Thiết kế bộ điều khiển chỉnh lưu có đảo chiều cung cấp cho động cơ điện một chiều

THIẾT KẾ MÔN HỌC MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ BÀI: Đề số 38 Thiết kế điều khiển chỉnh lưu có đảo chiều cung cấp cho động điện chiều Yêu cầu công nghệ Thông số thiết kế Thiết kế chỉnh lưu có điều khiển Điện áp nguồn: Udm = 380 VAC, 50 Hz Động cơ: 10kW, 440VDC, 3000v/ph Giáo viên hướng dẫn : ĐẶNG HỒNG HẢI Sinh viên : PHAN VĂN THẾ Lớp : ĐTĐ52 – ĐH1 Hải Phịng, năm 2014 LỜI NĨI ĐẦU Điện tử công suất lĩnh vực kỹ thuật đại, nghiên cứu ứng dụng linh kiện bán dẫn công suất làm việc chế độ chuyển mạch trình biến đổi điện Ngày nay, khơng riêng nước phát triển, nước ta thiết bị bán dẫn thâm nhập vào ngành công nghiệp lĩnh vực sinh hoạt Các xí nghiệp, nhà máy như: xi măng, thủy điện, giấy, đường, dệt, sợi, đóng tàu… sử dụng ngày nhiều thành tựu công nghiệp điện tử nói chung điện tử cơng suất nói riêng Đó minh chứng cho phát triển ngành công nghiệp Với mục tiêu công nghiệp hố đại hố đất nước, ngày có nhiều xí nghiệp mới, dây chuyền sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán kỹ thuật kỹ sư điện kiến thức điện tử công suất Cũng với lý đó, học kỳ em nhận đồ án môn học điện tử công suất, đề tài: “ Thiết kế điều khiển chỉnh lưu có đảo chiều cung cấp cho động điện chiều ” Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo tận tình thầy Đặng Hồng Hải q trình làm đồ án mơn học với đề tài Mặc dù dành nhiều cố gắng khơng tránh khỏi sai sót định, em mong góp ý, bảo thầy, Sinh viên thực Phan Văn Thế Chương 1: Tổng quan động điện chiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều 1.1 Tổng quan động điện chiều 1.1.1 Phân loại Động điện chiều chia làm nhiều loại theo bố trí cuộn kích từ :  Động điện chiều kích từ độc lập  Động điện chiều kích từ song song  Động điện chiều kích từ nối tiếp  Động điện chiều kích từ hỗn hợp 1.1.2 Sơ đồ nguyên lý 1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều 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 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 điện áp: +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 biếnđổi dựa nguyên tắc truyền động sau : +Hệ truyền động máy phát – động (F – Đ) +Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor – động (T – Đ) ► 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 + 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 cosϕ 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 1.3 Các phương pháp chỉnh lưu - Các chỉnh lưu đảo chiều dùng cho động điện chiều cần quay theo hai chiều với chế độ làm việc góc điều chỉnh - Tùy theo yêu cầu chất lượng điều chỉnh mà sử dụng sơ đồ sau - Các chỉnh lưu đảo chiều dùng cho động điện chiều cần quay theo hai chiều với chế độ làm việc góc điều chỉnh - Tùy theo yêu cầu chất lượng điều chỉnh mà sử dụng sơ đồ sau 1) Dùng phương pháp đảo chiều đảo dấu điện áp đặt vào phần ứng động nhờ mạch chỉnh lưu Kt 2) Dùng phương pháp đảo chiều kích từ Kt 3) Đảo chiều phần ứng động công tắc tơ T N Kt T N T N 4) Đảo chiều kích từ cơng tắc tơ T N T N T N Nhận xét: - Hai sơ đồ 3, áp dụng cho hệ thống khơng địi hỏi cao chất lượng đảo chiều, thông dụng đáp ứng yêu cầu chất lượng sơ đồ hình - Để đấu mạch với cấp tải có kiểu : kiểu đáu chéo số đấu song song ngược - Có phương pháp điều khiển đảm bảo mạch hoạt động bình thường phương pháp điều khiển chung phương pháp điều khiển riêng • Phương pháp điều khiển chung a b c V1 V4 V3 V6 I V5 V2 UdI UdII V6' V 1' V4' V 3' V5' II V2' a II I UdI UdII Lcb Lcb - Lúc mạch chỉnh lưu phát xung điều khiển, a b c V1 V4 V3 V6 I V5 V2 UdI UdII V1' V3' V5' V 6' V 4' II V2' a II I UdI Lcb UdII Lcb khác chế độ nhau: mặt chế độ chỉnh lưu ( xác định dấu điện áp chiều tải chiều quay cần có ) mạch chế độ nghịch lưu ( trình chuyển lượng điện áp từ phía dịng chiều sang dịng xoay chiều ) Vì hai mạch dấu cho tải nên giá trị trung bình chúng phải gần nhau: Ut = Ud1= - Ud2 - Nếu dòng điện liên tục ta có: Ud1=Ud0 cosα1 Ud2=Ud0 cosα2 Ud0 cosα1= - Ud0 cosα2 Hay cosα1 + cosα2= α1 + α2=1800 Biểu thức luật phối hợp điều khiển phương pháp - Tuy nhiên luật đảm bảo cân giá trị chiều, giá trị tức thời điện áp chỉnh lưu hai mạch khác Ud1 ≠ Ud2 Sự chênh lệch điện áp chúng làm xuất dòng điện quẩn hai mạch van mà không qua tải - Để hạn chế dòng điện cần phải dùng thêm cuộn kháng L cb mắc nối mạch chỉnh lưu với tải Như làm tăng công suất đặt giá thành hệ thống Tuy nhiên phương pháp điều khiển cho phép điều chỉnh nhanh tối đa * Phương pháp điều khiển riêng FX1 Uα α1 i1L iLd LOG i2L Uα2 FX2 α2 & i1L i2L iLd b1 1 & b1 τ & b2 & b2 τ - Khi điều khiển riêng hai biến đổi làm việc riêng rẽ nhau, thời điểm phát xung điều khiển vào biến đổi biến đổi biến đổi bị khóa chưa có xung điều khiển Hệ có hai biến đổi BĐ1 BĐ2 với mạch phát xung điều khiển tương ứng FX1 FX2 Trật tự hoạt động phát xung quy định tín hiệu lơgic b1 b2 Q trình hãm đảo chiều mơ tả đồ thị thời gian Trong khoảng thời gian từ -> t1 BĐ1 làm việc chế độ chỉnh lưu α1 π/2 cho dịng điện phần ứng khơng vượt q giá trị cho phép động hãm tái sinh Nếu nhịp điệu giảm α2 phù hợp với quán tính hệ trì dịng điện hãm dịng điện khởi động ngược khơng đổi, điều thực mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện hệ thống sơ đồ khối lơgic LOG, iLĐ , iL1 , iL2 tín hiệu lơgic đầu vào b1, b2 tín hiệu đầu để khóa phát xung điều khiển iLĐ = phá xung điều khiển mở BĐ1 iL§ = phát xung dk mở BĐ2 i1L (i2L) = có dịng điện chảy qua BĐ1 BĐ2 b1(b2) = khóa phát xung FX1 FX2 Từ mạch logic ta có : b1 = i LD i1L + i2 L b2 = i LD i L + i1L • Nhận xét:  Hệ truyền động van đảo chiều điều khiển riêng có ưu điểm làm việc an tồn, khơng có dịng điện cân chảy biến đổi không cần thiết kế cuộn kháng cân bằng, song cần khoảng thời gian trễ dịng điện động khơng Do nguyên tắc điều khiển riêng dùng biến đổi làm việc độc lập, thời điểm có BĐ làm việc BĐ phải chắn khóa ( có nghĩa dịng điện qua BĐ phải “0”) Ta dùng sensor dịng điện để nhận biết có dịng điện chạy qua BĐ hay không 10 Nhận xét: Từ phân tích u cầu chỉnh lưu có đảo chiều nên ta chọn phương án chỉnh lưu cầu pha đối xứng 2.2 Thiết kế tính tốn mạch động lực Động có: Udm =440 V , ndm =3000v/p , P =10kW  Lựa chọn sơ đồ thiết kế Sau phân tích đánh giá chỉnh lưu từ ưu điểm sơ đồ chỉnh lưu với tải động điện chiều có cơng suất vừa phải ta dùng chỉnh lưu cầu pha điều khiển đối xứng hợp lý lẽ công suất để tránh lệch tải điện áp , thiết kế theo sơ đồ pha, sơ đồ tia ba pha làm đối xứng điện áp nguồn Nên đồ án ta chọn sơ đồ thiết kế chọn sơ đồ cầu ba pha Các thông số lại động I dm = P 10000 = = 22, 7( A) U dm 440 U2a,U2b,U2c sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn E : sức điện động động R, L :điện trở, điện cảm mạch R = 2.Rba + Ru + Rk + Rdt L = 2.Lab + Lu + Lk Rba, Lba : điện trở, điện cảm MBA qui đổi thứ cấp Rk, Lk : điện trở điện cảm cuộn kháng lọc Rdt : điện trở mạch phần ứng động tính : Ru = 0,5.(1 − η ) U udm ( Ω) I udm Lư : điện cảm mạch phần ứng động tính theo công thức: Lu = γ U dm 60 2.π p.n dm I dm 14  Tính chọn Tiristor Tính chọn dựa vào yếu tố dòng tải , sơ đồ chọn , điều khiển toả nhiệt , điện áp làm việc , thông số van tính sau : U n max =K nv U =K nv Trong : K nv = 6, K u = Ud π = 440 = 460,76 (V) Ku 3 π Điện áp ngược van cần chọn Unv = kdtU Un max = 1,8 460,76 = 829,38(V) Ungmax = Ungmaxth / 0,7 = 658,2 (V) Trong kdtU : hệ số dự trữ điện áp chọn ktdU = 1,8 Dòng điện làm việc van tính theo dịng điện dịng hiệu dụng: I lv = khd I d = Id = 22, = 13,11( A) ( sơ đồ cầu ba pha ) Chọn điều khiển làm việc van có cánh toả nhiệt đầy đủ điện tích toả nhiệt khơng có quạt đối lưu khơng khí, với điều kiện dịng định mức van cần chọn Iđm = Ki Ilv =3,2 13,11 = 42 (A) (Ki hệ số dự trữ dòng điện chọn Ki =3,2) từ thông số Unv , Iđmv ta chọn tiristor loại có thơng số sau: Điện áp ngược cực đại van 1000(V) Dòng điện định mức van 200(A) Đỉnh xung dòng điện 4000(A) Dòng điện xung điều khiển 100mA Điện áp xung điều khiển 3,0(V) Dòng điện rò 20mA Sụt áp lớn tiristor trạng thái dẫn ∆U = 1,6(V) Tốc độ biến thiên điện áp du = 200(V / s ) dt 15 Tốc độ biến thiên dòng điện di = 180A/μ s dt Dòng điện tự giữ 200mA Thời gian chuyển mạch tcm = 90µs Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép Tmax =15000C  Tính tốn MBA chỉnh lưu + Tính tốn từ mạch * Tính trụ Tiết diện trụ sơ trụ T tính theo công thức: T = (π/4) k2 S f Sf công suất pha máy biến áp pha kq = -> hệ số kinh nghiệm ta chọn k = T = ( π/4 ) 62 Chiều cao sơ trụ tính theo công thức : l= π 4.T n β β hệ số cho biết hệ số quan hệ chiều cao chiều rộng thường lấy β =1,3 l= π 4.T n 1,3 Chọn mạch từ hình chữ Ε ghép từ tôn Silic loại - có Bề dày tơn : 0,35mm Tổn hao : 1,7 W/kg Tỷ trọng : d = 7,8kg/dm3 Tiết diện trụ T=a.b - Chọn MBA ba pha ba trụ sơ đồ đấu dây ∆ (làm mát khơng khí tự nhiên) - Tính thơng số a) Tính cơng suất biểu kiến MBA: S = K.P =1,05.P = 1,05 10000 = 10500(VA) 16 b) Điện áp pha sơ cấp MBA U1=380(V) c) Điện áp pha thứ cấp máy biến áp Phương trình cân điện áp có tải : Udo cos (αmin) = Ud + 2.∆Uv + ∆Udn + ∆Uba Trong αmin = 10 góc dự trữ có suy giảm điện áp lưới ∆Uv = 1,6(v) sụt áp tiristor ∆Udn = sụt áp dây nối ∆Uba = ∆Ur + ∆Ux : sụt áp điện trở điện kháng máy biến áp Chọn sơ ∆Uba = 6%.Ud = 6% 440 = 26,4(V) Từ phương trình cân điện áp tải ta có: U d + 2.∆U v + ∆U dn + ∆U ba cos18 440 + 2.1,6 + + 26,4 = = 476,84(V ) cos18 U = U Điện áp pha thứ cấp: U2 = U 476,84 = = 203,86(V ) ku π Dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA I2 = 2 I d = 22, 72 = 18,55( A) 3 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA I1 = kba I = U2 203,86 I = 18,55 = 9,95( A) U1 380 + Tính sơ mạch từ Tính tiết diện sơ trụ: QFe = k q S ba m f kq : Hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát kq= m : số trụ MBA = 17 f : tần số nguồn xoay chiều f = 50Hz QFe = 10500 = 50, 2(cm ) 3.50 Đường kính trụ: d= 4.QFe 4.50, = = 7,99(cm) π π Chuẩn hố đường kính theo chuẩn d = (cm) - Chọn loại thép 330 thép có độ dày 0,5 mm Chọn sơ mật độ từ cảm trụ B =1(T) Chọn tỉ số m = h/d = 2,3 => h = 2,3 d = 2,3 =18,4 (cm) Thông thường m = 2-> 2,5 Chọn chiều cao trụ h = 19 (cm) - Tính tốn dây quấn Số vịng dây pha sơ cấp MBA: w1 = U1 380 = ≈ 341 (vòng) 4, 44 f1.QFe BT 4, 44.50.50,199.10 −4.1 Số vòng dây pha thứ cấp MBA: w2 = U2 203,86 w1 = 340,98 = 182,9 (vòng) U1 380 w2 = 183 (vòng) - Chọn sơ mật độ dòng điện MBA với dây dẫn đồng MBA khô chọn J1 = J2 = 2,75(A/mm2) Tiết diện dây dẫn sơ cấp MBA: S1 = I1 9,95 = = 3, 62(mm ) J1 2, 75 Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S1 = 4,30 (mm2 ) Kích thước dây có kể cách điện : S1= a1.b1= 1,56 7,4(mm2) 18 • Tính lại mật độ dịng điện cuộn sơ cấp J1 = I1 9,95 = = 2, 75( A / mm ) S1 3, 62 Tiết diện dây dẫn thứ cấp MBA: I 18,55 = = 6, 75(mm ) J 2, 75 S2 = Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S2 = 7,30(mm2) Kích thước dây có kể cách điện: S2 = a2 b2 = 3,53 5,9(mm2) Tính lại mật độ độ dòng điện cuộn thứ cấp : I 18,55 = = 2, 75( A / mm ) S 6, 75 J2 = - Kết cấu dây quấn sơ cấp : Thực dây quấn theo kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trụ Tính sơ số vịng dây lớp cuộn sơ cấp : h − 2.hg w11 = b1 ke = 19 − 2.1,5 0,95 = 19, ≈ 20 (vịng) 0, 77 Trong : ke = 0,95 hệ số ép chặt h : chiều cao trụ hg : khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp Chọn sơ khoảng cách hg=1,5 cm - Tính sơ lớp dây cuộn sơ cấp: n11 = w1 341 = = 17, 05 (lớp) w11 20 Chọn lớp n11 = 17 lớp Như có 341 vịng chia làm 17 lớp , chọn 16 lớp đầu 20 vòng , lớp thứ 17 có 341 – 20 = 21 (vòng) Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp : h1 = w11.b 20.0, 74 = = 15,58(cm) ke 0,95 19 Chọn ống quấn dây làm vật liệu cách điện có bề dầy : S01=0,1 (cm) Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp a01= 1,0(cm) Đường kính ống cách điện Dt = Dfe + a01 – S 01 = + 2.1 - 2.0,1 = 9,8(cm) Đường kính cuộn sơ cấp Dt1 = Dt + S01 = 9,8 + 0,1 = 10(cm) Chọn bề dầy cách điện lớp dày cuộn sơ cấp cd11 = 0,1(mm) Bề dày cuộn sơ cấp Bd1 = (a1 + cd11) n11 = (1,56+0,1).17 = 28,22 (mm) = 2,822 (cm) Đường kính ngồi cuộn sơ cấp Dn1 = Dt1 + Bd1 = 10 + 2.2,822 = 15,644 (cm) Đường kính trung bình cuộn sơ cấp : Dtb1 = ( Dt1 + Dn1 ) / = (10 + 18,644 )/2 = 14,322 (cm) Chiều dày dây cuộn sơ cấp : l1 = w1 π Dtb = π.341.14,322 = 15342,9 (cm) = 153,4 (m) Chọn bề dày cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp : cd01 = 1,0(cm) • Kết cấu dây quấn thứ cấp Chọn sơ chiều cao cuộn thứ cấp h1 = h2 = 15,58 (cm) Tính sơ số vòng dây lớp: w12 = h2 15,58 ke = 0, 95 ≈ 25( vòng) b2 0, 59 Tính sơ số lớp dây quấn cuộn thứ cấp : n12 = w2 183 = = 7,3 (lớp) w12 25 Chọn số lớp dây n12 = lớp , chọn lớp đầu có 26 vịng ,lớp thứ ba có 183 - 6.26 = 27 (vòng) Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp : 20 h1 = w12 b2 25.0,59 = = 15,53 ke 0,95 Đường kính cuộn thứ cấp : Dt2 = Dn1 + a12 = 18,644 + 2.1 = 20,644 (cm) Chọn bề dầy cách điện lớp dây cuộn thứ cấp cd22 = 0,1(mm) Bề dầy cuộn sơ cấp : Bd2 = (a2 + cd22) n12 = (0,353+0,01) = 5,541 (cm) Đường kính ngồi cuộn thứ cấp: Dn2 = Dt2 + Bd2 = 20,644 + 5,541 = 31,726 (cm) Đường kính trung bình cuộn thứ cấp : Dtb2 = ( Dt2 + Dn2 ) / = (20,644 + 31,726) / = 26,185 (cm) Chiều dài dây quấn thứ cấp : l2 = π w2 Dtb2 = π.183.26,485 = 152,26 (m) Đường kính trung bình cuộn dây: D12 = ( Dt1 + Dn2 ) / = (10 + 31,726 ) /2 = 20,863 (cm) -> r12 = D12/2 =10,432 (cm) Chọn khoảng cách cuộn thứ cấp a22 = 2(cm) • Tính kính thức mạch từ Với đường kính d =11cm , ta có số bậc nửa tiết diện trụ Toàn tiết diện bậc thang trụ: Q’= 2.(1,6 10,5+1,1.9,5+0,7.0,8+0,6.7,5+0,4.6,5+0,74) = 86,2(cm2) Tiết diện hiệu trụ : Qt = khq Q’ = 0,9.86,2 = 81,89(cm2) Tổng chiều dày bậc thang trụ: d = (1,6 + 1,1 + 0,7 + 0,6 + 0,4 + 0,7) = 10,2(cm) Để đơn giản chế tạo gông từ , ta chọn gơng có tiết diện hình chữ nhật có kích thức sau: Chiều dày gơng chiều dày trụ b = d = 10,2(cm) Chiều cao gông chiều rộng tập thép thứ trụ a = 10,5 cm 21 Tiết diện gông Q = a b = 107,1(cm2) Dựa vào m = h/a = 2,3/2,5 n = c/a= 0,5 l = b/a = 1:2,5 Trong h=25cm Tiết diện hiệu gông: Qg = khq Q = 0,95 107,1 = 101,7(cm2) Số thép dùng gông: hg = b/0,5 = 102/0,5 = 204 (lá thép) Tính xác mật độ từ cảm trụ: BT = u1 380 = = 0, 613(T ) 4, 44 f w1.QT 4, 44.50.341.81,89.10 −4 Mật độ từ cảm gông: Bg = BT QT 81,89 = 0, 613 = 0, 47(T ) Qg 107, Chiều rộng cửa sổ c =2.(a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22 = 2(1+1,162+1+1,089)+2 = 10,502(cm) Tính khoảng cách tâm trục c’ = c+d = 10,502 +11 = 21,502 Chiều rộng mạch từ L =2c + 3d = 10,502+3.11 = 54,004(cm) Chiều rộng mạch từ H = h + 2a = 25 + 10,502 = 46(cm) • Tính thơng số MBA Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp 750 C : R1 = ρ1 l1 87,64 = 0,02133 = 0,165(Ω) S1 11,3 Trong ρ = 0,02133 Ωmm2/m Điện trở cuộn thứ cấp MBA 750 C: 22 R2 = ρ1 l2 61,32 = 0,02133 = 0,064(Ω) S2 20,3 Điện trở MBA quy đổi thứ cấp: Rba = R2 + R1.( w2 183 ) = 0, 064 + 0,165.( ) = 0,112(Ω) w1 341 Sụt áp điện trở máy biến áp : ∆Ur = Rba Id = 0,112 22,7 =2,54 (V) Điện kháng MBA quy đổi thứ cấp : Bd + Bd r X ba = 8.π ( w2 )2 (a12 + ).π 10−7 h 8, 662 1,162 + 1, 089 X ba = 8.π 1832 .(0, 01 + ).3,14.10 −7 = 0,557(Ω) 22,58 3.100 Điện kháng MBA quy đổi thứ cấp: Lba = X ba 0,557 = = 0, 00177( H ) = 1, 77(mH ) w 314 Sụt áp điện kháng MBA: ∆U x = R= 3 X ba I d = 0,557.22, = 12, 08(V ) π π X ba = 0,532(Ω) π Sụt áp MBA: ∆U ba = ∆U r + ∆U x = 2, 54 +12, 082 = 12, 34(V ) Tổn hao ngắn mạch MBA: ∆Pn = 3.Rba I 22 = 3.0,112.18,552 = 115, 6(W ) ∆Pn % = ∆Pn 115, 100 = 100 = 1,1% S 10500 Điện áp ngắn mạch tác dụng: U nR = Rba I 0,112.22, 100 = 100 = 1, 25% U2 203,86 Điện áp ngắn mạch phần kháng: U nX = X ba I 0,557.22, 100 = 100 = 6, 2% U2 203,86 23 Dòng điện ngắn mạch xác lập: I nm = U 203,86 = = 358, 91( A) Z ba 0,568 Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại: I max = 2.I m (1 + e U − π nn U ln ) = 2.358,91.(1 + e −π 0,03 0,05 ) = 584,17( A) < I ρ ik Kiểm tra MBA thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến dòng điện chuyển mạch Giả sử chuyển mạch từ T1: 2.Lba dic = U 2b −U a = 6.U sin(θ −α) dt dic 6.U 6.203,86 / max = = = 141060,16( A / sec) dt 2.Lba 2.1, 77.10 −3 dic di / max = 0,14( A / µs ) < ( ) CP dt dt Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt Hiệu suất TB chỉnh lưu: η= U d I d 440.22, = = 95% S 10500 4)Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc Các thông số ban đầu Điện cảm yêu cầu cuộn kháng lọc Lk = 28,22 mH Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng : Im = 22,7 A Biên độ dòng điện xoay chiều bậc I1m = 10 % Idm = 2,27 A Do điện cảm cuộn kháng lớn điện trở bé ta coi tổng trở cuộn kháng xấp xỉ điện cuộn kháng : Zk = Xk =2.π.f Lk =2π.50 28,22 10-3 = 8,7 (Ω) Điện áp xoay chiều rơi cuộn kháng lọc: 24 ΔU = Zk I1m 2,27 = 8, = 13,97(V) 2 Công suất cuộn kháng lọc: SΔU = I1m 13,97 = 2,27 22,4(VA) = Tiết diện từ cực cuộn kháng lọc: Q = kQ S 22,4 = = 1,37(VA) f 6.50 kQ : hệ số phụ thuộc phương thức làm mát làm mát không tự nhiên kQ = Với tiết diện trụ Q= 1,37 cm2 Kết cấu mạch từ cuộn kháng Chọn loại thép tồn 330 A thép dày 0,35mm a= 20mm b= 25mm Chọn mật độ từ cảm tụ Bt = 0,8(T) Khi có thành phần điện xoay chiều chạy qua cuộn kháng điện cuộn kháng xuất sức điện Ek Ek=4,44.w.f’.Bt.Q Gần Ek=∆U = 45,7V Tải FULL (file word 48 trang): bit.ly/2Ywib4t 25 w= ΔU 45,7 = = 313(vong) 4,44.f'.BT Q 4,44.6.50.0,8.1,37.10 −4 Ta có dịng điện chạy qua cuộn kháng : i(L) = Id + I1m.cos(6θ + ϕ1) Dòng điện hiệu dụng chạy qua cuộn kháng: I k = I d2 + ( I1m 2, 27 ) = 22, + ( ) = 22, 76( A) 2 Chọn mật độ dòng điện qua cuộn kháng : J=2,75(A/mm2) Tiết diện dây cuộn kháng: Sk = I 22, 76 = = 8, 28(mm ) j 2, 75 Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật cách điện cấp B chọn Sk=8.6 (mm2) Với kích thứơc dây: a b = 3,53 2,4 Tính lại mật độ dịng điện: J= I k 22,76 = = 2,65(A/mm ) Sk 8,6 Tính kích thứơc mạch từ: Qcs = c h Chọn m = h/a = h =3 a = 20 = 60(mm) = 6(cm) c = Qcs/h = 36,57/6 = (cm) Chiều cao mạch từ H = h + a = 60 + 20 = 80 (mm) Chiều dài mạch từ L=2c + 2a = 2.60 + 2.20 = 160(mm) Chọn khoảng cách từ gông đến cuộn dây hg = 2mm 26 Tính số vịng dây lớp: w1 = h − 2.h g bk = 60 − 2.2 = 7,56(vong) ≈ 8vong 7,4 Tính số lớp dây quấn: n1 = w 100 = = 12 w1 Chọn khoảng cách điện dây quấn với trụ: a01=3mm Cách điện lớp cd1= 0,1mm Bề dày cuộn dây Bd= (a1+ cd1) n1 = (3,53 + 0,1).12 = 43,56(mm) Tổng bề dày cuộn dây Bd2= Bd + a01 = 43,56 + = 46,56(mm) 2.3 Tính chọn phần tử bảo vệ 2.3.1 Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ Tải FULL (file word 48 trang): bit.ly/2Ywib4t 27 2.3.2 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn Khi làm việc với dòng điện chạy qua van có sụt áp , có tốn hao cơng suất ∆p ,tốn hao sinh nhiệt đốt nóng van bán dẫn Mặt khác van bán dẫn phép làm việc nhiệt độ cho phép T cp nhiệt độ cho phép van bán dẫn bị phá hỏng Để cho van bán dẫn làm việc an tồn, khơng bị chọc thủng nhiệt, ta phải chọn thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý +Tính tốn cách toả nhiệt +Tổn thất cơng suất Tiristor 3510341 ∆P=∆U.I=1,6.39,366=62,976(W) 28 ... biến đổi để cấp điện cho động có đảo chiều quay 1.3 Các phương pháp chỉnh lưu - Các chỉnh lưu đảo chiều dùng cho động điện chiều cần quay theo hai chiều với chế độ làm việc góc điều chỉnh - Tùy theo... 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 điện áp: +Điều. .. điện áp: +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