1. Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ:
Hình 5.1. Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ 2. Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn:
Khi làm việc với dòng điện chạy trên van có sụt áp, do đó trên van có tổn hao công suất P =RV.I2 U.I, tổn hao này sinh ra nhiệt theo phương trình nhiệt đốt nóng van bán dẫn.
P = A + C(dT/dt)
Chương 4: Thiết kế, tính chọn phần tử mạch điều khiển GVHD: T.S Phạm Thanh Phong
Mặt khác van bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcp nào đó, nếu quá nhiệt độ cho phép thì các van bán dẫn sẽ bị phá hỏng. Để van bán dẫn làm việc an tồn, khơng bị chọc thủng về nhiệt, ta phải chọn và thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý. Tính tốn cánh tỏa nhiệt:
• Tổn thất công suất trên một tiristor: P = U.Ilv = 1,5 . 47,43 = 71,145 • Diện tích bề mặt tỏa nhiệt:
∆ p
Sm =
km . τ
Trong đó :
ΔP : Tổn hao công suất (W)
Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = 400C .
Nhiệt độ làm việc cho phép của Thyristor là Tcp = 1250C Chọn nhiệt độ trên cánh toả nhiệt là Tlv = 800C.
vậy ta có độ chênh lệch nhiệt độ là : = Tlv – Tmt = 80 – 40 = 400C
Km : Hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ, chọn Km =8 (w/m2 0C)
Vậy
[W]
[m2]
Chọn loại cánh tỏa nhiệt có 12 cánh, kích thước mỗi cánh là a x b = 10 x 10 (cm . cm) Tổng diện tích tỏa nhiệt của cánh S = 12.2.10.10=2400 (cm2)
3. Bảo vệ q dịng điện cho van:
Aptơmát dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ khi quá tải và ngắn mạch Thyristor, ngắn mạch đầu ra của bộ biến đổi, ngắn mạch ở thứ cấp máy biến áp, ngắn mạch ở chế độ nghịch lưu.
+ Chọn 1 aptomat có:
• Dịng điện làm việc chạy qua aptomat:
Ilv = √ 3
• Dòng điện aptomat cần chọn:
Iđm= 1,1 Ilv = 1,1. 25,947 = 28,5417 [A] Uđm =380 (v )
• Có 3 tiếp điểm chính, có thể đóng cắt bằng tay hoặc bằng nam châm điện.
• Chỉnh định dịng ngắn mạch Inm =2,5 Ilv = 64,8675
Chương 4: Thiết kế, tính chọn phần tử mạch điều khiển GVHD: T.S Phạm Thanh Phong
• Dịng quá tải:
Iqt = 1,5 Ilv = 38,9205 [A]
• Chọn cầu dao có dòng định mức:
Iđm = 1,1. Ilv = 28,5417 (A) = 29 [A] Cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn khi sửa chữa hệ thống truyền động
+ Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch các Thyristor, ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu:
• Nhóm 1cc:
Dịng điện định mức dây chảy nhóm 1 cc
I1cc =1,1. I2 = 1,1 . 60,36= 66,396 [A] Trong đó: I2 là dịng điện hiệu dụng thứ cấp của MBA
• Nhóm 2cc:
Dịng điện định mức dây chảy nhóm 2cc
I2cc =1,1. Ihd = 1,1 . 42,68= 46,948 [A]
Trong đó: Ihd cũng là dịng điện làm việc của van vì Ihd = Ilv (vì Ilv đc tính theo Ihd)
• Nhóm 3 cc:
Dịng điện định mức dây chảy nhóm 3cc
I3cc =1,1. Id = 1,1 . 73,93= 81,323 [A] Trong đó: Id là dịng qua tải của trong phần tính chọn Thyristor
Vậy chọn dây chảy nhóm: 1cc loại 70 A 2cc loại 50 A 3cc loại 90 A
4. Bảo vệ quá điện áp cho van:
Bảo vệ q điện áp do q trình đóng cắt các Thyristor được thực hiện bằng cách mắc R–C song song với Thyristor. Khi có sự chuyển mạch, các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng ra ngồi tạo ra dịng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dịng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá điện áp giữa anod và catod của Thyristor. Khi có mạch R – C mắc song song với Thyristor tạo ra mạch vịng phóng điện tích trong q trình chuyển mạch nên Thyristor không bị quá điện áp.
Chương 4: Thiết kế, tính chọn phần tử mạch điều khiển GVHD: T.S Phạm Thanh Phong
Hình 5.2. Mạch R_C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch
Theo kinh nghiệm R1=(5 30 ) (Ω); C1 = (0,25 4 ) ( F ) Trị số RC được chọn theo tài liệu: R1= 5,1 (Ω); C1 = 0,25 ( F)
Hình 5.3. Mạch R_C bảo vệ quá điện áp từ lưới
- Bảo vệ quá điện áp từ lưới ta mắc mạch R _C như hình. Nhờ có mạch lọc này mà đỉnh xung gần như nằm lại hoàn toàn trên điện trở đường dây.
- Trị số RC được chọn theo tài liệu: R2= 12,5 (Ω) ; C2 = 4( F)
- Để bảo vệ van do cắt cột biến áp non tải, người ta mắc một mạch R_C ở đầu ra của mạch chỉnh lưu cầu ba pha phụ bằng các diode công suất bé.
Chương 4: Thiết kế, tính chọn phần tử mạch điều khiển GVHD: T.S Phạm Thanh Phong
Hình 5.4. mạch cầu 3 pha dùng diode tải R_÷C bảo μvệ do cắt MBA non tải - Thơng thường giá trị tự chọn
trong khoảng từ 10 200 F
Chọn theo tài liệu: R3= 470 Ω ; C3 = 10 F Chọn giá trị điện trở R4 = 1,4 (KΩ)
AI.Kết luận:
Đây là lần đầu tiên em làm đồ án mơn học, vì vậy nên gặp khá nhiều khó khắn và bở ngở trong quá trình tìm tịi và nghiên cứu tài liệu thực hiện đồ án. Song, sau quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Võ Khánh Thoại, sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã hoàn thành nhiệm vụ đề tài “ Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập”
Trong đề tài này đã giúp em hiểu rõ hơn về: - Động cơ điện một chiều
- Thyristor
- Bộ chỉnh lưu cầu ba pha
- Các khâu trong mạch điều khiển - Mạch động lực và bảo vệ
- Cách tính tốn các thơng số của các linh kiện trong mạch
Cũng vì lần đầu tiên làm đồ án, kiến thức cịn có hạn nên trong q trình thực hiện chắc chắn bản thân em khơng thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!
Chương 4: Thiết kế, tính chọn phần tử mạch điều khiển GVHD: T.S Phạm Thanh Phong
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Văn Thịnh, “ Tài liệu hướng dẫn – Thiết kế thiết bị Điện tử Công suất ”, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (2000)
2. Trần Văn Thịnh, “ Tính tốn thiết kế thiết bị Điện tử Công suất ”, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam