Đề tài: Thiết kế CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN TỬ

Mục lụcLời mở đầuChương I: Tổng quan về công tắc tơ điện tử 3 pha.Tổng quan về công nghệ điều chỉnh điện áp xoay chiềuYêu cầu của công nghệ điều chỉnh điện áp xoay chiềuPhạm vi ứng dụngNguyên tắc điều chỉnhChương II: Tính chọn mạch công suất. Các phương án mạch động lựcMạch lực điều áp xoay chiều 3 pha dùng 6 Tiristor song song ngượcMạch lực điều áp xoay chiều 3 pha dùng TriacMạch lực điều áp xoay chiều 3 pha dùng Tiristor và Điôt Chọn mạch lực điều áp xoay chiều 3 pha dùng 6 Tiristor song song ngược Phân tích ưu, nhược điểm của các mạch công suất Tính chọn van bán dẫn công suất cho sơ đồ mạchDòng điện mỗi pha của phụ tảiChỉ tiêu về dòngChỉ tiêu về điện áp Tính chọn phần tử bảo vệMạch bảo vệ quá áp RCBảo vệ quá nhiệt cho van : sử dụng cánh tản nhiệtBảo vệ quá dòng cho van : sử dụng aptomat, cầu chìChương III: Thiết kế mạch điều khiển công tắc tơ điện tử 3 pha.Các yêu cầu cơ bản đối với bộ điều khiểnNguyên lý thiết kế và sơ đồ khốiLựa chọn sơ đồ các khâuTính toán các thông số mạch điều khiểnKết luận:Tài liệu tham khảo:Giáo viên hướng dẫnSinh viên thực hiệnLỜI NÓI ĐẦUĐiện tử công suất là công nghệ biến đổi điện năng từ dạng này sang dạng khác trong đó các phần tử bán dẫn công suất đóng vai trò trung tâm , được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại.Trong những năm gần đây công nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến bộ vượt bậc và ngày càng trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biến dổi ngày càng nhỏ gọn, nhiều tính năng và sử dụng ngày càng dễ dàng hơn.Trong các bộ biến đổi các phần tử bán dẫn công suất được sử dụng như những van khóa bán dẫn, còn gọi là van bán dẫn, khi mở dẫn dòng thì nối tải vào nguồn, khi khóa thì không cho dòng điện chạy qua. Khác với các phần tử có tiếp điểm, các van bán dẫn thực hiện đóng cắt dòng điện mà không gây nên tia lửa điện, không bị mài mòn theo thời gian.Tuy có thể đóng ngắt các dòng điện lớn nhưng các phần tử bán dẫn công suất lại được điều khiển bởi các tín hiệu điện công suất nhỏ, tạo bởi các mạch điện tử công suất nhỏ. Quy luật nối tải vào nguồn phụ thuộc vào các sơ đồ của bộ biến đổi và phụ thuộc vào cách thức điều khiển các van trong bộ biến đổi. Như vậy quá trình biến đổi năng lượng được thực hiện với hiệu suất cao vì tổn thất trong bộ biến đổi chỉ là tổn thất trên các khóa điện tử, không đáng kể so với công suất điện cần biến đổi.Không những đạt được hiệu suất cao mà các bộ biến đổi còn có khả năng cung cấp cho phụ tải nguồn năng lượng với các đặc tính theo yêu cầu, đáp ứng các quá trình điều chỉnh, điều khiển trong một thời gian ngắn nhất, với chất lượng phù hợp trong các hệ thống tự động.Nội dung bài tập lớn này tậ trung tìm hiểu về bộ công tắc tơ 3 pha điện từ sử dụng thyristor để điều khiển đóng cắt động cơ 3 pha. Đây là một đề tài có quy mô và ứng dụng thực tế cao. Trong quá trình hoàn thành bài tập lớn môn học, em đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy Vũ Ngọc Minh và các thầy cô trong trường. Mặc dù em đã cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi hết khuyết điểm. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy, cô để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cám ơnCHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN TỬ 3 PHA Tổng quan về công nghệ điều chỉnh điện áp xoay chiều.1.1.1 Các bộ điều áp xoay chiều dùng để đóng ngắt hoặc thay đổi điện áp ra tải từ 1 nguồn xoay chiều cố định, trong đó tần số điện áp ra bằng điện áp nguồnTrong máy điện có thiết bị điện là biến áp tự ngẫu cho phép thực hiện yêu cầu này, tuy nhiên việc điều chỉnh phải tiến hành qua hệ cơ khí di chuyển chổi than trượt trên các vòng dây biến thế, vì vậy hệ này không bền, phản ứng chậm; nhưng có ưu điểm cơ bản là điện áp ra tải luôn đảm bảo hình sin trong toàn dải điều chỉnh.Điện tử công suất sử dụng các van bán dẫn để chế tạo các bộ phận điều áp xoay chiều có các đặc điểm sau đây: Điều áp xoay chiều dùng van bán dẫn có đầy đủ ưu điểm của những mạch công suất sử dụng kỹ thuật bán dẫn như: dễ điều chỉnh và tự động hóa, làm việc ổn định, phản ứng nhanh với các đột biến điều khiển, độ tin cậy và tuổi thọ cao, kích thước gọn, dễ thay thế, thích hợp với quá trình hiện đại hóa, tập trung hóa các công trình công nghệ….Nhược điểm chung và cơ bản nhất của điều áp xoay chiều là điện áp tải ra không Sin trong toàn dải điều chỉnh,(điện áp trên tải chỉ đạt hình Sin hoàn chỉnh khi đưa toàn bộ điện áp nguồn ra tải), điều chỉnh càng sâu càng giảm điện áp ra, thì độ méo càng lớn, tức là thành phần song hài bậc cao(là bội số của tần số vào) cũng càng lớn. Với những tải yêu cầu nghiêm ngặt về độ méo và thành phần song hài có thể không áp dụng được điều áp xoay chiều.1.1.2 Giới thiệu về mạch lực điều áp xoay chiều 3 phaĐiều áp xoay chiều ba pha cho phép ứng dụng cho phụ tải đến hàng trăm KW.Trường hợp tải đấu ba pha có dây trung tính, hoặc đấu tam giác mà mỗi cụm van đấu nối tiếp với từng pha của phụ tải, thì các pha hoạt động độc lập với nhau, do đó việc tính toán hoàn toàn tương tự như điều áp xoay chiều một pha. Hình 1.1. Điều áp xoay chiều ba pha, các pha hoạt động độc lậpa) Phụ tải đấu sao; b) Phụ tải đấu tam giácKhi tải không dùng dây trung tính, có thể sử dụng các sơ đồ ở hình 1.2, hình 1.7 và hình 1.9 với các tham số tính chọn van trong bảng 1.2.Theo bảng 1.2 ta thấy phạm vi góc điều khiển của các sơ đồ là khác nhau, góc điều khiển nhỏ nhất của các sơ đồ là như nhau, nhưng góc điều khiển lớn nhất không giống nhau, trong đó có 3 sơ đồ có góc điều khiển αmax = 210° lên cần chú ý thiết kế mạch điều khiển cho phù hợp (thể hiện ở khâu đồng pha và tạo điện áp răng cưa).Bảng 1. Các tham số tính toán cho điều áp xoay chiều ba phaSơ đồ hình →Tham số ↓ 1.1b 1.2a 1.2b 1.2c1.7a1.7b1.7c1.9a1.9bI_tbvanI_t 0,45 0 0,45 0,45 0,45 0,260,675 0,45 0,45U_vanmaxU_phamax 1,73 1,5 1,5 1,73 1,5 1,73 1,73 1,5 1,5α_max (độ điện) 180 150 150 210 150 180 210 210 180Một điểm cần lưu ý cho tất cả các bộ điều áp xoay chiều là khi điều chỉnh với góc điều khiển lớn hơn 0° thì dòng tải điện luôn ở chế độ gián đoạn, tức là luôn có những khoảng mà dòng tải bằng không, tải bị ngắt khỏi nguồn và không được cấp năng lượng.Sơ đồ hình 1.2a dùng van TRIAC là sơ đồ có ít van và cho phép điều chỉnh điện áp ra tải đối xứng các pha, đồng thời hai nửa chu kỳ của một pha cũng đối xứng.Sơ đồ hình 1.2b dùng cách đấu hai thyristor trong tương đương với một TRIAC, loại này rất thông dụng trong thực tế và có tên là sơ đồ sáu tiristo đấu song song ngược, có đặc điểm hoàn toàn tương tự sơ đồ 1.2a. Hình 1.2. Một số sơ đồ điều áp ba phaHai sơ đồ này đôi khi được sử dụng chỉ để đóngngắt nguồn ra tải, mà không điều chỉnh điện áp và được gọi là bộ công – tắc – tơ điện tử.Các sơ đồ hình 1.2a, b, c ứng dụng cho tải đấu sao hoặc tam giác đều được. Mạch điều khiển của các sơ đồ này đều đồng bộ theo điện áp pha của nguồn.Trên hình 1.3 cho dạng điện áp trên một pha của tải là chung cho các sơ đồ hình 1.2a; 1.2b và biên độ các sóng hài ở một góc điều khiển khác nhau, với tải thuần trở. Qua đồ thị sóng hài thấy xuất hiện các sóng hài có bậc lẻ, gần nhất là bậc 5 và bậc 7, mặt khác cũng cho thấy khi tăng góc điều khiển thì biên độ sóng hài bậc cao tăng nhanh đến xấp xỉ với sóng hài cơ bản ( bằng tần số nguồn điện, ở đây là 50Hz). Như vậy khi điều chỉnh điện áp ra sâu, tương ứng góc điều khiển càng lớn, thì điện áp ra sẽ càng méo nhiều hơn Hình 1.3. Điều áp xoay chiều ba pha sáu thyristor đấu song songngược,tải thuần trở đấu sao(dạng điện áp pha A tải và phổ sóng hài với góc điều khiển khác nhau)Khi tải có tính cảm kháng, hoạt động của sơ đồ bị ảnh hưởng mạch bởi góc φ của tải như đã xét ở mục 1.1, tức là cả phạm vi điều chỉnh và dạng điện áp ra đều không còn như trường hợp tải thuần trở. Hình 1.4 là đồ thị minh họa cho tải cảm kháng với α = 30°, ta có thể so sánh với đồ thị khi tải thuần trở có cùng góc điều khiển ở hình 1.3 để thấy sự khác biệt giữa chúng. Tuy nhiên tải RL dạng dòng điện sữ không bị đột biến theo điện áp như tải thuần trở, vì vậy biên độ sóng hài cũng sẽ giảm đi, tức là dạng dòng tải ít méo hơn dạng điện áp tải.Hình 1.4. Điều áp xoay chiều ba pha sáu tiristo đấu song song ngược tải RL (Dạng điện áp và dòng điện tải với góc điều khiển khác nhau)Sơ đồ hình 1.2c sử dụng van không đối xứng, mỗi nhánh gồm một thyristor đấu song song ngược với điôt. Do các điốt là các van không điều khiển nên chúng có thể dẫn tự động, làm cho phạm vi góc điều khiển cho thyristor tăng lên 120° mới có thể ngắt tải khỏi nguồn để cắt dòng tải. Đồ thị hình 1.5 cho thấy với điện áp trên tải vẫn còn và nhìn theo trục hoành ta thấy cần tăng góc điều khiển thêm 30° nữa mới ngắt được điện áp ra tải. Như vậy mạch điều khiển cần lưu ý điều này, vì mạch thông dụng thường chỉ có phạm vi điều chỉnh góc lớn nhất là 180°. Hình 1.5. Điều áp xoay chiều ba pha,sơ đồ thyristor và điện trởNguyên tắc điều chỉnh của điều áp xoay chiều tương tự như trong chỉnh lưu điều khiển, tức là điều chỉnh góc mở của van bán dẫn. Xét từ phía mạch van, bộ chỉnh lưu và điều áp xoay chiều có những điểm giống nhau: các van làm việc với điều áp xoay chiều nên được khóa tự nhiên bằng điện áp nguồn và cũng chịu ảnh hưởng của lưới điện đến van, kiểu điều khiển van cũng là dịch pha điểm phát xung so với pha nguồn xoay chiều, tức là sử dụng mạch điều khiển xungpha.CHƯƠNG II: TÍNH CHỌN MẠCH CÔNG SUẤT

TR ƯỜ NG Đ I H C HÀNG H I Ạ Ọ Ả

BÀI T P Ậ MÔN: ĐI N T CÔNG SU T Ệ Ử Ấ

H i Phòng, năm 2017 ả

M c l cụ ụ

L i m đ uờ ở ầ

Ch ươ ng I: T ng quan v công t c t đi n t 3 pha ổ ề ắ ơ ệ ử

1.1 T ng quan v công ngh đi u ch nh đi n áp xoay chi uổ ề ệ ề ỉ ệ ề

1.2 Yêu c u c a công ngh đi u ch nh đi n áp xoay chi uầ ủ ệ ề ỉ ệ ề

2.1.2 M ch l c đi u áp xoay chi u 3 pha dùng Triacạ ự ề ề

2.1.3 M ch l c đi u áp xoay chi u 3 pha dùng Tiristor và Điôtạ ự ề ề

2.2 Ch n m ch l c đi u áp xoay chi u 3 pha dùng 6 Tiristor song song ọ ạ ự ề ề

ngược

2.3 Phân tích u, như ược đi m c a các m ch công su tể ủ ạ ấ

2.4 Tính ch n van bán d n công su t cho s đ m chọ ẫ ấ ơ ồ ạ

2.4.1 Dòng điện mỗi pha của phụ tải

2.4.2 Chỉ tiêu về dòng

2.4.3 Chỉ tiêu về điện áp

2.5 Tính ch n ph n t b o vọ ầ ử ả ệ

2.5.1 M ch b o v quá áp RCạ ả ệ

2.5.2 B o v quá nhi t cho van ả ệ ệ : s d ng cánh t n nhi tử ụ ả ệ

2.5.3 B o v quá dòng cho van ả ệ : s d ng aptomat, c u chìử ụ ầ

Ch ươ ng III: Thi t k m ch đi u khi n công t c t đi n t 3 pha ế ế ạ ề ể ắ ơ ệ ử

3.1 Các yêu c u c b n đ i v i b đi u khi nầ ơ ả ố ớ ộ ề ể

LỜI NÓI ĐẦU

Điện tử công suất là công nghệ biến đổi điện năng từ dạng này sang

dạng khác trong đó các phần tử bán dẫn công suất đóng vai trò trung tâm , đượcứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại.Trong nhữngnăm gần đây công nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến

bộ vượt bậc và ngày càng trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biếndổi ngày càng nhỏ gọn, nhiều tính năng và sử dụng ngày càng dễ dàng hơn

Trong các bộ biến đổi các phần tử bán dẫn công suất được sử dụng nhưnhững van khóa bán dẫn, còn gọi là van bán dẫn, khi mở dẫn dòng thì nối tảivào nguồn, khi khóa thì không cho dòng điện chạy qua Khác với các phần tử cótiếp điểm, các van bán dẫn thực hiện đóng cắt dòng điện mà không gây nên tialửa điện, không bị mài mòn theo thời gian.Tuy có thể đóng ngắt các dòng điệnlớn nhưng các phần tử bán dẫn công suất lại được điều khiển bởi các tín hiệuđiện công suất nhỏ, tạo bởi các mạch điện tử công suất nhỏ Quy luật nối tải vàonguồn phụ thuộc vào các sơ đồ của bộ biến đổi và phụ thuộc vào cách thức điềukhiển các van trong bộ biến đổi Như vậy quá trình biến đổi năng lượng đượcthực hiện với hiệu suất cao vì tổn thất trong bộ biến đổi chỉ là tổn thất trên cáckhóa điện tử, không đáng kể so với công suất điện cần biến đổi.Không nhữngđạt được hiệu suất cao mà các bộ biến đổi còn có khả năng cung cấp cho phụ tảinguồn năng lượng với các đặc tính theo yêu cầu, đáp ứng các quá trình điềuchỉnh, điều khiển trong một thời gian ngắn nhất, với chất lượng phù hợp trongcác hệ thống tự động

Nội dung bài tập lớn này tậ trung tìm hiểu về bộ công tắc tơ 3 pha điện

từ sử dụng thyristor để điều khiển đóng cắt động cơ 3 pha Đây là một đề tài cóquy mô và ứng dụng thực tế cao Trong quá trình hoàn thành bài tập lớn mônhọc, em đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy Vũ Ngọc Minh vàcác thầy cô trong trường Mặc dù em đã cố gắng nhưng chắc chắn không tránh

khỏi hết khuyết điểm Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy,

cô để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cám ơn!

1.1 T ng quan v công ngh đi u ch nh đi n áp xoay chi u ổ ề ệ ề ỉ ệ ề

1.1.1 Các b đi u áp xoay chi u dùng đ đóng ng t ho c thay đ i đi n áp ộ ề ề ể ắ ặ ổ ệ

ra t i t 1 ngu n xoay chi u c đ nh, trong đó t n s đi n áp ra b ng đi n ả ừ ồ ề ố ị ầ ố ệ ằ ệ

áp ngu nồ

Trong máy đi n có thi t b đi n là bi n áp t ng u cho phép th c hi n ệ ế ị ệ ế ự ẫ ự ệyêu c u này, tuy nhiên vi c đi u ch nh ph i ti n hành qua h c khí di ầ ệ ề ỉ ả ế ệ ơchuy n ch i than trể ổ ượt trên các vòng dây bi n th , vì v y h này không ế ế ậ ệ

b n, ph n ng ch m; nh ng có u đi m c b n là đi n áp ra t i luôn ề ả ứ ậ ư ư ể ơ ả ệ ả

đ m b o hình sin trong toàn d i đi u ch nh.ả ả ả ề ỉ

Đi n t công su t s d ng các van bán d n đ ch t o các b ph n ệ ử ấ ử ụ ẫ ể ế ạ ộ ậ

đi u áp xoay chi u có các đ c đi m sau đây:ề ề ặ ể

Đi u áp xoay chi u dùng van bán d n có đ y đ u đi m c a ề ề ẫ ầ ủ ư ể ủ

nh ng m ch công su t s d ng kỹ thu t bán d n nh : d đi u ch nh vàữ ạ ấ ử ụ ậ ẫ ư ễ ề ỉ

t đ ng hóa, làm vi c n đ nh, ph n ng nhanh v i các đ t bi n đi u ự ộ ệ ổ ị ả ứ ớ ộ ế ềkhi n, đ tin c y và tu i th cao, kích thể ộ ậ ổ ọ ướ ọc g n, d thay th , thích h pễ ế ợ

v i quá trình hi n đ i hóa, t p trung hóa các công trình công ngh ….ớ ệ ạ ậ ệ

Nhược đi m chung và c b n nh t c a đi u áp xoay chi u là đi n ápể ơ ả ấ ủ ề ề ệ

t i ra không Sin trong toàn d i đi u ch nh,(đi n áp trên t i ch đ t hình ả ả ề ỉ ệ ả ỉ ạSin hoàn ch nh khi đ a toàn b đi n áp ngu n ra t i), đi u ch nh càng ỉ ư ộ ệ ồ ả ề ỉsâu càng gi m đi n áp ra, thì đ méo càng l n, t c là thành ph n song ả ệ ộ ớ ứ ầhài b c cao(là b i s c a t n s vào) cũng càng l n V i nh ng t i yêu ậ ộ ố ủ ầ ố ớ ớ ữ ả

c u nghiêm ng t v đ méo và thành ph n song hài có th không áp ầ ặ ề ộ ầ ể

d ng đụ ược đi u áp xoay chi u.ề ề

1.1.2 Giới thiệu về mạch lực điều áp xoay chiều 3 pha

Điều áp xoay chiều ba pha cho phép ứng dụng cho phụ tải đến hàng trămKW

Trường hợp tải đấu ba pha có dây trung tính, hoặc đấu tam giác mà mỗicụm van đấu nối tiếp với từng pha của phụ tải, thì các pha hoạt động độc lập vớinhau, do đó việc tính toán hoàn toàn tương tự như điều áp xoay chiều một pha.

Hình 1.1 Điều áp xoay chiều ba pha, các pha hoạt động độc lập

a) Phụ tải đấu sao; b) Phụ tải đấu tam giác

Khi tải không dùng dây trung tính, có thể sử dụng các sơ đồ ở hình 1.2,hình 1.7 và hình 1.9 với các tham số tính chọn van trong bảng 1.2

Theo bảng 1.2 ta thấy phạm vi góc điều khiển của các sơ đồ là khác nhau,góc điều khiển nhỏ nhất của các sơ đồ là như nhau, nhưng góc điều khiển lớnnhất không giống nhau, trong đó có 3 sơ đồ có góc điều khiển αmax = 210 lên cầnchú ý thiết kế mạch điều khiển cho phù hợp (thể hiện ở khâu đồng pha và tạođiện áp răng cưa)

Bảng 1 Các tham số tính toán cho điều áp xoay chiều ba pha

b) c)

Một điểm cần lưu ý cho tất cả các bộ điều áp xoay chiều là khi điều chỉnhvới góc điều khiển lớn hơn 0° thì dòng tải điện luôn ở chế độ gián đoạn, tức làluôn có những khoảng mà dòng tải bằng không, tải bị ngắt khỏi nguồn và khôngđược cấp năng lượng

Sơ đồ hình 1.2a dùng van TRIAC là sơ đồ có ít van và cho phép điều chỉnhđiện áp ra tải đối xứng các pha, đồng thời hai nửa chu kỳ của một pha cũng đốixứng

Sơ đồ hình 1.2b dùng cách đấu hai thyristor trong tương đương với mộtTRIAC, loại này rất thông dụng trong thực tế và có tên là sơ đồ sáu tiristo đấusong song ngược, có đặc điểm hoàn toàn tương tự sơ đồ 1.2a

Hình 1.2 Một số sơ đồ điều áp ba pha

Hai sơ đồ này đôi khi được sử dụng chỉ để đóng/ngắt nguồn ra tải, màkhông điều chỉnh điện áp và được gọi là bộ công – tắc – tơ điện tử

Các sơ đồ hình 1.2a, b, c ứng dụng cho tải đấu sao hoặc tam giác đều được.Mạch điều khiển của các sơ đồ này đều đồng bộ theo điện áp pha của nguồn.Trên hình 1.3 cho dạng điện áp trên một pha của tải là chung cho các sơ đồhình 1.2a; 1.2b và biên độ các sóng hài ở một góc điều khiển khác nhau, với tảithuần trở Qua đồ thị sóng hài thấy xuất hiện các sóng hài có bậc lẻ, gần nhất làbậc 5 và bậc 7, mặt khác cũng cho thấy khi tăng góc điều khiển thì biên độ sónghài bậc cao tăng nhanh đến xấp xỉ với sóng hài cơ bản ( bằng tần số nguồn điện,

ở đây là 50Hz) Như vậy khi điều chỉnh điện áp ra sâu, tương ứng góc điềukhiển càng lớn, thì điện áp ra sẽ càng méo nhiều hơn

Hình 1.3 Điều áp xoay chiều ba pha sáu thyristor đấu song song-ngược,

tải thuần trở đấu sao

(dạng điện áp pha A tải và phổ sóng hài với góc điều khiển khác nhau)

Khi tải có tính cảm kháng, hoạt động của sơ đồ bị ảnh hưởng mạch bởi góc

φ của tải như đã xét ở mục 1.1, tức là cả phạm vi điều chỉnh và dạng điện áp ra đều không còn như trường hợp tải thuần trở Hình 1.4 là đồ thị minh họa cho tải cảm kháng với α = 30°, ta có thể so sánh với đồ thị khi tải thuần trở có cùng gócđiều khiển ở hình 1.3 để thấy sự khác biệt giữa chúng Tuy nhiên tải RL dạng dòng điện sữ không bị đột biến theo điện áp như tải thuần trở, vì vậy biên độ sóng hài cũng sẽ giảm đi, tức là dạng dòng tải ít méo hơn dạng điện áp tải

Hình 1.4 Điều áp xoay chiều ba pha sáu tiristo đấu song song ngược tải RL

(Dạng điện áp và dòng điện tải với góc điều khiển khác nhau)

Sơ đồ hình 1.2c sử dụng van không đối xứng, mỗi nhánh gồm mộtthyristor đấu song song ngược với điôt Do các điốt là các van không điều khiểnnên chúng có thể dẫn tự động, làm cho phạm vi góc điều khiển cho thyristortăng lên 120° mới có thể ngắt tải khỏi nguồn để cắt dòng tải Đồ thị hình 1.5 chothấy với điện áp trên tải vẫn còn và nhìn theo trục hoành ta thấy cần tăng gócđiều khiển thêm 30° nữa mới ngắt được điện áp ra tải Như vậy mạch điều khiểncần lưu ý điều này, vì mạch thông dụng thường chỉ có phạm vi điều chỉnh góclớn nhất là 180°

Hình 1.5 Điều áp xoay chiều ba pha,sơ đồ thyristor và điện trở

(Dạng điện áp tải và góc điều khiển 180°)

Dạng điện áp trên các pha tải vẫn đảm bảo đối xứng (giống nhau và lệchnhau đúng 120° điện), song điện áp của mỗi pha thì không đối xứng ở hai nửachu kỳ Điều này có thể thấy trên đồ thị hình 1.6, phổ sóng hài cho thấy nhiềuhơn hai sơ đồ trên, ngoài các sóng hài lẻ bậc 5 và 7… còn có thêm các sóng hàibậc chẵn 2, 4, 8…

Hình 1.6 Điều áp xoay chiều ba pha, sơ đồ thyristor và điôt

song song, tải thuần trở

(Dạng đồ thị điện áp pha A tải và phổ song hài với góc điều khiển khác

nhau)

Khi tải đấu sao mà lại có thể đưa ra cả sáu đầu của phụ tải ra ngoài ta cóthể đưa bộ van xuống vị trí điểm trung tính như hình 1.7a, lúc đó ta có bathyristor đấu chung katốt nên có thuận lợi là: giảm được số dây điều khiển hoặc

có thể đấu trực tiếp mạch điều khiển với mạch lực cho nhóm van này; có ba van

có thể dùng chung tản nhiệt nên việc gá lắp sẽ dễ dàng hơn và giảm được kíchthước thiết bị Đặc điểm điều chỉnh và dạng điện áp ra giống sơ đồ 1.2b, mạchđiều khiển cũng đồng bộ theo điện áp pha của nguồn cung cấp

a) b) c)

Hình 1.7 Các sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha khác

Sơ đồ hình 1.7b,c cũng dùng van ở vị trí dây trung tính, nhưng van đấukhiểu tam giác Sơ đồ 1.7b dùng sáu van và có các đặc điểm tương tự sơ đồ1.8b, nhưng cần chú ý mạch điều khiển phải đồng bộ theo điện áp dây:

• Cụm van đấu giữa các cực XY đồng bộ theo điện áp dây UAB

• Cụm van đấu giữa các cực YZ đồng bộ theo điện áp dây UBC

• Cụm van đấu giữa các cực ZX đồng bộ theo điện áp dây UCA

Sơ đồ 1.7c tuy số van giảm được một nửa (chỉ cần ba van), nhưng dòngqua van lớn hơn các sơ đồ khác và tuy điện áp các pha vẫn đối xứng, song điện

áp hai nửa chu kỳ của một pha lại không đối xứng Phạm vi điều chỉnh góc điềukhiển trong sơ đồ này cũng tăng tới 210, riêng mạch đồng bộ khá đặc biệt nhưsau:

• Thyristor đấu giữa các cực XY đồng bộ theo điện áp ngược pha với UB.(tức là UB đảo).

• Thyristor đấu giữa các cực YZ đồng bộ theo điện áp ngược pha với UC.(tức là UC đảo).

• Thyristor đấu giữa các cực XY đồng bộ theo điện áp ngược pha với UA.(tức là UA đảo).

Trên hình 1.8 là đồ thị điện áp với góc điều khiển là 30 khi so sánh vớiđiện áp đồng bộ Đồ thị thứ hai và thứ ba cho ta thấy: điểm phát xung điềukhiển cho thyristor đấu giữa 2 cực XY của tải tuy đã trùng với điểm qua không

của điện áp dây UAB, song điện áp pha ra tải vẫn chưa đạt tới hình sin hoànchỉnh Vì vậy điện áp đồng bộ cho van này phải sớm hơn điện áp dây UAB tới

30, để khi góc điều khiển bằng không sẽ đảm bảo điện áp ra tải là hình sin hoànchỉnh như điện áp nguồn vào Trên đồ thị, nếu đối chiếu điện áp đồng bộ nàyvới điện áp nguồn UA thì sớm pha tới 60, và tương ứng ngược pha so với điện

áp nguồn của pha UB

Hình 1.8 Điều áp xoay chiều ba pha, cụm van đấu tam giác

ở điểm trung tính tải

(Đồ thị điện áp với góc điều khiển 30 và vấn đề nội bộ)

Trong điều áp xoay chiều ba pha đôi khi người ta dùng mạch van điềukhiển chỉ đấu ở hai pha hoặc thậm chí một pha, các pha còn lại đấu trực tiếp vàolưới điện, như thể hiện ở hình 1.9a và 1.9b Sơ đồ loại này cấp cho tải hệ điện

áp không đối xứng nên phạm vi ứng dụng hạn chế, thường chỉ được dùng chế

độ ngắn hạn như khởi động hoặc dừng

Hình 1.9 Điều áp xoay chiều ba pha, sơ đồ không đối xứng

Hình 1.10 Điều áp xoay chiều ba pha, sơ đồ không đối xứng,

pha B nối trực tiếp với nguồn

(Dạng điện áp các pha của tải và phổ song hài với góc điều khiển 90)

Hình 1.11 Điều áp xoay chiều ba pha không đối xứng,

pha B và C nối trực tiếp với nguồn

(Dạng điện áp pha tải và phổ sóng hài với góc điều khiển 90)

1.2 Yêu c u c a công ngh đi u ch nh đi n áp xoay chi u ầ ủ ệ ề ỉ ệ ề

- Đi u áp xoay chi u làm vi c v i ngu n vào là đi n áp xoay chi u, ề ề ệ ớ ồ ệ ề

t c là gi ng nh m ch ch nh l u, vì v y các van đứ ố ư ạ ỉ ư ậ ượ ử ục s d ng

nh nguyên t c đi u khi n có nhi u đi m tư ắ ề ể ề ể ương t nh m ch ự ư ở ạ

o Ghép hai van ch cho d n 1 chi u, b ng cách đ u song song ỉ ẫ ề ằ ấ

ngược nhau, lúc đó m i van đ m nh n m t chi u c a dòng ỗ ả ậ ộ ề ủ

t i B ng cách này có th ghép 2 Tiristor v i nhau ho c 1 ả ằ ể ớ ặTiristor v i 1 Điôtớ

- Khi phân c c thu n cho D (c c dự ậ ự ương c a ngu n đi n n i v i A, c củ ồ ệ ố ớ ự

âm n i v i K) thì sẽ có dòng đi n ch y qua nó.ố ớ ệ ạ

- Ngượ ạc l i Khi phân c c ngự ược cho D (c c dự ương c a ngu n đi n ủ ồ ệ

n i v i K, c c âm n i v i A) thì sẽ không có dòng đi n ch y qua nó.ố ớ ự ố ớ ệ ạ

- Chú ý: Khi được phân c c thu n mà Uự ậ AK ch a l n đ n giá tr m c u ư ớ ế ị ở ả

D thì D v n ch a cho dòng ch y qua, thẫ ư ạ ương UAK>1V

Khi phân c c thu n cho T thì nó s n sàng m Khi có xung kích đ công ự ậ ẵ ở ủ

su t (đ U, I) vào c c G c a T thì T m ngay l p t c và cho phép dòng ch y ấ ủ ự ủ ở ậ ứ ạqua t Aừ ⇒

K Sau đó thì xung đi u khi n không có tác d ng cho đ n khi T ề ể ụ ế

b khóa l iị ạ ( Không th dùng xung đ đi u khi n vi c đóng T) ể ể ề ể ệ

-Ug : Đi n áp xung đi u khi nệ ề ể

-Ig : Dòng đi n xung đi u khi nệ ề ể

đi u khi n Triac ta ch c n c p xung cho chân G c a Triac.ề ể ỉ ầ ấ ủ

1.2.3.2.Các thông s c a van Triac:ố ủ

Itb – Dòng đi n trung bình cho phép.ệ

Umax – đi n áp c c đ i cho phép đ t lên van ( c hai chi u thu n và ệ ự ạ ặ ả ề ậ

ngược )

Ug – đi n áp đi u khi n m van ệ ề ể ở

Ig – dòng đi u khi n m van ề ể ở

du/dt – t c đ tăng đi n áp thu n trên vanố ộ ệ ậ Irò – dòng đi n rò khi van ệ

khoá

Idt – dòng đi n duy trì ệ

∆U – s t áp thu n trên van ( giá tr tụ ậ ị ương ứng dòng điện van = 1,5 Itb )

tj – nhiệt độ tối đa của tinh thể bán dẫn.

1.3 Ph m vi ng d ng: ạ ứ ụ

- Đi u ch nh ánh sáng đèn s i đ t và n đ nh đ phát quang c a hề ỉ ợ ố ổ ị ộ ủ ệchi u sáng.ế

- Đi u ch nh và n đ nh nhi t đ các lò đi n tr b ng cách t đ ngề ỉ ổ ị ệ ộ ệ ở ằ ự ộ

kh ng ch công su t đi n đ a vào lò ố ế ấ ệ ư

- Đi u áp xoay chi u cũng đề ề ượ ử ục s d ng đ đi u ch nh t c đ ể ề ỉ ố ộ

đ ng c đi n không đ ng b , nh ng ch phù h p v i ph t i c a ộ ơ ệ ồ ộ ư ỉ ợ ớ ụ ả ủ

đ ng c d ng qu t gió ho c máy b m li tâm v i ph m vi đi u ộ ơ ạ ạ ặ ơ ớ ạ ề

ch nh không l n Đi u áp xoay chi u thích h p v i các ch đ nhỉ ớ ề ề ợ ớ ế ộ ư

kh i đ ng, đóng – ng t ngu n cho đ ng c đi n xoay chi u.ở ộ ắ ồ ộ ơ ệ ề

- Đi u áp xoay chi u cũng đề ề ược dùng đ đi u ch nh đi n áp s c pể ề ỉ ệ ơ ấhay bi n áp l c và thông qua đó đi u ch nh đi n áp ra t i, ph t i ế ự ề ỉ ệ ả ụ ả

có th dùng dòng đi n xoay chi u ho c 1 chi u (ch nh l u điôt ể ệ ề ặ ề ỉ ưphía th c p ) khi r i vào 2 trứ ấ ơ ương h p sau:ợ

o Đi n áp th c p th p h n nhi u đi n áp s c p nh ng ệ ứ ấ ấ ơ ề ệ ơ ấ ưdòng đi n th c p r t l nệ ứ ấ ấ ớ

o Đi n áp th c p mà t i yêu c u cao h n nhi u l n đi n áp ệ ứ ấ ả ầ ơ ề ầ ệngu nồ

1.4 Nguyên t c đi u ch nh ắ ề ỉ

- Nguyên t c đi u ch nh c a đi u áp xoay chi u tắ ề ỉ ủ ề ề ương t nh trongự ư

ch nh l u đi u khi n, t c là đi u ch nh góc m c a van bán d n ỉ ư ề ể ứ ề ỉ ở ủ ẫXét t phía m ch van, b ch nh l u và đi u áp xoay chi u có ừ ạ ộ ỉ ư ề ề

nh ng đi m gi ng nhau: các van làm vi c v i đi u áp xoay chi u ữ ể ố ệ ớ ề ềnên được khóa t nhiên b ng đi n áp ngu n và cũng ch u nh ự ằ ệ ồ ị ả

hưởng c a lủ ưới đi n đ n van, ki u đi u khi n van cũng là d ch ệ ế ể ề ể ịpha đi m phát xung so v i pha ngu n xoay chi u, t c là s d ng ể ớ ồ ề ứ ử ụ

m ch đi u khi n xung-pha.ạ ề ể

CH ƯƠ NG II: TÍNH CH N M CH CÔNG SU T Ọ Ạ Ấ

Các lo i này bao g m t i đ u sao trung tính ( Hình 2.1 a), t i đ u sao ạ ồ ả ấ ả ấ

không trung tính (Hình 2.1 b), t i đ u tam giác (Hình 2.1 c) ả ấ

2.1.2 M ch l c đi u áp xoay chi u 3 pha dùng Triac ạ ự ề ề

Hi n nay,v i nh ng t i có công su t trung bình, các s đ đi n áp ba pha ệ ớ ữ ả ấ ơ ồ ệ

b ng các c p tiristor nh (Hình 2.1) đằ ặ ư ược thay th b ng các s đ Triac ế ằ ơ ồ

nh (Hình 2.2).ư

Hình 2.2: Đi u áp ba pha b ng Triacề ằTriac v nguyên lý đi u khi n gi ng h t các c p thyristor m c song song ề ề ể ố ệ ặ ắ

ngược Vì v y, s d ng các s đ (Hình 2.1) hay (Hình 2.2) tùy thu c vào ậ ử ụ ơ ồ ộ

kh năng linh ki n có lo i nào ả ệ ạ

2.1.3 M ch l c đi u áp xoay chi u 3 pha dùng Tiristor và Điôt ạ ự ề ề

Đ i v i nh ng t i không có yêu c u v đi u khi n đ i x ng ngố ớ ữ ả ầ ề ề ể ố ứ ười ta có

th s d ng s đ c p tiristor –đi tể ử ụ ơ ồ ặ ố .

Hình 2.3: S đ đi u áp xoay chi u ba pha dùng tiristor và Điôtơ ồ ề ề

2.2 Ch n m ch l c đi u áp xoay chi u 3 pha dùng 6 Tiristor song song ọ ạ ự ề ề

ng ượ Ph t i đ u sao không dây trung tính c, ụ ả ấ

Đ i v i các thi t b có công su t trung bình và l n, các dòng đi n đi u hòa ố ớ ế ị ấ ớ ệ ề

có vai trò quan tr ng trong vi c l a ch n b đi u áp Vi c l a ch n gi i ọ ệ ự ọ ộ ề ệ ự ọ ớ

h n b i hai s đ 6 tiristor.ạ ở ơ ồ