đồ án thiết kề nguồn cấp điện cho động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập không đảo chiều

Đồ án điện tử công suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47SỐ LIỆU Thiết kế nguồn cấp cho động cơ một chiều kích từ độc lập không đảo chiều.Mạch phải đảm bảo điều chỉnh tốc độ trơn và ổn định tốc

Đồ án điện tử công suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Khoa Điện

Bộ môn Tự Động Hóa

-ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

THIẾT KỀ NGUỒN CẤP ĐIỆN CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU

KÍCH TỪ ĐỘC LẬP KHÔNG ĐẢO CHIỀU

Hà Nội 7- 2005

Chương 1 4

TèM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 4

Chương 2 9

CHỌN PHƯƠNG ÁN 9

Sau khi phân tích đánh giá về chỉnh lu ,từ các u nhợc điểm của các sơ đồ chỉnh lu ,với tải và động cơ điện một chiều với công suất vừa phải nh trên thì sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp lí hơn cả ,bởi lẽ ở công suất này để tránh lệch tải biến áp ,không thể thiết kế theo sơ đồ một pha ,sơ đồ tia 3 pha sẽ làm mất đối xứng điện áp nguồn Nên sơ đồ thiết kế ta chọn là sơ đồ cầu 3 pha có điều khiển đối xứng 13

I Tớnh toỏncu nkhỏng l c ộ ọ 14

2 Tớnh toỏn b o van m ch l c ả ạ ự 17

Chơng 4 : 27

Thiết kế mạch điều khiển 27

III.T NH TOÁN M CH I U KHI N Í Ạ ĐỀ Ể 31

1 Tớnh toỏn khõu ng pha đồ 31

3 Khõu so sỏnh 34

34

4 Khõu phỏt xung chựm 34

5 Khõu khu ch i xung v bi n ỏp xung ế đạ à ế 37

7 Tớnh bi n ỏp ngu n nuụi v ng pha ế ồ à đồ 40

8 Khõu ph n h i t c ả ồ ố độ 42

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

Đồ án điện tử công suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

SỐ LIỆU

Thiết kế nguồn cấp cho động cơ một chiều kích từ độc lập không đảo chiều.Mạch phải đảm bảo điều chỉnh tốc độ trơn và ổn định tốc độ, đồng thời có khâu bảo vệ quá tải và chống mất kích từ

Phương án Các số liệu cho trước

điều chỉnh tốc độ

MỤC LỤC

CHƯƠNG I Tổng quan về máy điện một chiều …………2

CHƯƠNG II .Chọn phương án …………7

CHƯƠNG III Thiết kế và tính toán mạch lực …………11

CHƯƠNG IV Thiết kế và tính toán mạch điều khiển …………26

CHƯƠNG V Mô phỏng ………43

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

Chương 1

TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều vẫn được coi là một loại máy quan

trọng Nó có thể dùng làm động cơ điện, máy phát điện hay dùng trong những điều kiệnlàm việc khác

Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt, có nhiều ưu việt hơn sovới loại động cơ khác Không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấutrúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh caotrong dải điều chỉnh tốc độ rộng Động cơ điện một chiều được dùng nhiều trong nhữngngành công nghiệp có yêu cầu cao vể điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thôngvận tải…

I CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

Cấu tạo động cơ điện một chiều có thể chia thành hai phần chính là phần tĩnh (stato) và

phần quay (rôto)

1 Phần tĩnh hay stato

Đây là phần đứng yên của động cơ, bao gồm các bộ phận chính sau:

a Cực từ chính :

Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ

lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép

cácbon dày 0,5 mm đến 1 mm ép lại và tán chặt Trong động cơ nhỏ có thẻ dùng thép khối.

Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồngbọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cáchđiện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này được nốinối tiếp với nhau

b Cực từ phụ

Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép củacực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạogiống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ cũng được gắn vào vỏ máy nhờ nhữngbulông

c Gông từ

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

cơ nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại Trong động cơ điện lớn thườngdùng thép đúc Có thể dùng gang làm vỏ máy trong động cơ điện nhỏ

d Các bộ phận khác :

- Nắp động cơ : Để bảo vệ động cơ khỏi bị những vật ngoài rơi vào làn hư hỏng dây

quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong động cơ điện nhỏ và vừa, nắp

Đồ án điện tử công suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47động cơ còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp này nắp động cơ thường làmbằng gang.

- Cơ cấu chổi than : Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổi than gồm có

chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than được

cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổi than có thể quay được để điềuchỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại

2 Phần quay hay rôto

Phần quay gồm có những bộ phận sau:

a Lõi sắt phần ứng

Lõi sắt phần ứng dùng để đẫn từ Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện (thép hợpkim silic) dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm hao tổn dodòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dâyquấn vào

Trong những động cơ cỡ trung trở lên, người ta còn dập những lỗ thông gió để khi éplại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục

Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành từng đoạn nhỏ Giữacác đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục Khi động cơ làm việc, gióthổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép chặt trực tiếp vào trục Trong động

cơ điện lớn hơn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹthuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto

b Dây quấn phần ứng

Dây quấnphần ứng là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấnphần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong động cơ điện nhỏ (công suấtdưới vài kilôoat) thương dùng dây có tiết dện tròn Trong động cơ điện vừa và lớn, thườngdùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn đựợc cách điện cẩn thẩn với rãnh của lõi thép

Để tránh khi quay bị văng ra so sức ly tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặcphải đai chặt dây quấn Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakêlit

c Cổ góp

Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoaychiều thành một chiều Cổ góp có nhiều phiến đồng có đuôi nhạn cách điện với nhau bằnglớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốphình chữ V ép chặt lại Giữa vành góp có cao hơn một ít để hàn các đầu dây của các phần

tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng

d Các bộ phận khác :

- Cánh quạt : dùng dể quạt gió làm nguội động cơ Động cơ điện một chiều thường

được chế tạo theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp động cơ có lỗ thông gió Cánh quạt lắp trêntrục động cơ Khi động cơ quay, cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ Gió đi qua vànhgóp, cực từ, lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội động cơ

- Trục động cơ : trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục động cơ

thường được làm bằng thép cácbon tốt.

II CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG

R

R u + f

M

Từ phương trình đặc tính trên ta thấy có 3 thông số ảnh hưởng tới đặc tính cơ:

- Ảnh hưởng của điện trở phần ứng : Để thay đổi điện trở phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R f vào mạch phần ứng R f càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời dòng điệnngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm

- Ảnh hưởng của điện áp phần ứng : Khi giảm điện áp thì mômen ngắn mạch giảm,

dòng điện ngắn mạch giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với 1 phụ tải nhất định

- Ảnh hưởng của từ thông : Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi dòng I kt động cơ Khigiảm từ thông thì vận tốc động cơ tăng

III SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

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

cơ kích từ độc lập

Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn U kt, dây cuốn kích từ sinh ra từ

thông Φ Trong tất cả các trường hợp, khi mở máy bao giờ cũng phải đảm bảo có Φ max tức

là phải giảm điện trở của mạch kích từ R kt đến nhỏ nhất có thể Cũng cần đảm bảo không

xảy ra đứt mạch kích thích vì khi đó Φ = 0, M = 0, động cơ sẽ không quay được, do đó E ư

= 0 và theo biểu thức U = E ư + R ư I ư thì dòng điện I ư sẽ rất lớn làm cháy động cơ Nếu

mômen do động cơ điện sinh ra lớn hơn mômen cản (M > M c) rôto bắt đầu quay và suất

điện động E ư sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n Do sự xuất hiện và tăng lên của E ư, dòng

lập khi thay đổi từ thông

Đồ án điện tử công suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

điện I ư sẽ giảm theo, M giảm khiến n tăng chậm hơn Tăng dần I ư bằng cách tăng U ư hoặcgiảm điện trở mạch điện phần ứng cho đến khi máy đạt tốc độ định mức Trong quá trình

tăng I ư cần chú ý không để lớn quá so với I đm để không xảy ra cháy động cơ

IV PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU

Từ biểu thức : ω = Kφ

U u

- 2

)(Kφ

R

R u + f

M

ta thấy rằng việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có thể thực hiện được bằng

cách thay đổi các đại lượng Φ, R ư , U

1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở

phần ứng

Ứng với mỗi giá trị của R f có một đặc tính cơ khác

nhau trong đó R f = 0 là đặc tính cơ tự nhiên Ta thấy nếu R f

càng lớn thì đặc tính cơ sẽ có độ dốc càng cao nghĩa là tốc

độ thay đổi nhiều khi tải thay đổi Phương pháp này chỉ

cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ quay

định mức và luôn kèm theo tổn hao năng lượng trên điện

trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện Vì vậy

phương pháp này chỉ áp dụng ở động cơ có công suất nhỏ

2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh mômen điện

từ của động cơ M = K.Φ.Iư và sức điện động quay của động cơ E ư = K.Φ.ω Mạch kích từ

của động cơ là mạch phi tuyến nên hệ điều chỉnh từ thông cũng là hệ phi tuyến:

i k =

k b

k

r r

e

+ + ω k

dt

dφ

trong đó r k – điện trở dây quấn kích thích

r b – điện trở của nguồn điện áp kích

thích

ω k – số vòng dây của dây quấn kích

thích

Thường khi điều chỉnh điện áp phần ứng được giữ

nguyên bằng giá trị định mức, do đó đặc tính cơ thấp

nhất trong vùng điều chỉnh từ thông chính là đặc tính

có điện áp phần ứng định mức, từ thông định mức và

được gọi là đặc tính cơ bản

3 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp phần ứng

Khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ

ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính

cơ tự nhiên

Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp ( giảm áp )

thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch

giảm và tốc

độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất

định Do đó phương pháp này cũng được dùng để

điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện

khi khởi động

Đồ án điện tử công suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

C hương 2

CHỌN PHƯƠNG ÁN

Nguồn điện một chiều cấp cho động cơ điện một chiều có thể lấy được từ nhiều cách khác nhau Lấy trực tiếp từ máy phát điện một chiều hoặc có thể dùng bộ biến đổi một chiều Trong thực tế, bộ biến đổi một chiều có thể dễ dàng thiết kế nhờ các mạch chỉnh lưu

sử dụng các van bán dẫn Hơn nữa, các mạch chỉnh lưu sử dụng van điều khiển còn có thể

dễ dàng điều khiển được theo yêu cầu của từng loại tải Do các ưu điểm đó, ta sẽ thiết kế nguồn một chiều thông qua các mạch chỉnh lưu điện áp xoay chiều lấy từ lưới điện Dưới đây là một số mạch chỉnh lưu cơ bản và hay được sử dụng

1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng

- Các van dẫn lần lượt theo từng cặp (T1, T2) và (T3, T4)

U2cosα = 0,9U2cosα

I2 = 1,11Id

* Nhận xét:

Chỉnh lưu cầu một pha sử dụng rộng rãi trong thực tế, nhất là với cấp điện áp tải lớnhơn 10V Dòng tải có thể lên tới 100A Ưu điểm của nó là không nhất thiết phải có biến ápnguồn Tuy nhiên do số lượng van gấp đôi hình tia nên sụt áp trong mạch van cũng tưng gấp đôi Do đó nó không phù hợp với tải cần có dòng lớn nhưng điện áp nhỏ

2 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha điều khiển đối xứng

U2cosα = 1,17U2cosα

T2 T1

Đồ án điện tử công suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47nên thích hợp với phạm vi điện áp thấp Vì sử dụng nguồn ba pha nên cho phép nâng công suất tải lên nhiều (đến vài trăm ampe), mặt khác độ đập mạch của điện áp ra sau mạch chỉnh lưu giảm đáng kể nên kích thước bộ lọc cũng nhỏ đi nhiều.

3 Mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng

- Hoạt động của mạch: các van nhóm lẻ thay nhau dẫn cho điện áp ở điểm katốt chung UKC,các van nhóm chẵn thay nhau dẫn cho điện áp ở điểm anốt chung UAC

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 các loại trên Đồng thời, công suất mạch chỉnh lưu này có thể rất lớn 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

điện áp ra của mạch chỉnh lưu là: Ud0 =

π

63

U2 U2=Ud0/2,34=51.2V

Mà điện áp nguồn là 380V do dó cần dùng biến áp nguồn

Kết luận:

Qua xem xét và tính toán ở trên, ta chọn mạch lực là mạch chỉnh lưu cầu ba pha

điều khiển đối xứng

Đồ ỏn điện tử cụng suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

Chương III Thiết kế mạch lực

Sau khi phân tích đánh giá về chỉnh lu ,từ các u nhợc điểm của các sơ đồ chỉnh lu,với tải và động cơ điện một chiều với công suất vừa phải nh trên thì sơ đồ chỉnh lucầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp lí hơn cả ,bởi lẽ ở công suất này để tránh lệch tảibiến áp ,không thể thiết kế theo sơ đồ một pha ,sơ đồ tia 3 pha sẽ làm mất đối xứng điện

áp nguồn Nên sơ đồ thiết kế ta chọn là sơ đồ cầu 3 pha có điều khiển đối xứng

SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC

BA

AT K

K K

T3

T5 T2

T6

T1

M P

N P

I Tính toáncuộnkháng lọc

Để giảm độ đập mạch của dòng Id ,làm dòng tải trơn và hạn chế sự giãn đoạn

ta dùng cuộn

kháng lọc

1.TÝnh gi¸ trÞ ®iÖn c¶m cña cuén kh¸ng läc

V× hÖ sè ®Ëp m¹ch chØnh lu cÇu 3 pha lµ: K®mv = 0,057 nªn m¹ch läc cã hÖ sè sanb»ng:

Ksb = 9,5

006,0

057,

,k

.m

R

sb m

5026

21

2 1 d





π

ω

ω1 =2л 50 rad/s lµ tÇn sè gãc cña nguån xoay chiÒu cña líi

Đồ ỏn điện tử cụng suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

20-5040102641

100620

10

/T

T

,

I_

,l

s.r

dq

667

419404620414

100151100100



2.5.Tính cờng độ từ cảm:chỉnh lu 3 pha có 6 đập mạch trong một chu kì điện áp f

dm=50.6=300Hz

th dm

3 - 4

4

1045250121300151444

10644

4

10



Δ

2.6 Tính hệ số từ thẩm:

vì B<0.005T nên:

à = 717. H - 0.83 - 6 , - 6H/m

1076610

2.7.Trị số điện cảm nhận đợc

,

, ,l

s.W

th

486100

512115110766100



trị số này lớn hơn 5% giá trị yêu cầu nên chấp nhận đợc

2.8 Tiết diện dây quấn

.,

.,.,

r

s

3 - 20

283810

246

2404194267072

Vì trên đờng đi mạch từ có hai đoạn khe hở nên miếng đệm cơ đo chiều dầy băng1/2lkk.

lđệm = 0,5.lkk = 12.3(mm)2.10 Kích thớc cuộn dây

Chọn dây quấn dầy 10mm, độ cao sử dụng dây quấn

hsd = h - 2∆C = 25 (cm)

- Số vòng dây trong 1 lớp:

,h

h

d

740

W

W



Vậy cần quấn 5 lớp

- Độ dày của cả cuộn dây

∆cd = n(d + ∆cd) Trong đó: ∆cd = 5(mm)

.,

,)

T.,

I

_U.,

mt

20-40102641

100602120

102641

-021

3 - 3

883840080

2172

 ΡΔΤ

∆Ttt< ∆T cho phép ⇒ Thoả mãn

II Tớnh chọn van mạch lực và bảo vệ van

1.Tớnh chọn van

a> chọn theo điện ỏp trờn van

Với Ud=Ku.U2 =2,34U2

Điện áp ngợc lớn nhất đặt lên van là:

Đồ ỏn điện tử cụng suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

Ungmax=2.45U2max=2.45.Ud/Ku=2,45.120/2,34=125,6V

Lấy hệ số dự trữ điện áp là1,7

Suy ra

Unv=1,7.125,6V=213,5V

b>chọn theo dòng điện qua van

-với sơ đồ cầu 3 pha :Itbv=

3

Id=3

100 =33,3A chọn hệ số dự trữ dòng là 1.4 vì Itbv<100A

Sụt áp trên van ΔU=1.75V

điện áp điều khiển Uđk=3,5V

Iđk=200mA

2 Tớnh toỏn bảo van mạch lực.

Trong bộ chỉnh lu phần tử kém khả năng chịu đợc các biến động mạnh của biến áp vàcủa dòng điện chính là các van bán dẫn

*) Bảo vệ về quá dòng

Thực tế do yêu cầu của đề bài mà bắt buộc ta phải dùng đến biến áp Vì vậy thực chấttrong mạch đã có bảo vệ quá dòng nên chỉ cần lắp atomat đầu mạch biến áp

*) Bảo vệ quá áp do phía nguồn xoay chiều gây ra, ở đây ta dùng mạch RC để chống quá

áp nguồn kiểu riêng rẽ từng pha

+) Tính hệ số biến áp của van

k =

tt

cp

U U

+) Tính năng lợng từ trờng tích luỹ trong

Là : điện cảm từ hoá biến áp

C U W

+) Phạm vi điều chỉnh giá trị điện trở pha

α à

α

max 2 min

U R R U

*) Bảo vệ các sung áp trên van

Biện pháp bảo vệ thông dụng nhất hiện nay là dùng mạch RC mắc song song với van vàcàng gần van càng tốt để xây dựng dây ngắn tối đa Thực chất chỉ cần tụ C song vì van sẽxuất hiện dòng điện phóng của tụ qua van làm nóng thêm cho van nên cần dùng một điệntrở R nhằm hạn chế dòng này trong phạm vi 10 ữ50A Tuy nhiên có thể dùng phơngpháp đồ thị tính gần đúng

- (max) 2 f Y.I ymaxdt

di

π

=

Đồ ỏn điện tử cụng suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

Trong đó:

fy: tần số chuyển mạch của van

Iymax: giá trị dòng điện lớn nhất qua van trớc khi khoá

≤ R'≤

Q

L U

2

'

* max

+) Kiểm tra tốc độ tăng áp thuận qua van du/dt U R f

dt

du

.2

2-Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải :

Udo =Ud + 2∆Uv +∆Udn + ∆Uba+ΔUloc

Trong đó :

∆Uv =1,75 (V) là sụt áp trên Thyristor

∆Udn ≈0 là sụt áp trên dây nối

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

Chọn sơ bộ :

∆Uba =8% Ud =8% 120 = 9,6 (V)

VUd

Lấy góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lới là: α =350

Điện áp pha thứ cấp pha máy biến áp :

cos

.cos

5135

*)Tính sơ bộ mạch từ Vì công suất máy biến áp > 10KVA nên chọn trụ nhiều bậc

6-Tiết diện sơ bộ trụ

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

m là số trụ của máy biến áp m=3

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

Thay số ta đợc :

Q Fe =6

503

14228 =58,43cm27-Đòng kính trụ :

Đồ ỏn điện tử cụng suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K47

d =

π e

FQ

4

=π

.,43

458 = 8,6 (cm)Chuẩn đoán đờng kính trụ theo tiêu chuẩn d = 9 (cm)

Ta chọn chiều cao trụ là 20 cm

*)Tính toán dây quấn

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

W1=

T

Fe B Q

f

U

.

380

4

- Lấy W1= 293vòng

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

6870

 Lấy W2= 93 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= 2,75 (A/mm2)

13- Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp

1815,

, = 5,52(mm2)Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật ,cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 5,70 (mm2)

1815,

, = 2,66 (A/mm2)15- Tiết diện dây dẫn thứ cấp của máy biến áp

6581,

,

= 29.69 (mm2)Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật ,cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S2= 30.00 (mm2)

6581,

,

= 2,72 (A/mm2)

*)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 tren một lớp của cuộn sơ cấp

W11=

1

2

542950380

512-20



Trong đó :

kc= 0,95 là hệ số ép chặt

h =20cm là chiều cao trụ

hg là khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp

b

= 950

38042,

, = 16,8 (cm)21- Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy : S01= 0,1 cm

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

23- Đờng kính trong của ống cách điện

Dt= dFe + 2.a01- 2.S01 =9+ 2.1-2.0,1 = 10,8 (cm)

24- Đờng kính trong của cuộn sơ cấp

Dt1= Dt + 2.S01=10,8 + 2.0,1= 11 (cm)

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

26-Bề dầy cuộn sơ cấp

=2

32413

11 = 12,162 (cm)

29- Chiều dài dây quấn sơ cấp

l1 = W1.π.Dtb= π.293.12,162 =11194,9(cm)

30- Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp :cd01= 1,0 cm

*) Kết cấu dây quấn thứ cấp

31- Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp

8

16 ,

= 17.1(vòng) Lấy W12=17 vòng

33- Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp

55 = 3.2 (lớp)

- Chọn số lớp dây quấn thứ cấp n12= 4 lớp Chọn 3lớp đầu có 24 vòng ,

lớp thứ 4 có 55 – 3.17 = 4 (vòng)

Đồ án điện tử công suất NGUYỄN NGỌC THĂNG TĐH1−K4734- ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén thø cÊp

17,., = 16.64 (cm)35- §êng kÝnh trong cña cuén thø cÊp

Dt2 = Dn1+ 2.a12 = 13,324 + 2.1 = 15.324 (cm)

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

37- BÒ dÇy cuén s¬ cÊp

=

2

02818324

15,  , = 16,676 (cm)40- ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp

Bậc 1 n1= 2

50

15., = 60 lá

Bậc 2 n2= 2

50

10., = 40 lá

Bậc 3 n3= 2

50

6 , = 24 lá

Bậc 4 n4= 2

50

4., = 16 lá

Bậc 5 n5= 2

50

5 , = 20 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 = 8,0 cm

Chiều cao của gông bằng chiều rộng tập lá thép thứ nhất của trụ : a = 8,5 cm

b =

50

80, = 160 (lá)52- Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ

BT =

T

Q.W

380,

664

86553,

, = 0,905 (T)54- Chiều rộng cửa sổ