Do an dien tu cong suat

Vì vậy với vốn kiến thức còn hạn hẹp của mình trongphạm vi đề tài này em không thể đề cập nhiều vấn đề lớn mà chỉ đề cập tới vấn đềthiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ có

LỜI NÓI ĐẦU

Tiến trình lịch sử nhân loại đã xã hội đã thể hiện rõ Khoa học_ Kĩ thuật làđộng lực phát triển nền kinh tế và nâng cao chất lượng cuộc sống, nhu cầu ứngdụng những thành tựu Khoa học công nghệ mới vào đời sống ngày càng nhiều Đấtnước ta muốn phát triển nền kinh tế trong lĩnh vực Công- Nông nghiệp, dịch vụ caohơn nữa, tiến tới hiện đại hoá công nghiệp hoá; thì không thể thiếu Tự động hoátrong sản xuất, trong sinh hoạt Điều đó khẳng định Nghành Tự động hoá- Tự độngđiều khiển chiếm một vài trò không thể thiếu để phát triển kinh tế đất nước; cáclinh kiện điện tử, các thiết bị điện tử công suất… phát triển để phục vụ nghành.Việc ứng dụng điện tử công suất vào truyền động điện điều khiển tốc độ động cơtrong các xí nghiệp công nghiệp hiện đại ngày càng nhiều và không thể thiếu Điện

tử công suất góp phần giải quyết những bài toán kĩ thuật phức tạp trong lĩnh vực tựđộng hóa cũng như trong đời sống hàng ngày Ngày nay, Cỏc nhà sản xuất khôngngừng cho ra đời các sản phẩm và công nghệ mới về các phần tử bán dẫn công suất

và các thiết bị điều khiển đi kèm, do đó khi thực hiện đồ án chúng em đó cố gắngcập nhật những kiến thức mới nhất, những cụng nghệ mới trong lĩnh vực điều khiểncác phần tử bán dẫn công suất Với yêu cầu thiết kế mạch băm xung một chiều đểđiều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập có yêu cầu đảo chiều quay theonguyên tắc không đối xứng, chúng em đó cố gắng tỡm hiểu kĩ về cỏc phương áncông nghệ sao cho bản thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu kinh tế Mặc dù đó nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi để nâng cao vốnkiến thức, song do trỡnh độ hiểu biết cũn nhiều hạn chế nờn chỳng em khụng thểtrỏnh khỏi những sai sút chỳng em mong nhận được sự phê bỡnh gúp ý của cỏcthầy giỳp chỳng em hiểu rừ hơn các vấn đề trong đồ án cũng như những ứng dụngthực tế của nó để đồ án được hoàn thiện hơn Trong quá trỡnh làm đồ án chúng emnhận được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tỡnh của thầy giáo PHẠM QUỐC HẢI

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

sự thành công của cả một hệ thống sản xuất công nghiệp Không một quốc gia nào,một nền sản xuất nào không sử dụng điện và máy điện

Do tính ưu việt của hệ thống điện xoay chiều: dễ sản xuất, dễ truyền tải , cảmáy phát và động cơ điện xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản và công suất lớn, dễvận hành mà máy điện (động cơ điện) xoay chiều ngày càng được sử dụng rộngrãi và phổ biến Tuy nhiên động cơ điện một chiều vẫn giữ một vị trí nhất định nhưtrong công nghiệp giao thông vận tải, và nói chung ở các thiết bị cần điều khiển tốc

độ quay liên tục trong phạm vi rộng (như trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầumáy điện ) Mặc dù so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện mộtchiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn do sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảoquản cổ góp phức tạp hơn nhưng do những ưu điểm của nó mà máy điện mộtchiều vẫn không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại

Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện haymáy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau Song ưu điểm lớn nhấtcủa động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải Nếu như bảnthân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng được hoặc nếu đáp ứng được thìphải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần ) rất đắt tiền thì động cơđiện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạchlực, mạch điều khiển đơn giản hơn, lại đạt chất lượng cao

Ngày nay hiệu suất của động cơ điện một chiều công suất nhỏ khoảng 75%

÷ 85%, ở động cơ điện công suất trung bình và lớn khoảng 85% ÷ 94% Công suấtlớn nhất của động cơ điện một chiều vào khoảng 100000kw điện áp vào khoảng vàitrăm cho đến 1000v Hướng phát triển là cải tiến tính nâng vật liệu, nâng cao chỉtiêu kinh tế của động cơ và chế tạo những máy công suất lớn hơn; đó là cả một vấn

đề rộng lớn và phức tạp Vì vậy với vốn kiến thức còn hạn hẹp của mình trongphạm vi đề tài này em không thể đề cập nhiều vấn đề lớn mà chỉ đề cập tới vấn đềthiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ có đảo chiều của động cơ mộtchiều kích từ độc lập kích từ bằng nam châm vĩnh cửu theo nguyên tắc đối xứng Đây là một trong những phương pháp được dùng phổ biến nhất hiện nay để điềuchỉnh động cơ điện một chiều kích từ độc lập với yêu cầu đảo chiều quay động cơtheo phương pháp không đối xứng Đây là một phương pháp mang lại hiệu quảkinh tế cao và được sử dụng rộng rãi bởi những ưu việt của nó

I.2 Tổng quan về động cơ điện môt chiều

I.2.1.Giới thiệu chung về động cơ điện một chiều

I.2.1.1) Cấu tạo:

Động cơ điện một chiều có hai phần chính

+) Cực từ phụ

Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều.Lõi thép thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt day quấn mà cấutạo giống như dây quấn cực từ chính

+) Gông từ

Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy +) Nắp máy

Bảo vệ máy khỏi bị những vật bên ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn

và an toàn cho người vận hành Trong động cơ điện nó được làm giá đỡ ổ bi

Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổithan gồm có một chổi than đặt trong hộp chổi than được cố định trên giá chổi than

và cách điện với giá, giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi thancho đúng chỗ

b)Phần quay hay Roto (phần ứng)

Bao gồm những bộ phận chính sau:

+) Lõi sắt phần ứng

Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật dày 0,5mm phủ cáchđiện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng

điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dặt dâyquấn vào

Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió

để khi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục

Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạnnhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió Khi máy làmviệc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vàotrục Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto cóthể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto

+) Dây quấn phần ứng

Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện chạyqua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máyđiện nhỏ có công suất dưới vài kW thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máyđiện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩnthận với rãnh của lõi thép

+) Cổ góp :

Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cổ góp gồm nhiềuphiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm vàhợp thành một hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V épchặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có caolên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễdàng

+) Các bộ phận khác

- Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện một chiều thường chế tạotheo kiểu bảo vệ ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt lắp trên trục máy,

khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ Gió đi qua vành góp, cực

từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy

- Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục máythường làm bằng thép cacbon tốt

I.2.2 phân loại động cơ điện một chiều

Trong đời sống và trong nhiều nghành sản xuất như giao thông vận tải vànhững thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng đòi hỏi phảidùng động cơ điện một chiều.Ngừoi ta phân loại động cơ điện một theo cách kíchthích từ các động cơ Theo đó ứng với mỗi cách ta có các loại động cơ điện loại: +) Kích thích độc lập:

khi nguồn một chiều có công suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạchkích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau nên :I = Iư

Đối với các động cơ có công suất bé người ta dùng kích thích bằng nam châmvinh cửu

+) Kích thích song song:

khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp ko đổi, mạch kích

từ được mắc song song với mạch phần ứng nên I = Iu +It

U

kt

Sơ đồ nối dây của động cơ

Kích từ song song

chỉ xét đên động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng nam châm vinh cửu vàbiện pháp hữu hiệu nhất để điều khiển loại động cơ này.

I.3 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng nam châm vĩnh cửu

I.3.1) Phương trình đặc tính cơ:

Biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ (n) và mômen (M) của động cơ có dạngchung

M K

R R K

.)( Φ 2

+

−Φ

=

ω

Thông qua phương trình này, ta có thể thấy được sự phụ thuộc của tốc độđộng cơ vào mômen động cơ và các thông số khác (mômen, ), từ đó đưa raphương án để điều chỉnh động cơ (tốc độ) với phương án tối ưu nhất

Với những điều kiện Uư = const, It = const, ệ = const Vì vậy quan hệ trên làtuyến tính và đường đặc tính cơ của động cơ là đường thẳng

Thường dạng của đặc tính là đường thẳng mà giao điểm với trục tung ứng vớimômen ngắn mạch còn giao điểm với trục tung ứng với tốc độ không tải của độngcơ

Người ta đưa thêm đại lượng

lại Đặc tính càng ít dốc càng mềm tức là mômen biến đổi ít nhưng tốc độ biến đổi

nhiều thay đổi

Để hiểu được nguyên lý và lựa chọn phương pháp điều chỉnh tối ưu, trướchết ta đi xét đặc tính của động cơ điện Đó là quan hệ giữa tốc độ quay với mômen(hoặc dòng điện) của động cơ

+Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ: nếu động cơ vận hành ở chế độ định mức (điện

áp, tần số, từ thông định mức và không nối thêm các điện kháng, điện trở vào độngcơ) Trên đặc tính cơ tự nhiên ta có các điểm làm việc định mức có giá trị Mđm, ωđm.+Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các tham số nguồnhoạc nối thêm các đIện trở, điện kháng

ự ự

o

M Mn

m Mt

ự t

0

Để so sánh các đặc tính cơ với nhau, người ta đưa ra khái niệm độ cứng của đặctính cơ: β=∆Μ/∆ω (tốc độ biến thiên mômen so với vận tốc).

I.3.2) Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng vàmạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau: gọi là động cơ điệnkích từ độc lập

Phương trình đặc tính cơ xuất phát:

u f u u

+Uư: điện áp phần ứng.

+Eư: sức điện động phần ứng

+Rư: điện trở mạch phần ứng : Rư=rư +rcf +rb +rct

+rư: điện trở cuộn dây phần ứng

+rcf: điện trở cuộn cực từ phụ

+ri: điện trở cuộn bù

+rct: điện trở tiếp xúc của chổi điện

2+ p: số đôi cực từ chính

+ N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

+ A: số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

+Φ: từ thông kích từ dưới một cực từ.

+ω: tốc độ góc

pN K

π2

=

Trong đó K là hệ số cấu tạo của động cơ

K

R R K

U

Φ

+

−Φ

=Φ

Biểu thức (*) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác mômen điện từ của động cơ được xác định M dt =K Φ I u

K

R R K

U

2 )

+

− Φ

R R K

2)

+

−Φ

=ω

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từđộc lập Đồ thị hình vẽ :

u

R R U

Đây là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ

+ω = 0 thì

f u u

R R

U I

Φ

− Φ

K

RI K

U u

ự ự

o

M Mnm

Mt ựt

0

ω =ω −∆ω

Φ

+

−Φ

)

R R K

M K

R I

R

u

u

f u

Từ đó có thể tốc độ đông cơ điện một chiều phụ thuộc vào các đại lượng là: Uư, R,

I Như vậy thông qua các đại lượng biến thiên này mà ta có thể điều khiển được tốc

độ động cơ điện một chiều

I.3.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều là một trong các nội dung chính

của truyền động điện nhằm đáp ứng các yêu cầu công nghệ nào đó của các máy sảnxuất Điều chỉnh tốc độ là dùng phương pháp thuần tuý điện tác động lên bản thân

hệ thống truyền động điện để thay đổi tốc độ quay của động cơ điện Tốc độ quaycủa động cơ điện thường bị thay đổi do sự biến thiên của tải ,của nguồn hay chế độlàm việc như mở máy ,hãm máy và do đó gây ra các sai số so với tốc độ ,kĩ thuậtmong muốn Trong các hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉtiêu kinh tế ,kĩ thuật cơ bản ,các chỉ tiêu này được tính khi thiết kế và điều chỉnhđộng cơ điện

Trong thực tế có 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều + Điều chỉnh điện áp cho phần ứng động cơ

+ Điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông phần ứng hay thay đổi điện áp phầnứng cấp cho mạch kích từ

+ Điều chỉnh bằng thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng

b.1) Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng

Chỉ áp dụng được với động cơ điện một chiều kích thích độc lập hoặc songlàm việc ở chế độ kích thích độc lâp Loại này cần có thiết bị nguồn như: máy phátđiện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển có chức năng biến nănglượng điện xoay chiều thành một chiều có sđđ Eb điều chỉnh nhờ tín hiệu điều khiểnUđk

Ta có phương trình

βω

ω

ω

M U

I K R K

R R K

E

R R I E E

dk

u dm ud Km

ud b

dm b

ud b

u u b

(

)(

0

Vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên đặc tính cơ cũng không đổi Tốc

độ không tải lí tưởng tuỳ thuộc giá trị Uđk của hệ thống Đồ thị tuyến tính do đó mớinói phương pháp này là triệt để Để xác định dải điều chỉnh tốc độ

Chú ý:

+ Phương pháp này có từ thông không đổi nên đặc tính cơ có độ cứng không đổi+ Tốc độ không tải lý tưởng tuỳ thuộc vào giá trị điện áp Uđk của hệ thống do đó cóthể nói phương pháp này điều khiển là triệt để

+ Giải điều chỉnh tốc độ của hệ tthống bị chặn bởi đặc tính cơ bản là đặc tính ứngvới điện áp định mức và từ thông định mức Tốc độ nhỏ nhất của dải điều khiển bịgiới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mô men khởi động

+Với một cơ cấu máy cụ thể có ω0max,K , M M dm xác định vì vậy phạm vi điều chỉnh

D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị độ cứng

β ω

ω

β ω

max 0 max

dm M c

1

1/

)1(

)1(

1)(

max 0 max

0

min min

M

dm

M

dm dm

nm

K

M M

K

M D

K

M M

M

βωββω

ββ

ω

Với ω0max,K , M M dm xác định ở mỗi máy D phụ thuộc tuyến tính vào β Khi điềuchỉnh điện áp phần ứng động cơ điện một chiều bằng các thiết bị nguồn điều chỉnhthì điện trở mạch phần ứng gấp khoảng 2 lần điện trở phần ứng động cơ do đó cóthể tính sơ bộ được:

10 /

max

0 β M dm ≤

Do đó phạm vi điều chỉnh tốc độ không vượt quá 10, Vậy với yêu cầu của để bài ta

sẽ điều chỉnh dải điện áp ra trong dải điều chỉnh đã cho

Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp này rất thích hợp trong những trường hợpMt=const trong toàn dải điều chỉnh

* Phạm vi điều chỉnh phụ thuộc tuyến tính vào β

b.2) Thay đổi điện trở phụ Rf

Từ phương trình đặc tính (*)

u

f u

K

R R K

U

Φ

+

− Φ

= Φ

(*)Thực tế ngày nay người ta không dùng phương pháp này Vì phương pháp này chỉcho phép điều chỉnh tốc độ quay trong vùng dưới tốc độ định mức, và luôn kèmtheo tổn hao năng lượng trên điện trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện Vìvậy phương pháp này chỉ áp dụng ở động cơ điện có công suất nhỏ và thực tếthường dùng ở động cơ điện trong cần trục

c) Kết luận

Qua các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ một chiều kích từ bằng namchâm vĩnh cửu ta thấy phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng có các ưu điểmhơn như sau

1 - Hiệu suất điều chỉnh cao (phương trình điều khiển là tuyến tính, triệt để) hơnkhi ta ding phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng nên tổn hao công suất điêùkhiển nhỏ

2 - Việc thay đổi điện áp phần ứng cụ thể là làm giảm U dẫn đến mômen ngắnmạch giảm, dòng ngán mạch giảm Điều này rất có ý nghĩa trong lúc khởi độngđộng cơ

3 - Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen điều chỉnh xácđịnh là như nhau nên dải điều chỉnh đều, trơn, liên tục

Tuy vậy phương pháp này đòi hỏi công suất điều chỉnh cao và phải có nguồn

áp điều chỉnh được song không đáng kể so với vai trò và ưu đểm của nó Vậy nênphương pháp này được sử dụng rộng rãi

I.4 Đảo chiều động cơ

Chiều quay động cơ phụ thuộc vào chiều quay mômen có thể dùng haiphương pháp Hoặc thay đổi chiều dòng phần ứng Iư hoặc đổi chiều từ thông (đổichiều dòng kích từ Ikt) Tuy nhiên đối với loại động cơ đang xét, để đảo chiều quayđộng cơ chúng ta chỉ sử dụng được phương pháp đảo chiều dòng phần ứng Iư

Từ những phân tích trên ta chon phương pháp thay đổi tốc độ là thay đổi điện ápphần ứng Uư (tức là điều khiển Uư) và đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng phầnứng Iư

I.5 Một số yêu cầu kỹ thuật khác

Trong đó: ωi, ωi+1 là tốc độ ổn định của động cơ đạt được ở cấp i, i+1

γ →1 tức là hệ truyền động có thể ổn định ở mọi vị trí trong toàn dải điều chỉnh

I.5.2 Dải điều chỉnh tốc độ

Là phạm vi điều chỉnh giữa tỉ số giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độlàm việc ứng với mômen tải đã cho

min

max ω

ω

=

D ω max:hạn chế bởi độ bền động cơ và của vành góp

ω min : bị chặn bởi yêu cầu về mômen khởi động ,khả năng quátải và sai số tốc độ làm việc cho phép

I.6 Các chế độ làm việc khác của động cơ điện một chiều.

I.6.1 Các góc phần tư làm việc

Trạng thái hãm và trạng thaí động cơ được phân bố trên đặc tính cơ ở góc phần tưtương ứng với chiều mômen và tốc độ như hình vẽ

+ I, III: trạng thái động cơ (ω cùng chiều với M).

+ II, IV: trạng thái hãm (ω ngược chiều với M).

Công suất cơ Pcơ=Mđ.ω

Công suất điện của động cơ Pđ=Pcơ+∆P (∆P: tổn hao công suất)

I.6.2 Các chế độ làm việc khác của động cơ điện một chiều kích từ độc lập a) Khởi động

Từ phương trình đặ tính cơ của động cơ điện một chiều

II: Hãm II:Động cơ

u

f u

K

R R K

U

Φ

+

−Φ

=

Φ

(*)Khi khởi động nên

I nm =2÷2,5I dm

Giá trị dòng lớn sẽ không cho phép về mặt chuyển mạch và phát nóng củađộng cơ cũng như sụt áp trên lưới điện Đặc biệt là những hệ thống cần khởi động(Khi hãm máy cũng xảy ra hiện tượng tương tự)

Vậy quá trình điều khiển tốc độ động cơ gắn với chế độ khởi động sao cho

I nm = 2 ÷ 2 , 5I dm

Vởy phương pháp điều khiển giảm áp phần ứng là phù hợp nhất vì khi khốngchế dòng ngắn mạch ở chế độ khởi động còn hạn chế được điện áp khởi động Điềunày giúp tăng tuổi thọ cho máy cũng như đảm bảo cho cả hệ thống làm việc ổnđịnh

b) Chế độ hãm.

Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngược chiều tốc độ quay,Động cơ điện một chiều có ba trạng thái hãm: hãm tái sinh, hãm ngược, và hãmđộng năng

+) Hãm tái sinh

Xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng Khi

đó U ư > E ư Động cơ làm việc như một máy phát điện song song với lưới So vớichế độ động cơ, dòng điện và mômen hãm đã đổi chiều xác định theo biểu thức

= − = Φ 0 − Φ < 0

R

K K

R

E U

h

ω ω

h

M = Φ Trị số hãm sẽ lớn dần cho đến khi cân bằng với mômen phụ tải

thì hệ thống làm việc ổn định với tốc độ ω > 0d ω 0 Vì sơ đồ đấu dây của mạch động

cơ không đổi nên phương trình đặc tính cơ tương tự nhưng mômen có giá trị âm.Đường đặc tính cơ nằm trong góc phần tư thứ hai và thứ tư (hình 2-14 ttđ)

Trong hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều và công suất được đưa trả về lưới điện

có giá trị P = (E-U) I Đây là phương pháp hãm kinh tế nhất vì động cơ sinh nănglượng hữu ích

Ví dụ: cơ cấu nâng hạ cần trục Khi nâng tải động cơ được đấu vào nguồntheo cực tính thuận và làm việc trên đặc tính cư làm trong góc phần tư thứ nhất.Khi muốn hạ tải phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ Lúc này nếumômen do trọng tải gây ra lớn hơn mômen ma sát trong các bộ phận chuyển độngcủa động cơ xuất hiện trạng thái hãm tái sinh Tốc độ hạ cần trục tăng dần tới

0

ω

ω >od

+) Hãm ngược

Xảy ra khi phần ứng dưới tác dụng của động năng tích luỹ trong các bộ phậnchuyển động hoặc do thế năng quay ngược chiều với mô men điện từ của động cơ,mômen của động cơ khi đó chóng lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất.

●Hãm ngược khi đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng (tăng tải)

Đặc tính hãm ngược sđđ tác dụng cùng chiều với điện áp lưới, Động cơ làm

việc như một máy phát nối tiếp với lưới điện, biến điện năng nhận từ lưới điện và

cơ năng thành nhiệt đốt nóng điện trở tổng mạch phần ứng, vì vậy tổn thất lớn

● Đảo chiều điện áp phần ứng

Dòng điện Ih ngược chiều với chiều làm việc của đọng cơ và có thể khá lớn

u f

u u

E U I

u

u hd

R R

K R R

E I

+

Φ

= +

−

M h = KΦI hd <0

Chứng tỏ Ihdvà Mhd ngược chiều với tốc độ ban đầu Năng lượng chủ yếu được tạo

ra do động năng tiêu tốn chỉ nằm trong mạch kích từ

● Hãm động năng tự kích

Nhược điểm là nếu mất điện thì không thực hiện hãm được do cuộn dây kích

từ vẫn phải nối với nguồn.muốn khắc phục người ta sử dụng phường pháp hãmđộng năng tự kích từ Nó xảy ra khi ta cắt cả phần ứng lẫn cuộn kích từ ra khỏi lướiđiện khi đông cơ quay để đóng vào một điện trở hãm Trong quá trình hãm tốc độgiảm dần, dòng kích từ giảm dần và do đó từ thông giảm dần và là hàm tốc độ vìvậy đặc tính cơ như đặc tính không tải của máy phát điện tự kích thích và phituyến So với phương pháp hãm ngược, hãm động năng có hiệu quả kém hơn khi cócùng tốc độ và mômen cản, tuy nhiên hãm động năng ưu việt hơn về mặt nănglượng đặc biệt hãm động năng tự kích vì không tiêu thụ năng lượng từ lưới Sửdụng được kể cả khi mất điện

I.7.Vấn dề phụ tải

Đặc tính của phụ tải cũng là vấn đề cần phải quan tâm khi điều khiển động

cơ điện một chiều Với các loại khác nhau ta sẽ chọn phương pháp phù hợp và tínhtoán khác nhau.có thể phân ra thành 3 loại cơ bản theo sự thay đổi của mômen cảntheo tốc độ Khi tốc độ động cơ thay đổi, mômen phụ tải có thể là

+ Không đổi: thang máy (1)

+ Tăng: như trong quạt gió, bơm

+ Giảm: các cơ cấu máy cuốn dây, cuốn giấy, truyền động quay trục chính máy cắtgọt kim loại

1

2

3 4

Chương II THIẾT KẾ MẠCH BĂM XUNG MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU (BXDC)

II.1 Giới thiệu về băm xung một chiều (BXDC):

BXDC có chức năng biến đổi điện áp một chiều, có thể thay đỏi điện áptrong một phạm vi rộng với hiệu suất của bộ biến đổi cao vỡ tổn thất của bộ biếnđổi chủ yếu trên các phần tử đóng cắt rất nhỏ

So với các phương pháp thay đổi điện áp một chiều để điều chỉnh tốc độđộng cơ một chiều như phương pháp điều chỉnh bằng biến trở, bằng máy phát mộtchiều, bằng bộ biến đổi có khâu trung gian xoay chiều, bằng chỉnh lưu có điềukhiển thì phương pháp dùng mạch băm xung có nhiều ưu điểm đáng kể: điềuchỉnh tốc độ và đảo chiều dễ dàng, tiết kiệm năng lượng, kinh tế và hiệu quả cao,đồng thời đảm bảo được trạng thái hãm tái sinh của động cơ Cùng với sự phát triển

và ứng dụng ngày càng rộng rãi các linh kiện bán dẫn công suất lớn đã tạo nên cácmạch băm xung có hiệu suất cao, tổn thất nhỏ, độ nhạy cao, điều khiển trơn tru, chiphí bảo trì thấp, kích thước nhỏ Mạch băm xung đặc biệt thích hợp với các động

cơ một chiều công suất nhỏ

Điện thế trung bỡnh đầu ra sẽ được điều khiển theo mức mong muốn mặc dùđiện thế đầu vào có thể là hằng số (ắc qui, pin) hoặc biến thiên (đầu ra của chỉnhlưu), tải có thể thay đổi.Với một giá trị điện thế vào cho trước, điện thế trung bỡnhđầu ra có thể điều khiển theo hai cách:

- Thay đổi độ rộng xung

- Thay đổi tần số băm xung

II.1.1 Phương pháp thay đổi độ rộng xung

Nội dung của phương pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên T Giá trị trungbình của điện áp ra khi thay đổi độ rộng là:

t t

1 t

2

T

1 d

γ =

là hệ số lấp đầy, còn gọi là tỉ số chu kỳ

Như vậy theo phương pháp này thì dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 < ε≤ 1)

II.1.2 Phương pháp thay đổi tần số xung

Nội dung của phương pháp này là thay đổi T, còn t1 = const Khi đó:

II.1.3 Nhận xột

Ở đây ta chọn cách thay đổi độ rộng xung, phươg pháp này gọi là PWM(Pulse Width Modulation).Theo phương pháp này tân số băm xung sẽ là hằngsố.Việc điều khiển trạng thái đóng mỏ của van dựa vào viêc so sánh một điện ápđiều khiển với một sóng tuần hoàn (thường là dạng tam giác(Sawtooth)) có biên độđỉnh không đổi.Nó sẽ thiết lập tần số đóng cắt cho van,tần số đóng cắt này làkhông đổi với dải tẩn từ 400Hz đến 200kHz.Khi u Control >u thỡ cho tớn hiệu điều st

khiển mở van, ngược lại khóa van

off on

Ura

Các van IGBT làm nhiệm vụ khoá không tiếp điểm Các Điôt Đ1,Đ2,Đ3,Đ4 dùng

để trả năng lượng phản kháng về nguồn và thực hiện quá trình hãm tái sinh

II.2.1.Các phương pháp điều khiển

a.Phương pháp điều khiển độc lập

Nếu ta muốn động cơ chạy theo chiều nào thì ta sẽ chỉ cho một cặp van

chạy ,cặp còn lại sẽ khoá

+Muốn cho động cơ quay thuận cho S1,S2 dẫn ,S3,S4 nghỉ

+Muốn cho động cơ quay nghịch cho S1,S2 nghỉ ,S3,S4 dẫn

b Phương pháp điều khiển không đối xứng

Giả sử động cơ quay theo chiều thuận (động cơ sẽ làm việc ở góc phần tư

thứ 1và thứ 2) tương ứng với cặp van S1,S2 làm việc ,S3 luôn bị khoá ,S4 đượcđóng mở ngược pha với S2

Bộ BXMC có 3 trạng thái làm việc :

∗Trạng thái 1: γ E>Et : Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ nhất Năng lượng cấpcho động cơ được cấp từ nguồn thông qua các van S1,S2 dẫn trong khoảng 0÷t1

+Trong khoảng t1÷T :Năng lượng tích trữ trong điện cảm sẽ duy trì cho dòng điệntheo chiều cũ và khép mạch qua S2,Đ4.

∗Trạng thái 2: γ E<Et : Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ 2 (chế độ hãm)

+Trong khoảng 0÷t1 :Động cơ trả năng lượng về nguồn thông qua các Điôt Đ1,Đ2(IĐ1=IĐ2=It)

+Trong khoảng t1÷T :S4 dẫn ,dòng tải khép mạch qua Đ2 ,S4 (IĐ2=IS4=It)

∗Trạng thái 3: γ E=Et :

+Trong khoảng 0÷t0: Et >γ E :Động cơ trả năng lượng về nguồn qua Đ1 và Đ2 (IĐ1=IĐ2=It)

+Trong khoảng t0÷t1 :γ E>Et : Động cơ làm việc ở chế độ động cơ

Năng lượng từ nguồn qua S1 ,S2 cấp cho động cơ

+Trong khoảng t1÷t2: S1 khóa ,S4 mở Năng lượng tích luỹ trong điện cảm sẽ cấpcho động cơ và duy trì dòng điện qua Đ2 ,Đ4

+Trong khoảng t2÷T :Khi năng lượng dự trữ trong điện cảm hết ,suất điện độngđộng cơ sẽ đảo chiều dòng điện và dòng tải sẽ khép mạch qua S4 ,Đ2

t t

t t t

0

0

0 0 0 0

0 0

+E -E

Để động cơ làm việc theo chiều ngược lại ,luật điều khiển các van sẽ thay đổitheo chiều ngược lại Lúc đó van T4 luôn dẫn, T1 luôn khóa; cặp vanT2 và T3 đóng

mở ngược pha nhau

di L

T

T t T

o

T t t

T t

∫

∫ + ∫ + ∫ =

0 0

0

1

1

1

) 1 )(

1 (

1

1 1

1 1

a T

b a b

U R

b b a L

U

1

) 1 )(

t

0

0

0 0

+E -E

Vậy để điều khiển động cơ ta chỉ cần điều khiển γ để điều chỉnh điện áp ra tải

c.Phương pháp điều khiển đối xứng

Cách 1: Điện áp ra đơn cực tính (Unipolar Voltage Switching)

Nguyên tắc điều khiển

Chu kỡ đóng cắt của các van bán dẫn là 2T; S1 dẫn trong khoảng 0 t 2 T< < γ

, S2 dẫn trong khoảng 2 T t 2Tγ < < ;S3 dẫn trong khoảng T t (1< < + γ)T, và

T

T

γ

* Trong khoảng2, S2 tắt, S3 được kích dẫn, do phần ứng có tính chất điệncảm nên dũng qua phần ứng ngắn mạch qua S1 và D3 Lỳc này điện áp đặtlên động cơ là 0, dũng trong động cơ giảm.

* Trong khoảng 3, S2 lại được kích dẫn, S3 tắt, do đó động cơ được cấp điện

áp U từ nguồn, dũng qua phần ứng tăng

* Trong khoảng 4, S4 được kích dẫn, S1 tắt, do đó dũng qua phần ứng khộpmạch qua S2 và D4, dũng qua phần ứng giảm do ngược chiều suất điện độngE

* Trong khoảng 1: S1 và S3 nhận tín hiệu điều khiến, sức điện động sinh radũng điện chảy qua D1 và S3 Trong khoảng này, dũng qua phần ứng tăng vàtích lũy năng lượng trong điện kháng mạch phần ứng.

* Trong khoảng 2: S3 tắt, S1 và S4 được kích dẫn, do tính chất điện khángnên dũng qua phần ứng sẽ qua D1, U và D4, năng lượng được đưa trả vềnguồn, dũng qua phần ứng giảm

* Trong khoảng 3: S1 tắt, S2 và S4 được kích dẫn, khi đó dũng qua phần ứngkhộp mạch qua S2 và D4, dũng qua phần ứng tăng

* Trong khoảng 4: S1 và S4 được kích dẫn, S2 tắt,dũng phần ứng chảy quaD1, U và D4,năng lượng phần ứng trả về nguồn, dũng qua phần ứng giảm

D

S

1 2

D D

2 4

D S

T

Chế độ làm việc của động cơ ở các góc phần tư 3 và 4 ứng với 0< γ <0,5

.

Cách 2: Điện áp ra đảo cực tính (Bipolar Voltage Switching)

Nguyên tắc điều khiển

theo phương pháp điều khiển này các cặp van S1 và S2; S3 và S4 lập thành haicặp van mà trong mỗi cặp thỡ hai van được điều khiển đóng cắt đồng thời.Tín hiệu điều khiển được tạo ra bằng cách so sánh điện áp điều khiển vớiđiện áp tựa (thường là dạng xung tam giác):

-Nếu Udk>utua thỡ S1 và S2 được kích dẫn; S3 và S4 được kớch tắt

-Nếu Udk<utua thỡ S1và S2 được kích tắt; S3 và S4 được kích dẫn

● Biểu đồ dạng sóng dũng, ỏp trờn tải

● Chế độ hoạt động:

t t

+Trong khoảng 1: S1 và S2 được kích dẫn, S3 và S4 được kích tắt, động cơđược nối với nguồn U, dũng qua phần ứng tăng đến giá trị Imax.

+Trong khoảng 2:S1và S2 được kích tắt,S3 và S4 được kích dẫn,nhưng do tải

có tính cảm kháng nên dũng điện phần ứng khép mạch qua D3 và D4 vềnguồn, S3 và S4 bị đạt điện áp ngược bởi hai diode D3 và D4 nờn khoỏ, dũng

áp ngược bởi hai diode D1 và D2 phân cực thuận nên khoá, do đó id giảm theochiều ngược lại từ Imin về 0

*) Kết luận:

+) Chọn mạch lực

Qua các mạch phân tích ở trên ta thấy để phù hợp đảo chiều động cơ (mộtcách chủ động) ta chọn bộ chopper lớp E (cầu BXDC), mạch này cho phép nănglượng đi theo 2 chiều Ud, Id có thể đảo chiều một cách độc lập Hơn nữa mạch nàyrất thông dụng (dùng trong DC-DC, DC-AC converter) do đó việc tỡm mua cỏcphần tử cũng dễ dàng hơn

+) Chọn phương pháp điều khiển

Trong mạch này ta chọn cách điều khiển không đối xứng Đây là phươngpháp diều khiển thông dụng và cho chất lượng điện áp ra tốt nhất Mặt khác cáchđiều khiển này cho phép chúng ta đảo chiều động cơ dễ dàng do khi đảo chiều(chuyển chế độ làm việc) ta chỉ việc điều chỉnh chiết áp theo mạch điều khiển

+)Chọn van bỏn dẫn

Trong sơ đồ chopper lớp E ta chọn van bán dẫn là IGBT vỡ:

- IGBT là phần tử kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khảnăng chịu quá tải lớn của transistor thường, tần số băm điện áp cao thỡlàm cho động cơ chạy êm hơn

- Công suất điều khiển yêu cầu cực nhỏ nên làm cho đơn giản đáng kể thiết

kế của các bộ biến đổi và làm cho kích thước hệ thống điều khiển nhỏ,hơn nữa nó cũng làm tiết kiệm năng luợng (điều khiển)

- IGBT là phần tử đóng cắt với dũng ỏp lớn, nú đang dần thay thế transistorBJT nó ngày càng thông dụng hơn do đó việc mua thiết bị cũng đơn giảnhơn.Cùng với sự phát triển của IGBT thỡ cỏc IC chuyờn dụng điều khiểnchúng (IGBT Driver) ngày càng phát triển và hoàn thiện do đó việc điềukhiển cũng chuẩn xác và việc thiết kế các mạch điều khiển cũng đơn giản,gọn nhẹ hơn

Sơ đồ mạch lực :

II.3.1 Tớnh toỏn chọn van

II.3.1.1 Chọn Diode cụng suất

Qua phõn tớch cỏc mạch lực trờn ta thấy:

+Dũng điện trung bỡnh chạy qua Diode ID = (1-γ )It

Với giỏ trị dũng điện định mức động cơ là Itđm =35(A)

Chọn chế độ làm mát là van có cánh toả nhiệt với đủ diện tích bề mặt và có quạtthông gió, khi đó dũng điện làm việc cho phép chạy qua van lên tới 50 % v

1

=70(A) Qua các biểu đồ ta thấy :Điện áp ngược cực đại đặt lên mỗi Diode (bỏ qua sụt áptrên các van ) là

Ungmax=E=100(V)

Chọn hệ số quá điện áp ku = 2.5 → Ungv =ku.Ungmax = 2.5*100=250 (V)

Từ hai thụng số trờn ta chọn 4 Diode với cỏc thụng số sau :

Ký hiệu ItbMAX(A) UnMAX(V) Iđ(A)

Trong đó :

Imax :dũng điện làm việc cực đại cho phép qua van

Ungv : điện áp ngược cực đại cho phép đặt lên van

Ipik : đỉnh xung dũng điện

ÄU :tổn hao điện áp ở trạng thái mở của Diode

Ith : dũng điện thử cực đại

Dũng điện trung bỡnh chạy qua van là : IS =γ It

Với giỏ trị dũng điện định mức động cơ là Itđm =35(A)

+ Chọn chế độ làm mát là van có cánh toả nhiệt với đủ diện tích bề mặt và có quạtthông gió, khi đó dũng điện làm việc cho phép chạy qua van lên tới 50 % v

1

=70(A) Qua các biểu đồ ta thấy :Điện áp ngược cực đại đặt lên mỗi bóng IGBT (bỏ quasụt ỏp trờn cỏc van ) là

Ungmax=E=100(V)

Chọn hệ số quá điện áp ku = 2.5 → Ungv =ku.Ungmax = 2.5*100=250(V)

Từ cỏc tớnh toỏn trờn ta chọn 4 van IGBT …cú cỏc thụng số sau:

Chủng

loại

Icmax(A)

Vce(V)

Pdmax(W)

VceBão hoà

III.Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu một chiều cấp điện

cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Thông số động cơ :

+Điện áp định mức phần ứng động cơ Uđm=100 (V)

+Dòng điện định mức phần ứng động cơ Iđm=35(A)

1.Tính toán máy biến áp chỉnh lưu

3-Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải :

Udo =Ud +2 ∆Uv +∆Udn + ∆Uba

Trong đó :

2.∆Uv =2 (V) là sụt áp trên 2 Điôt mắc nối tiếp

∆Udn ≈0 là sụt áp trên dây nối

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

=100+2+0+6 =108(V)Điện áp pha thứ cấp pha máy biến áp :

S ba

.Trong đó :

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

m là số trụ của máy biến áp

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

Ta có công suất biểu kiến của máy biến áp là :

, 2471 2

02 , 3088

=4,5273(cm2)7-Đưòng kính trụ :

d =

πF e

Q

4

=

π

5373 , 4

4 = 2,4 (cm)Chuẩn đoán đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 2,5(cm)

*)Tính toán dây quấn

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

W1=

T

Q f

U

.3773 = 429(vòng)Lấy W2= 429( vòng)

12- Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp

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

13- Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp

= 1,625(mm2)Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật ,cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 6.8(mm2)

Kích thước dây dẫn phần cách điện

= 14,3 (mm2)Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật ,cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S2= 14.5 (mm2)

Kích thước dây dẫn phần cách điện : S2cđ = a2.b2 = 3,64.1,5=5.46 (mm x mm)16- Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp

= 1428,,56=1.97(A/mm2)<2(A/mm2); thoã mãn giá trị đã chọn

*)Kết cấu dây dẫn sơ cấp :

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

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

W11=

1

.2

5 , 1 2

12 −

.0,95 = 44 (vòng)Trong đó :

kc= 0,95 là hệ số ép chặt

h là chiều cao trụ

hg là khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp

Chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông là 1,5 cm

19- Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp :

21- Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :

24- Đường kính trong của ống cách điện

Dt= dFe + 2.a01- 2.S01 =2,5 + 2.1 - 2.0,1 = 4,3 (cm)

25- Đường kính trong của cuộn sơ cấp

Dt1= Dt + 2.S01=4,3 + 2.0,1= 4,5 (cm)

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

27- Bề dầy cách điện cuộn sơ cấp

4 +

= 8,1 (cm)

30- Chiều dài dây quấn sơ cấp

l1 = W1.π.Dtb= π.3773.8,1.10-2 =959,625 (m)

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

*) Kết cấu dây quấn thứ cấp

32- Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp

58 , 11

= 31(vòng)34- Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp

= 11,88 (cm)37- Đường kính trong của cuộn thứ cấp

Dt2 = Dn1+ 2.a12 = 11,7 + 2.1,1 =14 (cm)

38- Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp : cd22= 0,1 (mm)

39- Bề dầy cuộn sơ cấp

14 +

= 14,75 (cm)42- Chiều dài dây quấn thứ cấp

*)Tính kích thước mạch từ

45- Với đường kính trụ d= 8 cm ,ta có số bậc là 3 trong nửa tiết diện trụ

46- Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ

Bậc 1 n1= 2

5,0

16 = 64 lá

Bậc 2 n2= 2

5,0

11 = 44 lá

Bậc 3 n3= 2

5,0

7 = 28 lá

*)Để đơn giản trong việc chế tạo gông từ ,ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật

có các kích thước sau

Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ : b = dt = 6,8 cm

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

Tiết diện gông Qbg= a x b = 37,4 (cm2)

50- Tiết diện hiệu quả của gông

Qg= khq.Qbg = 0,95 37,4 ~ 36 (cm2)

51- Số lá thép dùng trong một gông

hg =

5,0

b

= 068,5= 136 (lá)52- Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ

BT =

T

Q W f

U

64- Khối lượng của đồng

MCu = VCu mCu = 14.17,16 = 240,2(Kg)

*) Tính các thông số của máy biến áp

65- Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75 0 C

625 , 959

= 12,4 (Ω)Trong đó ρ75 = 0,02133 (Ω)

66- Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C

69 , 198

= 0,3 (Ω)67- Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp

RBA = R2 + R1

2 1

a h

7,374

.314.10-7 = 0,987 (Ω)

70- Điện cảm máy biến áp qui đổi về thứ cấp

= 3,14 (mH)71- Sụt áp trên điện kháng máy biến áp

∆Ux =

π

3XBA.Id =

π

3.0,987.35 = 33 (V)

Rdt =

π

3.XBA = 0,943 (Ω)72- Sụt áp trên máy biến áp

78 , 1128

.100 = 0,01 % 75- Điện áp ngắn mạch tác dụng

Unr=

2 2

Unx =

2 2

Un= U nr2+U nx2= 30 , 45 2 + 65 , 34 2 = 72,08%78- Dòng điện ngắn mạch xác lập

35 100

~99 %

2.Tính chọn Thyristor :

Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải ,điều kiện toả nhiệt ,điện áp làmviệc ,các thông số cơ bản của van được tính như sau :

+)Điện áp ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu :

π .100 = 104,67 (V).

Trong đó : Knv = 6 Ku=

π

6.3

Điện áp ngược của van cần chọn :

Unv = KdtU Un max =2,5 104,67 = 261,675(v)

Trong đó :

KdtU - hệ số dự trữ điện áp ,chọn KdtU =2,5

+) Dòng làm việc của van được tính theo dòng hiệu dụng :

Ilv = Ihd = Khd Id =

Iđm =Ki Ilv =3,2 20,21 = 64,672 (A)

(Ki là hệ số dự trữ dòng điện và chọn Ki =3,2)

từ các thông số Unv ,Iđmv ta chọn 6 Diode loại 1N 1195 do nhà sản xuất IR sản xuất

có các thông số sau :

Điện áp ngược cực đại của van : Un = 300 (V)

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

Dòng điện thử cực đại : Ith =30 (A)

Dòng điện rò : Ir =10 (mA)

Sụt áp lớn nhất của Diode ở trạng thái dẫn là : ∆U = 1,4 (V)

Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép :Tmax=150 oC

1 Tớnh toỏn thiết kế bộ lọc

- Tớnh toán trị số điện cảm :

Lấy hệ số đập mạch ra là kdmr = 0.011 Vỡ mạch chỉnh lưu là cầu 1 pha bánđiều khiển nên hệ số đập mạch chỉnh lưu là : kcl = 0,057

U R

Trị số điện cảm của cuộn kháng lọc :

Η

= Η

86 , 2 1

2 2

ω

- Dũng điện 1 chiều trung bỡnh qua cuộn cảm Id = 35A

- Sụt ỏp một chiều trờn cuộn khỏng lọc (thường nằm trong khoảng5ữ10%Ut):

∆Uckl = 5V

- Sụt áp xoay chiều cho phép tối đa trên cuộn khỏng lọc lấy ∆U~ = 5V

- nhiệt độ môi trường nơi đặt cuộn kháng Tmt = 40oC

- Độ chênh lệch nhiệt độ tối đa cho phép giữa cuộn dây điện cảm và môi trường là ∆T = 50oC