VI. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC
7. Tính chọn thiết bị mạch bảo vệ
Ta biết rằng các Tiristo là phần tử rất nhạy với sự biến thiên đột ngột của điện áp hay dòng điện, đặc trưng cho những hiện tượng này là gia tốc dòng điện và điện áp di/ dt và du/dt. Các nguyên nhân gây ra những hiện tượng này bao gồm:
- Quá gia tốc dòng, áp do quá trình chuyển mạch. - Quá gia tốc dòng, áp do cộng hưởng.
- Quá gia tốc dòng, do cắt máy biến áp ở chế độ không tải hay tải nhỏ. Để bảo vệ an toàn cho các van trước những tác nhân nêu trên ta dùng các phần tử R-C mắc song song với các Tiristo như hình vẽ
Trị số của R, C có thể tra theo các đường cong được xây dựng bằng máy tính.
7.1. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn
Khi van bán dẫn làm việc, có dòng điện chạy qua, trên van có sụt áp ∆U. Do đó có tổn hao công suất ∆P. Tổn hao này sinh nhiệt đốt nóng van bán dẫn. Mặt khác, van bán dẫn chỉ cho phép hoạt động trong nhiệt độ cho phép. Nếu quá nhiệt thì van sẽ bị hỏng do đó mà phải tính toán nhiệt cho van để van hoạt động bình thường.
- Tổn thất công suất trên một Tristor là: ∆P = ∆U.Ilv = 2,2.11,93 = 26,246(W)
- Diện tích bề mặt tỏa nhiệt: Stn = 0,082 40 . 8 246 , 26 . = = ∆ τ m k P (W/m2) Trong đó: + ∆P là tổn hao công suất (W)
+ τ là độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường
+ Chọn nhiệt độ của môi trường là Tm = 400C, nhiệt độ làm việc cho phép của Trisitor là Tcp = 1250C, chọn nhiệt độ cánh tỏa nhiệt của Trisitor là 800C.
→ τ = Tlv – Tmt = 80 - 40 = 400C
R C
+ Km là hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu và bức xạ, chọn Km = 8 (W/m20C) - Chọn loại cánh tỏa nhiệt có 12 cánh, kích thước của mỗi cánh là:
)( ( 10 10 cm cm b a× = × = ×
- Tổng diện tích tỏa nhiệt của cánh: STN = 12.2.10.10 = 2400 (cm2)
7.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van
Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động cắt mạch khi quá tải và khi ngắn mạch Trisitor, ngắn mạc ở đầu ra bộ biến đổi, ngắn mạch thứ cấp MBA, ngắn mạch ở chế độ nghịch lưu.
- Chọn 1 Aptomat có dòng điện chạy qua aptomat là:
AS S I ba lv 5,363 380 . 3 3530 380 . 3 = = =
- Dòng điện aptomat cần chọn là: Iđm = 1,1.Ilv = 1,1.5,363 = 5,899(A), U = 380/220(V), có 3 tiếp điểm chính có thể đóng cắt bằng tay hoặc bằng nam châm điện.
- Chỉnh định dòng ngắn mạch: Inm = 2,5.Ilv =2,5.5,363 = 13,4075(A) - Dòng quá tải: Iqt = 1,5.Ilv = 1,5.5,363 = 8,0445(A)
→ Từ các thông số trên ta chọn Aptomat NF50-UH (sách cung cấp điện) do hãng Mistsubishi chế tạo có dòng điện định mức là: Iđm = 10A, Uđm = 380V
- Chọn cầu dao có dòng điện định mức: Iđm = 1,1. Ilv = 1,1.5,363 = 5,9(A) - Cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn khi sửa chữa hệ thống truyền động và dùng để đóng cắt bộ nguồn chỉnh lưu khi khoảng cách từ nguồn cung cấp tới bộ chỉnh lưu đáng kể.
- Ngắn mạch trong hệ thống Tiristor có thể xảy ra do ngắn mạch bên ngoài hay bên trong một hệ thông Tiristor nào đó bị xuyên thủng. Bảo vệ ngắn mạch được thực hiện bằng cách dùng cầu chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch các Trisitor, ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu. Còn cầu chảy bình thường có khả năng cắt dòng kém hơn.
- Dây chảy trong cầu chảy bảo vệ cần có dòng định mức bằng hoặc lớn hơn dòng điện cần bảo vệ song không được vượt quá 10% dòng điện cần bảo vệ.
- Tùy theo yêu cầu bảo vệ mà ta có thể đặt cầu chảy ở các pha sơ cấp, hoặc ở thứ cấp MBA, hoặc ở đầu ra bộ biến đổi, hoặc ở từng Tiristor.
Nhóm 1cc: Dòng điện định mức nhóm 1cc là I1cc = 1,1.I2 = 1,1.9,74 = 10,714(A) Nhóm 2cc: Dòng điện định mức nhóm 2cc là
I2cc = 1,1.Ihd = 1,1.6,9194 = 7,4113(A) Nhóm 3cc: Dòng điện định mức nhóm 3cc là
I3cc = 1,1.Id = 1,1.11,93 = 13,123(A)
Vậy chọn cầu chì có dây chảy nhóm: - 1cc loại 15A - 2cc loại 10A - 3cc loại 20A
7.3. Bảo vệ quá điện áp cho van
Phải có quá trình bản vệ quá điện áp cho van vì do trong quá trình đóng cắt các Trisitor được thực hiện bằng cách mắc các R – C song song với Trisitor. Khi có sự chuyển mạch, các điện tích tụ trong lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo thành dòng điện ngược trong khoamngr thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho qua điện áp giũa anot và katot của Trisitor.
Khi có mạch R – C mắc song song với Trisitor tạo ra mạch phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên Trisitor không bị quá điện áp.
Theo kinh nghiệm chọn R = (5 ÷ 30), C = (0,25 ÷ 4)μF. Ở đây chọn R = 12,5 Ώ, C = 0,75 μF.