đồ án điện tử công suất

đồ án điện tử công suất

Lời nói đầu

Tiến trình lịch sử nhân loại đã xã hội đã thể hiện rõ Khoa học_ Kĩ thuật là

động lực phát triển nền kinh tế và nâng cao chất lợng cuộc sống, nhu cầu ứng dụng những thành tựu Khoa học công nghệ mới vào đời sống ngày càng nhiều Đất nớc ta muốn phát triển nền kinh tế trong lĩnh vực Công- Nông nghiệp, dịch vụ cao hơn nữa, tiến tới hiện đại hoá công nghiệp hoá; thì không thể thiếu Tự động hoá trong sản xuất, trong sinh hoạt Điều đó khẳng định Nghành Tự động hoá- Tự động điều khiển chiếm một vài trò không thể thiếu để phát triển kinh tế đất nớc; các linh kiện

điện tử, các thiết bị điện tử công suất phát triển để phục vụ nghành Việc ứng…dụng điện tử công suất vào truyền động điện điều khiển tốc độ động cơ trong các xí nghiệp công nghiệp hiện đại ngày càng nhiều và không thể thiếu Điện tử công suất góp phần giải quyết những bài toán kĩ thuật phức tạp trong lĩnh vực tự động hóa cũng nh trong đời sống hàng ngày Ngày nay, Cỏc nhà sản xuất khụng ngừng cho ra đời cỏc sản phẩm và cụng nghệ mới về cỏc phần tử bỏn dẫn cụng suất và cỏc thiết

bị điều khiển đi kốm, do đú khi thực hiện đồ ỏn chỳng em đó cố gắng cập nhật những kiến thức mới nhất, những cụng nghệ mới trong lĩnh vực điều khiển cỏc phần tử bỏn dẫn cụng suất Với yờu cầu thiết kế mạch băm xung một chiều để điều khiển động cơ điện một chiều kớch từ độc lập cú yờu cầu đảo chiều quay theo nguyờn tắc không đối xứng, chỳng em đó cố gắng tỡm hiểu kĩ về cỏc phương ỏn cụng nghệ sao cho bản thiết kế vừa đảm bảo yờu cầu kĩ thuật, yờu cầu kinh tế

Mặc dự đó nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi để nâng cao vốn kiến thức, song do trỡnh độ hiểu biết cũn nhiều hạn chế nờn chỳng em khụng thể trỏnh khỏi những sai sút chỳng em mong nhận được sự phờ bỡnh gúp ý của cỏc thầy giỳp chỳng em hiểu rừ hơn cỏc vấn đề trong đồ ỏn cũng như những ứng dụng thực tế của nú để đồ ỏn được hoàn thiện hơn Trong quỏ trỡnh làm đồ ỏn chỳng em nhận được sự giỳp đỡ và chỉ bảo tận tỡnh của thầy giỏo PHẠM QUỐC HẢI

Chỳng em xin chõn thành cảm ơn!

Do tính u việt của hệ thống điện xoay chiều: dễ sản xuất, dễ truyền tải , cả máy phát và động cơ điện xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản và công suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động cơ điện) xoay chiều ngày càng đợc sử dụng rộng rãi

và phổ biến Tuy nhiên động cơ điện một chiều vẫn giữ một vị trí nhất định nh trong công nghiệp giao thông vận tải, và nói chung ở các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng (nh trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một chiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn do sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp hơn nhng do những u điểm của nó mà máy điện một chiều vẫn không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại

Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau Song u điểm lớn nhất của

động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải Nếu nh bản thân

động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng đợc hoặc nếu đáp ứng đợc thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (nh bộ biến tần ) rất đắt tiền thì động cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, lại đạt chất lợng cao

Ngày nay hiệu suất của động cơ điện một chiều công suất nhỏ khoảng 75% ữ

85%, ở động cơ điện công suất trung bình và lớn khoảng 85% ữ 94% Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều vào khoảng 100000kw điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000v Hớng phát triển là cải tiến tính nâng vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động cơ và chế tạo những máy công suất lớn hơn; đó là cả một vấn đề rộng lớn và phức tạp Vì vậy với vốn kiến thức còn hạn hẹp của mình trong phạm vi

đề tài này em không thể đề cập nhiều vấn đề lớn mà chỉ đề cập tới vấn đề thiết kế

bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ có đảo chiều của động cơ một chiều kích từ độc lập kích từ bằng nam châm vĩnh cửu theo nguyên tắc đối xứng Đây là một trong những phơng pháp đợc dùng phổ biến nhất hiện nay để điều chỉnh động cơ điện một chiều kích từ độc lập với yêu cầu đảo chiều quay động cơ theo phơng pháp không đối xứng Đây là một phơng pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao và đợc

sử dụng rộng rãi bởi những u việt của nó

I.2 Tổng quan về động cơ điện môt chiều

I.2.1.Giới thiệu chung về động cơ điện một chiều

I.2.1.1) Cấu tạo:

Động cơ điện một chiều có hai phần chính

+) Cực từ phụ

Cực từ phụ đợc đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép thờng làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt day quấn mà cấu tạo giống nh dây quấn cực từ chính

+) Gông từ

Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy

+) Nắp máy

Bảo vệ máy khỏi bị những vật bên ngoài rơi vào làm h hỏng dây quấn và

an toàn cho ngời vận hành Trong động cơ điện nó đợc làm giá đỡ ổ bi

Cơ cấu chổi than: Để đa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổi than gồm có một chổi than đặt trong hộp chổi than đợc cố định trên giá chổi than và cách điện với giá, giá chổi than có thể quay đợc để điều chỉnh vị trí chổi than cho

đúng chỗ

b)Phần quay hay Roto (phần ứng)

Bao gồm những bộ phận chính sau:

+) Lõi sắt phần ứng

Dùng để dẫn từ, thờng dùng những tấm thép kỹ thuật dày 0,5mm phủ cách

điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng

điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dặt dây quấn vào.

Trong những động cơ trung bình trở lên ngời ta còn dập những lỗ thông gió

để khi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo đợc những lỗ thông gió dọc trục

Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thờng chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng đợc ép trực tiếp vào trục Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lợng rôto

+) Cổ góp :

Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có đợc mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp đợc dễ dàng +) Các bộ phận khác

- Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện một chiều thờng chế tạo theo kiểu bảo vệ ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt lắp trên trục máy, khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ Gió đi qua vành góp, cực

từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy

- Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục máy ờng làm bằng thép cacbon tốt

th-I.2.2 phân loại động cơ điện một chiều

Trong đời sống và trong nhiều nghành sản xuất nh giao thông vận tải và những thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng đòi hỏi phải dùng động cơ điện một chiều.Ngừoi ta phân loại động cơ điện một theo cách kích thích từ các động cơ Theo đó ứng với mỗi cách ta có các loại động cơ điện loại: +) Kích thích độc lập:

khi nguồn một chiều có công suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau nên :I = I

Đối với các động cơ có công suất bé ngời ta dùng kích thích bằng nam châm vinh cửu

+) Kích thích song song:

khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp ko đổi, mạch kích

từ đợc mắc song song với mạch phần ứng nên I = Iu +It

I.3 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng nam châm vĩnh cửu

I.3.1) Phơng trình đặc tính cơ:

E I

Ukt

Sơ đồ nối dây của động cơ

Kích từ song song

Biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ (n) và mômen (M) của động cơ có dạng chung

M K

R R K

.)( Φ 2

+

−Φ

=

ω

Thông qua phơng trình này, ta có thể thấy đợc sự phụ thuộc của tốc độ động cơ vào mômen động cơ và các thông số khác (mômen, ), từ đó đa ra phơng án để

điều chỉnh động cơ (tốc độ) với phơng án tối u nhất

Với những điều kiện U = const, It = const, Φ = const Vì vậy quan hệ trên là tuyến tính và đờng đặc tính cơ của động cơ là đờng thẳng

Thờng dạng của đặc tính là đờng thẳng mà giao điểm với trục tung ứng với mômen ngắn mạch còn giao điểm với trục tung ứng với tốc độ không tải của động cơ

Ngời ta đa thêm đại lợng

Đặc tính càng ít dốc càng mềm tức là mômen biến đổi ít nhng tốc độ biến đổi nhiều thay đổi

Để hiểu đợc nguyên lý và lựa chọn phơng pháp điều chỉnh tối u, trớc hết ta đi xét đặc tính của động cơ điện Đó là quan hệ giữa tốc độ quay với mômen (hoặc dòng điện) của động cơ

+Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ: nếu động cơ vận hành ở chế độ định mức (điện

áp, tần số, từ thông định mức và không nối thêm các điện kháng, điện trở vào động cơ) Trên đặc tính cơ tự nhiên ta có các điểm làm việc định mức có giá trị Mđm, ωđm +Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các tham số nguồn hoạc nối thêm các đIện trở, điện kháng

Để so sánh các đặc tính cơ với nhau, ngời ta đa ra khái niệm độ cứng của đặc tính cơ: β=∆Μ/∆ω (tốc độ biến thiên mômen so với vận tốc)

I.3.2) Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau: gọi là động cơ điện kích từ độc lập

Phơng trình đặc tính cơ xuất phát:

ω ω o

M Mn

m Mt

ω t

0

u f u u

+r: điện trở cuộn dây phần ứng

+rcf: điện trở cuộn cực từ phụ

+ri: điện trở cuộn bù

+rct: điện trở tiếp xúc của chổi điện

+Rf: điện trở phụ trong mạch phần ứng

2+ p: số đôi cực từ chính

+ N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

+ A: số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

+Φ: từ thông kích từ dới một cực từ

+ω: tốc độ góc

pN K

π

2

= Trong đó K là hệ số cấu tạo của động cơ

K

R R K

U

Φ

+

−Φ

=

Φ

Biểu thức (*) là phơng trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác mômen điện từ của động cơ đợc xác định M dt =K Φ I u

K

R R K

=

ω

Nừu bỏ qua các tổn thất cơ và thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen

điện từ bằng M

Ta có

M K

R R K

u R R U

Đây là tốc độ không tải lý tởng của động cơ

+ω = 0 thì

f u u

R R

U I

Φ

− Φ

K

RI K

U u

ωω

Φ

+

−Φ

)

R R K

M K

R I

R

u

u

f u

Từ đó có thể tốc độ đông cơ điện một chiều phụ thuộc vào các đại lợng là: U, R, I

Nh vậy thông qua các đại lợng biến thiên này mà ta có thể điều khiển đợc tốc độ

động cơ điện một chiều

ω ω o

M Mnm

Mt

ω t

0

I.3.3 Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều là một trong các nội dung chính

của truyền động điện nhằm đáp ứng các yêu cầu công nghệ nào đó của các máy sản xuất Điều chỉnh tốc độ là dùng phơng pháp thuần tuý điện tác động lên bản thân

hệ thống truyền động điện để thay đổi tốc độ quay của động cơ điện Tốc độ quay của động cơ điện thờng bị thay đổi do sự biến thiên của tải ,của nguồn hay chế độ làm việc nh mở máy ,hãm máy và do đó gây ra các sai số so với tốc độ ,kĩ thuật mong muốn Trong các hệ thống truyền động điện thờng căn cứ vào một số chỉ tiêu kinh tế ,kĩ thuật cơ bản ,các chỉ tiêu này đợc tính khi thiết kế và điều chỉnh

+ Điều chỉnh bằng thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng

b.1) Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng

Chỉ áp dụng đợc với động cơ điện một chiều kích thích độc lập hoặc song làm việc ở chế độ kích thích độc lâp Loại này cần có thiết bị nguồn nh: máy phát

điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lu điều khiển có chức năng biến năng lợng điện xoay chiều thành một chiều có sđđ Eb điều chỉnh nhờ tín hiệu điều khiển Uđk

Ta có phơng trình

β ω

ω

ω

M U

I K R K

R R K

E

R R I E E

dk

u dm ud Km

ud b

dm b

ud b

u u b

(

)(

0Vì từ thông của động cơ đợc giữ không đổi nên đặc tính cơ cũng không đổi Tốc độ không tải lí tởng tuỳ thuộc giá trị Uđk của hệ thống Đồ thị tuyến tính do đó mới nói phơng pháp này là triệt để Để xác định dải điều chỉnh tốc độ

Chú ý:

+ Phơng pháp này có từ thông không đổi nên đặc tính cơ có độ cứng không đổi+ Tốc độ không tải lý tởng tuỳ thuộc vào giá trị điện áp Uđk của hệ thống do đó có thể nói phơng pháp này điều khiển là triệt để.

+ Giải điều chỉnh tốc độ của hệ tthống bị chặn bởi đặc tính cơ bản là đặc tính ứng với điện áp định mức và từ thông định mức Tốc độ nhỏ nhất của dải điều khiển bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mô men khởi động

+Với một cơ cấu máy cụ thể có ω0max,K , M M dm xác định vì vậy phạm vi điều chỉnh

D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị độ cứng

β ω

ω

β ω

max 0 max

dm M c

)1(

)1(

1)(

max 0 max

0

min min

M

dm

M

dm dm

nm

K

M M

K

M D

K

M M

M

βωββω

ββ

ω

Với ω0max,K , M M dm xác định ở mỗi máy D phụ thuộc tuyến tính vào β Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ điện một chiều bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở mạch phần ứng gấp khoảng 2 lần điện trở phần ứng động cơ do đó có thể tính sơ bộ đợc:

10 /

max

0 β M dm ≤

Do đó phạm vi điều chỉnh tốc độ không vợt quá 10, Vậy với yêu cầu của để bài ta

sẽ điều chỉnh dải điện áp ra trong dải điều chỉnh đã cho

Điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp này rất thích hợp trong những trờng hợp Mt=const trong toàn dải điều chỉnh

* Phạm vi điều chỉnh phụ thuộc tuyến tính vào β

b.2) Thay đổi điện trở phụ Rf

Từ phơng trình đặc tính (*)

u

f u

K

R R K

U

Φ

+

− Φ

= Φ

(*)Thực tế ngày nay ngời ta không dùng phơng pháp này Vì phơng pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay trong vùng dới tốc độ định mức, và luôn kèm theo tổn hao năng lợng trên điện trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện Vì vậy phơng pháp này chỉ áp dụng ở động cơ điện có công suất nhỏ và thực tế thờng dùng ở động cơ điện trong cần trục

c) Kết luận

Qua các phơng pháp điều khiển tốc độ động cơ một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu ta thấy phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng có các u điểm hơn

nh sau

1 - Hiệu suất điều chỉnh cao (phơng trình điều khiển là tuyến tính, triệt để) hơn khi

ta ding phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng nên tổn hao công suất điêù khiển nhỏ

2 - Việc thay đổi điện áp phần ứng cụ thể là làm giảm U dẫn đến mômen ngắn mạch giảm, dòng ngán mạch giảm Điều này rất có ý nghĩa trong lúc khởi động

động cơ

3 - Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen điều chỉnh xác

định là nh nhau nên dải điều chỉnh đều, trơn, liên tục

Tuy vậy phơng pháp này đòi hỏi công suất điều chỉnh cao và phải có nguồn

áp điều chỉnh đợc song không đáng kể so với vai trò và u đểm của nó Vậy nên

ph-ơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi

I.4 Đảo chiều động cơ

Chiều quay động cơ phụ thuộc vào chiều quay mômen có thể dùng hai phơng pháp Hoặc thay đổi chiều dòng phần ứng I hoặc đổi chiều từ thông (đổi chiều dòng kích từ Ikt) Tuy nhiên đối với loại động cơ đang xét, để đảo chiều quay động cơ chúng ta chỉ sử dụng đợc phơng pháp đảo chiều dòng phần ứng I

Từ những phân tích trên ta chon phơng pháp thay đổi tốc độ là thay đổi điện áp phần ứng U (tức là điều khiển U) và đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng phần ứng

Trong đó: ωi, ωi+1 là tốc độ ổn định của động cơ đạt đợc ở cấp i, i+1

γ →1 tức là hệ truyền động có thể ổn định ở mọi vị trí trong toàn dải điều chỉnh

I.5.2 Dải điều chỉnh tốc độ

Là phạm vi điều chỉnh giữa tỉ số giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mômen tải đã cho

D ω max:hạn chế bởi độ bền động cơ và của vành góp

ω min : bị chặn bởi yêu cầu về mômen khởi động ,khả năng quá tải và sai số tốc độ làm việc cho phép

I.6 Các chế độ làm việc khác của động cơ điện một chiều.

I.6.1 Các góc phần t làm việc

II: Hãm II:Động cơ

Trạng thái hãm và trạng thaí động cơ đợc phân bố trên đặc tính cơ ở góc phần t tơng ứng với chiều mômen và tốc độ nh hình vẽ.

+ I, III: trạng thái động cơ (ω cùng chiều với M).

+ II, IV: trạng thái hãm (ω ngợc chiều với M).

Công suất cơ Pcơ=Mđ.ω

Công suất điện của động cơ Pđ=Pcơ+∆P (∆P: tổn hao công suất)

I.6.2 Các chế độ làm việc khác của động cơ điện một chiều kích từ độc lập a) Khởi động

Từ phơng trình đặ tính cơ của động cơ điện một chiều

u

f u

K

R R K

U

Φ

+

−Φ

=

Φ

(*)Khi khởi động nên

R

U

nm = ở động cơ công suất trung bình và lớn, R thờng

có giá trị nhỏ nên dòng điện khởi động ban đầu (dòng ngắn mạch) tơng đối lớn

I nm =2ữ2,5I dm

Giá trị dòng lớn sẽ không cho phép về mặt chuyển mạch và phát nóng của

động cơ cũng nh sụt áp trên lới điện Đặc biệt là những hệ thống cần khởi động (Khi hãm máy cũng xảy ra hiện tợng tơng tự)

Vậy quá trình điều khiển tốc độ động cơ gắn với chế độ khởi động sao cho

I nm = 2 ữ 2 , 5I dm

Vởy phơng pháp điều khiển giảm áp phần ứng là phù hợp nhất vì khi khống chế dòng ngắn mạch ở chế độ khởi động còn hạn chế đợc điện áp khởi động Điều này giúp tăng tuổi thọ cho máy cũng nh đảm bảo cho cả hệ thống làm việc ổn định

b) Chế độ hãm.

Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngợc chiều tốc độ quay,

Động cơ điện một chiều có ba trạng thái hãm: hãm tái sinh, hãm ngợc, và hãm động năng

+) Hãm tái sinh

Xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tởng Khi đó

U > E Động cơ làm việc nh một máy phát điện song song với lới So với chế độ

động cơ, dòng điện và mômen hãm đã đổi chiều xác định theo biểu thức

= − = Φ 0 − Φ < 0

R

K K

R

E U

h

ω ω

h

M = Φ Trị số hãm sẽ lớn dần cho đến khi cân bằng với mômen phụ tải

thì hệ thống làm việc ổn định với tốc độ ω > 0d ω 0 Vì sơ đồ đấu dây của mạch động

cơ không đổi nên phơng trình đặc tính cơ tơng tự nhng mômen có giá trị âm Đờng

đặc tính cơ nằm trong góc phần t thứ hai và thứ t (hình 2-14 ttđ)

Trong hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều và công suất đợc đa trả về lới điện có giá trị P = (E-U) I Đây là phơng pháp hãm kinh tế nhất vì động cơ sinh năng lợng hữu ích

Ví dụ: cơ cấu nâng hạ cần trục Khi nâng tải động cơ đợc đấu vào nguồn theo cực tính thuận và làm việc trên đặc tính c làm trong góc phần t thứ nhất Khi muốn hạ tải phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ Lúc này nếu mômen do trọng tải gây ra lớn hơn mômen ma sát trong các bộ phận chuyển động của động cơ xuất hiện trạng thái hãm tái sinh Tốc độ hạ cần trục tăng dần tới ω >od ω 0

+) Hãm ngợc

Xảy ra khi phần ứng dới tác dụng của động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do thế năng quay ngợc chiều với mô men điện từ của động cơ, mômen của động cơ khi đó chóng lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất

●Hãm ngợc khi đa điện trở phụ vào mạch phần ứng (tăng tải)

Đặc tính hãm ngợc sđđ tác dụng cùng chiều với điện áp lới, Động cơ làm việc

nh một máy phát nối tiếp với lới điện, biến điện năng nhận từ lới điện và cơ năng thành nhiệt đốt nóng điện trở tổng mạch phần ứng, vì vậy tổn thất lớn

● Đảo chiều điện áp phần ứng

Dòng điện Ih ngợc chiều với chiều làm việc của đọng cơ và có thể khá lớn

u f

u u h

R R

E U I

dm

I = 2 ữ 2 , 5

+) Hãm động năng

Là trạng thái động cơ làm việc nh một máy phát mà năng lợng cơ học của

động cơ đợc tích luỹ đợc trong quá trình làm việc trớc đó biến thành điện năng tiêu tán dới dạng nhiệt

● Hãm động năng tự kích từ độc lập

Khi ta cắt phần ứng động cơ khỏi lới điện một chiều và đóng vào một điện trở hãm

u h

hd h

u

u hd

R R

K R R

E I

+

Φ

= +

tính cơ nh đặc tính không tải của máy phát điện tự kích thích và phi tuyến So với phơng pháp hãm ngợc, hãm động năng có hiệu quả kém hơn khi có cùng tốc độ và mômen cản, tuy nhiên hãm động năng u việt hơn về mặt năng lợng đặc biệt hãm

động năng tự kích vì không tiêu thụ năng lợng từ lới Sử dụng đợc kể cả khi mất

điện

I.7.Vấn dề phụ tải

Đặc tính của phụ tải cũng là vấn đề cần phải quan tâm khi điều khiển động cơ

điện một chiều Với các loại khác nhau ta sẽ chọn phơng pháp phù hợp và tính toán khác nhau.có thể phân ra thành 3 loại cơ bản theo sự thay đổi của mômen cản theo tốc độ Khi tốc độ động cơ thay đổi, mômen phụ tải có thể là

+ Không đổi: thang máy (1)

+ Tăng: nh trong quạt gió, bơm

+ Giảm: các cơ cấu máy cuốn dây, cuốn giấy, truyền động quay trục chính máy cắt gọt kim loại

Hồ thị Linh_lớp TĐH1_K48

1

2

3 4

15

Chương II Thiết kế mạch BĂM XUNG MỘT CHIỀU có đảo chiều (BXDC)

II.1 Giới thiệu về băm xung một chiều (BXDC):

BXDC cú chức năng biến đổi điện ỏp một chiều, cú thể thay đỏi điện ỏp trong một phạm vi rộng với hiệu suất của bộ biến đổi cao vỡ tổn thất của bộ biến đổi chủ yếu trờn cỏc phần tử đúng cắt rất nhỏ

So với các phơng pháp thay đổi điện áp một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều nh phơng pháp điều chỉnh bằng biến trở, bằng máy phát một chiều, bằng bộ biến đổi có khâu trung gian xoay chiều, bằng chỉnh lu có điều khiển thì phơng pháp dùng mạch băm xung có nhiều u điểm đáng kể: điều chỉnh tốc độ và

đảo chiều dễ dàng, tiết kiệm năng lợng, kinh tế và hiệu quả cao, đồng thời đảm bảo

đợc trạng thái hãm tái sinh của động cơ Cùng với sự phát triển và ứng dụng ngày càng rộng rãi các linh kiện bán dẫn công suất lớn đã tạo nên các mạch băm xung có hiệu suất cao, tổn thất nhỏ, độ nhạy cao, điều khiển trơn tru, chi phí bảo trì thấp, kích thớc nhỏ Mạch băm xung đặc biệt thích hợp với các động cơ một chiều công suất nhỏ

Điện thế trung bỡnh đầu ra sẽ được điều khiển theo mức mong muốn mặc dự điện thế đầu vào cú thể là hằng số (ắc qui, pin) hoặc biến thiờn (đầu ra của chỉnh lưu), tải cú thể thay đổi.Với một giỏ trị điện thế vào cho trước, điện thế trung bỡnh đầu ra cú thể điều khiển theo hai cỏch:

ư Thay đổi độ rộng xung

ư Thay đổi tần số băm xung

II.1.1 Phơng pháp thay đổi độ rộng xung

Nội dung của phơng pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên T Giá trị trung bình của điện áp ra khi thay đổi độ rộng là:

1 d

t U

U U

T

= = γTrong đó đặt:

1 t T

γ =

là hệ số lấp đầy, còn gọi là tỉ số chu kỳ

Nh vậy theo phơng pháp này thì dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 < ε ≤ 1)

II.1.2 Phơng pháp thay đổi tần số xung

Nội dung của phơng pháp này là thay đổi T, còn t1 = const Khi đó:

đổi độ rộng xung đợc dùng phổ biến hơn vì đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần đi kèm

II.1.3 Nhận xột

Ở đõy ta chọn cỏch thay đổi độ rộng xung, phươg phỏp này gọi là PWM (Pulse Width Modulation).Theo phương phỏp này tõn số băm xung sẽ là hằng số.Việc điều khiển trạng thỏi đúng mỏ của van dựa vào viờc so sỏnh một điện ỏp điều khiển với một súng tuần hoàn (thường là dạng tam giỏc(Sawtooth)) cú biờn độ đỉnh khụng đổi.Nú sẽ thiết lập tần số đúng cắt cho van,tần số đúng cắt này là

Hồ thị Linh_lớp TĐH1_K48

t

t1 t2T

17

khụng đổi với dải tẩn từ 400Hz đến 200kHz.Khi u Control >u thỡ cho tớn hiệu điều st

khiển mở van, ngược lại khúa van

Bộ BXMC dùng van điều khiển hoàn toàn IGBT có khả năng thực hiện điều chỉnh

điện áp và đảo chiều dòng điện tải

Trong các hệ truyền động tự động có yêu cầu đảo chiều động cơ do đó bộ biến đổi này thờng hay dùng để cấp nguồn cho động cơ một chiều kích từ độc lập có nhu cầu đảo chiều quay

Các van IGBT làm nhiệm vụ khoá không tiếp điểm Các Điôt Đ1,Đ2,Đ3,Đ4 dùng

để trả năng lợng phản kháng về nguồn và thực hiện quá trình hãm tái sinh

II.2.1.Cỏc phương phỏp điều khiển

a.Ph ơng pháp điều khiển độc lập

Nếu ta muốn động cơ chạy theo chiều nào thì ta sẽ chỉ cho một cặp van chạy

,cặp còn lại sẽ khoá

+Muốn cho động cơ quay thuận cho S1,S2 dẫn ,S3,S4 nghỉ

+Muốn cho động cơ quay nghịch cho S1,S2 nghỉ ,S3,S4 dẫn

b Phương phỏp điều khiển khụng đối xứng

Giả sử động cơ quay theo chiều thuận (động cơ sẽ làm việc ở góc phần t thứ

1và thứ 2) tơng ứng với cặp van S1,S2 làm việc ,S3 luôn bị khoá ,S4 đợc đóng mở ngợc pha với S2

Bộ BXMC có 3 trạng thái làm việc :

∗Trạng thái 1: γ E>Et : Động cơ làm việc ở góc phần t thứ nhất Năng lợng cấp cho động cơ đợc cấp từ nguồn thông qua các van S1,S2 dẫn trong khoảng 0ữt1

+Trong khoảng t1ữT :Năng lợng tích trữ trong điện cảm sẽ duy trì cho dòng điện

theo chiều cũ và khép mạch qua S2,Đ4

∗Trạng thái 2: γ E<Et : Động cơ làm việc ở góc phần t thứ 2 (chế độ hãm)

+Trong khoảng 0ữt1 :Động cơ trả năng lợng về nguồn thông qua các Điôt Đ1,Đ2

+Trong khoảng t0ữt1 :γ E>Et : Động cơ làm việc ở chế độ động cơ

Năng lợng từ nguồn qua S1 ,S2 cấp cho động cơ

+Trong khoảng t1ữt2: S1 khóa ,S4 mở Năng lợng tích luỹ trong điện cảm sẽ cấp cho

động cơ và duy trì dòng điện qua Đ2 ,Đ4

+Trong khoảng t2ữT :Khi năng lợng dự trữ trong điện cảm hết ,suất điện động

động cơ sẽ đảo chiều dòng điện và dòng tải sẽ khép mạch qua S4 ,Đ2

UG1

UG4

UG2 UG3

Ut it it

t t

t t

t tt

+E

ưE

Để động cơ làm việc theo chiều ngợc lại ,luật điều khiển các van sẽ thay đổi theo chiều ngợc lại Lúc đó van T4 luôn dẫn, T1 luôn khóa; cặp vanT2 và T3 đóng mở ngợc pha nhau.

di L

T

T t T

o

T t t

T t

∫

0 0

0

1

1

1

.

1

R.It +E=γ U

U G3

UG2

UG4

UG1

t t

t

0

0

0 0

+E

ưE

) 1 )(

1 (

1

1 1

1 1

a T

b a b

U R

b b a L

U

1

) 1 )(

+Giá trị trung bình điện áp ra tải Ut=γ U

Vậy để điều khiển động cơ ta chỉ cần điều khiển γ để điều chỉnh điện áp ra tải

c.Phương phỏp điều khiển đối xứng

Cỏch 1: Điện ỏp ra đơn cực tớnh (Unipolar Voltage Switching)

Nguyờn tắc điều khiển

Chu kỡ đúng cắt của cỏc van bỏn dẫn là 2T; S1 dẫn trong khoảng 0 t 2 T< < γ , S2 dẫn trong khoảng 2 T t 2Tγ < < ;S3 dẫn trong khoảng T t (1< < + γ)T, và S4 dẫn trong khoảng (1+ γ < <)T t 2T

+Chế độ làm việc ở gúc phần tư 1(1> γ >0,5)

* Trong khoảng 1, S1 và S2 được kích dẫn, động cơ được nối với nguồn U, dòng phần ứng tăng.

* Trong khoảng2, S2 tắt, S3 được kích dẫn, do phần ứng có tính chất điện cảm nên dòng qua phần ứng ngắn mạch qua S1 và D3 Lúc này điện áp đặt lên động cơ là 0, dòng trong động cơ giảm

* Trong khoảng 3, S2 lại được kích dẫn, S3 tắt, do đó động cơ được cấp điện

áp U từ nguồn, dòng qua phần ứng tăng

* Trong khoảng 4, S4 được kích dẫn, S1 tắt, do đó dòng qua phần ứng khép mạch qua S2 và D4, dòng qua phần ứng giảm do ngược chiều suất điện động E

S

2

D S

T

T

γ

1 2

D D

1 3

D S

1 2

D D

2 4

D S

T

23

* Trong khoảng 1: S1 và S3 nhận tín hiệu điều khiến, sức điện động sinh ra dòng điện chảy qua D1 và S3 Trong khoảng này, dòng qua phần ứng tăng và tích lũy năng lượng trong điện kháng mạch phần ứng.

* Trong khoảng 2: S3 tắt, S1 và S4 được kích dẫn, do tính chất điện kháng nên dòng qua phần ứng sẽ qua D1, U và D4, năng lượng được đưa trả về nguồn, dòng qua phần ứng giảm

* Trong khoảng 3: S1 tắt, S2 và S4 được kích dẫn, khi đó dòng qua phần ứng khép mạch qua S2 và D4, dòng qua phần ứng tăng

* Trong khoảng 4: S1 và S4 được kích dẫn, S2 tắt,dòng phần ứng chảy qua D1, U và D4,năng lượng phần ứng trả về nguồn, dòng qua phần ứng giảm

Chế độ làm việc của động cơ ở các góc phần tư 3 và 4 ứng với 0< γ <0,5

.

Cách 2: Điện áp ra đảo cực tính (Bipolar Voltage Switching)

Nguyên tắc điều khiển

theo phương pháp điều khiển này các cặp van S1 và S2; S3 và S4 lập thành hai cặp van mà trong mỗi cặp thì hai van được điều khiển đóng cắt đồng thời Tín hiệu điều khiển được tạo ra bằng cách so sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa (thường là dạng xung tam giác):

­Nếu Udk>utua thì S1 và S2 được kích dẫn; S3 và S4 được kích tắt

­Nếu Udk<utua thì S1và S2 được kích tắt; S3 và S4 được kích dẫn

● Biểu đồ dạng sóng dòng, áp trên tải

● Chế độ hoạt động:

+Trong khoảng 1: S1 và S2 được kích dẫn, S3 và S4 được kích tắt, động cơ được nối với nguồn U, dòng qua phần ứng tăng đến giá trị Imax

+Trong khoảng 2:S1và S2 được kích tắt,S3 và S4 được kích dẫn,nhưng do tải

có tính cảm kháng nên dòng điện phần ứng khép mạch qua D3 và D4 về nguồn, S3 và S4 bị đạt điện áp ngược bởi hai diode D3 và D4 nên khoá, dòng id giảm từ Imax về 0

+Trong khoảng 3:S3 và S4 được kích dẫn, điện áp đặt lên động cơ là –U, dòng id tăng theo chiều ngược lại (giảm từ 0 về Imin theo chiểu dương)

+Trong khoảng 4: S3 và S4 được kích tắt, S1 và S2 được kích dẫn, nhưng do trước đó dòng id chạy theo chiều ngược lại nên dòng id tiềp tục chảy theo chiều cũ, khép mạch qua các diode D1 và D2 về nguồn; S1 và S2 bị đặt điện áp

Hồ thị Linh_lớp TĐH1_K48

t t

T T

γ

25

ngược bởi hai diode D1 và D2 phân cực thuận nên khoá, do đó id giảm theo chiều ngược lại từ Imin về 0

*) Kết luận:

+) Chọn mạch lực

Qua các mạch phân tích ở trên ta thấy để phù hợp đảo chiều động cơ (một cách chủ động) ta chọn bộ chopper lớp E (cầu BXDC), mạch này cho phép năng lượng đi theo 2 chiều Ud, Id có thể đảo chiều một cách độc lập Hơn nữa mạch này rất thông dụng (dùng trong DC­DC, DC­AC converter) do đó việc tìm mua các phần tử cũng dễ dàng hơn

+) Chọn phương pháp điều khiển

Trong mạch này ta chọn cách điều khiển kh«ng đối xứng §©y lµ ph¬ng ph¸p diÒu khiÓn th«ng dông vµ cho chÊt lîng ®iÖn ¸p ra tèt nhÊt Mặt khác cách điều khiển này cho phép chúng ta đảo chiều động cơ dễ dàng do khi đảo chiều (chuyển chế độ làm việc) ta chỉ việc điều chỉnh chiÕt ¸p theo m¹ch ®iÒu khiÓn

+)Chọn van bán dẫn

Trong sơ đồ chopper lớp E ta chọn van bán dẫn là IGBT vì:

­ IGBT là phần tử kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu quá tải lớn của transistor thường, tần số băm điện áp cao thì làm cho động cơ chạy êm hơn

­ Công suất điều khiển yêu cầu cực nhỏ nên làm cho đơn giản đáng kể thiết

kế của các bộ biến đổi và làm cho kích thước hệ thống điều khiển nhỏ ,hơn nữa nó cũng làm tiết kiệm năng luợng (điều khiển)

­ IGBT là phần tử đóng cắt với dòng áp lớn, nó đang dần thay thế transistor BJT nó ngày càng thông dụng hơn do đó việc mua thiết bị cũng đơn giản hơn.Cùng với sự phát triển của IGBT thì các IC chuyên dụng điều khiển chúng (IGBT Driver) ngày càng phát triển và hoàn thiện do đó việc điều khiển cũng chuẩn xác và việc thiết kế các mạch điều khiển cũng đơn giản, gọn nhẹ h¬n

Chọn tần số băm xung f = 400 Hz

II.3.1 Tính toán chọn van

II.3.1.1 Chọn Diode công suất

Qua phân tích các mạch lực trên ta thấy:

+Dòng điện trung bình chạy qua Diode ID = (1­γ )It

Với giá trị dòng điện định mức động cơ là Itđm =35(A)

Chọn chế độ làm mát là van có cánh toả nhiệt với đủ diện tích bề mặt và có quạt thông gió, khi đó dòng điện làm việc cho phép chạy qua van lên tới 50 % v

dm

I Lúc đó dòng điện qua van cần chọn :

Iđmv = ki Imax = 35

5 0

1

=70(A) Qua các biểu đồ ta thấy :Điện áp ngược cực đại đặt lên mỗi Diode (bỏ qua sụt áp trên các van ) là

Ungmax=E=100(V)

Chọn hệ số quá điện áp ku = 2.5 → Ungv =ku.Ungmax = 2.5*100=250 (V)

Từ hai thông số trên ta chọn 4 Diode với các thông số sau :

Ký hiÖu ItbMAX(A) UnMAX(V) I®(A)

Trong đó :

Imax :dòng điện làm việc cực đại cho phép qua van

Ungv : điện áp ngược cực đại cho phép đặt lên van

Ipik : đỉnh xung dòng điện

ΔU :tổn hao điện áp ở trạng thái mở của Diode

Ith : dòng điện thử cực đại

+Tính dòng trung bình chạy qua van:

Qua phân tích các mạch lực trên ta thấy:

Dòng điện trung bình chạy qua van lµ : IS =γ It

Với giỏ trị dũng điện định mức động cơ là Itđm =35(A)

+ Chọn chế độ làm mỏt là van cú cỏnh toả nhiệt với đủ diện tớch bề mặt và cú quạt thụng giú, khi đú dũng điện làm việc cho phộp chạy qua van lờn tới 50 % v

dm

I Lỳc đú dũng điện qua van cần chọn :

Iđmv = ki Imax = 35

5 0

1

=70(A) Qua cỏc biểu đồ ta thấy :Điện ỏp ngược cực đại đặt lờn mỗi bóng IGBT (bỏ qua sụt ỏp trờn cỏc van ) là

Ungmax=E=100(V)

Chọn hệ số quỏ điện ỏp ku = 2.5 → Ungv =ku.Ungmax = 2.5*100=250(V)

Từ cỏc tớnh toỏn trờn ta chọn 4 van IGBT …cú cỏc thụng số sau:

Chủng

loại

Icmax (A)

Vce(V)

Pd max(W)

VceBão hoà

IGE(mA)

IXSH40

III.Thiết kế bộ nguồn chỉnh lu một chiều cấp điện

cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1-Tính công suất biểu kiến của Máy biến áp :

S = Ks Pd

2-Điện áp pha sơ cấp máy biến áp :

Up =380 (V)

3-Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải :

Udo =Ud +2 ∆Uv +∆Udn + ∆Uba

Trong đó :

2.∆Uv =2 (V) là sụt áp trên 2 Điôt mắc nối tiếp

∆Udn ≈0 là sụt áp trên dây nối

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

S ba

.Trong đó :

kQ là hệ số phụ thuộc phơng thức làm mát, lấy kQ = 6

m là số trụ của máy biến áp

f là tần số xoay chiều, ở đây f = 50 (Hz)

Ta có công suất biểu kiến của máy biến áp là :

S2= 3.U2.I2=3.43,2.28,6=2471,04(VA)

S1=3.U1.I1=3.380.3,25=3705(VA)

2

3705 04

, 2471 2

02 ,

=

π

5373 , 4

4 = 2,4 (cm)Chuẩn đoán đờng kính trụ theo tiêu chuẩn d = 2,5(cm)

Ta chọn chiều cao trụ là 12( cm)

*)Tính toán dây quấn

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

W1=

T

Q f

U

380

4

− = 3773 (vòng)Lấy W1= 3773 vòng

11- Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp :

.3773 = 429(vòng)Lấy W2= 429( vòng)

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

Với dây dẫn bằng đồng ,máy biến áp khô ,chọn J1= J2= 2 (A/mm2)

13- Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp

= 1,625(mm2)Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật ,cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 6.8(mm2)

Kích thớc dây dẫn phần cách điện

S1cđ = a1.b1= 1,1.2.5 =2.75(mm x mm)

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

= 1,36513,25 = 1.968 (A/mm2)< 2(A/mm2); thoả mãn giá trị đã chọn.

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

= 14,3 (mm2)Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật ,cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S2= 14.5 (mm2)

Kích thớc dây dẫn phần cách điện : S2cđ = a2.b2 = 3,64.1,5=5.46 (mm x mm)

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

= 1428,,56=1.97(A/mm2)<2(A/mm2); thoã mãn giá trị đã chọn

*)Kết cấu dây dẫn sơ cấp :

Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục

18- Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp

W11=

1

.2

5 , 1 2

12 − .0,95 = 44 (vòng)

Trong đó :

kc= 0,95 là hệ số ép chặt

h là chiều cao trụ

hg là khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp

21- Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :

25 , 0 44

= 11,58 (cm)22- Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy : S01= 0,1 cm

23- Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp a01= 1,0 cm

24- Đờng kính trong của ống cách điện

27- BÒ dÇy c¸ch ®iÖn cuén s¬ cÊp

4 +

= 8,1 (cm)

30- ChiÒu dµi d©y quÊn s¬ cÊp

l1 = W1.π.Dtb= π.3773.8,1.10-2 =959,625 (m)

31- Chän bÒ dµy c¸ch ®iÖn gi÷a cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp :cd01= 1,0 cm

*) KÕt cÊu d©y quÊn thø cÊp

32- Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp

58 , 11

= 31(vßng)34- TÝnh s¬ bé sè líp d©y quÊn thø cÊp

36- ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén thø cÊp

31

= 11,88 (cm)37- §êng kÝnh trong cña cuén thø cÊp

Dt2 = Dn1+ 2.a12 = 11,7 + 2.1,1 =14 (cm)

38- Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y ë cuén thø cÊp : cd22= 0,1 (mm)

39- BÒ dÇy cuén s¬ cÊp

14 +

= 14,75 (cm)

42- Chiều dài dây quấn thứ cấp

*)Tính kích th ớc mạch từ .

45- Với đờng kính trụ d= 8 cm ,ta có số bậc là 3 trong nửa tiết diện trụ

46- Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ

16 = 64 lá

Bậc 2 n2= 2

5,0

11 = 44 lá

Bậc 3 n3= 2

5,0

7 = 28 lá

*)Để đơn giản trong việc chế tạo gông từ ,ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật

có các kích thớc sau

Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ : b = dt = 6,8 cm

Chiều cao của gông bằng chiều rộng tập lá thép thứ nhất của trụ : a = 5,5 cm

b

= 068,5= 136 (lá)52- Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ

BT =

T

Q W f

U

380

− = 0,2(T)53- Mật độ từ cảm trong gông

MCu = VCu mCu = 14.17,16 = 240,2(Kg)

*) Tính các thông số của máy biến áp

65- Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75 0 C

66- Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C

RBA = R2 + R1

2 1

a h

7,374

.314.10-7 = 0,987 (Ω)

70- Điện cảm máy biến áp qui đổi về thứ cấp

= 3,14 (mH)71- Sụt áp trên điện kháng máy biến áp

∆Ux =

π

3XBA.Id =

π

3.0,987.35 = 33 (V)

Rdt =

π

3.XBA = 0,943 (Ω)72- Sụt áp trên máy biến áp

Unr=

2 2

Unx =

2 2

π .100 = 104,67 (V).

Trong đó : Knv = 6 Ku=

π

6.3

Điện áp ngợc của van cần chọn :

Unv = KdtU Un max =2,5 104,67 = 261,675(v)

Trong đó :

KdtU - hệ số dự trữ điện áp ,chọn KdtU =2,5

+) Dòng làm việc của van đợc tính theo dòng hiệu dụng :

Ilv = Ihd = Khd Id =

Iđm =Ki Ilv =3,2 20,21 = 64,672 (A)

(Ki là hệ số dự trữ dòng điện và chọn Ki =3,2)

từ các thông số Unv ,Iđmv ta chọn 6 Diode loại 1N 1195 do nhà sản xuất IR sản xuất

có các thông số sau :

Điện áp ngợc cực đại của van : Un = 300 (V)

Dòng điện định mức của van : Iđm =25 (A)

Dòng điện thử cực đại : Ith =30 (A)

Dòng điện rò : Ir =10 (mA)

Sụt áp lớn nhất của Diode ở trạng thái dẫn là : ∆U = 1,4 (V)

Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép :Tmax=150 oC

I

U R

Trị số điện cảm của cuộn khỏng lọc :

Η

= Η

86 , 2 1

2 2

ω

ư Dũng điện 1 chiều trung bỡnh qua cuộn cảm Id = 35A

ư Sụt ỏp một chiều trờn cuộn khỏng lọc (thờng nằm trong khoảng5ữ10%Ut):

∆Uckl = 5V

ư Sụt ỏp xoay chiều cho phộp tối đa trờn cuộn khỏng lọc lấy ∆U~ = 5V

ư nhiệt độ mụi trường nơi đặt cuộn khỏng Tmt = 40oC

ư Độ chờnh lệch nhiệt độ tối đa cho phộp giữa cuộn dõy điện cảm và mụi

trường là ∆T = 50oC

ư Tớnh kớch thước lừi thộp

Kớch thước cơ sở : a = 2,6.4 L.I d2 = 2 , 6 4 0 , 0143 35 2 = 5 , 32cm