Những năm gần kĩ thuâ ̣t điê ̣n tử và bán dẫn công suất lớn phát triển mạnh mẽ Các thiết bị điê ̣n tử công suất có nhiều ưu điểm: có khả điều khiển rô ̣ng, có chi tiêu kinh tế cao, kích thước và trọng lượng thấp, đô ̣ tin câ ̣y và tính chính xác cao… ứng dụng chúng vào viê ̣c biến đổi lượng là điều khiển điê ̣n áp và dòng điê ̣n xoay chiều và ngược lại ngày cầng sâu rô ̣ng Viê ̣c nghiên cứu mô ̣t cách tỉ mỉ về điê ̣n tử công suất là viêc̣ cần thiết đối với sinh viên và cán bô ̣ kĩ thuâ ̣t điê ̣n Khi chế tạo các thiết bị điê ̣n tử công suất, đòi hỏi kiến thức không chỉ mạch đô ̣ng lực, mà những kiến thức về mạch điều khiển và tính chọn các thiết bị thế nào cho thích hợp cũng rất cần thiết Trên sở đó đồ án này có nhiê ̣m vụ “ thiết kế bô ̣ nguồn chỉnh lưu điều khiển ”
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KĨ THUẬT VÀ CÔNG NGHÊ ̣ ĐỒ ÁN MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN GVHD : TH.S THÂN VĂN THÔNG SVTH : NGUYỄN VĂN CƯỜNG MSSV : 4051070081 KHÓA : K40A Bình Định, ngày 10 tháng 12 năm 2019 Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIÊM ̣ VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC Họ và tên sinh viên : Nguyển Văn Cường Khóa : K40 Khoa : Kỹ thuâ ̣t và công nghê ̣ Ngành : KTĐ- ĐT Tên đề tài : thiết kế bô ̣ chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng Các số liê ̣u ban đầu: Ud= 400 V; Pd =15000 W; Id = Pd/Ud = 15000/400=37,5 A Nô ̣i dụng các phần thuyết minh và tính toán Khái quát về bô ̣ nguồn chỉnh lưu và chọn sơ đồ tính toán Thiết kế, tính toán bô ̣ chỉnh lưu Thiết kế máy biến áp Các bản vẻ : bản vẻ AP Giáo viên hướng dẩn : Thân Văn Thông Ngày giao nhiê ̣m vụ : 10-11-2019 Ngày hoàn thành: 10-12-2019 Bình định, ngày 20 tháng 11 năm 2019 Giáo viên hướng dẩn Thân Văn Thông Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang NHẬN XÉT CỦA THẦY CÔ Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang Lời mở đầu Những năm gần kĩ thuâ ̣t điê ̣n tử và bán dẫn công suất lớn phát triển mạnh mẽ Các thiết bị điê ̣n tử công suất có nhiều ưu điểm: có khả điều khiển rô ̣ng, có chi tiêu kinh tế cao, kích thước và trọng lượng thấp, đô ̣ tin câ ̣y và tính chính xác cao… ứng dụng chúng vào viê ̣c biến đổi lượng là điều khiển điê ̣n áp và dòng điê ̣n xoay chiều và ngược lại ngày cầng sâu rô ̣ng Viê ̣c nghiên cứu mô ̣t cách tỉ mỉ về điê ̣n tử công suất là viêc̣ cần thiết đối với sinh viên và cán bô ̣ kĩ thuâ ̣t điê ̣n Khi chế tạo các thiết bị điê ̣n tử công suất, đòi hỏi kiến thức không chỉ mạch đô ̣ng lực, mà những kiến thức về mạch điều khiển và tính chọn các thiết bị thế nào cho thích hợp cũng rất cần thiết Trên sở đó đồ án này có nhiê ̣m vụ “ thiết kế bô ̣ nguồn chỉnh lưu điều khiển ” Trong quá trình hoàn thành bản đồ án này còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiê ̣m nên không tránh khỏi nhiều thiếu sót Em mong các thầy cô giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn thầy Thân Văn Thông đã nhiê ̣t tình giúp đỡ và đô ̣ng viên em hoàn thành bản đồ án này Quy Nhơn, ngày 10 tháng 12 năm 2019 Sinh viên Nguyễn Văn Cường Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang CHƯƠNG I: TỞNG QUAN BỢ CHỈNH LƯU 1.1 Sơ đờ ngun lí: 1.2 Nguyên lí đô ̣ng: Giả sử điê ̣n xoay chiều vào bô ̣ lưu là: hoạt áp đầu chỉnh u2a = √ 2U2 sin ωt u2b = √ 2U2 sin ¿ u2c = √ 2U2 sin ¿ Điê ̣n áp mô ̣t chiều đầu bô ̣ chỉnh lưu là ud Nguyên tắc: Góc mở α phải tính từ thời điểm là giao điểm của hai điê ̣n áp và sẽ phát xung cho van gắn với pha nào có điê ̣n áp dương Giả sử α = 30° Tại thời điểm OO1’: T5 và D6 dẫn dòng: c → T5 → tải → D6 → b nên ud = ucb; Tại thời điểm O’1O2 : T1 và D6 dẫn dòng: a → T1→ tải → D6 → b nên ud = uab; Tại thời điểm O2O’3: T1 và D2 dẫn dòng: a → T1→ tải → D2 → c nên ud = uac; Tại thời điểm O3’O4 : T3 và D2 dẫn dòng: b → T3→ tải→ D2→ c nên ud = ubc; Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang Đồ thị: u2a O2 Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng u2b O3 O4 O5 u2c ud1 O6 O8 Trang 0 π O’3 O’1 O1 α T1 T5 α √ U2 T3 α T1 Uab T5 Ubc α T1 T5 T3 Đ2 Uac Đ6 Ucd 2π O7 T1 Đ2 Đ6 Đ4 Id Id Id Id Id Id 1.3 Công thức: a) Trị trung bình điê ̣n áp chiều ud: 6 Ud = ud1 + ud2 = √ U2cos α + √ U 2π 2π = √ (1 + cos α ¿U2 2π Nếu α = thì ud = √6 U2 π Nếu α = π thì ud = Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang b) Trị trung bình dòng điê ̣n qua van: ITB van ¿ Id Ung max = U2√ Nên ta chọn van là [ Ung ] > √ 6U2, [ I ] > Id/3, [ Uth ] > √ 6U2 c) Công suất máy biến áp: Tính U2 π U2 = √6 Udmax Tính I2 O +α 2π 2π I2 = Id = Id π ( + ) = Id ∫ π O +α √ Sba = 3U2I2 = √ π Udmax Idmax = 1,05 Pdmax √6 √ 1.4 Đă ̣c điểm: Ưu điểm: Góc mở thay đổi rô ̣ng đạt tới 180° Ta chỉ cần phát xung không giống cầu pha đối xứng Vì sơ đồ cầu pha không đối xứng có điốt và thyristor nên đỡ tốn kém chi phí về kinh tế Viê ̣c điều khiển các van bán dẫn đơn giản hơn, ta coi mạch điều khiển chỉnh lưu điều khiển chỉnh lưu tia pha Nhược điểm: Có rất nhiều hài bâ ̣c cao của tải và nguồn lớn CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU 2.1 Tính toán chọn van: Tính chọn dựa vào yếu tố bản dòng tải, điều kiê ̣n tỏa nhiê ̣t, điê ̣n áp làm viê ̣c, các thông số bản của van được tính sau: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang Điê ̣n áp ngược lớn nhất mà thyristor phải chịu đựng: 400 400 π = 418,879 V Ulv = Knv.U2 = Knv Ud/Ku = √ π = √6 Điê ̣n áp ngược của thyristor cần chọn là: Unv = Kdtu Ulv = 418,879 = 837,4 V Dòng làm viê ̣c của van cần có: 15000/400 = 21,65 A √3 Ku = √ ; Kdtu = 2; Khd = ; π √3 Ilv = Id Khd = khd Pd/Ud = Ta chọn: Knv = √ 6; Ki = Chọn điều kiê ̣n làm viê ̣c của van là có cánh tỏa nhiê ̣t và đầu đủ diê ̣n tích tỏa nhiê ̣t; không có quạt đối lưu không khí, với điều kiê ̣n đó dòng định mức của van cần chọn: Iđmv = Ilv Ki = 21,65 = 86,6 A Trong đó: Ud : điê ̣n áp tải U2 : điê ̣n áp thứ cấp máy biến áp Ulv : điê ̣n áp ngược của van Ihd : dòng điê ̣n hiê ̣u dụng của van Id : dòng điê ̣n tải Knv : ̣ số điê ̣n áp ngược Ku : ̣ số điê ̣n áp tải Khd : ̣ số xác định dòng điê ̣n hiê ̣u dụng Từ các thong số Unv, Iđmv ta chọn thyristor và điốt có thông số sau: Thyristor: P027RH10CGO - Điê ̣n áp ngược cực đại: Unv = 1000 V - Dòng làm viê ̣c cực đại: Iđmv = 100 A - Dòng điê ̣n đỉnh cực đại: 350 mA; - Dòng điê ̣n xung điều khiển: Ig = 100mA; - Điê ̣n áp xung điều khiển: Ug = 3V; - Dòng điê ̣n tự giữ: Ih = 400mA - Dòng điê ̣n rò: Ir = 10mA Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang - Sụt áp thyristor: ∆ U = 2,57 V; - Thời gian chuyển mạch: tcm = 35 ϻ s - Nhiê ̣t đô ̣ làm viê ̣c cực đại: 125 ℃ Diode : NLA430A - Dòng điê ̣n chỉnh lưu cực đại: 100A - Điê ̣n áp ngược của điôt: 1000V - Đỉnh xung dòng điê ̣n: 10000A - Dòng điê ̣n thử cực: 3100 A - Dòng điê ̣n rò ở nhiê ̣t đô ̣ 25℃ : 50mA - Nhiê ̣t đô ̣ cho phép: 200 ℃ - Tổn hao điê ̣n áp mở ở trạng thái Điot: 1,42 V; 1.5 Thiết kế mạch tạo xung: Mạch điều khiển tính xuất phat từ yêu cầu xung mở thyristor a Nguyên tắc điều khiển: Điều khiển thyristor sơ đồ chỉnh lưu hiê ̣n có nhiều phương pháp khác nhau, thường gă ̣p là điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính Sơ đồ khối: Khối đồng bộ hóa Khối tạo xung cưa Khối so sánh Khối tạo xung Khối phân chia xung Chức các khối: Khối đồng bô ̣ hoá: Lấy điê ̣n áp SCR đưa về mạch tạo xung để xung điều khiển được đồng bô ̣ với điê ̣n áp anot; Khối tạo xung cưa: Để làm điê ̣n áp tựa; Khối so sánh: so sánh điê ̣n áp cưa với uđk ở ngoài đưa vào; Khối tạo xung: Tạo xung theo yêu cầu; Khối phân chia xung: Đưa xung này tới cực G b Sơ đồ mạch điều khiển: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 10 C 15V B LA TD R UCBA15V 1216345CA BA AC c Nguyên lí hoạt đô ̣ng: Mạch tích phân: đến Đ1 dẫn, T1 khóa C1 nạp điê ̣n áp tụ tăng tuyến tính Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 11 Từ π đ ê´ n π : Đ1 khóa T1 dẫn tụ C2 phóng qua T1 uC1 giảm rất nhanh về Mạch so sánh vòng hở: Từ đến α uđk > urc nên ura ở mức bình thường; Từ α đến π uđk < urc nên ura ở mức điê ̣n áp âm Mạch tạo xung và phân chia xung: Từ đến α tụ C2 nạp đó điê ̣n áp tụ C2 tăng, tại α tụ C2 phóng với thời gian Ʈ = R8.C2 T2, T3 ngắt Ic = Đồ thị: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 12 Uđbh π Uc1 ωt 2π Urc ωt α ura +E C2 nạp C2 phóng ωt C2 nạp ngược -E ωt d Tính toán mạch tạo xung: Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầ của thyristor các thông số bản của mạch điều khiển: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 13 + Điê ̣n áp điều khiển của thyristor Uđk + Dòng điê ̣n điều khiển của thyristor Iđk + thời gian mở thyristor: + Đô ̣ rô ̣ng xung điều khiển: tx = (2-4)tm + Tần số xung điều khiển: fx = 1/2 tx + Điê ̣n áp nguồn nuôi mạch điều khiển: + Mức sụt áp biên đô ̣ xung: sx +Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: UN Việc tính tốn mạch điều khiển thường tiến hành từ tần khuếch đại ngược trở lên Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở thyristor Các thơng số để tính mạch điều khiển cần có: -Điện áp điều khiển thyristor: Uđk = 3, (V) -Dòng điện điều khiển thyristor: Iđk = 100 (mA) -Độ rộng xung điều khiển thyristor: tx =35 (µs) -Mức sụt biên độ xung: Sx = 0,15 -Tần số xung: fx = 3Khz -Độ đối xứng cho phép: = 340 -Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: U = 12 (V) Tính điện áp xung: - Chọn vật liệu làm lõi sắt từ thép 330 kiểu sắt từ dạng chữ để máy biến áp xung làm việc tốt chế độ bão hòa, ta chọn mật độ tự cảm lõi thép B = 0,3 cường độ từ trường H = 30 A/m (theo tài liệu điện tử công suất Nguyễn Bính) Tỷ số máy biến áp xung thường m = 23, chọn m = - Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U2 = Uđk = V - Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung: U1 = m U2 = 3.3 = (V) - Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I2 = Iđk = 0,1 (A) - Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I1 = I2/m = 0,1/3 = 0,033 (A) Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 14 - Độ tự thắm bình thường tương đối lõi sắt: µtb == 0,3/(30 1,25 10-6 )= 103 (H/m) Trong đó:µ0 = 1,25 10-6 (H/m) - Thể tích lõi thép cần có: V= Q.L = (µtb µ0.tx.sx.U1.I1)/∆ B2 V = (8000 1,25 10-6 70.10-6 0,033 0,15)/ 0,32 V = 3,4.10-7 (m3) = 0,34 (cm3) Chọn mạch từ tích V= Q L = 6,45 0,1 = 0,645 (cm 3) với kích thước ta có mạch từ sau: - (Tra bảng B .2 trang 246 sách điện tử công suất Nguyễn Bính) Chọn Q = 0,1(cm2)với kích thước lõi sắt từ sau; Chiều dài trung bình mạch từ L = 6,45 (cm); a = 2,5(cm); b = (cm); d = 18 (mm) D = 23 (mm); Qcs = 2,55 cm3 Hình 2.3:Sơ đồ kết cấu lõi thép máy biến áp xung - Số vòng dây cuộn sơ cấp máy biến áp xung: W1 = Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 15 - Trong đó: U1 : điệ áp sơ cấp máy biến áp Tx : độ rộng xung điều khiển Q : tiết diện lõi K : hệ số lắp đầy , chọn k = 0,7 W1 = ( 70 10-6 )/(0,3 0,1 10-4 )= 262,5 (vòng) => chọn W1 = 263 (vòng) - Số vòng dây cuộn thứ cấp máy biến áp xung; W2 = W1 /m = 263/3=87,6 (vòng) =>chọn W2 = 88 (vòng) - Tiết diện dây cuộn sơ cấp máy biến áp xung: S1= I1/J1 = 0,033/6 = 0,0056 (mm2) Chọn mật độ dòng điện J1 = A/mm2 - Đường kính dây quấn sơ cấp: D1 = √ S /π = √ 0,0056/ π = 0,084 mm - Tiết diện dây quấn thứ cấp: S2 = I2/J2 = 0,1/4 =0,025 mm2 Chọn mật độ dòng điện J2 = A/mm2 - Đường kính dây quấn thứ cấp: D2 = √ S /π = √ 0,025/ π = 0,178 mm Tra bảng ta chọn d1 = 0,1 mm ; S1= 0,00785 mm2 D2 = 0,18 mm ; S1= 0,02545 mm2 Tính tầng khuếch đại cuối Transtor công suất loại 2SC911lafm việc chế độ xung có thơng số Transtor loại npnc vật liệu bán dẫn silic - Điện áp collecter bazơ hở mạch Emitter: UCBO = 40 (V) - Điện áp Emitter bazơ hở mạch collector: UEBO = (V) - Dòng điện lớn collector chịu được: Imax = 400 (mA) - Công suất tiêu tốn collector : PC = 1,7 (W) - Nhiệt đọ lớn mặt tiếp giáp : Tj = 175 (℃ ¿ - Dòng điện làm việc cuae collector : IC3 = I1 = 33,3(mA) - Hệ số khuếch đại : β=50 - Dòng điện làm việc bazơ: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 16 IB3 = Ic3 / β = 33,3/50= 0,66 (mA) Chọn nguồn cung cấp cho biến áp xung: E = 12V Tất diot mạch dùng loại 1N4009 có tham số sau: - Dịng điện đinh mức : Iđm =10A; - Điện áp ngược lớn : UN = 25V - Điện áp diot mở : Um = 1V Tính chọn tần so sánh Tính chọn khâu đồng pha Tạo nguồn ni Tính tốn máy biến áp ni đồng pha CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU 1.1 Tính các thông số bản: Chọn máy biến áp pha với sơ đồ đấu dây Y/∆ làm mát khơng khí tự nhiên Dòng điê ̣n tải: Id = Pd /Ud = 15000/400 = 37,5 A Tính công suất biểu kiến máy biến áp: Sba = Ks Pdmax = 1,05 150000 = 15750 VA Trong đó: - Sba : công suất biểu kiến máy biến áp - Ks : ̣ số công suất - Pdm : công suất cực đại của tải Điê ̣n áp sơ cấp máy biến áp: U1 = 380V; Điê ̣n áp thứ cấp máy biến áp: U2 = Ud/Ku = 400 π = 171,01 V √ Dòng điê ̣n hiê ̣u dụng thứ cấp máy biến áp: I2 = Id √ 2 = 37,5 = 30,62 A 3 √ Dòng điê ̣n hiê ̣u dụng sơ cấp máy biến áp: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 17 I1 = Kba I2 = I2 U2 = 30,62 171,01/380 =13,78 A U1 1.6 Tính sơ bô ̣ mạch từ: Tiết diêṇ sơ bô ̣ tru: QFe = kQ √ S/mf = √ 15750 = 51,23 cm2 50 Trong đó : KQ : Hê ̣ số phụ thuô ̣c phương thức làm mát: + Biến áp dầu kQ = ÷ ; + Biến áp khơ kQ = ÷ ; m = : Số pha máy biến áp f : tần số nguồn điê ̣n xoay chiều Đường kính trụ: d=2 Q 51.23 =2 = 8,07 cm π π √ √ Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn d= 8cm Chọn loại thép: ∃330 các lá thép có đô ̣ dày 0,5 mm Chọn mâ ̣t đô ̣ từ cảm của trụ BT = T Chọn tỉ số: m = h/d =2,3 Suy h = 2,3 d = 2,3 = 18,4 cm Ta chọn chiều cao trụ là 18 cm 1.7 Tính toán dây quấn: Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp: W1 = U1 380 = 104 = 334 vòng 4.44 f Q Fe BT 4,44 50 51,13 10 Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp: W2 = U2 171,01 W1 = 334 = 150 vòng 380 U1 Chọn sơ bô ̣ mâ ̣t đô ̣ dòng điê ̣n máy biến áp: Với dây dẫn bằng đồng máy biến áp khô, chọn J=J2=2,75 A/mm2 Tiết diê ̣n dây dẫn sơ cấp máy biến áp: S1 = I 13,78 = = 5,01 mm2 2,75 J1 Chọn dây dẫn hình chữ nhâ ̣t, cách điê ̣n cấp B, Chuẩn hóa tiết diê ̣n theo tiêu chuẩn: S1 = 5.04 mm2 Kích thước dây dẫn có kể cả cách điê ̣n S1cđ = a1.b1 = 2,1 2,63 = 5,523 mm2 Tính lại mâ ̣t đô ̣ dòng điê ̣n cuô ̣n sơ cấp: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 18 J1 = I1 13,78 = = 2, 73 A/mm2 5,04 S1 Tiết diê ̣n dây dẫn thứ cấp của máy biến áp: S2 = I 30,62 = = 11,13 mm2 2,75 J2 Chọn dây dẫn tiết diê ̣n hình chữ nhâ ̣t, cách điê ̣n cấp B Chuẩn hóa tiết diê ̣n theo tiêu chuẩn: S2 = 11,3 mm2 Kích thước dây dẫn có kể cả cách điê ̣n: S2cđ = a2 b2 = 4,4 2,63 = 11,572 mm2 Tính lại mâ ̣t đô ̣ dòng điê ̣n cuô ̣n thứ cấp máy biến áp: J2 = I 30,62 = = 2,71 A/mm2 11,3 S2 1.8 Kết cấu dây dẫn sơ cấp: Tính sơ bô ̣ số vòng dây mô ̣t lớp của cuô ̣n sơ cấp: W11 = h−2 hg 18−2 1,5 kc = 0,95 = 54 vòng 0,263 b1 Trong đó: + kc = 0,95 là ̣ số ép chă ̣t + h: chiều cao trụ + hg = 1,5 cm : khoảng cách từ gong đến cuô ̣n dây sơ cấp Tính sơ bô ̣ số lớp dây ở cuô ̣n sơ cấp: n11 = W1 334 = = 6,1 lớp 54 W 11 Chọn số lớp n11 = lớp vâ ̣y có 334 vòng chia thành lớp, chọn lớp đầu vào có 48 vòng, lớp thứ có 334 – 48 = 46 vòng Chiều cao thực tế của cuô ̣n sơ cấp: h1 = b W 11 48 ×0,26 =13,28 (cm) = 0,95 kc Chọn ống quấn dây làm bằng vâ ̣t liê ̣u cách điê ̣n có bề dày: S01 = 0,1 cm Khoảng cách từ trụ tới cuô ̣n dây sơ cấp chọn: cd01 = cm; Đường kính của ống cách điê ̣n: Dt = dFe + 2cd01 – 2S01 =8 + 2×1−2× 0,1=9,8 (cm) Đường kính của cuô ̣n sơ cấp: Dt1 = Dt + 2S01 =9,8+2× 0,1=10 (cm) Chọn bề dày giữa hai lớp dây ở cuô ̣n sơ cấp: cd11 = 0,1mm; Bề dày cuô ̣n sơ cấp: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 19 Bd1 = (a1 +cd11)n11=( 2,1+0,1)×7=1,54 (cm) Đường kính ngoài của c ̣n sơ cấp: Dn1 =Dt1 + 2Bd1 =10+2×1,54=13,08(cm) Đường kính trung bình của cuô ̣n sơ cấp: Dtb1 = D t + D n1 10+13,08 =11,54 (cm) = 2 Chiều dài dây quấn sơ cấp: L1 = π W1 Dtb = π × 11,54 × 334=12108,82 ( cm )=121,08 (m) Chọn bề dày cách điê ̣n giữa cuô ̣n sơ cấp và thứ cấp: cd12 = 1cm 1.9 Kết cấu dây dẫn thứ cấp: Chọn sơ bô ̣ chiều cao cuô ̣n thứ cấp: h1 = h2 =13,28 (cm) Tính sơ bô ̣ số vòng dây mơ ̣t lớp: W12 = h2 13,28× 0,95 =29(vòng) k c = 0,44 b2 Tính sơ bô ̣ số lớp dây quấn thứ cấp: n12 = W 150 =5,1 (lớp) = W 12 29 Chọn sơ bô ̣ số lớp dây quấn thứ cấp: n12 = lớp lớp 30 vòng Chiều cao thực tế của cuô ̣n thứ cấp: h2 = W 12 29 × 0,44=13,43 (cm) b = 0,95 kc Đường kính của cuô ̣n thứ cấp: Dt2 = Dn1 + 2cd12 =13,08+2,1=15,08 (cm) Chọn bề dày giữa hai lớp dây ở cuô ̣n thứ cấp: cd11 = 0,1mm; Bề dày cuô ̣n thứ cấp: Bd2 = (a2 +cd2)n12= (0,263 + 0,01)×5=1,365(cm) Đường kính ngoài của cuô ̣n thứ cấp: Dn2 =Dt2 + 2Bd2 = (15,08+2×1,365 ¿=17,81 (cm) Đường kính trung bình của c ̣n thứ cấp: Dtb2 = Dt + D n 15,08+17,81 =16,445(cm) = 2 Chiều dài dây quấn thứ cấp: L2 = π W2 Dtb2 = π × 150 ×16,445=¿7749,52 (cm)=77,49(cm Đường kính trung bình các cuô ̣n dây: Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 20 D12 = Dt + D n2 10+17,81 =13,905¿ cm) = 2 Chọn khoảng cách giữa hai cuô ̣n thứ cấp: Nên r12 = D 12 13,95 =6,9525(cm) = 2 1.10 Tính kích thước mạch từ: Với đường kính trụ d= , ta chọn số bâ ̣c là Toàn bô ̣ tiết diê ̣n bâ ̣c thang của trụ: Qbt = ( 1,3 7,5 + 6,5 + 0,7 5,5 + 0,5 4,5 + 3,5 0,3) = 46,8 cm2 Tiết diê ̣n hiê ̣u quả của trụ: QT = khq Qbt = 0,95 46,8 = 44,46 cm2 Tổng chiều dày các bâ ̣c thang của trụ: Dt = ( 1,3 + + 0,7 + 0,5 + 0,3 ) =7,6 cm Số lá thép dùng các bâ ̣c: Bậc n1 = Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng 13 = 52 0,5 Trang 21 Bậc Bậc Bậc Bậc 10 0,5 n3 = 0,5 n4 = 0,5 n5 = 0,5 n2 = = 40 = 28 = 20 = 12 Ta chọn gông tiết diện hình chữ nhật có kích thước sau: Chiều dày gông chiều dày trụ: b = Dt = 7,6 cm Chiều cao gông chiều rộng tập thép thứ trụ: a= 7,5 cm Tiết diện gông: Qbg = a b = 7,5 7,6 = 57 cm2 Tiết diê ̣n hiê ̣u quả của gông: Qg = Qbg khq = 0,95 57 = 54,15 cm2 Số lá thép dùng mô ̣t gông: Hg = b 76 = = 152 0,5 0,5 Tính chính xác mâ ̣t đô ̣ từ thẩm trụ: BT = U1 −4 4.44 f W QT 10 = 380 104 = 1,1526T 4.44 50 34 Mâ ̣t đô ̣ từ cảm gông: Bg = BT QT 44,46 = 1,152 = 0,94 T 54,15 Qg Chiều rô ̣ng cửa sổ: c = ( cd01 + Bd1 +cd12 + Bd2 ) +cd22 = ( 1+ 1,54 + + 1,365 ) + = 6,905 cm Tính khoảng cách giữa hai tâm trụ: c’ = c+d= 6,905 + = 14,965 cm Chiều rô ̣ng mạch từ: C = 2.c +3d = 6,905 + = 37,81 cm Chiều cao mạch từ: H = h+2.dFe = 18 + = 34 cm 1.11 Tính khối lượng của sắt và đồng: Thể tích của trụ: VT = QT h= 44,46 18 = 2400,84 cm3 Thể tích của gông: Vg =2.C Qbg = 37,81 57 = 4310,34 cm3 Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 22 Khối lượng của trụ: MT = VT mFe = 2400,84 7,85 10-3 = 18,84 Kg Khối lượng của gông: Mg = Vg mFe = 4310,34 7,85 10-3 = 33,53 Kg Khối lượng của sắt: MFe = MT + Mg = 18,84 + 33,53 =52,37 Kg Thể tích đồng: VCu = 3(S1 L1 + S2.L2)= ( 5,04 121,08 + 11,3 77,49 ) 10 10-4 = 4,4 dm3 Khối lượng đồng: MCu = VCu mCu = 4,4 8,9 = 42,72 Kg 1.12 Tính các thông số của máy biến áp: Điê ̣n trở cuô ̣n sơ cấp máy biến áp ở 75℃ : l1 = 0,02133 121,08/5,04 = 0,5 Ώ S1 R1 = ρ Điê ̣n trở cuô ̣n thứ cấp máy biến áp: R2 = ρ l2 = 0,02133 77,49/11,3 = 0,146 Ώ S2 Điê ̣n trở của máy biến áp quy đổi về thứ cấp: RBA = R2 + R1.( W2 ) = 0,146 + 0,5 ( 150/334)2 = 0,246 Ώ W1 Sụt áp điê ̣n trở máy biến áp: ∆ Ur = RBA Id = 0,246 37,5 = 9,225 V Điê ̣n kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp: r Bd2 +Bd1 ) ω 10-7 qd 7,54 1,54+1,365 10−2 ) 314 10-7 = 0,31 Ώ = π 2.1502 ( ) ( 0,01 + 13,28 XBA = π W 22 ( h ) ( a12 + - r hqd a12 : Bán kính cuộn sơ cấp : chiều cao cuộn dây : bề dày cách điện cuộn dây với Điê ̣n cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấp: LBA = X BA 0,31 =¿ 9,8 10-4 H = 0,98 mH = 314 ω Sụt áp điê ̣n kháng máy biến áp: ∆ Ux = XBA Id = 3.0,31.37,5/ π = 11,1 V π Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 23 Sụt áp máy biến áp: ∆ UBA = √ ∆ U 2r +∆ U 2x = √ 9,252 +11,12 = 14,45 V Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp: ZBA = √ R 2BA + X2BA = √ 0,2462 +0,312 = 0,395 Ώ Tổn hao ngắn mạch máy biến áp: ∆ Pn = RBA I2 = 0,246 30,62 = 691,9 W Điê ̣n áp ngắn mạch tác dụng: Unr = I R BA 100 = 30,62 0,246 100/171,01= 4,4% U2 Điê ̣n áp ngắn mạch phản kháng: Unx = I X BA 100 = 30,62 0,31.100/171,01 = 5,5% U2 Điê ̣n áp ngắn mạch phần trăm Un = √ U 2nr + U2nx = √ 4,4 2+ 5,52 =7,04 V Dòng điê ̣n ngắn mạch xác lâ ̣p: I2nm = U2 = 171,01/0,395= 432,9 A ZBA MỤC LỤC Lời mở đầu .4 Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 24 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BỘ CHỈNH LƯU 1.1 Sơ đồ nguyên lí: 1.2 Nguyên lí hoạt đô ̣ng: 1.3 Công thức: 1.4 Đă ̣c điểm: CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU 1.1 Tính toán chọn van: .8 1.2 Thiết kế mạch tạo xung: CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU 17 1.1 Tính các thông số bản: 17 1.2 Tính sơ bô ̣ mạch từ: Tiết diêṇ sơ bô ̣ tru: 17 1.3 Tính toán dây quấn: 18 1.4 Kết cấu dây dẫn sơ cấp: 18 1.5 Kết cấu dây dẫn thứ cấp: 19 1.6 Tính kích thước mạch từ 21 1.7 Tính khối lượng của sắt và đồng: .22 1.8 Tính các thông số của máy biến áp: 22 Sv: Nguyễn Vă n Cườ ng Trang 25 ... thuyết minh và tính toán Khái quát về bô ̣ nguồn chỉnh lưu và chọn sơ đồ tính toán Thiết kế, tính toán bô ̣ chỉnh lưu Thiết kế máy biến áp Các bản vẻ : bản vẻ... khiển và tính chọn các thiết bị thế nào cho thích hợp cũng rất cần thiết Trên sở đó đồ án này có nhiê ̣m vụ “ thiết kế bô ̣ nguồn chỉnh lưu điều khiển ” Trong quá trình... thái Điot: 1,42 V; 1.5 Thiết kế mạch tạo xung: Mạch điều khiển tính xuất phat từ yêu cầu xung mở thyristor a Nguyên tắc điều khiển: Điều khiển thyristor sơ đồ chỉnh lưu hiê ̣n có nhiều