Thiết kế mạch lực
Với phương phỏp xung ỏp một chiều ta cú sơ đồ mạch lực sau : _ C + V0 L Nguyờn lý hoạt động :
Sơ đồ gồm hai Tiristor : TC –tiristor chớnh ,TF – tiristor phụ làm nhiệm vụ ngắt Tc ,cuộn cảm L ,van V0 dựng để nạp điện cho tụ C cú cực tớnh như trờn hỡnh trong thời gian Tc thụng .D0 là điốt hoàn năng lượng .
Ban đầu cho T2 mở ,tụ C được nạp từ nguồn qua tải đến cực tớnh xỏc định trờn sơ đồ .Đừy là giai đoạn chuẩn bị trước khi mạch chạy .Khi chạy cho T1 mở tải được cấp điện .Đồng thời tụ C bắt đầu phúng theo mạch vũng C ,Tc , L ,V0 ,đừy là mạch vũng dao động L,C,nờn sau một nửa chu kỳ dao động điện ỏp trờn cực C đảo cực tớnh so với ban đầu .Lỳc này tụ C đó sẵn sàng để khoỏ tiristor Tc .Khi cần khoỏ Tc (thời điểm t0) phỏt xung mở TF .Khi đú C đặt điện ỏp ngược lờn tiristor Tc .Dũng phúng của tụ C đủ lớn để triệt tiờu dũng tải qua Tc và khoỏ Tc lại ngay .Sau đú tụ C lại được nạp từ nguồn qua tải ,qua TF như giai đoạn chuẩn bị .Thời gian để điện ỏp trờn tụ giảm từ giỏ trị ban đầu về tới khụng chớnh là khoảng thời gian Tc chịu điện ỏp ừm ,tương ứng đừy là thời gian phục hồi cho van .
Bộ băm điện ỏp đúng và mở ở tần số cao cho phộp điều chỉnh được giỏ trị trung bỡnh của điện ỏp tải.
Trong khoảng thời gian 0 t0 cho van T1 mở ,toàn bộ điện ỏp nguồn được đưa ra tải .Khoảng thời gian cũn lại t0 T cho van T2 khoỏ ,cắt nguồn ra khỏi tải .Giỏ trị điện ỏp trung bỡnh của điện ỏp ra tải là :
UN = = = .U = .U
1.Xột quỏ trỡnh dũng tải liờn tục : (là giai đoạn T1 được mở )
Theo phương phỏp Laplace ta cú :
+
-
Tc
TF
Giai đoạn từ 0 t0 (T1 dẫn ,động cơ được cấp nguồn ): Điện ỏp trờn tải :
Ut(p) = Dũng điện tải :
i1(t) = - . .e
Trong đú : t0 là thời gian mở Thyristor T1
T thời gian một chu kỳ đúng mở .
Tư = hằng số thời gian của mạch tải. a1 = e , b1 = e
Trong giai đoạn khoỏ T1 (từ t0 T) dịch trục toạ độ sang điểm t0 ta cú : Ut(p) =
Dũng điện tải :
i2(t) = - + . .e
Giỏ trị dũng tải max:
Imax = i1(t0) = i2(0) = - + . Giỏ trị cực tiểu dũng điện tải :
Imin = i1(0) = i2(T-t0) = . - Độ đập mạch dũng điện :
I = Imax – Imin =
+Độ đập mạch này phụ thuộc vào tần số làm việc và vào tỷ số t0/T. +Điện ỏp trung bỡnh ra tải khi dũng điện liờn tục : Ut = .U . +Dũng trung bỡnh ra tải khi dũng điện liờn tục là :
It = =
+Dũng qua Thyristor: IT =
=
+Dũng trung bỡnh qua điụt: ID = It – IT = - (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ta rỳt ra được đặc tớnh cơ của truyền động như sau : It
Ký hiệu = I0 , Eu = ke.n - trong đú n là tốc độ động cơ điện . Khi Uu = UN thỡ động cơ đạt tốc độ khụng tải lý tưởng n0 ,suy ra :
=
Như vậy đặc tớnh cơ cú dạng đường thẳng.
2.Chế độ dũng điện giỏn đoạn :
Chế độ này xuất hiện khi tải của động cơ quỏ nhỏ hoặc khi giai đoạn dẫn của Tiristor (t0) nhỏ xấp xỉ với thời gian của mạch là Tư .Quỏ trỡnh làm việc chia làm 3 giai đoạn :
-Giai đoạn từ 0 t0 van T1 dẫn ,dũng tăng lờn từ giỏ trị 0 đến giỏ trị max Imax .
-Giai đoạn van T1 đó ngắt ,song dũng tải tiếp tục chạy vũng qua điốt D0 cho đến khi dũng về đến 0 : Ut = - UD .
-Giai đoạn từ t1 đến T vỡ dũng điện mạch đó hoàn toàn tắt cho nờn điện ỏp trờn tải bằng điện ỏp phần ứng : Ut = Uư .
Vỡ chế độ dũng giỏn đoạn cú đặc điểm là cỏc chu kỳ khụng ảnh hưởng sang nhau nờn để đơn giản hoỏ ta dựng luật đúng ngắt mạch điện với điều kiện đầu biết trước .
-Giai đoạn 0 t0 cú : i1(0) = 0 nờn dưới tỏc động của hai nguồn Eư và UN ta cú :
i1(t) =
-Dũng điện cực đại Imax :
Imax = i1(t0) =
-Trong giai đoạn T1 khoỏ dũng điện bắt đầu giảm xuống dưới tỏc động của nguồn Eư từ Im tới 0.
i2(t) = Im.e - (1-e )
Dịch trục toạ độ sang vị trớ t0 để cú i2(0) = Im ta cú trị số trung bỡnh của điện ỏp :
Ut = = .UN + =
Vậy :t t1 = Tư .Ln.b1.(1+ )
Dũng trung bỡnh qua tải :
It = =
It = =
Đặc tớnh cơ :
Đặc tớnh cơ dạng tương tự với đặc tớnh cơ của phương phỏp điều chỉnh tốc độ dựng biến trở phần ứng .
3.Tớnh chọn thiết bị mạch động lực . a.Chọn Tiristor.
Việc chọn Tiristor cần phải đảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật đặt ra đú là : +Tần số làm việc thường gần tần số tối ưu .
+Phạm vi điều chỉnh tốc độ động cơ . +Làm việc an toàn với Uth , Iđm .
Với cỏc thụng số đó biết Itmax = 387 A , UN = 600 V .Ta cú : Iv = Trong đú : là hệ số khởi động . Itb = Id / 3. KLM hệ số làm mỏt ,KLM = (0,3 0,5) Iv = = 645 A Uv = 1,6.UN = 1,6.600 = 960 V
Thời gian khoỏ thường từ 10 đến 50 s.Với cỏc thụng số trờn ta chọn Tiristor loại T4 2-1200 như sau :
Itb : = 1200 A U : = 0,4 1,2 KV (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
U := 1,3 Toff = 40 s Toff = 40 s
Ig = 3 A Ug = 10 V
= 150 A/ s = 200 V/ s
b.Chọn tủ điện .
Trong một chu kỡ làm việc của bộ biến đổi ,tụ điện C sẽ thực hiện nạp phúng một lần ,để hỗ trợ cho cỏc Tiristor T1 và T2 trong mạch đúng mở được tin cậy và chớnh xỏc trong suốt dải điều chỉnh tốc độ động cơ ,tụ C yờu cầu :
+Phải đặt được điện ỏp ngược đủ lớn lờn cỏc Tiristor cần khoỏ . +Khi đó kết thỳc quỏ trỡnh khoỏ T1 hoặc mở T2 thỡ điện ỏp trờn tụ chưa giảm về khụng mà cũn tồn tại một lượng điện ỏp dư đủ nhỏ nào đú .Với cỏc giả thiết :
-Điện ỏp nạp thuận của tụ ở thời điểm ban đầu (t=0) là : UC0 = 0,9.UN = 0,9.600 = 540 V
-Trong khoảng thời gian khoỏ T1 và mở T2 tương ứng tụ điện C sẽ phúng đi một lượng điện ỏp là Ucf = 0,8.UN
Khi đú UC = 0,9.UN – 0,8.UN = 0,1.UN = 60 V. Vậy điện dung của tụ là :
C = = = 32,25
Dũng lớn nhất chảy qua tụ Imc = 387 A.Vậy điện cảm chuyển mạch trong mạch vũng dao động LC là :
L = C.( )2 = 32,25.10-6.( ) = 50.10-6 H = 0,05 mH
c.Tớnh chọn điốt D0:
ID0 = (1- ).It = (1- ).387 = 245 A
D0 dựng để hoàn năng lượng , nếu chọn hệ số an toàn là 1,2 ta cú dũng trung bỡnh qua nú là : ID0 = 1,2.245 = 294 .Vậy chọn loại B300 cú Itb = 300 A , U = 600 V .
CHƯƠNG V