Điều chỉnh và khống chế nhiệt độ lò điện trở, chương 4 pptx

Ch-ơng 4
Thiết kế tính toán mạch
lực
I - Tính chọn van bán dẫn
Trong mạch điều áp xoay chiều ba pha dùng cho lò điện d-ới
đây ta sử dụng mạch điều áp xoay chiều ba pha sáu thyristor đấu
song song ng-ợc, tải thuần trở đấu sao.
Các biểu thức thể hiện quan hệ giữa công suất ra tải P và góc
điều khiển
:
Với
= 0
o
60
:
P =
]
8
2sin
4
6
[
R
U3
2
dm

Với = 60 90
o
:
P =
]2cos
16
3
2sin
16
3
12
[
R
U3
2
dm



Với = 90 150
o
:
P =
]2sin
16
1
2cos
16
3

4
24
5
[
R
U3
2
dm





Công suất định mức của lò điện là
dm
P = 40 (kw)
Tổn hao của lò điện
P

= 3 (kw)
Trong thực tế, lò điện có thể coi là hộ tiêu dùng điện loại một,
nghĩa là nguồn cung cấp cho lò điện là ổn định. Tuy nhiên, để đảm
bảo hiệu quả cũng nh- sự an toàn trong hoạt động của lò điện, ta sẽ
chọn một l-ợng công suất dự trữ cho lò điện đề phòng tr-ờng hợp
điện áp nguồn vì một lý do nào đó bị sụt áp . Ngoài ra, trong quá
trình hoạt độngcua mình, lò điện cũng chịu thêm một số tổn thất
khác nh- tổn thất trên các van bán dẫn, tổn thất trên đ-ờng dây
nh-ng do không đáng kể so với tổng tổn thất vì nhiệt của lò nên ta
có thể bỏ qua.
Khi

= 0 thì điện áp ra tải là hình sin hoàn toàn và đồng thời
công suất ra tải cũng đạt công suất lớn nhất P =
max
P vì vậy để đảm
bảo đủ bù các tổn hao đã nói ở trên ta chọn công suất lớn nhất của
lò ứng với khi góc điều khiển
= 0 là :
P =
max
P = 50 (kw)
Dựa vào công thức (1) ta tính đ-ợc công suất ra tải khi
= 0
t
2
dm
max
R2
U
P


3
2
max
2
dm
t
10.50.2
380
P2

U
R

= 1,444 ()
ta xác định đ-ợc dây điện trở của lò có giá trị là 1,444 (
).
Từ đây, dựa vào công nghệ chế tạo ta có thể tiến hành thiết kế chi
tiết cho dây điện trở để có thể đảm bảo đ-ợc các yêu cầu kinh tế kĩ
thuật của lò điện.
Tiếp theo, ta tiến hành chọn van thông qua các thông số kỹ
thuật của van là điện áp ng-ợc lớn nhất, dòng trung bình qua van
Nh- đã nói ở trên, hoạt động của mạch điều áp xoay chiều
cũng t-ơng tự nh- mạch chỉnh l-u, cụ thể là mạch điều áp xoay
chiều ba pha sáu thyristor đấu song song ng-ợc có nguyên lý hoạt
động trong một chu kỳ cũng giống nh- nguyên lý của mạch chỉnh
l-u ba pha hình tia. Vì vậy, ta có thể hoàn toàn áp dụng các thông
số chọn van của mạch chỉnh l-u ba pha hình tia cho mạch điều áp
xoay chiều ba pha sáu thyristor đấu song song ng-ợc. Cụ thể :
Điện áp ng-ợc lớn nhất trên van :
dmfmaxng
U2U6U
537380.2U
maxng
(V)
Nhận xét : khi góc điều khiển
= 0 điện áp ra tải là hình sin
và nh- vậy, dòng trung bình qua van lúc này là lớn nhất. Từ đây ta
có thể xác định đ-ợc giá trị dòng điện trung bình qua van.

0
maxmaxtb
sinI
2
1
I
(do tải thuần trở nên i trùng pha với u )
)]0cos(cos[
R
2
U
I
maxf
maxtb




444,1.
2.220
I
maxtb


= 68,6 (A)
Khi chọn van ta phải chú ý đến điều kiện làm mát cho van vì
khi hoạt động, van toả nhiệt rất lớn nên điều kiện làm mát cho van

sẽ ảnh h-ởng đến hiệu quả cũng nh- tuổi thọ của van. Nếu van hoạt
động trong điều kiện đ-ợc làm mát bằng không khí nhờ cánh tản
nhiệt thì van có thể làm việc tốt với 25% dòng định mức. Nếu van
làm việc trong điều kiện làm mát bằng quạt gió c-ỡng bức thì van
có thể chịu đ-ợc đến 30 60% dòng định mức. Nếu làm mát bằng
n-ớc thì van có thể chịu đ-ợc đến 80% dòng định mức.
Thông th-ờng trong công nghiệp thì van phải đ-ợc làm mát
tồi nhất là bằng không khí có quạt gió c-ỡng bức. Trong nhiệm vụ
thiết kế là điện này thì dòng qua van không quá lớn nên ta có thể
chọn chế độ làm mát cho van bằng không khí có quạt gió c-ỡng
bức. Ta chọn các điều kiện thích hợp để van có thể chịu dòng tới
40% dòng định mức của van.
Khi đó:
tb
I =
%
40
I
maxtb
=
%
40
6,68
= 172 ( A )
Để chọn giá trị của điện áp ng-ợc lớn nhất trên van, ta sẽ
chọn thêm hệ số dự trữ điện áp
u
k = 1,6 2
ta chọn :
u

k = 1,6
ng
U =
u
k .
maxng
U = 1,6 . 537
= 860 (V)
Từ các giá trị của
tb
I và
ng
U , tra trong sổ tay ta chọn đ-ợc van
C358 do hãng G.E của Mỹ chế tạo với các thông số sau :
ng
U = 500 1200 ( V )
tb
I = 225 ( A )
200
dt
di
max


Kết luận, trong mạch điều áp xoay chiều ba pha dùng cho lò
điện này ta cần dùng sáu van thyristor C358 do hãng G.E của Nhật
Bản chế tạo.