ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu 3pha, có điều khiển theo nguyên lý Arcos để điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương phápđiều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điệnáp……… Trang 3 Chương 2: Tổng quan về bộ chỉnh lưu Tiristor hình cầu ba ph

Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại, nghiên cứu ứng dụng củacác linh kiện bán dẫn công suất làm việc ở chế độ chuyển mạch và quá trìnhbiến đổi điện năng

Ngày nay, không riêng gì ở các nước phát triển, ngay cả ở nước ta các thiết

bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong lĩnhvực sinh hoạt Các xí nghiệp, nhà máy như: ximăng, thủy điện, giấy, đường,dệt, sợi, đóng tàu… đang sử dụng ngày càng nhiều những thành tựu của côngnghiệp điện tử nói chung và điện tử công suất nói riêng Đó là những minhchứng cho sự phát triển của ngành công nghiệp này

Với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đaị hoá đất nước, ngày càng có nhiều xínghiệp mới, dây chuyền mới sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và

kỹ sư điện những kiến thức về điện tử công suất Cũng với lý do đó, chúng emđược làm đồ án môn học điện tử công suất

Dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy Nguyễn Kim Ánh, em đã đượcnhận và làm đề tài: “Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu 3pha, có điều khiển theonguyên lý Arcos để điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập”

Mặc dù đã dành nhiều cố gắng xong không tránh khỏi những sai sót nhấtđịnh, em mong được sự góp ý của thầy, cô

Sinh viên thực hiện Nguyễn Thành Luân

MỤC LỤC

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương phápđiều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện

áp……… Trang 3

Chương 2: Tổng quan về bộ chỉnh lưu Tiristor hình cầu ba pha

Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lưu - động cơ điện một chiều

(hệ T - Đ) không đảo chiều ……… Trang 15

Chương 3: Tính chọn các phần tử mạch động lực

……… Trang 25

khiển……… Trang 42 Chương 5: Mạch bảo vệ và kết luận……… Trang 50 Tài liệu tham khảo……… … Trang 55



CHƯƠNG 1

Chương I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNGPHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG

CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP

1.Khái quát:

Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều vẫn được coi là mộtloại máy quan trọng Nó có thể dùng làm động cơ điện, máy phát điện hay dùngnhững điều kiện làm việc khác

Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt , vì vậy máyđược dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnhtốc độ như cán thép, hầm mỏ hay giao thông vận tải

a.Phân loại:

i Động cơ điện một chiều chia làm nhiều loại theo sự bố trí của cuộnkích từ :

 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

 Động cơ điện một chiều kích từ song song

 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

 Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

b Ưu nhược điểm động cơ điện một chiều:

2 Đặc tính cơ của máy điện một chiều :Quan hệ giữa tốc độ và mômen động cơ gọi là đặc tính cơ của độngcơ:

 = f(I) hoặc n = f(I)

Rư - điện trở của mạch phần ứng

Rf - điện trở phụ trong của mạch phần ứng

Với: Rư = rư + rcf + rb + rctTrong đó:

UKT

rct- điện trở tiếp xúc chổi than.

Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểuthức:

Trong đó:

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

2 - hệ số cấu tạo của động cơ

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì:

Eư = Ke.nVới:  = 260n 9.n55

Là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác, mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi:

Mđt= K Iư Suy ra: Iư =M dt

dt

R R U

Theo các đồ thị trên, khi Iư= 0 hoặc M = 0 ta có:

Inm,Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch.

Mặt khác từ phương trình đặc tính điện và phương trình đặc tính cơ cũng

có thể được viết dưới dạng:





  =RM K gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M

R=Rư + Rf : điện trở mạch phần ứng

2 Xét các ảnh hưởng các tham số đến đặc tính cơ:

Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến đặctính cơ: Từ thông động cơ , điện áp phần ứng Uư, và điện trở phần ứng độngcơ.Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó:

a) Aính hưởng của điện trở phần ứng:

Giả thiết rằng Uư=Uđm= Const

và  = đm= Const

Muốn thay đôíi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vàomạch phần ứng

Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:

b Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

0 dm

dm

U

Const K

u

K R

b) Aính hưởng của điện áp phần ứng:

Giả thiết từ thông  = đm= const, điện trở phần ứng Rư = const Khithay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm, ta có:

c) Aính hưởng của từ thông:

Const Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ Ikt động cơ Trongtrường hợp này:

x K x U

điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông

Khi từ thông giảm thì 0x tăng, còn  giảm ta có một họ đặc tính cơ với

0x tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông Ta nhận thấyrằng khi thay đổi từ thông:

II- Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Truyền động điện được dùng để dẫn động các bộ phận làm việc của cácmáy sản xuất khác Thường phải điều chỉnh tốc độ chuyển động của các bộ phậnlàm việc Vì vậy điều chỉnh tốc độ động cơ điện là biến đổi tốc độ một cách chủđộng, theo yêu cầu đặt ra cho các qui luật chuyển động của bộ phận làm việc màkhông phụ thuộc mômen phụ tải trên trục động cơ

Xét riêng về phương diện tốc độ của động cơ điện một chiều là có nhiều

ưu điểm hơn với các loại động cơ khác, không những có thể điều chỉnh tốc độ dễdàng, đa dạng các phương pháp điều chỉnh, cấu trúc mạch động lực, mạch điềukhiển đơn giản hơn, đồng thời đạt chất lượng điều chỉnh cao, dải điều chỉnh rộng

1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ



b Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi giảm từthông

Hình 1-5

a Đặc tính cơ điện của động cơ điên một chiều

kích từ độc lập khi giảm từ thông

02

01

00

Đối với các máy điện một chiều khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnhđiện áp trên mạch phần ứng thì dòng điện moment sẽ không thay đổi Để tránhnhững biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương phápđiều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được ápdụng cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Để điều chỉnh điện áp dặt vào phần ứng động cơ ta dùng các bộ nguồn điều

áp như: máy phát điện một chiều các bộ biến đổi van hoặc khuyếch đại từ,…Các bộbiến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của

nó cho phù hợp với yêu cầu

Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Ta có tốc độ không tải lý tưởng:

dm

EK

Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần

ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng của đường dặc tính cơ nên được dùng nhiềutrong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn ncb

 ưu điểm: đây là phương pháp điều chỉnh triệt để vô cấp có nghĩa là có thểđiều chỉnh trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi không tải lý tưởng

 nhược điểm : phảo có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơbản và chi phí vận hành cao

2 Điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông:

H1.6_

sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh

moment điện từ của động cơ M = kM  Iu và sức điện động quay của động cơ

Eu  kE  n

Thông thường ,khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữ

nguyên giá trị định mức Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả máy điện công suất trung bình,người ta thường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đồi từ thông do tổn hao công suất nhỏ Đối với các máy điện công suất lớn thì

U KT

M K

K

R R K

U n

M E

f u E

bộ biến đổi van …

Thực chất của phương pháp này là giảm từ thông Nếu tăng từ thông thì dòng điện kích từ sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ.Do đó để điều chỉnh tốc độ chỉ có thể giảm dòng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức Ta thấy lúc này tốc độ tăng lên khi từ thông giảm :

Nhận xét : do quá trình điều chỉnh tốc độ đựơc thực hiện như trên mạch kích

từ nên tổn thất năng lượng ít , mang tính kinh tế, thiết bị đơn giản

3 điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần cứng: Trong phương pháp này điện trở phụ đựơc mắc nối tiếp với mạch phần cứng của động cơ theo sơ đồ nguyên lý sau :

H1.7

Sơ đồ điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần cứng được giải thích như sau: giả sử động cơ đang làm việc xác lập với tốc

độ n1,ta đóng thêm rf vào mạch phần ứng Khi đó dòng điện phần ứng Iư đột ngột giảm xuống ,còn tốc độ động cơ do quán tính nên chưa kịp biến đổi Dòng Iư giảm làm cho moment động cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống, sau đó làm việc xác lập tại tốc độ n2 với n2 < n1

Phương pháp điều chỉnh tốc độ ày chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n<ncb.Khi giá trị rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm Đồng thời dòng điện ngắn mạch In và moment ngắn mạch Mn cũng giảm Do đó phương pháp này đượcdùng để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dưói tốc độ cơ bản và tuyệt đối không được dùng cho các động cơ của máy cắt kim loại

Ưu điểm : thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng trong các động cơ có cần trục, thang máy ,máy nâng, máy xúc…

Nhựơc điểm : tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vàocàng lớn , đặc tính cơ càng mền , độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi thay đổi phụ tải càng kém.Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càng tăng

U KT

*Thực tế có 2 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều bằngđiện áp:

+Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ +Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ

Vì vậy cần phải có những bộ biến đổi phù hợp để cung cấp mạch điệnphần ứng hoặc mạch kích từ của động cơ Cho đến nay thường sử dụng những bộbiến đổi dựa trên các nguyên tắc truyền động sau đây :

+Hệ truyền động máy phát – động cơ (F – Đ)+Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor – động cơ (T – Đ)4.Hệ truyền động máy phát – động cơ (F – Đ)

Phần ứng của động cơ điện một chiều được cung cấp từ 1 máy phát điện.Máy phát có 1 động cơ sơ cấp không đồng bộ 3 pha quay Khi ta thay đổi IktF thì

Uu thay đổi và làm thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều Khi đảo chiều ItkF thìđộng cơ điện một chiều cũng sẽ đảo chiều quay

+Ưu điểm : hệ này điều chỉnh tốc độ rất linh hoạt Động cơ có thểchuyển đổi qua các chế độ làm việc khi ta thay đổi tốc độ hoặc đảo chiều, khảnăng điều chỉnh vận tốc tương đối rộng, khả năng chịu quá tải khá tốt

+Nhược điểm : hệ này sử dụng nhiều máy điện quay, trong đó ít nhấtphải có 2 máy điện một chiều nên gây ra tiếng ồn lớn, công suất lắp máy lớn sovới động cơ chấp hành Ngoài ra do máy điện một chiều có từ dư, đặc tính từ hoátrở nên khó điều chỉnh tốc độ

5.Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ (T-Đ)Thường sử dụng bộ chỉnh lưu có điều khiển thyristor Tốc độ động cơthay đổi bằng cách thay đổi điện áp chỉnh lưu cấp cho phần ứng động cơ, để thayđổi điện áp chỉnh lưu ta chỉ cần sử dụng mạch điều khiển, thay đổi thời điểm mởvan thyristor

+Ưu điểm của hệ này là tác động nhanh, không gây ồn và dễ tự độnghoá Do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao, điều đó thuận lợicho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh nhiều vòng, để nâng cao chất lượng đặc tínhtĩnh và các đặc tính của hệ thống

+Nhược điểm của hệ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng chỉnhlưu của điện áp có biên độ đập mạch gây tổn hao phụ trong máy điện Hệ số công

H1.8

Hệ truyền động F-Đ

phải sử dụng 2 bộ biến đổi để cấp điện cho động cơ có đảo chiều quay.

Ш Cơ sở lý thuyết của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện mộtchiều kích từ độc lập bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

1.Sơ đồ thay thế tính toán:

H 1.9

Sơ đồ bộ biến đổi

Từ phương trình đặc tính động cơ tổng quát:

R K

Ta thấy sự thay đổi Uu thì  0 sẽ thay đổi, còn   const

Vậy ta sẽ được các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau

Như vậy muốn thay đổi điện áp phần ứng Uu ta phải có bộ nguồn cungcấp điện một chiều thay đổi được điện áp ra

H 1.10

Đặc tính cơ của ĐCDC kích từ độc lập ở những điện áp trên phần ứng khác nhau

a)Bộ biến đổi F-Đ:

H 1.11

Sơ đồ nguyên lý bộ biến đổi F-Đ

Là bộ biến đổi máy điện mà nguyên lý vận hành được giới thiệu ở phầntrước

Phương trình đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ dùng máy phát

M K

R K

E

D D

R K

U K

D D

KF

)(

H 1.12

Sơ đồ bộ biến đổi T-Đ

Là phương pháp biến đổi điện tử, bán dẫn

Ta xét hệ T-Đ không đảo chiều:

Chế độ dòng liên tục: Ed = Ed0 cos 

I K

R R K

E

dm

CL u dm

)(

cos

2 0

cos

M K

R R K

E

dm

CL u dm

d

Vậy khi ta thay đổi góc điều khiển   ( 0   ) thì Ed thay đổi từ Ed0 đến –Ed0 và ta sẽ được 1 hệ đặc tính cơ song song nằm ở mức bên phải của mặtphẳng toạ độ

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU TIRISTOR HÌNH CẦU BA PHA.THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ

ĐIỆN MỘT CHIỀU (HỆ T – Đ) KHÔNGCÓ ĐẢO CHIỀU

I/ Chỉnh lưu hình cầu 3 pha:

+T1,T3,T5 là nhóm catôt nối chung

+T2,T4,T6 là nhóm anốt nối chung

Điện áp các pha thứ cấp máy biến áp:

Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin

Giả thiết dòng điện được san bằng tuyệt đối : L = ∞

R

E L

H 2.2

Sơ đồ dạng sóng của dòng điện và điện áp trong bộ chỉnh lưu cầu 3 pha

b) Nguyên lý hoạt đ ộng:

u d

Giả thiết T5 và T6 đang cho dòng chảy qua : 2

6





 cho xung điều khiển mở T1 Tiristor này mở vì u2a

> 0 Sự mở của T1 làm cho T5 bị khóa lại một cách tự nhiên vì u2a > u2c Lúcnày T6 và T1 cho dòng chạy qua Điện áp trên tải :

ud = uab =ua - ub Khi θ = θ2 = 3

Các xung điều khiển lệch nhau một góc

Chu kỳ đưa xung điều khiển vào các Thyristor

Trong mỗi nhóm,khi một tiristor mở,nó sẽ khoá ngay tiristor dẫn dòngtrước nó, theo tóm tắt sau đây:

*Trị trung

Trên H 2.1

Đường baophía trênbiểu diến

điểm F là vF Đường bao phía dưới biểu diễn điện thế của điểm G là vG

Điện áp trên mạch tải là ud =vF - vG là khoảng cách thẳng đứng giữa haiđường bao

Ud =

5 6

2 2

6

3 6 6

.

.

2 2   

e c

H 2.4

Hình biểu diễn hiện tượng trùng dẫn

Giả thiết T1 và T2 đang dẫn dòng Khi θ = θ1 cho xung điều khiển mở T3

Do Lc ≠ 0 nên dòng iT3 không thể đột ngột tăng từ 0 đến Id và dòng iT1 cũngkhông thể đột ngột giảm từ Id xuống 0 Cả ba tiristor T1,T2 và T3 đều dẫn dòng.Hai nguồn ea và eb nối ngắn mạch

Nếu chuyển gốc toạ độ từ 0 sang θ1,ta có :

T5T6T1T2T3T4

Dòng điện chảy trong T1 là: iT1 = Id – ic.

Dòng điện chảy trong T3 là : iT3 = ic

Giả thiết quá trình trùng dẫn kết thúc khi θ = θ2,và ký hiệu μ = θ2 – θ1 là góc trùng dẫn Khi θ = μ, iT1 = 0, ta có biểu thức sau:

U

Hình dạng điện áp ud trong giai đoạn trùng dẫn :

Trong khoảng θ1 đến θ2 :T2 dẫn dòng,T1 và T3 cùng dẫn dòng,vậy có thể viết phương trình sau:

Là dụng cụ bán dẫn gồm 4 lớp bán đẫn loại P vàN ghép xen kẽ nhau và

có 3 cực anốt, catốt và cực điều khiển riêng G

2/ Nguyên lý hoạt động :

Khi tiristor được nối với nguồn một chiều E > 0 tức cực dương đặt vào anốt cực âm đặt vào catốt, thì tiếp giáp J1, J3 được phân cực thuận còn miền J2 phân cực ngược, gần như toàn bộ điện áp được đặt lên mặt ghép J2, điện trường nội tại E1 của J2 có chiều từ N1 hướng tới P2 Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp là vùng cách điện càng được mở rộng ra, không có dòng điện chạy qua tiristor mặc dù nó được đặt dưới 1 điện áp dương

a) Mở tiristor : Nếu cho một xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K ) thì các electron từ N2 chạy sang P2 Đến đây một số ít trong chúng chảy về nguồn Ug và hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch

G - J3 - K - G , còn phần lớn điện tử dưới sức hút cuả điện trường tổng hợp của mặt J2 lao vào vùng chuyển tiếp này Chúng được tăng tốc do đó có động năng rất lớn sẽ bẻ gảy các liên kết giữa các nguyên tử Si, tạo nên các điện tử tự do

mới Số điện tử này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si khác trong vùng

chuyển tiếp Kết quả của các phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện càng nhiềuđiện tích chạy vào vùng N1 qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt làm cho J2 trở thành mặt ghép dẫn điện bắt đầu từ một điểm nào đó ở xung quanh cực rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ lan truyền khoảng 1m/100s

b)

G Hình 2.6

- Một trong những biện pháp đơn giản nhất để mở Tiristor được trình bày trên hình vẽ.

trạng sẵn sàn mở cho dòng chảy qua, nhưng nó còn đợi tín hiệu Ig ở cực điều

khiển, nếu Ig > Igst thì tiristor mở

Công thức : Tiristor khoá + AK 1

c)Khoá Tiristos:

Một khi tiristor đã mở thì tín hiệu thì tín hiệu Ig không còn tác dụng nữa

Để khoá tiristor có 2 cách : Giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dòng duy trì Idt Đặt một điện áp ngược lên tiristor.(biện pháp thường dùng)Khi dặt điện áp ngược lên tiristor UAK < 0, hai mặt J1, J3 phân cực ngược, J2 phân cực thuận Những điện tử trước thời điểm đảo cực tính UAK < 0 đang có mặt tại P1, N1, P2, bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược chảy từ Catốt về Anốt và về cực âm của nguồn điện áp ngoài

H 2.8

Khoá thyristor

a) Đặt điện áp ngược lên thyristor.

b) Đồ thị biến đổi dòng điện khi dặt điện áp ngược lên thyristor.

t o t 1 t 2 t i

T2

T1K

BA

c)Khoá thyristor bằng điện áp ngược bằng cách đóng K.

d)Khoá thyristor một cách tự động.

- Thời gian khoá toff được tính từ khi bắt đầu xuất hiện dòng điện ngược đến khi i bằng 0 (t2) đây là thời gian mà sau đó nếu đặt điện áp thuận lên tiristor thì

tiristor vẫn không mở, toff kéo dài khoảng vài chục μs Trong bất kỳ trường hợp

nào cũng không được đặt tiristor dưới điện áp thuận khi tiristor chưa bị khoá nếu

không sẽ có nguy cơ gây ngắn mạch nguồn

Ta có công thức:

Tiristor mở + UAK < 0 => Tiristor khoáTrên sơ đồ hình (c), việc khoá tiristor bằng điện áp ngược được thực hiệnbằng cách đoúng khoá K còn sơ đồ (d) cho phép khóa tiristor một cách tự động

Trong mạch hình (c) khi mở tiristor này thì tiristor kia sẽ khoá lại Giả thuyết cho

một xung điện áp dương đặt vào G1T1 mở dẫn đến xuất hiện 2 dòng điện : Dòng

thứ nhất chảy theo mạch : +E - R1-T1 - -E,còn dòng thứ 2 chảy theo mạch +E - R2

-C-T1- -E

- Tụ C được nạp điện đến giá trị E, bản cực dương ở B, bản cực âm ở A

Bây giờ nếu cho một xung điện áp dương tác động vào G2T2 mở nó sẽ đặt điện

thế điểm B vào catốt của T1 Như vậy là T1 bị đặt dưới điện áp Uc = -E và T1 bị

c) Điện dung của tụ điện chuyển mạch :

- Trong sơ đồ hình (2.8 c, d) một câu hỏi được đặt ra là : Tụ điện C phải

có giá trị bằng bao nhiêu thì có thể khoá được tiristor 

 Như đã nói ở trên khi T1 mở cho dòng chảy qua thì C được nạp điện đến giá trị E bản cực “+” ở phía điểm B tại thời điểm cho xung mở T2 (cả 2

tiristor điều mở), ta có phương trình mạch điện

c

U R i

E  1  với

dt

du C

+

- .

i

R1

E +

-Từ đó ta nhận được : c    T1 Thời gian toff là khoảng thời gian kể từ khi mở T2 cho đến khi UT1 bắt đầu trở thành dương, vậy ta có :

1

693 ,

C 1,44. . offtoff :s ; I : Ampe ; E : Volt ; C : F4/ Đặt tính Volt - Ampe của tiristor :

Đoạn 1 : Ứng với trạng thái khoá của tiristor, chỉ có dòng điện rò chảy qua tiristor khi tăng U lên đến Uch (điện áp chuyển trạng thái ), bắt đầu quá trình tăng nhanh chống của dòng điện Tiristor chuyển sang trạng thái mở

Đoạn 2 : Ứng với giai đoạn phân cực thuận của J2 Trong giai đoạn này mỗi lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với mọt lượng giảm lớn của điện

áp đặt lên tiristor, đoạn này gọi là đoạn điện trở âm

Đoạn 3 : Ứng với trạng thái mở của tiristor Khi này cả 3 mặt ghép đã trởthàng đẫn điện Dòng chảy qua tiristor chỉ còn bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài Điện áp rãi trên tiristor rất lớn khoảng 1V Tiristor được giử

ở trạng thái mở chừng nào I còn lớn hơn dòng duy trì IH

Đoạn 4 : Ứng với trạng thái tiristor bị đặt dưới điện áp ngược Dòngđiện rất lớn, khoảng vài chục mA Nếu tăng U đến Ung thì dòng điện ngược tăng lên nhanh chống, mặt ghép bị chọc thủng, tiristor bị hỏng Bằng cách cho Ig lớn hơn 0 sẽ nhận được đặt tính Volt - Ampe với các Uch nhỏ dần đi

IaIII

CHƯƠNG 3TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC

Sơ đồ mạch động lực:

Thông số động cơ điện một chiều:

Pđm = 125 KW

Iđm = 300 AUđm = 500 V

U2 : trị hiệu dụng điện áp nguồn xoay chiều của van

Ku : hệ số điện áp tải chỉnh lưu cầu 3 pha ( Ku = 3 6

Ilv = Ihd

Dòng điện hiệu dụng Ihd = Khd Id = 3003 = 174 (A)

Trong đó: Id : dòng điện tải

Khd : hệ số xác định dòng điện hiệu dụng

( chỉnh lưu cầu ba pha : Khd = 1

3) Với các thông số làm việc ở trên, chọn điều kiện làm việc của van là: có cánh tảnnhiệt với đủ diện tích bề mặt và có quạt thông gió, cho phép van làm việc tới 70% Idm v.( Idm v > 1,43 Ilv )

Idm v = ki Ilv = 1,7 174 = 295,8 (A)Trong đó: Ki : hệ số dự trữ dòng điện

Vậy thông số van là: Unv = 942,3 (V)

-Điện áp điều khiển: Udk = 3 (V)-Dòng điện điều khiển: Idk = 0,15 (A) -Dòng điện đỉnh: Ipikmax = 8000 (A)

-Tốc độ biến thiên điện áp: du

dt =200 (V/s)

-Thời gian chuyển mạch: tcm =75 μs

-Nhiệt độ làm việc cực đại: Tmax = 125ºC

II-Tính toán máy biến áp:

1/ Ta chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ, có sơ đồ đấu dây ∆∕Y, làm mát tự nhiên bằng không khí

2/ Điện áp pha sơ cấp máy biến áp:

U1 = 380 (V)

3 / Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:

Phương trình cân bằng điệnáp khi có tải

BA dn

v d

U 0cos min        0

cos

40 0 6 , 1 2 500 cos

2

0 min

V U

U U U

3/ Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:

Pdmax = Udo.Id = 551,5 300 =165450 (VA)

5/Công suất biến áp nguồn cấp là:

Sba=ks Pdmax= 1,05 165960 = 173722,5 (VA) = 173,7225(kVA)

ks hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực

4/ Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp:

I2 = 2

3 Id = 2

3 300 = 245 (A)5/ Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp: