Đồ án 2 - Đào Đình Duy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN ĐỒ ÁN 2 NGÀNH TỰ ĐỘNG HOÁ Đề tài “Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển dòng điện kích từ máy phát xoay chiều, không máy ph[.]

ĐỒ ÁN 2

NGÀNH TỰ ĐỘNG HOÁ

Đề tài: “Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển dòng điện

kích từ máy phát xoay chiều, không máy phụ.”

Giảng viên hướng dẫn: TS TRẦN VĂN THỊNH.

Sinh viên thực hiện: ĐÀO ĐÌNH DUY

Mã sinh viên: 18A17010055

Lớp : K21D-TĐH

Khoá :2018 – 2022

Hệ : Đại học

Hà Nội, năm 2022

Hà Nội, ngày 21 tháng 04 năm 2022

1/ Tên đề tài đồ án: “Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển

dòng điện kích từ máy phát xoay chiều, không máy phụ.”

6 Khảo sát mạch điện thiết kế bằng các phần mềm mô phỏng mạch điện

3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu:

Công suất máy phát PMF = 75KW Điện áp máy phụ U1 = 220/380 V, tần số

50Hz

Điện áp kích từ Ukt = 110V, dòng điện kích từ Ikt=25A

Điều chỉnh dòng điện kích từ vô cấp trong dài từ 0 đến Iktmax

dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Nguồn cơ năng sơ cấp có thể là các động cơ tua bin hơi, tua bin nước, động cơ đốt trong, tua bin gió hoặc các nguồn cơ năng khác.

Máy phát có hai loại chính là máy phát điện xoay chiều (alternator) và một chiều (dynamo)

Máy phát điện đầu tiên được sáng chế vào năm 1831 là đĩa Faraday, do nhà khoa học người Anh Michael Faraday

Để chuyển đổi ngược điện năng sang cơ năng, người ta dùng động cơ điện Máyphát điện và động cơ điện có rất nhiều đặc điểm giống nhau, vậy nên một số loại động

cơ có thể biến thành máy phát điện để tạo ra điện năng

Máy phát điện giữ một vai trò then chốt trong các thiết bị cung cấp điện Nó thực hiện ba chức năng: phát điện, chỉnh lưu, hiệu chỉnh điện áp

Với ý nghĩa đó em được giao nhiệm vụ môn đồ án 2: “Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho điều khiển dòng điện kích từ máy phát xoay chiều, không máy phụ.”, đây là một đề tài rất thực tế và phổ biến trong hiện nay, nên em xin trình bày một cách đơn giản và đầy đủ nhất

Để hoàn thành bản thiết kế, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, không thể không nhắc đến sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Trần Văn Thịnh

Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế, do kiến thức thực tế còn hạn chế nên bản đồ

án vẫn còn nhiều thiếu sót Vì vậy em mong nhận được sự góp ý, giúp đỡ của thầy cô

và các bạn để bản thiết kế của em được hoàn thiện hơn!

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Văn Thịnh - thầy đã trực tiếp hướng đẫn em hoàn thành đồ án môn học này !

Hà Nội ngày 21 tháng 04 năm 2022

Sinh viênĐÀO ĐÌNH DUY

Đồ án 2 tại trường Đại học Mở Hà Nội Khoảng thời gian học tập và nghiên cứu cùng với Thầy đã giúp em hiểu và yêu quý môn này nhiều hơn Nhà trường và Thầy Cô không những truyền đạt cho em những kiến thức chuyên môn mà còn giáo dục cho em

về lý tưởng, cách làm việc và xây dựng một đề tài, một bài báo cáo Đây là những hành trang không thể thiếu cho cuộc sống và sự nghiệp của em sau này Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các quý Thầy Cô đã tận tình chỉ bảo, dẫn dắt em đến ngày hôm nay để có thể vững bước trên con đường học tập và làm việc sau này

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Tự động hoá và đặc biệt là Thầy Trần Văn Thịnh đã hướng dẫn, chỉ dậy em nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi và sự định hướng đúng đắn, kịp thời của Thầy cùng với quá trình tự tìm hiểu của bản thân đã giúp em hoàn thành bản đồ án môn học này

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤ

MỤC LỤC 1

Tài liệu tham khảo 5

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU KHÁT QUÁT VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 6

1.1 Khái niệm: 6

1.2 Cấu tạo: 6

1.3 Nguyên lý hoạt động: 7

1.4 Phân loại 8

1.4.1 Máy phát điện xoay chiều 1 pha 8

1.4.2 Máy phát điện xoay chiều 3 pha 9

CHƯƠNG 2 CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH THIẾT KẾ 11

2.1 Giới thiệu mạch công suất 11

2.1.1 Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng 11

2.1.2 Chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng 12

2.2 Phân tích ưu nhược điểm của các mạch công suất 12

CHƯƠNG 3 Thuyết minh hoạt động của sơ đồ động lực, vẽ các đường cong của tải và van bán dẫn 13

CHƯƠNG 4 Tính toán biến áp và thông số các thiết bị mạch kích từ 15

4.1 Tính chọn van động lực 15

4.2 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu 17

A/ Tính toán các thông số cơ bản sau 17

1.Tính công suất biểu kiến của máy biến áp 17

2 Điện áp sơ cấp máy biến áp 17

3 Điện áp thứ cấp của máy biến áp 17

4 Dòng điện hiệu dụng thứ của máy biến áp 18

5 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp 18

B/ Tính sơ bộ mạch từ 18

6 Tiết diện sơ bộ trụ 18

7 Đường kính trụ 18

8 Chọn loại thép 19

9 Chọn tỷ số 19

10 Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp 19

11 Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp 19

12 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp 19

13 Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp 19

14 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp 19

15 Tiết diện dây dẫn thứ cấp của máy biến áp 20

16 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp 20

D/ Kết cấu dây dẫn sơ cấp 20

17 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp 20

18 Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp 20

19 Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp 21

20 Chọn ống dây quấn làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy: 21

21 Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp chọn cd01 = 1,0 cm 21

22 Đường kính trong cuă ống cách điện 21

23 Đường kính trong của ống cuộn sơ cấp 21

24 Chọn bề dầy giữa hai lớp dây ở cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 mm 21

25 Bề dầy cuộn sơ cấp 21

26 Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp 21

27 Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp 21

28 Chiều dài dây quấn sơ cấp 21

29 Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: cd12 = 1,0 cm 21

E/ Kết cấu dây dẫn thứ cấp 21

30 Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp 21

31 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp 22

32 Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn thứ cấp 22

33 Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp 22

34 Đường kính trong của cuộn thứ cấp 22

35 Chọn bề dầy giữa hai lớp dây của cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 mm 22

36 Bề dầy cuộn thứ cấp 22

37 Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp 22

38 Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp 22

39 Chiều dài dây quấn thứ cấp 23

40 Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: cd12 = 2,0 cm 23

F/ Tính kích thước mạch từ 23

41 Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ 23

42 Tiết diện hiệu quả của trụ 23

43 Tổng chiều dày của bậc thang 23

44 Tổng chiều dài các bậc thang 23

45 Tiết diện hiệu quả của gông 24

46 Số lá thép dùng trong một gông 24

47 Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ 24

48 Mật độ từ cảm trong gông 24

49 Chiều rộng của cửa sổ 24

50 Tính khoảng cách giữa hai tâm trụ 24

51 Chiều rộng của mạch từ 24

52 Chiều cao mạch từ 24

G/ Tính khối lượng sắt và đồng 24

53 Thể tích của trụ 24

54 Thể tích của gông 25

55 Khối lượng của gông 25

56 Khối lượng của trụ 25

57 Khối lượng của sắt 25

58 Thể tích của đồng 25

59 Khối lượng của đồng 25

H/ Tính các thông số của máy biến áp 25

60 Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75 0 C 1 1 1 86,02 0,02133 0, 2822( ) 6,5 l R s      .25

61 Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C 25

62 Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp 25

63 Sụt áp trên điện trở máy biến áp 25

64 Điện kháng máy biến áp qui đổi về thứ cấp 26

65 Điện cảm máy biến áp qui đổi về thứ cấp 26

66 Sụt áp trên điện kháng máy biến áp 26

67.Sụt áp trên máy biến áp 26

68 Điện áp trê động cơ khi có góc mở αmin= 100 26

69 Tổng trở ngắn mạch qui đổi về thứ cấp 26

70 Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp 26

71 Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phụ 26

72 Điện áp ngắn mạch tác dụng 27

73 Điện áp ngắn mạch phản kháng 27

74 Điện áp ngắn mạch phần trăm 27

75 Dòng điện ngắn mạch xác lập 27

76 Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại 27

77 Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng chuyển mạch 27

78 Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu 27

4.3 Chọn thiết bị bảo vệ 28

4.3.1 Sơ đồ 28

4.3.2 Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn 28

4.3.3 Bảo vệ quá dòng điện cho van 29

4.3.4 Bảo vệ quá điện áp cho van 30

CHƯƠNG 5 Tính chọn mạch điều khiển 31

5.1 Giới thiệu vác khâu điều khiển cần thiết 31

5.2 Tính toán các khâu điều khiển 31

5.2.1 Tính biến áp xung 31

5.2.2 Tính tầng khuyếch đại cuối cùng 33

5.2.3 Chọn cổng AND 33

5.2.4 Chọn tụ C3 và R9 34

5.2.5 Tính chọn bộ tạo xung chùm 34

5.2.6 Tính chọn tầng so sánh 35

5.2.7 Tính chọn khâu đồng pha 35

5.2.8 Tạo nguồn nuôi 36

5.2.9 Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha 37

CHƯƠNG 6 Mô phỏng 40

Tài liệu tham khảo

Vũ Gia Khanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ; Máy điện; NXBKHKT.1999

Trần Văn Thịnh; Tính toán thiết bị điện tử công suất; NXB giáo dục 2006

Trần VĂn Thịnh, Nguyễn Vũ Thanh, Hà Xuân Hòa;Tự động hóa và điều khiển thiết bị điện; NXB Giáo dục 2008

Trần Văn Thịnh; Điện tử công suất; NXB ĐH Mở Hà Nội; 2021

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU KHÁT QUÁT VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

1.1 Khái niệm:

Máy phát điện xoay chiều là một máy phát điện chuyển đổi năng lượng

cơ học thành điện năng dưới dạng của điện xoay chiều

Phần ứng: Là phần tạo ra dòng điện - cuộn dây.

Trong hai phần này, bắt buộc phải có một phần đứng yên và một phần

quay Phần đứng yên gọi là Stato, phần còn lại là Rôto.

1.3 Nguyên lý hoạt động:

HÌnh 1-1: Sơ đồ cấu tạo máy phát điện xoay chiều

Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi số đường sức từ của nam châm xuyên qua tiết diện của cuộn dây luân phiên tăng giảm(hay còn gọi là từ thông qua cuộn dây biến thiên) thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây cũng luân phiên đổi chiều Từ thông qua cuộn dây tăng giảm có thể là do cuộn dây quay tròn hoặc nam châm quay tròn Nếu chu trình cứ tái diễn liên tục như vậy thì sẽ hình thành nên dòng điện.

Hiện tượng cảm ứng điện từ (theo Wikipedia)

Là hiện tượng suất điện động (điện áp) được hình thành trên một vật dẫn khi vậtdẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên

Năm 1831, Michael Faraday đã chứng tỏ bằng thực nghiệm rằng từ trường cóthể sinh ra dòng điện

Thực vậy, khi cho từ thông chạy qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch xuấthiện một dòng điện Dòng điện đó được gọi là dòng điện cảm ứng Hiện tượng đóđược gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ

Thí nghiệm của Faraday

Để dễ hình dung hơn chúng ta cùng xem thí nghiệm sau đây của Faraday: Lấymột cuộn dây và mắc nối tiếp nó với một điện kế (G) thành một mạch kín (hình a).Phía trên ống dây đặt một thanh nam châm 2 cực Bắc – Nam

Thí nghiệm cho thấy:

HÌnh 1-2: Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ của Faraday

- Nếu rút thanh nam châm ra, dòng điện cảm ứng có chiều ngược lại (hình b).

- Thanh nam châm di chuyển càng nhanh càng tạo ra dòng điện cảm ứng (Ic)càng lớn Khi thanh nam châm đứng yên (so với ống dây), dòng điện cảm ứng sẽ bằngkhông

- Nếu thay nam châm bằng một ống dây có dòng điện (còn gọi là nam châmđiện) chạy qua, rồi tiến hành các thí nghiệm như trên, ta cũng có những kết quả tươngtự

1.4 Phân loại

Dựa vào nguyên lý hoạt động ở trên người ta chế tạo ra 2 loại máy phát điệnxoay chiều: Máy 1 pha (thường là công suất nhỏ, dưới 30 kVA) dùng trong sinh hoạt

và máy phát 3 pha với công suất lớn dùng trong công nghiệp

1.4.1 Máy phát điện xoay chiều 1 pha

Máy phát điện xoay chiều 1 pha là thiết bị tạo ra dòng điện xoay chiều 1 pha.Máy 1 pha thường gặp là các dòng máy phát điện chạy bằng động cơ xăng dùng trongcác hộ gia đình

Máy phát điện xoay chiều 1 pha có hai cách hoạt động.

HÌnh 1-3điện xoay chiều 1 pha

Sơ đồ 1:

- Rôto là phần cảm (nam châm quay) – tạo ra từ trường

- Stato là phần ứng (cuộn dây đứng yên) – tạo ra dòng điện

Ở sơ đồ này, điện được tạo ra trên stato – cuộn dây tĩnh, do vậy việc đấu dâydẫn điện ra ngoài đơn giản và thuận tiện

Sơ đồ 2:

- Stato là phần cảm (nam châm đứng yên) – tạo ra từ trường

- Rôto là phần ứng (cuộn dây quay) – tạo ra dòng điện

Ở sơ đồ 2, lấy điện ra phức tạp hơn cách 1 Vì điện được ra ra trên Rôto – cuộndây quay, do vậy việc lấy điện ra cần dùng bộ góp - gồm 2 vành khuyên, và 2 chổiquét luôn tì lên 2 vành khuyên

Ngoài ra, chổi quét tì lên vành khuyên lâu ngày sẽ bị mòn và tạo ra tia lửa điệngây tổn thất Chính vì vậy, cách 2 chỉ dùng trong máy phát điện công suất nhỏ

1.4.2 Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Máy phát điện xoay chiều 3 pha là thiết bị tạo ra dòng điện xoay chiều 3 pha.Máy 3 pha thường gặp là các dòng máy phát điện chạy bằng động cơ dầu diesel haycòn gọi là máy phát điện công nghiệp

Cấu tạo của của máy phát điện xoay chiều 3 pha bắt buộc theo cách sau:

- Stato (đứng yên) là phần ứng gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau, đặt lệch nhau

120 (độ) trên một vành tròn để tạo ra dòng điện xoay chiều 3 pha

- Rôto (phần quay) là một nam châm điện để tạo ra từ trường

HÌnh 1-3:Sơ đồ cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha

Dòng điện xoay chiều 3 pha gồm 3 dòng điện xoay chiều 1 pha được tạo ra từ 3suất điện động cùng biên độ, cùng tần số và lệch pha nhau từng cặp với góc 120 độ

Do vậy, dòng điện xay chiều 3 pha sinh ra từ trường quay, dùng để khởi động các động

cơ điện (motor) 3 pha – được sử dụng trong các nhà máy, xí nghiệp… Đây cũng là ưu thế tuyệt đối của máy phát điện 3 pha so với máy phát điện 1 pha

 Nhận xét: vì đề bài cho U=220/380V là nguồn xoay chiều

3 pha nên em chọn máy phát điện xoay chiều 3 pha

CHƯƠNG 2 CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH THIẾT KẾ.

2.1 Giới thiệu mạch công suất

Trước đây khi đảo chiều người ta thường sử dụng hai công tắc tơ để đảo chiều dòng điện Nhược điểm của việc sử dụng công tắc tơ để đảo chiều là thời gian chuyển mạch chậm Muốn thời gian đảo chiều nhanh người ta thiết kế bộ chỉnh lưu có đảo chiều Sau đây là các mạch công suất của bộ chỉnh lưu có đảo chiều

2.1.1 Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng

-Điện áp trên tải: Ud= Ud0cosα= 2,34U2cosα

-Dòng điện trên tải: Id=

-Dòng điện trung bình qua van: IT=

-Điện áp ngượcđặt lên van: Ung=2,45U2

-Dòng điện phía thứ cấp: I2= 0,816Id

-Dòng điện phía sơ cấp: I1= 0,816Id.Kba

-Công suất máy biến áp: Sba= 1,05Pd

-Công suất tải: Pd= Udo.Io

Hình 2.1: chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng

- Nhận xét: Chỉnh lưu 3 pha sơ đồ cầu là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế vì nó có nhiều ưu điểm hơn cả Nó cho phép có thể đấu thẳng vào lưới điện ba pha, độ đập mạch nhỏ 5% Nếu có sử dụng máy biến áp thì gây méo lưới điện ít hơn cácloại trên Đồng thời, công suất mạch chỉnh lưu này có thể rấtlớn đến hàng trăm kW

- Nhược điểm của mạch này là sụt áp trên van gấp đôi sụt áp trên van trong mạch

sơ đồ hình tia

2.1.2 Chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng

Một số công thức cơ bản:

-Điện áp trên tải: Ud= (1+)

-Dòng điện trên tải: Id=

-Dòng điện trung bình qua van: IT=

-Điện áp ngượcđặt lên van: Ung=2,45U2

-Công suất máy biến áp: Sba= 1,05Pd

-Công suất tải: Pd= Udo.Io

Hình 2.2: Chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng

- Nhận xét :Tuy điện áp chỉnh lưu chứa nhiều sóng hài nhưng chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng có quá trình điều chỉnh đơn giản ,kích thước gọn nhẹ hơn

2.2 Phân tích ưu nhược điểm của các mạch công suất

So sánh giữa các phương án điều khiển ta thấy:

- Đỉnh âm của máy điện áp chỉnh lưu bị cắt đỡ nhấp nhô hơn

- Không thể làm việc ở chế độ nghịch lưu

- Hiệu suất bộ biến đổi cao hơn

Sau khi phân tích đánh giá về chỉnh lưu, từ các ưu nhược điểm của các sơ đồ chỉnh lưu, thì sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp lý hơn cả Bởi lẽ ở công suất này để tránh mất đối xứng biến áp, nên sơ đồ thiết kế chọn là sơ đồ cầu 3 pha có điều khiển đối xứng

T1 T3 T5 L T6

T4 T2

CHƯƠNG 3 Thuyết minh hoạt động của sơ đồ động lực, vẽ các đường cong của tải vàvan bán dẫn

Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng hình 3.1a có thể coi như hai sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha mắc ngược chiều nhau, ba Tiristo T1,T3,T5 tạo thành một chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anod, còn T2,T4,T6 là một chỉnh lưu tia cho ta điện áp âm tạo thành nhóm catod, hai chỉnh lưu này ghép lại thành cầu ba pha Theo hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng, dòng điện

Hình 3.1a

Hình 3.1b Hình 3.1c,d

Hình 3.1 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng.

a- sơ đồ động lực, b- giản đồ các đường cong cơ bản,

c, d - điện áp tải khi góc mở α= 600 α= 600

chạy qua tải là dòng điện chạy từ pha này về pha kia, do đó tại mỗi thời điểm cần mở Tiristo chúng ta cần cấp hai xung điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm anod (+), một xung ở nhóm catod (-)) Ví dụ tại thời điểm t1 trên hình 3.1 b cần mở Tiristo T1 của pha A phía anod, chúng ta cấp xung X1, đồng thời tại đó chúng ta cấp thêm xung X4 cho Tiristo T4 của pha B phía catod các thời điểm tiếp theo cũng tương tự Cần chú

ý rằng thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuân thủ theo đúng thứ tự pha

Khi chúng ta cấp đúng các xung điều khiển, dòng điện sẽ được chạy từ pha có điện áp dương hơn về pha có điện áp âm hơn Ví dụ trong khoảng t1 & t2 pha A có điện áp dương hơn, pha B có điện áp âm hơn, với việc mở thông T1, T4 dòng điện được chạy

từ A về B

Khi góc mở van nhỏ hoặc điện cảm lớn, trong mỗi khoảng dẫn của một van của nhóm này (anod hay catod) thì sẽ có hai van của nhóm kia đổi chỗ cho nhau Điều này có thểthấy rõ trong khoảng t1& t3 như trên hình 3.1b Tiristo T1 nhóm anod dẫn, nhưng trongnhóm catod T4 dẫn trong khoảng t1 & t2 còn T6 dẫn tiếp trong khoảng t2 & t3

Điện áp ng−ợc các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu ba pha sẽ bằng 0 khi van dẫn và bằng điện áp dây khi van khoá Ta có thể lấy ví dụ cho van T1 (đường cong cuối cùng của hình 3.1b) trong khoảng t3 van T1 dẫn điện áp bằng 0, trong khoảng t3 & t5 van T3 dẫn lúc này T1 chịu điện áp ngược UBA, đến khoảng t5 & t7 van T5 dẫn T1 sẽ chịu điện áp ngược UCA

Khi điện áp tải liên tục, như đường cong Ud trên hình 3.1b trị số điện áp tải được tính theo công thức trên

Khi góc mở các Tiristo lớn lên tới góc α > 600 và thành phần điện cảm của tải quá nhỏ,điện áp tải sẽ bị gián đoạn như các đường nét đậm trên hình 3.1d (khi góc mở các Tiristo α =900 với tải thuần trở) Trong các trường hợp này dòng điện chạy từ pha này

về pha kia, là do các van bán dẫn có phân cực thuận theo điện áp dây đặt lên chúng (các đường nét mảnh trên giản đồ Ud của các hình vẽ 3.1b, c, d), cho tới khi điện áp dây đổi dấu, các van bán dẫn sẽ có phân cực ngược nên chúng tự khoá

Sự phức tạp của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng như đã nói trên là cần phải

mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự pha, do đó gây không ít khó khăn khi chế tạo vận hành và sửa chữa Để đơn giản hơn người ta có thể sử dụng điều khiển không đối xứng

CHƯƠNG 4 Tính toán biến áp và thông số các thiết bị mạch kích từ

- knv = 2,45

- ku= 2,34

Trong đó: Ud, U2, Ulv - điện áp tải, nguồn xoay chiều, ngược của van;

knv, ku - các hệ số điện áp ngược và điện áp tải

Thay số vào ta được:

-110

2, 45 115,172,34

lv

- Unv =kdtU Ulv = 1,6 x 115,17 = 184,272 (V)

2, Dòng điện của van

Dòng điện làm việc của van được chọn theo dòng điện hiệu dụng chạy qua van

- Id = 25 (A)

Dòng điện hiệu dụng của van:

- Ilv = Ihd = khd Id = 0,58 x 25 = 14,5 (A)

- khd = 0,58

Với các thông số làm việc của van ở trên, chọn điều kiện làm việc của van là có cánh

tản nhiệt với đầy đủ diện tích tỏa nhiệt, không quạt đối lưu không khí

Vậy thông số của van động lực là:

Iđm Max (A)

Ipik Max (A)

IdkMax (A)

UdkMax (V)

Ih Max (A)

Ir Max (A)

ΔU Max(V)

dU/dt

(V/

s)

tcm (s)

TmaxMax

oC

Trong đó:

Un - Điện áp ngược cực đại

Iđm - Dòng điện làm việc cực đại

Ipik - Dòng điện đỉnh cực đại

Idk - Dòng điện xung điều khiển

Udk - Điện áp xung điều khiển

tcm - Thời gian chuyển mạch (mở và khoá)

Tmax - Nhiệt độ làm việc cực đại

4.2 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu

Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu dây ∆/Y làm mát bằng không khí tự nhiên

A/ Tính toán các thông số cơ bản sau

1.Tính công suất biểu kiến của máy biến áp

S = 110 x 25 = 2750 VA

2 Điện áp sơ cấp máy biến áp

Ul = 380(V)

3 Điện áp thứ cấp của máy biến áp

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải:

- Udo Cosαmin = Ud + 2.∆Uv + ∆Udn + ∆Uba

Trong đó:

αmin = 100 là góc dự trữ khi có sự giảm điện lưới

∆Uv = 3,65 V là sự sụt áp trên Thyristor

∆Udn ≈ 0 là sự sụt áp trên đường dây nối

∆Uba = ∆Ur+ ∆Ux là sự sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp

- Chọn sơ bộ:

∆Uba = 6%.Ud = 6%.110 = 6,6 V

- Với phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:

0 min

- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:

2

125,811

53, 76( ) 2,34

d u

kQ: Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy kQ = 6

m: Số trụ của máy biến áp

f: Tần số xoay chiều, ở đây f = 50 Hz