CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG TỰ ĐỘNG THIẾT KẾ CẤU TRÚC MẠCH LỰC
2.7. Tính chọn các tham số mạch lực
2.7.1. Tính điện áp không tải của chỉnh lưu và thông số máy biến áp
Bộ biến đổi chỉnh lưu thyristor cần có điện áp giá trị không tải đảm bảo cấp cho động cơ điện một chiều có các tham số: suất điện động định mức (Eưđm), sụt áp tổng ở mạch khi dòng phản ứng cực đại (Iưmax)
Idđm = Iuđm = 282 (A)
Iumax = 2Iudm = 2.282 = 564 (A)
Eưdm = Uđm –Rư. Iudm = 220 – 0,0356.282 = 209,96 (V) λ =IIumax
udm =2
Ud0 =γ2Eγudm+ΣΔuư+RưIưmax
1cosαmin−γᵧUkλ = 1,05.209,96+2.2+0,0356.564
0,95. cos 12o−0,5.0,05 .2 = 278,12 (V) U2 = Ud0
2,34=278,32
2,34 = 118,86 (V) Biến áp đấu theo kiểu Δ/Y, điện áp lưới 380V Hệ số biến áp:
Kba = UU1
2/√3
= 380
118,86/√3 = 5,54
Dòng thứ cấp máy biến áp:
I2 = 0,816.Id = 230,12 (A) Dòng sơ cấp:
I1 = KI2
ba = 230,125,54 =41,54 (A) Công suất định mức máy biến áp:
Sba = 1,05.Pd = 1,05.Ud0.Id = 1,05.278,12.282 = 823,5 (KVA) + Tính điện cảm và trở của biến áp
Chọn máy biến áp có hệ số tự cảm mạch từ Bm = 1,1T Rba = Kr
Ud
Id .f .Bm.√4 S . f . BUd . Idm
Trong đó:
Kr - Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu và đặc điểm tải. Với sơ đồ cầu pha, Kr = 2,5
S - Số trụ máy biến áp (S = 3) f - Tần số biến áp nguồn Điện kháng của máy biến áp:
Lba = KL.S.IUd
d .f .Bm. 1
√4 Sf BUd . Imd
KL: hệ số phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu. Với sơ đồ cầu 3 pha, KL = 10−3 Thay số vào ta có:
Rba = 2,5 220 282.50.1,1
√4 3.50 .1,1220.282 = 0,008 (Ω))
Lba = 10−3.3.282.50 .1,1220 √4 3.50 .1,1220.2821 = 0,0019 (mH)
+ Tính toán sơ bộ mạch từ máy biến áp Tiết diện trụ được tính theo công thức
QFE = kQ√S . fSba
Trong đó:
KQ - hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát KQ = 4÷5 với máy biến áp dầu
KQ = 5÷6 với máy biến áp khô S - số trụ của máy biến áp.S=3 QFE = 5.√823,5.103.50 3 = 370,47 (cm2)
Ta chọn trụ là hình chữ nhật,với chiều dài là a (cm), chiều rộng trụ là b (cm).
Chọn lõi thép máy biến áp hình chữ E, được ghép từ tôn silic loại 310 có:
Bề dày tôn : 0,35 mm
Tổn hao : 1,7 W/kg
Tỉ trọng : d = 7,8kg/m3
Tiết diện : Q = a.b = 370,47 Theo kinh nghiệm tỉ lệ b/a = (0,5÷1,5) là tối ưu nhất
Chọn a = 17 (cm)
b = Qa=370,4717 = 21,79 (cm) Vậy chọn b = 22(cm)
+ Tính toán dây quấn:
Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp:
W1 = 4,44.f . QU1
FE . Bm = 220
4,44.50 .370,47.10−4.1,1 = 24,31 (vòng) Chọn W1 = 25 vòng
Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp:
W2 = WK1
ba = 5,5425 = 4,51 (vòng) Chọn W2 = 5 vòng
Với các cuộn dây bằng đồng, máy biến áp khô chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp J = 2,75 (A/mm2)
Tiết diện cuộn sơ cấp máy biến áp:
S1 = I1
J = 41,542,75 = 15,11 (mm2) Đường kính dây dẫn:
D1 = √4πnS1 = √4.15,11πn = 4,39 (mm)
Tiết diện dây dẫn quấn thứ cấp máy biến áp:
S2 = I2
J = 230,122,75 = 83,68(mm2) Đường kính dây dẫn:
D2 =√4πnS2 = √4.83,68πn = 10,32(mm) +Tiết diện của sổ máy biến áp:
Diện tích của sổ máy biến áp:
Qcs = Qcs1 + Qcs2
Qcs1 = klđ.W1.S1
Qcs2 = klđ.W2.S2
Trong đó:
Qcs - tiết diện của sổ máy biến áp
Qcs1,Qcs2 - là diện tích do cuộn sơ cấp và thứ cấp chiếm chỗ Klđ - hệ số lấp đầy. klđ =2÷3, lấy klđ = 2
W1,W2 - số vòng dây sơ cấp và thứ cấp máy biến áp Vậy:
Qcs1 = 2.24,31.15,11 = 734,65(mm2) Qcs2 = 2.4,51.83,68 = 754,79(mm2) Qcs = 546,74+615,38 = 1489,44(mm2) Ta lại có: Qcs =h.c
Trong đó:
h - chiều cao cửa sổ c - chiều rộng cửa sổ Chọn h/a =2, c/a = 0,5 suy ra h/c =4
Qcs = h.c = 4c2=1489,44
Suy ra c = √Q4cs = √1489,444 = 19,29(mm) Chọn c = 20 mm
h = 4c = 4.19,29 =77,16(mm) + Kết cấu dây quấn máy biến áp:
Dây quấn được bố trí theo dọc trục. Cuộn thứ cấp cuốn sát trụ, cuộn sơ cấp quấn bên ngoài. Mỗi cuộn dây được quấn thành nhiều lớp dây, mỗi lớp dây được quấn liên tục, các vòng dây sát nhau. Các lớp dây được cách điện với nhau bằng bìa cách điện.
- Phía thứ cấp:
Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp:
W12 =h−2hg b kc
Trong đó:
h - là chiều cao cửa sổ
hg - là khoảng cách điện với gông. Chọn hg = 2 (mm) kc - là hệ số ép chặt, kc = 0,95
b -là bề dày trụ máy biến áp, b = 8,9 (mm) W12 = 77,16−2.28,9 = 8,22(vòng/lớp) Số lớp dây quấn sẽ là: n12 = WW2
12 = 4,518,22 = 0,55(lớp) Chọn n12 = 1 (lớp)
Vậy cuộn dây thứ cấp có 5 vòng, 1 lớp Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp:
h2 =
W12.b
Kc = 8,22.21,790,95 = 188,54(mm)
Đường kính trong của cuộn thứ cấp: Dt2 = b +2.a02 = 22 + 2.1 = 24 (cm) (a02 là khoảng cách từ trụ tới cuộn dây thứ cấp, chọn a02 = 1(cm) Chọn bề dày cách điện giữa các lớp cuộn dây cuộn thứ cấp cd12 = 0,1 (mm) Bề dày cuộn thứ cấp:
Bd2 = (d2 + cd12).n12 = (10,32+0,1).1 =10,42(mm)
Đường kính ngoài cuộn thứ cấp:
Dn2 = Dt2 + 2.Bd2 = 24+ 2.10,42 = 44,82(cm) Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp:
Dtb2 = Dt2+Dn2
2 = 24+44,822 = 34,41(cm) Chiều dài dây quấn thứ cấp:
l2 = πa.W2.Dtb2 = πa.4,51.34,41 = 487,54(cm) - Phía sơ cấp
Số vòng dây trên một lớp:
W11 = h−2d hg
1
kc = 77,16−2.24,39 0,95= 15,83 (vòng /lớp) Số lớp dây quấn sẽ là: n11 = WW1
11
=24,31
15,83 = 1,54 (vòng) Chọn n11 = 2 vòng
Vậy cuộn sơ cấp có 25 vòng, có 2 lớp, mỗi lớp có 13 vòng.
Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp:
H1 = W11k. d1
c
=15,83.4,39
0,95 = 73,15(cm)
Chọn khoảng cách từ cuộn thứ cấp tới cuộn sơ cấp là a21 =1 (cm) Đường kính trong của cuộn sơ cấp:
Dt1 = Dn2 + 2.a21 = 44,82 + 2.1 = 46,82(cm)
Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1(mm) Bề dày cuộn sơ cấp:
Bd1 = (d1 + cd11).n11 = (4,39+0,1).2 = 8,98(mm) Đường kính ngoài cuộn sơ cấp:
Dn1 = Dt1 + 2.Bd1 = 46,82+2.0,898 = 48,616(cm) Đường kính trung bình cuộn sơ cấp:
Dtb1 = Dt1+Dn1
2 = 46,82+248,616 = 47,718(cm) Vậy chiều dài cuộn sơ cấp: