D/ Kết cấu dây dẫn sơ cấp
78. Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu
5.2.5. Tính chọn bộ tạo xung chùm
- Mỗi kênh điều khiển phải dùng 4 khuyếch đại thuật toán, do đó ta chon 6 IC loại TL084 do hãng Texas Instruments chế tạo, mỗi IC này có 4 khuyếch đại thuật toán. Thông số củ TL048:
- Điện áp nguồn nuôi: Vcc = ± 18 V, chọn Vcc = ± 12 V - Hiệu điện thế giữa hai đầu vào: ± 30 V
- Nhiệt độ làm việc: T = -25850C
- Công suất tiêu thụ: P = 680 mW = 0,68 W - Tổng trở đầu vào: Rin = 106MΩ
- Dòng điện đầu ra: Ira = 30 pA
- Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: du/dt = 13 V/µs
- Mạch tạo chùm xung có tần số: fx = 1/2tx = 1/2.100 = 5 kHz hay tru kỳ của xung trùm.
T = 1/f = 200 µs; ta c ó: T = 2.R8C2.ln( 1+2.R8/R7) - Chọn R6 = R7 = 33 kΩ thì T = 2,2.R8.C2 = 200 µs
- Vậy: R8.C2 = 90 µs
- Chọn tụ C2 = 0,1 µF có điện áp U = 16 V; R8 = 0,9Ω.
- Đểm thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch thì ta chọn R8 là biến trở 1 kΩ. Hình 5.2 Sơ đồ chân IC TL084 5.2.6. Tính chọn tầng so sánh 13 1 14 2 3 4 5 6 7 12 11 10 9 8 - - - - + + + + Ucc
- Khuyếch đại thuật toán đã chọn loại TL084
- Trong đó nếu nguồn nuôi Vcc = ± 12 V. Thì điện áp vào A3 là Uv = 12 V. - Dòng điện vào được hạn chế để Ilv < 1 mA
- Chọn R4 = R5 > Uv/Iv = 12/1.10-3 = 12 kΩ
- Do đó ta chọn R4 = R5 = 15 kΩ khi có dòng vào A3: - Ivmax = 12/(15.109) = 0,8 mA
5.2.7. Tính chọn khâu đồng pha
- Điện áp tụ được hình thành do sự nạp của tụ C1, mặt khác để đảm bảo điện áp tụ có trong một nửa chu kỳ điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số thời gian tụ nạp được Tr = R3.C1 = 0,005s.
- Chọn tụ C1 = 0,1 µs thì điện trở R3 = Tr/C1 = 0,005/0,1.10-6 - Vậy R3 = 50.103 Ω = 50 kΩ
- Để thuận tiện ch điều chỉnh khi lắp ráp mạch R3, thường chọn là biến trở lớn hơn 50 kΩ chọn Tranzito Tr1 loại A564 có các thông số:
- Tranzito loại NPN làm bằng Si
- Điện áp giữa Colecto và Bazơ khi hở mạch Emito: UCBO = 25 V - Điện áp giữa Emito và Bazơ khi hở mạch Colecto: UEBO = 7 V - Dòng điện lớn nhất của Colecto có thể chịu đựng Icmax = 100 mA - Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp: Tcp = 1500C
- Hệ số khuyếch đại: β = 250
- Dòng cực đại của Bazơ: IB3 =Ic /β = 100/250 = 0,4 mA
- Điện trở R2 để hạn chế dòng điện đi vào Bazơ Tranzito Tr1 được chọn như sau: - Chọn R2 thỏa mãn điều kiện: R2 > UNmax/IB = 12/0,4.10-3 = 30 kΩ
- Chọn R2 = 30 kΩ
- Chọn điện áp xoay chiều đồng pha: UA = 9 V
- Điện trở R1 để hạn chế dòng điện khuyếch đại thuật toán A1, thường chọn R1 sao cho dòng vào khuyếch đại thuật toán IV < 1 mA. Do đó:
R1 > UA/IV = 9/1.10-3 = 9 kΩ.
Hình 5.3: Sơ đồ nguyên lí tạo nguồn nuôi ±12V
5.2.8. Tạo nguồn nuôi
- Thiết kế máy biến áp dùng cho cả việc tạo điện áp đồng pha và tạo nguồn nuôi, chọn kiểu biến áp 3 pha 3 trụ, trên mỗi trụ có 5 cuộn dây, một cuộn sơ cấp và bốn cuộn thứ cấp.
Cuộn thứ cấp thứ nhất
- Cấu tạo ra nguồn điện áp ± 12 V để cấp cho nuôi IC, các bộ điều chỉnh dòng điện, tốc độ và điện áp đặt tốc độ. Nguồn này được cấp bởi ba cuộn dây thứ cấp.
- Hai chỉnh lưu tia 3 pha để tạo điện áp nguồn nuôi đối xứng cho IC. Điện áp đầu ra của ổn áp chọn 12V. Điện áp vào của IC ổn áp chọn 20V. Điện áp thứ cấp các cuộn chọn là:
- Chọn U21 = 14V
- Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp 7812 và 7912, các thông số chung của vi mạch này như sau:
- Điên áp đầu vào: UV = 735 V
- Điện áp đầu ra: IC 7812 có Ura = 12V
- IC 7912 có Ura = -12V
- Dòng điện đầu ra: Ira = 01 A
- Tụ điện C1, C2 dùng để lọc phần song hài bậc cao.
Cuộn thứ cấp thứ 2:
- Tạo nguồn nuôi cho biến áp xung, cấp xung điều khiển cho các Thyristor + 12V. Do mức độ sụt xung cho phép tương đối lớn lên nguồn này không cần ổn áp. Mỗi khi phát xung điều khiển công suất xung đáng kể, nên cần tạo cuộn dây này riêng rẽ với cuộn dây cấp nguồn IC, để tránh gây sụt áp nguồn nuôi IC.
- Cuộn thứ cấp thứ 3,4 là các cuộn dây đồng pha. Các cuộn dây này cần lấy trung thực điện áp hình sin của lưới, tốt nhất nên quấn biến áp riêng. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm có thê quấn chung với biến áp nguồn nuôi cũng có thể được.
5.2.9. Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha
1.Điện áp lấy ra ở thứ cấp cuộn dây nguồn nuôi IC: U21 = 14V
2. Công suất tiêu thụ ở 6 IC TL084 sử dụng làm khuyếch đại thuật toán ta chọn hai IC TL084 để tạo 6 kênh điều khiển và 2 cổng AND.
PIC = 8.0,68 = 5,12 W 3.Công suất BAX cấp cho cực điều khiển Thyristor
Px = 6.UNX.Idk = 6.3.0,2 = 3,6 W 4.Điện áp ba pha thứ cấp cuộn dây nguồn nuôi biến áp xung
; chọn 5V
5.Điện áp lấy ra ở thứ cấp cuộn dây đồng pha U3,4 = 5V 6.Dòng điện chạy qua cuộn dây đồng pha chọn 10mA 7.Công suất các cuộn dây đồng pha
Pdf = 6. Udf.Idf = 6.50.0,1 = 0,3 W 8.Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi
PN = Pdf + PIC + Px
PN = 0,3 + 5,12 + 3,6 = 9,02 W 9.Công suất của máy biến áp có kể đến 5% tổn thất trong máy:
S = 1,05.PN = 1,05.9,02 = 9,471 VA 10.Dòng điện sơ cấp máy biến áp:
I1 = S/3.U1= 9,471/3.220 ≈0,01435 A 11.Tiết diện trụ của máy biến áp được tính theo công thức:
- Ta chọn chuẩn hóa tiết diện trụ theo bảng Qt = 1,63 cm2 - Kích thước mạch từ là thép dày σ = 0,5 mm - Số lượng lá thép: 68 lá a = 12 mm b = 16 mm h = 30 mm - hệ số ép chặt kc = 0,85 12.Chọn mật độ từ cảm B= 1T ở trụ ta có số vòng dây sơ cấp: vòng 13.Chọn mật độ dòng điện J1 = I2 = 2,75 A/mm2 14.Tiết diện dây quấn sơ cấp:
W11 = 0,0052 mm2 15.Đường kính dây sơ cấp:
W12 = 0,081 mm 16.Số vòng dây quấn thứ cấp W21 vòng 17.Số vòng dây quấn thứ cấp W22 vòng 18.Số vòng dây quấn thứ cấp W23 vòng
19.Đường kính dây quấn các cuộn thứ cấp vì kích thước nhỏ không đáng kể chọn 0,26 mm.
- Các thông số còn lại của biến áp nguồn nuôi được tính như đã giới thiệu 20.Tính chọn diode cho bộ chỉnh lưu nguồn nuôi:
- Dòng điện hiệu dụng qua diode:
- Điện áp ngược lớn nhất mà diode phải chịu: - Chọn diode có điện áp ngược lớn nhất:
Un = ku.UNmax = 2.34,3 = 68,6 V - Chọn diode loại KII208A có các thông số:
- Dòng điện định mức: Idm = 1,5 A
CHƯƠNG 6. Mô phỏng
KẾT LUẬN
Qua thời gian thực hiện thiết kế môn học với đề tài " Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển dòng điện kích từ máy phát xoay chiều, không máy phụ.”" đã giúp em hiểu rõ hơn những vấn đề lý thuyết và thực tế liên quan đến đề tài nhằm củng cố đã học trên lớp. Được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Trần Văn Thịnh....với sự cố gắng của bản thân em đã cơ bản hoàn thành đề tài và đã giải quyết được những vấn đề sau:
1. Giới thiệu khát quát về máy phát xoay chiều. 2. Chọn sơ đồ mạch thiết kế.
3. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ động lực, vẽ các đường cong dòng điện và điện áp cơ bản của tải và các van bán dẫn. ( Ud, Id, Iv, Uv).
4. Tính toán biến áp và thông số các thiết bị mạch kích từ. 5. Tính chọn mạch điều khiển.
6. Khảo sát mạch điện thiết kế bằng các phần mềm mô phỏng mạch điện.
Mặc dù làm việc nghiêm túc và cố gắng trong suốt thời gian thực hiện đề tài song do thời gia hạn chế nên đề tài này khong tránh khỏi những thiếu sót nhất định, em mong được sự chỉ bảo của các thầy, các cô và các ban.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 21 tháng 04 năm 2022
Sinh viên thực hiện