Thiết kế bộ nguồn cho mạ điện

Mạ điện là một lĩnh vực công nghệ bề mặt quan trọng áp dụng các phương pháp điện hoá và làm thay đổi về cơ, lý, hoá bề mặt kim loại.

LỜI NÓI ĐẦU

Mạ điện là một lĩnh vực công nghệ bề mặt quan trọng áp dụng các phương pháp điện hoá và làm thay đổi về cơ, lý, hoá bề mặt kim loại

Các sản phẩm của công nghệ mạ điện có mặt ở nhiều ngành trong nền kinh

tế, giữ vai trò quan trọng trong một số ngành công nghiệp khác nhau Các lớp bề mặt mạ có chức năng: Bền hoá học; bền ăn mòn; bền cơ học; tăng độ dẫn điện, điện từ; tăng độ cứng, dẻo; cho kích thước cực nhỏ của kỹ thuật vi điện tử, đến kích thước rất lớn cho các ngành công nghệ chế tạo máy, xây dựng, vô tuyến viễn thông, thiết bị y tế và đồ dùng sinh hoạt Việc chuyên môn hoá sử dụng các qui trình mạ kỹ thuật tạo mẫu bằng đúc điện đã đưa tới chố sản xuất được những công cụ và sản phẩm mà phương pháp chế tạo “cổ truyền” nhiều khi không làm được một cách tinh tế Hiện nay, sản phẩm của công nghệ mạ điện đã và đang thoả mãn dần dần các nhu cầu phát triển của kỹ thuật hiện đại

Các sản phẩm của công nghệ mạ rất khác nhau về ngoại hình, năng suất, chất lượng và giá thành bởi chúng hoàn toàn phụ thuộc vào qui trình của công nghệ

+ Nâng cao tính tự động hoá trong dây truyền

Ngoài các loại hình mạ Niken, đồng Crôm, vàng, bạc, kẽm Còn có các loại hình mạ đặc biệt như: mạ Cadim, mạ thiếc, mạ Chì, mạ sắt và đặc biệt hơn là mạ hợp kim để đáp ứng các nhu cầu ngành công nghiệp đòi hỏi: Độ dẫn địên cao; đặc tính từ đặc biệt; độ chịu mài mòn cao; có độ phản quang hoặc hấp

thụ ánh sáng; độ chống mài mòn cao trong điều kiện làm việc khắc nghiệt…

Đối với kim loại quí hiếm như: Platin, Titan, Vonfram, Molipelen do chúng

có tính chất đặc biệt như bền trong môi trường ăn mòn, hệ số phản xạ lớn (Platin), khó nóng chảy, chịu ma sát ở nhiệt độ cao (iridi, tali Gali), Cho nên cần chế tạo các chi tiết đòi hỏi yêu cầu cao của người ta chỉ dùng một lớp mạ các kim loại có tính chất đáp ứng nhu cầu, làm giảm giá thành chi tiết một cách đáng kể

Như vậy, sản phẩm mạ của công nghệ mạ điện có giá trị ngày càng cao trong nền kinh tế quốc dân nhất là trong lĩnh vực công nghệ cao hiện nay

Với các lý do nêu trên đề tài của em “Thiết kế bộ nguồn cho mạ điện” đã phần nào giải quyết yêu cầu đề ra của sản phẩm mạ

+ Phần III: Tính chọn mạch điều khiển.

Trong phần này em giới thiệu các khâu điều khiển Tiristor, lựa chọn sơ đồ các khâu sao cho việc kích mở các van bán dẫn một cách chắc chắn, làm việc tin cậy, tác động nhanh và diều khiển một cách dễ dàng

+ Phần IV: Xây dựng bài giảng điện tử “Nguyên lý hoạt động của máy biến áp”.

Phần này em đi xây dựng bài giảng dùng phương tiện hiện đại áp dụng vào trong quá trình dạy học

Đồ án này đã được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong Khoa Sư Phạm Kỹ Thuật - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là thầy Nguyễn Trung Sơn, thầy Nguyễn Xuân Lạc, thầy Lê Huy Tùng và thầy Bùi Ngọc Sơn - giáo viên trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ

án Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô về sự giúp đỡ quí báu đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Hà Nội: 6 - 2005

Sinh viên: Đỗ Thị Lương

PHẦN I:

TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN CHO MẠ ĐIỆN

Ngày nay mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi, xong nó vẫn không thể thay thế cho dòng điện một chiều trong nền công nghiệp nhiều

ngành nghề như: Ngành luyện kim (điện hoá, mạ điện, điện phân,…), giao thông vận tải, hầm mỏ,…

Để cung cấp cho tải dùng nguồn điện một chiều nói chung và tải mạ điện nói riêng, chúng ta thường sử dụng máy phát điện một chiều hoặc sử dụng bộ chỉnh lưu biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

+ Đối với máy phát điện một chiều ta có:

+ Máy phát điện một chiều tự kích thích

+ Máy phát điện một chiều kích thích độc lập

+ Đối với bộ chỉnh lưu: Nếu phân loại theo đặc tính điều khiển ta có:

+ Chỉnh lưu không điều khiển

+ Chỉnh lưu có điều khiển

Theo dạng nguồn cấp xoay chiều, ta có thể chia chỉnh lưu thành một pha hay ba pha Theo dạng của sơ đồ chỉnh lưu, chúng ta có thể phân loại chỉnh lưu thành; chỉnh lưu một lửa chu kỳ; chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ; chỉnh lưu cầu một pha; chỉnh lưu tia ba pha; chỉnh lưu cầu ba pha; chỉnh lưu tia sáu pha

I MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU.

Hầu hết các quá trình mạ đều dùng nguồn điện một chiều có công suất khác nhau nhưng điện thế chỉ từ 6 -12 V hay 24 V Để cấp điện cho tải một chiều người ta dùng máy phát điện một chiều:

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy phát cung cấp điện cho bể mạ:

Trong sơ đồ gồm có các phần tử sau:

- MF: là máy phát điện một chiều kích từ độc lập cung cấp điện áp cho quá trình mạ Sức điện động của máy phát được thay đổi bằng cách thay đổi dòng điện kích từ ikt

- ĐCK: Là động cơ không đồng bộ (động cơ sơ cấp) để quay máy phát MF

và máy phát kích từ FK

- FK: Là máy phát điện một chiều tự kích có công suất bé, nó cung cấp dòng kích từ ikt cho máy phát MF

Hoạt động của sơ đồ:

+ Khi đóng cầu dao CD xuống, lúc này ta đã cung cấp điện áp xoay chiều cho động cơ sơ cấp (ĐCK) Khi động cơ sơ cấp (ĐCK) làm việc nó cung cấp năng lượng làm quay phần ứng của máy phát điện một chiều kích từ độc lập (MF) và may phát điện tự kích (FK) Lúc này máy phát điện tự kích thích hoạt động sinh ra dòng điện một chiều cung cấp dòng điện kích từ cho máy phát điện kích từ độc lập, kết quả là máy phát điện kích từ độc lập hoạt động, sinh ra điện

áp một chiều cung cấp nguồn điện cho quá trình mạ

Qua việc phân tích sơ đồ nguyên lý hệ thống máy phát điện một chiều cung cấp cho bể mạ, ta thấy hệ thống máy phát có một số ưu, nhược điểm sau:

iktKT

+anốt

catốt

Chuyển dịch ion

+ Ưu điểm:

- Có thể đảo chiều dòng điện bằng cách đổi chiều dòng điện kích từ ikt

- Tạo ra dòng điện và điện áp liên tục, lý tưởng hơn so với chỉnh lưu Vì trong thành phần dòng, áp không chứa sóng hài bậc cao

- Điều chỉnh điện áp trong một phạm vi tải nhất định

+ Nhược điểm:

- Chế tạo và bảo quản cổ góp phức tạp

- Cổ góp mau hỏng

- Thiết bị cồng kềnh, khi làm việc có tiếng ồn lớn

- Do sự tiếp xúc giữa cổ góp và chổi than sinh ra tia lửa điện nên rất nguy hiểm khi vận hành

- Đường dây tải điện từ máy phát tới các bể mạ dài, tiết diện lớn, dẫn đến tổn hao trên đường dây lớn, không kinh tế

II BỘ CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂU

Ngày nay, do sự phát triển của kĩ thuật bán dẫn công suất lớn đã đưa ra nhiều ứng dụng của nó trong mạ điện, đó là chế tạo ra bộ nguồn chỉnh lưu biến đổi năng lượng điện xoay thành dòng điện một chiều dùng cho tải mạ, với những ưu điểm sau: Bộ nguồn chỉnh lưu có kích thước nhỏ, gọn, không tốn diện tích lắp đặt, không có phần quay, làm việc với hiệu suất cao, tác động nhanh, dễ

tự động hoá, dễ điều khiển và ổn định dòng, áp Thường trang bị một chỉnh lưu cho riêng một bể mạ, bố trí gần các bể mạ mà không sợ bị ăn mòn nhờ vậy nên

dây dẫn ngắn, điều chỉnh dòng và thế dễ dàng hơn cho từng bể mạ mà không làm ảnh hưởng tới bể khác.

1 Điều khiển bằng điều chỉnh biến áp tự ngẫu:

- Sơ đồ nguyên lý:

- Nguyên lí làm việc: Dùng một máy biến áp tự ngẫu để thay đổi điện áp lưới

xoay chiều từ trị số cao về trị số thấp hơn, rồi mới qua máy biến áp chỉnh lưu cấp điện áp cho bộ chỉnh lưu Do đó việc điều chỉnh điện áp ra trên tải được thực hiện thông qua máy biến áp tự ngẫu bằng cách dùng động cơ kéo con trượt trượt trên dây quấn thứ cấp máy biến áp

- Ưu, nhược điểm của sơ đồ:

Qua phân tích nguyên lý hoạt động, ta thấy cần phải có hai biến áp (một biến

áp tự ngẫu, một biến áp chỉnh lưu) nên giá thành đắt và cồng kềnh

Điều chỉnh điện áp bằng máy biến áp tự ngẫu có hệ số công suất cao, nhưng

ta phải dùng hệ thống chổi than - con trượt để lấy điện áp ra, do đó có tính trễ, khó khăn khi muốn điều chỉnh tinh, bộ chỉnh lưu diode dùng ít thuận tiện

2 Điều khiển bằng điều áp xoay chiều:

.

.

Hình 1.3 Điều chỉnh điện áp bằng bộ điều chỉnh điện áp xoay

3 Điều khiển bằng Tiristor:

Sơ đồ nguyên lý của bộ chỉnh lưu:

Các van bán dẫn thường được dùng trong các mạch chỉnh lưu là: Diôt và Tiristor

+ Diôt chỉ cho dòng chạy qua khi thế ở Anốt lớn hơn thế ở Catốt

+ Tiristor cho dòng chảy qua khi thoả mãn hai điều kiện:

- Thế ở Anốt lớn hơn thế ở Catốt

- Đồng thời phải có tín hiệu điều khiển

.

Bộ điều áp xoay chiều chỉnh lưuMBA chỉnh lưuDiode

Zt

ABC

.

.

.

MBAchỉnh lưu

chỉnh lưuDiode

Hoạt động của sơ đồ: Khi đặt điện áp xoay chiều u1 vào máy biến áp (MBA) thì ở đầu ra của MBA ta thu được một điện áp xoay chiều u2, điện áp này qua bộ chỉnh lưu sẽ cho ta điện áp một chiều cung cấp cho bể mạ.

- Một số ưu điểm của bộ chỉnh lưu:

+ Dễ tự động hoá

+ Dễ điều chỉnh và ổn định dòng, áp

+ Có thể thay đổi điện áp sau chỉnh lưu

+ Bộ chỉnh lưu có thể đặt ngay sát bể mạ: không tốn không gian đặt thiết bị; tổn thất trên đường dây ít

+ Dễ bảo quản, không bị ăn mòn trong môi trường mạ

+ Thiết bị gọn nhẹ: ví dụ để tạo ra 1kw điện năng một chiều, nếu dùng máy phát điện một chiều thì phải mất từ 10kg ÷ 15kg thiết bị, nhưng nếu dùng van bán dẫn thì ta chỉ cần 1kg ÷ 2kg thiết bị

+ Nhược điểm của bộ chỉnh lưu:

+ Cho dòng điện và điện áp gián đoạn, không lý tưởng bằng máy phát điện một chiều

+ Điện áp sau chỉnh lưu còn chứa thành phần sóng hài bậc cao, nên điện áp chỉnh lưu có sự nhấp nhô, không bằng phẳng Điều này làm nhiễu; ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của nhiều loại máy móc, thiết bị và các hộ dùng điện một chiều

Kết luận: Qua phân tích ưu nhược điểm của các thiết bị cung cấp một chiều cho

tải là mạ điện thì: Nếu chọn máy phát điện một chiều, để đáp ứng yêu cầu đòi hỏi của công nghệ mạ ta phải sử dụng máy phát điện một chiều có nhiều phần

tử, nghiều phiến góp, máy phát phải có công suất lớn để bù tổn hao, dẫn đến một

số vấn đề là cổ góp mau hỏng, cồng kềnh, không kinh tế, dễ cháy nổ, không an toàn cho người sử dụng và thiết bị, … nên trong thực tế ít dùng cho tải mạ điện

Như vậy chỉnh lưu có điều khiển với các ưu điểm: Thiết bị gọn nhẹ, tác động nhanh, tự động hoá, dễ điều chỉnh và ổn định dòng áp, … đáp ứng yêu cầu của

mạ điện nên được chọn làm nguồn cấp điện chủ yếu cho công nghệ mạ

III TỔNG QUAN VỀ MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN.

Theo dạng nguồn cấp xoay chiều, chúng ta có thể chia chỉnh lưu thành một pha hay ba pha

Trong đó chỉnh lưu một pha có 3 loại sau:

+ Chỉnh lưu một nửa chu kì

+ Chỉnh lưu cả chu kì với biến áp có trung tính

+ Chỉnh lưu cầu một pha:

- Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng

- Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng

Ngày nay, thường ít dùng chỉnh một nửa chu kì và chỉnh lưu cả chu kì với biến áp có trung tính, mặc dù hai loại này có sơ đồ nguyên lí mạch đơn giản nhưng chất lượng điện áp một chiều quá xấu, hiệu suất sử dụng máy biến áp thấp, công suất chỉnh lưu nhỏ chỉ dùng nạp ác quy, do đó không được dùng trong những mạch cần công suất lớn như mạ điện Ta không xét đến trong đồ án này

Đối với mạch chỉnh lưu có điều khiển thường có hiệu suất cao, ít phụ thuộc vào tải và độ gợn sóng điện áp ra nhỏ

Sau đây chúng ta đi phân tích một số mạch chỉnh lưu:

+ Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển

+ Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển

+ Chỉnh lưu tia sáu pha có cuộn kháng

+ Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng

+ Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng

Các thông số quan trọng của các sơ đồ chỉnh lưu là: Dòng điện và điện áp tải, dòng điện chạy trong cuộn dây thứ cấp máy biến áp; số lần đập mạch trong một chu kỳ, quan hệ của tần số sóng hài thấp nhất của điện áp chỉnh lưu với tần số điện áp xoay chiều

1 Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển:

Hoạt động của sơ đồ:

- Trong nửa chu kỳ đầu thế tại điểm A mang dấu “+”, còn thế ở điểm B mang dấu “ - ” Nếu đồng thời có tín hiệu điều khiển cho cả hai van bán dẫn T1 và T3, thì hai van mở cho dòng chạy qua (đối với tải thuần trở hoặc đối với tải có tính chất điện cảm) Còn đối với tải có chứa sức điện động E thì phải đồng thời có hai điều kiện trên và phải có thế tại A có gía trị lớn hơn sức điện động E thì hai van bán dẫn T1 và T3 mới cho dòng qua

- Đến nửa chu kỳ sau, điện áp tại A và B đổi dấu, thế tại A có dấu “ - ”, còn thế tại b có dấu “ + ” Nếu có xung điều khiển cho cả hai van T2 và T4 thì các van này sẽ mở thông (đối với tải thuần trở hoặc đối với tải có tính chất điện cảm) Nếu trong tải có thành phần sức điện động E thì phải có thêm điều kiện VB

≥ E thì hai van bán dẫn T2 và T4 mới cho dòng đi qua, để đặt điện áp lưới lên tải

Với điện áp một chiều trên tải có chiều trùng với nửa bán kỳ trướ

Minh hoạ đường cong dòng và áp tải khi tải có tính chất điện cảm (R + L), đối với tải cảm lớn, dòng liên tục, giá trị trung bình của điện áp ra tải được tính theo công thức:

α

2 2

U d

H.1.5 - Sơ đồ mạch điện và giản đồ đường cong dòng, áp tải khi tải là R + L

Điện áp ngược mỗi van phải chịu là: U nv = 2U2

- Chỉnh lưu cầu một pha cho chất lượng điện áp tương đối tốt, dòng điện qua van không quá lớn, tổng điện áp rơi trên van nhỏ Việc điều khiển đồng thời hai van bán dẫn gặp không ít khó khăn, nhất là xung điều khiển không đủ lớn Để khắc phục nhược điểm này mà chất lượng điện áp vẫn đáp ứng được, người ta dùng chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng Dùng chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng, có thể thực hiện bằng hai phương án khác nhau H.1.6 và H.1.7

Hai phương án này giống nhau ở chỗ: Điều có hai Tiristor và hai Diôt,

mỗi lần phát xung điều khiển chỉ cần một xung, điện áp một chiều trên tải và trị

số trung bình giống nhau, đường cong điện áp chỉ có phần điện áp dương nên sơ

đồ không làm việc với tải có nghịch lưu hoàn trả năng lượng về lưới Sự khác nhau giữa hai sơ đồ này được thể hiện rõ rệt khi làm việc với tải cảm lớn, lúc này dòng điện qua van điều khiển và không điều khiển có sự khác nhau

Cụ thể minh hoạ bằng đường cong điện áp với tải có tính chất điện cảm:

+) Phương án thứ nhất (H.1.6a) tương ứng với đường cong điện áp hình (H.1.6b) Khi điện áp ở thời điểm α1 xung điều khiển mở T1 trong khoảng thời gian từ α1 ữ π, lúc này điện áp ở Anod T1 dương, điện áp ở Catốt của D1 âm nên

13

ta có dòng chảy qua tải, qua T1 và D1 Đến khi điện áp u2 đổi dấu (điện áp ở Anod T2 dương) mà chưa có tín hiệu điều khiển mở T2, năng lượng của cuộn cảm được xả ra qua D2 và T1 Đến khi điện áp đổi dấu thì D1 bị khoá Tirisitor T1

sẽ bị khoá khi có xung mở Tiristor T2, kết quả là việc chuyển mạch các van điều khiển được thực hiện bằng cách mở van kế tiếp

Về trị số, thì dòng điện trung bình chạy qua van: I tb I d

2

1

Dòng điện hiệu dụng của van: Ihd = 0,71.Id

Điện áp qua tải: ( α)

U2f: Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

+) Với phương án thứ hai (H.1.7a) có đường cong minh hoạ bằng hình H.1.7b Khi góc θ = α1 cho xung điều khiển mở T1, trong khoảng thời gian (α1 ữ

π) Tiristor T1 và Diôt D1 cho dòng chảy qua tải Ki điện áp vào u2 bắt đầu đổi dấu, D2 mở ngay, T1 tự nhiên bị khoá lại, dòng id = Id chuyển từ T1 sang D2

Khi điện áp u2 đổi dấu, năng lượng ở cuộn cảm qua các Diốt D1, D2 làm cho các van này đóng vai trò như là Diốt ngược Chính vì thế mà các Tiristor sẽ tự động khoá lại khi điện áp nguồn u2 đổi dấu Từ đường cong dòng điện có thể nói rằng dòng qua Tiristor nhỏ hơn dòng qua Diốt.

Nhận xét:

- Nhìn chung các loại sơ đồ cầu một pha có chất lượng điện áp tương đương như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp trung tính, chất lượng điện áp một chiều như nhau, nên ứng dụng của chúng cũng tương đương nhau Mặc dù vậy ở chỉnh lưu cầu một pha có ưu điểm hơn thể hiện ở chỗ:

Điện áp ngược trên van bé: Unv = 2U2

Biến áp dễ chế tạo và có hiệu suất sử dụng cao: Sba = 1,23.Pd

Nhưng chỉnh lưu cầu một pha lại có số van nhiều gấp hai lần, nên giá thành cao hơn, sụt áp trên van lớn gấp hai lần, chỉnh lưu cầu đối xứng thì sơ

00

15

H.1.6b - Giản đồ đường cong dòng, áp

tải của sơ đồ H.1.6a

đồ điều khiển phức tạp => Như vậy không kinh tế.

- Các sơ đồ cầu một pha cho điện áp với chất lượng chưa cao, biên độ đập mạch quá lớn, thành phần đa hài bậc cao lớn, điều này không đáp ứng được cho nhiều loại tải Muốn có chất lượng điện áp tốt hơn chúng ta phải sử dụng sơ đồ nhiều pha hơn

2 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển:

Khi có biến áp nối Y trên mỗi pha a,b,c ta nối một van như hình H.1.8a, các van có thể đấu Catốt chung (hoặc Anôd chung), nếu ba van đấu Catốt chung cho

ta điện áp dương qua tải, còn trung tính biến áp sẽ là điện áp âm Ba pha a,b,c dịch nhau một góc 1200 theo các đường cong điện áp pha, chúng ta có điện áp của pha dương hơn điện áp của hai pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ Như vậy tại mỗi thời điểm đang xét bất kỳ luôn có một pha có điện áp dương hơn điện áp hai pha còn lại

Nguyên tắc mở thông van và điều khiển các Tiristor là khi Anôd của van nào dương hơn thì van đó được kích mở Tại thời điểm điện áp của hai pha giao nhau được gọi là góc thông tự nhiên của hai van bán dẫn (thời gian giao nhau tại: α = π6

(1 +2k))

Các Tiristor chỉ được mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông

tự nhiên (như vậy tromg chỉnh lưu ba pha, góc mở nhỏ nhất α sẽ dịch pha so với điện áp pha một góc là 300)

Theo hình H.1.8b,c tại mỗi thời điểm nào đó chỉ có một van dẫn, vậy mỗi van dẫn thông trong 1/3 chu kỳ Qua cả hai giản đồ đường cong dòng áp, ta thấy khi góc mở α ≤ 300 cho điện áp và dòng liên tục (H.1.8b), khi góc mở α > 300 đường cong điện áp bị gián đoạn (H.1.8c)

§ç thÞ L¬ng L¬p: S ph¹m kü thuËt ®iÖn - K46

T1a

c

H.1.8a - Sơ đồ mạch động lựcchỉnh lưu tia ba pha

Tuy nhiên trong cả hai trường hợp dòng trung bình của các van đều bằng 1/3Id trong khoảng thời gian van dẫn dòng điện của van bằng dòng điện của tải, trong khoảng thời gian van khoá dòng điện qua van bằng không Điện áp của van phải chịu bằng điện áp dây giữa pha có van khoá với pha có van đang dẫn.Cùng góc mở α nhưng với tải khác nhau sẽ cho các đường cong dòng, áp cũng khác nhau, mô tả như hình H.1.9 so sánh giữa tải thuần trở và tải cảm.

H.1.9 a) - Tải thuần trở b) - Tải thuần cảm

+ Khi tải thuần trở dòng điện và điện áp tải liên tục hay gián đoạn phụ thuộc vào góc mở của các Tiristor Nếu góc mở của các Tiristor α ≤ 300 thì các đường cong Ud, Id liên tục, khi góc mở α > 300 điện áp và dòng điện tải sẽ bị gián đoạn+ Khi tải có tính chất điện cảm (nhất là tải cảm lớn) dòng điện và điện áp là các đường cong liên tục do phần tử điện cảm tích luỹ năng lượng, việc tích luỹ năng lượng đủ lớn để duy trì dòng điện khi điện áp đổi dấu Đường cong nét đậm trên hình H.1.9b mô tả điện áp chỉnh lưu của tải cảm

Trị số trung bình của tải:

- Nếu điện áp tải liên tục: Ud = Udocosα

- Nếu điện áp tải giãn đoạn:   







 − +

3 sin 1

do d

U U

Trong đó:

Udo = 1,17.U2f điện áp chỉnh lưu tia ba pha khi van là Diôt

U2f: Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

So với chỉnh lưu một pha thì chỉnh lưu tia ba pha có chất lượng điện áp một chiều tốt hơn, biên độ điện áp đập mạch tốt hơn, việc điều khiển các Tiristor tương đối đơn giản Nhờ có biến áp ba pha ba trụ mà từ thông lõi thép là từ thông xoay chiều không đối xứng làm cho công suất của biến áp phải lớn, nếu ở đây biến áp được chế tạo từ ba biến áp một pha thì công suất các biến áp con lớn hơn nhiều Khi chế tạo biến áp động lực các cuộn dây thứ cấp phải được đấu Y với dây trung tính phải lớn dây pha vì dây trung tính phải chịu một dòng điện bằng dòng điện qua tải

3 Chỉnh lưu tia sáu pha có cuộn kháng:

Sơ đồ chỉnh lưu ba pha có chất lượng điện áp chưa thật tốt lắm Khi cần chất lượng điện áp tốt hơn, chúng ta phải sử dụng sơ đồ nhiều pha hơn, một trong sơ

đồ đó là chỉnh lưu tia sáu pha

Sơ đồ tia sáu pha gồm: một máy biến áp ba pha, 6 Tiristor, 6 cuộn khámg thứ cấp Sơ đồ mạch được bố trí như hình H.1.10a

Trên mõi trụ của máy biến áp ba pha đặt ba cuộn dây(một cuộn sơ cấp, hai cuộn thứ cấp giống nhau và ngược pha), các cuộn dây thứ cấp giống nhau tạo ra hai hệ thống điện áp ba pha lệch nhau 1800: uA, uB, uC, u’A, u’B’, u’C, điện áp các pha dịch nhau một góc 600

H.1.10 - Chỉnh lưu tia sáu pha

a - Sơ đồ mạch điện; b - Giản đồ đường cong điện áp ra

Các Tirisitor được mở tuần tự theo thứ tự T1,6,2,4,3,5: sáu Tiristor được chia thành hai nhóm K chung, nhóm một gồm các Tiristor T1,T2,T3 tạo ra điện áp tải Ud1; nhóm hai gồm T4,T5,T6 tạo ra điện áp tải Ud2 Cuộn kháng cân bằng sẽ hấp thụ hiệu điện áp (Ud1 - Ud2) Điện áp đặt lên tải có trị số là: Ud = (Ud1 + Ud2)/2 Tại mỗi thời điểm luôn có hai Tiristor cùng dẫn, một của nhóm thứ nhất, một của nhóm thứ hai Dạng sóng điện áp tải được mô tả như hình H.1.10b, theo dạng sóng của tải thì ta thấy rằng mỗi van dẫn thông trong thời gian 1/6 chu kỳ

Điện áp tải trung bình: Ud = (Ud1 + Ud2)/2 = α

2

6 3

Công suất của máy biến áp sử dụng: S = 1,26Pd

Với dạng sóng điện áp như trên, ta thấy chất lượng điện áp chỉnh lưu coi như

là tốt nhất, dòng bằng phẳng hơn, có ý nghĩa với tải cảm lớn Trong trường hợp

đó ta có thể dùng van mhỏ nhưng vẫn có thể tạo ra bộ nguồn với dòng tải lớn.Nhưng nếu dùng sơ đồ này thì có một vấn đề khó khăn là: việc chế tạo máy biến áp với sáu pha thứ cấp ngược nhau 1800 là hết sức khó khăn, cộng thêm việc chế tạo cuộn kháng cân bằng lên càng tăng thêm tính phức tạp cho công việc chế tạo và bảo quản

4 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng:

H.1.11a - Sơ đồ động lực mạch chỉnh lưu cầu ba pha

Sơ đồ cầu chỉnh lưu ba pha gồm 6 Tiristor chia làm hai nhóm:

- Nhóm Catốt chung gồm ba Tiristor T1,T3, T5 tạo thành một chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp dương

- Nhóm Anốd chung gồm ba Tiristor T2,T4, T6 tạo thành một chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp âm

- Góc dẫn dòng của mỗi tiristor là: λ = 2π/3

- Giá trị cực đại của ud1 và ud2 lệch nhau góc π/3

Như vậy sơ đồ cầu ba pha có thể coi như là hai sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha mắc ngược nhau

Điện áp các pha thứ cấp của máy biến áp là ua, ub, uc; góc mở α được tính từ lúc giao điểm của các nửa hình sin

Hoạt động của sơ đồ:

- Giả sử tại thời điểm đang xét có hai Tiristor T4 và T5 đamg dẫn dòng, khi điện áp ở Anôd của Tiristor T5 là điện áp ở pha c, còn điện áp đặt lên Catốt của Tiristor T4 sẽ là điện áp ở pha b (thế ở pha c lớn hơn thế ở pha b: Vc > Vb) Tại

thời điểm θ =π + α

6

1 cho xung điều khiển mở Tiristor T1, lúc này điện áp ở pha a lớn hơn điện áp ở pha c làm Tiristor T5 bị khoá lại; hai Tiristor T4 và T1 mở thông cho dòng qua Tương tự khi tác động xung điều khiển lệch nhau một góc

mở thông

θ0 θ1 Thứ tự mở vanθ3 θ5 θ2 θ6 θ4

t

b)

23

H1.11c - Thứ tự mở van

H.1.11b - Giản đồ đường cong dòng áp của chỉnh lưu cầu đối xứng.

Khi chúng ta cấp đúng xung điều khiển, dòng điện sẽ được chạy từ pha có điện áp dương hơn về pha có điện áp âm hơn Trong khoảng thời gian θ1 ữ θ2 ta

Điện áp ngược mỗi van phải chịu sẽ bằng không khi van dẫn và bằng điện áp dây khi van khoá Cụ thể ta xét với điện áp van Tiristor T1, trong khoảng thời gian θ1 ữ θ3 van dẫn nên điện áp ngược của van Unv = 0, trong khoảng thời gian

θ3 ữ θ5 van bị khoá nên Unv = Uab đặt lên T1…

Khi điện áp trên tải liên tục, trị số điện áp trung bình sẽ là:

Ud = Ud1 - Ud2 = 3π6 U2 cosα

Khi góc mở α≤ 600 và khi α > 600 ta có giản đồ:

Qua hai giản đồ trên ta thấy khi góc mở α > 600 thì điện áp tải bị giãn đoạn Trong những trường hợp này khi dòng chạy từ pha này sang pha kia là do các van bán dẫn có phân cực thuận theo điện áp dây đặt lên chúng cho tới khi điện

áp đổi dấu, các van bán có phân cực ngược nên chúng tự khoá

Sự phức tạp của chỉnh lưu cầu đối xứng là cần phải mởđồng thời hai van bán dẫn theo đúng thứ tự pha, do đó gây không ít khó khăn khi vận hành, chế tạo, điều khiển và sửa chữa Mặc dù vậy sơ đồ này cho ra chất lượng điện áp tốt nhất

5 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng:

Đặc điểm của sơ đồ là: Một nhóm sử dụng ba Tiristor còn nhóm kia sử dụng ba Diốt Có thể coi sơ đồ đang xét tương đương với hai sơ đồ ba pha hình tia nối tiếp nhau, làm việc độc lập trên cùng một phụ tải.

Giản đồ mô tả nguyên lý tạo điện áp chỉn lưu, sóng điện áp tải, khoảng dẫn của các van T1, T2, T3, D1, D2, D3 Các Tiristor mở thông cho dòng chảy qua từ thời gian có xung điều khiển đến khi mở Tiristor của pha kế tiếp Tại thời điểm t1 có xung điều khiển mở T1, T1 mở thông cho tới thời điểm t3 (thời điểm phát xung mở Tiristor T2)

a b ca

Trong trường hợp điện áp tải gián đoạn Tiristor được dẫn từ thời điểm có xung mở cho đến khi điện áp dây đổi dấu.

Các Điốt dẫn thông khi điện áp đặt lên chúng thuận chiều (D1 phân cực thuận trong khoảng thời gian t4 ữ t6 và nó sẽ bị khoá khi điện áp ở pha b âm hơn)

Dòmg, áp bị giãn đoạn còn tuỳ thuộc vào góc mở α của các Tiristor Qua phân tích ta thấy khi góc mở α của các van bán dẫn nhỏ hơn 600 thì cho điện áp liên tục, khi góc mở α tăng lên lớn hơn 600 và thành phần điện cảm của tải nhỏ, dòng điện và điện áp bị giãn đoạn

Theo dạng sóng điện áp tải, trị số điện áp trung bình trên tải bằng không khi góc mở đạt tới 1800 Người ta có thể coi điện áp trung bình trên tải là kết quả của tổng hai điện áp tải chỉnh lưu tia ba pha

Utb = π

2

6

3 U2(1 + cos α)Như vậy việc kích mở các van điều khiển trong chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng dễ dàng hơn, sơ đồ điều khiển đơn giản, rẻ tiền (kinh tế) nếu tải thuần trở sẽ luôn cho dòng liên tục Nhưng điện áp chỉnh lưu chứa nhiều thành phần sóng hài, các điều hoà bậc cao của tải và của nguồn lớn, cần phải lọc điện áp trước khi đưa tới tải

So với chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng thì việc kích mở các van đơn giản hơn, nó giống như điều khiển các van trong chỉnh lưu hình tia Chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng cho chất lượng điện áp tốt nhất, hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt Sba = 1,047Pd Tuy nhiên đây cũng là sơ đồ phức tạp nhất, hai van cùng mở lên tổn hao công suất lớn

CCC1

Mật độ dòng điện cao sẽ thu được lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn, sít chặt đồng đều Vậy để nâng cao chất lượng mạ đòi hỏi chất lượng dòng điện một chiều với mật độ cao, độ ổn định lớn và chất lượng điện áp tốt.

Nếu chọn chỉnh lưu cầu một pha, tuy chất lượng điện áp tương đối tốt nhưng mật độ không cao, biên độ đập mạch lớn, thành phần đa hoà bậc cao lớn, hiệu suất sử dụng máy biến áp xấu và công suất chỉnh lưu nhỏ nên không đáp ứng yêu cầu của mạ vậy không chọn sơ đồ này

Chỉnh lưu tia ba pha không chọn vì máy biến áp sử dụng cho mạch này là biến áp ba pha ba trụ nên từ thông trong máy biến áp không đối xứng làm cho công suất máy biến áp lớn, dẫn đến hệ số sử dụng công suất của máy biến áp tồi, dòng điện trên dây trung tính lớn đúng bằng dòng qua tải

Chỉnh lưu tia sáu pha cũng không chọn vì việc chế tạo máy biến áp với sáu pha thứ cấp có hai cuộn lệch nhau 1800 và cuộn kháng cân bằng là hết sức khó khăn

Nếu chọn chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng, tuy sơ đồ này cho điện áp chỉnh lưu có chất lượng cao, nhưng điều phức tạp ở chỗ là điều khiển đồng thời

cả hai van bán dẫn nên gây không ít khó khăn khi vận hành điều khiển và sửa chữa

Vì thế mà em chọn sơ đồ cầu điều khiển không đối xứng là phù hợp nhất, sơ

đồ này cho chất lượng điện áp tốt nhất, việc điều khiển đơn giản, sử dụng công

suất của máy biến áp tốt, đáp ứng yêu cầu đòi hỏi của công nghệ mạ Với máy biến áp nguồn là máy biến áp ba pha, phía sơ cấp đấu tam giác, còn phía thứ cấp đấu sao.

Sơ đồ mạch động lực:

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT3

T h

ø t

ù m

ë v a n

C

CC1

CC1

CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H1.

12b

- Giả

n đồ đườ

ng con

g dòn

g và

áp tải

00

IT3

Thø

tù

më van

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1.

1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1.

1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g co n

g d ò n

g

và á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë va n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

§Ò tµi: ThiÕt kÕ bé nguån cho m¹ ®iÖn §å ¸n tèt nghiÖp

R C cc2 T1

CCC1

R

LTải

CCC1

CCC1

CCC1R

R

C

C

CCC1

CCC1CC1

CCC1CC1

H.2.1 - Sơ đồ mạch động lực

CC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT3

T h

ø t

ù m

ë v a

C

CC1

CC1

CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H1.

12b

- Giả

n đồ đườ

ng con

g dòn

g và

áp tải

00

IT3

Thø

tù

më van

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1.

1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1.

1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë v a n

CC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g co n

g d ò n

g

và á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë va n

C1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a

§Ò tµi: ThiÕt kÕ bé nguån cho m¹ ®iÖn §å ¸n tèt nghiÖp

ii TÍNH CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC.

Hai thông số cần quan tâm nhất khi chọn van bán dẫn cho chỉnh lưu là điện

áp và dòng điện Các van động lực được lựa chọn dựa vào các yếu tố cơ bản là: dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều kiện toả nhiệt, điện áp làm việc

Các thông số cơ bản của van động lực được tính như sau:

1 Điện áp ngược của van:

845,1818 63

6

u

d nv nv

lv

k

U k U k

Trong đó:

U lv , U 2 , U d : Điện áp ngược của van, nguồn xoay chiều,của tải.

k nv , k u : các hệ số điện áp ngược và điện áp tải Các hệ số này tra

Điện áp ngược của van cần chọn:

7,37845,18.2

k dtU thường được chọn trong khoảng(1,6÷2) Chọn k dtU = 2

2 Dòng điện làm việc của van:

Dòng điện làm việc của van được chọn theo dòng điện hiệu dụng chạy qua van Ilv = Ihd Theo công thức (8-4)TL1 dòng điện hiệu dụng được tính:

.675,288500

.3

I hd , I d - Dòng điện hiệu dụng của van và dòng điện tải;

k hd - Hệ số xác định dòng điện hiệu dụng tra bảng (8-2)TL1

.3

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1.

1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1.

1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G iả

n đ

ồ đ ư ờ n

g co n

g d ò n

g

và á

p tả i

00

IT3

T h

ø

tù m

ë va n

CC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

CCC1CC1CC1KAPT

.

K0ĐDMKKCBA

H 1 1 2

b

- G i ả

n đ

ồ đ ư ờ n

g c o n

g d ò n

g v

à á

p t ả i

00IT 3

T h

ø t

ù m

ë v a n

Iđmv = ki.Ilv = 1,6.Ilv = 1,6 288,675 = 462 (A).

Chọn ki = 1,6 (Ilv = 60%.Idm): Hệ số dự trữ dòng điện

+) Từ các thông số Unv = 37,7 (V)và Iđmv = 462 (A) ta chọn:

Theo bảng (8-6)TL1 ta chọn 3 Diốt loại SH04C500 có:

- Dòng điện định mức của van: Iđmv = 500 (A)

- Điện áp ngược của van: Unv = 400 V)

- Đỉnh xung dòng điện lớn nhất: Ipik = 5500 (A)

- Dòng điện rò: Ir = 50 (mA)

- Sụt áp trên van: ∆U =0,85 (V).

- Nhiệt độ cho phép: Tcp = 1800C

Theo bảng (8-7)TL1 ta chọn 3 Tiristor loại TN433-04 có:

- Dòng điện định mức của van: Iđmv = 500 (A)

- Điện áp ngược của van: Unv = 400 V)

- Đỉnh xung dòg điện lớn nhất: Ipik = 7200 (A)

- Dòng điều khiển: Ig = 150 (mA)

- Điện áp điều khiển: Ug = 3 (V)

III TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU.

Máy biến áp dùng cho mạch chỉnh lưu thường có độ dự trữ công suất lớn vì dòng thứ cấp rất lớn, cách điện phải đạt yêu cần, nhất là phải chú ý đến các vấn

đề cách điện vì dòng thứ cấp rất lớn phát sinh ra nhiệt nhiều

Đồng thời máy biến áp ta sử dụng trong việc mạ điện phải kín Vì trong khi

mạ hơi của các muối dùng để mạ, hay các chất phụ gia và chất xúc tác… có tính ôxy hoá cao do đó ta phải có vỏ để bảo vệ máy biến áp bằng cách thiết kế thùng dầu để cho máy biến áp vào

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải:

ba dn

v d

=

∆U v (V): Là tổng điện áp sụt trên van.

x r

10.5.0000172,

21,68

10cos

9.02,025,218

min

=+++

=

∆+

∆+

∆+

=

v d

do

U U

U U

Điện áp thứ cấp của máy biến áp:

34,2

68,21

=

=

u

do k

U

(V)

Trong đó:

Udo - Điện áp không tải máy biến áp [V]

ku - Hệ số điện áp chỉnh lưu tra bảng (8-1)TLI, ku = 2,34

2 Dòng điện thứ cấp của máy biến áp:

25,408500

.3

2

I2 - Dòng điện thứ cấp của máy biến áp

Id - Dòng điện định mức của tải

3 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp:

953,925,408.380

265,9

1

2 2

U

U I k

Trong đó:

I1 - Dòng điện sơ cấp của máy biến áp

kba - Hệ số của máy biến áp kba = U2/U1

U1, U2 - Điện áp sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp

4 Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp:

Uf = 380 (V)

5 Công suất tối đa của máy biến áp:

Pdmax = Ud0 Id = 21,68 500 = 10840 (w)

Trong đó:

Pdmax - Công suất tối đa của tải (W)

Udo - Điện áp không tải máy biến áp (V)

Id - Dòng điện tải (A)

6 Công suất biểu kiến của máy biến áp:

Sba = ks Pdmax = 1,05 10,84 = 11, 382 (kVA)

Trong đó: ks = 1,05: Hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực, tra bảng 2)TL1

(8-*) Tính sơ bộ mạch từ.

7 Tiết diện sơ bộ của trụ:

50.3

113715

5

f m

D - Là đường kính trụ

m- Hệ số, để trụ thiết kế đạt yêu cầu thường chọn m = 2,5

h - Chiều cao trụ

45,753,43.4

⇒ h = 18,75 (Cm) Ta chọn chiều cao của trụ là: h = 19 (Cm)

*) Tính toán dây quấn.

10 Số vòng dây mỗi pha sơ cấp của máy biến áp:

9,3222

,1.18,44.50.44,4

10.380

44,4

4 1

B Q f

U W

U1f - Điện áp pha của cuộn dây cần tính (V);

B - Mật độ từ cảm chọn B = 1,2 T

QFe - Tiết diện lõi thép [cm2]

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

87,7323.380

265,9 1

12 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện của máy biến áp:

Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp dầu nên chọn J1 = J2 = 2,65 (A/mm2)

13 Tiết diện dây dẫn sơ cấp của máy biến áp:

756,365,2

953,9

4 1

ππ

4.953,9

,2

25,408

Kích thước dây dẫn kể cả cách điện: S2 = 3 6,5 x 8 (mm2)

16 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn dây thứ cấp:

649,28.5,6.3

25,408

*) Kết cấu dây dẫn sơ cấp.

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

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

97,7795,0.26,2

26,2.2190

.2

1

d

h h

26,2.75 1

11

C k

d W

21 Chọn ống dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy: S01 = 0,1 Cm

22 Khoảng cách cách điện của cuộn sơ cấp với trụ: a01 = 1 Cm

23 Đường kính trong của ống cách điện:

26 Bề dầy cuộn sơ cấp:

1

t D D

(Cm)

29 Chiều dày dây quấn sơ cấp:

l1 = W1 π Dtb1 = π 323 0,1113 = 112,94 (m)

*) Kết cấu dây dẫn thứ cấp.

30 Chọn bề dầy cách điện giữa cuộn thứ cấp và sơ cấp là: a12 = 1 Cm

31 Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp:

h1 = h2 = 17,84 (Cm)

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

1,795,0.8.0.3

84,17

8,0.3.6 2

12

C k

b W

t D D

Trong đó: khq = 0,95 - Hệ số hiệu quả

48 Chiều dày các bậc thang của trụ: