3.1 Trỡnh tự thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu
3.1.1. Mụ tả khỏi quỏt yờu cầu của tải
Sau khi nhận được nhiệm vụ và nội dung thiết kế, người thiết kế cần tỡm hiểu tài liệu về
loại tải, trong cỏc tài liệu chuyờn sõu của loại tải mà cần phải thiết kế bộ nguồn cấp điện.
t up up ha utả i uT1 0 i iT iD iD 2 i t t t t t t t t 6 i đ
62
Điều cần thiết nhất của việc tỡm hiểu này là phải cú một số hiểu biết về loại tải mà mỡnh cấp điện, những đặc điểm cơ bản, những yờu cầu của tải đối với nguồn điện (chẳng hạn như trị số hay hỡnh dỏng dũng điện cú gỡ đặc biệt, độổn định và vựng điều chỉnh điện ỏp trờn tải...)...
Vớ dụ: Thiết kế nguồn chỉnh lưu cho tải mạđiện. Người thiết kế cần tỡm hiểu cỏc giỏo trỡnh
chuyờn nghành điện hoỏ, chuyờn sõu mạđiện, để cú hiểu biết cơ bản cần thiết về mạđiện. Những kiến thức tối thiểu mà người thiết kế cần biết là cú những phương phỏp mạ nào hiện nay đang
dựng, mạ điện là gỡ? Cấu trỳc một bể mạ như thế nào? Dũng điện chạy qua bể mạ phụ thuộc những yếu tốnào? Điện ỏp cần cấp cho bể mạlà điện một chiều. Tải mạđiện thuộc loại tải R-C-
E. Tuy nhiờn, điện trở trong của bể mạ nhỏ, do đú hằng số thời gian nạp, xả tụ rất nhỏ. Cú thể
coi ảnh hưởng của tụlà khụng đỏng kể. Sức điện động E trong bể mạthường nhỏ nờn cũng cú thể bỏ qua....
3.1.2. Lựa chọn sơ đồ thiết kế
Trờn cơ sở của những hiểu biết đó thu được ở phần tỡm hiểu cụng nghệ, tiến hành chọn sơ đồ thiết kế. Đõy là khõu quan trọng nhất cú tớnh chất quyết định sựđỳng đắn của toàn bộTK. Để
cú thể làm tốt được việc này, trước tiờn cần xỏc định loại nguồn thiết kế là loại nguồn nào, trong cỏc loại nguồn cơ bản: chỉnh lưu; điều khiển điện ỏp xoay chiều; băm ỏp một chiều hay thiết bị
biến tần.
Sau khi xỏc định được nguồn cơ bản thỡ tiến hành nghiờn cứu một cỏch tương đối chi tiết về loại nguồn đú.
Vớ dụ: Thiết kế bộ nguồn cho tải mạ điện, thỡ sau khi tỡm hiểu về cụng nghệ mạ, ta biết rằng loại nguồn cơ bản cho mạđiện là điện một chiều. Cỏc loại nguồn một chiều cú thể cấp điện cho bể mạ bao gồm mỏy phỏt điện một chiều, chỉnh lưu. Mỏy phỏt điện một chiều với nhược
điểm: cổ ghúp mau hỏng; thiết bị cồng kềnh; làm việc cú tiếng ồn lớn...hiện nay khụng được dựng trong thực tế. Chỉnh lưu với cỏc ưu điểm: thiết bị gọn nhẹ; tỏc động nhanh; dễ tựđộng hoỏ; dễđiều khiển và ổn định dũng và ỏp... được dựng nhiều để làm nguồn cấp cho tải mạđiện...
Để cú thể chọn được sơ đồ chỉnh lưu cho phự hợp, cần tiến hành đỏnh giỏ tất cả cỏc loại sơ đồ chỉnh lưu hiện cú, bao gồm chỉnh lưu một nửa chu kỡ, chỉnh lưu cả chu kỡ với biến ỏp cú trung tớnh, chỉnh lưu cầu một pha, chỉnh lưu tia ba pha, chỉnh lưu tia sỏu pha, chỉnh lưu cầu ba pha. Khi tỡm hiểu, đỏnh giỏ cần chỳ ý: cỏc thụng số cơ bản, đặc điểm của sơ đồ khi cú và khụng điều khiển, hoạt động của sơ đồ, ưu nhược điểm của chỳng.
Qua việc phõn tớch ưu, nhược điểm của cỏc sơ đồ tiến hành chọn một sơ đồ hợp lớ cho tải.
Căn cứ chọn sơ đồ chỉnh lưu thiết kế là:
Yờu cầu của tải về chất lượng nguồn cấp, dải điều khiển, độ ổn định dũng điện và điện ỏp tải.
Cỏc thụng sốcơ bản của tải: cụng suất; điện ỏp ; dũng điện; độđập mạch cho phộp.
Loại nguồn cấp- một chiều hay xoay chiều, một pha hay ba pha, trị sốđiện ỏp và tần số.
63
Giỏ thành, kớch thước.
Cỏc căn cứ phụ khỏc.
3.1.3. Một số gợi ý về cỏch lựa chọn sơ đồnhư sau:
Chỉnh lưu một pha thường được chọn khi nguồn cấp là lưới điện một pha, hoặc cụng suất khụng quỏ lớn so với cụng suất lưới (làm mất đối xứng điện ỏp lưới) và tải khụng cú yờu cầu quỏ cao về chất lượng điện ỏp một chiều.
Trong chỉnh lưu một pha, nếu tải cú dũng điện lớn và điện ỏp thấp, thỡ sơ đồ chỉnh lưu một pha cả chu kỡ với biến ỏp cú trung tớnh cú ưu điểm hơn. Bởi vỡ, trong sơ đồ này tổn hao trờn van bỏn dẫn ớt hơn, nờn cụng suất tổn hao trờn van so với cụng suất tải nhỏhơn, hiệu suất thiết bị cao (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hơn. Nếu tải cú điện ỏp cao và dũng điện nhỏ, thỡ việc chọn sơ đồ cầu chỉnh lưu một pha hợp lớ
hơn, bởi vỡ hệ sốđiện ỏp ngược của van trong sơ đồ cầu nhỏhơn, do đú dễ chọn van hơn.
Khi sử dụng sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha, đối với những loại tải khụng cần làm việc ở chế độ nghịch lưu hoàn trả năng lượng về lưới, nờn chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu điều khiển khụng đối xứng. Vỡ trong sơ đồ này tại mỗi thời điểm phỏt xung điều khiển chỉ cần cấp một xung (ở chỉnh
lưu cầu một pha điều khiển đối xứng phải cấp hai xung điều khiển cho hai Tiristor đồng thời), sơ đồ mạch điều khiển đơn giản hơn.
Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng được dựng nhiều cho cỏc loại tải cú làm việc ở
chếđộ nghịch lưu hoàn trảnăng lượng vềlưới, như động cơ điện một chiều chẳng hạn.
Đối với cỏc loại tải cú điện cảm lớn (vớ dụnhư cuộn dõy kớch từ của mỏy điện), để lợi dụng
năng lượng của cuộn dõy xả ra và bảo vệ van khi mất điện đột ngột, người ta hay chọn phương ỏn
mắc thờm một điốt ngược song song với tải.
Cỏc sơ đồ chỉnh lưu ba pha thường được chọn, khi nguồn cấp là lưới ba pha cụng nghiệp và khi tải cú yều cầu cao về chất lượng điện ỏp một chiều.
Chỉnh lưu tia ba pha thường được lựa chọn, khi cụng suất tải khụng quỏ lớn so với biến ỏp nguồn cấp (để trỏnh gõy mất đối xứng cho nguồn lưới), và khi tải cú yờu cầu khụng quỏ cao về
chất lượng điện ỏp một chiều. Đối với cỏc loại tải cú điện ỏp một chiều định mức là 220V, sơ đồ tia ba pha cú ưu điểm hơn tất cả. Bởi vỡ theo sơ đồ này, khi chỉnh lưu trực tiếp từlưới cú điện ỏp một chiều là 220V.1,17 =257,4V. Đểcú điện ỏp 220V khụng nhất thiết phải chế tạo biến ỏp, mà chỉ cần chế tạo ba cuộn khỏng anod của van là đủ.
Chỉnh lưu cầu ba pha nờn chọn, khi cần chất lượng điện ỏp một chiều tốt, vỡ đõy là sơ đồ cú chất lượng điện ỏp ra tốt nhất, trong cỏc sơ đồ chỉnh lưu thường gặp. Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha
điều khiển khụng đối xứng cú mạch điều khiển đơn giản hơn, nờn trong đa số cỏc trường hợp
người ta hay chọn phương ỏn cầu ba pha điều khiển khụng đối xứng. Vớ dụ làm nguồn cho mỏy hàn một chiều, điều khiển kớch từ mỏy phỏt xoay chiều cụng suất nhỏ, cỏc bộ nguồn cho cỏc thiết bịđiện hoỏ như mạđiện, điện phõn....
Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng được dựng nhiều trong cỏc trường hợp tải cú yờu cầu về việc hoàn trảnăng lượng vềlưới, vớ dụnhư điều khiển động cơ điện một chiều.
64
Để giảm ảnh hưởng của hài bậc ba lờn lưới, đối với tải cú cụng suất lớn sơ cấp biến ỏp
thường nối tam giỏc. Để giảm tiết diện dõy quấn thứ cấp biến ỏp, cỏc cuộn dõy thứ cấp biến ỏp cú thểđấu tam giỏc ().
Sơ đồ tia sỏu pha, với việc chế tạo biến ỏp phức tạp và phải làm thờm cuộn khỏng cõn bằng,
nờn thường được lựa chọn khi tải cú dũng điện quỏ lớn mà theo sơ đồ cầu ba pha khụng chọn
được van theo dũng điện.
Cựng một trị sốđiện ỏp và dũng điện tải như nhau, sử dụng sơ đồ càng nhiều pha dũng điện làm việc của van bỏn dẫn càng nhỏ. Cỏc sơ đồ cầu bao giờcũng cú điện ỏp làm việc của van nhỏ hơn so với sơ đồ tia cựng loại (xem cỏc hệ số này trong bảng 1.1)
3.1.4. Tớnh chọn cỏc thụng sốcơ bản của mạch động lực
Sau khi lựa chọn xong sơ đồ thỡ bước tiếp theo là tiến hành tớnh toỏn cỏc thụng số cơ bản của sơ đồ thiết kế.
Cỏc thụng sốcơ bản của mạch động lực cần được tớnh chọn là: cỏc van bỏn dẫn động lực, mỏy biến ỏp động lực (hoặc cuộn khỏng trong mạch động lực), aptomat, cầu chỡ, dõy nối...
3.1.5. Thiết kế mạch điều khiển
Mạch điều khiển được thiết kế căn cứ vào yờu cầu của tải. Cỏc bước thiết kế tham khảo trong mục 1.6 của tài liệu này
3.2. Thiết kế mạch động lực 3.2.1. Tớnh chọn van động lực 3.2.1. Tớnh chọn van động lực
Hai thụng số cần quan tõm nhất khi chọn van bỏn dẫn cho chỉnh lưu là điện ỏp và dũng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
điện, cỏc thụng số cũn lại là những thụng số tham khảo khi lựa chọn.
Khi đó đỏp ứng được hai thụng số cơ bản trờn cỏc thụng số cũn lại cú thể tham khảo theo gợi ý sau:
Loại van nào cú sụt ỏp U nhỏhơn sẽ cú tổn hao nhiệt ớt hơn.
Dũng điện rũ của loại van nào nhỏhơn thỡ chất lượng tốt hơn.
Nhiệt độ cho phộp của loại van nào cao hơn thỡ khảnăng chịu nhiệt tốt hơn.
Điện ỏp và dũng điện điều khiển của loại van nào nhỏ hơn, cụng suất điều khiển thấp
hơn.
Loại van nào cú thời gian chuyển mạch bộ hơn sẽ nhạy hơn. Tuy nhiờn, trong đa số cỏc van bỏn dẫn thời gian chuyển mạch thường tỷ lệ nghịch với tổn hao cụng suất.
Cỏc van động lực được lựa chọn dựa vào cỏc yếu tố cơ bản là: dũng tải, sơ đồ đó chọn,
65
Điện ỏp ngược của van:
Ulv = knv. U2 (1.7) với U2 = Ud/kuthay vào (1.7) lỳc đú Ulv cú thể tớnh U d nv lv k U k U . (1.8)
Trong đú: Ud, U2, Ulv: điện ỏp tải, nguồn xoay chiều, ngược của van; knv, ku : cỏc hệ sốđiện ỏp ngược và điện ỏp tải.
Cỏc hệ số này tra từ bảng 1.1.
Để cú thể chọn van theo điện ỏp hợp lớ, thỡ điện ỏp ngược của van cần chọn phải lớn hơn điện ỏp làm việc được tớnh từ cụng thức(1.8), qua một hệ số dự trữ kdtU
Unv = kdtU.Ulv. (1.9)
kdtUthường được chọn lớn hơn 1,6.
Tớnh dũng điện của van:
Dũng điện làm việc của van được chọn theo dũng điện hiệu dụng chạy qua van theo sơ đồ đó chọn (Ilv = Ihd). Dũng điện hiệu dụng được tớnh: