Nhận xét: Các mạch điều áp xoay chiều tuy có chất lượng điện áp tốt nhưng việc chế tạo máy biến áp lực 6 pha tốn kém, phức tạp, giá thành cao. Ngoài ra còn một nhược điểm cơ bản nữa là mạch luôn làm việc ở chế độ dòng điện gián đoạn, cả dạng dòng điện và điện áp ra tải đều không sin.
Kết luận: Từ việc tìm hiểu về 3 loại sơ đồ chỉnh lưu có thể dùng được trong lò hồ quang. Từ những ưu, nhược điểm của từng sơ đồ ta có thể chọn được sơ đồ tối ưu nhất có thể đó là sơ đồ chỉnh lưu hình cầu 3 pha (điều khiển hoàn toàn và bán điều khiển) và cụ thể là sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn. Do đáp ứng được các yêu cầu đặt ra với những ưu điểm nổi bật:
- Hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt nhất trong các sơ đồ chỉnh lưu. - Chất lượng điện áp tốt nên thiết kế bộ lọc đơn giản, tiết kiệm.
- Có khả năng hoàn trả năng lượng về lưới tốt nhất khi tải có tính chất cảm kháng.
III. Tính chọn Van bán dẫn
Trong mạch điều khiển chỉnh lưu cầu 3 pha dùng cho lò hồ quang dưới đây ta sử dụng mạch 6 Thyristor có tải thuần trở đấu sao Y.
Trong thực tế, lò hồ quang có thể coi là một hộ tiêu dùng điện loại một, nghĩa là nguồn cung cấp cho lò điện là ổn định. Tuy nhiên để đảm bảo hiệu quả cũng như sự an toàn trong hoạt động của lò điện, ta sẽ chọn một lượng công suất dự trữ cho lò điện để phòng trường hợp điện áp nguồn vì một lý do nào đó bị sụt áp. Ngoài ra trong quá trình hoạt động của mình, lò điện cũng chịu thêm một số tổn thất khác như tổn thất trên các van bán dẫn, đường dây,…nhưng do không đáng kể so với tổng tổn thất vì nhiệt của lò nên ta có thể bỏ qua.
Khi = 0 thì điện áp ra tải là hình sin hoàn toàn và đồng thời công suất ra tải cũng đạt công suất lớn nhất P = Pmax = 50kW (công suất tiêu thụ và công suất tổn hao). Vì vậy để đảm bảo đủ bù các tổn hao đã nói trên ta chọn công suất lớn nhất của lò ứng với khi góc điều khiển = 0.
Ta tiến hành chọn các thông số của Van
• = = (/3).220 = 230,26 (V) với U2=Ud/2.34 = 220/2,34. • d = = = 227,27(A) • tbv = = = 75,76 (A) Chọn Ku= 1,8; Ki = 2. • Iv > 2. 75,76 = 151,52 (A) • Uv > 1,8 . 230,26 = 414,468 (V)
Qua 2 tham số trên , ta chọn được thyristor T15-200 do Liên Xô sản xuất với các thông số. Icp Cấp điện áp Id Ido Cấp du/dt Cấptph Cấp di/dt U U đk Iđk 200A 400-
1800V 4000A 20mA 4-6 2-4 3-5 2.05V 4V 300mA
Vậy mạch Van điều khiển dùng 6 thyristor T15 -200.
IV. Tính toán bộ lọc
Lọc bằng điện cảm rất phù hợp với tải công suất lớn vì công suất càng lớn thì điện trở tải Rt sẽ càng nhỏ và dễ dàng thực hiện điều kiện lọc tôt là XL>> Rt.
Kdmv =
Với = 6 chọn góc điều khiển = 100 Kdmv = 0.083. chọn Kdmr = 0.02 Ksb = = = 4,15
Với Rt = = = 0,969 (Ω) Suy ra L = 0,969 = 2,07 .(H)
Chú ý: Bộ lọc được làm mát bằng nước.
V. Tính toán bộ bảo vệ Van
1. Bảo vệ quá nhiệt cho van
Làm mát bằng nước tuần hoàn với lưu lượng 10lit/phút , nhiệt độ nước làm mát khoảng 25.
2. Bảo vệ quá dòng
Do công nghệ chế tạo Van bán dẫn nên phát triển nên khi chọn Van ta đã chọn Van có dòng điện định mức lớn hơn nhiều so với dòng điện làm việc do đó có thể bỏ qua sự quá dòng điện lâu dài. Vì vậy chúng ta chỉ cần xem xét các biện pháp bảo vệ quá dòng ngắn hạn cho Van bán dẫn.
a. Dùng cầu chì bảo vệ
Ta dùng 2 nhóm cầu chì để bảo vệ Van dùng để chống lại sự cố ngắn mạch. • Nhóm 1: Lắp đặt ở các pha từ nguồn ra:
I1cc = 1,2.Id = 1,2.227 = 272,4 (A)
Ta chọn loại cầu chì GSGB300 có các thông số là: Idm = 300A; Udm = 600V(AC), 350V(DC)
• Nhóm 2: Lắp nối tiếp với Thyristor : I2cc = 1,2.Iv = 1,2 . 75,76 = 90,912 (A)
Ta chọn cầu chì GSGB110 có các thông số sau: Idm = 110A; Udm = 600V(AC), 400V(DC)
b. Dùng aptomat bảo vệ
Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động ngắt mạch khi quá tải và ngắn mạch thyristor.
Chọn aptomat có các thông số:
• Có 3 tiếp điểm chính, đóng cắt bằng nam châm điện. • Dòng điện làm việc qua Aptomat: Ilv = Icp = 200A
• Dòng điện aptomat cần chọn: Idm = 1,2Ilv = 1,2.200 = 240A • Chỉnh định dòng ngắn mạch: Imm = 2,5Ilv = 2,5 . 200 = 500A • Dòng quá tải: Iqt= 1,5Ilv = 1,5 . 200 = 300A
Ta chọn loại TS250NFMU250 của hàn quốc chế tạo.
Ngoài ra người ta còn lắp them cầu dao để cách ly khi sửa chữa. 3. Bảo vệ quá áp cho Van
a. Bảo vệ xung từ điện áp lưới
Ta thực hiện bằng cách mắc mạch RC như sau:
Chọn theo kinh nghiệm R1p = 20Ω; C1p = 3uF. b. Bảo vệ quá điện áp cho quá trình đóng cắt Thyristor
Ta thực hiện bằng cách mắc song song một mạch RC với Thyristor.
Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo thành dòng điện ngược trong khoảng 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 quá áp giữa Anot và Katot của Thyristor. Khi có mạch R2, C2 mắc song song với Thyristor tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên Thyristor không bị quá điện áp.
Chọn theo kinh nghiệm: R2p = 40Ω; C2p = 2,2uF
Dạng điện áp 3 pha