Thiết kế hệ điều khiển CL

Thiết kế hệ điều khiển CL

Thiết kế hệ điều khiển CL

LỜI MỞ ĐẦU

Điều khiển là một lĩnh vực quan trọng trong đời sống xã hội Bất kì ở vị trí nào, bất cứ làm một công việc gì mỗi chúng ta đều tiếp cận với điều khiển

Nó là khâu quan trọng quyết định sự thành bại trong mọi hoạt động của chúng ta

Ngày nay, mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi nhưng động cơ điện một chiều vẫn tồn tại Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng Vì động cơ điện một chiều có đặc tính làm việc rất tốt trên các mặt điều chỉnh tốc độ (phạm vi điều chỉnh rộng, thậm chí từ tốc độ bằng 0) Nhưng độ tin cậy khi sử dụng động cơ một chiều lại thấp hơn so với động cơ không đồng bộ do có hệ thống tiếp xúc chổi than

Hệ thống điều khiển chỉnh lưu - động cơ một chiều cũng là một ứng dụng của kỹ thuật điều khiển Chỉnh lưu có điều khiển dùng Tiristo để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ Chỉnh lưu cũng có thể dùng làm nguồn điện chỉnh điện áp kích từ cho động cơ Hệ thống này thường được dùng cho các động cơ điện được cấp điện từ lưới xoay chiều

Đồ án thiết kế hệ điều khiển CL - Đ một chiều gồm 6 chương:

Chương1: Khái quát về điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

Chương 2: Khái quát về nguồn chỉnh lưu

Chương 3: Thiết kế nguồn chỉnh lưu động lực

Chương 4: Tính toán đặc tính điều khiển của động cơ

Chương 5: Thiết kế mạch điều khiển

Chương 6: Hệ thống điều khiển với phản hồi

Nội dung đồ án chắc chắn còn rất nhiều vấn đề cần bổ xung hoàn thiện,

em rất mong ý kiến đánh giá và nhận xét của các thầy cô cùng các bạn sinh viên

CHƯƠNG I KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

1.1 Đại cương về động cơ điện một chiều

1 Cấu tạo động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều chia thành 2 phần chính:

+ Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện

Trong các máy công suất nhỏ, cực từ chính là một nam châm vĩnh cửu

Trong các máy công suất trung bình và lớn, cực từ chính là nam châm điện

- Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc của máy điện và đổi chiều

+ Lõi thép cực từ phụ có thể là một khối hoặc có thể được ghép bởi các lá thép tùy theo chế độ làm việc

+ Xung quanh cực từ phụ được đặt dây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ được nối với dây quấn phần ứng

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

b Phần quay ( rôto)

Bao gồm các bộ phận chính sau:

- Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên

Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục

Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto

- Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua

Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng có bọc cách điện

Trong máy điện công suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện tròn Trong máy điện công suất vừa và lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình chữ nhật

- Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều

- Cơ cấu chổi than: dùng để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài

2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều

Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn phần ứng có dòng điện Iư Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt tác dụng làm cho rôto quay

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau, do có phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi

Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện

động Eư Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với

dòng điện Iư nên sức điện đông Eư còn được gọi là sức phản diện

Phương trình điện áp là:

3 Phân loại động cơ điện một chiều

Cũng như máy phát, động cơ điện được phân loại theo cách kích thích

từ thành các động cơ điện sau:

a Động cơ điện kích từ độc lập

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cuộn kích từ được cấp điện từ một nguồn điện ngoài độc lập với nguồn điện cấp cho mạch phần ứng

b Động cơ kích từ nối tiếp

Động cơ kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng

c Động cơ kích từ hỗn hợp

Động cơ kích từ hỗn hợp gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích

từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu

−

−

− R I E

2.1 Khái quát về điều khiển động cơ một chiều

1 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

Tùy theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những tính năng khác nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc, đặc tính cơ khác nhau Trong các đặc tính đó, quan trọng nhất là đặc tính cơ Đặc tính

cơ dùng để xác định điểm làm việc xác lập hoặc là khảo sát điểm làm việc

ổn định trong hệ thống truyền động điện

Đặc tính cơ của động cơ điện là mặt phẳng tọa độ giữa ω với momen ω = f(M)

Trong đồ án thiết kế này ta chỉ quan tâm tới loại động cơ một chiều kích từ độc lập

a Phương trình đặc tính cơ

Khi động cơ làm việc, rôto mang cuộn

ứng quay trong từ trường của cuộn cảm nên

trong cuộn ứng lại xuất hiện một sức phản điện

động có chiều ngược với điện áp đặt vào phần

ứng động cơ

Phương trình điện áp ở mạch phần ứng động cơ:

U = E + Iư ( Rư + Rf) Trong đó: + Uư : điện áp phần ứng ( V ) + E: sức điện động phần ứng ( V )

+ Rư : điện trở của mạch phần ứng (Ω) + Rf : điện trở phụ của mạch phần ứng + Iư : dòng điện mạch phần ứng

Sức điện động Eư của phần ứng động cơ là tỷ lệ với tốc độ quay của

55 , 9

n

=

ω ( rad/s) + p: số đôi cực từ chính

+ N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng + a: số đôi mạch nhánh song song

-+ n: tốc độ quay (vòng/phút) Mặt khác, mômen điện từ của động cơ:

Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì Mcơ = Mđt = M

Từ các phương trình trên ta có: đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

Khi toàn bộ các thông số điện của động cơ là định mức và không mắc thêm điện trở phụ vào mạch điện trở thì phương trình đặc tính cơ là:

Đặc tính cơ của phương trình này gọi là đặc tính cơ tự nhiên

Tốc độ ωo = Uư/k.Φ là tốc độ không tải lý tưởng

Khi phụ tải tăng dần từ Mc = 0 đến Mc = Mđm thì tốc độ động cơ giảm dần từ ωo xuống ωđm nên phương trình đặc tính cơ có dạng:

Với: Δω =

( )2

−

Φ k

R _độ sụt tốc trên đặc tính cơ

b Đặc tính cơ

Giả thiết phần ứng được bù đủ, từ thông

Φ = const thì phương trình đặc tính cơ của

động cơ một chiều kích từ độc lập tuyến

tính có dạng hàm bậc nhất y = ax + b nên

đường biểu diễn trên hệ tọa độ M0ω là một

đường thẳng cắt trục 0ω tại ωo với độ dốc

âm

2 Điều khiển tốc độ động cơ một chiều

a Chỉ tiêu điều khiển tốc độ

Điều khiển tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu sau:

R R k

= ω

( )k M

R k

U

2

−

− Φ − Φ

=

ω

ω ω

ω = o− Δ

M

M đ m

ω

ω đ m

ĐTT N

0

- Tính liên tục ( độ trơn của dải điều chỉnh)

ωi + 1 ≈ ωi: hệ thống điều khiển liên tục

ωi + 1 ≠ ωi : hệ thống điều khiển nhảy cấp Mong muốn γ → 1: hệ truyền động có thể làm việc ổn định ở mọi giá trong suốt dải điều chỉnh

- Dải điều khiển tốc độ

Dải điều khiển tốc độ ( D) là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mômen tải đã cho:

Mong muốn D càng lớn càng tốt

- Ngoài ra còn các chỉ tiêu khác như: chỉ tiêu kinh tế, kích thước…

b Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ một chiều

Về việc điều chỉnh tốc độ, động cơ một chiều có nhiều ưu điểm

so với các loại động cơ khác: điều chỉnh dễ dàng, chất lượng điều chỉnh cao trong một dải rộng…

Xét phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều:

Ta thấy rằng việc điều chỉnh động cơ điện một chiều có thể thực hiện được bằng cách thay đổi các đại lượng: Rư , Φ, Uư

Thực tế có 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều:

100 ω

ω ω

U

2

−

− Φ − Φ

=

ω

∗ Phương pháp 1: Thay đổi điện trở phần ứng

Đây là phương pháp kinh điển dùng để điều khiển tốc độ động cơ trong nhiều năm

- Nguyên lý điều khiển

Trong phương pháp này người ta giữ U = Uđm; Φ = Φđm và nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng

Độ cứng của đường đặc tính cơ:

Ta thấy khi điện trở càng lớn thì β càng

nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó

càng mềm hơn

Ứng với Rf = 0 ta có độ cứng tự nhiên βTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính

cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ

Như vậy, khi ta thay đổi Rf ta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính

f

dm R R

k M

+

Φ

−

= Δ

+ Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn

+ Chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản

∗ Phương pháp 2: Thay đổi từ thông Φ

- Nguyên lý điều khiển

Giả thiết U= Uđm; Rư = const Muốn thay đổi từ thông động cơ ta thay đổi dòng điện kích từ

Thay đổi dòng điện trong mạch kích từ bằng cách nối nối tiếp biến trở vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ

Bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa (Φ = Φmax) mà phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên chỉ có thể điều chỉnh theo hướng giảm từ thông Φ tức

là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức

→ Khi giảm Φ thì tốc độ không tải lý tưởng

tính cơ tự nhiên

Khi tăng tốc độ động cơ bằng cách

giảm từ thông thì dòng điện tăng và tăng

vượt quá mức giá trị cho phép nếu

mômen không đổi Vì vậy muốn giữ cho

dòng điện không vượt quá giá trị cho phép đồng thời với việc giảm từ thông thì ta phải giảm Mt theo cùng tỉ lệ

- Đặc điểm của phương pháp

+ Phương pháp này có thể thay đổi tốc độ về phía tăng

+ Phương pháp này chỉ điều khiển ở vùng tải không quá lớn so với định mức

+ Việc thay đổi từ thông không làm thay đổi dòng điện ngắn mạch

+ Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là phương pháp điều khiển với công suất không đổi

M

Φ đ m

- Đánh giá các chỉ tiêu điều khiển

+ Sai số tốc độ lớn: đặc tính điều khiển nằm trên và dốc hơn đặc tính tự nhiên

+ Dải điều khiển phụ thuộc vào phần cơ của máy Có thể điều khiển trơn trong dải điều chỉnh D = 3 :1

+ Tính liên tục: vì công suất của cuộn dây kích từ bé, dòng điện kích từ nhỏ nên ta có thể điều khiển liên tục với Φ ≈ 1

+ Phương pháp này được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi liên tục và kinh tế ( vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ = (1 – 10)%Iđm của phần ứng nên tổn hao điều chỉnh thấp)

→ Đây là phương pháp gần như là duy nhất đối với động cơ điện một chiều khi cần điều chỉnh tốc độ lớn hơn tốc độ điều khiển

∗ Phương pháp 3: Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp

- Nguyên lý làm việc

Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn (máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển…)

Ở phương pháp này: U = var;

Φđm = const; Rf = 0 Khi thay đổi phần ứng ( thay đổi

theo chiều giảm điện áp), vì từ thông của

động cơ được giữ không đổi nên độ cứng

đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ

không tải lí tưởng ωo = U /k.Φ thay đổi

tùy thuộc vào giá trị điện áp phần ứng

Do đó ta thu được họ đặc tính mới

song song và thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên tức là vùng điều khiển tốc

độ nằm dưới tốc độ định mức

- Đặc điểm của phương pháp

+ Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng thấp

+ Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh

+ Độ cứng đặc tính cơ cao và được giữ không đổi trong toàn dải điều chỉnh

ĐTT N

+ Chỉ thay đổi tốc độ về phía giảm

+ Rất dễ tự động hóa khi dùng chỉnh lưu có điều khiển

+ Phương pháp này điều khiển với mômen không đổi vì Φ và Iư đều không đổi

- Đánh giá chi tiêu điều khiển

+ Sai số tốc độ lớn ( sai số tốc độ bằng sai số tốc độ của đặc tính cơ tự nhiên)

+ Tính liên tục: điện áp của động cơ được điều khiển bằng bộ biến đổi Các bộ biến đổi hiện nay đều có công suất bé nên có thể điều chỉnh liên tục

+ Dải điều chỉnh có thể đạt được D = 10:1

→ Đây là phương pháp duy nhất có thể điều chỉnh liên tục tốc độ động

cơ trong vùng tốc độ thấp hơn tốc độ định mức đối với động cơ một chiều

⇒ Qua việc xét ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ta thấy phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng là triệt để và có nhiều ưu điểm hơn cả nên ta chọn phương pháp này để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

ª Các bộ biến đổi để điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ

∗ Hệ thống F - Đ ( máy phát - động cơ)

Hệ thống F - Đ là một trong các phương án điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng

- Nguyên lý điều khiển

Theo sơ đồ thì động cơ Đ1 biến đổi điện năng xoay chiều của lưới thành cơ năng trên trục của nó rồi truyền sang trục của máy phát F, máy phát F biến đổi cơ năng đó thành điện năng một chiều để cung cấp cho động cơ Đ, động cơ một chiều chuyển thành cơ năng trên trục làm quay máy sản xuất

Để điều khiển tốc độ động cơ cần điều khiển điện áp đặt trên hai đầu động cơ, thông qua sức điện động của máy phát: E = kMF.Φ.ωMF

Khi máy phát F được quay với tốc độ ωMF cố định, sức điện động của máy phát EMF phụ thuộc vào dòng kích từ IkMF theo luật đường cong

từ hóa: EMF = kMF.ωMF.α.IkMF

Xét phương trình đặc tính cơ:

R R

I k

k

D D

D MF kMF

D D

MF MF

MF MF

k

k

Φ

ω còn độ cứng đặc tính cơ: ( )

F D

D D D F

R R

tính cơ điền đầy cả 4 góc phần

tư của mặt phẳng tọa độ

- Đặc điểm của hệ F - Đ

+ Ưu điểm

Sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn

Phạm vi điều chỉnh tăng (cỡ 30:1; chỉ khi dùng trong mạch kín)

Điều chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh

Việc điều chỉnh tiến hành trên các mạch kích từ nên tổn hao nhỏ

Hệ điều chỉnh đơn giản

I kMF 2

I kMF 1

I kMF = 0

Đ C

TS Đ N

Đ C TS

I 0

ω o

Hiệu suất của hệ thấp ( không quá 75%)

Khác với máy phát điện một chiều, bộ biến

đổi trực tiếp biến dòng xoay chiều thành dòng một

chiều không qua một khâu trung gian cơ học nào

Hiện nay các Tiristo được dùng phổ biến để

tạo ra các bộ chỉnh lưu có điều khiển bởi các tính chất ưu việt của chúng: gọn nhẹ, tổn hao ít, tác động nhanh…

- Nguyên lý điều khiển

Động cơ điện một chiều nhận năng lượng từ lưới xoay chiều thông qua

bộ chỉnh lưu Bộ chỉnh lưu biến đổi điện lưới xoay chiều thành điện một chiều cấp điện cho phần ứng của động cơ điện một chiều

Khi điều khiển góc mở của các Tiristo ( tức là Tirito chỉ được mở khi điện áp anod dương hơn catod) ta điều khiển được điện áp phần ứng tức là điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

- Các chế độ làm việc

Chế độ dòng điện liên tục

Khi mômen tải tăng Mt ↑ thì dòng điện Iđc ↑ dẫn đến năng lượng điện từ tăng Khi điện áp nguồn nhỏ hơn sức điện động thì năng lượng của cuộn dây lớn làm cho năng lượng xả ra đủ sức để duy trì dòng điện đến thời điểm mở van kế tiếp

Khi ở chế độ dòng điện liên tục, điện áp chỉnh lưu

UCL = Udo.cosα Chế độ dòng điện gián đoạn

Do mạch của động cơ có điện cảm và điện cảm ấy có tích lũy và

xả năng lượng Nếu dòng điện nhỏ, lượng tích lũy năng lượng của cuộn dây nhỏ nên xả năng lượng nhỏ Vì vậy khi điện áp của lưới nhỏ hơn

T

∼

Ư

sức điện động của động cơ, năng lượng của cuộn dây xả ra để đảm bảo anod dương hơn catod không đủ duy trì tính chất liên tục của dòng điện Lúc này, dòng điện qua van trở về 0 trước khi van kế tiếp bắt đầu dẫn

Chế độ biên liên tục

Khi chuyển từ trạng thái dòng liên tục sang trạng thái dòng gián đoạn,

hệ sẽ phải qua một trạng thái giới hạn, đó là trạng thái biên liên tục

+ Đặc tính cơ của hệ thống

Chế độ dòng điện liên tục

Phương trình đặc tính cơ:

Thay đổi góc điều khiển α = ( 0 - π),điện áp của chỉnh lưu biến thiên từ

Udo – ( - Udo) và ta được họ đặc tính song song nằm ở nửa bên phải của hệ trục tọa độ {M, ω} Những đặc tính đó không tồn tại ở nửa mặt bên trái là do các van không cho dòng điện phần ứng đổi chiều

Khi đó tốc độ không tải lí tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển α

Và độ cứng đặc tính cơ: ( )

CL

dm R R

k +

→ Các đường đặc tính của hệ CL - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ

Chế độ dòng điện gián đoạn

Phương trình đặc tính cơ:

(λ γ)

γ λ λ γ α γ α γ ω

g

g U

k

o o

m

cot exp sin

sin cos

=

Khi làm việc ở chế độ dòng điện gián

đoạn, đường đặc tính cơ không là đường thẳng,

là đường cong có độ cứng thấp hơn

Biên giới vùng dòng điện gián đoạn là

đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục

và vùng dòng điện gián đoạn chính là tập hợp

các đường trạng thái biên {M ; ω } khi thay

M k

k

R R k

U M k

k

R R k

U

e

CL e

do e

CL e

.

cos

.

− 2

−

Φ

+

− Φ

= Φ

+

− Φ

=

μ μ

α ω

dm e

do o

k

U

Φ

=

cos α ω

0

Biên liên tục

ω

ω o 1

ω o 2

I bl t

ω bl t

I

α = 0

α = π/2

đổi góc α = ( 0 - π ) gần đúng là đường elip có các trục chính là các trục tọa

độ - đường cong nét đứt trên hình vẽ

- Đặc điểm của hệ CL - Đ

+ Ưu điểm:

Độ tác động nhanh cao, tổn thất ít, giảm tiếng ồn, hiệu suất lớn

Có khả năng điều chỉnh trơn (γ ∼ 1) với phạm vi điều chỉnh rộng

Khi điều chỉnh sâu hệ số công suất cosγ thấp nhất

∗ Hệ thống băm áp động cơ

Bộ băm áp một chiều dùng để biến đổi trị số điện

áp, dòng điện một chiều dựa trên nguyên lý đóng ngắt có

chu kì nguồn điện một chiều

- Nguyên lý điều khiển

Khi khóa K đóng dòng điện tăng làm tăng tốc độ

động cơ và tích lũy năng lượng điện từ cho điện cảm

trong mạch Trong thời gian khóa cắt, năng lượng điện từ đã tích lũy sẽ phóng qua Vo để duy trì dòng điện phần ứng

- Các chế độ làm việc

Chế độ dòng điện liên tục

Khi dòng và điện cảm trong mạch đủ lớn thì nănsg lượng điện từ đủ duy trì dòng điện cho đến khi bắt đầu chu kì mới Khi đó dòng phần ứng có dạng liên tục

Điện áp một chiều được điều chỉnh bằng bộ băm áp cung cấp cho phần ứng của động cơ

Điện áp môt chiều được băm với điện áp trung bình:

1

U T

U TB =θ = γ

V o

Ư

K +

-Ta điều chỉnh thông qua chu kì T Chu kì càng nhỏ ( tần số càng lớn

f = 1 /T) thì vùng gián đoạn càng nhỏ, chất lượng điều khiển càng cao

→ Điều khiển băm áp có chất lượng tốt hơn điều khiển chỉnh lưu khi tần số f cao

Chế độ dòng điện gián đoạn

Nếu dòng điện và điện cảm có giá trị nhỏ thì đường cong có dạng gián đoạn

Nếu dòng điện và điện cảm có giá trị giới hạn nào đó thì dòng điện có thể giảm đến 0 đúng vào thời điểm đầu của chu kì tiếp theo Khi đó ta có dòng biên liên tục

- Đặc tính cơ của hệ thống

Với dòng điện liên tục:

Phương trình đặc tính cơ

Để điều khiển tốc độ ta điều khiển

hệ số γ tức là điều khiển độ rộng xung điện

áp θ trong chu kì điện áp

Trong vùng liên tục, đặc tính cơ là

tập hợp các đường thẳng song song với tốc

độ không tải lý tưởng

dm o

Với dòng điện gián đoạn

Đặc tính cơ là các đường cong Cũng như trong hệ CL - Đ, ở chế độ này do mômen điện từ gián đoạn mà đặc tính cơ trở nên rất mềm

Biên giới liên tục là đường có dạng nửa hình elip nằm ở góc phần tư thứ nhất và có dạng nét đứt trên hình vẽ

- Đặc điểm:

+ Ưu điểm

Vốn đầu tư nhỏ, hệ đơn giản, chắc chắn

Độ cứng đặc tính cơ cao, xấp xỉ đặc tính cơ tự nhiên

+ Nhược điểm

Điện áp dạng xung gây ra tổn thất phụ lớn trong động cơ

Hệ thống có thể làm việc ở trạng thái dòng gián đoạn với những đặc tính kém ổn định và tổn thất năng lượng nhiều

M k

k

R R k

U M k

k

R R k

U

e ba e

e ba e

ba

.

.

¦ 1 2

¦

Φ

+

− Φ

= Φ

γ ω

CHƯƠNG II KHÁI QUÁT VỀ NGUỒN CHỈNH LƯU

Bộ chỉnh lưu là bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều Bộ biến đổi này có thể là chỉnh lưu không điều khiển và chỉnh lưu có điều khiển Các bộ chỉnh lưu có điều khiển có thể trao đổi năng lượng theo 2 phía: khi năng lượng truyền từ lưới xoay chiều sang tải bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu, khi năng lượng truyền theo chiều ngược lại từ tải một chiều về lưới xoay chiều thì bộ nguồn làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới Dưới đây ta xét một số sơ đồ chỉnh lưu thường gặp:

1 Chỉnh lưu cả chu kì với biến áp trung tính

a Sơ đồ động lực

Theo hình dạng sơ đồ thì biến

áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với

thông số giống hệt nhau, mỗi cuộn

làm việc ở nửa chu kì

+ Khi Tiristo T1 được mở sẽ có dòng điện chạy qua tải và duy trì T1 ở trạng thái dẫn tới lúc dòng điện bằng không, lúc đó điện áp đổi dấu và kích mở T2 ngay lập tức, T2 chuyển sang dẫn

0 α 1 α 2 α 3

t Tải điện cảm lớn

T2

U2 U2

T1

L

+ Đối với tải thuần trở thì dòng điện gián đoạn còn khi tải có điện cảm thì dòng điện gián đoạn hay liên tục là do năng lượng điện từ tích lũy trong cuộn dây lớn hay bé Wđt = L.i2/2 phụ thuộc vào L, i do α quyết định ( Nếu α càng lớn thì i2 càng lớn , vùng gián đoạn nhỏ đi) Khi tải điện cảm lớn tới mức dòng điện của van đang dẫn bằng 0 đã mở van kế tiếp thì đường cong điện áp, dòng điện là liên tục

d Nhận xét

+ Trong sơ đồ này, điện áp tải đập mạch trong cả hai nửa chu kì với tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp xoay chiều

+ Việc điều khiển các van bán dẫn ở đây tương đối đơn giản

+ Việc chế tạo biến áp phức tạp hiệu suất sử dụng biến áp xấu hơn

+ Điện áp ngược của các van bán dẫn phải chịu có trị số lớn nhất trong các sơ đồ chỉnh lưu: U nv = 2 2U2

+ Trong chỉnh lưu một pha nếu tải có dòng điện lớn và điện áp thấp thì sơ

đồ một pha chỉnh lưu cả chu kì với biến áp có trung tính có ưu điểm hơn

cả

2 Chỉnh lưu cầu một pha

a Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển có đối xứng

- Nguyên lý hoạt động:

Trong 1/2 chu kì điện áp anod của Tiristo T1 dương (khi đó catod T2

âm), nếu cấp xung điều khiển dồng thuận với điều kiện phải cả hai xung cùng một lúc thì T1, T2 sẽ dẫn Đến 1/2 chu kì sau điện áp đổi dấu, anod của T3 dương, catod của T4 âm, nếu có xung điều khiển đồng thời cho

cả 2 van thì các van sẽ được mở thông

0 α 1 α 2 α 3

t Tải điện cảm lớn

T3 L T2

R

- Nhận xét

Chỉnh lưu cầu một pha có chất lượng điện áp ra hoàn toàn giống như chỉnh lưu cả chu kì với biến áp trung tính nhưng điện áp ngược phải chịu nhỏ hơn:

Sơ đồ này được dùng với loại tải làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới

b Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng

Chỉnh lưu này được thực hiện bằng hai phương pháp khác nhau:

Với sơ đồ cùng cực tính thì điện áp tải là gián đoạn dù điện cảm bằng hoặc khác không Khi Ld ≠ 0 thí ở sơ đồ này Tiristo và Diod còn đóng vai trò xả năng lượng của cuộn dây thông qua nguồn Vì vậy cho nên không có phần âm điện áp và không có trả năng lượng về lưới mặc

Dòng điện chạy qua Tiristo và Diod là bằng nhau nên lựa chọn van bán dẫn và Diod bán dẫn thì cùng thông số dòng điện

+ Sơ đồ không cùng cực tính

Khi điện áp lưới đặt vào anod và catod của các van bán dẫn thuận chiều và có xung điều khiển thì việc dẫn thông các van hoàn toàn giống như sơ đồ trên Khi điện áp đổi dấu, năng lượng của cuộn dây được xả

ra qua các diod D1, D2 _ các van này đóng vai trò của diod ngược, do đó

mà các Tiristo sẽ tự động khóa khi điện áp đổi dấu

Hình dạng đường cong điện áp của sơ đồ cầu một pha không cùng cực tính trùng với đường cong điện áp của sơ đồ cầu một pha cùng cực tính và không có phần âm điện áp ( không có trả năng lượng về lưới)

Dòng điện của Diod và Tiristo không bằng nhau được thể hiện bằng khoảng dẫn của Diod và Tiristo khi tải điện cảm: ID > IT

Sơ đồ điều khiển đơn giản hơn, giá thành thiết bị giảm

- Sơ đồ cầu một pha có chất lượng điện áp tương đương với chỉnh lưu cả chu kì với biến áp trung tính nhưng có ưu điểm ở chỗ: điện áp ngược trên van bé hơn, biến áp dễ chế tạo, có hiệu suất cao hơn, dù vậy giá thành cao hơn gấp 2 lần

- Nếu tải có điện áp cao, dòng điện nhỏ thì việc chọn sơ đồ cầu là hợp lý, thường dùng sơ đồ điều khiển không đối xứng, chỉ khi nào tải làm việc

ở chế độ trả năng lượng về lưới thì mới dùng sơ đồ cầu điều khiển đối xứng

⇒ Tóm lại, các sơ đồ chỉnh lưu một pha cho ta điện áp với chất lượng chưa cao, biên độ đập mạch quá lớn, thành phần hài bậc cao lớn, điều này không đáp ứng cho nhiều loại tải Muốn có chất lượng điện áp tốt hơn chúng ta phải

sử dụng các sơ đồ có số pha lớn hơn

3 Chỉnh lưu tia 3 pha

a Sơ đồ

Biến áp ba pha với thứ cấp 3 cuộn dây

đấu Y có trung tính Các van bán dẫn nối

cùng cực tính, cực tính còn lại nối với 3

pha Tải được nối từ đầu nối cực tính của

van bán dẫn với dây trung tính

b Nguyên lý

Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van: khi anod của van nào dương hơn thì van đó mới được kích mở, thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau được coi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn Còn các Tiristo chỉ được mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc mở tự nhiên( như vậy trong chỉnh lưu tia 3 pha, góc mở nhỏ nhất

α = 0 sẽ dịch pha so với điện áp pha một góc là 30o)

Chỉnh lưu tia 3 pha được phân biệt bởi hai vùng mở khác nhau:

Khi α < π/6 thì việc mở van bán dẫn không phụ thuộc vào tải dạng gì Trong vùng mở điện áp dương các Tiristo dẫn liên tục: có sự chuyển mạch từ van này sang van kia,

không có sự hoàn trả năng lượng về

lưới Các đường cong Ud, Id liên tục

Khi α > π/6 thì Tiristo sẽ được

mở trong khoảng nào tùy thuộc vào

tích chất của tải: nếu tải thuần trở thì

đường cong điện áp và dòng điện là gián đoạn còn nếu tải điện cảm (nhất là điện cảm lớn) thì đường cong dòng điện và điện áp là các đường cong liên tục nhờ năng lượng dự trữ trong cuộn dây đủ lớn để duy trì dòng điện khi điện áp đổi dấu Với tải điện cảm, Tiristo được dẫn

có phần âm điện áp nên có sự trả năng lượng về lưới

Ud Id

+ Khi làm việc dòng điện chỉ chạy qua một pha với dây quấn thứ cấp nên hiệu suất sử dụng biến áp thấp do đó phải thiết kế biến áp có công suất lớn hơn làm giảm hiệu suất chung của hệ thống

+ Khi chế tạo biến áp động lực các cuộn dây thứ cấp phải được đấu Y với dây trung tính phải lớn hơn dây pha ( vì dây trung tính chịu dòng tải)

+ Mặc dù chỉnh lưu tia 3 pha có ưu điểm là điều khiển các van bán dẫn tương đối đơn giản nhưng nó cũng có nhược điểm là điện áp chỉnh lưu

có nhiều sóng điều hòa bậc cao biên độ lớn Do đó để nâng cao chất lượng dòng điện phần ứng ta phải thiết kế cuộn lọc với điện cảm lớn và phức tạp

+ Chỉnh lưu tia 3 pha thường được chọn khi: công suất tải không quá lớn

so với biến áp nguồn cấp, tải có yêu cầu không quá cao về chất lượng điện áp một chiều Đối với loại tải có điện áp một chiều định mức là 220V thì sơ đồ tia 3 pha có ưu điểm hơn cả

4 Chỉnh lưu cầu 3 pha

a Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng

+ Sơ đồ:

Sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối

xứng có thể coi như hai sơ đồ chỉnh lưu

tia 3 pha mắc ngược chiều nhau: 3

R

T1 T3 T5 L T6

T4 T2

Thứ tự các xung điều khiển:

Thời điểm

Xung chính

Xung đếm

Khi chúng ta cấp đúng xung điều khiển, dòng điện chạy từ pha có điện

áp dương hơn đến pha có điện áp âm hơn

Khi góc mở các Tiristo lớn lên tới góc α > 60o và thành phần điện cảm của tải nhỏ thì điện áp tải sẽ bị gián đoạn

b Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng

- Sơ đồ

Loại chỉnh lưu này được cấu tạo từ một

nhóm điều khiển và một nhóm không điều

khiển

- Nguyên lý

Phía điều khiển: Tiristo được dẫn thông từ thời điểm có xung mở cho đến khi mở Tiristo của pha kế tiếp Trong trường hợp điện áp tải gián đoạn Tiristo được dẫn từ thời điểm có xung mở cho đến khi điện áp dây đổi dấu

Phía không điều khiển: Các Diod tự động dẫn thông khi điện áp đặt lên chúng thuận chiều

Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng có dòng điện và điện áp tải liên tục khi góc mở của các van dẫn α < 60o, khi góc mở tăng lên và thành phần điện cảm của tải nhỏ, dòng điện và điện áp tải sẽ gián đoạn

T1 T2 T3

L R

- Nhận xét

+ Ta có thể coi mạch điều khiển của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng này như điều khiển một chỉnh lưu tia 3 pha nhưng hiệu suất sử dụng biến áp cao và chất lượng điện áp khá tốt với biên độ đập mạch nhỏ

+ So với chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng thì trong sơ đồ này việc kích mở các van điều khiển dễ dàng hơn nhưng biên độ đập mạch của điện áp chỉnh lưu lớn hơn, phần hài bậc 3 có giá trị lớn kéo theo cuộn kháng lọc cồng kềnh

⇒ Chỉnh lưu cầu 3 pha hiện nay là sơ đồ có chất lượng điện áp tốt nhất, hiệu suất sử dụng biến áp tốt nhất nhưng sơ đồ thì phức tạp nhất

5 Lựa chọn sơ đồ thiết kế

Sau khi phân tích đánh giá ưu nhược điểm của các sơ đồ chỉnh lưu, ta thấy đối với tải là động cơ điện một chiều có công suất nhỏ: P = 2,2kW và có điện áp một chiều định mức là 220V thì sơ đồ tia có ưu điểm hơn cả

Vì vậy ta chọn sơ đồ thiết kế là sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha nên có sơ đồ động lực dưới đây:

KT Ư

T 1 T 2 T 3

C B A

CHƯƠNG III TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐỘNG LỰC

Từ các số liệu ban đầu:

+ Số nhánh song song của phần ứng: 2a = 2

+ Tốc độ quay cho phép cực đại: n =3000 vòng/phút

+ Dòng kích từ định mức: ikt = 0,49A

3.1 Tính chọn van động lực

Van được chọn dựa vào điện áp ngược và dòng điện định mức

1 Điện áp ngược của van:

+ Điện áp làm việc của van:

Trong đó: Do sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha nên :

Hệ số điện áp ngược: k nv = 6 = 2 , 45

Hệ số điện áp tải:

+ Điện áp ngược mà van phải chịu:

( )V U

k

U nv = dtU. lv = 1 , 9 × 460 , 7 = 875 , 33

kdtU = 1,9 : hệ số dự trữ điện áp ( thường kdtU >1,6)

V k

U k U k

U

u

d nv nv

3

2

17,12

63

2 Dòng điện định mức của van

+ Dòng điện làm việc của van:

Do sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha nên

+ Dòng điện định mức của van được chọn dựa vào điều kiên làm mát

van

Chọn điều kiện làm mát van bằng không khí tức là làm mát tự nhiên

nhờ cánh tỏa nhiệt với đầy đủ diện tích bề mặt cho phép làm việc và

không có quạt đối lưu không khí Với điều kiện này thì cho phép van

làm việc tới 40%Iđmv

Dòng điện định mức của van cần chọn:

Iđmv = ki.Ilv = 3,5 x 6,9 = 24,15 (A)

Chọn ki = 3,5 : hệ số dự trữ dòng điện

3 Chọn van bán dẫn

Với Unv = 875,3(V) và Iđmv = 24,15(A), ta chọn được 3 Tiristo loại

T25N900COC có các thông số sau:

+ Điện áp ngược cực đại của van: Unv = 900(V)

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

+ Độ sụt áp trên van: ΔU = 1,9(V)

+ Dòng điện rò: Ir = 15mA

+ Điện áp điều khiển: Uđk = 1,4V

+ Dòng điện điều khiển: Iđk = 120mA

+ Đỉnh xung dòng điện: Ipik = 640A

+ Tốc độ biến thiên điện áp:

+ Thời gian chuyển mạch: tcm = 100μs

+ Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép: Tmax = 125oC

58 , 0 3

dU

/ 400

=

( )A I

k I

3.2 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu

Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu Δ/Y làm mát bằng không khí

tự nhiên

1 Công suất biến áp nguồn cấp

⇒ Sba = 3,4812kVA ( ks = 1,345: hệ số công suất do sơ đồ là chỉnh lưu tia ba pha)

2 Điện áp của các cuộn dây

- Điện áp cuộn dây sơ cấp bằng điện áp nguồn: U1 = 380V

- Phương trình cân bằng điện áp khi không tải:

Udocosαmin = Ud + ΔUv + ΔUba

Trong đó: + Ud = 220V: điện áp chỉnh lưu

+ ΔUv = 1,9V: sụt áp trên các van

+ ΔUba = ΔUr + ΔUL = 7%.Ud = 7% x 220 = 15,4V

(thường chọn ΔUba = (5 – 10)%Ud)

+ΔUdn _ sụt áp trên dây nối: ΔUdn = 0

+ αmin = 10o: góc dự trữ khi có suy giảm điện lưới

Từ phương trình trên ta có:

- Điện áp cuộn dây thứ cấp:

3 Dòng điện của các cuộn dây

+ Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp

Với sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha ta có:

VA

PkPk

Sba s d s 3481 , 2

85 , 0

10 2 , 2 345 , 1

U U

U

17 , 1

96 , 240 0

V U

U U

U U

U

o do

dn ba

v d

do

96 , 240 10

cos

0 5 , 14 9 , 1 220

cos min

= + + +

=

→

Δ + Δ + Δ +

+ Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp:

∗ Tính sơ bộ mạch từ

4 Tiết diện trụ của lõi thép

kQ = 6: hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát

Vì công suất biến áp nhỏ Sba = 3,4812kVA < 10kVA nên ta chọn trụ

chữ nhật có kích thước QFe = a.b với a_ bề rộng trụ; b_ bề dày trụ

∗ Tính toán dây quấn

7 Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp

(vòng)

Chọn mật độ từ cảm BT =1,35T ( BT tùy theo chất lượng tôn BT= (1 - 1,6)T )

8 Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp

(vòng) Lấy W2 = 237 vòng

9 Chọn mật độ dòng điện trong máy biến áp

Với máy biến áp công suất nhỏ, khi công suất trên 100W thì mật độ

dòng điện J = (2,5 – 3,5)A/mm2.Ta chọn J1 = J2 = 2,69A/mm2

2 29 50 3

2 , 3481 6

m

S k

cm a cm

b a

Q Fe

8 , 5

5 29

437 35 , 1 10 29 50 44 , 4

380

44 ,

U W

9 , 236 437 380

206 1

U

U I k

10 Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp

Chọn dây dẫn tiết diện tròn

Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn:

+ Tiết diện dây sơ cấp: S1 = 1,4314mm2

+ Đường kính dây: d1 = 1,35mm

+ Đường kính ngoài kể cả cách điện: dn = (1,43 – 1,46)mm

11 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn dây sơ cấp

12 Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp

Chọn dây dẫn tiết diện tròn

Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn:

+ Tiết diện dây thứ cấp: S2 = 2,573mm2

+ Đường kính dây: d2 = 1,81mm

+ Đường kính ngoài kể cả cách điện: dn = (1,9 – 1,93)mm

13 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn dây thứ cấp

Kết cấu dây quấn

Dây quấn kiểu đồng tâm được bố trí theo chiều dọc với mỗi cuộn dây

được quấn thành nhiều lớp dây Mỗi lớp dây được quấn liên tục các

vòng dây sát nhau, các lớp dây cách điện với nhau bằng bìa cách điện

2 1

1

69 , 2

74 , 3

mm J

I

2 1

1

4314 , 1

74 , 3

mm A S

I

2 2

2

69 , 2

9 ,

2

573 , 2

9 , 6

mm A S

I

∗ Kết cấu dây quấn sơ cấp

14 Tính sơ bộ vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp

(vòng) Lấy Wl1 = 87 vòng

Với: + h: chiều cao cửa sổ h= 13cm

+ dn = (1,43 - 1,46)mm: đường kính dây quấn kể cả cách điện Chọn dn = 1,45mm = 0,145cm

+ hg: khoảng cách điện với gông

17 Chiều dài trung bình của cuộn dây sơ cấp

Vì máy biến áp có trụ chữ nhật nên : l1= 2W1(atb1 + btb1)

Chiều dài trung bình mỗi cạnh của vòng dây sơ cấp

Chọn: cdo1 = 0,5cm: bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và trụ

→ l1 = 2.437.(6,725 + 7,525) = 12454cm = 124,54m

6 , 87 145

, 0

29 , 0 13

n

g l

d

h h W

02 , 5 87

437 1

1

l l

W

Wn

cm Bd

cd a

2

725 , 0 2 5 , 0 4 5 2 2

2 4

cm Bd

cd b

2

725 , 0 2 5 , 0 4 8 , 5 2 2

2 4

∗ Kết cấu dây quấn thứ cấp

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

cd22 = 0,1mm: bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp

21 Chiều dài trung bình của cuộn dây thứ cấp

, 0

386 , 0 13

6 , 3 65

237 2

2

l l

W

W n

2 , 9

2

764 , 0 2 2 725 , 0 4 5 , 0 4 5 2 2

2 2

4 4

2

2

2 12

1 1

2

cm a

Bd cd

Bd cd

a

a

tb

o tb

=

→

× + +

× +

× +

×

= +

+ +

Bd cd

2 2

4 4

2

2

2 12

1 01

2

=

→

× + +

× +

× +

×

= +

+ +

+

=

= 2(0,5 + 0,725 + 1 + 0,764) + 1

→c = 7cm

a22= 1cm_ khoảng cách giữa 2 cuộn thứ cấp

23 Kiểm tra kích thước cửa sổ

Kích thước của cửa sổ chỉ hợp lý khi bề dày các cuộn dây phải nhỏ

hơn chiều rộng cửa sổ Tức là phải thỏa mãn điều kiện sau:

Δc = c – 2Bd = ( 0,5 – 2)cm

Khoảng cách này cần thiết để đảm bảo cách điện và làm mát

Ta có: + Bề dày các cuộn dây:

Bd = Bd1 + Bd2 + cdt + cdn

= 0,725 + 0,764 + 0,5 + 0,5

→ Bd = 2,5cm

⇒ Δc = 7 – 2.2,5 = 2cm Thỏa mãn yêu cầu

24 Khoảng cách giữa 2 tâm trục

→VCu = 1,23dm3

30 Khối lượng khối đồng

MCu = VCu.mCu = 1,23 x 8,9 = 10,9kg

∗ Tính toán các thông số của máy biến áp

31 Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75o C

Lấy ρ = 0,0172Ω.mm2/m : điện trở suất của đồng

32 Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 75 oC

33 Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp

34 Sụt áp trên điện trở máy biến áp

ΔUr = Rba.Id = 1,03 12 = 12,36V

35 Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp

Bán kính trong cuộn dây thứ cấp:

36 Điện cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấp

54 , 124 0172 , 0 1

1 1

91 0172 , 0 2

2 2

437

237 49 , 1 6 , 0

2 2

1

2 1 2

W

W R R

10 314 10

3

764 , 0 725 , 0 01 , 0 13

725 , 4 237 8

10 314 10

3 8

7 2

2 2

7 2

2 1 12

2 2 2

ba ba

bk ba

X X

Bd Bd a

h

R W X

ππ

=

mH H

=

=

ω

37 Sụt áp trên điện kháng máy biến áp

38 Sụt áp trên máy biến áp

39 Điện áp trên động cơ khi có góc mở αmin =10o

U = Udocosαmin - ΔUv - ΔUba

= 240.96 cos10o – 1,9 – 15,05 = 220V

40 Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp

Ω

= +

= +

= 2 2 1 , 03 2 0 , 75 2 1 , 27

ba ba

9 , 6 03 , 1 100 2

=

U

I R

43 Điện áp ngắn mạch phản kháng

% 5 , 2 206

9 , 6 75 , 0 100 2

=

U

I X

44 Điện áp ngắn mạch phần trăm

45 Dòng điện ngắn mạch xác lập

V U

I X

I m U

x

d ba

d ba f x

59 , 8 12 75 , 0 3

.

3

→

=

= Δ

π

π π

V U

U U

05 , 15

59 , 8 36 ,

2 2

= Δ

→

+

= Δ + Δ

= Δ

% 2 , 4 100 2 , 3481

147 100

U I

ba

27 , 1

206 2

% 4 , 7 100 206

27 , 01 12 100

nm

46 Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại

Khi ngắn mạch đột ngột, dòng điện ngắn mạch gồm 2 thành phần: 1

thành phần chu kì và 1 thành phần tự do không chu kì Chính thành

phần tự do không chu kì làm trị số dòng điện ngắn mạch tức thời tăng

lên rất lớn Trị số dòng điện cực đại lúc đó là:

47 Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến

thiên của dòng điện chuyển mạch

dt

di s μ A dt

di

Sec A L

U dt

di

cp c

ba c

/ ) (

/ ,

/ , ,

.

.

max

max

100 10 11

0

5 10964 0023

0 2

206 6 2

Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt

48 Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu

%8,752,3481

12

Để giảm nhỏ thành phần xoay chiều của điện áp và dòng điện chỉnh

lưu ta nói với đầu ra của bộ biến đổi một bộ lọc Bộ lọc nhằm chủ yếu hạn

chế thành phần sóng hài bậc 1 Bộ lọc điện cảm là cuộn kháng ( lõi thép) nối

nối tiếp với phụ tải nên khi dòng điện ra tải biến thiên đập mạch, trong cuộn

kháng sẽ xuất hiện sức điện động tự cảm chống lại Do đó làm giảm sóng hài

nhất là các sóng hài bậc cao

1 Xác định góc mở cực tiểu và cực đại

- Góc mở cực tiểu: αmin = 10o là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới

- Từ công thức điện áp tải Ud = Udo.cosα ta thấy:

A I

A e

I

e I

I

pik

U U

ñn

640 4

, 232 1

2 , 162 2

1 2

5 , 2 45 , 3 max

2 max

=

−

−

π π