ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Nội dung: Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập và các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tôc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phầ

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Lớp HP: 120DADCS02 GVHD: ThS PHẠM DUY DƯỞNG

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

-o0o -Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VĂN KHƯƠNG Lớp: 120DADCS02 GVHD: ThS PHẠM DUY DƯỞNG

1.Tên đề tài:

Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

2 Các số liệu ban đầu:

1 Nguồn điện lưới xoay chiều 3 pha 220/380V

2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

P đm = 15,5 KW; U đm =220 V; n đm = 1410 vg/ph; η đm =0,83; J=0,45 kgm 2

3 Hệ số dự trữ điện áp: K u = 1,5 ÷ 1,8

Hệ số dự trữ dòng điện: K i = 1,1 ÷ 1,4

3 Nội dung:

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập và các phương pháp

điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tôc độ động cơ bằng cách thay đổi

điện áp phần ứng

Chương 2: Lý thuyết về chỉnh lưu cầu ba pha

Chương 3: Thiết kế và tính chọn các phần tử mạch động lực

Chương 4: Thiết kế và tính chọn các phần tử mạch điều khiển

Chương 5: Mạch bảo vệ và kết luận

4 Bản vẽ: (A1) Bản vẽ tổng thể gồm sơ đồ nguyên lý mạch động lực, mạch điều khiển và

bảo vệ

5 Tài liệu tham khảo:

Các tài liệu môn học

Kiểm tra tiến độ đồ án Đà Nẵng, ngày 25 tháng 9 năm 2020

gặp thông qua đồ án)

Ngày nay, tất cả các nước trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng các thiết bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp, nông nghiệp và

cả trong lĩnh vực sinh hoạt Điện tử công suất được ứng dụng ngày càng nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp Ứng dụng Điện tử công suất trong điều khiển tốc độ động cơ điện là lĩnh vực quan trọng và ngày càng phát triển Các nhà sản xuất không ngừng 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

Là sinh viên ngành Tự Động Hoá cần phải tự trang bị cho mình có một trình

độ và tầm hiểu biết sâu rộng Chính vì vậy đồ án môn học điện tử công suất là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên Tự Động Hóa Đó là điều kiện để chúng em tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất

Qua đồ án này em đã được tiếp cận đề tài “Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu ba pha

để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập”

Mặc dù em đã rất nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi và quyết tâm cao nhất tuy nhiên đây là lần đầu tiên em làm đồ án, và đặc biệt do kiến thức

và kinh nghiệm về thực tế còn nhiều hạn chế nên em không thể tránh khỏi những sai sót, em mong nhận được sự phê bình góp ý của các Thầy để giúp em hiểu rõ hơn các vấn đề trong đồ án

Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Phạm Duy Dưởng và các Thầy trong

bộ môn đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐỘNG CƠ – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH

TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 1

I Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập 1

1) Khái niệm 1

2) Cấu tạo và hoạt động 1

3) Đặc điểm 3

4) Phương trình đặc tính 3

5) Đường đặc tính cơ và đặc tính cơ điện 5

II Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 5

1) Thay đổi điện trở mạch phần ứng 5

2) Thay đổi điện áp mạch phần ứng 6

3) Thay đổi từ thông 7

III Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng 8

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA 12

I Chỉnh lưu không điều khiển 12

1) Sơ đồ và dạng sóng 12

2) Nguyên lý hoạt động: 13

3) Thông số 13

II Chỉnh lưu có điều khiển đối xứng 14

1) Giới thiệu 14

2) Hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng 15

III Chỉnh lưu điều khiển không đối xứng 16

1) Giới thiệu 16

2) Hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng 17

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC 19

I Chọn van động lực 19

II Tính toán máy biến áp chỉnh lưu 20

1) Xác định góc mở cực tiểu và cực đại 22

2) Xác định các thành phần sóng hài 23

3) Xác định điện cảm cuộn kháng lọc 23

4) Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc 24

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN – THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 25

I Cơ sở lý thuyết điều khiển Thyristor 25

1) Khâu đồng pha 26

2) Khâu so sánh 27

3) Khâu khuếch đại tạo xung 28

II TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 30

1) Tính toán máy biến áp xung 30

2) Tính khâu khuếch đại công suất 34

3) Chọn cổng AND loại CMOS4081 34

4) Tính chọn khâu so sánh và khâu khuếch đại 35

5) Tính khâu đồng pha 36

6) Tính khâu tạo xung chùm 37

7) Tính chọn nguồn cấp cho mạch điều khiển và biến áp đồng pha 38

CHƯƠNG 5 MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 41

I TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ BẢOVỆ 41

1) Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn 41

2) Bảo vệ quá dòng điện cho van 41

3) Bảo vệ quá điện áp cho van 42

II KẾT LUẬN 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐỘNG CƠ – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI

ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG

I Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1) Khái niệm

+ Trong phân tích các hệ thống truyền động, thường biết trước đặc tính cơ

Mc(ω) của máy sản xuất

+ Đạt được trạng thái làm việc với những thông số yêu cầu tốc độ, mô men,dòng điện động cơ,…cần phải tạo ra những đặc tính cơ nhân tạo của động cơ tươngứng

+ Mỗi động cơ có một đặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mức

và được sử dụng như loạt số liệu cho trước

+ Những đặc tính cơ nhân tạo có được do biến đổi thông số của nguồn, củamạch điện động cơ, hoặc do thay thổi cách nối dây của mạch, hoặc do dùng thêmthiết bị biến đổi

+ Bất kỳ thông số nào có ảnh hưởng đến hình dáng và vị trí của đặc tính cơ,đều được coi là thông số điều khiển động cơ, và tương ứng là một phương pháp tạođặc tính cơ nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh

+ Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện có thể viết theo dạng thuận M =f(ω) hay dạng ngược ω = f(M)

2) Cấu tạo và hoạt động

Động cơ điện một chiều gồm 2 thành phần chính:

1 – Phần cảm: Để tạo ra từ trường một chiều Đó là các cuộn dây 5 (cuộn cảmhay cuộn kích từ) quấn quanh các cực từ 4 bằng thép đúc Phần cảm thường đặt ởstato

2 – Phần ứng: Là cuộn dây 7 có dòng điện một chiều chạy qua, đặt trong từtrường của phần cảm Từ đó các dây dẫn phần ứng bị một từ lực tác dụng và nếu

phần ứng đặt ở roto sẽ quay Do roto quay nên dòng điện một chiều cấp cho phầnứng phải đưa vào qua hệ chổi than – cổ góp.

Động cơ điện là thiết bị biến đổi điện năng thành cơ năng

Hình 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều

1.Cổ góp điện; 2 Chổi than; 3 Roto; 4 Cực từ;

5 Cuộn cảm (cuộn kích từ); 6 Stato; 7 Cuộn ứng;

Khi động cơ làm việc, các dây dẫn phần ứng chuyển động trong từ trường củaphần cảm nên trong chúng lại xuất hiện suất điện động cảm ứng, sinh ra dòng cảmứng ngược chiều với dòng điện đưa vào phần ứng Vì thế sức điện động cảm ứngnày còn gọi là sức phản điện

Dòng điện trong cuộn dây phần ứng tạo ra một từ trường riêng, gây ảnh hưởngđến từ trường của cuộn dây phần cảm và tạo ra hiện tượng gọi là phản ứng phầnứng Phản ứng phần ứng là một trong những nguyên nhân gây ra tia lửa điện giữachổi than và cổ góp cũng như các lá thép trong cổ góp Cực từ phụ đặt xen giữa cáccực từ chính dùng để hạn chế phản ứng phần ứng Cuộn dây cực từ phụ mắc nốitiếp với cuộn dây phần ứng

Ở động cơ công suất trung bình và lớn, người ta còn dùng biện pháp tăng khe

hở không khí giữa stato và roto và đặt thêm các rãnh ở cực từ chính một cuộn dâygọi là cuộn bù Cuộn bù cũng mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng

3) Đặc điểm

Ở động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cuộn kích từ khởi động từ được cấpđiện từ một nguồn điện tách biệt với nguồn điện cấp cho cuộn ứng Ở động cơ điệnmột chiều kích từ song song thì cuộn kích từ và cuộn ứng được cấp điện bởi cùngmột nguồn Trường hợp này mà nguồn điện có công suất lớn hơn nhiều so với côngsuất cơ thì tính chất động cơ sẽ tương tự động cơ kích từ độc lập

Đặc điểm của động cơ kích từ độc lập là dòng điện kích từ và từ thông động

cơ không phụ thuộc dòng điện phần ứng Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lậpvới nguồn điện mạch kích từ UKT riêng biệt so với nguồn điện mạch phần cứng Uư.Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở trong nguồn coinhư bằng không thì điện áp nguồn sẽ là không đổi, không phụ thuộc dòng điệnchạy trong phần ứng động cơ Khi đó, động cơ kích từ song song cũng được coinhư kích từ độc lập Vì vậy, ở đây ta coi hai loại động cơ này như nhau

Hình 1.2 Sơ đồ nối dây động cơ điện một chiều

a) Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập

b) Sơ đồ nối dây động cơ kích từ song song

rcb – Điện trở cuộn bù (nếu có);

rct – Điện trở tiếp xúc của chổi than trên

cổ góp rcf

Rfư – Điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω)

I – Dòng điện mạch phần ứng (A)

E – Sức phản điện động của phần ứng động cơ (V) Nó tỷ lệ với

từ thông Ф và tốc độ quay của động cơ ω theo công thức:

E = KФωTrong đó: K = – hệ số tỷ lệ phụ thuộc cấu tạo của động cơ

M = KФIư

b) Phương trình đặc tính cơ điện

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Từ phương trình chính, công thức tính phản điện động, công thức thể hiện mốiquan hệ giữa momen điện từ và dòng điện phần ứng Iư Ta được:

ω = – Iư

Phương trình biểu thị quan hệ tốc độ ω là một hàm của momen M được gọi là

phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Nếu dùng đơn vị tốc độ là vòng/phút thì phương trình đặc tính cơ sẽ trở thành:

n = 9,55c) Tốc độ góc định mức:

= 2.nđm

KФđm = d) Tốc độ động cơ:

ω = - ∆ω = - M = -.Iư

5) Đường đặc tính cơ và đặc tính cơ điện

Hình 1.4 Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

kích từ độc lập

II Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ

1) Thay đổi điện trở mạch phần ứng

Giả thiết rằng và Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trởphụ vào mạch phần ứng

Độ cứng đặc tính cơ:

Khi càng lớn càng lớn nghĩa là đặc tính cơ càng dốc

Ứng với ta có đặc tính cơ tự nhiên:

có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặc tính có điện trở phụ Như vậy khi thay đổi điện trở ta được một họ đặc tính biến trở như hình ứng với mổi phụ tải nào đó, nếu càng lớn thì tốc độ cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch củng giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc

độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản

6) Thay đổi điện áp mạch phần ứng

Giả thiết rằng và Khi thay đổi điện áp theo hưởng giảm so với , ta có:

Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng thì: KФ=

∆ωc = = ∆ωC.TN

ω = - M = -.Iư

Hình 1.6 Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều kích

từ độc lập khi thay đổi điện áp mạch phần ứng

Tốc độ không tải lý tưởng:

Độ cứng đặc tính cơ:

Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song như trên Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định Do đó phương pháp này củng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động

7) Thay đổi từ thông

Giả thiết rằng và Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ độngcơ:

Hình 1.7 Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

kích từ độc lập khi giảm từ thông

Tốc độ không tải lý tưởng:

Độ cứng đặc tính cơ:

Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông:

Dòng điện ngắn mạch:

Mômen ngắn mạch:

Các đặt tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông được biểu

diễn ở Hình 1.7 Với dạng mômen phụ tải thích hợp với chế độ làm việc của động

cơ khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên

III Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điểu khiển… Các thiết bịnguồn này có chức năng biến đổi điện xoay chiều thành một chiều có sức điện độngđiều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Vì là nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong và điện cảm khác không

Hình 1.8 Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập

Ở chế độ xác lập có thể viết được phương trình đặc tính của hệ thống như sau:

Vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiểncủa hệ thống, do đó có thể nói phương pháp điều chỉnh này là triệt để Để xác định giải điều chỉnh tốc độ ta để ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đặc tính

cơ cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức và từ thông cũng được giữ ở giá trị định mức Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu

về sai số tốc độ và về mômen khởi động Khi mômen tải là định mức thì các giá trị

Hình 1.9 Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp

Với một cơ cấu máy cụ thể thì các giá trị , , là xác định, vì vậy phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạch phần ứng gấp khoảng hai lần điện trở phần ứng động cơ Do đó có thể tính sơ bộ được:

Vì thế tải có đặc tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độ cũng không vượt quá 10 Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và độ chính xác duy trì tốc độ làm việc thì việc sử dụng các hệ thống hở như trên là

không thoả mãn được

Trong phạm vi phụ tải cho phép có thể coi đặc tính cơ tĩnh của hệ truyền động một chiều kích từ độc lập là tuyến tính Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng có đặc tính cơ trong toàn dải là như nhau, do đó độ sụt tốc tương đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh Hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt quá giá trị sai

số cho phép, thì hệ truyền động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộ dải điều chỉnh Sai số tương đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là:

Vì các giá trị , , là xác định nên có thể tính được giá trị tối thiểu của độ cứng đặc tính cơ sao cho sai số không vượt quá giá trị cho phép Để làm việc này, trong

đa số các trường hợp cần xây dựng các hệ truyền động điện kiểu vòng kín

Trong suốt quá trình điều chỉnh tốc độ và mômen nằm trong hình chữ nhật baobởi các đường thẳng , và các trục tọa độ Tổn hao năng lượng chính là tổn hao trong mạch phần ứng nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ

Nếu đặt thì hiệu suất biến đổi năng lượng của hệ sẽ là:

Khi làm việc ở chế độ xác lập ta có mômen do động cơ sinh ra đúng bằng mômen tải trên trục: và gần đúng coi đặc tính cơ của phụ tải là thì:

Hình 1.10 Quan hệ giữa hiệu suất truyền động và tốc độ với các loại tải khác

CHƯƠNG 2

LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA

I Chỉnh lưu không điều khiển

1) Sơ đồ và dạng sóng

Hình 2.1 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha

Hình 2.2 Dạng sóng ngõ ra

IDtb = Trị số dòng điện hiệu dụng

IDhd = Điện áp ngược cực đại của van

1) Giới thiệu

Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng có thể coi như hai sơ đồ chỉnh lưutia ba pha mắc ngược chiều nhau, ba Thyristor T1, T3, T5 tạo thành một chỉnh lưutia ba pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anod, còn T2, T4, T6 là một chỉnh lưu tiacho ta điện áp âm tạo thành nhóm catod, hai chỉnh lưu này ghép lại thành cầu bapha

Hình 2.3 Sơ đồ động lực chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng

10) Hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng

Hình 2.4 Giản đồ các đường cong cơ bản chỉnh lưu cầu ba pha

điều khiển đối xứng

Dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạy từ pha này về pha kia, do đó tại mỗithời điểm cần mở Thyristor chúng ta cần cấp hai xung điều khiển đồng thời (mộtxung ở nhóm anod (+), một xung ở nhóm catod (-)) Ví dụ tại thời điểm t1 trên hìnhcần mở Thyristor T1 của pha A phía anod, chúng ta cần cấp xung X1, đồng thời tại

đó ta cấp xung X4 cho Thyristor T4 của pha B phía catod các thời điểm tiếp theocũng tương tự Cần chứ ý rằng các thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuân thủtheo đúng thứ tự pha

Khi chúng ta cấp đúng các xung điều khiển, dòng điện sẽ được chạy từ pha cóđiện áp dương hơn về pha có điện áp âm hơn Ví dụ trong khoảng thời gian t1 t2pha A có điện áp dương hơn, pha B có điện áp âm hơn, với việc mở thông T1, T4dòng điện được chạy từ A về B

Khi góc mở van nhỏ hoặc điện cảm lớn, trong mỗi khoảng dẫn của một vancủa nhóm này (anod hay catod) thì sẽ có hai van của nhóm kia đổi chỗ cho nhau.Điều nay có thể thấy rõ trong khoảng t1 t3 như trên hình Thyristor T1 nhóm anod

dẫn, nhưng trong nhóm catod T4 dẫn trong khoảng t1 t2 còn T6 dẫn tiếp trongkhoảng t2 t3.

Điện áp ngược các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu ba pha sẽ bằng 0 khi van dẫn

và bằng điện áp dây khi van khóa Ta có thể lấy ví dụ cho van T1, trong khoảng t1t3 van T1 dẫn điện áp bằng 0, trong khoảng thời gian t3 t5 van T3 dẫn lúc này T1chịu điện áp ngược UBA, đến khoảng t5 t7 van T5 dẫn T1 sẽ chịu điện áp ngược

áp dây đặt lên chúng (các đường nét mảnh trên giản đồ Ud của các hình vẽ), cho tớikhi các điện áp dây đổi dấu, các van bán dẫn sẽ có phân cực ngược nên chúng tựkhóa

Sự phức tạp của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng như đã nói trên làcần phải mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự pha, do đó gây không ít khó khănkhi chế tạo, vận hành và sửa chữa Để đơn giản hơn người ta có thể sử dụng điềukhiển không đối xứng

Điện áp trung bình trên tải

Ud = UcosαTrị dòng điện trung bình qua tải

Id =

V Chỉnh lưu điều khiển không đối xứng.

1) Giới thiệu

Hình 2.5 Sơ đồ động lực chỉnh lưu cầu ba pha

điều khiển không đối xứng

Loại chỉnh lưu này tạo từ một nhóm (anod hoặc catod) điều khiển và mộtnhóm không điều khiển

11)Hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng

Hình 2.6 Giản đồ các đường cong cơ bản chỉnh lưu cầu ba pha

điều khiển không đối xứng

Sóng điện áp tải Ud (đường xong nét đậm thứ hai trên hình), khoảng dẫn cácvan bán dẫn T1, T2, T3, D1, D2, D3 Các Tisisto được dẫn thông từ thời điểm cóxung mở cho đến khi mở Tisisto của pha kế tiếp Ví dụ T1 mở thông từ t1 (thờiđiểm phát xung mở T1) tới t3 (Thời điểm phát xung mở T2) Trong trường hợp điện

áp tải gián đoạn Tisisto được dẫn từ thời điểm có xung mở cho đến khi điện áp dâyđổi dấu Các diot tự động dẫn thông khi điện áp đặt lên chúng thuận chiều Ví dụD1 phân cực thuận trong khoảng t4 t5 và từ pha C về pha A trong khoảng t5 t6.Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng có dòng điện và điện áp tảiliên tục khi góc mở các van bán dẫn nhỏ hơn 600, khi góc mở tăng lên và thànhphần điện cảm của tải nhỏ, dòng điện và điện áp sẽ gián đoạn

Theo dạng sóng điện áp tải ở trên trị số điện áp trung ình trên tải bằng 0 khigóc mở đạt tới 1800 Người ta có thể coi điện áp trung bình trên tải là kết quả củatổng hai điện áp chỉnh lưu tia ba pha.

Việc kích mở các van điều khiển trong chỉnh lưu cầu ba pha có điều dễ dànghơn, nhưng các điều hòa bậc cao của tải và của nguồn lớn hơn

Utb = Uf(max)(1+cosα) = Uday(max)(1+cosα)

So với chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng, thì trong sơ đồ này việc điềukhiển các van bán dẫn được thực hiện đơn giản hơn Ta có thể coi mạch điều khiểncủa bộ chỉnh lưu này như điều khiển một chỉnh lưu tia ba pha

Chỉnh lưu cầu ba pha hiện nay là sơ đồ có chất lượng điện áp tốt nhất, hiệusuất sử dụng biến áp tốt nhất Tuy vậy đây cũng là sơ đồ phức tạp nhất

Điện áp trung bình trên tải

Ud = U.(1 + cosα)Trị dòng điện trung bình qua tải

Id =

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC

Trong đó: U2 : Điện áp nguồn xoay chiều của van

: Điện áp tải của van

Trong đó: Khd = là hệ số dòng hiệu dụng cầu ba pha

- Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tỏa nhiệt và đầy đủ diện tích tỏanhiêt; Không có quạt đối lưu không khí, với điều kiện đó dòng định mức củavan cần chọn:

Iđm = Ki Ilv = 1,4 49 = 68,6 [A]

Trong đó: Ki = 1,11,4 là hệ số lưu trữ dòng điện

Từ các thông số Unv, Iđm ta chọn 6 Thysistor loại HTS80/06UG1 có các thông số:

Điện áp ngược cực đại của van : Unv = 600 [V]

Dòng điện định mức của van : Iđm = 80 [A]

Đỉnh xung dòng điện : Ipik = 1300 [A]

Dòng điện của xung điều khiển : Iđk = 150 [mA]Điện áp của xung điều khiển : Uđk = 3 [V]

Sụt áp lớn nhất của Thysistor ở trạng thái dẫn là: ΔU = 2,13 [V]

Tốc độ biến thiên của điện áp : = 200 [V/µs]Tốc độ biến thiên của dòng điện : = 400 500 [A/µs]Thời gian chuyển mạch : tcm = 20 [µs]

Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép: Tmax = 125 [oC]