TÍNH CHỌN THIẾT BỊ

III - 1 : ý nghĩa của việc tính chọn thiết bị Việc tính chọn thiết bị có một ý nghĩa rất quan trọng cả về mặt kỹ thuật và kinh tế .Việc tính chọn càng chính xác, tỉ mỉ bao nhiêu thì hệ t

TÍNH CHỌN THIẾT BỊ

III - 1 : ý nghĩa của việc tính chọn thiết bị

Việc tính chọn thiết bị có một ý nghĩa rất quan trọng cả về mặt kỹ thuật và kinh tế Việc tính chọn càng chính xác, tỉ mỉ bao nhiêu thì hệ thống làm việc càng

an toàn bấy nhiêu Hơn nữa, việc tính chọn thiết bị chính xác còn nâng cao được hiệu suất của hệ thống Nếu tính chọn thiếu chính xác thì hệ thống có thể làm việc kém chất lượng hoặc không làm việc được Vì vậy việc tính chọn thiết bị phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

+ Về mặt kỹ thuật phải đảm bảo yêu câu công nghệ và các thông số phù hợp với thiết bị

+ Về mặt kinh tế, các thiết bị được chọn trong khi thoả mãn các yêu cầu k7x thuật phải đảm bảo có chi phí mua sắm hợp lý

III- 2 tính chọn thiết bị mạch động lực

Như phần tìm hiểu công nghệ ta đã biết động cơ truyền động chính có hai cấp tốc độ là: 1460 v/ph và 2890 v/ph ,công suất định mức là 10 KW , công suất động cơ ăn dao thường được chọn: PĐ = (0,1 ÷ 0,2 ) Pđm , ta chọn PĐ = 0,1Pđm = 1KW

Với hiệu suất của hệ thống lấy bằng 80 % và khi kể đến hệ số quá tải để đảm bảo động cơ làm việc an toàn ta lấy Kqt = 1,25 Khi đó công suất động cơ ăn dao được tính:

n (v/ph)

II, Tính chọn công suất máy biến áp động lực

Như ở phần thiết kế ta đã chọn máy biến áp động lực có tổ đấu dây Y/Y0 , ở phần này ta tính toán các thông số cho nó Máy biến áp được chọ theo điều kiện:

+ Ku là hệ số xét tới ảnh hưởng khả năng ảnh hưởng dao động trong

phạm vi cho phép của điện áp lưới thường lấy Ku = 1,05 ÷ 1,1 ,

ta chọn Ku = 1,1

+ Kα là hệ số kể đến góc điều khiển nhỏ nhất (αmin) nhằm đảm bảo

chắc chắn hệ thống không dơi vào trạng thái lật nhào nghịch lưu, ta chọn:

αmin = 300 ⇒αmax = 1500

⇒ Kα = 1/cosαmin = 2/ 3+ KR là hệ số xét đến sụt áp trên điện trở thuần của máy biến áp,trên

điện cảm cuộn dây thứ cấp máy biến áp, do chuyển mạch, sụt

áp trên dây nối và cuộn kháng, trên các van KR thường được chọn : KR = 1,15 ÷ 1,25, ta chọn: KR = 1,15

Ka là hệ só phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu

U

U

Ua

fdm d

3 62

2

3 6 0 85π

π

,

Cuối cùng thay các giá trị hệ số vào ta được:

U2đm≥ 0,85.1,1.(2/ 3).1,15 = 260 (V)

* Chọn giá trị hiệu dụng của dòng pha thứ cấp

Để đơn giản ta bỏ qua giá trị của dòng cân bằng, khi đó ta có:

I2đm = Iđm / 3 = 9/ 3 = 5,19 (A)

+ Giá trị hiệu dụng của dòng pha sơ cấp:

I1đm = (m 2Iđm )/ 3 , với m = U2/U1 = 260/220 = 1,18 là hệ số biến áp

Tristo được chọn theo hai điều kiện chủ yếu sau:

+ Điều kiện về dòng điện: ITtb≥ Ki ITtbmax

+ Điều kiện về điện áp : Ungmax≥ Ku

b, Chọn theo điều kiện điện áp

Sơ đồ mạch chỉnh lưu của ta là hình tia do đó điện áp mà các van phải chịu

là điện áp dây có giá trị bằng 3U2f

di/dt (A/µs)

IV, Tính chọn cuộn kháng cân bằng

Khi hệ thống làm việc sẽ có những thời điểm hai van của hai bộ biến đổi ở hai pha cùng mở Lúc đó dòng cân bằng sẽ chạy từ pha có điện áp tức thời lớn hơn sang pha kia; dòng cân bằng này khiến cho bộ biến đổi phải làm việc nặng nề hơn

và nó có khả năng phá hỏng các tiristo nếu ta không tìm cách hạn chế Vì vậy nhất thiết phải đặt thêm cuộn kháng cân bằng Để minh hoạ ta xét α1 = 300 ; α2 = 1500

Qua hình vẽ ta thấy rằng: trong khoảng thời gian từ 0 ÷θ1 dòng cân bằng chảy từ T5 vào T2 Từ θ2 ÷θ3 dòng cân bằng chạy từ T1 vào T4

Chênh lệch điện áp giữa hai bộ biến đổi là:

⇔ i = 6

u2 (cosωt - cosθ2) / 2XGiá trị trung bình của dòng điện cân bằng:

Icb = 32 ∫ 26u2 t − d t

2 2

Lưu ý rằng với gốc mới 0' thì θ2 = - θ3

Ta chọn cuộn kháng cân bằng có các thông số:

LCK = 123 (mH)

RCK = 0,48 (Ω)

V, Tính chọn cuộn kháng san bằng

Cuộn kháng san bằng có tác dụng lọc thành phần xoay chiều của dòng điện

Ta biết rằng khi góc mở α = π/2 thì điện áp ra có phần nửa âm bằng nửa dương Tức là lúc này thành phần xoay chiều là dữ dội nhất, ta sẽ tính cuộn kháng theo góc α này Để đơn giản ta bỏ qua ảnh hưởng của cuộn cân bằng

Nếu lấy gốc toạ độ là 01 thì ta có thể viết:

Ud = 2 u2sinωt

Khai triển Furie của điện áp ud ta có:

Ud = b1 sin3ωt + b2sin6ωt + + bnsin3nωt

12

2

2π

HÌNH VẼ

2 1

CK, CK1là cuộn kháng cân bằng và san bằng

* Tổng giá trị hiệu dụng của các thành phần dòng xoay chiều:

⇒

Ixc = Id21 +Id

2 2

Ixc phải thoả mãn nhỏ hơn 10 % Iđm

LCK = 4Ud6 0 91 +4Ud

2

2 2

ω ,

⇒ LCK ≥ 0,193 (H)

Từ đây ta chọn cuộn kháng cân bằng có các thông số sau:

LCK = 200 (mH)

RCK = 0,48 (Ω)

Từ đó ta tính được: I1 = 0,877 (A) ; I2 = 0,2 (A)

+ Công suất tác dụng của cuộn kháng san bằng:

P = (I2

đm + I12 + I22)RCK = 39 (W)+ Công suất phản kháng của cuộn kháng:

Q = X1I12 + X2I22 = 56 ( VAR)+ Công suất biểu kiến của cuộn kháng:

S = P2 +Q2

= 68 (VA)

VI, Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực

Ta biết rằng cac tiristo là phần tử rất nhạy với sự biến thiên đột ngột của điện

áp hay dòng điện , đặc trưng cho những hiện tượng này là gia tốc dòng điện và điện áp di/ dt và du/ dt Các nguyên nhân gây ra những hiện tượng này bao gồm:+ Quá gia tốc dòng, áp do quá trình chuyển mạch

+ Quá gia tốc dòng, áp do cộng hưởng

+ Quá gia tốc dòng,do cắt máy biến áp ở chế độ không tải hay tải nhỏ

Để bảo vệ an toàn cho các van trước những tác nhân nêu trên ta dùng các phần tử R-C mắc song song với các tiristo như hình vẽ

R C

T

Trị số của R, C có thể tra theo các đường

cong được xây dựng bằng máy tính

các quan hệ Ua /Up ;

L : Là điện cảm quy đổi của toàn bộ mạch

Tra đường cong ta được

C = 0,346 µF và R = 3,9 KΩ

III- 3 Tính toán mạch điều khiển

1 - Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo

Chọn biến trở : R30 = 4,7 KΩ công suất tiêu tán trên biến trở là

Điện trở mạch ngoài của MFT

( )

R31 U 100

0 08 1250

≥ dm = =dm

Điện áp phản hồi lấy ra là 12V từ đó ta chọn R31 = 47KΩ , 2w

Hệ số phản hồi tốc độ : Khi tốc động cơ là định mức thì điện áp ra là 12V do đó hệ số phản hồi tốc độ ϒ được tính

= 1 = ÷2

Vì mạch từ có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình sơ bộ chọn chiều dài đường sức

x 1

1

4 4

W2 = W1/ 3 = 56 (vòng)

4, Tính khâu khuyếch đại xung

Căn cứ vào dòng sơ cấp BAX là: 0,6 A ta chọn Tr là loại A1013 có :

PK = 900mW ; nhiệt độ làm việc max là 1500 ; f = 15 MHz ; UC E 0= 160 V ;

5, Tính chọn mạch tạo điện áp răng cưa

Ta các khuyếch đại thuật toán là loại TL084 , toàn bộ mạch điều khiển cần 20 KĐTT nên ta dùng 5 chiếc TL084 với các thông số như sau:

Điện áp nuôi ± 18 V; hiệu điện thế giữa cổng đảo và cổng không đảo là

± 30Vnhiệt độ làm việc từ 250C đến850C Mỗi chiếc TL084 được bao gói và mã

Ta nuôi KĐTT bằng nguồn 15V, để cho điện áp răng cưa được chính xác

thì trong suốt thời gian tụ C được nạp điện áp đầu ra phải không đặt tới trị

số bão hoà Chọn điện áp ur max = 12V ta có:

6,Tính chọn khâu tạo điện áp đồng bộ

Chọn biến áp đồng bộ là biến áp đấu ∆/ Y0 ; điện áp pha thứ cấp:

Uf 2đm = 24 VTrên biến áp đồng bộ cũng đặt luôn các cuộn dây tạo điện áp nguồn nuôi cho mạch điều khiển Ta biết công suất mỗi BAX là 7 W , có 6 BAX sử dụng công suất

của nguồn nuôi ; đồng thời cũng tính dến công suất nuôi cho các khối khác như khuyếch đại , so sánh , phản hồi Như vậy sơ bộ chọn công suất của biến áp đồng bộ

là 100 (VA) Điện áp ra thứ cấp là: U2f đm = 24 V Chọn các tụ lọc C1÷ C7 là 2000 µF ,

30 V

7,Tính chọn khâu tổng hợp tín hiệu

Khâu tổng hợp tín hiệu chỉ có nhiệm vụ tổng hợp tín hiệu mà không yêu cầu có

hệ số khuyếch đại lớn Sơ bộ chọn hệ số khuyếch đại của khâu bằng 2 ; các giá trị điện trở xẽ được xác định khi hiệu chỉnh xong hệ thống

8, tính chọn khâu hạn chế góc mở của bộ biến đổi

Từ hình vẽ ta thấy được quan hệ:

rcm dk

π

2 ( 1 − u 6dk) ≥ 6 ⇒ udk ≤ 4 ( ) v

Điện áp điều khiển lấy ra trên R43 2 được tính như sau:

uđk = uTGR43 2 / (R23+ R43) ; với uđk max= 4 V ; uTG max= 13 V

10,Tính chọn khâu khuyếch đại trung gian

Tính chọn khâu khuyếch đại trung gian: Hệ số khuyếch đại của hệ thống được tính theo đặc tính cơ thấp nhất và sai lệch tĩnh yêu cầu Gọi ∆n là độ sụt tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất

∆n = S* nomin

S* = (n0min - nmin )/ n0min

⇒ nomin = nmin/ (1- S* ) = nđm / (1 - S*) DGọi K là hệ số khuyếch đại của hệ thống

11, tính chọn khâu cải thiện chất lượng động

+ Khi khởi động tốc đô động cơ bằng 0 và khâu ngắt dòng chưa kịp tác động do có quán tính lớn Góc mở α lúc này phụ thuộc vào điện áp lấy ra trên R39 tức là phụ thuộc vào điện áp của IC6 Dòng ngắt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào việc ta chỉnh biến trở này vì lúc này khâu ngắt dòng bị loại ra khỏi mạch

Dòng dừng thường được chọn : ID = 2÷ 2,5 Iđm = (18 ÷ 22,5) A Sơ bộ chọn dòng dừng là ID = 18 A

Vì tốc độ bằng 0 nên điện áp ra bộ biến đổi sẽ dơi toàn bộ nên tiristo và điện trở mạch phần ứng , tức là: Ud = RI0 + ∆U

Ud = 2,92.18 + 1,4 = 53,96 V

Khi đó điện áp điều khiển là: uđk = Ud / KBĐ = 53,96/ 66,4 = 0,81 V

Điện áp đầu ra IC6 phải là:

giảm từ KTG K TH (- Ucđ + ϒn1 xuống giá trị K TH KTG ( - Ucđ+ ϒn2

Do tốc độ n chưa kịp giảm nên diốt D7 thông, điện áp đặt nên R34 là điện áp của IC6

( bộ biến đổi 2 sẽ mở theo điện áp này , để động cơ hãm tái sinh dược thì điện áp ra của bộ bến đổi 2 phải nhỏ hơn sức điện động E, tức là:

,

γγ

+ Khi đảo chiều từ quay thuận

sang quay ngược ta cũng cần hạn

chế dòng điện hãm.Vì dòng điện đảo

chiều thì sụt áp trên các tiristo cũng đảo

chiều Sơ bộ chọn dòng điện hãm

urIC6 = - 2,1/ 0,323 = - 6,5V

Mặt khác ta có: urIC 6 = 2,51- 2,5A.ϒ.n

⇔ - 6,5 = 2,51 - 2,5A.0,0075.1600

⇒ A = 0,3 ( < 0,8 )Như vậy khối cải thiện chất lượng động sẽ làm việc thoả mãn cả yêu cầu hạn chế dòng điện hãm và yêu cầu động cơ được hãm tái sinh khi giảm tốc

urIC 6 = 2,51 - 0,005631.n khi động cơ quay thuận

urIC 6 = 2,51 + 0,00563.n khi động cơ quay ngược