- Điện áp ra đập mạch nhỏ do vậy mà chất lượng điện áp tốt.
d. Yêu cầu về độ rộng sườn trước của xung khiển:
3.1.2 Tính toán, xây dựng mạch chỉnh lưu: 1 Tính chọn thyristor :
Để xác định công suất lắp đặt thyristor và tính chọn các thiết bị bảo vệ cũng như các thiết bị phụ trợ khác; cần tính chọn dòng điện trung bình, dòng điện hiệu dụng, dòng điện cực đại và các điện áp ngược lớn nhất đặt lên nó.
Dòng điện lắp đặt của thyristor phụ thuộc góc mở hoặc khóa, vì thế công suất lắp đặt cảu thyristor phải được tính trong trường hợp nặng nề nhất và trong trường hợp này bộ chỉnh lưu làm việc với điện áp và dòng điện cao nhất.
Hai thông số cần quan tâm nhất khi chọn thyristor cho chỉnh lưu là điện áp và dòng điện, các thông số còn lại có thể tham khảo stheo các chú ý sau:
+ Loại thyristor nào có sụt áp Δu nhỏ hơn sẽ tổn hao nhiệt ít hơn.
+ Dòng điện rò của các loại thyristor nào nhỏ hơn thì chất lượng tốt hơn. + Nhiệt độ cho phép của loại thyristor nào cao hơn thì khả năng chịu nhiệt tốt hơn.
+ Điện áp và dòng điện điều khiển của loại thyristor nào nhỏ hơn, công suất điều khiển thấp hơn.
+ Loại thyristor nào có thời gian chuyển mạch bé hơn sẽ nhạy hợn. Các thông cơ bản đươc tính như sau:
* Điện áp ngược lớn nhất đặt lện thyristor :
Ungmax = 6 U2 [3.1] Với U2 = UAK điện áp đặt lện thyristor.
Để có thể chọn thyristor theo điện áp được tính từ công thức 3.5, qua một hệ số dự trự kdtu.
Ung= kdtu. Ungmax [3.2] Thông thường hay chọn kdtu= 1,6 ÷ 2.
Dòng điện làm việc của thyristor được chọn theo dòng đỉnh cực đại, dòng điện làm việc đình mức và dòng điện hiệu dụng chạy qua van. Dòng điện đỉnh cực đại và hiệu dụng được tinhd theo công thức 3.7:
Im= kd.Id [3.3] 44
Trong đó:
Im, Id- Dòng điện cực đại của thyristor và dòng điện tải; Idhd- Dòng điên hiệu dụng và dòng điện tải của thyritor;
kd, khd- Hệ số dự trữ về dòng điện (thương được chọn kd= 1,2 ÷ 2) và hệ số xác định dòng điện hiệu dụng của sơ đồ chỉnh lưu (ở sơ đồ này khd=
31 1
).
Để thyristor có thể làm việc an toàn, không bị đánh thủng về nhiệt độ, cần phải chọn và thiết kế hệ thống tỏa nhiệt hợp lý. Theo điều kiện tỏa nhiệt đã được chọn, tiến hành tính thông số dòng điện định mức của thyristor cần có.
Dòng điện định mức của thyristor Idm chọn theo công thức sau:
+ Khi không có cánh tản nhiệt và tổn hao trên van < 20W, được chọn dòng điện làm việc tới 10% Idm, tức là Idm ≥ 10Ilv.
+ Khi có cánh tản nhiệt có đủ diện tích bề mặt được chọn dòng điện làm việc tới 40%Idm, tức là Idm ≥ 2,5Ilv.
+ Khi có cánh tản nhiệt có đủ diện tích bề mặt và có quạt thông gió được chọn dòng điện làm việc tới 70%Idm, tức là Idm ≥ 1,4Ilv.
+ Khi có điều kiện làm mát bằng nước được chọn dòng điện làm việc tới 90%
dm
I , tức là Idm ≥ 1,1Ilv.
Vì quá trình thông gió tự nhiên không được tốt lắm, do đó khi tổn hao trên thyristor ΔPT= ΔUT.Ilv cỡ khoảng 100W / thyristor trở lên,việc đối lưu không khí tự nhiệ xung quanh cánh tản nhiệt xảy ra chậm, nhiệt độ tỏa ra mội trờng không kịp. Vì vậy khi này phải có quạt làm mát cưỡng bức.
Khi thyristor mở cho dòng chạy qua, công suất tổn thất bên trong sẽ đôt nóng chúng, các mặt ghép là nơi bị đốt nóng nhiều nhất. Gọi Tg là nhiệt độ mặt ghép;
max
g
T là nhiệt độ lớn nhất cho phép.
Đối với bán dẫn Si: Tgmax= 1500c ÷ 2000c.
Công suất tổn hao, ký hiệu ΔPT được chia thành tổn thất chính ΔP1T do dòng điện làm việc gây nên và tổn thất phụ ΔP2T do chuyển trạng thái khóa sang mở và ngược lại. Tổn thấy phụ thường nhỏ không vượt quá 5% ΔPT, vì vậy có thể xem Δ
T
P = ΔP1T= ΔUT.IlvT. Tổn hao công suất này sinh nhiệt, trong khi thyristor chỉ làm việc tới nhiệt độ tối đa cho phép, vì vậy pải tìm cách bảo vệ nhiệt cho thyristor. Muốn bảo vệ quá nhiệt cần phải chọn đúng dòng điện theo chế độ làm mát. Diện tích bề mặt tản nhiệt được tính gần đúng theo công thức:
Stn = ktn.τ
P
∆
[3.4] Trong đó:
Stn - Diện tích tỏa nhiệt, cm2; ΔP - Tổn hao công suất, W;
τ - Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường τ = Tlv - Tmt;
ktn- Hệ số có xét tới điều kiện tỏa nhiệt, thường chọn ktn= 6 ÷ 10.10−4, w/cm2 0c.
* Tính chọn loại thyristor đối với bài toán:
Xác định công suất lắp đặt và tính chọn thyristor cho bộ chỉnh lưu công suất 15 kw, nguồn điện lưới công nghiệp ba pha 380/220V – 50 Hz .
Điện áp ngược cực đại tặt lện thyristor:
Tng ng
U max = 6 U2 = 6.220 ≈ 539 V Điện áp ngược của thyristor cần chọn:
dmT
U = kdtu.UngmaxTCL = 1,8. 539 ≈ 970 V.
Chọn góc mở cực tiểu αmin = 100, với góc mở này là dự trữ để có thể bù được sự giảm của điện áp lưới.
Điện áp ra của chỉnh lưu lớn nhất:
dmT U = π 6 3 . U2cosαmin = π 6 3 220cos100 = 506,8 ≈ 507 V. Dòng điện tải: d I = m U P = 507 10 . 15 3 = 29,6 A ≈ 30 A. Dòng điện đỉnh cực đại của thyristor:
m
I = kd.Id = 1,4. 30 ≈ 42 A
Dòng điện làm việc của thyristor:
lv
I = khd.Idhd =
31 1
.30 ≈ 18 A
Chọn điều kiện làm việc của thyristor là có cánh tản nhiệt và đầy đủ diện tích tản nhiệt, làm mát bằng quạt, dòng điện đình mức của thyristor chỉ cần được chọn:
dmT
I = 1,4. IlvT = 1,4. 18 ≈ 25,2 A.
Từ các thông số trên (tra bảng) ta chọn 6 thyristor loại N029RH10 có các thông số kỹ thuật như sau:
• Điện áp ngược cực đại Un : 1000V;
• Dòng điện làm việc cực đại Idm = 30 A;
• Dòng điện đỉnh cực đại Ipik: 500 A;
• Dòng điện xung điều khiển Ig: 100mA;
• Điện áp xung điều khiển Ug: 3V;
• Dòng điện tự giữ Ih: 160 mA;
• Dòng điện rò Ir: 5 mA;
• Sụt áp trên thyristor ở trạng thái dẫn ΔU: 1,93 V;
• Tốc độ tăng trưởng theo điện áp
dt du : 200 s V ;
• Thời gian chuyển mạch tcm: 20µs;