Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho động cơ điện một chiều ( ĐH bách khoa Hà Nội)

§å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 1 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hμ néi Khoa ®iÖn Bé m«n tù ®éng ho¸ ®Ò tμi : thiÕt kÕ cung cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Sinh viªn : NguyÔn §¨ng Anh. Líp : Tù ®éng ho¸ 1- K45 Gi¸o viªn h−íng dÉn : ph¹m quèc h¶i 1-2004 §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 2 NhiÖm vô thiÕt kÕ: ThiÕt kÕ nguån cung cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau ®©y: M¹ch ph¶i ®¶m b¶o tèc ®é tr¬n.æn ®Þnh tèc ®é (cã håi tiÕp ©m tèc ®é).Cã kh©u b¶o vÖ qu¸ t¶i vμ mÊt kÝch tõ. Th«ng sè cña ®éng c¬ ®iÖn cÇn thiÕt kÕ: U®m=110V I®m=75A Ukt=110v Ikt=9A Môc lôc: 1.Giíi thiÖu chung.3 2.C¸c ph−¬ng ¸n tæng thÓ..14 3.ThuyÕt minh nguyªn lý .16 4.TÝnh to¸n m¹ch lùc20 5.TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn....33 6.KÕt luËn.42 7.Tμi liÖu tham kh¶o.43 §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 3 PhÇn 1: giíi thiÖu chung vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp I, CÊu t¹o vμnguyªn lÝ ho¹t déng: A, CÊu t¹o : gåm hai phÇn , phÇn c¶m vμ phÇn øng *phÇn c¶m: (stator)lμ phÇn t¹o ra tõ tr−êng tÜnh cña ®éng c¬ gåm cã g«ng tõ vμ c¸c cén ®©y : . G«ng tõ : gåm c¸c l¸ thÐp kÜ thuËt ®iÖn ®−îc ghÐp l¹i trªn cã ®©y quÊn kÝch tõ .D©y quÊn:lμ c¸c d©y ®ßng hay hîp kim cña nh«m h×nh trßn hay h×nh ch÷ nhËt ®−îc c¸ch ®iÖn víi nhau vμ ®−îc quÊn treen g«ng tõ *phÇn øng: (r«tor) lμ phÇn cho dßng ®iÖn mét chiÒu ch¹y trong nã .t−¬ng t¸c gi÷a dßng ®iÖn I vμ tõg th«ng Φ sinh ra m« men quay. Gåm 3 phÇn chÝnh: .lâi thÐp:lμ c¸c l¸ thÐp kÜ thuËt ®iÖn (Fe-Si) máng ghÐp l¹i víi nhau trªn cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt c¸c bèi d©y . . D©y quÊn:lμ d©y ®ång trßn ®−îc ghÐp thμnh c¸c phÇn tö ( bèi d©y ).c¸c bèi d©y ®−îc ghÐp theo kiÓu d©y quÊn xÕp ®¬n hay d©y quÊn phøc t¹p tuú yªu cÇu m« men lín hay nhá. .Cæ gãp ,træi than: +cæ gãp :gåm c¸c phiÕn gãp ®−îc c¸ch ®iÖn víi nhau,c¸c phiÕn gãp d−îc nèi víi c¸c ®Çu mót cña c¸c bèi d©y®Ó ®−a dßng ®iÖn vμo phÇn øng +træi than:lμ c¸c thanh cac bon ®−îc tiÕp xóc víi cæ gãp ®Ó ®−a dßng ®iÖn tõ nguån tÜnh vμo r« to .træi than ®−îc ®Æt ë trung tÝnh h×nh häc cña ®éng c¬. +ngoμi ra cßn cã c¸c cùc tõ phô ,hÖ thèng lμm m¸t ,vá vv... B, Nguyªn lÝ ho¹t ®éng: T−¬ng t¸c gi÷a dßng ®iÖn I cña phÇn øng vμ tõ th«ng Φ cña phÇn c¶m ®éng c¬ sinh ra m« men quay : .I M= KΦ − .Φ lμm quay r« tor. (chiÒu quay x¸c ®Þnh theo quy t¾c bμn tay ph¶i) II,§Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu(kÝch tõ ®éc lËp) A,ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: *§/N:lμ ®å thÞ miªu t¶ mèi quan hÖ gi÷a M®t vμ tèc ®é gãc ω cña ®éng c¬. *tõ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p: ⎩⎨ ⎧ Φ= −= ω.. . 0 0 KE RIUE u §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 4 2. . .. . . Φ−Φ=Φ−Φ= K RM K U K RI K U uuω ⇒ *§é cøng ®Æc tÝnh c¬ : uR K 2).( Φ=Δ ΔΜ= ωβ β cμng lín ®Æc tÝnh c¬ cμng cøng *®å thÞ : TN M n MC MC1 n0 ny c Φ= .0 k Uω :tèc ®é kh«ng t¶i lÝ t−ëng. uR KU Φ..Mmm= :m« men më m¸y. B, ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã: *Nh−îc ®iÓm: sö dông nguån mét chiÒu *¦u ®iÓm:®iÒu chØnh tèc ®é dÔ dμng nhiÒu kªnh ®iÒu khiÓn víi c«ng nghÖ b¸n dÉn ph¸t triÓn nh− hiÖn nay m¸y ®iÖn mä chiÒu trë thμnh mét c¬ cÊu kh«ng thÓ thiÕu trong truyÒn ®éng. B1,thay ®æi tèc ®ä ®éng c¬ b»ng thay ®æi ®iÖn ¸p : U 1 U TN ( Uñm ) n0 ncb n1 n2 n3 M n MC Uñm > U1 > U2 > U3 ncb > n1 > n2 > n3 §Æc®iÓm: * §Æc tÝnh c¬ lμ nh÷ng ®−êng song song víi ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn. cña ®éng c¬ ,®é cøng ®Æc tÝnh c¬ kh«ng thay ®æi. *do U chØ cã thÓ gi¶m do ®ã chØ cã thÓ ®iÒu chØnh gi¶m tèc ®é ®éng c¬ *cãthÓ thay ®æi Ub»ng c¸c van b¸n dÉn : tisitor B2,thay ®æi Ru: §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 5 §Æc ®iÓm: khi thªm Ruf vμo phÇn øng ®éng c¬ th× ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ gi¶m( uR K 2).( Φ=Δ ΔΜ= ωβ ↓ ) do ®ã trªn thùc tÕ ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng Ru Ýt ®−îc sö dông v× khi t¨ng Ru cã thÓ gi¶m ®−îc ω song ®Æc tÝnh c¬ cña déng c¬ gi¶m ®i ⇒ cã nghÜa lμ víi mét sù thay ®æi rÊt nhá cña t¶i sÏ dÉn ®Õn mét sù thay ®æi rÊt lín cña ω do ®ã kh«ng æn ®Þnh. Ngoμi ra do thªm Rfvμo phÇn øng còng cã nghÜa lμ t¨ng tæn hao trong m¸y⇒ ng−êi ta hÇu nh− kh«ng sö dông . Tuy nhiªn R−f d−îc dïng ®Ó gi¶m dßng më m¸y khi khëi ®éng B3, §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng: hhhhh h×nh3:thay ®æi t«c ®é b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng §Æc ®iÓm: *v× tõ th«ng trong lâi thÐp rÊtdÔ b·o hoμ ⇒th−êng chØ ®iÒu chØnh gi¶m tõ th«ng trong ®éng c¬ *Khi tõ th«ng ⇒ dmΦ iΦ th× cã mét Mik nμo ®ã khi Mc< Mik viÖc gi¶m lμm t¨ng tèc ®é ®éng c¬. Φ khi Mc> Mik viÖc gi¶m Φ sÏ lμm gi¶m tèc ®é ®éng c¬ . TRªn thùc tÕ ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng lμ rÊt khã thùc hiÖn v× quan hÖ gi÷a )(ωΦ lμ phi tuyÕn . *Tõ ph©n tÝch trªn ta thÊy : ph−¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng ph−¬ng ph¸p thay ®æi U lμ kh¶ khi nhÊt . h¬n n÷a víi c«ng nghÖ b¸n dÉn phts triÓn nh− hiÖn nay th× viÖc thay ®æi U trë nªn dÔ dμng . TN Rf1 Rf2 Rf3 0 MC n3 n2 n1 ncb n0 n M, I 0 < Rf1 < Rf2 < Rf3 ncb > n1 > n2 > n3 n Φ1 Φ2 0 MC M2 M1 Mn nc n 1 M φñm > φ1 > φ2 ncb < n1 < n2 §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 6 PhÇn 2: ph©n tÝch tæng thÓ vÒ nguån cung cÊp cho ®éng c¬ nªu −u nh−îc ®iÓm cña tõng ph−¬ng ¸n ®Ó chän mét ph−¬ng ¸n phï hîp cho m¹ch lùc vμ m¹ch ®iÒu khiÓn HÖ thèng truyÒn ®éng ngåm 3 kh©u : *M¹ch lùc. *M¹ch ®iÒu khiÓn *M¹ch håi tiÕp ©m tèc ®é A, M¹ch lùc: A1,-víi phÇn m¹ch kÝch tõ : cÇn Φ æn ®Þnh do ®ã Ukt= conts ta chän m¹ch chØnh l−u mét pha h×nh cÇu. U2 Nguån xoay chiÒu Ud=380(v) .yªu cÇu Ukt= 110(v) do ®ã dïng m¸y biÕn ¸p mét pha cã ®Çu s¬ cÊp ®Êu vμo Ud cña l−íi v× : nh− vËy MBA sÏ gän nhÑ h¬n MBA 3 fa *ë m¹ch kÝch tõ do Lkt rÊt lín nªn ®iÖn ¸p kÝch tõ kh«ng yªu cÇu cã dé ph¼ng cao B1, Víi m¹ch phÇn øng : *chän van:®Ó thay ®æi Udta cã thÓ dïng chØnh l−u b¸n ®iÒu khiÓn tisistor hay chØnh l−u diÒu khiÓn tranzitor tr−êng +,tranzitor tr−êng: ¦u ®iÓm: ®iÒu khiÓn nhanh ,tÇn sè lín ,dßng ®iÒu khiÓn bÐ (®iÒu khiÓn b»ng ¸p) Nh−îc ®iÓm: dßng cho phÐp cña tranzitor bÐ. +,Tisirtor: ¦u ,nh−îc ®iÓm : ®iÒu khiÓn chËm h¬n bÞ h¹n chÕ vÒ tÇn sè .dßng ®iÒu khiÓn t−¬ng ®èi lín song dßng cho phÐp cña nã kh¸ lín. T4 T1 T3 L T2 R 0 01 12 23 34 §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 7 Víi bμi to¸n : i®m =220 (A)tÇn sè kh«ng lín f =50(hz) ta chän tisitor lμ hîp lÝ nhÊt *Chän s¬ ®å ®Êuvan: Mét sè m¹ch chØnh l−u b¸n ®iÒu khiÓn ®iÓn h×nh: Ud Id UT1 t1 t2 t3 t4 I1 I2 I3 Ud t Id t1 t2 t3 t4 I1 I2 I3 t t t t t tt t b. 0 t c. T1 B T2 C T3 A RL ChØnh l−u h×nh tia 3fa. §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 8 A * T1 B D1 D2 D3 T1 T2 T3 LR A B C A X1 X2 X3 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Ud Uf T1 T2 T3 D1 D2 D3 0 * R L * T2 C T3 T4A* T5B* T6C* t A B CA* B*C* chØnh l−u 6fa h×nh tia: §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 9 R T1 T3 T5 L T6 T4 T2 Ud Uf A B C A A B C A X1 X2 X3 X4 X5 X6 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Ud Uf I1 I3 I5 I2 I4 I6 0 UT1 §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 10 Ph©n tÝch: *M¹ch 1: cã sè van ®iÒu khiÓn Ýt , m¹ch ®iÒu khiÓn kh«ng qu¸ phøc t¹p h¬n n÷a trung tÝnh cña ®éng c¬ ®−îc nèi víi trung tÝnh cña mba do ®ã an toμn cho thiÕt bÞ . *M¹ch 2: §iÖn ¸p ra t−¬ng ®èi b»ng (m=6) cã thÓ dïng trùc tiÕp ngay cho ®éng c¬ ®iÖn mét ®éng c¬ ®iÖn mét.tuy nhiªn bè trÝ theo m¹ch nμy sÏ rÊt tèn kÐm v× :MBA cña m¹ch 2 lμ mét s¬ cÊp vμ hai thø cÊp do ®ã kång kÒnh tèn kÐm .h¬n n÷a m¹ch cã 6 van sè van t¨ng còng cã nghÜa lμ l«gic .®iªï khiÓn t¨ng do ®ã kh«ng kh¶ thi M¹ch 3: ®iÖn ¸p ra t−¬ng ®èi b»ng ®é nhÊp nh« Ýt cã trÞ sè t−¬ng ®èi lín ⇒ MBA ®¬n gi¶n h¬n do do tØ sè biÕn ®æi kh«ng cÇn lín. Nh−îc ®iÓm :sè van ®iÒu khiÓn lín do ®ã l«gÝc ®iÒu khiÓn phøc t¹p *M¹ch 4: ¦u®iÓm m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n ( sè van ®iÒu khiÓn Ýt) .kh«ng cã giai ®o¹n trïng dÉn.do cã nh÷ng giai ®o¹n tisistor vμ ®iode th¼ng hμng dÉn dßng ⇒n¨ng l−îng tõ t¶i kh«ng tr¶ vÒ l−íithùc hiÖn ®−îc tiÕt kiÖm n¨ng l−îng ,mÆt kh¸c lμm t¨ng Cosϕ cho m¸y ( ϕ = 2 α ) Nh−îc ®iÓm:®iÖn ¸p ra ®Ëp m¹ch lín cã nhiÒu sãng hμi bËc cao g©y nãng MBA vμ ®éng c¬ do ®ã tæn hao t¨ng chØ thÝch hîp víi t¶i (®Ìn ,lß ®iÖn) kh«ng kh¶ khi Tuy nhiªn c«ng suÊt cña ®éng c¬ lμ kh«ng lín,¸p nhá 110v ,mÆt kh¸c xu h−íng cña c«ng nghÖ hiÖn ®¹i lμ:gi¶m nÆng nhäc cho m¹ch lùc t¨ng ®é phøc tÆp cho m¹ch ®iÒu khiÓn chÞu do ®ã ta chän ph−¬ng ¸n 1 lμ hîp lÝ nhÊt. B,m¹ch ®iÒu khiÓn: §èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn tistor th−êng gåm 4 kh©u c¬ b¶n 1, kh©u so s¸nh: so s¸nh ®iÖn ¸p Ucm(1 chiÒu) víi ®iÖn ¸p tùa ®Ó phat xung ®iÒu khiÓn 2, Kh©u ®ång bé: t¹o ®iÖn ¸p tùa ®ång bé. 3, Kh©u khuyÕch ®¹i c«ng suÊt: K® xung ®Ó kÝch thÝch MBA xung më tisistor 4, Kh©u t¹o xung : t¹o xung kÝch thÝch víi tÇn sè lín ®Ó më tr¾c tisistor t ¹ o x u n g §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 11 1, Kh©u ®ång bé: ph−¬ng ¸n 1: ph−¬ng ¸n2: GHEP QUANG C R2R1 D Ura +E c. Uv ph−¬ng ¸n 3: Ph©n tÝch: Ph−¬ng ¸n1: s¬ ®å ®¬n gi¶n linh kiÖn dÏ thùc hiÖn chÊt l−îng ®iÖn ¸p tùa cao Ph−¬ng ¸n2: kh«ng dïng MBA ,s¬ ®å ®¬n gi¶n song chØ t¹o ra 1 r¨ng c−a hco mçi chu k× ®iÖn do ®ã kh«ng phï hîp víi víi chØnh l−u cÇu. Ph−¬ng ¸n 3: s¬ ®å kh«ng qu¸ phøc t¹p ,ph¶i dïng MBA cã ®iÓm gi÷a tuy nhiªn t¹o ra hai r¨ng c−a cho mçi chu k× ®iÖn do ®ã nã phï hîp víi chØnh l−u cÇu . 2,Kh©u so s¸nh: C¸c m¹ch so s¸nh th−êng gÆp Ph−¬ng ¸n1: Ph−¬ng ¸n 2: Ph−¬ng ¸n3: R1 Urc R2 Udk -E R3 a. Tr Ura A3 Ura R1 Urc R2 Udk c. A3 Ura R2 Udk R1 Urc b. §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 12 Ph©n tÝch: Ph−¬ng ¸n1: dïng tranitor , m¹ch lËt tr¹ng th¸i khi Ucm =Urc tuy nhiªn víi ranitor thùc tÕ th−êng kh«ng lÝ t−ëng do ®ã ®Ó lËt tr¹ng th¸i : U = U U® ± rc d DÊu céng øng víi lóc më DÊu – øng víi lóc ®ãng Do ®ã xuÊt hiÖn mét vïng ®iÖn ¸p nhá hμng mv mμ t¹i ®ã trans zitor kh«ng lμm viÖc(gãc më ). 0=α Ph−¬ng¸n dïng IC thuËt to¸n: víi hÖ sè khuyÕch ®¹i v« cïng lín chØ cÇn tÝn hiÖu rÊt nhá cì μ v ®Çu vμo ®Çu ra còng cã ®iÖn ¸p nguån nu«i 3,Kh©u khuyÕch ®¹i c«ng xuÊt: R Uv Tr BAX +E D Tr1 b. Ph−¬ng ¸n 1: ¦u ®iÓm lμ ®¬n gi¶n c¸ch ly tèt Nh−îc lμ tÝnh to¸n phøc t¹p *T1 th«ng th× T2 còng th«ng *D diode ®Æt ®Ó tr¸nh ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt lªn T qu¸ lín g©y ch¸y T1. Ph−¬ng ¸n 2:dïng phÇn tö quang ¦u ®iÓm lμ tÝnh to¸n ®¬n gi¶n ,më ch¾c ch¾n Nh−îc ®iÓm lμ ph¶i dïng nguån nu«i phÝa cao ¸p 4,Kh©u t¹o xung: ®Ó gi¶m c«ng su©t tÇng khuyÕch ®¹i vμ t¨ng sè l−îng xung kÝch më nh»m ®¶m b¶o tisistor më mét c¸ch tr¾c tr¾n ng−êi ta hay ph¸t xung chïm cho c¸c tisistor *c¸c vi m¹ch t¹o xung chïm phæ biÕn : *vi m¹ch 555: *vi m¹ch t¹odao ®éng: §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 13 8 6 7 4 2 1 3 5 555 +U R1 R2 C1 C2 Ura a. A R1 R2 C R3 b. C +E *víi vi m¹ch 555: t¹o xung ®ång bé chÊt l−îng tèt vμ còng ®¬n gi¶n *s¬ ®å thø hai cã thÓ t¹o ra mét sù ®ång bé vÒ thiÕt bÞ song xung ra cã c¶ nhòng kho¶ng ©m *®¬n gi¶n nhÊt vμ t¹o ra xung t−¬ng ®èi chuÈn ta chän ph−¬ng ¸n 3 §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 14 phÇn III: thuyÕt minh chitiÕt sù ho¹t ®éng cña toμn bé s¬ ®å nguyªn lÝ m¹ch kÌm theo ®å thÞ minh ho¹ I,M¹ch Lùc: 1, phÇn m¹ch kÝch tõ: §iÖn ¸p xoay chiÒu sau khi qua bé chØnh l−u diode cho ®iÖn ¸p ®Æt ë hai ®Çu cuén kÝch tõ : U 22 .9,0. 2.2 UU =Πkt=U®kt = U2:gi¸ trÞ hiÖu dông ®iÖn ¸p thø cÊp MBA *Ud(t) cã d¹ng ®Ëp m¹ch song do Lkt rÊt lín ta coi nh− id= conts *C¸c cÆp diode D1 D2 vμ D3 D4 thay nhau dÉn dßng II,M¹ch phÇn øng: §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 15 NX: *®iÖn ¸p xoay chiÒu sau khi qua bé chØnh l−u b¸n ®iÒu khiÓn cho ra ®iÖn ¸p mét chiÒu *®iÖn ¸p nay t−¬ng ®èi b»ng vμ lín song vÉn cßn ®¹p m¹ch ta cã thÓ lμm gi¶m ®é ®¹p m¹ch nμy b»ng cuén kh¸ng san b»ng. αCosU .17,1 2 Ud = *U− =f(α ) do ta ®iÒu chØnh tr¬n ®−îc gãc mëα (cosα lμ hμm liªn tôc) do ®ã ta cã thÓ ®iÒu chØnh tr¬n ®−îc tèc ®é. γλ +Π= 3 *c¸c thistor thay nhau dÉn dßng,mçi van dÉn mét gãc §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 16 III,phÇn m¹ch ®iÒu khiÓn: 1.M¹ch æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬ :ta dïng m¹ch håi tiÕp ©m tèc ®é: *IC 5 t¹o xung ®ång hå cho hÖ thèng *IC6,IC7,IC8 t¹o bé ®Õm cã thÓ t¨ng gi¶m 12 bit øng víi 4096 tr¹ng th¸i *IC9 bé chuyÓn ®æi DAC 12 bit ,chuyÓn ®æi gi¸ trÞ ®Õm hiÖn thêi cña bé ®Õm sang møc ®iÖn ¸p tõ 0V ®Õn 6V,cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng VR6 *VR3 t¹o ®iÖn ¸p chuÈn ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ *FT vμ VR9 t¹o ®iÖn ¸p tû lÖ víi tèc ®é ®éng c¬ *AMP2 lÊy hiÖu hai tÝn hiÖu vμ khuÕch ®¹i sai lÖch hai tÝn hiÖu ®Æt vμ ph¶n håi *COM11 vμ COM12 so s¸nh tÝn hiÖu sai lÖch tõ AMP2 víi ¸p chuÈn ®−îc ®iÒu chØnh bëi VR5 vμ VR4 nÕu v−ît qu¸ ng−ìng th× cho ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn bé ®Õm ®Ó thay ®æi U®k cho phï hîp 2.Kh©u b¶o vÖ mÊt kÝch tõ: Yªu cÇu : khi mÊt kÝch tõ hoÆc dßng kÝch tõ qu¸ nhá ta ph¶i c¾t ®éng c¬ ra khái l−íi . Thùc hiÖn thiÕt kÕ: §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 17 *Khi cã dßng ®iÖn phÇn kÝch tõ FT sÏ ho¹t ®éng do ®ã ®Çu ra trªn R2 ë møc tÝch cùc cao do vËy T1 ho¹t ®éng, T1 ho¹t ®éng dÉn tíi ®Çu vμo (+) cña bé so s¸nh COM 0 nhá h¬n ®Çu vμo (-) cña nã lμm cho ®Çu ra A ë møc thÊp ,cho phÐp ph¸t xung më cho c¸c van. *khi mÊt dßng ®iÖn phÇn kÝch tõ hoÆc dßng kÝch tõ yÕu th× ®Çu ra A sÏ ë møc tÝch cùc cao do ®ã c¾t tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tisistor,. 3.Kh©u b¶o vÖ chèng qu¸ t¶i : *Yªu cÇu :khi qu¸ t¶i tuú theo t×nh tr¹ng qu¸ t¶i lín hay nhá mμ thêi gian c¾t nhanh hay chËm : I tct k ¨ − –I®m=f(tc¨) = = k.fc quan hÖ: dßng ®iÖn vμ thêi gian theo ®−êng Hype bol §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 18 Nguyªn lý: *IC1-555 ®−îc dïng t¹o xung ®Õm thêi gian cho kh©u b¶o vÖ qu¸ t¶i *BiÕn dßng dïng ®Ó ®o dßng trong phÇn øng ®ång thêi c¸ch ly m¹ch lùc vμ m¹ch ®iÒu khiÓn *IC2 t¹o c¸c kho¶ng ®¬n vÞ thêi gian kÕt hîp víi c¸c ®Çu ra cña bé so s¸nh qu¸ t¶i *VR2,VR9,AMP1 t¹o møc tØ lÖ dßng ®iÖn cÇn thiÕt cho m¹ch *Tõ COM1 tíi COM5 t¹o thμnh bé so s¸nh lÊy ra c¸c møc dßng ®iÖn kh¸c nhau *IC4 ®Õm thêi gian qu¸ t¶i tuú theo møc qu¸ t¶i mμ thêi gian cho ra tÝn hiÖu c¾t nhanh hay chËm *IC3 RESET l¹i bé ®Õm qu¸ t¶i khi kh«ng cã qu¸ t¶i liªn tôc trong thêi gian dμi *Khi cã qu¸ t¶i dμi h¹n hoÆc dßng qu¸ ng−ìng cho phÐp th× ®Çu ra B ë møc cao kh«ng cho phÐp ph¸t xung ®iÒu khiÓn vμo van. 4.S¬ ®å m¹ch ph¸t xung më tisistor: §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 19 Gi¶i thÝch ho¹t ®éng cho m¹ch ®iÒu khiÓn *M¸y biÕn ¸p ®−îc sö dông ®Ó lÊy ®iÖn ¸p ®ång pha *COM 6 ®ång bé ®iÖn ¸p 3 pha cho m¹ch ®iÒu khiÓn *COM 7 so s¸nh lÊy phÇn trªn cña ®iÖn ¸p *COM 8 t¹o xung vu«ng kh«ng ®èi xøng *COM9 t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a nghiªng dμi sang tr¸i *COM 10 so s¸nh ¸p ®iÒu khiÓn cho ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn van *tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vμ tÝn hiÖu d−¬ng cña ¸p ®−îc kÕt hîp víi nhau cho ra tÝn hiÖu më van *NÕu kh«ng cã sù cè qu¸ t¶i hay mÊt kÝch tõ th× th«ng qua FT tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®−îc ®−a tíi van vμ ®−îc kÝch nhê T2 §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 20 PhÇn IV: TÝnh To¸n m¹ch lùc . = 110 (v) ; IA, Víi m¹ch kÝch tõ : U®t d = 9(A). *Chän van: +khi ta coi xôt ¸p trªn c¸c van còng nh− trïng dÉn ch−a cã th× yªu cÇu ®iÖn ¸p U2 ®Æt ë ®Çu ra MBA : )(2,122 9,0 110 9,0 vUdt == U2= ⇒ víi s¬ ®å chØnh l−u cÇu 1fa ®iÖn ¸p ®Æt trªn mçi van lín nhÊt lμ: )(8,1722.110.2 2 vU == = UN MAX *®iÖn ¸p ng−îc cña van chän lμm viÖc = K .U UN lv u n Ku trong kho¶ng(1,6-2): hÖ sè dù tr÷ ¸p nã phô thuéc voμ chÕ ®é lμm m¸t cho tisistor ë ®©y ta chän k=1,7. = 1,7.172,8= 293,7 (v) UN lv *Dßng ®iÖn qua mçi van ta chän theo trÞ sè dßng hiÖu dông: )(36,6 2 9 2 AII dhd === *dßng ®iÖn hiÖu dông qua van ®−îc chän lμm viÖc. §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 21 Ilv®m = Ki.I hd : hÖ Ki sè dù ch÷ dßng kho¶ng tõ (4-10) phô thuéc vμo c¸ch lμm m¸t van .vãi chÕ ®é lμm m¸t b»ng giã ,cã c¸nh t¶n nhiÖt ta chän K =4 i = 4.6,36 =25,4 (A) Ilv®m Tra b¶ng ta chän Diode : 40hf50 do mÜ chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè sau: §iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i cña van : Un =500 (V) Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van : I®m = 40 (A) §Ønh xung dßng ®iÖn :Ipik = 500 (A) =150 oC NhiÖt ®é lμm viÖc cùc ®¹i cho phÐp :Tmax *TÝnh to¸n MBA:víi m¹ch kÝch tõ cã Ud=110 v , Id=9(A) ta chän lo¹i MBA cã En% = 3%, Ex=8% *§Ó ®¶m b¶o ®−a ®iÖn ¸p ra 110v, dßng ®iÖn 9(A) cÇn ph¶i bï c¸c sôt ¸p do ®iÖn trë ®ay quÊn MBA vμ sôt ¸p trªn c¸c van dÉn . *Ud 0 thùc tÕ lμ: U = Ud 0 d t + Δ Ur + UΔ x + Uv trong ®ã: UΔ v=1,4 (v) do ®· chän van tr−íc U , ΔUr cÇn ph¶i tÝnh Δ x *xôt ¸p do ®iÖn trë d©y quÊn MBA : Ur =i .rΔ d ba. (1) Rba ®iÖn trr d©y quÊn MBA x¸c ®Þnh qua th«ng sè er tõ biÓu thøc r ba ba eS Ur 2 2= cã U =0,9.Ud 0 2 ;Sba=1,23.P =1.23Ud.Id r d d ba eI Ur 23,1.)9,0( 2 0= (2) 02 0 ..0037,1 23,1.)9,0( drr d r Uee UU ==ΔTõ 1 $2 ⇒ (3) Π 1* xôt ¸p do ®iÖn kh¸ng d©y quÊn MBA Ux = iΔ d .xba. x d d ba eI Ux 23,1.)9,0( 2 0= trong ®ã : thay (4)$ (3) vμo (*) ta cã : Ud 0 = Ud t + 1,07 +U d 0( 1,0037e r + 0,319e ) x )(118 %8.319,0%3.0037,11 4,1 vUd =−− + ⇒ Ud 0 = §iÖn ¸p pha thø cÊp pha m¸y biÕn ¸p : §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 22 u d k U 131 9,0 118 =U2= = (V) U1=380 (v) 4-Dßng ®iÖn hiÖu dông thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p : I2 = =1,0.9 = 9 (A) dhd IK . 5-Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p : 1 2 U U 1,39. 380 131 =I1 = KbaI = .I2 2 = (A) *C«ng suÊt cña ®éng c¬ : Pd =Ud 0.Id =1,062 (kw). *c«ng suÊt biÓu kiÕn cña MBA: Sba= Ks.Pd =1,23.1,062=1,306 (KVA) *)TÝnh to¸n m¹ch tõ (X¸c ®Þnh kÝch th−íc b¶n m¹ch tõ) 6-TiÕt diÖn s¬ bé trô . jm Sba . QFe =k . Q Trong ®ã : kQ lμ hÖ sè phô thuéc ph−¬ng thøc lμm m¸t ,lÊy k = 6 . Q m lμ sè trô cña m¸y biÕn ¸p f lμ tÇn sè xoay chiÒu , ë ®©y f = 50 (Hz) Thay sè ta ®−îc : 31 50.1 1306 =QFe=6 . (cm2) 7-§−ßng kÝnh trô : π eFQ.4 Π 31.4d = = = 6,25 (cm) ChuÈn ®o¸n ®−êng kÝnh trô theo tiªu chuÈn d = 6,5 (cm) 8-Chän lo¹i thÐp ∃330 c¸c l¸ thÐp cã ®é dμy 0,5 mm Chän mËt ®é tõ c¶m trong trô Bt = 1 (T) d h 9-Chän tû sè m= = 2,3 , suy ra h = 2,3 . d = 2,3.6,5 = 15 (cm) Ta chän chiÒu cao trô lμ 15 cm *)TÝnh to¸n d©y quÊn . §å ¸n §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn §¨ng Anh - T§H1 - K45 23 10- Sè vßng d©y mçi pha s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p . TFe BQf U ...44,4 1 561 0,1.10.31.50.44,4 380 4 =−W1= = (vßng) = 561 vßng LÊy W1 11- Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p : 1 2 U U 194561. 380 131 =W2 = .W1= (vßng) = 191 vßng LÊy W2 12- Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong m¸y biÕn ¸p . Víi d©y dÉn b»ng ®ång ,m¸y biÕn ¸p kh« ,chän J1= J2= 2,75 (A/mm 2) 13- TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p . 1 1 J I 17,1 75,2 1,3 =S1 = = (mm2) Chän d©y dÉn tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt ,c¸ch ®iÖn cÊp B . ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn : S1 = 1,22 (mm 2) KÝch th−íc d©y dÉn cã kÓ c¸ch ®iÖn S1c® = 1,35(mm x mm) 14- TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p . 2 2 J I 75,2 9S2 = = = 3,27 (mm 2) Chän d©y dÉn tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt ,c¸ch ®iÖn cÊp B . ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn : S2= 3,464 (mm 2) *Th«ng sè MBA : r ba ba eS Ur 2 2= )(35,0 9.131.23,1 03.0.1312 Ω== x d d ba eI U x 23,1.)9,0( 2 0= )(05,1 9.)9,0.(23,1 08,0.118 2 Ω= = )(11,105,135,0 22 Ω=+* Tæng trë ng¾n m¹ch quy ®æi vÒ phÝa thø cÊp: Zba= (%)7,822 =+ nxnr UU*®iÖn ¸p ng¾n m¹ch %: Un%= *Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp :inm=U2/Z =131/1,11 =118