THIẾT KẾ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA – ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ đảo CHIỀU

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA – ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU Người hướng dẫn: TS NGUYỄN QUỐC ĐỊNH Sinh viên thực hiện:TRẦN VĂN BẢO TOÀN Số thẻ sinh viên: 105170065 Nhóm HP / Lớp: Ngành: 17Nh29B/17D1 KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH DANH SÁCH CÁC BẢNG .7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 1.1 Tổng quan động điện chiều .8 1.1.1 Cấu tạo động điện chiều 1.1.2 Phương trình đặc tính động điện chiều 1.2 Phương pháp điều khiển tốc độ động chiều 11 1.2.1 Khái niệm điều khiển tốc độ động chiều 11 1.2.2 Điều chỉnh tốc độ động chiều 11 1.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều 11 1.3.1 Thay đổi điện trở phần ứng Rf (Thêm điện trở phụ) 11 1.3.2 Thay đổi từ thông ϕ 12 1.3.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng 13 CHƯƠNG 2: BỘ CHỈNH LƯU THYRISTOR HÌNH CẦU BA PHA 15 2.1 Giới thiệu Thyristor 15 2.2 Cấu trúc chỉnh lưu 16 2.3 Các mạch chỉnh lưu 16 2.4 Các sơ đồ truyền động T-Đ có đảo chiều thường gặp 17 2.5 Chỉnh lưu hình cầu ba pha điều khiển hồn tồn dùng Thyristor .17 2.5.1 Cấu tạo 17 2.5.2 Hoạt động 19 2.5.3 Điện áp dòng chỉnh lưu 20 2.5.4 Ưu điểm, nhược điểm mạch chỉnh lưu cầu pha 21 CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC .22 3.1 Tính chọn Thyristor 22 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 3.2 Tính chọn máy biến áp (MBA) chỉnh lưu: .23 3.2.1 Tính chọn thơng sơ MBA: 23 3.2.2 Tính sơ mạch từ: 23 3.2.3 Tính tốn dây quấn 24 3.2.4 Kết cấu dây quân sơ cấp 25 3.2.5 Kết cấu dây quấn thứ cấp 26 3.2.6 Tính kích thước mạch từ 26 3.2.7 Tính khối lượng sắt đồng .27 3.2.8 Tính thơng số máy biến áp 27 3.3 Tính chọn cuộn kháng lọc san dịng tải 29 3.3.1 Xác định góc mở cực tiểu cực đại 29 3.3.2 Xác định thành phần sóng hài .30 3.3.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc 31 3.3.4 Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc 32 3.4 Tính chọn cuộn kháng cân Lcb 32 CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH BẢO VỆ 33 4.1 Tổng quan mạch điều khiển 33 4.1.1 Sơ khối mạch điều khiển .33 4.1.2 Các yêu cầu chung mạch điều khiển .33 4.1.3 Các nguyên tắc điều khiển 34 4.2 Sơ đồ điều khiển kênh mạch điều khiển .35 4.3 Tính chọn phần tử mạch điều khiển 36 4.3.1 Tính chọn biến áp xung .37 4.3.2 Tính tần khuếch đại cuối 38 4.3.3 Chọn cổng AND 38 4.3.4 Chọn tụ C3 R9 .39 4.3.5 Tính chọn tạo xung chùm .39 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 4.3.6 Tính chọn các phần tử khâu khuếch đại xung 39 4.3.7 Tính tốn máy biến áp đồng pha .39 4.4 Tính chọn mạch bảo vệ 39 4.4.1 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn 39 4.4.2 Bảo vệ dòng điện cho van 40 4.4.3 Bảo vệ điện áp cho van .41 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG 42 KẾT LUẬN CHUNG .43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1 Sơ đồ động điện chiều Hình Đồ thị đặc tính tự nhiên .8 Hình Họ đặc tính nhân tạo động điện chiều kích từ độc lập tăng điện trở phụ mạch phần ứng .9 Hình Họ đặc tính nhân tạo động điện chiều kích từ độc lập giảm từ thơng kích từ 10 Hình Họ đặc tính nhân tạo động điện chiều kích từ độc lập giảm điện áp phần ứng 11 Y Hình Sơ đồ cấu trúc chỉnh lưu 12 Hình 2 Các sơ đồ chỉnh lưu 13 Hình Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu pha điều khiển hồn tồn có đảo chiều động 13 Hình Đồ thị làm việc chỉnh lưu cầu ba pha .14 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định DANH SÁCH CÁC BẢNG YNo table of figures entries foun Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 1.1 Tổng quan động điện chiều 1.1.1 Cấu tạo động điện chiều Hình 1 Sơ đồ động điện chiều Động điện chiều chia thành phần chính: - Phần stato (phần tĩnh) - Phần roto (phần quay) a Phần tĩnh (hay Stato) - Là phần đứng yên máy, gồm phận sau: Cực từ chính: phận sinh từ trường gồm lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Trong máy công suất nhỏ, cực từ nam châm vĩnh cửu Trong máy cơng suất trung bình lớn, cực từ nam châm điện Cực từ phụ: đặt cực từ dùng để cải thiện điều kiện làm việc máy điện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ đặt dây quấn có cấu tạo giống dây quấn cực tự Gơng từ: dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Các phận khác: nắp máy, cấu chổi than… Nắp máy để bảo vệ máy khỏi bị hư hỏng, an toàn cho người vận hành Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ phần quay b Phần quay (hay Roto) Bao gồm phận sau: Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0.5 mm phủ cách điện hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng ép trực tiếp với trục Trong máy điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá roto Dây quấn phần ứng: phần sinh sức điện động có dịng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm đồng có bọc cách điện Trong máy điện cơng suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiếp diện tròn Trong máy điện công suất vừa lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình chữ nhật Cổ góp (vành đổi chiều): dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Các phận khác: cánh quạt (dùng để quạt gió làm mát động cơ), trục quạt (trên đặt lõi sắt phản ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi trục máy) … 1.1.2 Phương trình đặc tính động điện chiều - Tùy theo cách kích thích từ, động điện chiều có tính khác biểu diễn đường đặc tính làm việc, đặc tính khác Trong đặc tính quan trọng đặc tính Đặc tính dùng để xác định điểm làm việc xác lập khảo sát điểm làm việc ổn định hệ thống truyền động điện - Đặc tính động điện mối quan hệ tốc độ quay ω với momen M: ω=f ( M ) - Trong đồ án thiết kế, ta sử dụng động chiều kích từ độc lập, nên ta nghiên cứu động chiều kích từ độc lập - Phương trình điện áp mạch phần ứng động cơ: U =E+ I ( R + R f ) Trong đó: U E : điện áp phần ứng (V) : sức điện động phần ứng (V) Rư : điện trở mạch phần ứng (Ω) Rf : điện trở phụ mạch phần ứng (Ω) Iư : dòng điện mạch phần ứng (A) - Sức điện động E phần ứng động tỉ lệ với tốc độ quay roto: E=k Փ ω Trong đó: k= ρN : hệ số cấu tạo động πa Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định Փ : từ thông qua cực từ (Wb) ω : tốc độ góc roto,ω=n /9,55 ( rad /s ) p : số đôi cực từ N : số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng a : số đôi mạch nhánh song song n : tốc độ quay (vòng/phút) - Mặt khác, momen điện từ động cơ: M đt=k Φ I → I = M đt k Φ Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất thép thì: M =M đt =M - Từ phương trình ta có phương trình đặc tính động điện chiều: ω= U R + Rf − M k Φ ( k Φ )2 - Khi tồn thơng số điện động định mức không mắc thêm điện trở phụ vào mạch điện điện trở phương trình đặc tính đặc tính tự nhiên: ω= Uư Rư − M k Φ ( k Φ )2 - Tốc độ không tải lý tưởng động là: ω o= Uư k Φ - Khi phụ tải tăng dần từ M c =0 đến M c =M đm tốc độ độ động giảm dần từ ω o đến ω đm nên phương trình đặc tính có dạng: ω=ω o−∆ ω ∆ ω=R M / ( k Φ )2 : độ sụt dốc đặc tính Với: Đặc tính cơ: giả thiết phần ứng bù đủ, từ thông Φ=const phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập tuyến tính có dạng hàm bậc y=ax+ b nên đường biểu diễn hệ tọa độ MOω đường thẳng cắt trục Oωtại ω o với độ dốc âm Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 10 U k n=√ an2 +b n2 U k n= √6 U2 √ cos2 α +(6 k )2 sin2 α π (6 k ) −1 U k n= U (6 k ) −1 √ 1+(6 k)2 tg α U d ≈ √ cosα+ ∑ U k n sin(6 θ−φ 1) π n 3.3.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc Điện kháng lọc tính góc mở α =α max Ta có: U =L di dt Trong thành phần xoay chiều bậc cao, thành phần sóng bậc k =1 có mức độ lớn nhất, gần ta có: U =U 1m sin ⁡(6 θ−φ 1) U1m U dt= cos ¿1) = I m cos ¿ ) ∫ L p πfL U1m Suy ra: L ≥ 0.1 I dm πf 6.2 Nên: I = p=6 số xung đập mạch chu kỳ điện áp lưới U m=2 U cosα max 2 √ 1+ tg α max −1 2,34 102,8 cos 82,3 ° ¿ √1+ 62 t g (82,3 °)=81,75(V ) −1 Thay số: L= 81,75 =7,29 10−3 (H )=7,29(mH ) 6.2 50 π 0,1.59,5 Điện cảm mạch phần ứng động cơ: Lư =γ U dm 60 220.60 =0,25 =1,96(mH ) π p ndm I dm π 3.1500 59,5 Điện cảm mạch phần ứng có: Lưc = Lư + 2LBA = 1,96 + 2.0,325 = 2,61 (mH) Điện cảm cuộn kháng lọc: Lk = L – Lưc =7,06-2,61 = 4,45 (mH) Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 32 3.3.4 Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc Điện cảm yêu cầu cuộn kháng lọc: Lk = 4,45 (mH) Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng: Im = 59,5 (A) Biên độ dòng điện xoay chiều bậc 1: I1.m = 10% Iđm = 5,95 (A) 3.4 Tính chọn cuộn kháng cân Lcb Do đặc tính sơ đồ đảo dịng hình cầu nối song song ngược có dịng tuần hồn icc lúc chảy qua G1 vào G2, lúc chảy từ G2 vào G1 Để hạn chế dòng tuần hoàn, người ta mắc thêm cuộn điện cảm L cb sơ đồ mạch lực gọi cuộn kháng cân Trị trung bình dịng điện tuần hồn: I CC= √6 U2 (sin α 1−α cos α ) π Xc Ta có I CCmax= √6 U2 Xc giá trị cực đại dòng tuần hồn góc mở α1=60̊, α2=120̊ α1=120̊, α2=60̊ I CCmax= √ U √ 102,8 = Xc Xc Điện cảm Lcb chọn cho giá trị trung bình dịng tuần hồn khơng vượt 10% giá trị định mức Id I cc max ≤ ¿> √ 10 I d 59,5 = =5,95 (A ) 100 10 102,8 102,8 ≤ 5,95=¿ X c ≥ √ =4,232 ( Ω ) Xc 5,95 Vậy Lcb = X cb 4,232 = =0,0135 (H) ω π 50 3.5 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 33 CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH BẢO VỆ 4.1 Tổng quan mạch điều khiển 4.1.1 Sơ khối mạch điều khiển Khâu đồng bộ: Tạo điện áp đồng uđb cung cấp cho mạch so sánh Khâu so sánh: So sánh điện áp đồng uđb điện áp điều khiển Uđk, phát tín hiệu xung vng ngõ khối so sánh Khâu khuếch đại phân phối xung: Phân phối xung đến van điều khiển để mở van theo quy luật định 4.1.2 Các yêu cầu chung mạch điều khiển - Phát xung điều khiển (xung mở van) đến van pha với góc điều khiển α cần thiết, đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc điều khiển αmin đến αmax tương ứng với phạm vi thay đổi điện áp tải mạch động lực - Đảm bảo xung điều khiển phát tới van động lực phù hợp để chắn mở van, nghĩa phải đảm bảo yêu cầu: đủ công suất thể điện áp dòng điện điều khiển UG, IG; sườn xung dốc đứng để mở van xác vào thời điểm quy định; độ rộng xung điều khiển đủ cho dòng qua van kịp vượt trị số dịng điện trì I holding thyristor để ngắt xung thyristor giữ trạng thái dẫn Có dạng xung điều khiển phổ biến xung đơn, xung kép, xung rộng xung chùm Để tăng tối đa xác suất mở van thành công, chọn dạng xung chùm để điều khiển mở van Thyristor Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 34 Hình Các dạng xung điều khiển để kích mở van Thyristor 4.1.3 Các nguyên tắc điều khiển a Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính: Theo nguyên tắc người ta thường dùng điện áp: Điện áp đồng (U S), đồng với điện áp đặt anod – catod thyristor, thường đặt vào đầu khâu so sánh Do hiệu điện đầu vào khâu so sánh là: Ud=Uđk – US Khi Uđk=US khâu so sánh lật trang thái, ta nhận sường xuống điện áp đầu khâu so sánh Như cách làm biến đổi Uđk, ta điều chỉnh thời điểm xuất xung ra, tức điều chỉnh góc α Giữa α Uđk có quan hệ sau: α =π Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn Uđ k U smax GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 35 b Nguyên tắc điều khiển arccos: Điện áp đồng dạng sinUđb vượt trước điện áp khóa (thu thứ cấp biến áp đồng bộ) góc π/2 Khi θ = α uđk = uđb = Uđbmcosα→ α =arccos ⁡( uđk ) U đbm Nhược điểm phương pháp điều khiển arccos: Điện áp đồng pha tạo cách lọc điện áp lưới, dịch pha góc 90 0, điện áp lưới có chất lượng (chứa nhiều sóng điều hịa bậc cao) điều chế hoạt động khơng xác Mạch điều khiển theo ngun tắc arccos điều khiển thyristor nên hệ chỉnh lưu gồn nhiều thyristor cần số mạch điều khiển tương ứng gây tốn cồng kềnh cho điều khiển Vì đề tài này, chọn phương pháp điều khiển thẳng đứng tuyến tính 4.2 Sơ đồ điều khiển kênh mạch điều khiển Sơ đồ điều khiển kênh chỉnh lưu cầu pha điều khiển đối xứng Ta cần tất 12 kênh điều khiển để điểu khiển cho 12 van thyristor có mạch động lực Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 36 Giản đồ đường cong mạch điều khiển 4.3 Tính chọn phần tử mạch điều khiển Sơ đồ kênh điều khiển chỉnh lưu cầu pha thiết kế theo sơ đồ hình Việc tính tốn mạch điều khiển thường tiến hành từ tầng khuếch đại ngược trở lên Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở Thyristor Các thông số mạch điều khiển: - Điện áp điều khiển Thyristor: Dòng điện điều khiển Thyristor: Thời gian mở Thyristor: Độ rộng xung điều khiển: U gmax=1,4 (V ) I gmax = 150 (mA) t cm=180 ( μs) tx = 2.tcm = 2.180 = 360 ( μs) - Tần số xung điều khiển: - Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: - Mức sụt biên độ xung: Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn ≈ ( kHz ) fx = t = 2.360 10−6 x UN = ±12 (V) sx = 0,15 GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 37 4.3.1 Tính chọn biến áp xung - Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM, lõi có dạng hình xuyến, làm việc phần đặc tính từ hố có: ΔB = 0,3T, ΔH = 30A/m, khơng có khe hở khơng khí - Tỉ số biến áp xung:thường m = 2÷3, chọn m=3 - Điện áp đặt lên cuộn thứ cấp biến áp xung: U 2=U đk =1,4 ( V ) - Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp biến áp xung: U 1=m U 2=3.1,4=4,2 ( V ) - Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I 2=I đk =150 ( mA ) I m - Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I 1= = 150 =50 ( mA ) ∆B 0,3 =8 103 - Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi sắt: μtb = μ ∆ H = −6 1,25 10 30 Trong đó: μ0 = 1,25.10-6 (H/m) độ từ thẩm khơng khí - Thể tích lõi thép cần có: V =Q l= μtb μ0 t x s x U I ∆ B2 8.103 1,25 10−6 360 10−6 0,15 4,2.50 10−3 −6 ¿ =1,26.10 ( m ) 0,3 V =1,26 (cm ) Chọn mạch từ OA-22/30/5 tích V = Q.l = 0,2.8,2 = 1,64 cm có kích thước mạch từ sau: a = 4mm, b = 5mm, Q = 0,2 cm = 20mm2, d = 22mm, D = 30mm Chiều dài trung bình mạch từ l = 8,2mm - Số vịng dây quấn sơ cấp biến áp xung: Theo định luật cảm ứng điện từ: dB ∆B =W Q dt tx U t x 4,2.360 10−6 → W 1= = =252 ( vòng ) ∆ B Q 0,3.20 10−6 U 1=W Q - Số vòng dây quấn thứ cấp biến áp xung: W = W 252 = =84 ( vòng ) m I 50 10−3 =0,0083 (mm ) - Tiết diện dây quấn sơ cấp: S1= = J1 Chọn mật độ dòng điện J1 = (A/mm) - Đường kính dây quấn sơ cấp: d 1= S1 4.0,0083 = =0,103 ( mm ) π π √ √ Chọn d1 = 0,11 mm, S1 = 0,095 mm2 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 38 - Tiết diện dây quấn thứ cấp: S2= I 150 10−3 = =0,0375 (mm ) J2 Chọn mật độ dòng điện J2 = (A/mm) - Đường kính dây quấn thứ cấp: d 2= S2 4.0,0375 = =0,218 ( mm ) π π √ √ Chọn d1 = 0,23 mm, S1 = 0,04155 mm2 - Kiểm tra hệ số lấp đầy: k ld = d 21 W +d 22 W 0,112 252+0,23 84 = =0,0155 d2 222 Như vậy, cửa sổ đủ diện tích cần thiết 4.3.2 Tính tần khuếch đại cuối Chọn BJT Tr3 loại BJT công suất loại 2SC9111 làm việc chế độ xung, có thơng số: BJT loại NPN, vật liệu bán dẫn Silic Điện áp collector base hở mạch emitter: UCBO = 40V Điện áp emitter base hở mạch collector: UEBO = 4V Dịng điện lớn collector chịu đựng: Icmax = 500mA Công suất tiêu tán collector: PC = 1,7W Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: T1 = 175℃ Hệ số khuếch đại: β = 50 Dòng làm việc collector: Ic = I1 (biến áp xung) = 50mA Dòng làm việc base: IB = I c 50 = =1 ( mA ) β 50 Ta thấy với loại van Thyristor chọn mạch động lực có cơng suất điều khiển bé: Uđk = 1,4V, Iđk = 150mA nên dòng IB, IC BJT Tr3 bé, trường hợp ta không cần sử dụng thêm BJT Tr2 Chọn nguồn cấp cho biến áp xung U = 12V, ta cần mắc thêm điện trở R 10nối tiếp cực emitter để hạn dòng cho BJT Tr3 R10= 12−U 12−4,2 = =156(Ω) I1 50 Chọn R10 = 180Ω Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 39 4.3.3 Chọn cổng AND Toàn mạch điều khiển cần phải dùng 12 cổng AND nên ta chọn IC 4081 họ CMOS, IC có cổng AND Các thơng số IC sau: Nguồn ni IC: Vcc = 3÷18V, ta chọn Vcc = 12V Nhiệt độ làm việc: −40℃ ÷ 80 ℃ Điện áp ứng với mức logic "1": ÷ 4,5 V Cơng suất tiêu thụ: P = 2,5 nW/cổng 4.3.4 Chọn tụ C3 R9 Điện trở R9 để hạn dòng đưa vào cực base BJT Tr3, chọn R9đủ lớn (vài kΩ) Chọn C3.R9 = tx = 360 μs Chọn C3 = 47nF => R9 = 7659,57Ω Chọn R9 = 8k2Ω 4.3.5 Tính chọn tạo xung chùm 4.3.6 Tính chọn các phần tử khâu kh́ch đại xung 4.3.7 Tính tốn máy biến áp đồng pha Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 40 4.4 Tính chọn mạch bảo vệ 4.4.1 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn Khi van bán dẫn làm việc, có dịng điện chạy qua,trên van có sụt áp ΔU, có tổn hao cơng suất Δp.Tổn hao sinh nhiệt,đốt nóng van bán dẫn Mặc khác, van bán dẫn phép làm việc nhiệt độ cho phép (T cp) đó,nếu nhiệt độ cho phép van bị phá hỏng Để van bán dẫn hoạt động an tồn,khơng bị chọc thủng nhiệt, cần tính chọn thiết kế hệ thống tỏa nhiệt hợp lý Tính tốn cánh tản nhiệt: - Tổn thất công suất van thyristor: ∆ P=∆ V I lv =1,8.34,35=61,83 ( W ) ∆P - Diện tích bề mặt tỏa nhiệt: Sm = K τ m Trong đó: ∆ P : tồn thất cơng suất van thyristor Km = W/m2.℃ hệ số tỏa nhiệt đối lưu xạ τ =T lv −T mt độ chênh nhiệt độ so với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = 40℃ , nhiệt độ cánh tản nhiệt van hoạt động Tlv = 80℃ (đảm bảo nhỏ nhiệt độ cho phép Tcp van thyristor) ∆P 61,83 =0,1932(m2 ) Thay số ta Sm = K τ = 8.(80−40) m Chọn loại cánh tản nhiệt có 12 cánh, kích thước cánh a x b = 10cm x 10cm Tổng diện tích tản nhiệt cánh: S = 12.2.10.10 = 2400 cm2 = 0,24 m2 Hình dáng cánh tản nhiệt cho van 4.4.2 Bảo vệ q dịng điện cho van Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực,tự động bảo vệ tải ngắn mạch Thyristor, ngắn mạch đầu biến đổi,ngắn mạch thứ cấp MBA, ngắn mạch chế độ nghịch lưu - Chọn Aptomat có: I đm=1,1 I d =1,1.59,5=65,45 ( A ) U đm =220(V ) Có tiếp điểm chính,có thể đóng cắt tay nam châm điện Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 41 Chỉnh định dòng ngắn mạch: Inm = 2,5Ilv =2,5.59,5 =148,75 (A) Dòng tải:Iqt =1,5Ilv = 1,5.59,5 = 89,25(A) - Chọn cầu dao có: I đm=1,1 I d =1,1.59,5=65,45 ( A ) Cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn sửa chữa hệ thống truyền động dùng để đóng cắt nguồn chỉnh lưu khoảng cách từ nguồn cấp tới chỉnh lưu đáng kể - Dùng dây chảy tác động nhanh (cầu chì) để bảo vệ ngắn mạch Thyristor,ngắn mạch đầu chỉnh lưu Nhóm 1CC: dịng điện định mức dây chảy nhóm 1CC: I cc =1,1 I 2( MBA lực )=1,1 48,58=53,44 ( A ) → Chọn 1CC loại 60 A Nhóm 2CC: dịng điện định mức dây chảy nhóm 2CC: I cc =1,1 I lv van=1,1 34,35=37,785 ( A ) → Chọn 2CC loại 40 A Nhóm 3CC: dịng điện định mức dây chảy nhóm 3CC: I cc =1,1 I d =1,1.59,5=65,45 ( A ) → Chọn 3CC loại 80 A 4.4.3 Bảo vệ điện áp cho van Bảo vệ điện áp cho q trình đóng cắt Thyristor thực cách mắc R-C song song với Thyristor.Khi có chuyển mạch,các điện tích tích tụ lớp bán dẫn phóng ngồi tạo dịng điện ngược khoảng thời gian ngắn,sự biến thiên nhanh chóng dịng điện ngược gây sức điện động cảm ứng lớn điện cảm làm xảy tượng điện áp Anốt Catốt Thyristor.Khi có mạch mắc R-C song song với Thyristor tạo mạch vịng phóng điện tích q trình chuyển mạch nên Thyristor khơng bị q điện áp Khơng có cơng thức xác để chọn giá trị R C, thường chọn theo kinh nghiệm với: R1 = ( ÷ 30 ) Ω, C 1=( 0,25 ÷ ) μF Ta chọn R1 = 10Ω , C1 = μF Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 42 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 43 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 44 KẾT LUẬN CHUNG Abcde Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh “Điện Tử Công Suất – Lý thuyết – Thiết kế - Ứng dụng” [2] Phạm Quốc Hải “Hướng dẫn Thiết kế Điện tử công suất” [3] Trần Văn Thịnh “Tính tốn thiết kế Thiết bị Điện tử công suất” [4] TCA 785 Datasheet [5] NE 555 Datasheet [6] CD4081 Datasheet: https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/50864/FAIRCHILD/CD4081.html Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bảo Toàn GV Hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Định 46 ... (MBA) chỉnh lưu: 3.2.1 Tính chọn thơng sơ MBA: Chọn máy biến áp (MBA) ba pha trụ sơ đồ đấu dây ∆ /Y , làm mát tự nhiên khơng khí - Điện áp pha sơ cấp MBA: U1 = 380V - Điện áp pha thứ cấp MBA:... Chỉnh lưu hình tia ba pha (2.2c) - Chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn (2.2d) - Chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển với thyristor đấu cathode chung (2.2e) - Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn... tải Mạch động lực: bao gồm MBA lực, mạch van, mạch lọc 2.3 Các mạch chỉnh lưu - Chỉnh lưu hình tia pha (chỉnh lưu pha nửa chu kì) (2.2a) - Chỉnh lưu hình tia hai pha (chỉnh lưu pha có điểm trung