Đồ án tốt nghiệp thiết kế bộ thực hành nguồn ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp

Đồ án tốt nghiệp ` đề tài ” Thiết kế thực hành nguồn ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp ” CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI ỔN ÁP XOAY CHIỀU Ổn định điện áp ảnh hưởng nhiều tới thông số kĩ thuật,các tiêu kinh tế thiết bị điện, cụ thể: • Đối với động không đồng điên áp giảm xuống 10% momen quay giảm 19%, hệ số trượt tăng 27.5%, dòng roto tăng 14%, dòng Stato tăng 10%, giảm tiếp 20% momen giảm 36%.Ngược lại điện áp tăng lên 10% mơ men quay tăng lên 21% ,hệ số trượt giảm xuống 20%, dòng điện Rơto giảm xuống 18% ,dịng điện stato giảm xuống cịn 10% • Đối với thiết bị chiếu sáng,khi điện áp giảm xuống 10%thì quang thơng 30% điện áp giảm xuống 20% số đèn huỳnh quang khơng có khả phát sáng Khi điện áp tăng 10% quang thông đèn tăng lên 35%, tuổi thọ đèn giảm ba lần • Nguồn ổn áp đặc biệt quan trọng thiết bị điều khiển tự động hoá cao, dây chuyền sản xuất, vi xử lý Do để có dòng điện ổn định đáp ứng tốt cho nhu cầu sản xuất dân sinh yêu cầu vô cấp thiết Cho đến với phát triển khoa học kỹ thuật cho phép thiết kế nguồn ổn áp theo nhiều phương pháp như: - ổn áp sắt từ có tụ ổn áp sắt từ không tụ ổn áp dùng khuếch đại từ ổn áp dùng máy biến áp kêt hợp điều khiển tự động ổn áp kiểu bù Đồ án tốt nghiệp Ở phương án có ưu ,nhược điểm đặc trưng riêng thông số kĩ thuật ,chỉ tiêu kinh tế I GIỚI THIỆU CHUNG : Do lưới điện dao động nhiều ảnh hưởng không tốt đến hoạt động thiết bị điện nên người ta chế tạo thiết bị tự động ổn định điện áp (gọi tắt ổn áp) ổn áp thiết bị tự động trì điện áp thay đổi trọng phạm vi nhỏ điện áp vào thay đổi phạm vi lớn Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, loại ổn áp ngaỳ cải tiến từ đơn giản đến phức tạp chất lượng ngày tốt Để đánh giá chất lượng ổn áp dựa tiêu chí sau: + Dải thay đổi điện áp đầu vào lớn tốt, điều chứng tỏ khả ổn định điện áp đầu ổn áp đầu vào thay đổi + Độ ổn định điện áp hay sai số điện áp thực tế so với mức điện áp mong muốn + Độ tác động nhanh ổn áp điện áp lưới thay đổi đột ngột nhằm giữ cho điện áp ổn áp ln ổn định + Độ méo dạng sóng điện áp II TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI ỔN ÁP THÔNG DỤNG II.1 ổn áp sắt từ không tụ : II.1.1Nguyên lý làm việc : Đồ án tốt nghiệp ổn áp sắt từ không tụ làm việc dựa theo nguyên lý bão hoà từ sơ đồ nguyên lý làm việc ổn áp sắt từ khơng tụ trình bày đây: Hình 1.1 II.1.2.Cấu tạo : ổn áp loại gồm hai cuộn dây W1 cuộn dây W2 quấn hai lõi thép - Cuộn dây W1 cuộn tuyến tính ( có khe hở khơng khí mạch từ) - Cuộn dây W2 cuộn bão hoà - Điện áp vào UV đặt lên hai cuộn W1 W2 điện áp lấy cuộn bão hoà W2 II.1.3 Nguyên lý làm việc: Với cấu tạo thấy : UV = U1 + U2 Và bỏ qua tổn hao hai cuộn kháng ta có: UV = U1 + UR Đặc tính V – A phần tử thể hình 1.2 đây: Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2 Từ đường đặc tính nhận thấy với thay đổi lớn điện áp vào đầu ổn áp thay đổi Tuy dao động điện áp cịn tương đối lớn đặc tính V-A cuộn kháng bão hồ khơng thể nằm song song với trục hoành II.1.4 Ưu nhược điểm ổn áp sắt từ khơng tụ: *Ưu điểm : - Có cấu tạo đơn giản - Dễ thiết kế, chế tạo *Nhược điểm : - II.2 ỔN ÁP Điện áp bị méo dạng Dòng tổn hao lớn Hiệu suất thấp Chất lượng ổn áp khơng cao SẮT TỪ CĨ TỤ: II 2.1 Cấu tạo : Đồ án tốt nghiệp Hình 1.3 Ổn áp sắt từ có tụ gồm hai cuộn kháng : Cuộn W1 cuộn W2 Cuộn W1 cuộn làm việc chế độ tuyến tính, cuộn W2 làm việc chế độ bão hoà Hai cuộn đươc mắc nối tiếp Điện áp đầu vào đươc đặt lên hai cuộn Điện áp đươc lấy hai đầu cuộn W2 tụ C Tụ C mắc song song với cuộn bão hoà W2 Mục đích để giảm nhỏ dịng chạy cuộn W1 Việc mắc thêm tụ điên mạch tạo tương cộng hưởng ổn ap săt từc có tụ cịn gọi cổng hưởng II.2.2 Ngun lý hoạt động: Tụ C tính tốn cho điện áp vào UV = Uđm IC = , lúc mạch điện trạng thái cộng hưởng dịng điện Đặc tính V – A Đồ án tốt nghiệp Hình 1.4 Khi vào đường đặc tính thấy : - Khi UR < UCH : mạch có tính điện dung - Khi UR < UCH : mạch có tính điện cảm Vì phải chọn miền làm việc ổn áp sau điểm cộng hưởng tức UV > UCH II.2.3 Ưu nhược điểm ổn áp sắt từ có tụ: + Ưu điểm : - Hiệu suất cao - Độ tác động nhanh - Đơn giản , dễ chế tạo + Nhược điểm : - Điện áp bị méo dạng - Dải điện áp đầu vào hẹp - Xuất sóng hài bậc II.3 ỔN ÁP KIỂU KHUYẾCH ĐẠI TỪ : Đồ án tốt nghiệp II.3.1 Cấu tạo: Gồm khuyếch đại từ biến áp tự ngẫu Hình vẽ sau mơ tả cấu tạo ổn ỏp kiu khuych i t : Đ đk đk Hỡnh 1.5 + Khuyếch đại từ khí cụ điện gồm nhiều cuộn dây quanh lõi thép ,trong có cuộn làm việc cuộn điều khiển Cuộn điều khiểnđươc cấp điện chiều thường có hai cuộn mắc ngược cực tính để khử ảnh hưởng mạch xoay chiều cuộn làm việc vào mạch chiều cuộn điều khiển Điều chỉnh điện áp hay dòng điện cuộn làm việc nhờ điều khiển dòng điện cuộn điều khiển + Điện áp vào đặt vào đầu vào biến áp tự ngẫu + Điện áp lấy đầu biến áp tự ngẫu II.3.2 Nguyên lý hoạt động: UV = UKĐT + U1TN UR = K UTN = K( UV – U KĐT ) Như muốn cho UR khơng đổi iĐK phải điều chỉnh cho thoả mãn: -Khi UV tăng điều chỉnh IĐK tăng để UKĐT tăng Đồ án tốt nghiệp -Khi UV giảm điều chỉnh IĐK giảm để UKĐT giảm Vì vấn đề đặt tạo trình tự động thay đổi IĐK thêo quy luật UV ,thay đổi để UR không đổi.Điều giải nhờ hệ thống điều khiển gồm cấu phát, đo, so sánh phần tử điện từ điện tử II.3.3 Giới thiệu nguyên lý hoạt động ổn áp kiểu khuyếch i t c th : tải đk1 đk2 đk3 Hỡnh1.6 W1, W2, W3 : cuộn dây điều chỉnh cấu phát Đồ án tốt nghiệp Chúng ta phải chỉnh định R1 cho UV = Uđm IT = Iđm điện áp Ra UR = Uđm ,tức : UV = Uđm UT = Iđm UR = Uđm + Cuộn Uđk2 Wđk3 mắc nối tiếp với hai cuộn kháng bão hoà L2 cuộn tuyến tính L3 qua chỉnh lưu + Cuộn Wđk2 Wđk3 đấu ngược cưc tính nên sức từ động chúng hiệu hai sức từ động (iw) Σ = ( iđk2 * wđk2 ) – ( iđk3 * wđk3) + Biến trở R2 để chỉnh định dòng iđk2 + Biến trở R3 để chỉnh định dòng iđk3 + Việc điều chỉnh dòng điều khiển iđk2 iđk3 thực cho UR = URđm (iw) Σ =0 Hình vẽ bên thể đặc tính ổn áp kiểu khuyếch đại từ: Đồ án tốt nghiệp ®k ®k3 ®k3 ®k2 ®k2 r ®m Hình 1.6 II.3.4 Ưu nhược điểm ổn áp kiểu khuyếch đại từ : * Ưu điểm : - Khả chịu tải lớn - Hiệu suất cao - Có thể chế tạo với cơng suất lớn - Điện áp ổn định - Độ tác động nhanh * Nhược điểm : - Giá thành hạ - Thiết bị cồng kềnh phức tạp - Điện áp bị méo dạng II.4 ỔN ÁP LÀM VIỆC THEO NGUYÊN TẮC BIẾN Áp: Trong máy biến áp , điện áp tỷ lệ với số vòng dây theo biểu thức: U1 W1 = U2 W2 U1 : Điện áp sơ cấp máy biến áp U2 : Điện áp thứ cấp máy biến áp 10 ... CÁC LOẠI ỔN ÁP THÔNG DỤNG II.1 ổn áp sắt từ không tụ : II.1. 1Nguyên lý làm việc : Đồ án tốt nghiệp ổn áp sắt từ không tụ làm việc dựa theo nguyên lý bão hoà từ sơ đồ nguyên lý làm việc ổn áp sắt... Dễ thiết kế, chế tạo *Nhược điểm : - II.2 ỔN ÁP Điện áp bị méo dạng Dòng tổn hao lớn Hiệu suất thấp Chất lượng ổn áp không cao SẮT TỪ CÓ TỤ: II 2.1 Cấu tạo : Đồ án tốt nghiệp Hình 1.3 Ổn áp sắt... Điện áp ổn định - Độ tác động nhanh * Nhược điểm : - Giá thành hạ - Thiết bị cồng kềnh phức tạp - Điện áp bị méo dạng II.4 ỔN ÁP LÀM VIỆC THEO NGUYÊN TẮC BIẾN Áp: Trong máy biến áp , điện áp tỷ