THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TĐ ĐIỀU KIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU QUAY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH CNTT VÀ TT KHOA CN TĐH TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG T-Đ ĐIỀU KIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU QUAY Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Ánh Sinh viên thực hiện: Trần Văn Tuấn Thái Nguyên, tháng năm 2021 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển ngày mạnh mẽ ngành công nghiệp chiều rộng lẫn chiều sâu, điện máy điện đóng vai trị quan trọng, thiếu phần lớn ngành công nghiệp đời sống sinh hoạt người Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: dễ sản xuất, dễ truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản công suất lớn, dễ vận hành Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định cơng nghiệp giao thơng vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (Như máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp Sau gần năm học tập nghiên cứu trường, em làm quen với môn học thuộc ngành Để áp dụng lý thuyết với thực tế học kỳ chúng em giao đồ án môn học truyền động điện với yêu cầu “ Thiết kế hệ thống truyền động điện cho động điện chiều có đảo chiều quay, sử dụng biến đổi cầu ba pha với thông số : - Công suất định mức động cơ: Pđm=20 (KW) - Điện áp địmh mức mạch phần ứng: Uđm= 220 (V) - Dòng điện định mức mạch phần ứng: Iđm=60 (A) - Tốc độ định mức động cơ: nđm=1500 (v/p) - Điện trở cuộn dây phần ứng: Rư = 2.775 (Ω) - Điện cảm cuộn dây phần ứng : Lư = 0.0961 (H).” Bản đồ án em gồm phần : Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Chương 2: CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHIỀU Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG T-Đ ĐIỀU KIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CHIỀU CĨ ĐẢO CHIỀU QUAY Trong q trình làm đề tài, em nhận hướng dẫn, bảo tận tình cung cấp tài liệu cần thiết giáo Hồng Thị Thương Em xin gửi tới cô lời cảm ơn chân thành Tuy nhiên, thời gian giới hạn đồ án với phạm vi nghiên cứu tài liệu với kinh nghiệm kiến thức cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót mong đóng góp ý kiến thầy cô để đồ án em hoàn thiện Sinh viên thực CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Tổng quan động điện chiều Trong thời đại ngày nay, hầu hết dây chuyền sản xuất cơng nghiệp tự động hố cách áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới Tuy động điện chiều coi loại máy quan trọng nghành công nghiệp, giao thông vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc quay liên tục phạm vi rộng cán thép, hầm mỏ … Vì động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt 1.1.1 Cấu tạo Động điện chiều gồm có hai phần 10 Hình 1.1 Mặt cắt dọc động điện Cấu tạo: 1- Vỏ máy (Gông từ) 7- lõi sắt phần ứng 2- Cực từ 8- rãnh phần ứng 3- Dây quấn cực từ 9- phần ứng 4- Cực từ phụ 10- má cực từ 5- Dây quấn cực từ phụ 6- Dây quấn phần ứng *Phần tĩnh (Stator): Đây phần đứng yên máy, bao gồm phận sau: - Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cự từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5mm đến 1mm ép lại tán chặt - Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt tự từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ - Gơng từ: Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc - Các phận khác: + Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện nhỏ vừa, nắp máy cịn có tác dụng làm giá đở ổ bi + Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặt kên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chổ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định chặt lại *Phần quay (Roto): Đây phần quay (Động) động gồm có phận sau - Lõi sắt phần ứng: Là lõi sắt dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện (Thép hợp kim silic) dày 0.5mm phủ cách điện mỏng hai lớp mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên + Trong máy cỡ trung bình trở lên, người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt có thẻ tạo lỗ thơng gió dọc trục + Trong máy lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ Giũa đoạn có đẻ khe hở gọi khe thơng gió ngang trục + Trong máy điện nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục - Dây quấn phần ứng: Là phần sinh suất điện động có dịng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có thiết diện trịn - Cổ góp: Cổ góp cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều, dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Kết cấu cổ góp gồm nhiều phiến đồng có hình nhạn cách điện vói lớp mica dầy 0.4 đến 2mm hợp thành hình trụ trịn Hai đầu trụ trịn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại Giũa vành ốp trụ tròn cách điện mica - Các phận khác + Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện chiều thường chế theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió Cánh quạt lắp trục máy, máy quay cánh quạt hút gió từ ngồi vào máy + Trục máy: Là phần đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép cacbon tốt 1.1.2 Các thông số định mức Chế độ làm việc định mức máy điện chế độ làm việc điều kiện mà xưỡng chế tạo qui định Chế độ đặt trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi đại lượng định mức Trên nhãn máy thường ghi đại lượng sau: + Công suất định mức Pđm (KW hay W); + Điện áp dịnh mức Uđm (V); + Dòng điện định mức Iđm (A); + Tốc độ định mức nđm (vg/ph); Ngồi cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dịng điện kích từ số liệu dịng điện sử dụng … Cần ý cơng suất định mức động công suất đưa đầu trục động 1.1.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều - Động điện chiều máy điện biến đổi lượng điện dòng chiều thành Trong q trình biến đổi đó, phần lượng dòng xoay chiều bị tiêu tán tổn thất mạch phần ứng mạch kích từ, phần lại lượng biến thành trục động - Khi có dịng điện chiều chạy vào dây quấn kích thích dây quấn phần ứng sinh từ trường phần tĩnh Từ trường có tác dụng tương hổ lên dịng điện dây quấn phần ứng tạo mơmen tác dụng lên roto làm cho roto quay Nhờ có vành đổi chiều nên dòng điện xoay chiều chỉnh lưu thành dòng chiều đưa vào dây quấn phần ứng Điều làm cho lực từ tác dụng lên dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều làm động quay theo hướng - Công suất ứng vói mơmen điện từ đưa động gọi công suất điện từ bằng: Pđt = M ω = Eư Iư Trong đó: M: mơmen điện từ; (1-1) Iư: Dịng điện phần ứng; Eư: Suất điện động phần ứng; ω : Tốc độ góc phần ứng; ω= 2.π n 60 1.2 Phương trình đặc tính đặc tính điện động điện chiều - Khi nguồn điện chiều có cơng suất vơ lớn điện áp khơng đổi mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc động gọi động kích từ song song – + Uư Rkt Ckt Ikt E Iư Rf ← Hình 1.2 Sơ đồ nối dây động kích từ song song - Khi nguồn điện có cơng suất khơng đủ lớn mạch phần ứng kích từ mắt vào hai nguồn chiều độc lập nhau, lúc động gọi kích từ độc lập _ + Uư Iư Ikt E Rf ← Ckt Rkt Ukt + _ Hình 1.3 Sơ đồ nối dây động kích từ độc lập Do thực tế đặc tính động điện kích thích độc lập kích thích song song giống nhau, nên ta xét chung đặc tính đặc tính điện động điện kích từ độc lập - Theo sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập hình (1-2) ta viết phương trình cân điện áp mạch phần ứng chế độ xác lập sau: Uư = E + (Rư + Rf) Iư; (1-2) Trong đó: Uư: Điện áp phần ứng (V); E: Suất điện động phần ứng (V); Rf: Điện trở phụ mạch phần ứng (Ω); Rư: Điện trở phần ứng (Ω); Với Rư = rư + rcf + rcb + rtx ; Trong đó: rư: Điện trở dây phần ứng (Ω); rcf: Điện trở cực từ phụ (Ω) ; rcb: Điện trở cuộn bù (Ω) ; rtx: Điện trở tiếp xúc chổi điện (Ω); Sức điện động E phần ứng động xác định theo biểu thức: E= P.N 2.π a Φ ω = KΦ ω (1-3) Trong đó: p: Số đơi cực từ ; N: Số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng; a: Số mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng; ω: Tốc độ góc (rad/s) ; Φ: Từ thơng kích từ cực từ (Wb); K= Đặt P.N 2.π a : Hệ số kết cấu động Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vịng/phút) thì: E = K C φ n ω= 2.π n n = 60 9,55 ; Vì vậy: Trong đó: Kc: Hệ số sức điện động động Từ phương trình ta có: (1-4) Đây phương trình đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập Mặt khác ta có mơmen điện từ động chế độ xác lập xác định theo biểu thức: Mdt = K Φ Iư ; Suy Iư = M dt K φ (1-5) , thay Iư vào (1-4) ta có (1-6) Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất ma sát ổ trục ta coi mơmen trục động mômen điện từ ký hiệu M: Mdt = Mcơ = M ; Suy ra: (1-7) Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập - Có thể biểu diễn phương trình đặc dạng khác ω = ω0 - ∆ω ; (1-8) Trong đó: ω0 ; Gọi ω0 tốc độ không tải lý tưởng ∆ω = M = M; Gọi ∆ω độ sụt tốc Giả thiết phần ứng bù đủ từ thông động Φ = const, phương trình đặc tính điện (1-4) phương trình đặc tính (1-7) tuyến tính Đồ thị chúng biểu diễn đồ thị đường thẳng Nếu xét đến tất tổn thất thì: M = Mdt ± ∆M; Hình 1.4 Đặc tính điện động chiều kích từ độc lập Theo đồ thị Iư = M = ta có: ω = ω0 = , lúc động đạt tốc độ khơng tải lý tưởng Cịn ω = ta có: Hình 4.9 Sơ đồ ngun lý kênh mạch điều khiển Hiện có nhiều hãng chế tạo vi xử lý chuyên dụng để điều khiển thyristor tiện lợi Tuy nhiên linh kiện loại chưa phổ biến thị trường Hình 4.10 Giản đồ đường cong mạch điều khiển 3.2.3 Tính tốn thơng số mạch điều khiển Sơ đồ kênh điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha thiết kế theo sơ đồ hình *Tính tốn mạch điều khiển thường tiến hành từ tầng khếch đại ngược trở lên Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở thyristor Các thơng số để tính mạch điều khiển: Điện áp điều khiển thyristor: Udk =3,0V; Dòng điện điều khiển thyristor: Idk= 200 mA: Thời gian mở thyristor: tm =50 µs; Độ rộng xung điều khiển: tx= 167 µs; (tương đương với 30 điện); Tần số xung điều khiển: fx =3 kHz; Độ đối xứng cho phép: ∆α = 40; Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: U = ± 15 V; Mức sụt biên độ xung: Sx =0,15 3.2.3.1 Tính biến áp xung Yêu cầu BAX phải tạo xung theo yêu cầu, cách ly mạch điều khiển mạch động lực, dễ dàng phân bố xung tới cực điều khiển Tiristor - Chọn tỷ số biến áp BAX: Thông thường BAX thiết kế có tỷ số biến áp n = 2÷ - chọn n = Tính tốn với BAX có n = Các xung cần tạo có thơng số (A), (V), độ rộng xung điều khiển: Mạch từ BAX chọn vật liệu ∋330, loại chữ E, có trụ làm việc phần đặc tính từ hóa ∆B = 0,7(T) 3.2.3.2 Tính chọn khâu đồng pha Điện áp tựa hình thành nạp tụ C Mặt khác để bảo đảm điện áp tựa có chu kỳ điện áp lưới tuyến tính số thời gian tụ nạp Tr = R3 C1 =0,005 s Chọn tụ C1 = 0,1 µF, điện trở R3 = Tr 0,005 = C1 0,1.10 −6 = 50 103 Ω ; Vậy R3 = 50 kΩ ; Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp ráp mạch, R thường chọn biến trở lớn 50 kΩ Chọn tranzitor Tr1 loại A564 có thơng số sau: - Tranzitor loại P-N-P, làm silic - Điện áp colectơ bazơ hở mạch emitơ là: UCBO = 25 V ; - Điện áp emitơ bazơ hở mạch colectơ là: UEBO = V; - Dòng điện lớn colectơ chịu đựng: ICmax = 60 mA ; - Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: Tcp = 1500C ; - Hệ số khếch đại: β = 250 ; - Dòng điện làm việc cực đại bazơ: IB3 = I C 100 = β 250 = 0,4 mA ; - Điện trở R2 để hạn chế dòng điện vào bazơ tranzitor Tr chọn sau: Chọn R2 cho R2 ≥ Chọn R2 = 30 kΩ ; U N max 12 = IB 0,4.10 −3 = 30 kΩ ; Chọn điện áp xoay chiều đồng pha: UA = V ; Điện trở R1 để hạn chế dòng điện vào khếch đại thuật toán A 1, thường chọn R1 cho dịng vào khếch đại thuật tốn IV < mA Do đó: R1 ≥ UA = I V 1.10 −3 = kΩ ; Chọn R1 = 10 kΩ ; 3.2.3.3 Tính chọn khâu so sánh Khếch đại thuật toán chọn loại TL 084 Chọn R4 = R5 > UV 12 = IV 2.10 −3 = kΩ ; Trong nguồn ni Vcc = ± 12 V điện áp vào A3 UV ≈ 12 V Dòng điện vào hạn chế để Ilv < mA Do ta chọn R4 = R5 = 15 kΩ, dịng điện vào A3 là: Ivmax = 12 15.10 = 0,8 mA ; 3.2.3.4 Khâu phản hồi * Phản hồi âm dịng điện Ta có hệ số phản hồi âm dịng điện: β= (4.1) Với U*imax = 40(V), Id max = IT = 20 = 28,3A Thay vào công thức 4.1 ta tính β = = 1,4 * Phản hồi âm tốc độ: Ta có hệ số phản hồi âm tốc độ: γ= (4.2) Với Ucđ max = , nmax = 1500v/p Thay vào công thức 4.2 ta tính γ = = 0,22 3.2.3.5 Tính chọn tạo xung chùm Mỗi kênh điều khiển phải dùng bốn khếch đại thuật tốn, ta chọn IC loại TL 084 hãng Texas Intruments chế tạo IC có khếch đại tốn Các thơng số TL 084: - Điện áp nguồn nuôi: Vcc = ± 15 V ; - Hiệu điện hai đầu vào: U = ± 30 V ; - Nhiệt độ làm việc: t = - 25 ÷ 850C ; - Cơng suất tiêu thụ: P = 680 mW = 0,68 W ; - Tổng trở đầu vào: Rin = 106 MΩ ; - Dòng điện đầu ra: Ira = 30 pA ; - Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: du dt = 13 V/µs ; Hình 4.12 Sơ đồ chân IC TL084 Mạch tạo xung chùm có tần số f = T = Ta có: f 2.t x = kHz, hay chu kỳ xung chùm: = 334 µs ; T = 2R8 C2 Ln(1 + R6 R7 ); Chọn R6 = R7 = 33 kΩ, T = R8 C2 = 334 µs ; Vậy ta có: R8 C2 = 151,8 µs ; Chọn tụ C2 = 0,1 µF, có điện áp U = 16 V suy R8 = 1,518 Ω ; Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp mạch, ta chọn R8 biến trở 2Ω 3.2.3.6 Tính tầng khếch đại cuối Tầng khuếch đại xung sử dụng Tranzito ngược mắc theo cầu Dalingtor chọn dựa theo thông số biến áp xung: u 1=20 (v), I1=I2=0,21 (A).Tranxito Tr1 làm việc chế độ xung, chọn loại π605 có thơng số kỹ thuật sau: VCE = 40 (v), ICmax = 1,5(A), β =20÷ 40, Pm = 3(w), tmax = 850c Ta chọn β =20 ⇒ IB1=IC/β =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA) Nên cho dịng nhỏ xung đối xứng chọn thêm tầng khuếch đại trung gian Tr2 làm việc chế độ khuếch đạị, loại Mπ25 có thơng số kỹ thuật sau: V CE = 40 (v), ICmax= 300(mA), β =13÷ 25, chọn Tr2 có hệ số β =15 3.2.3.7 Tính nguồn nuôi Ta cần tạo nguồn điện áp U ± 15 V để cấp cho máy biến áp xung nuôi IC, điều chỉnh dòng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển dùng điôt để tạo điện áp – 15 V, + 15 V Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi là: U2 = = 6,4 V, ta chọn U2 = V ; Việc xây dựng nguồn ổn áp chiều thyristor có nhược điểm chọn tính tốn phức tạp địi hỏi phải có kỹ thuật chuyên môn cao Sự đời vi mạch ổn áp họ 7812 7912 cho phép đơn giản hố q trình này, sử dụng rộng rãi thực tế Vi mạch IC 7812 thường có ba chân, chân đầu vào, chân đầu chân nối đất Do có nhiều hãng sản xuất loại IC hình dáng bên ngồi thứ tự chân có khác *Sử dụng ốt mắc ngược để tạo nguồn chiều +15V -15V +15v 7815 * * c c c c 7915 -15v Hình 4.13 Sơ đồ nguồn ni 3.2.3.8 Tính tốn máy biến áp nguồn nuôi đồng pha Ta thiết kế máy biến áp dùng cho việc tạo điện áp đồng pha tạo nguồn nuôi Chọn kiểu máy biến áp ba pha ba trụ, mổi trụ có ba cuộn dây, cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp - Điện áp lấy thứ cấp máy biến áp làm điện áp đồng pha, làm điện áp nguồn nuôi U2 = U2đph = UN = V; - Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha I2đph = mA; - Công suất nguồn nuôi cấp cho máy biến áp xung Pđph = U2đph I2đph = 10-3 = 0,054 W ; - Công suất tiêu thụ IC TL 084 sử dụng làm khếch đại thuật toán, ta chọn hai IC TL 084 để tạo cổng AND P8IC =8 PIC = 0,65 = 5,12 W ; - Công suất máy biến áp xung cấp cho cực điều khiển thyristor Px = Udk Idk = 0,2=3, W; - Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN = Pđph + P8IC + Px PN = 0,054 + 5,12 + 3,6 = 8,774 W ; - Công suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy S = 1,05(Pđph + PN) = 1,05(0,054 + 8,774) = 9,269 VA ; - Dòng điện thứ cấp máy biến áp I2 = S 9,269 = 6.U 6.9 = 0,172 A; - Dòng điện sơ cấp máy biến áp I1 = S 9,269 = 3.U 3.220 = 0,014 A; 3.2.3.9 Tính chọn điơt cho chỉnh lưu nguồn ni Dịng điện hiệu dụng qua điơt I2 IDhd = = 0,172 = 0,122 A; - Điện áp ngược lớn mà điốt phải chịu UNmax = U = =22 V; - Chọn điơt có dịng định mức Idm ≥ KI IDdm = 6,8 0,1 = 0,68 A ; - Chọn điơt có điện áp ngược lớn Un = Ku UNmax = 22 = 44 V ; Vậy chọn điơt loại KIT 208A có thơng số sau: + Dòng điện định mức: Idm = 1,5 A ; + Điện áp ngược cực đại điôt: UN = 60 V ; 3.2.4 Thiết kế cuộn kháng lọc 3.2.4.1 Xác định góc mở cực tiểu cực đại Chọn góc mở cực tiểu αmin = 00 Khi góc mở nhỏ α = αmin điện áp tải lớn nhất: Ud max = Ud0 Cosαmin = Ud dm lúc tương ứng với tốc độ động lớn nmax = ndm Khi góc mở lớn α = αmax, điện áp tải nhỏ nhất: Ud = Ud0 Cosαmax lúc tương ứng với tốc độ động nhỏ n = nnin Ta có: αmax = arcos( U d Ud0 ) = arcos( U d KU U Trong Ud xác định sau: ) = arcos( U d 2,34U ) (3-3) D = nmax nmin U d dm − I u , dm Ru , ∑ = U d − I u , dm Ru , ∑ [ Ud = U d + ( D − 1).I u , dm Ru , dm D ] [ Ud = Ud = ( 2,34.U cos α + ( D − 1).I u , dm Ru , + R BA + Rdt D )]    2,34.U cos + ( 20 − 1).I u , dm  Ru , + R BA + X BA   20  π   Thay số vào ta có: Ud =  π   2,34.108 cos α + ( 20 − 1).166. 0,075 + 0,026 + 0,08   20    Vậy: Ud = 41,65 V Thay Ud vào cơng thức (3-3) ta có: αmax = arcos( U d U d0 ) = arcos( 41,65 2,34.108,647 ) = 80,570 Vậy: αmax= 80,570 αmim= 00 3.2.4.2 Xác định thành phần sóng hài Để thuận tiện cho việc khai triển chuổi Fourier, ta chuyển gốc toạ độ sang θ 1, điện áp tức thời tải thyristor T1 T4 dẫn: Ud = Uab = U2 cos(θ - π + α) ; Với θ = Ω t ; Điện áp tức thời tải Ud không sin tuần hoàn với chu kỳ: τ= 2π 2π π = = p ; Trong p = số xung đập mạch chu kỳ điện áp lưới Khi khai triển chuổi Fourier điện áp Ud: Ud = a0 ∞ 2π 2π + ∑ (an cos kθ + bn sin kθ ) K =1 τ τ ; Hay: a0 ∞ + ∑ (a n cos 6.kθ + bn sin 6.kθ ) K =1 Ud = = = a0 ∞ + ∑ U n.m sin(6kθ + ϕk ) K =1 Trong đó: τ *an = an = U d cos 6kθ dθ = ∫ τ π bn = Ta có: ∫ 6U cos(θ − π + α ) cos 6kθ dθ ; (−2) π (−2) U2 .2 sin cos α = U2 cos α π π (6 k ) − (6 k ) − τ *bn = τ U d cos 6kθ dθ = ∫ τ π τ ∫ 6U cos(θ − π + α ) sin 6kθ dθ ; (−2) π (−2) U2 sin sinα = U2 sinα π π ( 6k ) − (6 k ) − a0 = U cos α π ; ; ; Vậy ta có biên độ điện áp: a n2 + bn2 Uk n = Uk,n = U2 cos α + (6k ) sin α π (6 k ) − Uk n = Ud ≈ ; Ud0 + (6k ) tg 2α (6 k ) − ; ; cos α + ∑ U k n sin(6θ − ϕ1 ) π n ; 3.2.4.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc Từ phân tích ta thấy rằng, góc mở tăng biên độ thành phần sóng hài bật cao lớn, có nghĩa đập mạch điện áp, dịng điện tăng lên Sự đập mạch làm xấu chế độ chuyển mạch vành góp, đồng thời gây tổn hao phụ dạng nhiệt động Để hạn chế đập mạch này, ta phải mắc nối tiếp với động cuộn kháng lọc đủ lớn để Im ≤ 0,1 Iưdm Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao, cuộn kháng lọc cịn có tác dụng hạn chế vùng dịng điện gián đoạn Điện kháng lọc cịn tính góc mở α = αmax Ta có: Ud + u~ = E + Rư∑ Id + Rư∑ I~ + L di − dt Cân hai vế: u~ = R i~ + L di dt R i~