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

THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
ĐỀ BÀI: Đề số 47:
Thiết kế bộ biến đổi chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc với
lưới cung cấp điện cho tời neo.
Yêu cầu công nghệ Thông số thiết kế
- Thiết kế bộ biến đổi chỉnh lưu
và nghịch lưu phụ thuộc với
lưới cung cấp điện cho tời
neo.
- Điện áp nguồn:3. 380 VAC
- Dòng điện 1 chiều định mức : 80
A
- Động cơ 400V, 3000v/p.
- Tần số: 50Hz

Hải Phòng, năm 2011

11
ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ
Mục lục.
Lời mở đầu.
Chương 1: Tổng quan về công nghệ tời neo.
1.1. Giới thiệu về tời neo.
1.2. Cấu tạo, phân loại tời neo.
1.3. Yêu cầu đối với tời neo.
1.4. Các ứng dụng của tời neo.
Chương 2: Tính chọn mạch công suất
2.1. Phương án thực hiện mạch công suất.
a) Phương án 1: Chỉnh lưu cầu 1 pha.
b) Phương án 2: Các bộ chỉnh lưu 3 pha.

- Hệ thống chỉnh lưu 3 pha hình tia - động cơ.
- Hệ thống chỉnh lưu 3 pha hình cầu - động cơ.
2.2. Lựa chọn van bán dẫn.
2.3. Tính máy biến áp, các phần tử bảo vệ.
- Tính sơ bộ mạch từ.
- Tính toán dây cuốn.
- Kết cấu dây cuốn sơ cấp.
- Kết cấu dây cuốn thứ cấp.
- Tính toán phần tử bảo vệ.
+ Bảo vệ quá áp.

Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển
3.1. Yêu cầu cơ bản với mạch điều khiển.
22
3.2. Nguyên lý chung của mạch điều khiển.
- Nhiệm vụ mạch điều khiển.
- Cấu trúc mạch điều khiển tiristor.
3.3. Các nguyên tắc chung của mạch điều khiển.
- Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính.
- Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across.
3.4. Nguyên lý của mạch điều khiển.
- Khâu khuyết đại xung.
- Tính biến áp xung.
Kết luận :
Tài liệu tham khảo.

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
Đoàn Văn Tuân Nguyễn Thanh Phong
33
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

44
Chương 1: Tổng quan về công nghệ tời
neo.
1.1 .Giới thiệu tời neo.
Tời neo thuộc nhóm các thiết bị điện trên boong, chúng có chức
năng:
- Giữ tàu ở vị trí cố định trong các vùng neo đậu.
- Đảm bảo an toàn cho con tàu trong quá trình điều động, ra vào
luồng lạch.
- Thu thả cáp buộc tàu trong quá trình ra vào cầu hoặc khi cần
lai dắt.
Với chức năng như vậy, tời neo được xếp vào nhóm máy phụ
quan trọng trên tàu. Sự hoạt động tin cậy của các hệ thống này có
ý nghĩa lớn đối với an toàn của con tàu.
1.2.Cấu tạo, phân loại tời neo.
a. Cấu tạo tời neo:
Cấu tạo chung của tời neo bao gồm: Động cơ điện và thiết bị
điều khiển, các bộ phận truyền động cơ khí, hộp số, trống quấn
xích hình sao, trống quấn dây, ly hợp, phanh đai cơ khí xích neo,
neo.
b. Phân loại tời neo:
Theo kết cấu cơ khí, tời neo chia làm hai loại: tời trục đứng và tời
trục ngang.
Tời neo đứng có trục công tác thẳng đứng, vuông góc với mặt
boong chính. Đĩa hính sao và trống tời nổi trên mặt boong . Động
cơ thực hiện, cơ cấu truyền động và thiết bị điều khiển nằm dưới
mặt boong chính. Loại này có ưu điểm sau: trang thiết bị điện của
hệ thống được đặt trong buồng kín, tránh được tác động xấu của
nước biển, chiếm ít diện tích trên mặt boong chính. Tuy nhiên, ở
loại tời này động cơ thực hiện thường được lắp dưới dạng treo nên

công suất của chúng bị hạn chế. Tời neo đứng thường được dùng
55
trên tàu chở dầu. Đọng cơ thực hiện và thiết bị điện được đặt cách
ly với môi trường dễ cháy nổ.
Tời neo nằm có trục công tác nằm ngang. Động cơ thực hiện và bộ
truyền động cơ khí nằm nổi trên mặt boong chính. Nhược điểm
của tời neo nằm là chiếm nhiều diện tích mặt boong. Tuy vậy, hệ
thống không bị hạn chế về công suất do động cơ thực hiên được
gắn cố định trên bệ máy. Tời neo nằm thường được dùng trên các
loại tàu vận tải.
1.3.Các yêu cầu đối với tời neo.
Tời neo là một thiết bị rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn
cho con tàu trong quá trình neo đậu tàu tại các vùng neo và khi ra vào các
luồng lạch. Trong những trường hợp đặc biệt có thể phải sử dụng cả hai neo
hoặc dùng hết xích neo để giữ cố định con tàu khi tàu hành trình trên biển,
do sự cố của máy chính tàu có thể phải thả trôi. Khi đó, neo phải được thả để
hạn chế sự trôi dạt cảu tàu… Do vậy truyền động điện tời neo phải đáp ứng
yêu cầu sau:
- Có thể sử dụng hệ thống trong mọi điều kiện thời tiết, mọi trạng
thái mặt biển với các yêu cầu kỹ thuật đã cho trước.
- Có thể khởi động động cơ với toàn bộ phụ tải của hệ thống.
Momen khởi động phải lớn hơn hai lần momen cản trên đĩa hình sao.
- Động cơ thực hiện có thể dừng dưới điện 30s sau khi đã công tác
định mức.
- Đảm bảo lực kéo neo cần thiết khi tộc đọ động cơ bị giảm hoặc
động cơ bị dừng dưới điện.
- Hệ thống phải có khả năng tạo được nhiều các cấp đọ phù hợp với
trạng thái tải và yêu cầu trung về tốc đọ thu neo.
- Có khả năng hạn chế được sự dao động của dòng điện khi tải thay
đổi. Không gây ra xung dòng điện tại thời điểm bắt đầu đưa hệ thống vào

làm việc.
- Phải có khả năng giữ cố định đươc neo và xích neo khi hệ thống
đột ngột mất điện.
- Động cơ thực hiên phải được chế tạo dưới dạng kín nước chống
nổ.
- Phải đảm bảo thả neo an toàn tin cậy
- Thuận tiện trong lắp ráp , vận hành và thay thế sửa chữa.
- Thiện bị gọn nhe giá thành thấp.
1.4.Ứng dụng của tời neo.
66
Chương 2: Tính chọn mạch công suất.
2.1.Phương án thực hiện mạch công suất.
a.Phương án 1: Chỉnh lưu cầu 1 pha.
Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu 1 pha

77
- Khi tải thuần trở R :
Với
θ
sin2
22
Uu
=
- Khi
αθ
=
: cho xung điều khiển mở T1, T2 và
2
UU
d

−=
, hai tiristor
sẽ khóa khi
0
2
=u
-Khi
αθ
+Π=
, cho xung điều khiển mở T3, T4 và
2
UU
d
=
Dòng qua tải là dòng gián đoạn.
Giá trị trung bình của điện áp tải:
)cos1(
2
.sin2
1
2
2
αθθ
α
+
Π
=
Π
=
∫

Π
U
dUU
d
Giá trị trung bình dòng tải :
R
U
I
d
d
=
Giá trị trung bình dòng qua tiristor :

22
.sin
2
2
1
2
dd
T
I
R
U
d
R
U
I ==
Π
=

∫
Π
θθ
α
Dạng sóng cơ bản :
88
- Tải R+L
θ
θθ
d
d
XRidU
d
i
d
+=.sin2
2

∫∫∫
Π
+
Π
=
Π
+Π+Π
d
I
dd
di
X

di
R
dU
α
α
α
α
θθθ
.sin2
1
2

α
cos
22
2
Π
=
U
U
d
-Khi L đủ lớn thì dòng điện
d
i
sẽ là dòng liên tục.
Phương trình mạch tải :
* Ưu nhược điểm của sơ đồ :
Ưu điểm : điện áp ngược đặt lên mỗi van trong sơ đồ nhỏ.Nếu tải có
điện áp cao và dòng điện nhỏ chọn sơ đồ cầu chỉnh lưu một pha hợp lý hơn
về hệ số điện áp ngược của van trong sơ đồ cầu nhỏ hơn,do đó dễ chọn van

99
U1, f1
Nhược điểm : không dùng được cho tải có công suất lớn, nếu dòng
gây ra hiện tượng công suất bị lệch pha. Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha dòng
tải chảy qua hai van nối tiếp, vì vậy tổn thất diện và công suất trên van sẽ
lớn. Sơ đồ cầu một pha chỉ ứng dụng với yêu cầu điện áp chỉnh lưu cao và
dòng tải nhỏ.
b.Phương án 2: Các bộ chỉnh lưu 3 pha.
- Hệ thống chỉnh lưu 3 pha hình tia - động cơ.
Chỉnh lưu ba pha hình tia còn được gọi là chỉnh lưu ba pha nửa chu kỳ
hay chỉnh lưu ba pha có “ đầu không “. Điện áp chỉnh lưu là một nửa sóng
của điện áp xoay chiều.
Hình 2. 1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động
cơ.
Trong đó:
- BA: Máy biến áp chỉnh lưu có nhiệm vụ:
. Biến đổi điện áp nguồn U
ng
thành điện áp phù hợp U
n
đặt lên bộ
chỉnh lưu.
. Biến đổi số pha nguồn thành số pha phù hợp với bộ chỉnh lưu.
1010
. Đảm bảo cho nguồn và bộ chỉnh lưu chỉ quan hệ với nhau về từ mà
không quan hệ trực tiếp về điện nên bảo vệ và điều chỉnh bộ chỉnh lưu được
dễ dàng hơn.
- T
1
, T

2
, T
3
: Các tiristor, biến điện áp xoay chiều U
2
thành điện áp một
chiều.
- ĐK: Cuộn điện kháng cân bằng.
- Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Đây là thành phần chủ
yếu, đối tượng cần điều chỉnh tốc độ.
- Bộ lọc ( Đ và C
0
): Cho những thành phần xoay chiều còn sót lại đi
qua tụ. Làm cho dòng đi qua động cơ ít nhấp nhô nên moment ít thay đổi, do
đó tốc độ động cơ được ổn định.
- BKC: Bộ khống chế. Có nhiệm vụ làm bộ tạo xung, đếm xung và phân
phối xung đặt lên các cực điều khiển của các tiristor.
- Nguyên lý hoạt động.
Với sơ đồ nguyên lý như trên, các tiristor được nối theo nhóm katốt
chung nên các phần tử chỉnh lưu có đặc điểm như sau:
- Tirisror dẫn điện là tiristor có anốt được nối với điện áp cao nhất và
phải được kích xung đồng pha với điện áp của pha đó.
- Tiristor nào dẫn điện thì nó sẽ gánh trọn dòng điện tải.
- Khi có một tiristor dẫn điện thì hai tiristor còn lại sẽ không dẫn ( nếu
ta xét bỏ qua sự chuyển mạch ).
-Chế độ làm việc của chỉnh lưu phụ thuộc vào phương thức điều khiển
và các tính chất của phụ tải. Trong truyền động điện, tải của chỉnh lưu
thường là cuộn kích từ ( L, R ) và mạch phần ứng động cơ ( R, L và E ). Để
đơn giản trong việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống chỉnh lưu ba
pha hình tia – động cơ trên ta có sơ đồ thay thế như sau:

1111
u2b
u2c
u2a
Hình 2. 2 Sơ đồ thay thế hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động
cơ.
Trong đó:
- E
Đ
: Sức phản điện động của động cơ điện.
- u
2a
, u
2b
, u
2c
: Điện áp thứ cấp của máy biến áp BA.
- R
d
: Điện trở mạch một chiều ( kể cả điện trở dây quấn thứ cấp của
máy biến áp ).
- L
d
: Điện cảm mạch một chiều.
Để tiến hành điều chỉnh tốc độ động cơ, người ta thay đổi góc kích α
của tiristor sẽ thay đổi được điện áp chỉnh lưu, làm cho điện áp đặt lên phần
ứng động cơ thay đổi.
Trong khoảng thời gian O
1
O

2
điện áp ra U
a
có giá trị lớn nhất, đồng
thời tại thời điểm O
1
kích xung cho T
1
. T
1
nhận xung kích nên dẫn điện, mở
cho dòng điện chạy qua còn hai van T
2
và T
3
bị khóa. Sau thời điểm O
2
trở đi
U
b
có giá trị lớn nhất. Tại O
2
, kích xung cho T
2
nên T
2
dẫn. Lúc này ta có U
a
< U
b

nên anốt của T
1
có điện thế thấp hơn so với katốt của nó, do đó T
1
bị
khóa. Tương tự, tại thời điểm O
3
, T
3
dẫn còn T
1
và T
2
bị khóa.
1212
Như vậy mỗi tiristor sẽ cho dòng chạy qua nó trong khoảng thời gian
120
0
điện và giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu tiristor:
α
π
θθ
π
π
α
π
α
π
cos
2

63
sin2
2
3
2
3
2
6
6
2
UdUU
d
==
∫
++
+
Điện áp ngược đặt lên mỗi tiristor là hiệu số điện thế giữa anốt và
katốt của tiristor đó:
. Khi T
2
dẫn:
)
3
cos(6
21
π
θ
−=−= UUUU
abngT
)

3
2
cos(6
21
π
θ
−=−= UUUU
acngT
. Khi T
3
dẫn:
Điểm cực trị của điện áp ngược đặt lên T
1
là:
3
4
6
21
π
θ
== khiUU
ngT
3
11
6
21
π
θ
== khiUU
ngT

1313
CL
NL
/2
Ud
- Ud0
Ud0
0
BKC
dd
d
d
XR
U
I
+
=
Dòng điện chỉnh
lưu được san bằng có giá trị:
32
1
3
2
0
d
ddtb
I
dII ==
∫
θ

π
π
Giá trị trung bình của dòng điện chạy qua mỗi
tiristor là:
Trong khoảng 0 < α < 90
0
, bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu
với điện áp U
d
> 0. Và trong khoảng 90
0
< α < 180
0
, bộ biến đổi làm việc ở
chế độ nghịch lưu với U
d
< 0. Mối quan hệ giữa U
d
= f ( α ) của bộ chỉnh lưu
tiristor được biểu diễn như sau:

- Hệ thống chỉnh lưu 3 pha hình cầu - động cơ.
+) Sơ đồ nguyên lý.
( 2.
7 )
1414
Hình 3. 11 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống chỉnh lưu ba pha hình cầu –
động cơ.
Cầu chỉnh lưu có điều ba pha gồm 6 tiristor được chia làm hai nhóm:
- Nhóm anốt chung ( nhóm chẳn ): T

2
, T
4
và T
6
.
- Nhóm katốt chung ( nhóm lẻ): T
1
, T
3
và T
5
.
Góc kích α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin sóng điện áp.
+) Nguyên lý hoạt động và dạng sóng.
Chỉnh lưu ba pha hình cầu – động cơ muốn khởi động hệ thống
ta phải kích đồng thời 2 tiristor: 1 tiristor ở nhóm lẻ T
1
, T
3
, T
5
và 1 tiristor ở
nhóm chẳn T
2
, T
4
, T
6
. Đầu tiên ta kích T

1
cho T
1
dẫn, sau 60
0
điện ta kích
tiếp T
3
nghĩa là các tiristor được kích cách nhau 1/6 chu kỳ. Ngoại trừ 1
trong 2 tiristor lần đầu tiên chỉ dẫn trong 60
0
điện còn tất cả các tiristor khác
khi đã được kích nó phải dẫn trong 120
0
điện. Ở các thời điểm bình thường
1515
có 2 tiristor dẫn: 1 ở nhóm chẳn và 1 ở nhóm lẻ, riêng trong thời gian
chuyển mạch điện tử ứng với góc chuyển mạch γ có 3 tiristor cùng dẫn:
- 1 tiristor được kích đang dẫn dần lên.
- 1 tiristor dần đang dẫn và tắt dần.
- 1 tiristor sẽ dẫn tiếp.
Giả sử T
5
và T
6
đang dẫn điện.
Khi ta cho θ = θ
1
= π/6 + α, kích xung điều khiển cho T
1

. T
1
mở vì U
a
> 0. T
1
mở sẽ làm cho T
1
bị khóa một cách tự nhiên vì U
a
> U
c
. Lúc này T
1
và T
6
cho dòng chạy qua. Điện áp trên tải U
d
= U
ab
= U
a
– U
b
.
Khi cho θ = θ
2
= 3π/6 + α, kích xung điều khiển cho T
2
, T

2
mở vì khi
T
6
dẫn dòng, nó đặt lên anốt của T
2
điện áp U
b
, khi θ = θ
2
thì U
b
> U
c
, T
2
mở
làm cho T
6
bị khóa lại.
Các xung điều khiển lệch nhau π/3 được lần lượt đưa đến cực điều
khiển của các tiristor theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1… Trong mỗi nhóm có một
tiristor mở nó sẽ khóa ngay tiristor dẫn dòng trước nó theo bảng tóm tắt sau:
Thời điểm Mở Khóa
θ
1
= π/6 + α
θ
2
= 3π/6 + α

θ
3
= 5π/6 + α
θ
4
= 7π/6 + α
θ
5
= 9π/6 + α
θ
6
=11π/6 + α
T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
T
6
T
5
T
6
T
1

T
2
T
3
T
4
Đồ thị điện áp ngõ ra, dòng điện cực điều khiển và dòng điện chạy
qua các tiristor được trình bày như sau:
1616
u
d
u
2a
u
2b
u
2c
1

3
5
6
2
4
0
Tương tự như trong hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động cơ, để
tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống chỉnh lưu ba pha hình cầu – động
cơ ta xét góc kích α trong các trường hợp sau:
* Khi
α

= 0: Ta kích tại thời điểm chuyển mạch tự nhiên.
m
E
m
UU
dcdcd
π
π
sin3
2max00
==

m: Số pha của hệ thống chỉnh lưu, trong trường hợp này thì m=6.
* Khi
α

≠
0:
α
π
π
α
cossin3cos
2max00
m
E
m
UU
dcdcd
==

Ta xét trong các khoảng thời gian:
1717
)
6
sin(6)(
221
π
θ
+==−= UUUUOOU
abbad
Trong khoảng thời gian
O
1
O
2
, cặp T
1
, T
6
dẫn cho dòng điện chạy qua. Khi đó giá trị của điện áp
chỉnh lưu:
Trong khoảng thời gian O
2
O
3
, cặp T
1
, T
2
dẫn cho dòng điện chạy qua

nên:
)
2
sin(6)(
243
π
θ
−== UUOOU
bcd
)
6
5
sin(6)(
254
π
θ
−== UUOOU
bad
)
6
7
sin(6)(
265
π
θ
−== UUOOU
cad
)
2
3

sin(6)(
276
π
θ
−== UUOOU
cbd
)
6
sin(6)(
232
π
θ
−== UUOOU
acd
Tương
tự, ta được:

Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu:
U
d
=
22
Do đó, ta thấy khi thay đổi góc kích α thì ta có thể thay đổi được giá
trị trung bình của điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Khi α biến đổi từ 0 đến
π thì giá trị điện áp trung bình U
d
biến thiên từ +U
dmax
đến –U
dmax

.
Trong khoảng thời gian OO
1
, T
5
dẫn điện nên U
ngT1
= U
c
– U
a
.
Trong khoảng thời gian O
3
O
5
, T
3
dẫn điện nên: U
ngT1
= U
b
–U
a
.
1818
Giá trị của điện áp ngược cực đại đặt lên mỗi tiristor là:
2max
6UU
ng

=
Để sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình cầu có thể làm việc được,
các xung điều khiển cần có độ rộng lớn hơn 60
0
điện mới có thể đảm bảo
cho việc mở đồng thời 2 tiristor ở hai nhóm.
2.2.Lựa chọn sơ đồ thiết kế.
So với hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động cơ thì hệ thống chỉnh
lưu ba pha hình cầu có nhiều ưu điểm hơn:
Giá trị điện áp ngõ ra của chỉnh lưu hình cầu lớn hơn điện áp chỉnh
lưu hình tia. Độ nhấp nhô của sóng điện áp chỉnh lưu hình cầu thấp hơn hình
tia nên chất lượng của chỉnh lưu ba pha hình cầu là tốt nhất. Đây là hệ thống
được sử dụng phổ biến nhất trong thực tế.
Ngày nay, ở các hệ thống hiện đại ta có thể điều chỉnh tốc độ lớn hay
nhỏ hơn so với tốc độ cơ bản với phạm vi điều chỉnh lớn:
D = ( Hàng trăm → hàng ngàn )/l
Như vậy, hệ thống chỉnh lưu ba pha hình cầu là một hệ thống có:
- Đặc tính cơ cứng.
- Tự động ổn định được tốc độ khi phụ tải thay đổi.
- Có độ nhạy cao, hiệu suất lớn.
*Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-Đ đảo chiều:
_Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ
_Giữ nguyên dòng kích từ và đảo chiều dòng phần ứng
Có nhiều sơ đồ xây dựng hệ truyền động T-Đ đảo chiều được phân ra
5 sơ đồ chính:
-Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều
quay bằng cách đảo chiều dòng kích từ
1919
-Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều
quay bằng công tắc từ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không

đổi)
-Truyền động dùng 2 bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng
-Truyền động dùng 2 bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển
chung
Tuy nhiên, mỗi loại sơ đồ đều có ưu nhược điểm riêng và thích hợp
với từng loại tải và công nghệ
Do yêu cầu của tải là:
- Cần chất lược điện áp ra tốt
- Khi nghịch lưu cần trả năng lượng về lứa.
Do đó ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha là hợp lý nhất.
Các yêu cầu khi điều khiển hệ thống tời leo :
+Khi hạ neo xuống và kéo leo lên thì hạ và nâng phải từ từ tránh hiện
tượng rung tàu.
Từ các yêu cầu trên ta phải thiết kế hệ thống điện có cơ cấu chấp
hành là động cơ điện 1 chiều:
Khi hạ neo thì động cơ thực hiện quá trình hãm tái sinh trả năng lượng
về lưới.
Khi nâng leo thì ban đầu động cơ được khởi động với dòng điện là lớn
nhất sau đó dòng khởi động giảm dần.
Ta chọn bộ truyền động dùng 2 bộ biến đổi nối song song ngược
điều khiển chung bởi nó dùng cho dòng công suất vừa và lớn có tần số đảo
chiều cao và thực hiện đảo chiều êm hơn.
*)Tính chọn van động lực.
Hai thông số cần quan tâm nhất trong sơ đồ chỉnh lưu là:
+Điện áp
2020
+Dòng điện
Các van động lực được chọn dựa vào yếu tố sau:
+Dòng tải
+Sơ đồ dễ chọn.

+Điều kiện tỏa nhiệt
+Điện áp làm việc
Để van bán dẫn làm việc an toàn không bị chọc thủng về nhiệt phải
chọn và thiết kế hệ thống tản nhiệt hợp lý.Theo điều kiện tản nhiệt đã chọn
tiến hành tính thông số dòng điện định mức của van cần có.
*)Các thông số cơ bản của van động lực được tính.
Điện áp ngược: U
lv
=k
nv
. U
2

Với:
k
nv
: hệ số điện áp ngược của van
k
u
: hệ số điện áp tải phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu đã chọn
k
u
=
d
2
u
U
U =
k
: điện áp nguồn xoay chiều(điện áp thứ cấp của

MBA)
U
d
: điện áp tải
k
nv
: hệ số điện áp ngược (k
nv
=
6
)
do đó :
U
lv
= (π/3). U
d
= (π/3).400= 419(v)
Để có thể chọn van theo điện áp 1 cách hợp lý theo điện áp ngược của
van cần phải chọn phải lớn hơn điện áp làm việc của van 1 lượng k
dtU
: hệ số
dự trữ về áp
2121
k
dtU
=1,6
÷
2
chọn k
dtU

=2
U
nv
=k
dtU
.U
lv
=2.419=838(V)
b. Dòng điện làm việc của van
Dòng điện làm việc của van được chọn theo giá trị hiệu dụngchạy qua
van theo sơ đồ đã chọn (I
lv
=I
hd
).Dòng điện hiệu dụng được tính :
I
hd
=k
hd
.I
d
=I
lv
Trong đó
I
hd
: dòng điện hiệu dụng
I
lv
: dòng điện làm việc

I
d
: dòng điện tải
k
hd
: hệ số hiệu dụng(theo sơ đồ đã chọn k
hd
= 1/
3
)
)(1,46
3
80
3
. A
I
IkI
d
dhdlv
====
Chọn điều kiện làm việc của van là co cánh tản nhiệt với đầy đủ diện
tích tản nhiệt, không có quạy làm mát cưỡng bức
Khi có cánh tản nhiệt với đủ diện tích bề mặt van làm việc với 40%
I
dmv
(I
dmv
> 2.5I
lv
)

I
dmv
=k
i
.I
lv
k
i
: hệ số dự trữ về dòng điện chọn k
i
=4(với điều kiện làm việc trên
I
lv
= (10
÷
30)%I
dmv
ở đây chọn I
lv
= 25%I
dmv
)
Vậy I
dmv
=4.46,1=184.4(A)
Tra bảng tiristor căn cứ vao 2 giá trị điện áp ngược U
nv
=838(V),và
dòng điện định mức I
dmv

=184,4(A) lớn hơn gần nhất với hai giá trị nay.
2.3.Tính toán máy biến áp.
MBA xoay chiều 3pha 3 trụ sơ đồ đấu dây kiểu ∆/Y làm mát tự nhiên
2222
Tính các thông số cơ bản :
1.Công suất biểu kiến của MBA
S
ba
=k
s
.P
d
k
s
: Hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực ( k
s
=1,05)
P
d
:Công suất điện từ
P
d
=U
dm
.I
dm
=400*80=32(kW)
Vậy S
ba
=1,05* 32= 33.6 (KVA)

2.Điện áp sơ cấp :
U
1
=380(V)
3.Điện áp thứ cấp biến áp:
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải :
U
d0
.cosα
min
=U
d
+2.∆U
v
+∆U
dn
+∆U
ba
Trong đó :
0
min
α 10=
: Góc dự trữ khi có sự suy giảm điện áp lưới
d
U
=400(V): điện áp chỉnh lưu
v
ΔU
: sut áp trên cac van (
v

ΔU
=1,6(V) thông số này lấy từ thông số
các van đã chọn ở trên.
dn
ΔU
: sụt áp trên đầu nối (
dn
ΔU 0;
)
ba
ΔU
: sụt áp bên trongMBA khi có tải bao gồm sụt áp trên điện trở
r
ΔU
và sụt áp trên điện kháng
l
ΔU
.chọn sơ bộ:
ba
ΔU
=(5
÷
10)%.U
d
=10%.U
d
= 400*10% = 40 (v)
Vậy :
2323
)(5,451

10cos
4006,1.2400
10cos
.2
0
0
VU
UUUU
U
do
badnvd
do
=
+++
=
∆+∆+∆+
=
Điện áp pha thứ cấp MBA:
)(193
63
5,451
2
V
k
U
U
u
do
===
π

4.Tính dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA(k
2
= I
2
/I
d
với k
2
= 0.82)
)(3,6580.
3
2
.
3
2
2
AII
d
===

5.Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA
)(1,333,65.
380
193

2
1
2
21
AI

U
U
IkI
ba
====
*Tính sơ bộ mạch từ
6.Tiết diện sơ bộ mạch từ:
Tiết diện lõi thép biến áp Q
Fe
được tính:
ba
Fe Q
s
Q =k .
m.f
(cm
2
)
m: số trụ của biến áp(máy biến áp 3pha có m = 3)( m =1 nếu là biến
áp 1pha)
f : tần số dòng điễnoay chiều (Hz)
k
Q
: hệ số phụ thuộc vào cách làm mát k
Q
=5
÷
6 nếu là biến áp khô,
k
Q

=4
÷
5 nếu là biến áp dầu
Ta chọn k
Q
= 6.
2424
)(110
50.3
50400
.6
2
cmQ
Fe
==
7.Đường kính trụ
)(12
110.4
.4
cm
Q
d
Fe
===
ππ
Chọn loại thép 330 các lá thép có độ dày 0,5 mm
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ B =1(T)
Chọn tỉ số
m = h/d = 2,3
-> h = 2,3 . d = 2,3 . 12=27,6(cm)

Thông thường m = 2-> 2,5
Chọn chiều cao trụ h = 27cm)

197
1.10.948,86.50.44,4
380
44,4
4
1
1
1
≈==
−
TFe
BQf
U
w
(vòng)
*Tính toán dây quấn
10.Số vòng dây mỗi pha MBA sơ cấp:
155
1.10.110.50.44,4
380
44,4
4
1
1
1
≈==
−

TFe
BQf
U
w
(vòng)
11.Số vòng mỗi pha thứ cấp MBA:
W
2
=k
ba
.W
1
=0,51*155=79(vòng)
12.Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong dây dẫn
J: mật độ dòng điện trong dây dẫn(A/mm
2
)
J=2
÷
2,75(A/mm
2
)
Chọn J
1
=J
2
= 2.75 (A/mm
2
) ( đối với dây dẫn bằng đồng và MBA khô)
2525