123tailieu.com Thiet Ke Nguon Cap Dien Cho Dong Co Dien Mot Chieu Kich Tu Doc Lap Co Dao Chieu Theo Nguyen Tac Dieu Khien Riengmach Dam Bao Toc Do Tron Va Co Khau Bao Ve Chong Mat

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ` ®å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt®Ò tµi: ThiÕt kÕ nguån cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®oc lËp cã ®¶o chiÒu theo nguyªn t¨c ®iÒu khiÓn riªng.M¹ch ®¶m b¶o tèc ®é tr¬n vµ cã kh©u b¶o vÖ chèng mÊt kÝch tõ Víi sè liÖuUdm=80 VI ®m=20 AU kÝch tõ = 50V I kÝch tõ = 2 APh¹m vi ®iªu chØnh 30:1

NHI£M Vô :1) T×m hiÓu vÒ c«ng nghÖ vµ yªu cÇu kü thuËt cña thiÕt bÞ

cÇn thiÕt kÕ.2) §Ò xuÊt çc ph¬ng ¸n tæng thÓ,ph©n tÝch u,nhîc ®iÓm cña

tõng ph¬ng ¸n ®Ó ®i ®Õn lùa chon mét ph¬ng ¸n phï hîp tho¶ m·n çc yªu cÇu kü thuËt.

3) X©y dùng chi tiÕt toµn bé s¬ ®ß nguyªn lý m¹ch thiÕt kÕ (c¶ m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn),sau ®ã thuyÕt minh sù ho¹t ®éng cña s¬ ®å nµy víi ®å thÞ minh ho¹.

4) TÝnh to¸n m¹ch lùc.5) TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn.6) LËp b¶ng trÞ sè toµn bé çc phÇn tö vµ linh kiÖn tÝnh to¸n

®îc trong phÇn 4 vµ 5.7) KiÓm chøng b»ng ch¹y m« pháng trªn m¸y tÝnh PC.8) KÕt luËn.9) Tµi liÖu tham kh¶o.

Trang 1

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt

CH¦¥NG I

T×m hiÓu vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp

I. 1) Giíi thiÖu chung vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Ngµy nay,®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vÉn ®îc coi lµ mét lo¹i m¸y ®iÖn quan träng mÆc dï m¸y ®iÖn xoay chiÒu r¸t th«ng dông do ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vÉn cã nh÷ng u ®iÓm nh kh¶ n¨ng ®iÒu chinh tèc ®é r¸t tèt.Nã ®îc dïngtrong nh÷ng ngµnh ®ßi hái yªu cÇu cao vÒ mÆt ®iÒu chinh tèc ®é nh m¸y çn thÐp,bµo hÇm má,giao th«ng vËn t¶i. MÆt dï cã mét sè nhîc ®iÓm so vãi m¸y ®iÖn xoay chiÒu nh gi¸ thµnh cao,b¶o qu¶n cæ gãp phøc t¹p (dÔ sinh tia löa ®iÖn) nhng do nh÷ng u ®iÓm cña nã mµ nã vÉn cã tÇm quan träng nh¸t ®Þnh trong nÒn s¶n xuÊt. 2) CÊu t¹o §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã hai phÇn chÝnh PhÇn tÜnh vµ phÇn ®éng 2.1)PhÇn tÜnh (stato). PhÇn Stato lµ bé phËn ®øng yªn cña m¸y nã bao gåm côc tõ chÝnh,cc tõ phô (lµ bé phËn sinh ra tõ trêng hay nã lµ phÇn c¶m). a)Cùc tõ chÝnh Lµ bé phËn sinh ra tõ trêng,gåm cã lâi s¾t cùc tõ vµ d©y qu¸n kÝch tõ lång ngoµi lâi s¾t cùc tõ.Lâi thÐp cùc tõ lµm b»ng lâi thÐp kü thuËt ®iÖn máng ,çc cuén kÝch tõ ®îc quÊn b»ng d©y ®ång boc çch ®iÖn vµ tÈm s¬n çch ®iÖn tríc khi ®Æt lªn cùc tõ çc cuén kÝch tõ nµy ®îc nèi tiÕp víi nhau. b) Cùc tõ phô. Cùc tõ phô ®îc ®Æt gi÷a çc cùc tõ chÝnh vµ dïng ®Ó c¶I thiÖn ®æi chiÒu.Lâi thÐp thêng lµm b»ng thÐp khèi vµ trªn th©n cùc tõ phô cã ®Æt day quÊn mµ cÊu t¹o gièng nh d©y quÊn cùc tõ chÝnh c)G«ng tõ G«ng tõ dïng ®Ó lµm m¹ch tõ nèi liÒn çc cùc tõ ®ång thêi lµm vá m¸y. d) N¾p m¸y

Trang 2

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt B¶o vÖ m¸y khái bÞ nh÷ng vËt bªn ngoµi r¬I vµo lµm h háng d©y quÊn vµ an toµn cho ngêi vËn hµnh.Trong ®éng c¬ ®iÖn nã ®îc lµm gi¸ ®ì æ bi +C¬ cÊu chæi than : §Ó ®a dßng ®iÖn tõ phµn quay ra ngoµi.C¬ cÊu chæi than gåm cã mét chæi than ®Æt trong hép chæi than ®îc cè ®Þnh trªn gi¸ chæi than vµ çch ®iÖn víi gi¸,gi¸ chæi than cã thÓ quay ®îc ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ chæi than cho ®óng chç.

2.2) PhÇn quay hay Roto (phÇn øng) Bao gåm nh÷ng bé phËn chÝnh sau :a)Lâi s¾t phÇn øng Dïng ®Ó dÉn tõ. Thêng dïng nh÷ng tÊm thÐp kü thuËtdµy 0,5mm phñ çch ®iÖn máng ë hai mÆt råi Ðp chÆt l¹i ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn. Trªn l¸ thÐp cã dËp h×nh d¹ng r·nh ®Ó sau khi Ðp l¹i th× dÆt d©y quÊn vµo. Trong nh÷ng ®éng c¬ trung b×nh trë lªn ngêi ta cßn dËp nh÷ng lç th«ng giã ®Ó khi Ðp l¹ thµnh lâi s¾t cã thÓ t¹o ®îc nh÷ng lç th«ng giã däc trôc. Trong nh÷ng ®éng c¬ ®iÖn lín h¬n th× lâi s¾t thêng chia thµnh nh÷ng ®o¹n nhá, gi÷a nh÷ng ®o¹n Êy cã ®Ó mét khe hë gäi lµ khe hë th«ng giã. Khi m¸y lµm viÖc giã thæi qua çc khe hë lµm nguéi d©y quÊn vµ lâi s¾t. Trong ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nhá, lâi s¾t phÇn øng ®îc Ðp trùc tiÕp vµo trôc. Trong ®éng c¬ ®iÖn lín, gi÷a trôc vµ lâi s¾t cã ®Æt gi¸ r«to. Dïng gi¸ r«to cã thÓ tiÕt kiÖm thÐp kü thuËt ®iÖn vµ gi¶m nhÑ träng lîng r«to. b) D©y quÊn phÇn øng. D©y quÊn phÇn øng lµ phÇn ph¸t sinh ra suÊt ®iÖn ®éng vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua. D©y quÊn phÇn øng thêng lµm b»ng d©y ®ång cã bäc çch ®iÖn. Trong m¸y ®iÖn nhá cã c«ng suÊt díi vµi kw thêng dïng d©y cã tiÕt diÖn trßn. Trong m¸y ®iÖn võa vµ lín thêng dïng d©y tiÕt diÖn ch÷ nhËt. D©y quÊn ®îc çch ®iÖn cÈn thËn víi r·nh cña lâi thÐp. c) Cæ gãp :Dïng ®Ó ®æi chiÒu dßng ®iÑn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu. Cæ gãp gåm nhiÒu phiÕn ®ång cã ®îc m¹ çch ®iÖn víi nhau b»ng líp mica dµy tõ 0,4 ®Õn 1,2mm vµ hîp thµnh mét h×nh trôc trßn. Hai ®Çu trôc trßn dïng hai h×nh èp h×nh ch÷ V Ðp chÆt l¹i. Gi÷a vµnh èp vµ trô trßn còng çch ®iÖn b»ng mica. §u«i vµnh gãp cã cao lªn mét Ýt ®Ó hµn çc ®Çu d©y cña çc phÇn tö d©y quÊn vµ çc phiÕn gãp ®îc dÔ dµng. d) Çc bé phËn kh¸c.

Trang 3

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt - Çnh qu¹t : dïng ®Ó qu¹t giã lµm nguéi m¸y. M¸y ®iÖn mét chiÒu thêng chÕ t¹o theo kiÓu b¶o vÖ. ë hai ®Çu n¾p m¸y cã lç th«ng giã. Çnh qu¹t l¾p trªn trôc m¸y , khi ®éng c¬ quay çnh qu¹t hót giã tõ ngoµi vµo ®éng c¬. Giã ®i qua vµnh gãp, cùc tõ lâi s¾t vµ d©y quÊn råi qua qu¹t giã ra ngoµi lµm nguéi m¸y. - Trôc m¸y : trªn ®ã ®Æt lâi s¾t phÇn øng, cæ gãp, çnh qu¹t vµ æ bi. Trôc m¸y thêng lµm b»ng thÐp cacbon tèt.

3) Ph©n lo¹i m¸y ®iÖn §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ph©n lo¹i theo çch kÝch thÝch tõ thµnh ®éng c¬ ®iÖn kÝch hÝch ®éc lËp, ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch song song ,kÝch thÝch nèi tiÕp,kÝch thÝch hçn hîp Trªn thùc tÕ ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp vµ kÝch thÝch song song lµ gièng nhau nªn khi cÇn c«ng suÊt lín ngêi ta thêng dïng ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp ®Ó cã thÓ ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch thÝch ®îc thuËn tiÖn do ®ã mµ ®iÒu chØnh tèc ®é dÔ dµng vµ kinh tÕ h¬n mÆc dï nã ®ßi hái cã dßng bªn ngoµi.Trong ®å ¸n nµy ta xÐt ®Õn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp

Khi mµ nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt kh«ng qu¸ lín th× m¹ch phÇn øng vµ m¹ch tõ m¾c vµo hai nguån mét chiÒu ®éc lËp nhau nªn gäi lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp

4) Nguyªn lý lµm viÖc ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

Khi cho ®iÖn ¸p U vµo hai chæi than A,B trong d©y quÊn phÇn øng sinh ra dßng ®iÖn I .Çc thanh dÉn ab,cd cã dßng ®iÖn n»m trong tõ trêng sÏ chÞu t¸c dông cña lùc F®t t¸c dông lµm cho Roto quay ,khi phÇn øng quay nöa vßng th× vÞ trÝ çc thanh dÉn ab,cd ®æi chç cho nhau do ®ã çc phiÕn gãp ®æi chiÒu dßng ®iÖn gi÷ cho chiÒu t¸c dông kh«ng ®æi ®¶m b¶o ®éng c¬ cã chiÒu quay kh«ng ®æi,khi ®éng c¬ quay çc thanh dÉn c¾t tõ trêng sÏ c¶m øng søc ®iÖn ®éng E ,chiÒu quay x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i

Ph¬ng tr×nh phÇn øng U =E +R.I

II.) §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ vµ ®¶o chiÒu

1)Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬

Trang 4

EI

Rf

U

Ikt

Rkt

U

CKT

Ukt

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt U = E +(R +Rf)I U :®iÖn ¸p phÇn øngE :suÊt ®iÖn ®éng phÇn øngR ,Rf :®iÖn trë phÇn øng,®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øngI :dßng ®iÖn m¹ch phÇn øng R =r +rct +rb +rtcr :®iÖn trë cuén d©y phÇn øngrct :®iÖn trá cùc tõ phôrb :®iÖn trë cuén bïrtx :®iÖn trë tiÕp xóc chæi ®iÖn E = P : sè cùc tõ chÝnhN :sè ®«I m¹ch nh¸nh song song cña cuén d©y phÇn øng : tõ th«ng kÝch tõ díi mét cùc tõ Wb : tèc ®é gãc (Rad/s)

E = Ke .

M«men ®iÖn tõ M®t =K. .I Suy ra I = NÕu bá qua tæn thÊt coi m«men ®iÖn tõ b»ng m«men c¬ ®Çu trôc

M®t =Mc¬ =M(1)

M«men phô thuéc vµo tõ th«ng vµ dßng phÇn øngTõ ph¬ng tr×nh (1) suy ra : ®Ó thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ ta cã thÓ dïng ph¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng U ,tõ th«ng tøc lµ thay ®æi dßng kÝch tõ Ikt vµ thay ®æi ®iÖn trë phÇn øng R ,Rf M =K. .I .do ®ã muèn ®¶o chiÒu ®éng c¬ tøc lµ ®¶o chiÒu m«men M ta cã thÓ dïng ph¬ng ph¸p ®¶o chiÒu tõ th«ng (tøc lµ ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ Ikt ) hoÆc lµ ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng I 2) Çc ph¬ng ph¸p thay ®æi tèc ®é a) Ph¬ng ph¸p thay ®æi tõ th«ng ,thay ®æi dßng kÝch tõ Ikt .Víi mét phô t¶i Mc nhÊt ®Þnh .Khi gi¶m tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn

Trang 5


Khi kÝch thÝch dßng kh¸c nhau ®Æc tÝnh c¬ nhËn ®îc kh¸c nhau vµ ®é dèc kh¸c nhau.Giao ®iÓm m«men c¶n M =f(I) víi çc ®êng trªn cho biÕt tèc ®é x¸c lËp øng víi th«ng sè kh¸c nhau cña tõ th«ng . b) Thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng

-§Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®«ng c¬ ®iÖn mét chiÒu cÇn cã thiÕt bÞ nguån nh m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp , çc bé chØnh lu ®iÒu khiÓn çc thiÕt bÞ nµy cã chøc n¨ng biÕn ®æi lîng xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cã suÊt ®iÖn ®éng Eb ®iÒu chØnh ®îc lµ nhê tÝn hiÖu U®k

-Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng nh sau:

- v× tõ th«ng cña ®éng c¬ ®îc gi÷ kh«ng ®æi nªn ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ còng kh«ng thay ®æi cßn tèc ®é kh«ng t¶i lý tëng tuú thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p U®k cña hÖ thèng do ®ã cã thÓ nãi ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy lµ triÖt ®Ó

- §Ó x¸c ®Þnh d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é ta thÊy r»ng tèc ®é lín nhÊt cña hÖ thèng bÞ chÆn bëi ®Æc tÝnh c¬ b¶n lµ ®Æc tÝnh øng víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc vµ tõ th«ng còng gi÷ ë gi¸ trÞ ®Þnh møc. Tèc ®é nhá nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh bÞ giíi h¹n bëi yªu cÇu vÒ sai sè tèc ®é vµ m«men khëi ®éng , khi m«men t¶i lµ ®Þnh møc th× gi¸ trÞ lín nhÊt va nhá nhÊt cña tèc ®é lµ:

Trang 6

n

M(Iu)Iu

dmnodm

BB§

LK


§Ó tho¶ m·n kh¶ n¨ng qu¸ t¶i th× ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh ph¶i cã m«men ng¾n m¹ch lµ:

Mnmmin = Mcmax = KM.M®m

Trong ®ã : KM: hÖ sè qu¸ t¶i vÒ m«men, do hä ®Æc tÝnh c¬ lµ nh÷ng ®êng th¼ng song song víi nhau nªn theo ®Þnh nghÜa vÒ ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ ta cã thÓ viÕt:

* Ph¹m vi ®iÒu chØnh phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo

3) VÊn ®Ò ®¶o chiÒu ChiÒu quay ®éng c¬ phô thuéc vµo chiÒu quay m«men cã thÓ dïng hai ph¬ng ph¸p .HoÆc thay ®æi chiÒu dßng phÇn øng I hoÆc ®æi chiÒu tõ th«ng (®æi chiÒu dßng kÝch tõ Ikt).+ NÕu dïng ph¬ng ph¸p ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ .Khi m¸y ®ang quay th× do hÖ sè ®iÖn c¶m cña cuén d©y kÝch thÝch lín (do cã nhiÒu vßng d©y) nªn khi thay ®æi dßng kÝch thÝch Ikt th× xuÊt Trang 7

min

0min

max

omax

M®m Mnmmin

®k1

®k2

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt hiÖn su¸t ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt cao g©y ra ®iÖn ¸p lµm ®¸nh thñng çch ®iÖn d©y quÊn kÝch thÝch . Do ®ã ®Ó ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ ta chon ph¬ng ph¸p ®¶o chiÒu dßng phÇn øng I Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn ta chon ph¬ng ph¸p thay ®æi tèc ®é lµ thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng U (tøc lµ ®iÒu khiÓn U ) vµ ®¶o chiÒu quay b»ng ®¶o chiÒu dßng phÇn øng I 4) Mét sè yªu cÇu kü thuËt kh¸c a) §é tr¬n

Trong ®ã lµ tèc ®é æn ®Þnh cña ®éng c¬ ®¹t ®îc ë cÊp i ,i+1 tøc lµ hÖ truyÒn ®éng cã thÓ æn ®Þnh ë mäi vÞ trÝ trong toµn d¶I ®iÒu chØnh b) D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é Lµ ph¹m vi ®iÒu chØnh – lµ tØ sè gi¸ trÞ lín nhÊt vµ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña tèc ®é lµm viÖc øng víi m«men t¶I ®· cho bÞ h¹n chÕ bëi ®é bÒn ®éng c¬ vµ ®é bÒn cña vµnh gãp bÞ chÆn bëi yªu cÇu vÒ m«men khëi ®éng ,kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vµ sai sè tèc ®é lµm viÖc cho phÐp. c) Chèng mÊt kÝch tõ Khi më m¸y ph¶I ®¶m b¶o chèng mÊt kÝch tõ mµ nguyªn nh©n lµ do ng¾n m¹ch kÝch thÝch V× khi ®ã E =0 nªn I = U kh«ng ®æi ,R rÊt nhá (®iÖn trë cuén d©y phÇn øng) nªn I rÊt lín lµm ch¸y d©y quÊn vµ vµnh gãp + çch kh¾c phôc ®iÒu nµy lµ ph¶I cã bé phËn nhËn biÕt ®îc mÊt kÝch tõ ( vµ do ®ã I =0) th× lËp tøc ng¾t nguån cÊp cho phÇn øng tøc U =0. Khi ®ã I kh«ng lín vµ tr¸nh ®îc sù cè trªn.

Trang 8

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt CH¦¥NG IIM¹ch lùc

I).Lùa chän ph¬ng ¸n m¹ch lùc

Tõ yªu cÇu bµi to¸n: Udm= 80V Idm = 20A Ukt = 50V Ikt = 2A C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu Sdm = UdmIdm = 80.20 = 1600 C«ng suÊt kÝch tõ : Sdmkt = Ukt.Ikt=50.2 = 100 W V× Sdm vµ Sdmkt nhá nªn ta chän m¹ch lùc lµ m¹ch chØnh lu 1 pha. Ta cã çc ph¬ng ¸n ®a ra cho m¹ch lùc : _ ChØnh lu mét nöa chu kú _ ChØnh lu c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh _ ChØnh lu mét pha . 1.) ChØnh lu mét nöa chu kú .

Víi s¬ ®å nµy sãng ®iÖn ¸p ra mét chiÒu bÞ gi¸n ®o¹n trong mét nöa chu kú khi ®iÖn ¸p anèt cña van b¸n dÉn ©m , do ®ã khi sö dông s¬ ®å chØnh lu mét nöa chu kú chÊt lîng ®iÖn ¸p t¶i xÊu . §iÖn ¸p t¶i trung b×nh lín nhÊt trªn t¶i Udo = 0,45U2 V× chÊt lîng ®iÖn ¸p xÊu nªn hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p còng thÊp . Sba = 3,09.Ud.Id

+¦u ®iÓm _ Lµ lo¹i chØnh lu cã nguyªn lý ®¬n gi¶n Ýt van +Nhîc ®iÓm _ChÊt lîng ®iÖn ¸p xÊu Trang 9

0 01 12 23 34 45 5

U2

R L

T

U1

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt _HiÖu suÊt sö dông m¸y biÕn ¸p thÊp

2.)ChØnh lu c¶ chu kú víi biÕn ¸p cã trung tÝnh

T2

U1

0 01 12 23 34 45 5

RU2

U2

T1

L

(d¹ng dßng ,¸p trªn t¶i vµ ®iÖn ¸p ngîc trªn van T1 trong trêng hîp t¶i thuÇn trë vµ t¶i ®iÖn c¶m lín)

Trang 10

iT1Id

o

a

id

Ud

2?

Id

iT1

Ud

o 2?

Id

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt XÐt víi t¶i RL , ®iÖn c¶m lín ®Ó läc dßng vµ ¸p cã chÊt lîng tèt

_BiÕn ¸p ph¶i cã hai cuén d©y thø cÊp víi th«ng sè gièng hÖt nhau, ë mçi nöa chu kú cã mét van dÉn cho dßng ch¶y qua _Khi θ = α cho ph¸t xung më T1 , T1 dÉn do ®iÖn ¸p ®Çu anot d-¬ng vµ cã xung më .Khi θ =Π , ®iÖn ¸p trªn anot = 0 nhng do cã cuén c¶m L nªn vÉn cßn dßng ®iÖn Id nªn T1 cha kho¸ , T1 tiÕp tôc dÉn cho ®Õn khi θ = Π + α , ph¸t xung më T2 th× T1 bÞ kho¸ vµ T2 dÉn . T1 kho¸ kh«ng ph¶i dßng ®· vÒ 0 mµ lµ do T2 dÉn . T2 l¹i dÉn cho ®Õn khi θ = 2Π + α , T1 ®îc ph¸t xung më , T1 dÉn vµ T2 bÞ kho¸ l¹i. Qu¸ tr×nh cø nh vËy cho ®Õn khi ®iÖn ¸p t¶i ®Ëp m¹ch cã tÇn sè b»ng 2 lÇn tÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu . (D¹ng ®iÖn ¸p t¶i , dßng trªn çc van T1,T2 vµ ®iÖn ¸p ngîc trªn van T1 ®îc vÏ trªn h×nh ). Víi α : lµ gãc ®iÒu khiÓn më . + §iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i Ud = U2.sinθdθ = .U2.cosα = Udo.cosα

Udo = .U2 = 0,9.U2 : §iÖn ¸p chØnh lu kh«ng ®iÒu khiÓn khi t¶i lµ thuÇn trë . + §iÖn ¸p ngîc trªn van lµ lín Unv = 2 U2 T¶i cã ®iÖn c¶m lín nªn dßng t¶i liªn tôc id = Id Mçi van dÉn th«ng mét nöa chu kú + Dßng hiÖu dông qua van (chÝnh lµ dßng hiÖu dông qua m¸y biÕn ¸p). Ihd = = = 0,71.Id + HÖ sè ®Ëp m¹ch K®m = 0,67. + C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p Sba = 1,48.UdId

NhËn xÐt :+ ¦u ®iÓm : _ So víi chØnh lu mét nöa chu kú th× chØnh lu h×nh tia cã ®iÖn ¸p víi chÊt lîng tèt h¬n _ Dßng qua van kh«ng qu¸ lín

_ §iÒu khiÓn van ®¬n gi¶n + Nhîc ®iÓm

_ ChÕ t¹o m¸y biÕn ¸p ph¶i cã 2 cuén gièng nhau mçi cuén lµm viÖc 1nöa chu kú _ ChÕ t¹o biÕn ¸p phøc t¹p Trang 11

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt _ HiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p xÊu h¬n _ §iÖn ¸p ngîc trªn van lµ lín . 3.) ChØnh lu cÇu mét pha

XÐt víi t¶i RL , ®iÖn c¶m L ®ñ lín ®Ó läc dßng , ¸p , dßng lµ liªn tôc. _ M¹ch cã T1 , T3 chung Katot T2 , T4 chung Anot Nöa chu kú ®Çu U2 > 0 , Anot cña T1 d¬ng , Katot cña T2

©m . NÕu cã xung ®iÒu khiÓn më ®ång thêi T1 vµ T2 th× c¶ hai van nµy ®îc më th«ng vµ ®Æt ®iÖn ¸p líi lªn t¶i Ud = U2 . §iÖn ¸p t¶i mét chiÒu b»ng ®iÖn ¸p xoay chiÒu (Ud = U2) cho ®Õn khi nµo T1 , T2 cßn dÉn .(Kho¶ng dÉn cña çc van phô thuéc vµo t¶i ) .

Nöa chu kú sau, ®iÖn ¸p ®æi dÊu , anot cña T3 d¬ng vµ katot T4 ©m , nÕu cã xung ®iÒu khiÓn më ®ång thêi T3,T4 th× çc van nµy ®îc më th«ng vµ Ud = - U2 , víi ®iÖn ¸p mét chiÒu cã cïng chiÒu víi nöa chu kú tríc

Trang 12


(Çc ®Æc tÝnh ®iÖn ¸p t¶i , dßng qua t¶i , dßng qua van vµ ®iÖn ¸p ngîc trªn van ®îc biÓu diÔn trªn h×nh vÏ).

+ Gi¸ trÞ trung b×nh cña t¶i Ud = = = Udo cosα. Udo : ®iÖn ¸p trung b×nh t¶i trong chØnh lu cÇu kh«ng ®iÒu khiÓn . + Dßng qua m¸y biÕn ¸p còng b»ng dßng qua van (khi van më) . + Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng thø cÊp biÕn ¸p I2 = = Id + §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt van ph¶i chÞu Unv = U2 + Dßng lµm viÖc cña van tÝnh theo gi¸ trÞ trung b×nh IT = = = 0.71 Id

Trang 13

i2Id

UT1

o

iT3T4 Id

2?

iT1T2Id

o

a

id

Ud

Id

2?

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt + Kdm = 0,67 + C«ng suÊt biÕn ¸p Sba = 1,23Pd * NhËn xÐt : ChÊt lîng ®iÖn ¸p cña chØnh lu cÇu mét pha gièng nh chØnh lu h×nh tia . H×nh d¹ng ®êng cong ®iÖn ¸p , dßng t¶i , dßng qua van b¸n dÉn , hÖ sè ®Ëp m¹ch nh trong chØnh lu h×nh tia . + ¦u ®iÓm : _ §iÖn ¸p ngîc trªn van nhá h¬n mét nöa so víi chØnh lu h×nh tia Unv= U2. _ M¸y biÕn ¸p chÕ tao ®¬n gi¶n h¬n , vµ cã hiÖu suÊt cao h¬n so víi chØnh lu h×nh tia . + Nhîc ®iÓm : _ Sè van nhiÒu h¬n _ §iÒu khiÓn van T1 ,T2 vµ nhãm T3 , T4 ph¶i ®ång thêi nªn

khã kh¨n h¬n. * NhËn xÐt chung Tõ çc ph©n tÝch trªn ta lùa chän m¹ch lùc lµ m¹ch chØnh

lu ®iÒu khiÓn cÇu mét pha.

II. Ph©n tÝch m¹ch lùc. 1. M¹ch lùc ta chän lµ m¹ch chØnh lu cÇu mét pha ®iÒu khiÓn

®èi xøng 4 gãc phÇn t. T¶i ta coi lµ RLE , cuén c¶m L ®îc thªm vµo ®Ó läc ®iÖn

¸p vµ dßng .

θ = α ph¸t xung më T1 , T2 T1T2 dÉn T3 , T4 kho¸ Ud = U2 Trang 14

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt θ = Π + α ph¸t xung më T3 , T4 T1 , T2 kho¸ ; T3 , T4 dÉn (më) Ud = - U2

+ §iÖn ¸p trung b×nh t¶i Ud = U2cosα + §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt trªn van Unv = +Dßng liªn tôc nªn id =Id Ph¬ng tr×nh m¹ch t¶i sin =R.id +XL . +E

Ud =RId +E

+Dßng hiÖu dông thø cÊp m¸y biÕn ¸p I2 =2) Trïng dÉn

Trang 15

i2Id

iT1T2Id

2?o

a

id

Ud

Id


Trong m¸y biÕn ¸p cã cuén d©y nªn cã ®iÖn c¶m La Gi¶ sö T1 ,T2 ®ang më cho dßng ch¶y qua iT1,iT2 =Id Khi ph¸t xung më T3,T4 V× cã La nªn dßng iT1,iT2 kh«ng gi¶m ®ét ngét vÒ 0 mµ dßng

iT3,iT4 còng kh«ng t¨ng ®ét ngét tõ 0 ®Õn Id

Lóc nµy c¶ 4 van cïng më th«ng cho dßng ch¶y qua ,phô t¶i bÞ

ng¾n m¹ch ud =0

Nguån e2 bÞ ng¾n m¹ch sinh ra dßng ng¾n m¹ch ic

Ph¬ng tr×nh

ic =

®Æt ic =ic1 +ic2 ,ic1 =ic2 =0,5.ic

ic1 :lµm t¨ng dßng trong T4 vµ lµm gi¶m dßng trong T2

Trang 16

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ic2 : lµm t¨ng dßng trong T3 vµ lµm gi¶m dßng trong T1

Khi kÕt thóc giai ®o¹n trïng dÉn tøc khi th× iT1,2 =0

Ta thÊy so víi kh«ng trïng dÉn ®Æc tÝnh ®iÖn ¸p sôt mét phÇn

vµ ®ã lµ sôt ¸p g©y ra do trïng dÉn

khi ®ã gi¸ trÞ trung b×nh ®iÖn ¸p trªn t¶i lµ

Ud’ =Ud -

Ud’ =R.Id +E

3) NghÞch lu phô thuéc

Trong ®«ng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã søc ph¶n ®iÖn ®éng ,trong

®iÒu kiÖn nµo ®ã nã cã

thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch lu - lµ chÕ ®é biÕn ®æi n¨ng l-

îng dßng mét chiÒu

Trang 17

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt phÝa t¶i thµnh dßng ®iÖn xoay chiÒu cÊp trë l¹i líi ®iÖn .chÕ ®é

lµm viÖc nh vËy chÝnh lµ khi ta h·m t¸i sinh ®Ó tiÕt kiÖm n¨ng l-

îng .

§Ó søc ®iÖn ®éng E ph¸t n¨ng lîng trë l¹i líi ®iÖn th× dßng vµ

¸p ph¶i ngîc chiÒu nhau Ud vµ Id ngîc nhau

Do dßng ®iÖn chØ ch¶y theo mét chiÒu tõ A ®Õn K cña

thyristor nªn ta ®iÒu chØnh sao cho

- chiÒu dßng nh cò

- ®¶o chiÒu søc ®iÖn ®éng Ed

- ë trong chÕ ®é chØnh lu víi gãc më lµ th× Ud =Ud0 .cos .

nªn nÕu tøc lµ ®iÖn ¸p trªn t¶i thay ®æi cùc tÝnh vµ

ngîc chiÒu van Do ®ã ®Î duy tr× dßng ch¶y qua van tõ A ®Õn K

cña van th× ta ph¶i ®¶o chiÒu Ed vµ ®¶m b¶o vËy ë chÕ

®é chØnh lu ,dßng trong m¹ch ®îc duy tr× bëi

Ud –E >0 th× trong chÕ ®é nghÞch lu phô thuéc dßng ®îc duy tr×

bëi

Trong chÕ ®é nghÞch lu líi ®iÖn nhËn n¨ng lîng tõ phÝa t¶i

§iÒu kiÖn ho¹t ®éng chÕ ®é nghÞch lu phô thuéc

-

- §¶o chiÒu Ed

- §¶m b¶o

Trang 18


XÐt d¹ng ®iÖn ¸p trªn van .

Trong m¹ch cã ®iÖn c¶m biÕn ¸p nªn nã cã qu¸ tr×nh trïng dÉn víi

gãc trïng dÉn

xÐt T1,T2 ®ang dÉn , ph¸t xung më T3 ,T4 ,UA > UK nªn cã dßng

qua van vµ

T1,T2 vÉn cßn dÉn tõ ®ã 4 van cïng dÉn trong kho¶ng .Sau ®ã

T1 ,T2 kho¸ vµ T3,T4 më

§iÖn ¸p ngîc trªn van T1 ,T2 Unv =

§iÖn ¸p ngîc chØ xuÊt hiÖn trªn van trong khoang tõ ®Õn

v× sau ®ã ®iÖn ¸p trªn T1 ,T2 l¹i lµ thuËn (UA

> UK )

Nh vËy trong mét chu kú lµm viÖc mçi van chØ chÞu ®iÖn ¸p ng-

îc trong kho¶ng tõ ®Õn tøc lµ trong kho¶ng thêi gian

,kho¶ng thêi gian nµy kh¸ nhá .

Trang 19

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt NÕu (øng víi thêi gian phôc håi Thyristor)

,Thyristor sÏ tù më trë l¹i kh«ng cÇn dßng ®iÒu khiÓn (më tù

nhiªn )

Khi ®ã trong m¹ch c¶ hai nguån cïng ph¸t n¨ng lîng khi ®ã Id

rÊt lín g©y sù cè sËp nghÞch lu .

Do ®ã ®Ó an toµn ph¶i cã

Chän ( øng víi toff =555 th× cã thÓ kho¸ van Thyristor

th«ng thêng )

VËy gãc më ph¶i tho¶ m·n trong nghÞch lu phô thuéc lµ

Trang 20


CH¦¥NG III

TÝnh to¸n m¹ch lùc

I ) TÝNH CHäN van + ®iÖn ¸p ngîc lín nhÊt mµ van ph¶i chÞuUn max = knv.U2=knv. knv :hÖ sè knv = ku :hÖ sè ®iÖn ¸p (m¹ch cÇu 1 pha) ku = Ud =110 (®iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i)

Un max =

®iÖn ¸p ngîc van cÇn chän Chän hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p kdtu=1,8Unv =kdtu.Un max =1,8.172,7=310,86 Chän Unv =311 (v)+Dßng lµm viÖc cña van ®îc tÝnh theo dßng hiÖu dông Ilv =Ihd =khd.Id = (A) Dßng ®Þnh møc van cÇn chänI®m =ki.Ilv HÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn ki .chän van lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn cã çnh t¶n nhiÖt vµ kh«ng cÇn dïng cÇn qu¹t ®èi lu th«ng giã chän ki = 4I®m =4.10,6 =42,4 (A)+Tõ hai th«ng sè Un max vµ I®m ta chän 4 van thyristor lo¹i ACR44U08LE víi çc th«ng sè nh sau - ®iÖn ¸p ngîc van : Un =800 (V) - dßng ®Þnh møc van : I®m =44 (A) - ®Ønh xung dßng ®iÖn : Ipi k max =550( A) - dßng xung ®iÒu khiÓn : I®k max = 200(mA) - ®iÖn ¸p xung ®iÒu khiÓn : U®k max =3 (V)

Trang 21

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt - dßng ®iÖn gi÷ : Ih max =25 (mA) - dßng ®iÖn dß : Ir max =10 (mA) - ®é sôt ¸p lín nhÊt : - tèc ®é thay ®æi ®iÖn ¸p : - thêi gian chuyÓn m¹ch : tcm = 6( ) - nhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp :Tmax =125 0C

II) TÝNH to¸n m¸y biÕn ¸p chØnh lu Chän m¸y biÕn ¸p mét pha lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ tù nhiªn1) Do khi lµm viÖc víi m¸y biÕn ¸p ,cã sôt ¸p trªn ®êng t¶i - sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p

- sôt ¸p trªn van lùc - sôt ¸p do qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch (theo kinh nghiÖm )

C«ng suÊt biÓu kiÕn m¸y biÕn ¸p Pd =Ud .Id =143.15 =2145 (W) Suy ra Sba =1,05.Pd =1,05.2145 =2252 (W)2) ®iÖn ¸p s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p + U1 =220 (V)3) ®iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p

+

4) Dßng ®iÖn hiÖu dông m¸y biÕn ¸p I2 =k2.Id =1.15 =15 (A) ( HÖ sè dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p k2 =1)5) Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p = (kba lµ hÖ sè m¸y biÕn ¸p )

** TÝnh to¸n m¹ch tõ vµ d©y Chän m¹ch tõ ghÐp tõ nh÷ng l¸ thÐp kü thuËt d©y m¸y biÕn ¸p lµ d©y ®ång 0,5 mm ,víi mËt ®é tõ c¶m trong trô

Trang 22

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt Bt =1 T

6) ThiÕt diÖn m¹ch tõ

+ chän hÖ sè m¸y biÕn ¸p víi m¸y biÕn ¸p kh« =6 + sè trô m¸y biÕn ¸p m =1 + tÇn sè dßng xoay chiÒu f=50 (HZ) + Q= Q = a.b =40,3 (cm ) víi çch chän th«ng sè tèi u lµ m =h/a =2,5 ; n =c/a =0,7 ;l =b/a =1,5 do ®ã ta chän a=5,2 cm ; b =Q/a=7.75cm ; c= a/2 =3,64 cm h =2,5.a =13 cm ; H =h +a =18,2 cm C =2.a+2.c =17,68 cm7) Sè vßng d©y s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p (vßng ) 8) Sè vßng d©y cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p (vßng )9) Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp lµ J1 =J2 =2,75 (A/mm2)10) +D©y s¬ cÊp S1 =I1/J1= 10,8/2,75=3,93 (mm2)

Trang 23

b

hH

cC

a c

H×nh 1 s¬ ®å kÕt cÊu m¸y biÕn ¸p

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt +®êng kÝnh d©y

ChuÈn ho¸ ®êng d©y chän d1 =2,26 mm S1 =4,012 mm2 TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn J1 =I1/S1 =10,8/4,012 =2,69

(A/mm2)11) D©y thø cÊp +TiÕt diÖn S2 =I2/J2 =15/2,75 =5,45 (mm2) + §êng kÝnh d2 = ChuÈn ho¸ l¹i ®êng kÝnh d©y lÊy d2 =2,44 mm TÝnh l¹i S2 =4,676 mm2 . MËt ®é dßng khi ®ã J2 =I2 /S2 =15/4,676 =3,2 A/mm2 12) Cuén s¬ cÊp h =13 cm =130 mm d1 =2,24 mm + sè vßng d©y trªn mét líp W1l = (vßng) +W1 =246 =4.56 +22 Nh vËy cuén s¬ cÊp quÊn thµnh 5 líp .gi÷a çc líp cã 1 tê giÊy çch ®iÖn máng 0,1 mm .BÒ dµy d©y quÊn cuén s¬ cÊp e1 =5.d1 +6.0,1 =17,2 mm < c13) Cuén thø cÊp d2 = 2,63 mm + Sè vßng d©y trªn mét líp W2l = +W2 = 178 =3.51 +23 .Nh vËy ta còng quÊn cuén thø cÊp thµnh 4 líp gi÷a çc líp cã giÊy çch ®iÖn 0,1 mm BÒ dµy d©y quÊn thø cÊp e2 =4.d2+5.0,1 =4.2,63 +0,5 =10,26 mm suy ra e1 +e2 =17,2 +10,26 =27,46 mm < c =36,4 mm

*** TÝnh ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p vµ gãc trïng dÉn Bd1 =e1 =17,2 mm =1,72 cm Bd2 = e2 =10,26 mm =1,026 cm a12 =0,01 cm bÒ dµy çch ®iÖn gi÷a çc líp w2 =178 vßng a = 5 b = 6 suy ra b¸n kÝnh trong cña èng quÊn d©y lµ èng d©y çch ®iÖn lµm b»ng vËt liÖu çch ®iÖn 1mm cã b¸n kÝnh trong q12 =40 mm Trang 24

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt chiÒu cao sö dông hsd =h= 150 mm

Tõ ®©y theo phÇn ph©n tÝch m¹ch lùc trong trïng dÉn ta cã gãc trïng dÉn ®îc x¸c ®Þnh gãc trïng dÉn lín nhÊt øng víi

suy ra LÊy

III) tÝnh to¸n b¶o vÖ van

1) B¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho van b¸n dÉn Khi lµm viÖc víi dßng ®iÖn ch¹y qua trªn van cã sôt ¸p , do ®ã cã tèn hao c«ng suÊt p ,tèn hao nµy sinh ra nhiÖt ®èt nãng van b¸n dÉn . MÆt kh¸c van b¸n dÉn chØ ®îc phÐp lµm viÖc díi nhiÖt ®é cho phÐp Tcp nµo ®ã nÕu qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp th× çc van b¸n dÉn sÏ bÞ ph¸ háng . §Ó cho van b¸n dÉn lµm viÖc an toµn, kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt, ta ph¶i chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng to¶ nhiÖt hîp lý .

+TÝnh to¸n çch to¶ nhiÖt+Tæn thÊt c«ng suÊt trªn 1 Thyristor

P=U.I=2,7.10,6=28,62(W)DiÖn tÝch bÒ mÆt to¶ nhiÖt:

p : tæn hao c«ng suÊt (W):®é chªnh lÖch so víi m«i trêng

Chän Tmt = 400CNhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña Tcp=1250C

Chän nhiÖt ®é trªn çnh to¶ nhiÖt Tlv=800C=Tlv-Tmt =80 – 40 = 400C:HÖ sè to¶ nhiÖt b»ng ®èi lu vµ bøc x¹

Chän =8 (w/m2. 0C) Chän lo¹i çnh to¶ nhiÖt cã 7 çnhKÝch thíc mçi çnh a.b=8.8 =64(cm2) Trang 25

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt Tæng diÖn tÝch to¶ nhiÖt cña çnh

S=7.2.8.8=896 (cm2)2) B¶o vÖ van tr¸nh xung ®iÖn ¸p khi chuyÓn m¹ch b¸n dÉn Trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch van do m¹ch cã nh÷ng ®iÖn c¶m lín nªn cã xuÊt hiÖn nh÷ng xung ¸p lín tøc lµ lín .Tèc ®é t¨ng ¸p lín h¬n gi¸ trÞ cùc ®¹i th× thyristor cã thÓ më mµ kh«ng cÇn dßng ®iÒu khiÓn lµm cho mÊt kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn më thyristor .§ång thêi khi cã sù chuyÓn m¹ch çc ®iÖn tÝch tÝch tô trong çc líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn ngîc trong kho¶ng thêi gian ng¾n ,sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ngîc ,g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong çc ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ®iÖn ¸p gi÷a anod vµ catod cña Tiristor . Khi cã m¹ch R-C m¾c song song víi Tiristor t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn Tiristor kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p .

Víi thyristor ta ®· chän vµ theo kinh nghiÖm ta chän R = 20 ( ) vµ C = 4 ( )

IV) thiÕt kÕ bé läc mét chiÒu Môc ®Ých lµ ®Ó x¸c ®Þnh trÞ sè ®iÖn c¶m läc cÇn thiÕt sao cho tho¶ m·n hÖ sè ®Ëp m¹ch cho tríc ®ång thêi hiÖu chØnh dÓ cã kÝch thíc võa ph¶i Ta dïng mét ®iÖn c¶m m¾c nèi tiÕp víi ®éng c¬ .§iÖn kh¸ng cña ®iÖn c¶m L .Xd =w.L cµng lín so víi Rd cµng tèt

Rd =CÇu mét pha cã mdm =2,w1 =2. .f =100. kdm = 0,67 thay vµo ta cã nh vËy ta cÇn cã mét cuén c¶m cã trÞ sè ®iÖn c¶m L=0,015 (H) Trang 26


Lâi thÐp cuén kh¸ng läc cã d¹ng nh trªn .Ta tÝnh to¸n m¹ch tõ cña cuén kh¸ng theo tµi liÖu híng dÉn 1) KÝch thíc lâi thÐp kÝch thíc c¬ së a= 2,6. chän a =5 cm b = 1,2.a = 6 cm c = 0,8.a =4 cm h =3.a =15 cm tiÕt ®iÖn lâi thÐp Sth =a.b =5.6 =30 cm2 diÖn tÝch cöa sæ Scs =h.c =15.4 = 60 cm2

®é dµi trung b×nh ®êng søc lth =2.(a+h+c) =2.(5+15+4) = 48 cm®é dµi trung b×nh d©y quÊn ldq =2.(a+b) + =2.(5 + 6) + 3,14.4 =34,6 cmThÓ tÝch lâi thÐp Vth =2.a.b.(a +h +c) =2 .5.6.(5 +15 +4) =1440 cm3 2) ®iÖn trë d©y quÊn ë 200c ®¶m b¶o ®é sôt ¸p cho phÐp

3) Sè vßng d©y cña cuén c¶m vßng 4) MËt ®é tõ trêng H = A/m5) Cêng ®é tõ c¶m B . chän v Trong chØnh lu cÇu 1 pha cã ®¹p m¹ch trong mét chu kú ®iÖn ¸p nªn tÇn sè ®Ëp m¹ch f®m = 2.50 =100 HZ nªn

Trang 27

b

hH

cC

a c

Lâi thÐp cuén kh¸ng


6) TÝnh chän hÖ sè . V× B =0,033 > 0,005 T nªn (H/m)7) TÝnh ®iÖn c¶m nhËn ®îc

(H)Ltt lín h¬n 5% gi¸ trÞ yªu cÇu nªn chÊp nhËn ®îc

8) TiÕt diÖn d©y quÊn S = 0,072 .Chän lo¹i d©y cã ®êng kÝnh d = 4,1 mm cã tiÕt diÖn S =13,2 mm2

(lo¹i d©y chuÈn)9) X¸c ®Þnh khe hë tèi u Lkk =1,6.10-3 .w.Id =1,6.10-3 .135.15 =3,24 mm V× vËy miÕng ®Öm cã ®é dµy l®Öm =0,5.3,24 =1,62 mm10) KÝch thíc cuén d©y Chän lâi cuèn d©y cã ®é dÇy e =5 mm nªn cã ®é cao sö dông ®Ó quÊn d©y hdq=h – 2.e =15 -2.0,5 = 14 cm + sè vßng d©y trong mét líp W = vßng VËy mét líp quÊn ®îc 34 vßng W =135 =3.34 +33 VËy ta quÊn thµnh 4 líp .NÕu lÊy kho¶ng çch gi÷a 2 líp d©y quÊn

th× bÒ dµy c¶ cuén lµ =n.(d + ) = 4.(4,1 +0,1) =16,8 mm11) §é dµy cuén d©y ecd < 0,5.c (c = 4 cm)Nªn cuén d©y lät trong cöa sæ 12) KiÓm tra ®é chªnh lÖch nhiÖt ®é - Tæn thÊt ®ång Pcu = (w)Tæng diÖn tÝch bÒ mÆt cña cuén d©y Scu =2.h.(a +b+ )+1,4.e ( ) = 2.15 (5 +6 +3,14.1,68 ) + 1,4 .1,68 .(3,14 .1,68 +2.5 ) =524 (cm2)HÖ sè ph¸t nhiÖt

®é chªnh lÖch nhiÖt ®é

Trang 28

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ®é chªnh lÖch nhiÖt ®é nµy lµ cho phÐp

CH¦¥NG IV TÝNH To¸n m¹ch ®iÒu khiÓn

I) NhiÖm vô cña m¹ch ®iÒu khiÓn: NhiÖm vô cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ t¹o ra çc xung vµo ë nh÷ng thêi ®iÓm mong muèn ®Ó më çc Tiristor cña bé chØnh lu trong m¹ch ®éng lùc.Tiristor chØ më cho dßng ®iÖn ch¶y qua khi cã ®iÖn ¸p d¬ng ®Æt trªn Anod vµ cã xung ¸p d¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn. Sau khi tiristor ®· më th× xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông g× n÷a, dßng ®iÖn ch¶y qua tiristor do th«ng sè cña m¹ch ®éng lùc quyÕt ®Þnh

M¹ch ®iÒu khiÓn cã chøc n¨ng :- §iÒu chØnh vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu

kú d¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn Anod – Catod cña Tiristor - T¹o ra ®îc çc xung ®ñ ®iÒu kiÖn më tiristor ®é réng xung tx > 10 s §é réng xung ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:

tx=

Trang 29

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt Trong ®ã Idt: dßng duy tr× cña Tiristor

di/dt: tèc ®é t¨ng trëng cña dßng t¶i§èi tîng cÇn ®iÒu khiÓn ®îc ®Æc trng bëi gãc

II) Nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn Ta cã hai ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn thyristor lµ ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ngang vµ ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng.§Ó ®¬n gi¶n ta dïng ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh

Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin ®Æt vµo anod cña Tiristo, ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®îc gãc më cña Tiristo trong vïng ®iÖn ¸p + anod, ta cÇn t¹o mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c, ta thêng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa lµ ®iÖn ¸p r¨ng ca Urc. Nh vËy ®iÖn ¸p tùa cÇn cã trong vïng ®iÖn ¸p d¬ng anod. Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm (t1,t4) ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (Urc = U®k), trong vïng ®iÖn ¸p d¬ng anod, th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn X®k. Tiristo ®îc më tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn (t1,t4) cho tíi cuèi b¸n kú (hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0)

Trang 30

Udf

UrcUdk

Ud

Xdk

t1 t2 t3 t4 t5

H×nh 2: S¬ ®å nguyªn lý ®iÒu khiÓn chØnh l u

t

t

t

t

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn.

§Ó thùc hiÖn ®îc ý ®å ®· nªu trong phÇn nguyªn lý ®iÒu khiÓn ë trªn, m¹ch ®iÒu khiÓn bao gåm ba kh©u c¬ b¶n trªn h×nh 3

NhiÖm vô cña çc kh©u trong s¬ ®å khèi h×nh 3 nh sau:+Kh©u ®ång pha cã nhiÖm vô t¹o ®iÖn ¸p tùa Urc (thêng

gÆp lµ ®iÖn ¸p d¹ng r¨ng ca tuyÕn tÝnh) trïng pha víi ®iÖn ¸p anod cña Tiristo

+Kh©u so s¸nh cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k, t×m thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau (U®k = Urc). T¹i thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau, th× ph¸t xung ë ®Çu ra ®Ó göi sang tÇng khuÕch ®¹i.

+Kh©u t¹o xung cã nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më Tiristo. Xung ®Ó më Tiristor cã yªu cÇu: sên tríc dèc th¼ng ®øng, ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu Tiristo më tøc thêi khi cã xung ®iÒu khiÓn (th-êng gÆp lo¹i xung nµy lµ xung kim hoÆc xung ch÷ nhËt); ®ñ ®é réng víi ®é réng xung lín h¬n thêi gian më cña Tiristo; ®ñ c«ng suÊt; çch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch ®éng lùc (nÕu ®iÖn ¸p ®éng lùc qu¸ lín)

1) Khèi ®ång pha

H×nh 4 : S¬ ®å kh©u ®ång pha dïng K§TT Trang 31

§ång pha So s¸nh T¹o xung

H×nh 3. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn

A1 A2

0 01 12 23 34 45 5

R1A

0 01 12 23 34 45 5

R2

Ur

R3

C1

CD1B

Tr

U1

d- dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n.b.

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt Ngµy nay çc vi m¹ch ®îc chÕ t¹o ngµy cµng nhiÒu, chÊt lîng

ngµy cµng cao, kÝch thíc ngµy cµng gän, øng dông çc vi m¹ch vµo thiÕt kÕ m¹ch ®ång pha cã thÓ cho ta chÊt lîng ®iÖn ¸p tùa tèt,®iÒu khiÓn gãc më lín gãc më cã thÓ ®¹t tíi 1800. Trªn s¬ ®å m« t¶ s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT).

2) Kh©u so s¸nh

A3

Ura

0 01 12 23 34 45 5

R1Urc

0 01 12 23 34 45 5

R2Udk

c.

A3

Ura

0 01 12 23 34 45 5

R2Udk

0 01 12 23 34 45 5

R1Urc

b. H×nh 5 : S¬ ®å kh©u so s¸nh §Ó x¸c ®Þnh ®îc thêi ®iÓm cÇn më Tiristo chóng ta cÇn so

s¸nh hai tÝn hiÖu U®k vµ Urc. ViÖc so s¸nh çc tÝn hiÖu ®ã cã thÓ ®îc thùc hiÖn b»ng Tranzitor nhng Tranzitor kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng c¾t nh ta mong muèn, do ®ã nhiÒu khi lµm thêi ®iÓm më Tiristo bÞ lÖch kh¸ xa so víi ®iÓm cÇn më t¹i U®k = Urc.§Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ta dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n .K§TT cã hÖ sè khuyÕch ®¹i rÊt lín nªn chØ cÇn mét tÝn hiÖu rÊt nhá ë ®Çu vµo ta ®· cã ®iÖn ¸p ®Çu ra ë nguån nu«i .¦u ®iÓm cña nã lµ cã thÓ ph¸t xung chÝnh x¸c t¹i U®k=Ura

3) Kh©u t¹o xung

Víi nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më Tiristo nh ®· nªu ë trªn, tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng thêng ®îc thiÕt kÕ b»ng Tranzitor c«ng suÊt, nh m« t¶ trªn h×nh 6a. §Ó cã xung d¹ng kim göi tíi Tiristo, ta dïng biÕn ¸p xung (BAX), ®Ó cã thÓ khuÕch ®¹i c«ng suÊt ta dïng Tr, ®i«t D b¶o vÖ Tr vµ cuén d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung khi Tr kho¸ ®ét ngét. MÆc dï víi u ®iÓm ®¬n gi¶n, nhng s¬ ®å nµy ®îc dïng kh«ng réng r·i, bëi lÏ hÖ sè khuÕch ®¹i cña tranzitor lo¹i nµy nhiÒu khi kh«ng ®ñ lín, ®Ó khuÕch ®¹i ®îc tÝn hiÖu tõ kh©u so s¸nh ®a sang.

TÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng b»ng s¬ ®å darlington nh trªn h×nh 6b thêng hay ®îc dïng trong thùc tÕ. ë s¬ ®å nµy hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng ®îc yªu cÇu vÒ khuÕch ®¹i c«ng suÊt, khi hÖ sè khuÕch ®¹i ®îc nh©n lªn theo th«ng sè cña çc tranzitor.

Trong thùc tÕ xung ®iÒu khiÓn chØ cÇn cã ®é réng bÐ (cì kho¶ng (10 200) s), mµ thêi gian më th«ng çc tranzitor c«ng suÊt dµi (tèi ®a tíi mét nöa chu kú - 0.01s), lµm cho c«ng suÊt to¶ Trang 32

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt nhiÖt d cña Tr qu¸ lín vµ kÝch thíc d©y quÊn s¬ cÊp biÕn ¸p d lín. §Ó gi¶m nhá c«ng suÊt to¶ nhiÖt Tr vµ kÝch thíc d©y s¬ cÊp BAX chóng ta cã thÓ thªm tô nèi tÇng nh h×nh 6c. Theo s¬ ®å nµy, Tr chØ më cho dßng ®iÖn ch¹y qua trong kho¶ng thêi gian n¹p tô, nªn dßng hiÖu dông cña chóng bÐ h¬n nhiÒu lÇn.

§Ó gi¶m c«ng suÊt cho tÇng khuÕch ®¹i vµ t¨ng sè lîng xung kÝch më, nh»m ®¶m b¶o Tiristo më mét çch ch¾c ch¾n, ngêi ta hay ph¸t xung chïm cho çc Tiristo. Nguyªn t¾c ph¸t xung chïm lµ tríc khi vµo tÇng khuÕch ®¹i, ta ®a chÌn thªm mét cæng vµ () víi Trang 33

0 01 12 23 34 45 5

R

Uv

Tr

BAX

+E

D

a.

0 01 12 23 34 45 5

R

Uv

Tr

BAX

+E

D

Tr1

b.

0 01 12 23 34 45 5

R

Uv

Tr

BAX

+E

D

Tr1C

D

c.

H×nh 6: S¬ ®å çc kh©u khuÕch ®¹i.a- b»ng tranzitor c«ng suÊt; b- b»ng s¬ ®å darlington; c- s¬ ®å cã tô nèi tÇng.

§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt tÝn hiÖu vµo nhËn tõ tÇng so s¸nh vµ tõ bé ph¸t xung chïm nh h×nh 7

Trong thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn, thêng hay sö dông K§TT. Do

®ã ®Ó ®ång d¹ng vÒ linh kiÖn, kh©u t¹o chïm xung sö dông K§TT

H×nh 7 :S¬ ®å t¹o xung chïm dïng K§TT

Trang 34

Tõ so s¸nh Tíi khuÕch ®¹i

Tõ chïm xung

H×nh 7: S¬ ®å phèi hîp t¹o xung chïm.

A

00

11

22

33

44

55

R1

0 01 12 23 34 45 5

R2

C

0 01 12 23 34 45 5

R3

b.

c

®å ¸n ®iÖn t c«ng suÊt

5) Gi¶i thÝch ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn Ta cã s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn Tiristo m« t¶ trªn h×nh 8

Ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn h×nh 8 cã thÓ gi¶i thÝch theo gi¶n ®å çc ®êng cong trªn h×nh 9 nh sau:

- 35 -

UA

UrcUdk

Ud

Xdk

t1 t2 t3 t4 t5

UB

UD

UE

UF

t

t

t

t

t

t

t

H×nh 9. Gi¶n ®å çc ® êng cong m¹ch ®iÒu khiÓn.


§iÖn ¸p vµo t¹i ®iÓm A (UA) cã d¹ng h×nh sin, trïng pha víi ®iÖn ¸p anod cña Tiristo T, qua khuÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT) A1 cho ta chuçi xung ch÷ nhËt ®èi xøng UB. PhÇn ¸p d¬ng cña ®iÖn ¸p ch÷ nhËt UB qua ®i«t D1 tíi A2 tÝch ph©n thµnh ®iÖn ¸p tùa Urc. §iÖn ¸p ©m cña ®iÖn ¸p UB lµm më th«ng tranzitor Tr1, kÕt qña lµ A2 bÞ ng¾n m¹ch (víi Urc = 0) trong vïng UB ©m. Trªn ®Çu ra cña A2 chóng ta cã chuçi ®iÖn ¸p r¨ng ca Urc gi¸n ®o¹n.

§iÖn ¸p Urc ®îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k t¹i ®Çu vµo cña A3. Tæng ®¹i sè Urc + U®k quyÕt ®Þnh dÊu ®iÖn ¸p ®Çu ra cña K§TT A3. Trong kho¶ng 0t1 víi U®k Urc ®iÖn ¸p UD cã ®iÖn ¸p ©m. Trong kho¶ng t1t2 ®iÖn ¸pU®k vµ U rc ®æi ngîc l¹i, lµm cho UD lËt lªn d¬ng. Çc kho¶ng thêi gian tiÕp theo gi¶i thÝch ®iÖn ¸p UD t¬ng tù.

M¹ch ®a hµi t¹o chïm xung A4 cho ta chuçi xung tÇn sè cao, víi ®iÖn ¸p UE trªn h×nh 8.16. Dao ®éng da hµi cÇn cã tÇn sè hµng chôc kHz ë ®©y chØ m« t¶ ®Þnh tÝnh.

Hai tÝn hiÖu UD, UE cïng ®îc ®a tíi kh©u AND hai cæng vµo. Khi ®ång thêi cã c¶ hai tÝn hiÖu d¬ng UD, UE (trong çc kho¶ng t1t2, t4t5) chóng ta sÏ cã xung ra UF. Çc xung ra UF lµm më th«ng çc tranzitor, kÕt qu¶ lµ chóng ta nhËn ®îc chuçi xung nhän Xdk trªn biÕn ¸p xung, ®Ó ®a tíi më Tiristo T.

§iÖn ¸p Ud sÏ xuÊt hiÖn trªn t¶i tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn ®Çu tiªn, t¹i çc thêi ®iÓm t2, t4 trong chuçi xung ®iÒu khiÓn, cña mçi chu kú ®iÖn ¸p nguån cÊp, cho tíi cuèi b¸n kú ®iÖn ¸p d¬ng anod.

- 36 -


III) TÝNH TO¸N M¹CH §IÒU KHIÓN (s¬ ®å táng thÓ m¹ch ®iÒu khiÓn )

Thyristor dïng trong m¹ch lµ ACR44U08L - ®iÖn ¸p ngîc van : Un =800 (V) - dßng ®Þnh møc van : I®m =44 (A) - ®Ønh xung dßng ®iÖn : Ipi k max =550( A) - dßng xung ®iÒu khiÓn : I®k max = 200(mA) - ®iÖn ¸p xung ®iÒu khiÓn : U®k max =3 (V) - dßng ®iÖn gi÷ : Ih max =25 (mA) - dßng ®iÖn dß : Ir max =10 (mA) - ®é sôt ¸p lín nhÊt : - tèc ®é thay ®æi ®iÖn ¸p : - thêi gian chuyÓn m¹ch : tcm = 6( )

- nhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp :Tmax =125 0C

ViÖc tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn thêng ®îc tiÕn hµnh tõ tÇng khuÕch ®¹i ngîc trë lªn. C«ng suÊt cho tÇng khuyÐch ®¹i ®Ó tÝnh lµ th«ng sè cña cùc ®iÒu khiÓn Tiristo ( U®k; I®k). - Çc th«ng sè c¬ b¶n ®Ó tÝnh m¹ch ®iÒu khiÓn:

- 37 -


- §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Tiristo U®k=3 V- Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn I®k =200 mA =0,2 A- TÇn sè xung fx = 3000 HZ- §é réng xung ®iÒu khiÓn tx = 167 ms- Møc sôt biªn ®é xung sx =0,15- §é mÊt ®èi xøng cho phÐp =4o - §iÖn ¸p ngu«n nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn U = 12 V- Thêi gian më Tiristo:tm =80 (s)1. TÝnh biÕn ¸p xung

+ Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t Ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã: B = 0,3 (T), H = 30 ( A/m ) , kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ.

+ Tû sè biÕn ¸p xung: chän m= 3 + §iÖn ¸p cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U2 = Udk

=3,0 (v) + §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U1 = m. U2 = 3.3 = 9 (v) + Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung: I2 = Idk =0,2 (A)+ Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: I1 = I2 /m

=0,2/3=0,066(A)+ §é tõ thÈm trung b×nh t¬ng ®èi cña lâi s¾t: tb

=B/0 . H = 8.103

Trong ®ã: 0=1,25.10-6 (H/ m) lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng

khÝ ThÓ tÝch cña lâi thÐp cña lâi thÐp cÇn cã: V= Q.L = (tb . 0 . tx . sx . Ul . Il )/ B2

Thay sè V=1,66.10-6 (m3 ) = 1,66 ( cm3 ).Chän m¹ch tõ cã thÓ tÝch V= 2,36 (cm3 ) > 1,66 cm3 Víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch thíc m¹ch tõ nh sau:

- 38 -


a = 5 mm; b = 5 mm; Q = 0,25 cm2 = 25 mm2

d = 25 mm; D = 35 mm . ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ: l = 9,42 (cm)

+ Sè vßng quÊn d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung:Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ: U1 =w1 . Q. dB/dt

= w1 . Q. B/tx

w1 = U1 tx / B.Q = (vßng);

+ Sè vßng d©y thø cÊp: W2 = w1 / m = 200/3 = 66 (vßng )

+ TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 =6 ( A/mm2 ) S1 = I1 /J1 = 66,6.10-3 /6 = 0,0111 (mm2 )

+ §êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp: d1 = = 0,118 (mm)

Chän d = 0,12 (mm)S1 =0,01131 mm2 MËt ®é dßng ®iÖn J1 =I1 /S1 =0,066 / 0,01131 =

5,836 A/mm2

- 39 -


+ TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: S2 = I2 / J2 = 0,2/4 = 0,05 (mm2 )

Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4 (A/ mm2 ) + §êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: d1 = = 0,252

(mm)Chän d©y cã ®êng kÝnh d2 =0,252 (mm)

ChuÈn ho¸ l¹i ®êng d©y d2 =0,25 suy ra S2

=0,04909 J2 =I2 / S2 =0,2 /0,04909 = 4,074 A/ mm2

2. TÝnh tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïngChän Tranzitor c«ng suÊt lo¹i Tr3 lo¹i 2SC9111 lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã çc th«ng sè:

Tranzitor lo¹i npn, vËt liÖu b¸n dÉn lµ Si . §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emito: UCBO

=40(v)§iÖn ¸p gi÷a Emito vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colecto: UEBO

=4(v)Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colecto cã thÓ chÞu ®ùng :

Icmax = 500 (mA).C«ng suÊt tiªu t¸n ë colecto : Pc =1,7 (w)NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p : T1 =1750 CHÖ sè khuÕch ®¹i : =50Dßng lµm viÖc cña colecto : I c2 = I1 =66,6

(mA).Dßng lµm viÖc cña Baz¬ : IB2 =Ic2 /

=66,6 /50 =1,32(mA)

Ta thÊy r»ng víi lo¹i Tiristo ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ Udk = 3,0 (v), Idk = 0,2 (A), Nªn dßng colecto – Baz¬ cña Tranzito Ir3 kh¸ bÐ, trong trêng hîp nµy ta cã thÓ kh«ng

- 40 -


cÇn Tranzito T2 mµ vÉn cã ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tranzito.

Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung: E= + 12 ( V) ta ph¶i m¾c thªm ®iÖn trë R10 nèi tiÕp víi cùc emitor cña Ir3, R1.

R10 = (E-U1)/I1 = (12 - 9)/0,066 =45 ()

TÊt c¶ çc ®i«t trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dïng lo¹i 1N4009 cã tham sè:

+ Dßng ®iÖn ®Þnh møc : Idm = 10 (A) + §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt : UN = 25 (v), + §iÖn ¸p ®Ó cho ®i«t më th«ng : Um = 1 (v)

3. Chän cæng ANDToµn bé m¹ch ®iÖn ph¶i dïng 8 cæng AND nªn ta

chän hai IC 4081 hä CMOS. Mçi IC 4081 cã 4 cæng ADN, çc th«ng sè:

Nguån nu«i IC: Vcc = 39 (V), ta chän: Vcc = 12 (V).NhiÖt ®é lµm viÖc: - 40o

C 80o C

§iÖn ¸p øng víi møc logic “1”: 24,5 (V).Dßng ®iÖn nhá h¬n 1mA C«ng suÊt tiªu thô P=2,5 (nW/1 cæng).

4. Chän ®iÖn trë R9

- 41 -


§iÖn trë R9 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®a vµo Baz¬ cña Tranzitor Ir2, chän R9 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:

R9 U/Ir2 = 4,5 /1,32 .10-3 =3,4.103 =3,4 ( k);

5. TÝnh chän bé t¹o xung chïm

A

00

11

22

33

44

55

R1

0 01 12 23 34 45 5

R2

C

0 01 12 23 34 45 5

R3

b.Mçi kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i dïng 4 khuÕch ®¹i thuËt

to¸n, do ®ã ta chän 8 IC lo¹i TL 084 do h·ng texasInstruments chÕ t¹o, mçi IC nµy cã 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Th«ng sè cña TL084:

§iÖn ¸p nguån nu«i : Vcc = 18 (V) chän Vcc = 12 (V)

HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo : 30 (V) NhiÖt ®é lµm viÖc : T = -25 850 CC«ng suÊt tiªu thô : P = 680 (mW) = 0,68

(W)Tæng trë ®Çu vµo : Rin= 106 ( M)Dßng ®iÖn ®Çu ra : Ira = 30 ( pA).Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp: du/dt = 13

(V/s)

- 42 -


M¹ch t¹o chïm xung cã tÇn sè f= 1/2tx = 3 ( kHz) hay chu kú cña xung chïm

T= 1/f = 334 (s); ta cã: T= 2. R8. C2. ln(1+2. R6/ R7)Chän R6= R7= 3 (k ) . th× T= 2,2 R8. C2 = 334 (s)VËy: R8. C2 = 151,8 (s)Chän tô C2 = 0,1s cã ®iÖn ¸p U = 16 (V) ; R8= 1,518

(). §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p m¹ch th×

ta chän R8 lµ biÕn trë 2 K

6. TÝnh chän tÇng so s¸nhKhuÕch ®¹i thuËt to¸n ®· chän lo¹i TL 084 Chän R4= R5 > Uv/I v = 12/ 1.10-3 = 12 (K)Trong ®ã nÕu nguån nu«i Vcc = 12 (V) Th× ®iÖn ¸p

vµo A3 lµ Uv12 (v).Dßng ®iÖn vµo ®îc h¹n chÕ ®Ó Ilv < 1 (m A).Do ®ã ta chän R4= R5= 15 (K) khi ®ã dßng vµo A3: Ivmax= 12/ (15. 103) = 0,8 ( m A)

7. TÝnh chän kh©u ®ång pha§iÖn ¸p tô ®îc h×nh thµnh do sù n¹p cña tô C1, mÆt

kh¸c ®Ó b¶o ®¶m ®iÖn ¸p tô cã trong c¶ chu kú ®iÖn ¸p líi lµ tuyÕn tÝnh (v× ta cßn cÇn m¹ch ho¹t ®éng ë hÕ ®é nghÞch lu phô thuéc ) th× h»ng sè thêi gian tô n¹p ®-îc Tr = R3. C1 = 0,01 (s)

- 43 -


Chän tô C1 = 0,1 (F) th× ®iÖn trë R3 = Tr/ C1 = 0,01 / 0,1. 10-6 = 100 k

VËy: R3 = 100(k)

chän Tranzito T1 lo¹i A564 cã çc th«ng sè:Tranzito lo¹i pnp lµm b»ng Si §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emito: UCBO

=25(v)§iÖn ¸p gi÷a Emito vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colecto: UEBO

=7(v)Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colecto cã thÓ chÞu ®ùng :

Icmax = 100 (mA).NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p : Tcp

=1500 CHÖ sè khuÕch ®¹i : =250Dßng cùc ®¹i cña Baz¬ : IB1 =Ic / =100/250 =0,4(A

§iÖn trë R2 ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo baz¬ tranzito T2 ®îc chän nh sau:

Chän R2 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: R2 UN Max/IB 12/0,4. 10-3 = 30 ( k)

Chän R2 = 30 ( k)Chän ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång pha: UA =9(v).§iÖn trë R1 ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo khuÕch ®¹i

thuËt to¸n A1, thêng chän R1 sao cho dßng vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n Iv < 1mA. Do ®ã

R1 > UA/I v = 9/ 1.10-3 = 9 (K)Chän R1 = 10 ( k).

8. T¹o nguån nu«i

- 44 -


S¬ ®å nguyªn lÝ t¹o nguån nu«i

Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p 12 (V) ®Ó cÊp cho biÕn ¸p xung, nu«i IC, çc bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, tèc ®é vµ ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é.

Ta dïng m¹ch chØnh lu cÇu 3 pha dïng ®i«t, ®iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p nguån nu«i: U2 =12/2,34 = 5,1(v) ta chän U2 =9(v)

§Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912, çc th«ng sè chung cña vi m¹ch nµy:

§iÖn ¸p ®Çu vµo: UV = 735 (V).§iÖn ¸p ®Çu ra: Ura= 12(V) víi IC 7812.

Ura= -12(V) víi IC 7912Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira = 01 (A).Tô ®iÖn C4, C5 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng dµi bËc

cao.Chän C4= C5 =C6 =C7 = 470 (F) ; U= 35 V

- 45 -


PHU¥NG PH¸P ®iÒu khiÓn riªng

Nguyªn lý ®¶o chiÒu theo ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn riªng

Trong m¹ch cã hai bé chØnh lu , mçi m¹ch chØnh lu ho¹t ®éng mét çch riªng rÏ víi nhau .Bé chØnh lu 1 ch¹y th× bé 2 kh«ng ch¹y khi cµn ®¶o chiÒu th× cho bé 2 chay cßn bé1 nghØ

Do van thyristor chØ ®iÒu khiÓn më mµ kh«ng ®iÒu khiÓn ng¾t ®îc nªn ta ph¶i ®iÒu khiÓn sao cho hai bé kh«ng ho¹t ®éng cïng mét lóc ,v× nÐu nh vËy th× c¶ hai bé chØnh lu cïng ch¹y dÉn tíi sù liªn th«ng trong van dßng lµ rÊt lín van bÞ ®¸nh thñng

Do thyristor lµ van b¸n ®iÒu khiÓn nªn viÖc ng¾t xung cha ®¶m b¶o bé chinh l ®ã ®· nghØ - Thyristor ®ang dÉn th× viÖc c¾t xung ®iÒu khiÓn ¶nh hëng ®Õn sù dÉn cña nã ,nã tiÕp tôc dÉn vµ chØ kho¸ van khi dßng qua van vÒ 0

- Sau khi dßng vÒ 0 nã chØ kho¸ ch¾c ch¾n sau mét kho¶ng thêi gian n÷a ,®ã lµ thêi gian phôc håi .do ®ã ta ph¶i ng¾t hoµn toµn bé chØnh lu nµy sau kho¶ng htêi gian rßi cho bé kia ho¹t ®éng - §Ó ph¸t hiÖn ®îc dßng ®· vÒ 0 ta cÇn mét sensor dßng - Sau khi dßng ®· vÒ 0 ph¶i gi÷ mét kho¶ng thêi gian trÔ ®ñ thyristor kho¸ ch¾c bÊy giê cho bé sau ho¹t ®éng

** Tõ nhËn xÐt trªn ta cã thø tù ®¶o chiÒu 4 bíc

1. ng¾t xung ®iÒu khiÓn I®1 2. §o dßng I®1 t×m thêi ®iÓm I®1= 0 bé chØnh lu 1

kho¸ 3. §îi kho¶ng thêi gian thêi gian phôc håi ®¶m b¶o

van chØnh lu kho¸ ch¾c4. B¾t ®µu ph¸t xung cho bé 2 ho¹t ®éng

NÕu sdd Ed cha ®¶o chiÒu th× kh«ng ®îc phÐp ch¹y bé 2 ë chÕ ®é chØnh lu v× lóc ®ã Ed vµ Id cïng

- 46 -


chiÒu nhau g©y sËp nghÞch lu (dßng ch¶y qua van rÊt lín )

Do ®ã tríc hÕt ph¶i cho bé 2 ho¹t ®éng ë chÕ ®é nghÞch lu

tøc lµ ho¹t ®éng ë chÕ ®é nghÞch lu phô thuéc ,nhng ph¶i ®¶m b¶o çc ®iÒu kiÖn nghÞch lu phô thuéc 90 < < 180 –(gãc trïng dÉn +gãc phôc håi) Khi ®ã thc hiÖn h·m t¸i sinh Ed mÊt dÇn n¨ng lîng , khi Ed =0 cho bé 2 ho¹t ®éng ë chÕ ®é chØnh lu §Ó thùc hiÖn çc bíc ®¶o chiÒu ta thùc hiÖn nh sau :

Khi ®iÒu khiÓn riªng hai bé biÕn ®æi lµm viÖc riªng rÏ nhau, t¹i mét thêi ®iÓm chØ ph¸t xung ®iÒu khiÓn vµo mét bé biÕn ®æi cßn mét bé biÕn ®æi kia bÞ kho¸ do cha cã xung ®iÒu khiÓn. HÖ cã hai bé biÕn ®æi lµ B§1vµ B§2 víi çc m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn t-¬ng øng lµ FX1 vµ FX2 . TrËt tù ho¹t ®éng cña bé ph¸t xung nµy ®îc quy ®Þnh bëi çc tÝn hiÖu l«gic b1 vµ b2. Qu¸ tr×nh h·m vµ ®¶o chiÒu ®îc m« t¶ b»ng ®å thÞ thêi gian. Trong kho¶ng thêi gian tõ 0 -> t1 bé B§1 lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh lu víi 1 </2 cßn bé B§2 th× kho¸ . T¹i t1 ph¸t lÖnh ®¶o chiÒu bëi iL§ gãc ®iÒu khiÓn 1 t¨ng ®ét biÕn lín h¬n /2 dßng ®iÖn phÇn øng gi¶m vÒ kh«ng lóc nµy çc xung ®Ó kho¸ bé B§1 .

- 47 -


Thêi ®iÓm t2 ®îc x¸c ®Þnh bëi c¶m biÕn dßng ®iÖn SI1. Trong kho¶ng thêi gian trÔ t= t3 – t2 bé B§1 bÞ kho¸ hoµn toµn, dßng ®iÖn phÇn øng bÞ triÖt tiªu. T¹i t3 s®® E vÉn cßn d¬ng, tÝn hiÖu l«gic b2 kÝch cho FX2 më B§2 víi gãc >/2 vµ sao cho dßng ®iÖn phÇn øng kh«ng vît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp ®éng c¬ ®îc h·m t¸i sinh. NÕu nhÞp ®iÖu gi¶m 2 phï hîp víi qu¸n tÝnh cña hÖ th× cã thÓ duy tr× dßng ®iÖn h·m vµ dßng ®iÖn khëi ®éng ngîc kh«ng ®æi , ®iÒu nµy ®îc thùc hiÖn bëi çc m¹ch vßng ®iÒu chØnh tù ®éng dßng ®iÖn cña hÖ thèng trªn s¬ ®å cña khèi l«gic LOG , iL§ , iL1 , iL2 lµ çc tÝn hiÖu l«gic ®Çu vµo b1,b2 lµ çc tÝn hiÖu l«gic ®Çu ra ®Ó kho¸ çc bé ph¸t xung ®iÒu khiÓn.

iL§ = 1 ph¸t xung ®iÒu khiÓn më B§1.iL§ = 0 ph¸t xung ®iÒu khiÓn më B§2.i1L (i2L) = 1 cã dßng ®iÖn ch¶y qua bé B§1 vµ B§2b1(b2) = 1 kho¸ bé ph¸t xung FX1 vµ FX2.

Tõ m¹ch l«gic trªn ta cã:

NhËn xÐt: HÖ truyÒn ®éng van ®¶o chiÒu ®iÓu khiÓn riªng cã -u ®iÓm lµ lµm viÖc an toµn ,kh«ng cã dßng ®iÖn c©n b»ng ch¶y gi÷a çc bé biÕn ®æi nªn kh«ng cÇn thiÕt kÕ cuén kh¸ng c©n b»ng ,song cÇn mét kho¶ng thêi gian trÔ trong ®ã dßng ®iÖn ®éng c¬ b»ng kh«ng.

Do nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn riªng dïng hai bé biÕn ®æi lµm viÖc ®éc lËp, trong mét thêi ®iÓm th× chØ cã mét bé B§ lµm viÖc cßn bé B§ kia ph¶i ch¾c ch¾n kho¸( cã nghÜa lµ dßng ®iÖn qua bé B§ nµy ph¶i b»ng “0”). Ta sÏ dïng xenx¬ dßng ®iÖn ®Ó nhËn biÕt cã dßng ®iÖn ch¹y qua bé B§ hay kh«ng. xenxo dßng nµy ta dïng ®iÖn trë shunt .®iÖn trë nµy khi cã dßng qua nã th× mét ®iÖn ¸p cì 60 mV lÊy ra ë ®Çu ra .tÝn hiÖu nµy qua bé khuyÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p nµy

- 48 -


Ta dïng mét kh©u thuËt to¸n so s¸nh LM311: tÝn hiÖu

dßng ®iÖn qua xenx¬ ®îc h¹ trªn mét ®iÖn trë RS t¹o ra tÝn hiÖu ®iÖn ¸p Vi.

§Çu ra ch©n 7 m¾c víi nguån nu«i +5V qua ®iÖn trë kÐo lªn 1k. §Êt cña bé so ch©n 1 ®îc m¾c vµo ®Çu nèi ®Êt cña m¹ch. Çch m¾c nµy dÉn ®Õn ®Çu ra cã çc tr¹ng th¸i kh¶ dÜ lµ 0 vµ 5V .L«gic cña m¹ch lµ:

V0 =5V ®èi víi Vi > 0V0 =0V ®èi víi Vi < 0

NÕu V0 = 5V nghÜa lµ bé B§ ®ã cã dßng ®iÖn ch¹y qua. NÕu V0 = 0V cã nghÜa lµ bé B§ ®ã kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua .

Do m¹ch ®iÓu khiÓn riªng cÇn cã thêi gian t¹o trÔ nªn ta chän bé t¹o trÔ lµ m¹ch 555

00

11

22

33

44 5

5

8

6

7

4

2 1

3

5

555

+U

R1

R2

C1 C2

Ura

a. Gãc phôc håi =10o thêi gian phôc håi T off =555 T = R1.C1 = 555.10-6 chän R1 = 470 vµ C1 = 1,5

- 49 -


KÕt luËn.

Qua viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu cã ®¶o chiÒu gióp em n¾m v÷ng h¬n phÇn lý thuyÕt ®· ®îc häc vµ cã thªm nhiÒu sù hiÓu biÕt thùc tÕ. Tuy nhiªn, do néi dung c«ng viÖc hoµn toµn míi mÎ vµ tÇm hiÓu biÕt cßn h¹n chÕ nªn ®å ¸n m«n häc cña em cßn nhiÒu thiÕu sãt. Em mong çc thÇy c« chØ b¶o ®Ó em hoµn thµnh tèt h¬n n÷a nhiÖm vô cña m×nh. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n çc thÇy.

- 50 -

Documents

123tailieu.com Thiet Ke Nguon Cap Dien Cho Dong Co Dien Mot Chieu Kich Tu Doc Lap Co Dao Chieu Theo Nguyen Tac Dieu Khien Riengmach Dam Bao Toc Do Tron Va Co Khau Bao Ve Chong Mat