A. Tính chọn van theo dòng điện
Trong điều áp xoay chiều dòng điện chạy qua tải thờng xác định là dòng hiệu dụng. Thông số dòng điện để chọn van bán dẫn đợc tính là dòng điện lớn nhất trong quá trình làm việc.Trong điều khiển xung pha, dòng điện lớn nhất khi góc mở van bán dẫn nhỏ nhất. Góc mở nhỏ nhất của van bán dẫn thờng nhận trị số α=0 khi dòng điện tải là dòng điện hình sin.
Đối với các tải ba pha, thông số thờng cho: công suất định mức Pđm,
điện áp định mức Uđm , hệ số công suất cosϕ, hiệu suất η.
Dòng điện hiệu dụng chạy qua van bán dẫn khi tải đấu Y (Hình 9.46 b, 9.47 b)
ϕ η cos 3 f
dm
HD U
I = P
Trong đó: Uf là điện áp pha.
Khi tải đấu tam giác:
ϕ η cos 3 d
HD U
I = P
Trong đó: Ud là điện áp dây của lới.
Dòng điện tính đợc là dòng điện để chọn Triac. Nếu sơ đồ chọn là các sơ đồ Triac Ivlv=IHD. Nếu sơ đồ chọn là các sơ đồ ghép Tiristo song song ngợc thì dòng điện để chọn Tiristo
Ivlv IHD
2
= 1
Trong đó: Ivlv - dòng điện làm việc của van.
- Lựa chọn điều kiện toả nhiệt van bán dẫn (Nh hớng dẫn chơng 8) lúc đó dòng điện van cần chọn:
I®mv=kIIvlv
Trong đó kI là hệ số xét tới điều kiện toả nhiệt van ; trị số kI tham khảo chơng 8
Khi chọn theo dòng điện, ngoài việc tính chọn theo dòng điện làm việc dài hạn nh đã tính ở trên, dòng điện này còn đợc tính chọn theo điều kiện phát nhiệt của van bán dẫn. Một số loại tải, bản thân chế độ làm việc của chúng có dòng điện quá độ Iqt khá lớn, chẳng hạn nh động cơ điện không đồng bộ. Khi mở máy động cơ không đồng bộ dòng điện lớn từ 5 - 7 lần dòng định mức. Khi chọn van bán dẫn dòng điện quá độ này đợc xét thế nào?.
Khi dòng điện quá độ này xảy ra trong khoảng thời gian ngắn, cỡ vài giây, quán tính nhiệt cha đủ quá nhiệt cho van lúc đó chúng ta chỉ cần kiểm tra IQĐ < IX (dòng điện xung của van bán dẫn).
Đợc phép bỏ qua quán tính nhiệt của van bán dẫn là vì: Khi chọn van, chúng ta có một hệ số KI đủ lớn, bản thân KI này nói lên rằng chúng ta đã chọn dòng điện của van bán dẫn lớn hơn dòng điện làm việc thực của chúng. Với điều kiện toả nhiệt nào đó, thời gian quá tải ngắn hạn cha
đủ để quá nhiệt, lúc đó chỉ cần đảm bảo dòng điện chạy qua không vợt quá dòng điện cực đại là đợc.
Khi dòng điện quá độ xẩy ra trong khoảng thời gian dài hơn, lúc đó cần xét tới dòng điện quá độ, bằng cách thay đổi hệ số KI lớn hơn. Việc
xét ảnh hởng của dòng quá độ cần phải khảo sát một bài toán nhiệt khá
phức tạp, nh là tính ra công suất lúc quá độ, tính đợc thời gian quá độ, có diện tích bề mặt toả nhiệt, điều kiện làm mát nghĩa là phải giải phơng tr×nh:
∆P = Aτ + Cdtdτ
Trong đó: ∆P tổn hao trên van bằng Rv i2lv biến thiên
A. Hệ số toả nhiệt đặc trng cho điều kiện làm mát C. Nhiệt dung của van và cánh toả nhiệt
τ độ chênh nhiệt với môi trờng
Trong trờng hợp này nếu thời gian quá độ đến hàng nhiều phút, thì
dòng điện van có thể phải chọn theo dòng điện quá độ, nếu thời gian quá
độ nhỏ không đến hàng phút thì dòng điện đợc lựa chọn bằng cách thay
đổi Ki ở một mức độ nhất định nào đó là đủ.
B. Tính chọn van theo điện áp :
Với các sơ đồ điều áp ba pha không trung tính, điện áp của van bán dẫn nên chọn theo điện áp dây của lới. Do đó điện áp làm việc cực đại Ulv
của van bán dẫn đợc tính:
f d
lv U U
U = 2 = 6
Trong đó: Ud - điện áp dây của lới ba pha.
Uf- điện áp pha
Điện áp của van bán dẫn Uv đựơc chọn:
Uv=Kdt.Ulv
Trong đó Kdt hệ số dự trữ điện áp thờng chọn Kdt>1.6
Tuỳ theo khả năng thiết bị mà ta có hệ số Kdt có thể càng lớn càng tèt .
Sau khi tính đợc dòng điện và điện áp, tra các sổ tra cứu hoặc bảng...., trong tài liệu này, chọn đợc linh kiện cần tìm, kiểm tra lại linh kiện này theo dòng điện quá độ.
- Bảo vệ các linh kiện bán dẫn.
Cũng nh các thiết bị bán dẫn khác, ở đây bảo vệ van bán dẫn cũng cần có các loại bảo vệ nh Hình 9-50. Các loại bảo vệ thông dụng, bao gồm bảo vệ ngắn mạch bằng Aptomat AT, dòng điện định mức của Aptomat đợc chọn bằng (1,1 - 1,3) lần dòng điện định mức của tải, dòng
điện ngắn mạch của Aptomát đợc chỉnh lớn hơn dòng điện quá độ của tải IQĐ nhng nhỏ hơn dòng điện xung của van bán dẫn Ixv
A B C
IQ§ < IATNM < Ixv
- Bảo vệ xung điện áp từ lới bằng mạch R1C1 đợc chọn nh chơng 8.
- Bảo vệ xung điện áp do chuyển van R2C2 cũng có thể đợc chọn gần
đúng:
R2= (5 ữ 30) Ω, C2 = (0,5 ữ 4)àF.
Ví dụ : Thiết kế mạch động lực cho khởi động mềm động cơ không
đồng bộ roto lồng sóc có các thông số sau:
A02.92.1 , P=100kw, n=1470v/phót , η=0,935,
cosϕ = 0,92; Mk®/M®m= 1,1; Mmax/M®m =2; Ikd/I®m = 6; J = 1,6kg/m2 U1= 220/380V
Thời gian mở máy của động cơ không quá lớn tkđ= 3s ( không tính trong quyển sách này). Mặt khác dòng điện ở đây đáng kể, nên việc chọn Triac để điều khiển sẽ phải tăng cấp điều kiện làm mát. Vì vậy ở đây chúng ta chọn sơ đồ với các cặp tiristo nối song song ngợc nh Hình 9.51.
Dòng điện động cơ:
A U
I P
d c
d
8 , 935 176
, 0 . 92 , 0 . 380 . 3
000 . 100
cos
/ 3
=
=
= η ϕ
Dòng điện chạy qua mỗi Tiristo
Hình 9.50: Mạch động lực và các thiết bị bảo vệ của điện áp xoay chiều 3 pha
ZA ZB ZC
R2 R2 R2
C2 C2 C2
C1 C1
C1
R1 R1 R1
I A
ITlv dc 88,4
. = 2 =
Dòng điện làm việc của Tiristo 88,4A là đáng kể, do đó tổn hao trên Tiristo khá lớn, nên chọn điều kiện làm mát cho Tiristo là có cánh toả
nhiệt, có quạt đối lu không khí. Với điều kiện này Tiristo cho làm việc với dòng điện đến 50% dòng điện định mức. Dòng điện của Tiristo cần chọn:
A ITdm ITlv
8 , 50 176
100 . 4 , 88
50 100
. .
.
=
=
=
Điện áp của Tiristo khi ở trạng thái khoá
V U UTlv d
537 380 . 2
2
=
=
=
Điện áp định mức của Tiristo cần chọn:
V U K UTdm dt Tlv
966 537 . 8 , 1
.
=
=
=
Tiristo mắc vào lới xoay chiều 50Hz nên thời gian chuyển mạch của Tiristo không có ảnh hởng lớn đến việc chọn Tiristo.
A B C
Từ các thông số trên ta chọn Tiristo loại SH200N.21D có các thông sè:
R2 R2 R2
C2 C2 C2
C1 C1
C1
R1 R1 R1
Hình 9.51 Sơ đồ động lực điều khiển khởi động động cơ không đồng bé
A1 B
1 C
1
Uđm = 1000 V Uđk = 3 V tcm = 80 às I®m = 200 A ITG = 200 mA Tcp = 1250C IX = 4 KA Idò = 20 mA