Tớnh chọn tụ xoay chiều Ta cú: XL= 0,294 (Ω)
Như đĩ phõn tớch ở trờn dũng điện đạt giỏ trị cực đại khi: XL = 2XC = 0,294 (Ω)
Gia trị điện dung là:
C = 2 = 2 −3 = 10 . 0936 , 0 . ) 500 . . 2 ( 1 . 1 π ω Lt 1683,5 (àF)
Từ giỏ trị điện dung đĩ tớnh toỏn đựợc ta lựa chọn giàn tụ do Trung Quốc chế tạo và sản xuất cú tờn là RFMO750 – 2000 – 1S với cỏc thụng số kỹ thuật sau:
Bảng 3.3. Thụng số Tụ điện
STT RFMO.75-2000-1S Giá trị
1 Điện áp đặt vào tụ 750 V
2 Cơng suất phản kháng 2000 kVAR
3 Tần số tụ 1kHz
4 Dịng qua tụ 2667A
5 Điện dung tụ 566àF
6 Kích thớc tụ 440*207*530 mm
Như võy giàn tụ gồm hai phõn một phần mắc song song với lũ và một phõn mắc nối tiếp với lũ. Mỗi phần gồm bốn quả tụ mắc song song cú giỏ trị điện dung là C1 = C2 = 4.566 = 2264 (à F)
Hỡnh ảnh thiết kế giàn tụ thực tế như sau:
Hỡnh 3.11. Giàn tụ 3.5.4. Tớnh toỏn chọn van nghịch lưu
- Điện ỏp ngược đặt lờn van: Ungmax = Uthmax.sinβ
Ta cú: Uthmax = 2. Utnax = 2.800 = 1131,37 ( V), cosβ = 1600 8 , 514 1 = ra c d U U = 0,32175 ⇒ β= 1,24 (rad) ⇒ sinβ = 1−cos2β = 1−0,321752 =0,94 Võy điện ỏp ngược đặt lờn van là:
Ungmax = Uthmax.sinβ
Ungmax = 1131,37. 0,94 = 1063,5 (V),
Do điều kiện làm việc của van cú ảnh hưởng lớn đến việc xỏc định điện ỏp ngược lớn nhất mà van phải chịu ta cú:
Uvanchonngmax ≥ 1,5 Uvanngmax
Do đú phải chọn van cú điện ỏp ngược lớn nhất là : Uvanchonngmax ≥ 1,5. 1063,5 = 1595,2 (V),
Dũng điện làm việc của van được chọn theo dũng điện trung bỡnh chạy qua van theo sơ đồ đĩ chọn (Ilv = Itbv)
Ta cú cụng thức: Itbv = ktb.Id Trong đú:
Itbv, Id : Dũng điện trung bỡnh van và dũng điện tảI;
ktb: Hệ số xỏ đinh dũng điện trung bỡnh ( tra bảng 8.2 TL1); ktb = 1/2 = 0.5
Vậy dũng điện trung bỡnh van là : Itbv = 0,5 Id Itbv = 5 , 0 Id = 5 , 0 2428 = 1214 ( A ). - Tớnh thời gian tq
Thời gian phục hồi tớnh chất khúa được tớnh theo cụng thức: β =ω.tq tq= = = 500 . 6 . 14 , 3 . 2 24 , 1 ω β 65,8 (às)
3.5.5. Lụa chọn van nghịch lưu
Từ số liệu tớnh toỏn ta chọn ra 4 con Thiristor nghịch lưu do Trung Quốc sản
xuất cú tờn là Y55KPE với cỏc thụng số kỹ thuật sau :
Bảng 3.4. Thụng số Thyristor
STT Tiristo nghịch lu Y70KKE
1 Dịng hiệu dụng 2000A
2 Điện áp ngợc 2500V
3 Điện áp tổn hao trên van 2,66 V
4 Dịng dị cho phép 65 mA
5 Tốc độ tăng trởng dịng 600A/às
6 Tốc độ tăng trởng áp 1000V/às
8 Điện áp điều khiển 1,32V
9 Thời gian khĩa phục hồi 35à s
Hỡnh 3.12. Thyristor nghịch lưu 3.5.6. Lựa chọn phương ỏn bảo vệ van nghịch lưu
Tổn thất cụng suất lớn nhất trờn một van: ∆P = ∆Umax. Itbv = 2,7. 1214 = 3277,8 (W).
Cũng như phần chỉnh lưu cỏc van trong mạch nghịch lưu cũng được làm mỏt bằng nước.
3.5.7 Bảo vệ tốc độ tăng dũng di/dt cho Tiristor nghich lưu
Đặc điểm của tiristor là khi bắt đầu dẫn dũng thỡ khụng cho phộp dũng qua nú tăng vượt quỏ giới hạn cho phộp nếu khụng van sẽ bị hỏng. Để bảo vệ phải cú điện cảm phớa xoay chiều nhằm hạn chế tốc độ tăng dũng này. Khi bộ chỉnh lưu cú biến ỏp lực thỡ bản thõn điện cảm tản của cuộn dõy biến ỏp giữ vai trũ của điện cảm bảo vệ, do đú khụng cần phải quan tõm đến vấn đề nay nữa. Do trong mạch chỉnh lưu ta khụng cú mỏy biến ỏp nờn ta phải lựa chọn điện cảm L để bảo vệ.
Điện cảm L là loại điện cảm lừi khụng khớ cú hơn chục vũng. Giỏ trị của điện cảm :
L ≥ cp v dt di U ) / ( max
Trong đú : Uvmax là điện ỏp thuận lớn nhất đặt lờn van trong mạch ngay trước khi van dẫn.
L ≥ cp v dt di U ) / ( max = 6 10 . 600 8 , 1095 =1,826.10−6(H) Ta chọn cuộn khỏng khụng khớ cú L = 2. 10−6 (H);
3.5.8 Bảo vệ quỏ điện ỏp cho van nghịch lưu
Trờn cơ sở tớnh toỏn và qua kinh nghiệm ta chọn được cỏc thụng số cho mạch bảo vệ van RC như sau: C = 0,1 (àF)
R = 24 (Ω) U = 4000 (V)
CHƯƠNG 4
KHẢO SÁT BẢNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN LÒ TRUNG TẦN NẤU THÉP
4.1. Cỏc đặc tớnh cơ bản của phần tử bỏn dẫn cụng suất
Các phõ̀n tử bán dõ̃n cụng sṹt sử du ̣ng trong sơ đụ̀ các bụ ̣ biờ́n đụ̉i như các khóa điờ ̣n tử, go ̣i là các van bán dõ̃n, khi mở dõ̃n dòng thì nụ́i tải vào nguụ̀n, khi khóa thì ngắt tải ra khỏi nguụ̀n, khụng cho dòng điờ ̣n cha ̣y qua.Khác với các phõ̀n tử có tiờ́p điờ̉m, khi các van bán dõ̃n thực hiờ ̣n đóng cắt dòng điờ ̣n khụng gõy nờn tia lửa điờ ̣n, khụng bi ̣ mài mòn theo thời gian.Tuy có thờ̉ đóng cắt các dòng điờ ̣n lớn nhưng các van bán dõ̃n la ̣i được điờ̀u khiờ̉n các tín hiờ ̣u điờ̀u khiờ̉n cụng sṹt nhỏ ta ̣o bởi các ma ̣ch điờ ̣n tử cụng sṹt nhỏ. Quy lũ ̣t nụ́i tải vào nguụ̀n phu ̣ thuụ ̣c vào sơ đụ̀ bụ ̣ biờ́n đụ̉i và phu ̣ thuụ ̣c vào cách thức điờ̀u khiờ̉n các van trong bụ ̣ biờ́n đụ̉i.Hiờ ̣u sṹt của các bụ ̣ biờ́n đụ̉i phu ̣ thuụ ̣c trước hờ́t vào tụ̉n thṍt trờn các van bán dõ̃n, trong
quá trình làm viờ ̣c tụ̉n thṍt này bằng tích của dòng điờ ̣n cha ̣y qua van với điờ ̣n áp rơi trờn van.
Cụng nghờ ̣ chờ́ ta ̣o các phõ̀n tử bán dõ̃n ngày nay đã đa ̣t được những bước tiờ́n bụ ̣ vươ ̣t bõ ̣c, với viờ ̣c cho ra đời những phõ̀n tử kích thước ngày càng nhỏ go ̣n, khả năng cắt dòng điờ ̣n và chi ̣u điờ ̣n áp ngày càng cao và tụ̉n thṍt cụng sṹt giảm đáng kờ̉ ngày càng đáp ứng được những yờu cõ̀u phức ta ̣p của các quy lũ ̣t biờ́n đụ̉i năng lương trong các bụ ̣ biờ́n đụ̉i. Hiờ̉u rõ nguyờn lý hoa ̣t đụ ̣ng và các đă ̣c tính cơ bản của các phõ̀n tử bán dõ̃n là điờ̀u vụ cùng quan tro ̣ng đờ̉ có thờ̉ sử du ̣ng đúng và phát huy hờ́t hiờ ̣u quả của các phõ̀n tử bán dõ̃n trong các ứng du ̣ng cu ̣ thờ̉.Tính năng kỹ thũ ̣t chủ yờ́u của các phõ̀n tử bán dõ̃n cụng sṹt thờ̉ hiờ ̣n qua khả năng đóng cắt dòng điờ ̣n khă năng chi ̣u điờ ̣n áp và các đă ̣c tính liờn quan đờ́n quá trình đóng cắt cũng như vṍn đờ̀ điờ̀u khiờ̉n chúng.
4.2. Thyristor cụng suất
4.2.1. Cấu tạo.
Tiristor là phần tử bỏn dẫn cấu tạo gồm 4 lớp p-n-p-n, tạo ra 3 tiếp giỏp p-n:
J1, J2, J3. Tiristor cú 3 cực: anot A, catot K và cực điều khiển G. Cú sơ đồ cấu tạo như hỡnh vẽ. p n n+ p n J3 J3 J3 Q1 Q2 A G K V a) Cấu trúc bán dẫn b) Kí hiệu Hỡnh 4.1. Thyristor 4.2.2. Tớn hiệu điều khiển thyristor
Quan hệ giữa điện ỏp trờn cực điều khiển và catụt với dũng điện đi vào cực điều khiển xỏc định cỏc yờu cầu đối với thyristor.Với cựng một loại thyristor nhà sản xuất sẽ cung cấp một họ đặc tớnh điều khiển,vớ dụ trờn hỡnh 4.1.2
Hỡnh 4.2.Yờu cầu đối với xung điều khiển Thyristor
Trờn đú cú thể thấy được cỏc đặc tớnh giới hạn về điện ỏp và dũng điện nhỏ nhất ứng với một nhiệt độ mụi trường nhất định mà tớn hiệu điều kiển phải đảm bảo để chắc chắn mở được một thyristor.Dũng điều khiển đi qua tiếp giỏp p-n giữa cực điều khiển cũng phải bị hạn chế về cụng suất.Cụng suất giới hạn của tớn hiệu điều khiển phụ thuộc độ rộng của xung điều khiển.Tớnh hiệu điều khiển là một xung cú độ rộng càng ngắn thỡ cụng suất cho phộp cú thể càng lớn.
4.2.3. Nguyờn tắc điờ̀u khiờ̉n
Có hai nguyờn tắc điờ̀u khiờ̉n :
4.2.3.1. Nguyờn tắc điờ̀u khiờ̉n ngang: Hình dưới là sơ đụ̀ cṍu trúc và đụ̀ thi ̣ minh ho ̣a.
Hỡnh 4.3. Nguyờn tắc điều khiển ngang
Khõu đụ̀ng bụ ̣ ( DB) tao ra điờ ̣n áp hình sin có góc lờ ̣ch pha cụ́ đi ̣nh so với điờ ̣n áp lực. Khõu di ̣ch pha (DP) có nhiờ ̣m vu ̣ thay đụ̉i góc pha của điờ ̣n áp ra theo tác đụ ̣ng của điờ ̣n áp điờ̀u khiờ̉n Uđk.Xung điờ̀u khiờ̉n đươ ̣c ta ̣o thành ở khõu ta ̣o xung vào thời điờ̉m khi điờ ̣n áp di ̣ch pha UDF qua điờ̉m 0. Xung này nhờ khõu khuyờ́ch đa ̣i xung (KDX) đươ ̣c tăng đủ cụng sṹt được gửi tới các cực điờ̀u khiờ̉n của van. Như võ ̣y góc điờ̀u khiờ̉n α hay thời điờ̉m phát xung mở van thay đụ̉i được nhờ sự tác
đụ ̣ng của Uđk làm điờ ̣n áp di chuyờ̉n theo chiờ̀u ngang của tru ̣c thời gian.
Hỡnh 4.4. Nguyờn tắc điều khiển dọc
Ở đõy khõu UT ta ̣o ra điờ ̣n áp tựa có da ̣ng cụ́ đi ̣nh ( thường có da ̣ng răng cưa, đụi khi hình sin ) theo chu kỳ nhi ̣p đụ̀ng bụ ̣ của UĐB. Khõu so sánh SS xác đi ̣nh thời điờ̉m cõn bằng của 2 điờ ̣n áp UT và UĐK đờ̉ phát đụ ̣ng khõu ta ̣o xung TX. Như võ ̣y trong nguyờn tắc này thời điờ̉m phát xung mở van hay góc điờ̀u khiờ̉n thay đụ̉i do sự thay đụ̉i tri ̣ sụ́ của UĐK trờn đụ̀ thi ̣ đó là sự di chuyờ̉n theo chiờ̀u do ̣c của tru ̣c biờn đụ ̣.Đa sụ́ ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n thực tờ́ đờ̀u sử du ̣ng nguyờn tắc này.
Ở đõy trong đụ̀ án ta cũng dùng phương pháp điờ̀u khiờ̉n do ̣c.
4.2.4 Chức năng của mạch điờ̀u khiờ̉n.
- Đảm bảo phát xung với đõ̀y đủ các yờu cõ̀u đờ̉ mở van: + Đủ đụ ̣ rụ ̣ng.
+ Đủ biờn đụ ̣.
+ Sườn xung ngắn tS = 0,5 ữ1 às
- Đảm bảo tính đụ́i xứng đụ́i với các kờnh điờ̀u khiờ̉n, khụng vượt quỏ 1o – 3o điện, tức là gúc điều khiển với mọi van khụng được lệch quỏ giỏ trị trờn.
- Đảm bảo cách ly giữa ma ̣ch lực và ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n. Ví du ̣ đụ́i với MBAX thường được sử du ̣ng như mụ ̣t khõu truyờ̀n xung cuụ́i cùng ở tõ̀ng khuyờ́ch đai xung - Phỏt xung điều khiển ( xung để mở van ) đến cỏc van lực theo đỳng pha và với gúc điều khiển α cần thiết.
- Đảm bảo đúng quy lũ ̣t vờ̀ pha điờ̀u khiờ̉n túc là phạm vi điều chỉnh gúc điều khiển αmin −αmaxtương ứng với phạm vi điều chỉnh thay đổi điện ỏp ra tải của mạch lực.
- Cho phộp bộ chỉnh lưu làm việc bỡnh thường với cỏc chế độ khỏc nhau do tải yờu cầu như chế độ khởi động, chế độ nghịch lưu, cỏc chế độ dũng điện liờn tục hay giỏn đoạn, chế độ hĩm hay đảo chiều điện ỏp v..vv
- Có thờ̉ ha ̣n chờ́ pha ̣m vi góc điờ̀u khiờ̉n α khụng phu ̣ thuụ ̣c vào sự thay đụ̉i điờ ̣n
áp lưới.
- Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều dao động cả về giỏ trị điện ỏp và tần số.
- Cú khả năng chống nhiễu cụng nghiệp tốt khụng gõy nhiờ̃u đụ́i với các hờ ̣ thụ́ng điờ̀u điờ ̣n tử khác ở xung quanh.
- Độ tỏc động của mạch điều khiển nhanh dưới 1 ms.
- Thực hiện cỏc yờu cầu về bảo vệ bộ chỉnh lưu từ phớa điều khiển nếu cần như là ngắt xung điều khiển khi sự cố, thụng bỏo cỏc hiện tượng khụng bỡnh thường của lưới và bản thõn bộ chỉnh lưu, bảo vờ ̣ quá áp quá dòng, mṍt pha v..vvv
4.3. Khảo sỏt bảng điều khiển lũ trung tần nấu thộp KGPS dựng vi mạch điều khiển kĩ thuật số.
Bảng khống chế nguồn điện trung tần cụng suất khụng đổi HLSB-II là một thiết bị kiểu mới do cụng ty Hữu hạn kỹ thuật trung tần Khỏnh Phỏt Thẩm Dương nghiờn cứu chế tạo. Cấu tạo chủ yếu gồm nguồn điện,chiết ỏp điều chỉnh, khống chế dịch pha, mạch bảo vệ, mạch khởi động ,bộ biờ́n đổi tần số, bộ đổi chiều xung, bộ khuếch đại xung v.v….trong đú cỏc bộ phận quan trọng sử dụng kiểu mạch điện tập trung QF2010-01RP do Mỹ sản xuất cú tớnh năng cao, độ tinh tế cao,chuyờn dụng quy mụ lớn,ngồi cỏc chiết ỏp điều chỉnh ra, cỏc mạch bờn trong đều thực hiện số húa.Bộ chỉnh lưu khụng cần bất cứ sự điều chỉnh nào mà cũn cú cỏc đặc điểm như độ tin cậy cao, tớnh đối xứng cao,chống nhiễu khỏe, tốc độ phản ứng nhanh,chỉ cần đấu dõy của bộ biến ỏp xung chỉnh lưu 6 đường vào cỏc điểm tương ứng của bảng khống chế là bộ chỉnh lưu sẽ vận hành bỡnh thường.
Sự đổi chiều ỏp dụng phương thức khởi động mềm quột tấn số điện ỏp khụng tớnh năng khởi động ưu điểm hơn cỏch khởi động mềm điện ỏp khụng thụng thường.Cú lắp đặt mạch khởi động tự động cú thể trỏnh được sự thất bại trong khi khởi động nguồn điện trung tần làm cho khởi động thành cụng đạt 100%.Mạch tần số ỏp dụng phương ỏn trị số bỡnh qũn, nõng cao khả năng chống nhiễu đổi chiều,vả lại chỉ cần ỏp dụng phương ỏn trị số bỡnh qũn, nõng cao khả năng chống nhiễu đổi chiều,vả lại chỉ cần tớn hiệu điện ỏp trung tần mà khụng cần tớn hiệu dũng của mạch tụ điện song song, khỏi phải dựng bộ hỗ cảm dũng trung tần đấu bờn ngồi trỏnh được sự rắc rối trong việc xỏc định pha dũng điện. Do đú tại mụi trường điều chỉnh và sử dụng cũng khụng thể xảy ra vấn đề khụng thể khởi động nguồn trung tần do đấu ngược dõy ra trung tần hoặc đấu ngược pha bộ hỗ cảm dũng.
Trong mạch đổi chiều cú mạch điều chỉnh gúc đổi chiều,cú thể tự động điều chỉnh phối hợp trở khỏng tải,đạt cụng suất ra khụng đổi, cú thể chế tạo thành bộ nguồn trung tần “luyện tốc độ nhanh ” đạt tới mục đớch tiết kiệm thời gian, tiết kiệm điện nõng cao hiệu suất, cụng suất mạng. Cỏc mạch chủ yếu của bộ phận đảo chiều đều bố trớ ở bờn trong của mạch tập trung quy mụ lớn QF2010-01RP
Bảng khống chế HLSB-II gồm cú 7 mạch tập trung, 6 đốn tinh thể, 6 chiết ỏp vi điều chỉnh, 33 đầu ra, việc lắp rỏp rất thuận tiện.Thớch dụng với nguồn điện trung tần mạch cộng hưởng song song dựng thyristor.
Bảng khống chế HLSB-II khi thiết kế đĩ trưng cầu ý kiến nhiều mặt,ỏp dụng kĩ thuật hiện đại,việc điều chỉnh cực kỡ thuận tiện, đại đa số tham số đều được xỏc
định tự động bờn trong mạch điện, chỉ cần người sử dụng xỏc định cỏc tham số qua sự điều chỉnh điện ỏp, do đú tớnh thụng dụng và tớnh trao đổi rất rừ.
4.3.2. Tờn gọi sản phẩm :
Tờn gọi : bảng điều khiển lũ trung tần cụng suất khụng đổi
Hỡnh 4.5. Bảng điều khiển lũ trung tần Cụng suất khụng đổi 4.3.3. Lắp đặt lũ trung tần nấu thộp :
Thớch dụng với nguồn điện trung tần cộng hưởng song song dựng cỏc loại Thiristor 300Hz-10kHz
4.3.4. Điều kiện sử dụng bỡnh thường :
- Độ cao khụng quỏ 2000m so với mặt nước biển
- Nhiệt độ mụi trường khụng thấp dưới -100C khụng cao hơn - 400C - Độ ẩm khụng khớ tương đối khụng quỏ 90% (200C ± 50C)
- Địa điểm vận hành khụng cú bụi dẫn điện và gõy nổ, khụng cú khớ ăn mũn kim loại và phỏ hoại sự cỏch điện
- Khụng cú sự chấn động và va chạm mạnh.
4.3.5. Cỏc thụng số kĩ thuật chủ yếu của lũ
Cỏc tham số kỹ thuật chủ yếu: