 diot zener loại KU139A có thông số U = 3,7 V; Imax = 70 mA; Imin = 30 mA Dòng điện chân 14 15 qua diot D1 50 mA Biên độ xung Ux = 16 V Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 42 Trang Điện trở R2 tính sau: R2 = U X − U − U BE 16 − 3,7 − = = 186(Ω) I 150 b) Chọn phần tử bên TCA 780: Ta chọn R q = 100(kΩ) C10 = 0,5( µF ) C12 = 0,5( µF ) c) 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 có điện áp lớn 380/220 V, có 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: U dk UC 16 U max = = = = 91,954(V ) 0 0,174 sin 170 sin 170 TCA có dịng vào đồng khoảng I5 = 200 ( µA) Vậy điện trở R5 tính sau: U 91,954 R5 = = = 0,46.10 (Ω) = 460( kΩ) I5 200 Tỉ số biến áp máy biến áp đồng pha: U 380 n= = = 4,133 U 91,954 Dòng điện sơ cấp máy biến áp là: I 200 I1 = = = 48,397( µA) n 4,133 Công suất máy biến áp đồng pha: S = U1 I = 380 48,397 106 = 55,77 103 (W) Công suất máy biến áp đồng pha tương đối nhỏ d) Tính chọn biến áp xung: Tỉ số biến áp biến áp xung tính theo cơng thức: m= U1 UX (thường m = -3 ) Chọn m = Vậy điện áp sơ cấp biến áp xung là: U1 = m UX = (7 + 0,6) = 15,2 (V) Với UX = Uq + ∆Up = (7 + 0,6) (V) Dòng điện sơ cấp biến áp xung: Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 43 Trang I1 = Ig = 150(mA) *Mạch từ: Chọn vật liệu sắt từ ∋ 330, lõi sắt từ có dạng hình chữ nhật, làm việc phần đặc tính từ hố tuyến tính B S = 2,2 T, ∆B = 1,7 T làm việc f = 50 Hz, có khe ∆H = 50 A/m Từ thẩm lõi thép từ: ∆B 0,7 µ= = = 1,4.10 −6 µ ∆H 50.10 Vì mạch từ có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình Sơ ta chọn chiều dài trung bình đường sức: L = 0,1 m; khe hở lkh = 10-5 µ tb = L l kh + L µ = 0,1 10 −5 + 0,1 1,4.10 − = 5,8.10 −3 Thể tích lõi sắt từ: µ µ t S U I 5,8.10 −3.10 −6 5.10 −4 0,15.15,2.0,15 V = φ1 = tb X S 2 = ∆B 0,7 = 2,204 10-6 (m) = 2,204 (cm3) Chọn thể tích (cm3) Chọn số liệu thiết kế: l = (cm), a = =1,5 (cm) Số vòng dây cuộn sơ cấp biến áp xung: U tx1 15,2.5.10 −4 W1 = = = 95(vòng ) ∆B.φ K 0,7.1,5.0,76.10 − Số vòng dây cuộn thứ cấp biến áp xung: W2 = U2 7,6.95 W1 = = 47,5(vòng ) U1 15,2 CHƯƠNG MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 44 Trang Các phần tử bán dẫn công suất sử dụng ngày rộng rãi, có nhiều ưu điểm như: gọn nhẹ, làm việc với độ tin cậy cao, tác động nhanh, hiệu suất cao, dễ dàng tự động hoá…… Tuy nhiên phần tử bán dẫn cơng suất khó tính tốn hay bị hư hỏng nhiều nguyên nhân khác Do cần phải bảo vệ tiristor, cần phải tơn trọng tỉ số giới hạn sử dụng nhà chế tạo định với phần tử -Điện áp ngược lớn -Giá trị trung bình lớn dòng điện -Nhiệt độ lớn thiết bị -Tốc độ tăng trưởng lớn dòng điện di dt -Thời gian khoá toff -Thời gian mở ton -Dịng điện kích thích -Điện áp kích Các phần tử bán dẫn công suất cần bảo vệ chống nhiều cố bất ngờ xảy gây nhiễu loạn nguy hiểm như: ngắn mạch tải, điện áp dòng điện Các phần tử bán dẫn nhạy cảm với nhiệt độ Trong làm việc với nhiệt độ nhiệt độ cho phép dù thời gian ngắn phá huỷ thiết bị Đối với bán dẫn Ge: TjM = 800 - 1000 Đối với bán dẫn Si: TjM = 1800 – 2000 Nếu phần tử bán dẫn khơng làm mát khả chịu dòng điện 30% - 50% Để cho tiristor làm việc tốt ta dùng quạt lám mát tiristor nhỏ Đối với tiristor có cơng suất lớn dùng nước dầu biến để làm mát Khi cho xung điều khiển vào van ban đầu có điểm lân cận tiếp giáp với J dẫn điện môi lan dần xuất vùng có điện trường lớn Về dịng điện, di lớn tốc độ lan truyền dịng điện mặt ghép dt J2 tạo vùng nóng chảy, mặt ghép J2 bị hỏng Có thể giảm nhỏ di cách đặt điện kháng bão hoà dt mạch anot tiristor Đặc điểm cuộn kháng, mach từ chưa bão hồ có điện kháng lớn, mạch từ bão hồ có điện kháng nhỏ 1/ Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ: 2/ Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn: Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 45 Trang 1- Tổn thất công suất tiristor: ∆P = ∆U I lv = 1,5.34.51 = 51,77( W) 2- Diện tích bề mặt toả nhiệt: ∆P 51,77 Sn = = = 0,16(m ) K n ℑ 8.40 Trong đó: ℑ : độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường Lấy Tmt = 400C Chọn Tlv cánh tản nhiệt 800C Suy ℑ = Tlv – Tmt = 400C Kn : hệ số toả nhiệt đối lưu xạ Chọn Kn = W/m2.0C Chọn loại cánh tản nhiệt có 12 cánh, kích thước cánh a.b=10.10 (cm) Tổng diện tích tản nhiệt cánh: S = 12 10 10 = 2400 (cm2) = 0,24 (m2) 3/ Bảo vệ q dịng điện cho van: Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ tải ngắn mạch tiristor, ngắn mạch đầu biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp, ngắn mạch chế độ nghịch lưu 1- Chọn aptomat có: I dm = 1,1.I ld = 1,1 3.44,84 = 85,43( A) ≈ 85( A) Udm = 220 (V) Có tiếp điểm chính, đóng cắt tay nam châm điện Chỉnh định dòng ngắn mạch: I nm = 2,5.I ld = 2,5 3.44,84 = 194,16( A) ≈ 194( A) Dòng tải: I qt = 1,5.I ld = 1,5 3.44,84 = 116,49( A) ≈ 116 ( A) 2- Chọn cầu dao có dịng định mức: I qt = 1,1.I ld = 1,1 3.44,84 = 85( A) Cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn sửa chữa hệ truyền động 3- Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch tiristor ngắn mạch đầu chỉnh lưu: Nhóm 1CC: Dịng điện định mức mức dây chảy nhóm 1CC: I1CC = 1,1 I2 = 1,1 48,58 = 53,44 (A) Nhóm 2CC: Dịng điện định mức mức dây chảy nhóm 2CC: I2CC = 1,1 Ihd = 1,1 34,51 = 37,96 (A) Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 46 Trang Nhóm 3CC: Dịng điện định mức mức dây chảy nhóm 3CC: I3CC = 1,1 Id = 1,1 59,5 = 65,45 (A) Vậy chọn cầu chảy nhóm: 1CC loại 60 (A), 2CC loại 40 (A), 3CC loại 70 (A) 4/ Bảo vệ điện áp cho van: - Bảo vệ điện áp q trình đóng cắt tiristor thực cách mắc R-C song song với tiristor Chọn R1 = 5,1 ( Ω ), C1 = 0,25 ( µF ) Mạch RC bảo vệ điện áp chuyển mạch - Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện, ta mắc mạch R-C hình vẽ: Chọn R2 = 12,5 ( Ω ), C1 = ( µF ) Mạch RC bảo vệ điện áp từ lưới - Để bảo vệ van cắt đột ngột máy biến áp non tải, người ta thường mắc mạch R-C đầu mạch chỉnh lưu cầu pha phụ diot công suất bé Thông thường chọn giá trị tự chọn khoảng 10 – 200 ( µF ) Chọn R3 = 470 ( Ω ), C3 = 10 ( µF ) Chọn giá trị điện trở: R4 = 1,4 (k Ω ) Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 47 Trang Mạch cầu pha dùng diot tải RC bảo vệ cắt máy biến áp non tải TÀI LIỆU THAM KHẢO Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 48 Trang 1- Điện tử công suất Tác giả: Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh 2- Điện tử công suất Tác giả: Nguyễn Bính Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Nghĩa - Lớp 03Đ2 49 Trang ... CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU TIRISTOR HÌNH TIA BA PHA THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU (HỆ T – Đ) CÓ ĐẢO CHIỀU I/ Chỉnh lưu hình tia pha: Sinh viên thực... − u  v3 T2 mở, T1, T3 đóng +Điện áp chỉnh lưu điện áp u2: ud = u2 +Dòng điện chỉnh lưu dòng điện dòng điện qua van 2: id = I d = i +Dòng điện qua T1, T3 0: i1 = i3 = Trong nhịp V2: uV3 từ âm... ? ?3 = 17, 93( Ω) 2- Điện áp xoay chiều rơi cuộn kháng lọc: ∆U = Z k I 1m = 17, 93 59,5 = 75, 43( V ) I 1n = 10%.I dm = 10%.59,5 = 5,95( A) 3- Công suất cuộn kháng lọc: S = ∆U I 1n = 75, 43 5,95 = 31 7 ,35 (VA