2.4.1 Các thông số của động cơ điện 1 chiều như sau Uđm = 220 (V); Pđm = 0,2 (kW); Iđm =1,2(A)
f= 50 (Hz); n1 = 2000(v/p) - Các thông số còn lại :
+ Dòng điện định mức phần ứng : Iưdm= 1,2 (A) + Hiệu suất : η= Pđm / P1 = Udm . IdmPdm = 7.58*10-4 + Điện trở mạch phần ứng:
Rư = 0,5*(1 - η )*UdmIdm = 91,6 (Ω) 2.4.2 Tính toán chọn van động lực
* Tính toán chọn van động lực (Thyristor)
Tính chọn Thyristor dựa và các yếu tố dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều kiện tản nhiệt, 61
điện áp làm việc. Các thông số của van được tính như dưới đây:
Ud= U2√2*cosα/π ; với α = 0ᵒ và Ud = 220V
-Từ biểu thức tính toán cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn ta có:
+Dòng trung bình qua van:
Iv = Id/2 => Iv = 1,2/2 = 0,6 (A) Dòng làm việc:
Ilv = 1,6.1,2 = 1,92 (A) kkđ : Hệ số dòng khởi động .
+ Do một số điều kiện phụ thuộc vào bên ngoài nên ta sẽ tính toán cho từng trường hợp dòng trung bình qua van cụ thể để từ đó ta có thể chọn van sao cho hợp lý nhất.
Nếu van bán dẫn công chỉ được làm mát bằng tản nhiệt đối lưu tự nhiên thì khả năng chịu dòng điện chỉ bằng 25 -30% dòng định mức ghi trên van.
Iv1 = 8*30% = 2,4 (A) + Dòng chọn van:
Ichọn = Ki * Iavrv ( Ki ≥ 2,5 ) Ichon = 2,5 * 0,6 = 1,5 (A)
*Tính toán chọn máy biến áp nguồn cho mạch lực:
- Từ Ud= U2√2*cosα/π ; với α = 0ᵒ và Ud = 220V Suy ra U2 > 245V
+ Từ U2 ta tính được ra ở biểu thức trên kết hợp với biểu thức tính điện áp ngược cực đại trên van, ta có:
Ungượcmax = √2*U2 = 347 (V).
+ Mà theo điều kiện điện áp trên van phải thỏa mãn:
Uv = (1,6 - 2) Unguocmax
=> Uv = (555 – 694) (V); ( Điện áp van phải chịu được) + Từ đây ta chọn van công suất TYN 812, với các thông số:
Ungượcmax = 800 (V)
IRMS = 12 (A)
62
đm kđ
lv k I
I . kkđ 1 , 6
Iav = 8 (A) IGT = 15 (mA) UGT = 1,5 (V)
2.4.3 Bảo vệ quá nhiệt cho van
Khi làm việc với dòng điện chạy qua trên van có sụt điện áp do đó có tổn thất công suất ΔPP . Tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn. Mặt khác các van bán dẫn chỉ được làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcp nào đó. Nếu quá nhiệt độ cho phép thì các van sẽ bị phá hỏng. Để van bán dẫn làm việc an toàn không bị chọc thủng vì nhiệt ta phải chọn và thiết kế hệ thống tản nhiệt hợp lý.
Tổn hao công suất trên mỗi Thyristor là:
P = Uv.Ilv = 0,7. 1,92 = 1,344W) ; ( Ilv = 1,6 Iđm)
Diện tích bề mặt tỏa nhiệt là: Sm =
ΔPP KΦm.τ Trong đó:
ΔPP : là tổn hao công suất trên van
τ : độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường.
Chọn nhiệt độ môi trường Tmt= 400C. Nhiệt độ làm việc cho phép Tcp= 1250C, chọn nhiệt độ cánh tản nhiệt tỏa nhiệt Tlv= 800C.
Vậy: t = Tlv - Tmt = 80 - 40 = 400C
Km hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. chọn Km= 8 (W/m2 oC) Sm = 4,2. 10 −3 (m2)
2.4.4 Bảo vệ quá dòng cho van
- Trong qua trình làm việc, không thể tránh khỏi những sự cố có thể sảy ra đối với các thiết bị biến đổi. Việc nghiên cứu quá trình dòng và áp khi sẩy ra sự cố là rất cần thiết, nhằm bảo vệ hệ thống một cách hữu hiệu. Để bảo vệ các thiết bị bán dẫn tránh khỏi sự phá hoại của dòng điện, người ta thường dùng dây chẩy tác động nhanh (Khoảng vài ms). Loại dây chảy này làm bằng bạc lá, đặt trong vỏ sứ có chứa cát thạch anh hoặc nước cất.
- Các thông số đặc trưng của dây chảy là điện áp định mức, và dòng điện định mức. Không nên đặt dây chảy vào mạng điện có điện áp lớn hơn điện áp định mức của dây chảy. Dòng định mức của dây chảy được chọn phải bằng hoặc
63
lớn hơn dòng định mức của thiết bị bán dẫn, nhưng không được lấy lớn hơn 10% dòng làm việc của van. Thời gian tác động của cầu chì phải nhỏ hơn hoặc bằng thời gian chịu đựng của thiết bị.
Dùng cầu chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu, dòng điện định mức của dây chảy nhóm 2CC là:
I2CC = 1,1.Id = 1,1.1,2 = 1,32 (A)
⇒ Chọn cầu chảy nhóm 2CC loại 2 (A) 2.4.5 Bảo vệ quá áp
- Các thyristor cũng rất nhạy cảm với điện áp lớn hơn so với điện áp định mức, ta gọi là quá điện áp.
a> Nguyên nhân nội tại:
Khi khóa thyristor bằng điện áp ngược, các điện tích đổi ngược hành trình tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian rất ngắn ( 10 đến 100 us).
sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm. Quá điện áp này là tổng điện áp làm việc và Ldi/dt nói trên.
b> Nguyên nhân bên ngoài:
- Những nguyên nhân này thường sảy ra ngẫu nhiên như khi có xét đánh, khi cầu chì bảo vệ đứt, hay khi đóng cắt máy biến áp nguồn. Cắt máy biến áp nguồn tức là cắt dòng điện từ hóa máy biến áp, bấy giờ năng lượng từ trường tích lũy trong lõi sắt từ chuyển thành năng lượng điện trường chứa trong các tụ điện ký sinh., rất nhỏ giữa dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp của máy biến áp.
Điện áp này có thể lớn gấp năm lần điện áp làm việc.
-Để bảo vệ ủiện ỏp người ta thường dựng mạch RLC, bảo vệ riờng cho từng thyristor như hình 3.1.
-Người ta thường chọn điện ỏp ủịnh mức của thyristor là U ≥ 1,2 Uủm. Trị số này còn nhỏ hơn nhiều so với trị cực đại của các quá trình quá điện áp kể trên. Các quá trình quá điện áp có độ tăng trưởng du/dt lớn. Đạo hàm điện áp sinh ra dòng điện chảy qua tụ điện C, đấu giữa anot – catot của thyristor. Điện cảm L hạn chế biên độ của dòng điện này.
64
-Kích mở thyristor, tụ điện C sẽ phóng điện qua thyristor, điện trở R hạn chế dòng điện này. Các linh kiện bảo vệ có thể tính toán bằng các công thức, nhưng trong thực tế người ta thường dùng bằng phương pháp kinh nghiệm ta chọn C = (0,25 – 4) (uF); R = (2 – 30) () ;L = 50 100 uH.
Hình 2.6 Sơ đồ mạch bảo vệ quá áp