Thiết kế nguồn cấp điện cho động cơ một chiều kích từ độc lập, chương 4 doc

Chng 4: Tính chọn van và bảo vệ
van
1. Tính chọn van
Van là 1 thiết bị rất quan trọng trong mạch lực .Trong quá
trình làm việc,van rất nhạy với sự thay đổi của nhiệt độ,điện áp
và dòng điện
2 thông số để chọn van là điện áp và dòng điện
Điện áp ng-ợc lớn nhất đặt trên van:



VUU
ng
9,756309.6.6
2max

Chọn U
ngmax
= 757(V)
Điện áp ng-ợc mà van chịu đ-ợc là:
U
ngv
= k
dtU
.U
ngmax
= 1,4.757 = 1000 (V)
k
dtU
: hệ số dự trữ điện áp chọn k
dtU

= 1,4
-Để cho van bán dẫn làm việc an toàn, nhiệt độ làm việc
của van không v-ợt quá trị số cho tr-ớc, vì vậy cần có
ph-ơng thức làm mát cho van. Có 3 ph-ơng pháp làm mát
là:
+ làm mát bằng gió tự nhiên
- Khi van bán dẫn đ-ợc làm mắc vào cánh toả
nhiệt bằng đồng hay bằng nhôm, nhiệt độ của
van đ-ợc toả ra môi tr-ờng xung quanh nhờ bề
mặt của cánh toả nhiệt. Sự toả nhiệt nh- trên là
nhờ vào sự chênh lệch giữa cách tản nhiệt với
môi tr-ờng xung quanh khi cách tản nhiệt nóng
lên, nhiệt độ xung quanh cánh tản nhiệt tăng lên
làm cho tốc độ ra không khí bị chậm lại với
những lí do vì hạn chế của tốc độ dẫn nhiệt khi
van bán dẫn đ-ợc làm mát bằng cánh toả nhiệt
mà chỉ nên cho van làm việc với dòng điện I
lv
=
25% i
đm
+ Làm mát bằng thông gió c-ỡng bức
- - Khi có quạt đối l-u không khí thổi dọc theo
khe của cánh tản nhiệt nhiệt độ xung quanh cánh
tản nhiệt thấp hơn tốc độ dẫn nhiệt ra môi tr-ờng
tốt hơn, hiệu suất cao hơn. Do đó cho van làm
việc với dòng điện
- I
lv
= 35%i

đm
+ Làm mát bằng n-ớc:
- - Khi làm mát bằng n-ớc hiệu suất trao đổi nhiệt
tốt hơn, cho phép làm việc với dòng điện I
lv
=
90% i
đm
. Quá trình làm mát bằng n-ớc phải đảm
bảo xử lý n-ớc không dẫn điện. Bằng cách khử
ion trong n-ớc hoặc giảm độ dẫn điện của n-ớc (
tăng điện trở n-ớc) theo nguyên tắc chiều dài
hay giảm tiết diện đ-ờng cong ống dẫn n-ớc ta
có thể coi độ dẫn điện của n-ớc không đáng kể.
*Ta chọn chế độ làm mát bằng thông gió tự nhiên.
Trong chế độ này thì I
lv
= 25% i
đm
trong đó:

A
I
I
d
lv
33,73
3
220
3

do đó I
đmv
= I
lv
.4 = 73,33.4 = 293,32 (A)
vì vậy ta phải chọn van chịu đ-ợc dòng điện là:
I
đmv
= k
đtI
.4 = 1,4.293,32 = 410,65 (A)
Từ các thông số tính toán ở trên ta chọn đ-ợc 3
Tiristor loại T
500-10 có các thông số
U
max
= 1000 V
I
đm
= 500 A
I
gm
= 400 mA
U
gm
= 8 V
U
v
=1V

dU/dt =100V/
s
di/dt = 20 A/
s
T
off
=120s
2. Tính bảo vệ van
Bảo vệ dòng điện cho van
+ Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo
vệ khi quá tải và ngắt mạch Tiristor, ngắn mạch đầu ra bộ
biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp, ngắn mạch đầu
ra ở bộ nghịch l-u
+ Chọn Aptomat có:
I
đm
= 1,1.I
1
= 1,1.253 = 278,3 (A)
+ Chỉnh định dòng ngắn mạch
I
nm
= 2,5.I
1
= 2,5.253 = 632,5 (A)
+ Dòng quá tải:
I
qt
= 1,5.I
1

= 1,5.253 = 397,5 (A)
Bảo vệ quá điện áp cho van
Tiristor cũng rất nhạy cảm với điện áp quá lớn so với điện
áp định mức, ta gọi là quá điện áp
*Ng-ời ta chia làm 2 loại nguyên nhân gây ra quá điện áp:
- Nguyên nhân nội tại: Đó là sự tích tụ điện tích trong các lớp
bán dẫn. Khi khoá tiristor bằng điện áp ng-ợc, các điện tích
nói trên đổi ng-ợc lại hàng trình tạo ra dòng điện trong
khoảng thời gian rất ngắn. Sự biến thiên nhanh chóng của
dòng điện ng-ợc gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong
các điện cảm. Do vậy giữa anot và catot của tiristor xuất hiện
quá điện áp.
- Nguyên nhân bên ngoài: Những nguyên nhân này th-ờng xảy
ra ngẫu nhiên nh- khi cắt không tải một máy biến áp trên
đ-ờng dây, khi có sấm sét
Để bảo vệ quá điện áp , ng-ời ta th-ờng dùng mạch RC nh- hình
vẽ
Mạch RC đấu song song với Tiristor nhằm bảo vệ quá điện áp do
tích tụ điện tích khi chuyển mạch gây nên.
Mạch RC đấu giữa các pha thứ cấp MBA là để bảo vệ quá điện
áp do cắt không tải MBA gây nên
* Các b-ớc tính toán
- Xác định hệ số quá điện áp theo công thức:

im
pim
Ub
U
k
.

.

- Xác định các thông số trung gian:
C
*
min
(k) , R
*
max
(k), R
*
min
(k)
- Tính di/dt

max
khi chuyển mạch
- Xác định điện l-ợng tích tụ Q= f(di/dt), sử dụng các đ-ờng cong
tra trong sổ tay tra cứu
- Tính các thông số trung gian
C = C
*
min
im
U
Q
2

R
*

min
Q
im
2
LU
R R
*
max
Q
im
2
LU
Trong đó L là điện cảm của mạch RLC

Trong m¹ch b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p ta chän R=80 C=0,25F