Đồ án tốt nghiệp Đề tài thiết kế: Thiết kế thực hành 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 tâng 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 xuốngcịn 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 thơng đèn tăng lên 35%, tuổi thọ đèn giảm ba lần Do để có dịng điện chất lượng ,duy trì tuổi thọ động cơ, thiết bị điện ổn định điện áp yêu cầu vô cấp thiết với phát triển khoa học kĩ thuật cho phép thiết kế nguồn ổn áp theo nhiều phương pháp : - 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 phương án có ưu ,nhược điểm đặc trưng riêng thông số kĩ thuật ,chỉ tiêu kinh tế Đồ án tốt nghiệp 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 người ta đưa công thức sau : K= ΔUv * ΔUr ΔUr * Uv K : hệ số đánh giá chất lượng ổn áp ΔUv, Uv : độ biến thiên điện áp vào , điện áp vào ΔUr, Ur : độ biến thiên điện áp , điện áp Như qua công thức thấy muốn nâng cao chất lượng ổn áp phải giảm độ biến thiên điện áp II/ Tìm hiểu nguyên lý hoạt động loại ổn áp thông dụng 1) ổn áp sắt từ không tụ : 1.1) Nguyên lý làm việc : 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 không tụ trình bày đây: Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1 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 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 1.4) Ưu nhược điểm ổn áp sắt từ không tụ: Ưu điểm : - Có cấu tạo đơn giản - Dễ thiết kế, chế tạo Nhược điểm : - Điện áp bị méo dạng Dòng tổn hao lớn Hiệu suất thấp Chất lượng ổn áp khơng cao 2) Ơn áp sắt từ có tụ: 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 hồ 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 2.2/ Nguyên 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 Hình 1.4 Đồ án tốt nghiệp 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 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 Ổn áp kiểu khuyếch đại từ : 3.1) Cấu tạo: Gồm khuyếch đại từ biến áp tự ngẫu Hình vẽ sau mô tả cấu tạo ổn áp kiểu khuyếch đại từ : Đồ án tốt nghiệp § ®k ®k Hình 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 khiển đươc 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 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 - 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 Đồ án tốt nghiệp 3.3) Giới thiệu nguyên lý hoạt động ổn áp kiểu khuyếch đại từ c th : tải đk1 đk2 đk3 Hỡnh 1.6 W1, W2, W3 : cuộn dây điều chỉnh cấu phát Chúng ta phải chỉnh định R1 cho UV = Uđm IT = Iđm điện áp Ra UR = Uđm ,tức : UV = Uđm UT = Iđm Ö UR = Uđm Đồ án tốt nghiệp + 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: ®k ®k3 ®k3 ®k2 ®k2 r ®m Hình 1.6 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 công suất lớn - Điện áp ổn định - Độ tác động nhanh Đồ án tốt nghiệp * Nhược điểm : - Giá thành hạ - Thiết bị cồng kềnh phức tạp - Điện áp bị méo dạng 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 U2 W1 W2 : Điện áp sơ cấp máy biến áp : Điện áp thứ cấp máy biến áp : Số vòng dây sơ cấp máy biến áp : Số vòng dây thứ cấp máy biến áp 4.1) Cấu tạo : Ổn áp làm việc theo nguyên tắc biến áp có cấu tạo đơn giản gồm : BL - máy biến áp ổn áp : máy biến áp tự ngẫu có trượt chổi than ĐSV : Động secvơ ( động chiều kích từ nam châm vĩnh cửu) truyền động cho trượt BL Mạch điều khiển : Lấy tín hiệu từ đầu ổn áp Ura ,so sánh với điện áp cần giữ ổn định Uôđ 10 ... W2 : Điện áp sơ cấp máy biến áp : Điện áp thứ cấp máy biến áp : Số vòng dây sơ cấp máy biến áp : Số vòng dây thứ cấp máy biến áp 4.1) Cấu tạo : Ổn áp làm việc theo nguyên tắc biến áp có cấu tạo... lý làm việc : 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 không tụ trình bày đây: Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1 1.2)Cấu tạo : ổn áp loại gồm hai... điểm : - Giá thành hạ - Thiết bị cồng kềnh phức tạp - Điện áp bị méo dạng 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 =