Thiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha với tải thuần trở công suất 20kW; điện áp nguồn ba pha 380220V, tần số 50Hz.

Thiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha với tải thuần trở công suất 20kW; điện áp nguồn ba pha 380220V, tần số 50Hz. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH LỰC 2.1 Giới thiệu và thiết kế mạch lực a. Giới thiệu mạch lực Các bộ điều áp xoay chiều (ĐAXC) dùng để đóng ngắt hay thay đổi điện áp xoay chiều ra tải từ một nguồn xoay chiều cố định, trong đó tần số điện áp ra bằng tần số điện áp nguồn. ĐAXC dùng van bán dẫn có đầy đủ ưu điểm của những mạch công suất sử dụng kỹ thuật bán dẫn như: dễ điều chỉnh và tự động hóa, làm việc ổn định, phản ứng nhanh với các đột biến điều khiển, độ tin cậy và tuổi thọ cao, kích thước gọn và dễ thay thế, thích hợp vớ quá trình hiện đại hóa, tập trung hóa các quá trình công nghệ…. Nhược điểm chung và cơ bản nhất của ĐAXC là điện áp ra tải không sin trong toàn dải điều chỉnh, điều chỉnh càng sâu – càng giảm điện áp ra thì độ méo càng lớn, tức là thành phần sóng hài bậc cao cũng càng lớn. Nhưng vì phạm vi của đề án này là khởi động động cơ, thời gian khởi động chỉ trong khoảng 3 ÷ 30s và tải là động cơ bơm nên ta có thể chấp nhận được phương án này. Do tải yêu cầu là dòng điện xoay chiều nên van bán dẫn ở đây có thể dùng là: Triac, đây là van bán dẫn duy nhất cho phép dòng điện chảy theo cả hai chiều. Tuy nhiên loại van này thường có công suất nhỏ và giá thành tương đối cao. Ghép hai van chỉ cho phép dẫn một chiều bằng cách đấu song song ngược nhau, lúc đó mỗi valve đảm nhận một chiều của dòng tải. Bằng cách này có thể ghép hai thyristor với nhau hay một thyristor với một diode. Trong đề án này, ta chọn theo phương pháp là ghép 6 Thyristor theo kiểu song song ngược và đây cũng là phương pháp thông dụng nhất hiện nay. Nguyên tắc điều chỉnh của ĐAXC là điều chỉnh góc mở của valve bán dẫn. Các valve làm việc với điện áp xoay chiều nên được khóa tự nhiên bằng điện áp nguồn v à cũng chịu ảnh hưởng của lưới điện đến valve, kiểu điều khiển valve là dịch pha điểm phát xung so với pha nguồn xoay chiều, tức là sử dụng mạch điều khiển xung pha. Trong đồ án này em sẽ sử dụng 6 Thyristor theo kiểu song song ngược

Đồ Án Điện Tử Công Suất ĐỀ BÀI Thiết kế điều áp xoay chiều ba pha với tải trở công suất 20kW; điện áp nguồn ba pha 380/220V, tần số 50Hz CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU 1.1 Bộ điều áp xoay chiều 1.1.1 Định Nghĩa Bộ biến đổi xung áp xoay chiều Bộ biến đổi xung áp xoay chiêu thiết bị dùng để điều chỉnh điện áp xoay chiều tải từ nguồn áp xoay chiều 1.1.2 Phân loại Điều áp xoay chiều phân loại theo số cách sau đây: -Phân loại theo số pha nguồn cấp cho mạch van: +Điều áp xoay chiều pha +Điều áp xoay chiều hai pha +Điều áp xoay chiều ba pha -Phân loại theo van bán dẫn mạch +Mạch dùng thyristor, gọi chỉnh lưu điều khiên +Mạch dùng triac +Mạch dùng thyristor diot, gọi chỉnh lưu bán điều khiển GVHD: Ths.Nguyễn Thị Điệp Page Đồ Án Điện Tử Công Suất 1.1.3 ứng dụng Điều áp xoa chiều ứng dụng tương đối hạn chế thực có nhược điểm tồn giải điều chỉnh có dạng điện áp dịng điện khơng sin Vì chủ yếu sử dụng với tải mang tính trở Chủ yếu sủ dụng để điều khiển công suất tiêu thụ cá tải lò nướng điện trở, bếp điện, điều khiển chiếu sáng cho sân khấu quảng cáo, điều khiển vận tốc động không đồng cơng suất vừa nhỏ ( máy quạt gió, máy bơm, máy xay), điều khiển động vạn (dụng cụ điện cầm tay, máy trộn, máy sấy) biến đổi xoay chiều cịn dùng hệ thơng bù nhuyễn công suất phản kháng 1.2 Thyristor 1.2.1 Cấu tạo, ký hiệu Thyristor Hình 1.1.thyristor a:cấu trúc bán dẫn, b:ký hiệu Thyristor có cấu tạo gồm lớp bán dẫn p-n-p-n ghép lại tạo thành, tạo ba lớp tiếp giáp p-n: J1, J2,J3 Thyristor có cực anot A, katot K cực điều khiển G gọi A-K-G Thyristor Diode có điều khiển , bình thường phân cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, có điện áp kích vào chân G => Thyristor dẫn điện áp đảo chiều cắt điện áp nguồn Thyristor ngưng dẫn 1.2.2 Đặc tuyến Volt-Ampere Thyritor Đặc tính vơn –ampe Thyristor gịm hai phần( hình1 2) Phần thứ nằm góc phần tư thứ I gọi đặc tính thuận tương ứng với trường hợp điện áp >0; GVHD: Ths.Nguyễn Thị Điệp Page Đồ Án Điện Tử Công Suất phần thứ hai nắm góc phần tư thứ III, gọi đặc tính ngược, tương tứng với trường hợp 0) Nếu có dịng điện đưa vào cực điều khiển catot, trình chuyển điểm cà làm việc đường đặc tính thuận sx xảy sớm hơn, trước điện áp thuận đạt đến giá trị lớn Điều mơ tả hình đường nét đứt, ứng với giá trị dòng điều khiển khác nhau, IG1, IG2,IG3…nói chung, dịng điều khiển lớn điểm chuyển đặc tính làm việc xảy với nhỏ Q trình xảy đường đặc tính ngược xẽ khơng có khác so với trường hợp dịng điều khiển 1.2.3 Mở, khóa Thyristor Thyristor có đặc tính giống diot, nghĩa cho phép dòng chạy qua theo chiều, từ anot đến catot, va cản trở dòng chayjq ua theoc hiều ngược lại nhiên khác với diot, để Thyristor dẫn dịng, ngồi điều kiện phải có điện áp >0 cần thêm số điều kiện khác Do Thyristor coi phần tử bán dẫn có điều khiển để phân biệt với diot phần tử khơng điều khiển a.Mở khóa Thyristor Khi phân cực thuận, >0, Thyristor mở hai cách Thứ nhất, tăng áp anot-catot đạt đến giá trị điện áp thuận lớn , điện trở tương đương mạch anot-catot giảm đột ngột dong qua Thyristor hoàn toàn mạch ngồi xác định Phương pháp thực tế khơng áp dụng so nguyên nhân mở không mong muốn khơng phải lúc tăng điên áp đến giá trị, xảy trường hợp Thyristor tự mở tác dụng xung điện áp thời điểm ngẫu nhiên, không định trước GVHD: Ths.Nguyễn Thị Điệp Page Đồ Án Điện Tử Công Suất Phương pháp thứ hai, phương pháp áp dụng thực tế, đưa xung dòng điện có giá trị định vào cực điều khiển ca catot Xung dòng điện điều khiển chuyển trạng thái Thyristor từ trỏ kháng cao sang trở kháng thấp mức điện áp anotcatot nhỏ Khi dòng qua anot-catot lớn giá trị định, gọi dịng trì( Thyristor tiếp tục trạng thái mở dẫn dịng mà khơng cần đến tồn xung điều khiển Điều nghĩa điều khiển mở Thyristor xung dịng có độ rộng xung định, cơng suất mạch điều khiển nhỏ, so với công suất mạch lực mà Thyristor phần tử đóng cắt, khống chế dong điện b Khóa Thyristor Một Thyristor dẫn dịng trở trạng thái khóa( điện trở tương đương mạch anot-catot tăng cao) dòng điện giảm xuống, nhỏ giá trị dịng trì Tuy nhiên để Thyristor trạng thái khóa, với trở kháng cao, điện áp anot-catot lại dương(), cần phải có thời gian định để lớp tiếp giáp phục hồi hoàn toàn tính chất cản trở dịng điện Khi Thyristor dẫn dòng theo chiều thuận, >0, hai lớp tieps giáp J1, J3 phân cực thuận, điện tích qua hai lớp dễ dàng lấp đầy tiếp giáp J2 bị phân cực ngược mà dịng điện chạy qua ba lớp tiếp giáp J1,J2,J3 Để khóa Thyristor lại cần giảm dịng anot-catot mức dịng trì() cách đổi chiều dòng điện áp điện áp nguợc lến nanot va catot Thyristor Sau dòng đặt điện áp ngược lên anot-catot(