Đồ Án ĐiệnTử Công Suất Đề 52

Đồ Án ĐiệnTử Công Suất Đề 52 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực...

Lời mở đầu

Trong những năm gần đây, nhờ sự phát triển của khoa học, kỹ thuật, rất nhiều loại máy móc thiết bị mới ra đời, phục vụ trong công nghiệp và sinh hoạt Tuy nhiên, có những máy mà cha thể thay thế hoàn toàn, chẳng hạn nh động cơ đồng bộ Mặc dù động cơ đồng bộ có cấu tạo phức tạp, mở máy rất khó khăn nhng lại có những đặc tính quí giá nh nh hệ số công suất cosϕ rất cao, không cần lấy công suất phản kháng từ lới và khả năng tải lớn hơn do momen chỉ

tỉ lệ bậc nhất với điện áp Vì vậy ngời ta thờng cố gắng khắc phục những nhợc điểm của động cơ đồng bộ Trong đó việc tìm ra phơng pháp khởi động động cơ một cách hiệu quả nhất đợc quan tâm thờng là khởi động theo phơng pháp không đồng bộ

Trên cơ sở đó bản đồ án này có nhiệm vụ thiết kế mạch tự động cấp kích từ cho động cơ

đồng bộ Mạch đảm bảo quá trình khời động cho động cơ theo chế độ khởi động không đồng

bộ Trong quá trình làm việc phải cho phép chế độ quá kích thích trong thời gian đến vài chục giây và điều chỉnh đợc

Điện áp lới điện: 3 380V

Trong quá trình hoàn thành bản đồ án này, do còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm, nên không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót Em rất mong đợc sự nhận xét, chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn qua đó, em có kiến thức sâu hơn về mạch tự động cấp kích từ cho động cơ

Chơng 1:

tìm hiểu công nghệ và yêu cầu kĩ thuật của thiết bị

I Động cơ đồng bộ

1 Khái niệm chung:

Máy đồng bộ là máy điện xoay chiều có hai dây quấn, một dây quấn nối với lới điện có tần số W1, không đổi còn dây quấn thứ hai đợc kích thích bằng dòng một chiều(W2=0)

Động cơ đồng bộ đợc sử dụng khá rộng rãi trong những công suất trung bình và lớn, có yêu cầu ổn định tốc độ cao Động cơ đồng bộ thờng dùng cho máy bơm ,quạt gió, các hệ truyền

động của các nhà máy luyện kim và cũng thờng đợc sử dụng làm động cơ sơ cấp trong các tổ máy phát - động cơ công suất lớn

Ưu điểm: có độ ổn định tốc độ cao, hệ số cosϕ và hiệu suất lớn, vận hành có độ tin cậy cao

Sơ đồ nguyên lý:

Mạch stato của nó tơng tự nh động cơ không đồng bộ, mạch roto có cuộn kích từ để sinh

ra từ trờng trong máy và các cuộn dây khởi động( kiểu lồng sóc và dây quấn)

2 Nguyên lý làm việc:

Tác dụng của từ trờng do dòng kích từ gây ra lên từ trờng quay của stato tạo nên momen

và momen quay với tốc độ đồng bộ xác định bởi biểu thức:

-~U

Từ trờng quay trong khe hở không khí kéo theo roto quay với tốc độ đồng bộ.

Xem xét đơn giản các đặc tính của động cơ đồng bộ: nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato

và điện kháng tản, biểu thức của từ trờng trong khe hở không khí luôn liên hệ với điện áp đặt vào stato, biên độ của từ trờng này là không đổi Xét thời điểm pha A cực đại, từ thông trong dây quấn stato là đối xứng ở lân cận dây quấn pha A

Trong trờng hợp hệ số công suất của dòng điện stato =1, momen của tải làm cho roto chậm sau so với từ thông stato.Vì lý do đờng sức khép kín, các dòng điện stato tạo nên sức từ

động tổng

Nếu dòng kích từ tăng đột ngột, biên độ của từ thông tăng tức thời , momen tăng làm cho roto tăng tốc về phía trớc cho đến khi đạt tới cân bằng ở góc lệch rất nhỏ Vì từ thông tổng không đổi, tăng sức từ động làm phần cảm đợc bù băng dòng điện stato (do đó dòng điện vợt trớc) sao cho sự phân bố của sức từ động stato trong một đờng sức khép kín ngợc với sự thay

đổi của kích từ Kết quả rõ ràng là khi tăng kích từ sẽ làm giảm góc lệch của cực từ và hệ số công suất của dòng stato sẽ vợt trớc dòng điện lới

Giảm dòng kích từ tạo ra hiệu quả ngợc lại Góc lệch cực từ tăng lên và hệ số công suất của dòng stato chậm sau điện áp lới

3.Đặc tính cơ của động cơ đồng bộ:

Khi đóng stato động cơ đồng bộ vào lới điện xoay chiều có tần số f1 không đổi, động cơ

sẽ làm việc với tốc độ không đổi là tốc độ đồng bộ :

W1 = 2Πf1/p

Trong phạm vi momen cho phép M ⊆ Mmax , đặc tính cơ là tuyệt đối cứng, nghĩa là độ cứng đặc tính cơ β = vô cùng Khi momen vợt quá trị số Mmax thì tốc độ động cơ sẽ mất đồng bộ

W

(Rhc = (8 - 10)Rkt ) Trong giai đoạn này động cơ đồng bộ đợc khởi động nh một động cơ không đồng bộ.

Khi mở máy không đồng bộ, động cơ đồng bộ lấy đà đến tốc độ gần đồng bộ nhờ momen không đồng bộ MKD của bản thân xuất hiện khi đóng mạch dây quấn phần ứng vào l-

ới Sau khi đợc nối vào lới có điện áp là UL và tần số lới fl , dòng điện trong dây quấn phần ứng tạo nên từ trờng quay với tốc độ ΩDB Khi có sự xê dịch giữa từ trờng quay so với roto với tốc

độ ΩDB - Ω = sΩDB thì trong dây quấn kích thích nối kín mạch qua RHC và trong dây quấn cảm kiểu dây quấn ngắn mạch có bớc không đều sẽ có dòng điện cảm ứng, tần số là sfL (Ω: tốc độ góc của roto, s: hệ số trợt )

Do tơng tác của dòng điện cảm ứng trong các mạch vòng bị nối tắt của roto với từ trờng quay có momen điện từ không đồng bộ MKD nh trong động cơ không đồng bộ đợc hình thành chủ yếu do các dòng điện cảm ứng trong dây cuốn cản Vì vậy các tham số dây cuốn cản (điện trở, điện kháng) thuộc vào số lợng, kích thớc và vật liệu các thanh dẫn đợc chọn xuất phát từ các điều kiện mở máy sao cho đảm bảo đầy đủ momen không đồng bộ trong tất cả các giai đoạn khởi động Do đó dây cuốn cản dùng cho khởi động không đồng bộ còn gọi là dây cuốn mở máy

Quan hệ giữa momen không đồng bộ của động cơ đồng bộ với hệ số trợt M=f(s):

Khi bắt đầu quay, lúc đó hệ số trợt s = 1, momen mở máy bắt đầu Mmm tác dụng lên roto

và ở hệ số trợt smax thì xuất hiện momen cực đại Mmax Momen không đồng bộ tỉ lệ với bình phơng điện áp lới Mkd ≡ U2 Do đó nhất thiết phải nói là các trị số đặc tính của nó M,

Mmax đợc xác định ở điện áp nào Thông thờng các momen đặc trng không đồng bộ đợc biểu thị theo tỉ số momen định mức của động cơ ở chế độ đồng bộ: Mmm,/ Mđm, Mmax/Mđm

Ta thấy trong việc hình thành momen không đồng bộ , ngoài sự tham gia của dây cuốn cản còn có dây cuốn kích thích vốn là dây cuốn 1 pha Dòng điện cảm ứng trong dây quấn

kích thích tạo ra từ trờng đập mạch hớng theo dọc trục, khác với từ trờng quay sinh ra do dòng

điện nhiều pha trong dây quấn cản Do đó trong đờng cong momen không đồng bộ xuất hiện

“chỗ lõm” ở khu vực s = 0.5 có thể làm cho việc mở máy động cơ bị xấu đi Cũng phải nhấn mạnh là khi mở máy , dây quấn kích từ nhất thiết phải nối với máy kích thích hoặc điện trở triệt từ vì trong dây quấn kích từ để hở mạch sẽ xuất hiện điện áp đáng kể chọc thủng cách

đồng bộ hàng loạt các loại đặc tính quí giá mà quan trọng nhất là khả năng làm việc ở những chế độ đồng bộ mà ở cả chế độ không đồng bộ trong trờng hợp mất đồng bộ Cũng có khả năng là momen không đồng bộ xuất hiện trong khoảnh khắc tốc độ góc roto lệch khỏi đồng

bộ, khi đó việc xuất hiện momen không đồng bộ tạo thuận lợi làm chuyển dễ dàng hơn sang chế độ mới, khôi phục lại tốc độ đồng bộ của roto

Điện áp lới sụt thấp, dòng kích từ momen giảm hoặc momen ngoài tăng đột ngột có thể

là nguyên nhân mất đồng bộ

Sự mất đồng bộ sẽ xảy ra khi momen ngoài vợt momen đồng bộ cực đại Mdbmax Sau đó mất đồng bộ dới tác dụng của momen ngoài, tốc độ góc quay của rôto trở lên lớn hơn đồng bộ nếu trớc đó máy làm việc nh máy phát và nhỏ hơn đồng bộ nếu máy làm việc nh động cơ.Khi tốc độ roto càng sai khác tốc độ từ trờng thì hệ số trợt tăng, momen điện từ không

đồng bộ tăng dần và ở một hệ số trợt s nào đó, momen ngoài có thể cân bằng momen điện từ không đồng bộ

Khả năng làm việc của máy đồng bộ ở chế độ không đồng bộ sau khi mất đồng bộ đợc xác định do đặc tính của momen không đồng bộ của máy

Hệ số trợt xác lập chế độ không đồng bộ

2cos dm

N R M

Hệ số trợt này rất bé , trong các máy lớn bằng vài phần nghìn Do đó sau khi mất đồng

bộ trong nhiều trờng hợp máy chuyển sang chế độ không đồng bộ Thời gian kéo dài cho phép của chế độ không đồng bộ thuộc tổn hao sinh ra trong các mạch bị nối tắt ở roto

Pcu 2 = s Pdt ≈ s P

Nó phải đợc đánh giá từ trớc bằng tính toán nhiệt thông thờng có thể làm việc dài hạn ở chế độ không đồng bộ khi hạ thấp công suất chút ít Vì ở chế độ không đồng bộ , máy không phát công suất phản kháng vào hệ thống nên sau khi loại trừ sự cố dẫn đến mất đồng bộ phải

đa máy trở lại chế độ đồng bộ Quá trình đa từ chế độ không đồng bộ về chế độ đồng bộ gọi là tái đồng bộ

Quá trình tái đồng bộ tơng tự nh đồng bộ Nếu hệ số trợt ở chế độ không đồng bộ nhỏ hơn nhiều so với hệ số trợt vào đồng bộ so , ở đó có thể kéo vào đồng bộ thì có thể thực hiện tái đồng bộ mà không cần phải tác động gì Nếu ở chế độ không đồng bộ, hệ số trợt s lớn hơn s0 thì phải điều chỉnh dòng kích từ: tăng dòng kích từ để có thể kéo vào động bộ

II Yêu cầu công nghệ và yêu cầu kỹ thuật.

Mạch tự động cấp kích từ cho động cơ không đồng bộ, đảm bảo quá trình khởi động cho

động cơ theo chế độ không đồng bộ Trong quá trình làm việc phải cho phép chế độ quá kích thích trọng thời gian đến vài trục giây và điều chỉnh đợc

Ta biết rằng khởi động động cơ đồng bộ là quá trình đa động cơ vào làm việc bắt đầu đặt

điện áp xoay chiều 3 pha vào dây quấn stato, trong máy có từ trờng quay quay với tốc độ đồng

Nhng không phải lúc nào động cơ cũng vào đợc tốc độ đồng b Khi phát hiện hệ có nguy cơ mất đồng bộ thì tự động cấp quá kích thích để tăng dòng kích từ để giữ đồng bộ song chỉ nên duy trì một thời gian Sau khoảng thời gian này mà vẫn không thể vào đợc đồng bộ thì ngắt hệ ra khỏi nguồn và thực hiện lại quá trình khởi động

Thực tế cho thấy là động cơ làm việc đồng bộ rồi mà vẫn có thể mất đồng bộ do các nguyên nhân nh điện áp lới sụt thấp, dòng kích từ giảm hoặc momen cảm tăng đột ngột Có

thể phát hiện ra bằng cách so sánh tốc độ của roto với tốc độ của từ trờng (nhờ phản hồi âm tốc độ) tức là trong mạch có sử dụng một máy phát tốc Sau đó lại tự động thực hiện quá trình cấp quá kích từ nh trên.

Chơng 2:

Lựa chọn các phơng án

I Hệ kích từ máy đồng

1 Dùng máy kích thích một chiều.

Máy kích thích một chiều FKt, FK đợc kéo một động cơ sơ cấp (có thể dùng động cơ không đồng bồ roto lồng sóc) Có cuộn dây kích từ LFK nối song song Biến trở R để thay đổi

từ thông của FK nhằm thay đổi điện áp phát ra của FK

Nh vậy sức điện động cảm ứng sinh ra trong dây quấn cảm ứng phụ thuộc dòng kích

th-ớc it và tốc độ quay của máy theo biểu thức:

Edư

a3R > a2R >a1R

2 Hệ kích từ dùng máy kích từ xoay chiều kết hợp với bộ chỉnh lu:

Có 2 phơng án:

a Máy kích từ có phần cảm quay, phần ứng tĩnh

b Máy kích từ xoay chiều có phần cảm tĩnh, phần ứng quay

Theo phơng pháp này, phần tĩnh và phần quay đợc trình bày tách biệt bằng đờng phân ranh giới thẳng đứng Muốn dòng điện đi qua đờng phân ranh giới đó cần phải có vành trợt và chổi điện Rõ ràng là phơng án (b) không đòi hỏi vành trợt và chổi điện Ưu điểm này rất quan trọng đối với những máy đồng bộ công suất lớn cần dòng kích từ mạch (khoảng 3000A cho máy phát đồng bộ 600KW) Tuy nhiên giải pháp này kéo theo những khó khăn về chế tạo phần ứng quay (so với chế tạo phần cảm quay), hơn nữa các điot chỉnh lu phải chịu các lực ly tâm lớn và phải đợc đặt sao cho roto đảm bảo cân bằng động Máy kích từ xoay chiều đợc nối trục với máy phát đồng bộ Dòng điện phần ứng của máy kích từ điều chỉnh trực tiếp dòng kích từ It Dùng tiristo chỉnh lu sẽ làm tăng nhanh đáp ứng điều khiển, nhng đối với phơng án (b) khó khăn gặp phải là vấn đề truyền tín hiệu điều khiển vào tiristo quay

1 Chỉnh lu một pha:

Chỉnh lu một pha thờng đợc chọn khi nguồn cấp là lới điện một pha, hoặc công suất không quá lớn so với công suất lới (làm mất đối xứng điện áp lới) và tải không có yêu cầu quá cao về chất lợng điện áp một chiều Trong chỉnh lu một pha nếu tải có dòng địên lớn và điện

áp thấp, thì sơ đồ một pha chỉnh lu cả chu kỳ với biến áp có trung tính có u điểm hơn, bởi vì trong sơ đồ này tổn hao trên van bán dẫn ít hơn, nên công suất tổn hao trên van so với công suất tải nhỏ hơn, điện áp ngợc của van lớn (nếu điện áp cao mà chọn sơ đồ này có thể không chọn đợc van bán dẫn) Nếu tải có điện áp cao và dòng điện nhỏ thì việc chọn sơ đồ cầu chỉnh

lu một pha hợp lý hơn do hệ số điện áp ngợc của van trong sơ đồ cầu nhỏ hơn do đó dễ chọn van

Chỉnh lu một pha cho ta điện áp với chất lợng cha cao, biên độ đập mạch điện áp quá lớn, thành phần hài bậc cao lớn: điều này không đáp ứng đợc cho nhiều loại tải

Do nguồn cấp là lới 3 pha công nghiệp nên việc sử dụng chỉnh lu một pha có nhiều hạn chế, mặt khác do yêu cầu về chỉnh lu và giá trị điện áp, dòng điện lớn nên ta không nên dùng chỉnh lu một pha Yêu cầu cao về chất lợng điện áp một chiều cung cấp cho cuộn kích từ để

đảm bảo tốc độ đồng bộ cho động cơ đồng bộ cần thực hiện với mạch chỉnh lu nhiều pha hơn

2 Chỉnh lu 3 pha:

a Chỉnh lu tia 3 pha:

Chỉnh lu tia 3 pha không cho phép đấu thẳng vào lới điện nh vậy phải sử dụng máy biến

áp có công suất lớn hơn công suất phía một chiều 1,35 lần Bộ chỉnh lu này chỉ sử dụng 3 Thyristor đấu katôt chung vì vậy việc điều khiển chúng là dễ dàng Tuy nhiên do công suất phía một chiều đòi hỏi lớn lên khi sử dụng bộ chỉnh lu này sẽ làm mất đối xứng giữa tải và nguồn Vì vậy, chỉnh lu tia 3 pha thờng đợc chọn khi công suất tải không quá lớn so với biến

áp nguồn cấp (để tránh gây mất đối xứng cho nguồn lới), và khi tải có yêu cầu không quá cao

về chất lợng điện áp một chiều Sử dụng mạch chỉnh lu này luôn cần có biến áp nguồn để có

điểm trung tính ra tải; và do sụt áp trong mạch van nhỏ nên thích hợp với phạm vi điện áp làm việc thấp Vì sử dụng nguồn 3 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 lu giảm đáng kể nên kích thớc

bộ lọc cũng nhỏ đi nhiều

b Chỉnh lu cầu 3 pha:

Đây là loại đợc sử dụng nhiều nhất trong thực tế vì có nhiều u điểm hơn cả Nó cho phép

đấu thẳng vào lới điện 3 pha, độ đập mạch rất nhỏ (5%), nếu có dùng biến áp thì gây méo lới

điện ít hơn các loại trên, đồng thời công suất máy biến áp cũng chỉ xấp xỉ công suất tải Công suất mạch chỉnh lu này có thể rất lớn, đến hàng trăm kw

Chỉnh lu cầu 3 pha sẽ đợc chọn khi cần chất lợng điện áp ra một chiều tốt vì đây là sơ đồ

có chất lợng điện áp ra tốt nhất trong các sơ đồ chỉnh lu thờng gặp Để giảm tiết diện dây quấn thứ cấp biến áp thì các cuộn dây thứ cấp biến áp có thể đấu tam giác

Nhợc điểm của chỉnh lu cầu 3 pha là sụt áp trong mạch van gấp đôi sơ đồ hình tia nên cũng không phù hợp với cấp điện áp ra tải dới 10 V

Kết luận:

Từ thực tế của yêu cầu thiết kế với yêu cầu về chất lợng điện áp một chiều tốt để có thể cung cấp cho cuộn kích từ của động cơ đồng bộ, đảm bảo cho việc tạo ra tốc độ đồng bộ theo yêu cầu và đợc duy trì lâu dài, với số liệu đã cho về giá trị điện áp, dòng điện, công suất kích từ, ta nhận thấy việc sử dụng mạch chỉnh lu dùng sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp

lý hơn cả

Chơng 3:

sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế.

I Sơ đồ nguyên lý mạch lực:

1 Sơ đồ

2 Nguyên lý hoạt động.

Thông thờng chỉnh lu cầu 3 pha không cần có máy biến áp lực Tuy nhiên do yêu cầu

điện áp phía một chiều là 75V cho nên cần phải có máy biến áo để giảm điện áp lới đặt vào bộ chỉnh lu

Trên mạch có tiếp điểm của 2 côngtăctơ CTT1 và CTT2 trong đó có 2 tiếp điểm thờng

đóng và 2 tiếp điểm thờng mở Các tiếp điểm này đóng mở để đảm bảo yêu cầu đóng mở trong quá trình khởi động và đảm bảo kích từ Điện trở RT là điện trở triệt từ có tác dụng tiêu tán năng lợng cảm ứng của dây quấn kích từ phía stato để tránh làm hỏng dây quấn kích thích Dây quấn kích thích là phần cố định đợc đặt trong roto của động cơ Khi có dòng điện kích từ một chiều chạy qua dây quấn kích thích sẽ tạo ra momen đồng bộ để kéo roto vào đồng bộ

Để khởi động động cơ đồng bộ theo phơng pháp khởi động không đồng bộ, ban đầu

đóng điện lới cấp cho stato Nhờ có dây quấn khởi động đặt trong roto nên nó sẽ tạo ra momen không đồng bộ làm cho roto quay Do dây quấn kích từ đợc đặt ở roto nên khi cấp điện cho stato thì thì trờng quay của stato quét nó với tốc độ đồng bộ sẽ tạo ra điện áp cao trên nó Tuy nhiên, nhờ tiếp điểm thờng đóng trong suốt quá trình này nên giây quấn kích từ đợc nối ngắn mạch qua RT Vì vậy năng lợng đợc tiêu tán qua RT để bảo vệ giây quấn kích từ (RT là điện trở khởi động, có thể cho dòng rất lớn đi qua trong thời gian ngắn) ở giai đoạn này thì bộ chỉnh lu vẫn hoạt động nhng cấp cho tải do tiếp điểm thờng hở làm hở mạch vì vậy dòng kích

từ qua dây quấn kích từ it = 0

Khi động cơ đạt đợc tốc độ gần bằng tốc độ đồng bộ thì côngtăctơ sẽ tác động Lúc này tiếp điểm thờng đóng, mở ra ngắt Rt ra khỏi mạch con tiếp điểm thờng hở đóng lại nhờ vậy bộ chỉnh lu sẽ cấp nguồn một chiều cho dây quấn kích từ vì vậy sẽ xuất hiện một momen đồng bộ tác dụng tơng hỗ với momen không đồng bộ, tăng tốc cho đồng bộ để kéo roto đồng bộ vào

đồng bộ

Vì một lý do nào đó mà động cơ cha thể vào đồng bộ mặc dù tốc độ vẫn cho phép vào

đồng bộ (côngtăctơ 2 vẫn đóng, côngtăctơ 4 vẫn mở thì mạch điều khiển sẽ giảm góc mở α

của Thyristor để dòng điện áp ra của chỉnh lu) Nhờ đó tăng dòng kích từ qua dây quấn kích từ vì vậy sẽ tăng momen đồng bộ và kéo roto vào tốc độ đồng bộ

Nếu động cơ cha vào đợc đồng bộ và tốc độ không cho phép vào đồng bộ nữa thì côngtăctơ 3 mở ra, côngtăctơ 4 đóng lại Lúc đó it = 0 và dây quấn kích từ lại đợc nối với Rt Vì vậy muốn động cơ vào đồng bộ thì phải tìm hiểu nguyên nhân và cố gắng khắc phục để

Bộ tạo xung răng ca tạo ra một xung răng ca tuyến tính nhờ sự phóng nạp của tụ C1 qua các tranzito Tr1 và Tr2 Khi Tr1 khoá, tụ C1 đợc nạp điện áp từ nguồn +E qua Tr2 tạo ra xung răng ca, khi Tr1 mở bão hoà tụ C1 phóng điện qua Tr1 về 0.

Bộ tạo nguồn điều khiển là giá trị điện áp đợc thiết lập nhờ điện áp đặt trên biến trở VR1 cộng với

điện áp phản hồi đa về từ máy phát tốc thông qua bộ điều chỉnh PI và bộ hạn chế tín hiệu dòng điện Giá trị điện áp này thay đổi tuỳ thuộc vào tốc độ của động cơ đồng bộ BĐ

Khâu so sánh có hai đầu vào là xung răng ca và điện áp điều khiển đợc tạo ra bởi việc cộng hai

điện áp là điện áp đặt lấy trên biến trở VR1 và điện áp phản hồi lấy từ máy phát tốc thông qua bộ điều chỉnh tỉ lệ tích phân PI Tín hiệu này sau đó đợc đa qua khâu hạn chế dòng rồi mới đa tới bộ so sánh để

bảo vệ các thiết bị không bị ảnh hởng bởi sự quá dòng Đầu ra của bộ so sánh là các xung chữ nhật Giá trị lôgic “1” đạt đợc khi xung răng ca lớn hơn điện áp điều khiển Khoảng rộng của các xung chữ nhật này phụ thuộc vào sự thay đổi của điện áp điều khiển Điện áp phản hồi càng nhỏ thì độ rộng xung càng lớn Điều này làm thay đổi góc mở của các thyristor trên mạch lực

Để đảm bảo mở chắc chắn các thyristor trên mạch lực dùng bộ tạo xung chùm bằng vi mạch 555 Sau đó đa vào cổng và (cổng AND) để trộn với xung chữ nhật ở đầu ra bộ so sánh Chu kỳ của xung chùm có thể chọn lựa để phù hợp với các thyristor đã có

Khâu khuếch đại sau cùng dùng sơ đồ đấu Dalingtơn với hai tranzitor Khâu này có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển các tiristo trớc khi đa vào cực điều khiển của chúng Khuếch đại ở đây là việc tạo ra

đủ công suất để mở các thyristor

Tín hiiêụ điều khiển sau đó đợc đa qua máy biến áp xung Biến áp xung có nhiệm vụ cách ly mạch lực với mạch điều khiển Mục đích là để đảm bảo các thiết bị trong mạch điều khiển không bị ảnh hởng bởi điện áp cao từ mạch lực Ngoài ra biến áp xung còn làm nhiệm vụ phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch đại xung và cực điều khiển van lực

Trên mạch điều khiển còn có các rơle: RL1 và RL2 làm nhiệm vụ điều khiển các tiếp điểm của chúng đóng cắt các côngtăctơ CTT1 à CTT2 trên mạch lực Điều này đợc tạo ra nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ là tự động cấp kích từ cho động cơ đồng bộ Còn bộ tạo trễ dung vi mạch 555 để tạo thời gian trễ khi cấp quá kích từ cho động cơ

Chơng 4:

Tính toán mạch lực.

U2, U2 , Umax: điện áp tải, điện áp nguồn xoay chiều, điện áp ngợc của van.

Để chọn van theo điện áp hợp lí thì điện áp ngợc của van cần chọn phải lớn hơn điện áp làm việc, chọn qua hệ số dự trữ kdtu = 2

→ Unv = kdtu Unmax = 272,22 (V)

* Dòng làm việc của van đợc tính theo dòng hiệu dụng

10

Với các thông số làm việc trên và chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt với đầy đủ diện tích toả nhiệt, không quạt đối lu không khí: thông số cần có của van động lực:Unv = 2 Ulv = 272,22 V

Uđmv = ki Ilv = 185,2 1,2 = 222,24 A

(Chọn hệ số dự trữ dòng điện ki = 1,2)

Ta đợc Thyristor C184C có các thông số sau:

Unmax = 300V

Iđm = 300A

dòng đỉnh Ipikmax = 300mA

áp xung điều kiển: Ug,max = 3,0

dòng tự giữ: Ih,max = 500mA

dòng dò: Irmax = 20mA

∆Umax = 1,8

s V d

2 Tính toán máy biến áp

Chọn máy biến áp 3 pha, 3 trụ sơ đồ đấu dây ∆/Y làm mát bằng không khí tự nhiện.Tính các thông số cơ bản:

+ Tính công suất biểu kiến của máy biến áp:

Công suất tối đa của tải Pđmax = Uđ0 Iđ = 158,8 555,556 = 88,22KW

→ Công suất máy biến áp nguồn Sba = 1,05 Pđ = 92,631 KVA

3

10.647,2985

,0

10.24.05,1

=

=η

P

+ Điện áp pha sơ cấp máy biến áp:

Up = 380V

+ Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp:

Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải:

Uđ0 cos(αmin) = Uđ + 2 ∆Uv + ∆Uđn + ∆Uba + ∆Uγ

Trong đó:

αmin = 10 0 là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lới

∆Uv = 2,8V là sụt áp trên Thyristor

∆Uđn = 0 là sụt áp trên dây nối

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

∆Uγ là sụt áp do hiện tợng chuyển mạch gây ra khi điện kháng phía Xc là đáng kể chọn ∆Uγ = 9% ∆Uđ = 11,7V

Chọn sơ bộ:

∆Uba = 7% Uđ = 7% 130 = 9,1V

Từ phơng trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:

∆Uđ0 = U d U v U dl U ba U 158,8V

)10cos(

7,11,1908,2.2130)

cos(

2

2

0 min

=++++

=

∆+

∆+

∆+

∆+

8,158

0 = =

u

d

k U

+ Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp:

I2 = I d 555,556 453,6A

3

2

63,67 21

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 = 50Hz Thay số ta đợc:

QFe = 147,62+ Đờng kính trụ:

d = 4.Q Fe = 4.147,62 =13,7cm

ππ

Chuẩn đoán đờng kính trụ theo tiêu chuẩn d = 14cm

Ta chọn chiều cao trụ là 32 cm

b Tính toán dây quấn.

+ Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp

W1 = 50.147,62.10 1,0 115,9

44,4

380

44,4

4

t

Fe B Q f U

Lấy W1 = 116 vòng

+ Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp

380

86,67 11

U

U

vòngLấy W2 = 21 vòng

+ 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)

+ Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp

75,2

801

J1 = 2,76

29

801

1 = =

S

I

A/mm2+ Tiết diện dây dẫn thứ cấp của máy biến áp

75,2

6,4531

c Kết cấu dây dẫn sơ cấp:

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

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

03,0607,0

5,1.232

21

=+

−

=

−

c n

g

k d

h h

vòngTrong đó: kc = 0,95 là hệ số ép chặt

h là chiều cao trụ

hg là khoảng cách từ gông đến cuộn sơ cấpChọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông là 1,5cm+ Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp

n11 = 2,69

43

11611

1 = =

W

W

lớp+ Chọn số lớp n11 = 3 lớp Nh vậy có 116 vòng chia thành 3 lớp, chọn 2 lớp đầu vào có

40 vòng, lớp thứ 3 có 116 – 3.40 = 36 vòng

+ Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp:

95,0

637,0.31k

d W

c

1

+ Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày S01 = 0,1 cm

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

+ Đờng kính trong của ống cách điện

Dt = dFe + 2 a01 – 2 S01 = 14 + 2,1 –2 0,1 =16,8 cm.

+ §êng kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp

Dt1 = Dt + 2S01 = 16,8 + 2.0,1 = 17 cm

+ Chän bÒ dÇy gi÷a 2 líp d©y ë cuén s¬ cÊp: cd11 = 0,1 mm

+ BÒ dµy cuén s¬ cÊp:

1

1+ n = + =

t D D

cm+ ChiÒu dµy d©y quÊn s¬ cÊp

L1 = W1 Π Dtb = Π 116 19,211 = 70 m

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

d KÕt cÊu d©y cuèn thø cÊp.

+ Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp

h1 = h2 = 20,8 cm

+ TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn 1 líp

03,045,1

8,20

13 2

c

d k

W

cm

+ §êng kÝnh trong cña cuén thø cÊ:

Dt2 = Dn1 + 2 a12 = 21,422 + 2 1 = 23.422 cm

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

+ BÒ dµy cuén s¬ cÊp

1+ n = + =

t D D

cm

⇒ r12 = 8,5665

2

133,172

Qcs1, Qcs2: phÇn do cuén s¬, thø cÊp chiÕm chç (mm2)

Scu1, Scu2 : tiÕt diÖn d©y s¬, thø cÊp, kÓ c¶ c¸ch ®iÖn (mm2)

n = =0,7

a c

l = =1

a b