Thiết kế bộ biến đổi chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc với lưới cung cấp điện cho tời neo

Mục tiêu: Thiết kế bộ chỉnh lưu có điều khiển Nội dung: Điện áp nguồn 3.380VAC 10% ,f = 50Hz Động cơ 400V,500v/p(10m/s) Dòng điện 1chiều định mức 120A

Đồ án điện tử công suất

Đề tài 51;

Thiết kế bộ biến đổi chỉnh lu và nghịch lu phụ thuộc vớilới cung cấp điện cho tời neo

Mục tiêu: Thiết kế bộ chỉnh lu có điều khiển

Nội dung: Điện áp nguồn 3.380VAC 10% ,f = 50Hz

Động cơ 400V,500v/p(10m/s)Dòng điện 1chiều định mức 120ANhiệm vụ của sinh viên: + Giới thiệu công nghệ

+ Tính mạch công suất+ Thiết kế mạch điều khiển

1

Lời nói đầu

Trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa đất ớc,ngày càng có nhều thiết bị bán dẫn công suet hiện đại đợc

n-sử dụng trong lĩnh vực sản xuất và trong việc phục vụ đờisống con ngời.Sự ra đời va phát triển của các linh kiện bán dẫncông suất nh: Điôt,tiristor,transistor,triac…cùng với sự hoàn thiệnmạch điều khiển chúng đã tạo nên sự thay đổi sâu sắc,vợtbậc của kĩ thuật biến đổi điện năng và của cả ngành kĩthuật điện nói chung

Hiện nay mạng điện ở nớc ta chủ yếu là điện xoay chiềuvới tần số điện công nghiệp.Để cung cấp nguồn điện 1 chiềuvới giá trị điện áp và dòng điện điều khiển đợc cho nhữngthiết bị điện dùng trong các hệ thống truyền động điện 1chiều ngời ta đã hoàn thiện bộ chỉnh lu có điều khiển dùngTiristoro

Tời neo là bộ phận quan trọng của một con tàu Nó giúpgiữ tàu ở vị trí cố định khi tàu dừng tránh hiện tợng trôi tàukhi dòng chảy lớn

Để điều khiển cho tời leo ta sử dụng động cơ điện mộtchiều _ với công nghệ điều khiển này nó phát triển rực rỡ vàonhững thập niên 70,80 của thế kỷ trớc

Ngày nay với sự ra đời của động cơ khí nén hệ thống tờileo bằng điện đã đợc thay thế nguyên nhân là do : nguồn khínén sẵn có , cơ cấu chấp hành là động cơ khí nén có côngsuất lớn , giá thành rẻ hơn so với hệ thống điều khiển tời leobằng điện,điều khiển hệ thống khí nén đơn giản hơn so với

điều khiển hệ thống điện

Trong quá trình thực hiện đồ án do thời gian ngắn vàtrình độ còn hạn hẹp nên không thể tránh khỏi thiếu xót rất

mong đợc sự quan tâm xem xét và cho ý kiến đánh giá củaquý thầy cô và các bạn sinh viên.

Em xin trân thành cám ơn !

HảI phòng /11/04/2009

Sinh viênthực hiện

I.Động cơ điện một chiều

1 Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều :

Trong nền sản xuất hiện đại , động cơ một chiều vẫn

đợc coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rấtnhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiềuthông dụng

Do động cơ điện một chiều có nhiều u điểm nh khảnăng điều chỉnh tốc độ rất tốt , khả năng mở máy lớn và đặcbiệt là khả năng quá tải Chính vì vậy mà động cơ một chiều

đợc dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có yêu cầu cao

về điều chỉnh tốc độ nh cán thép , hầm mỏ, giao thông vậntải

Mà điều quan trọng là các nghành công nghiệp hay đòihỏi dùng nguồn điện một chiều

3

Bên cạnh đó , động cơ điện một chiều cũng có nhữngnhợc điểm nhất định của nó nh so với máy điện xoay chiềuthì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản cổ góp điện phứctạp hơn ( dễ phát sinh tia lửa điện ) nhng do những u điểmcủa nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quantrọng nhất định trong sản suất

Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiềuhiện nay vào khoảng 10000 KW , điện áp vào khoảng vài trămcho đến 1000 V Hớng phát triển hiện nay là cải tiến tínhnăng của vật liệu , nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động cơ vàchế tạo những động cơ có công suất lớn hơn Giản đồ kếtcấu chung của đông cơ điện một chiều ở hình dới :phần ứng

đợc biểu diễn bởi vòng tròn bên trong có sức điện động E,ởphần stato có vài dây quấn kích từ :dây quấn kích từ độc lậpCKĐ, dây quấn kích từ nối tiếp CKN,dây quấn cực từ phụ CF,vàdây quấn bù CB.Hệ thống các phơng trình

2.Cấu tạo của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phầnchính : phần tĩnh và phần động

điện nhỏ có thể dùng thép khối Cực từ đợc gắn chặt vào vỏmáy nhờ các bulông Dây quấn kích từ đợc quấn bằng dây

đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều đợc bọc cách điện

kỹ thành một khối tẩm sơn cách điện trớc khi đặt trên các cực

từ Các cuộn dây kích từ đợc đặt trên các cực từ này đợc nốitiếp với nhau

b, Cực từ phụ : Cực từ phụ đợc đặt trên các cực từ chính

và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ ờng làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dâyquấn mà cấu rạo giống nh dây quấn cực từ chính Cực từ phụ

th-đợc gắn vào vỏ máy nhờ những bulông

c, Gông từ : Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ,

đồng thời làm vỏ máy Trong động cơ điện nhỏ và vừa thờngdùng thép dày uốn và hàn lại Trong máy điện lớn thờng dùngthép đúc Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏmáy

d, Các bộ phận khác

Bao gồm:

- Náp máy : Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vàolàm h hỏng dây quấn và an toàn cho ngời khỏi chạm vào điện.Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn có tác dụng làm giá

đỡ ổ bi Trong trờng hợp này nắp máy thờng làm bằng gang

- Cơ cấu chổi than : để đa dòng điện từ phần quay rangoài Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộpchổi than nhờ một lò xo tì chặy lên cổ góp Hộp chổi than đ-

ợc cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổithan có thể quay đợc để điều chỉnh vị trí chổi than cho

đúng chỗ Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại

2.2 Phần quay hay rôto

Bao gồm những bộ phận chính sau :

5

a, Lõi sắt phần ứng : dùng để dẫn từ Thờng dùng nhữngtấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở haimặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gâynên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thìdặt dây quấn vào.

Trong những động cơ trung bình trở lên ngời ta còn dậpnhững lỗ thông gió để khi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo đợcnhững lỗ thông gió dọc trục

Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thờngchia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để mộtkhe hở gọi là khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi quacác khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng đợc

ép trực tiếp vào trục Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõisắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹthuật điện và giảm nhẹ trọng lợng rôto

b, Dây quấn phần ứng

Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động

và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thờng làmbằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ cócông suất dới vài kw thờng dùng dây có tiết diện tròn Trongmáy điện vừa và lớn thờng dùng dây tiết diện chữ nhật Dâyquấn đợc cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép

Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh

có dùng nêm để đè chặt hoặc đai chặt dây quấn Nêm cólàm bằng tre, gỗ hay bakelit

c, Cổ góp : dùng để đổi chiều dòng điẹn xoaychiều thành một chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có đợcmạ 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 ép chặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách

điện bằng mica Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các

đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp đợc dễdàng

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

ẹieàu chổnh toỏc ủoọ ủoọng cụ laứ duứng caực bieọnphaựp nhaõn taùo ủeồ thay ủoồi caực thoõng soỏ nguoàn nhửủieọn aựp hay caực thoõng soỏ maùch nhử ủieọn trụỷ phuù, thayủoồi tửứ thoõng… Tửứ ủoự taùo ra caực ủaởc tớnh cụ mụựi ủeồcoự nhửừng toỏc ủoọ laứm vieọc mụựi phuứ hụùp vụựi yeõucaàu Coự hai phửụng phaựp ủeồ ủieàu chổnh toỏc ủoọ ủoọngcụ:

 Bieỏn ủoồi caực thoõng soỏ cuỷa boọ phaọn cụ khớ tửựclaứ bieỏn ủoồi tyỷ soỏ truyeàn chuyeồn tieỏp tửứ truùc ủoọng cụủeỏn cụ caỏu maựy saỷn suaỏt

 Bieỏn ủoồi toỏc ủoọ goực cuỷa ủoọng cụ ủieọn Phửụngphaựp naứy laứm giaỷm tớnh phửực taùp cuỷa cụ caỏu vaứ caỷithieọn ủửụùc ủaởc tớnh ủieàu chổnh Vỡ vaọy, ta khaỷo saựt sửùủieàu chổnh toỏc ủoọ theo phửụng phaựp thửự hai

7

Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điệnmột chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động

cơ khác Không những nó có khả năng điều chỉnhtốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạchđiều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt chất lượngđiều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng

 Để điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều trongthực tế có 2 phương pháp:

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

 Đối với máy điện nhiều khi giữ từ thông khôngđổi và điều chỉnh điện áp trên phần ứng thì mômensẽ thay đổi Do đó đó tốc độ sẽ thay đổi

 Để điều chỉnh điện áp phần ứng ta phải dùngnhững bộ nguồn điện áp như máy phát 1 chiều, bộbiến đổi van hay khuếch đại từ

 Bộ biến đổi BD dùng để biến đổi dòng điệnxoay chiều của lưới thành dòng 1 chiều và điều chỉnhgiá trị suất điện động Eb của nó theo yêu cầu vềcác chỉ tiêu kĩ thuật và năng lượng, phương phápđiều áp được đánh giá tốt Trước hết nó là phươngpháp điều chỉnh triệt để, nghĩa là nó có thể điềuchỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào, kể cả khikhông tải lý tưởng Phương pháp này đảm bảo đượcsai số tốc độ nhỏ, khả năng quá tải lớn, dải điềuchỉnh rộng và tổn năng lượng ít

 Mặt khác, vì phần tử điều chỉnh đặt trong mạchđiều khiển của bộ biến đổi và mạch có công suất

nhỏ nên tính điều khiển cao, thao tác nhẹ nhàng vàcó khả năng cải thiện hệ thành tự động vòng kín.

 Nhược điểm lớn nhất của phương pháp điều áplà phải dùng bộ biến đổi điều khiển khá phức tạpnên vốn đầu tư cơ bản cao và vận hành phí cao

 Tuy nhiên, nhờ những ưu điểm đã nêu, phươngpháp này tạo ra cho máy sản xuất một năng suấtcao, đồng thời tổn thất năng lượng ít nên thời gianhoàn vốn nhanh Do đó phương pháp điều áp được sửdụng rộng rãi, chính vì vậy nó đem lại cho động cơ 1chiều một vị trí quan trọng trong thực tế mà máy điệnxoay chiều rất khó cạnh tranh

 Cấu trúc mạch động lực của hệ truyền độngđiều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều bao giờ cũngcần có bộ biến đổi Các bộ biến đổi này cấp chophần ứng của động cơ hoặc mạch kích từ của động

cơ Hiện nay, trong công nghiệp sử dụng các bộ biếnđổi chính:

 Bộ biến đổi máy điện gồm: động cơ sơ cấp kéomáy phát 1 chiều hoặc máy điện khuếch đại (KĐM)

 Bộ biến đổi điện từ: khuếch đại từ (KĐT)

 Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn : chỉnh lưu Tiristor(CLT)

 Bộ biến đổi xung áp 1 chiều: Tiristor hoặcTransitor (BBĐXA)

Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà

ta có các hệ truyền động như:

 Hệ truyền động máy phát – động cơ (F – Đ)

 Hệ truyền động máy điện khuếch đại – động cơ(MĐKĐ – Đ)

9

 Hệ truyền động khuếch đại từ – động cơ (KĐT –ĐC)

 Hệ truyền động chỉnh lưu Tiristor – động cơ (T – Đ)

 Hệ truyền động xung áp – động cơ (XA – ĐC)

Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyềnđộng, điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều có loạiđiều khiển theo mạch chính (ta có hệ truyền động điềuchỉnh tự động) và loại điều khiển mạch hở (hệtruyền động điều khiển “hở”) Hệ điều chỉnh tự độngtruyền động điện có cấu trúc phức tạp, nhưng cóchất lượng điều chỉnh cao và dải điều chỉnh rộng hơn

so với hệ truyền động “hở”

Ngoài ra các hệ truyền động điều chỉnh tốc độđộng cơ một chiều còn được phân loại theo truyềnđộng có đảo chiều quay và không đảo chiều quay.Đồng thời tùy thuộc vào các phương pháp hãm, đảochiều mà ta có truyền động làm việc ở một gócphần tư, hai góc phần tư và bốn góc phần tư

CHƯƠNG 2:

Phơng pháp thực hiện

Phơng án 1 : Chỉnh lu cầu một pha

Sơ đồ nguyên lý chỉnh lu cầu một pha

a.Khi tải thuần trở R :

Với

_ Khi : cho xung điều khiển mở T1, T2 và , haitiristor sẽ khoá khi

_khi , cho xung điều khiển mở T3, T4 và

Dòng qua tải là dòng gián đoạn

Giá tri trung bình của điện áp tải :

Giá trị trung bình dòng tải :

Giá trị trung bình dòng qua tiristor :

Dạng sóng cơ bản :

11

c Ưu nhợc điểm của sơ đồ :

Ưu điểm : điện áp ngợc đặt lên mỗi van trong sơ đồnhỏ.Nếu tải có điện áp cao và à dòng điện nhỏ chọn sơ đồ cầuchỉnh lưu một pha hợp lý hơn về hệ số điện áp ngược của vantrong sơ đồ cầu nhỏ hơn,do đó dễ chọn van

Nhợc điểm : không dùng đợc cho tải có công suất lớn, nếudùng gây ra hiện tợng công suất bị lệch pha Sơ đồ chỉnh lucầu một pha dòng tải chảy qua hai van nối tiếp, vì vậy tổnthất diện và công suất trên van sẽ lớn Sơ đồ cầu một pha chỉứng dụng với yêu cầu điện áp chỉnh lu cao và dòng tải nhỏ

Ph¬ng ¸n 2: c¸c bé chØnh lu ba pha

I Hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động cơ:

I 1 a Sơ đồ nguyên lý:

Chỉnh lưu ba pha hình tia còn được gọi là chỉnh lưu

ba pha nửa chu kỳ hay chỉnh lưu ba pha có “ đầu không

“ Điện áp chỉnh lưu là một nửa sóng của điện ápxoay chiều

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lưu ba

pha hình tia – động cơ.

Trong đó:

- BA: Máy biến áp chỉnh lưu có nhiệm vụ:

Biến đổi điện áp nguồn Ung thành điện áp phùhợp Un đặt lên bộ chỉnh lưu

Biến đổi số pha nguồn thành số pha phù hợp

với bộ chỉnh lưu

Đảm bảo cho nguồn và bộ chỉnh lưu chỉ quan

hệ với nhau về từ mà không quan hệ trực tiếp về

U1, f1

điện nên bảo vệ và điều chỉnh bộ chỉnh lưu đượcdễ dàng hơn.

- T1, T2, T3: Các tiristor, biến điện áp xoay chiều U2

thành điện áp một chiều

- ĐK: Cuộn điện kháng cân bằng

- Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Đâylà thành phần chủ yếu, đối tượng cần điều chỉnhtốc độ

- Bộ lọc ( Đ và C0 ): Cho những thành phần xoaychiều còn sót lại đi qua tụ Làm cho dòng đi qua động

cơ ít nhấp nhô nên moment ít thay đổi, do đó tốc độđộng cơ được ổn định

- BKC: Bộ khống chế Có nhiệm vụ làm bộ tạoxung, đếm xung và phân phối xung đặt lên các cựcđiều khiển của các tiristor

I 1 b Nguyên lý hoạt động :

Với sơ đồ nguyên lý như trên, các tiristor được nốitheo nhóm katốt chung nên các phần tử chỉnh lưu cóđặc điểm như sau:

- Tirisror dẫn điện là tiristor có anốt được nối vớiđiện áp cao nhất và phải được kích xung đồng pha vớiđiện áp của pha đó

- Tiristor nào dẫn điện thì nó sẽ gánh trọn dòngđiện tải

- Khi có một tiristor dẫn điện thì hai tiristor còn lại

sẽ không dẫn ( nếu ta xét bỏ qua sự chuyển mạch )

*)Chế độ làm việc của chỉnh lưu phụ thuộc vàophương thức điều khiển và các tính chất của phụ tải

14I

Trong truyền động điện, tải của chỉnh lưu thường làcuộn kích từ ( L, R ) và mạch phần ứng động cơ ( R, Lvà E ) Để đơn giản trong việc tìm hiểu nguyên lý hoạtđộng của hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động cơtrên ta có sơ đồ thay thế như sau:

Hình 2 2 Sơ đồ thay thế hệ thống chỉnh lưu ba pha

hình tia – động cơ.

Trong đó:

- EĐ: Sức phản điện động của động cơ điện

- u2a, u2b, u2c: Điện áp thứ cấp của máy biến ápBA

- Rd: Điện trở mạch một chiều ( kể cả điện trởdây quấn thứ cấp của máy biến áp )

- Ld: Điện cảm mạch một chiều

Để tiến hành điều chỉnh tốc độ động cơ, người

ta thay đổi góc kích  của tiristor sẽ thay đổi được điệnáp chỉnh lưu, làm cho điện áp đặt lên phần ứngđộng cơ thay đổi

Trong khoảng thời gian O1O2 điện áp ra Ua có giátrị lớn nhất, đồng thời tại thời điểm O1 kích xung cho T1

T1 nhận xung kích nên dẫn điện, mở cho dòng điệnchạy qua còn hai van T2 và T3 bị khóa Sau thời điểm O2

trở đi Ub có giá trị lớn nhất Tại O2, kích xung cho T2 nên

T2 dẫn Lúc này ta có Ua < Ub nên anốt của T1 có điện

15

thế thấp hơn so với katốt của nó, do đó T1 bị khóa.Tương tự, tại thời điểm O3, T3 dẫn còn T1 và T2 bị khóa.

Như vậy mỗi tiristor sẽ cho dòng chạy qua nó trongkhoảng thời gian 1200 điện và giá trị trung bình củađiện áp chỉnh lưu tiristor:

Điện áp ngược đặt lên mỗi tiristor là hiệu sốđiện thế giữa anốt và katốt của tiristor đó:

Khi T2 dẫn:

Khi T3 dẫn:

Điểm cực trị của điện áp ngược đặt lên T1 là:

Dòng điện chỉnh lưu được san bằng có giá trị:

Giá trị trung bình của dòng điện chạy qua mỗi

tiristor là:

Trong khoảng 0 <  < 900, bộ biến đổi làm việc ởchế độ chỉnh lưu với điện áp Ud > 0 Và trong khoảng

( 2 7 )

( 2

4 )

) 3 cos(

6 2

( 2 5 )

) 3

2 cos(

6 2

( 2 6 )

d d

d

d R X

U I

6 3 sin

2 2

3

2 3

2 6

900 <  < 1800, bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịchlưu với Ud < 0 Mối quan hệ giữa Ud = f (  ) của bộchỉnh lưu tiristor được biểu diễn như sau:

Hình 3 11 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống chỉnh

lưu ba pha hình cầu – động cơ.

Cầu chỉnh lưu có điều ba pha gồm 6 tiristor đượcchia làm hai nhóm:

- Nhóm anốt chung ( nhóm chẳn ): T2, T4 và T6

- Nhóm katốt chung ( nhóm lẻ): T1, T3 và T5

Góc kích  được tính từ giao điểm của các nửa hìnhsin sóng điện áp

II.1 b Nguyên lý hoạt động và dạng sóng:

Chỉnh lưu ba pha hình cầu – động cơ muốn khởiđộng hệ thống ta phải kích đồng thời 2 tiristor: 1 tiristor

ở nhóm lẻ T1, T3, T5 và 1 tiristor ở nhóm chẳn T2, T4, T6.Đầu tiên ta kích T1 cho T1 dẫn, sau 600 điện ta kích tiếp T3

nghĩa là các tiristor được kích cách nhau 1/6 chu kỳ.Ngoại trừ 1 trong 2 tiristor lần đầu tiên chỉ dẫn trong

600 điện còn tất cả các tiristor khác khi đã được kíchnó phải dẫn trong 1200 điện Ở các thời điểm bìnhthường có 2 tiristor dẫn: 1 ở nhóm chẳn và 1 ở nhómlẻ, riêng trong thời gian chuyển mạch điện tử ứng vớigóc chuyển mạch  có 3 tiristor cùng dẫn:

- 1 tiristor được kích đang dẫn dần lên

- 1 tiristor dần đang dẫn và tắt dần.

- 1 tiristor sẽ dẫn tiếp

Giả sử T5 và T6 đang dẫn điện

Khi ta cho  = 1 = /6 + , kích xung điều khiển cho T1

T1 mở vì Ua > 0 T1 mở sẽ làm cho T1 bị khóa một cáchtự nhiên vì Ua > Uc Lúc này T1 và T6 cho dòng chạy qua.Điện áp trên tải Ud = Uab = Ua – Ub

Khi cho  = 2 = 3/6 + , kích xung điều khiển cho T2,

T2 mở vì khi T6 dẫn dòng, nó đặt lên anốt của T2 điệnáp Ub, khi  = 2 thì Ub > Uc, T2 mở làm cho T6 bị khóa lại

Các xung điều khiển lệch nhau /3 được lần lượtđưa đến cực điều khiển của các tiristor theo thứ tự 1, 2,

3, 4, 5, 6, 1… Trong mỗi nhóm có một tiristor mở nó sẽkhóa ngay tiristor dẫn dòng trước nó theo bảng tómtắt sau:

Thờiđiểm

Mở

Khóa

19

Hình 3 13 Đồ thị dạng sóng điện áp ngõ ra

Tương tự như trong hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia– động cơ, để tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệthống chỉnh lưu ba pha hình cầu – động cơ ta xét góckích  trong các trường hợp sau:

Ta xét trong các khoảng thời gian:

Trong khoảng thời gian O1O2, cặp T1, T6 dẫn cho

dòng điện chạy qua Khi đó giá trị của điện áp chỉnhlưu:

( 3

25 )

m E

m U

 3 2 sinmax

m U

26 )2

Trong khoảng thời gian O2O3, cặp T1, T2 dẫn chodòng điện chạy qua nên:

Tương tự, ta được:

Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu:

Do đó, ta thấy khi thay đổi góc kích  thì ta có thểthay đổi được giá trị trung bình của điện áp đặt vàophần ứng động cơ Khi  biến đổi từ 0 đến  thì giá trịđiện áp trung bình Ud biến thiên từ +Udmax đến –Udmax

Trong khoảng thời gian OO1, T5 dẫn điện nên UngT1 =

21

) 2 sin(

6 )

(O3O4 U  U2   

) 6

5 sin(

6 )

(O4O5 U  U2   

) 6

7 sin(

6 )

(O5O6 U  U2   

) 2

3 sin(

6 )

 

II.1 Hiện tượng chuyển mạch:

Đối với sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình cầu – động cơcó điều khiển, đối xứng, quá trình chuyển mạch chỉxảy ra giữa các tiristor trong cùng một nhóm Đồ thịbiểu diễn dạng sóng điện áp ra của chỉnh lưu, dòngđiện chạy qua tiristor và điện áp ngược đặt lên mỗitiristor như sau:

sang T3 T1 và T3 mở đồng thời sẽ làm ngắn mạch haiđầu cuộn thứ cấp của máy biến áp Trong thời giannày dòng điện chạy qua T3 tăng dần từ 0 đến Id, đồngthời dòng qua T1 giảm dần từ Id xuống 0, T1 bắt đầungưng dẫn Sau một khoảng thời gian chuyển mạch nàođó thì dòng iT1 mới thực sự giảm về 0 và dòng iT3 đạtđến giá trị Id

( 3

28 )( 3

29 )

)]

cos(

[cos 2

6

2

X I i

td d

T

)]

cos(

[cos 2

Mối tương quan giữa góc chuyển mạch  với cácđại lượng của hệ thống:

Nếu chọn O1 làm gốc thời gian, ta được:

Giá trị trung bình của sụt áp do hiện tượng trùngdẫn gây nên:

Thay giá trị biểu thức ( 3 30 ) vào ( 3 31 ) ta được:

Xét trong khoảng thời gian O2O3: UT1 = ub – ua

Trong khoảng thời gian O3O4: T2 và T4 trùng dẫnnên ta có:

UT1 = ub – ua và UT1 = ub – uc nên UT1 = ub – ( ua +

uc )/2

Xét trong khoảng thời gian O4O5: UT1 = ub – uc

Trong khoảng thời gian O5O6: T3 và T5 trùng dẫnnên ta có:

UT1 = ub – ua và UT1 = uc – ua nên UT1 = ( ub + uc )/2 –

ua

Tương tự cho các khoảng còn lại

Khi kể đến sự chuyển mạch điện tử, giá trịtrung bình của điện áp chỉnh lưu ba pha hình cầu:

23

( 3 30 )

d

td I U

X

2

6

2 ) cos(

cos      

) 6 sin(

2 2   

 U

U a

) 6 sin(

L Ự A CH Ọ N S Ơ ĐỒ THI Ế T K Ế

Nhaọn xeựt:

So vụựi heọ thoỏng chổnh lửu ba pha hỡnh tia – ủoọng cụthỡ heọ thoỏng chổnh lửu ba pha hỡnh caàu coự nhieàu ửuủieồm hụn:

Giaự trũ ủieọn aựp ngoừ ra cuỷa chổnh lửu hỡnh caàu lụựnhụn ủieọn aựp chổnh lửu hỡnh tia ẹoọ nhaỏp nhoõ cuỷa soựngủieọn aựp chổnh lửu hỡnh caàu thaỏp hụn hỡnh tia neõn chaỏtlửụùng cuỷa chổnh lửu ba pha hỡnh caàu laứ toỏt nhaỏt ẹaõylaứ heọ thoỏng ủửụùc sửỷ duùng phoồ bieỏn nhaỏt trong thửùcteỏ

Ngaứy nay, ụỷ caực heọ thoỏng hieọn ủaùi ta coự theồủieàu chổnh toỏc ủoọ lụựn hay nhoỷ hụn so vụựi toỏc ủoọ cụbaỷn vụựi phaùm vi ủieàu chổnh lụựn:

D = ( Haứng traờm  haứng ngaứn )/l

Nhử vaọy, heọ thoỏng chổnh lửu ba pha hỡnh caàu laứmoọt heọ thoỏng coự:

- ẹaởc tớnh cụ cửựng

- Tửù ủoọng oồn ủũnh ủửụùc toỏc ủoọ khi phuù taỷi thayủoồi

- Coự ủoọ nhaùy cao, hieọu suaỏt lụựn

*Nguyeõn taộc cụ baỷn ủeồ xaõy dửùng heọ truyeàn ủoọngT-ẹ ủaỷo chieàu:

_Giửừ nguyeõn chieàu doứng ủieọn phaàn ửựng vaứ ủaỷochieàu doứng kớch tửứ

_Giửừ nguyeõn doứng kớch tửứ vaứ ủaỷo chieàu doứngphaàn ửựng

Có nhiều sơ đồ để xây dựng hệ truyền động T-Đ đảochiều nhng ủửụùc phaõn ra 5 sụ ủoà chớnh:

 Truyeàn ủoọng duứng moọt boọ bieỏn ủoồi caỏp chophaàn ửựng vaứ ủaỷo chieàu quay baống caựch ủaỷo chieàudoứng kớch tửứ

 Truyeàn ủoọng duứng moọt boọ bieỏn ủoồi caỏp chophaàn ửựng vaứ ủaỷo chieàu quay baống coõng taộc tửứchuyeồn maùch ụỷ phaàn ửựng ( tửứ thoõng giửừ khoõng ủoồi)

 Truyeàn ủoọng duứng 2 boọ bieỏn ủoồi caỏp chophaàn ửựng ủieàu khieồn rieõng

 Truyeàn ủoọng duứng 2 boọ bieỏn ủoồi noỏi songsong ngửụùc ủieàu khieồn chung

Tuy nhieõn, moói loaùi sụ ủoà ủeàu coự ửu nhửụùcủieồm rieõng vaứ thớch hụùp vụựi tửứng loaùi taỷi vaứ coõngngheọ

Do yêu cầu của tải là:

- Cần chất lợng điện áp ra tốt

-khi nghịch lu cần trả năng lợng về lới

Do đó ta chọn sơ đồ chỉnh lu cầu 3pha đối xứng là hợp

lý nhất

Các yêu cầu khi điều khiển hệ thống tời leo :

+,khi hạ neo xuống và kéo neo lên thì yêu cầu phải hạ vànâng từ từ tránh hiện tợng rung tàu

Từ các yêu cầu trên ta phải thiết kế hệ thống điện cócơ cấu chấp hành là động cơ điện một chiều:

Khi hạ leo thì động cơ thực hiện quá trình hãm tái sinhtrả năng lợng về lới

Khi nâng leo thì ban đầu động cơ đợc khởi động vớidòng điện là lớn nhất sau đó sau đó dòng khởi động giảmdần

Ta choùn boọ truyeàn ủoọng duứng 2 boọ bieỏn ủoồinoỏi song song ngửụùc ủieàu khieồn chung bụỷi noự duứng cho

25

35

4

62

4

’6

III Sơ đồ- nguyên lý làm việc:

Sơ đồ gồm hai bộ biến đổi G1 và G2 đấu songsong ngược với cuộn kháng cân bằng Lc Từng bộbiến đổi có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu hoặcnghịch lưu Cả 2 bộ biến đổi G1 và G2 đều nhận đượcxung mở tại mọi thời điểm Ta gọi 1 là góc mở đốivới G1, 2 là góc mở đối với G2 , thì sự phối hợp giữahai giá trị 1 và 2 phải được thực hiện theo quan hệ :

Biểu đồ phối hợp tuyến

Khi 1 = 2 = 90o , Ud1 = Ui2 = 0 lúc này điện áp đặtlên phần ứng của đọng cơ bằng không Động cơ ởtrạng thái dừng

Giả sử uc là điện áp điều khiển ở bộ điềukhiển khi cần khởi động M quay thuận ta cho uc = uc1

1 = 30o , 2 = 180 – 1 = 150o

;

G1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu còn G2 làm việc

ở chế độ đợi Nếu bây giờ cần giảm tốc

27

độ quay của động cơ ta cho uc = uc2 , các góc mở 1 =

60o , 2 = 120o

;

Lúc này do quán tính nên sức điện động E củađộng cơ vẫn còn giữ nguyên trị số ứng với trạngthái trước đó, E > U’d1 bộ biến đổi G1 bị khoá lại

Mặc khác, E >  U’i2  nên bộ biến đổi G2 làm việc

ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, trả năng lượng tích luỹtrong động cơ về nguồn điện xoay chiều Dòng điệnphần ứng đổi dấu, chảy từ M vào G2 động cơ bị hãmtái sinh, tốc độ giảm xuống đến giá trị ứng với U’d1

Nếu cho điện áp điều khiển uc < 0 thì G2 sẽ làmviệc ở chế độ chỉnh lưu còn G1 sẽ làm việc ở chếđộ nghịch lưu phụ thuộc

Đặc điểm của sơ đồ đảo dòng đang xét là cómột dòng điện lúc thì chảy từ G1 vào G2, lúc thì chảytừ G2 vào G1 mà không qua mạch tải Người ta gọi làdòng tuần hoàn

Dòng điện tuần hoàn làm cho máy biến áp vàcác tiristor phải làm việc nặng nề hơn Để hạn chếdòng điện tuần hoàn người ta dùng 4 điện cảm Lc

Giá trị trung bình của dòng tuần hoàn :

Đặt gọi là giá trị tương đối củadòng điện tuần hoàn

Trong ủoự: : giaự trũ cửùc ủaùi cuỷa doứngủieọn tuaàn hoaứn

ẹieọn caỷm Lc phaỷi ủửụùc tớnh toaựn sao cho giaự trũtrung bỡnh cuỷa doứng tuaàn hoaứn trong trửụứng hụùp xaỏunhaỏt khoõng vửụùt quaự 10% giaự trũ ủũnh mửực cuỷa doứngủieọn phuù taỷi Id

điều kiện tản nhiệt đã chọn tiến hành tính thông số dòng

điện định mức của van cần có

*Các thông số cơ bản của van động lực đợc tính:

Điện áp ngợc: Ulv=knv U2

Với:

knv : hệ số điện áp ngợc của van

ku: hệ số điện áp tải phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh

lu đã chọn ()

: điện áp nguồn xoay chiều(điện áp thứcấp của MBA)

29

b Dòng điện làm việc của van

Dòng điện làm việc của van đợc chọn theo giá trị hiệudụngchạy qua van theo sơ đồ đã chọn (Ilv=Ihd).Dòng điện hiệudụng đợc tính :

Chọn điều kiện làm việc của van là co cánh tản nhiệt với

đầy đủ diện tích tản nhiệt, không có quạy làm mát cỡng bức

Khi có cánh tản nhiệt với đủ diện tích bề mặt van làmviệc với 40% Idmv(Idmv> 2.5Ilv)

Idmv=ki.Ilv