Chuyên đề tốt nghiệp: Tìm hiểu ngành điện tử công suất phần 3 doc

Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
13


trên nó. Tuy nhiên, nhờ tiếp điểm thờng đóng trong suốt quá trình này nên giây quấn kích từ
đợc nối ngắn mạch qua RT. Vì vậy năng lợng đợc tiêu tán qua RT để bảo vệ giây quấn
kích từ (RT là điện trở khởi động, có thể cho dòng rất lớn đi qua trong thời gian ngắn). ở giai
đoạn này thì bộ chỉnh lu vẫn hoạt động nhng cấp cho tải do tiếp điểm thờng hở làm hở
mạch vì vậy dòng kích từ qua dây quấn kích từ i
t
= 0.
Khi động cơ đạt đợc tốc độ gần bằng tốc độ đồng bộ thì côngtăctơ sẽ tác động. Lúc này
tiếp điểm thờng đóng, mở ra ngắt R
t
ra khỏi mạch con tiếp điểm thờng hở đóng lại nhờ vậy
bộ chỉnh lu sẽ cấp nguồn một chiều cho dây quấn kích từ vì vậy sẽ xuất hiện một momen
đồng bộ tác dụng tơng hỗ với momen không đồng bộ, tăng tốc cho đồng bộ để kéo roto đồng
bộ vào đồng bộ.
Vì một lý do nào đó mà động cơ cha thể vào đồng bộ mặc dù tốc độ vẫn cho phép vào
đồng bộ (côngtăctơ 2 vẫn đóng, côngtăctơ 4 vẫn mở thì mạch điều khiển sẽ giảm góc mở
của Thyristor để dòng điện áp ra của chỉnh lu). Nhờ đó tăng dòng kích từ qua dây quấn kích
từ vì vậy sẽ tăng momen đồng bộ và kéo roto vào tốc độ đồng bộ.
Nếu động cơ cha vào đợc đồng bộ và tốc độ không cho phép vào đồng bộ nữa thì
côngtăctơ 3 mở ra, côngtăctơ 4 đóng lại. Lúc đó i
t
= 0 và dây quấn kích từ lại đợc nối với R
t
.
Vì vậy muốn động cơ vào đồng bộ thì phải tìm hiểu nguyên nhân và cố gắng khắc phục để

động cơ đạt đợc tốc độ vào đồng bộ.
Nhận thấy mặc dù vẫn có điện áp phía một chiều xong đến khi động cơ đạt đợc tốc độ
vào đồng bộ thì mới xuất hiện dòng kích từ i
t
qua dây quấn kích từ. Khi phát hiện ra tốc độ
đồng bộ đạt đợc tốc độ vào đồng bộ thì côngtăctơ 2 sẽ tác động nhờ điện áp tác động V
hctt
=
f(n).











Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
14


II. Sơ đồ mạch điều khiển.
1. Sơ đồ

2. Nguyên lí
Do sử dụng 6 Thyristor trong mạch cầu 3 pha nên phải có 6 mạch điều khiển đề điều
khiển chúng. ở đây chỉ trình bày sơ đồ điều khiển của một Thyristor. Trong sơ đồ có khâu
đồng pha, khâu tạo điện áp tựa, khâu so sánh, khâu tạo xung chùm, khâu khuyếch đại xung
biến áp xung và phần thực hiện điện áp điều khiển.
Biến áp đồng pha có điện áp sơ cấp lấy từ thứ cấp biến áp mạch lực. Cuộn sơ cấp đấu tam giác để
tăng góc điều khiển cho các thyristor Thứ cấp biến áp điều khiển gồm 6 cuộn dây và có điểm trung tính
. Mỗi cuộn dây dùng để tạo ra một điện áp đồng pha có biên độ phù hợp để điều khiển một thyristor trên
mạch lực.
Bộ tạo xung răng ca tạo ra một xung răng ca tuyến tính nhờ sự phóng nạp của tụ C
1
qua các
tranzito Tr
1
và Tr
2
. Khi Tr
1
khoá, tụ C
1
đợc nạp điện áp từ nguồn +E qua Tr
2
tạo ra xung răng ca, khi
Tr
1
mở bão hoà tụ C
1
phóng điện qua Tr
1
về 0.

Bộ tạo nguồn điều khiển là giá trị điện áp đợc thiết lập nhờ điện áp đặt trên biến trở VR
1
cộng với
điện áp phản hồi đa về từ máy phát tốc thông qua bộ điều chỉnh PI và bộ hạn chế tín hiệu dòng điện. Giá
trị điện áp này thay đổi tuỳ thuộc vào tốc độ của động cơ đồng bộ BĐ.
Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
15


Khâu so sánh có hai đầu vào là xung răng ca và điện áp điều khiển đợc tạo ra bởi việc cộng hai
điện áp là điện áp đặt lấy trên biến trở VR
1
và điện áp phản hồi lấy từ máy phát tốc thông qua bộ điều
chỉnh tỉ lệ tích phân PI. Tín hiệu này sau đó đợc đa qua khâu hạn chế dòng rồi mới đa tới bộ so sánh
để bảo vệ các thiết bị không bị ảnh hởng bởi sự quá dòng. Đầu ra của bộ so sánh là các xung chữ nhật.
Giá trị lôgic 1 đạt đợc khi xung răng ca lớn hơn điện áp điều khiển. Khoảng rộng của các xung chữ
nhật này phụ thuộc vào sự thay đổi của điện áp điều khiển. Điện áp phản hồi càng nhỏ thì độ rộng xung
càng lớn. Điều này làm thay đổi góc mở của các thyristor trên mạch lực.
Để đảm bảo mở chắc chắn các thyristor trên mạch lực dùng bộ tạo xung chùm bằng vi
mạch 555. Sau đó đa vào cổng và (cổng AND) để trộn với xung chữ nhật ở đầu ra bộ so sánh.
Chu kỳ của xung chùm có thể chọn lựa để phù hợp với các thyristor đã có.
Khâu khuếch đại sau cùng dùng sơ đồ đấu Dalingtơn với hai tranzitor. Khâu này có nhiệm vụ khuếch đại
tín hiệu điều khiển các tiristo trớc khi đa vào cực điều khiển của chúng. Khuếch đại ở đây là việc tạo ra
đủ công suất để mở các thyristor.
Tín hiiêụ điều khiển sau đó đợc đa qua máy biến áp xung. Biến áp xung có nhiệm vụ cách ly
mạch lực với mạch điều khiển. Mục đích là để đảm bảo các thiết bị trong mạch điều khiển không bị ảnh
hởng bởi điện áp cao từ mạch lực. Ngoài ra biến áp xung còn làm nhiệm vụ phối hợp trở kháng giữa
tầng khuếch đại xung và cực điều khiển van lực.

Trên mạch điều khiển còn có các rơle: RL1 và RL2 làm nhiệm vụ điều khiển các tiếp điểm của
chúng đóng cắt các côngtăctơ CTT1 à CTT2 trên mạch lực. Điều này đợc tạo ra nhằm đáp ứng yêu cầu
công nghệ là tự động cấp kích từ cho động cơ đồng bộ. Còn bộ tạo trễ dung vi mạch 555 để tạo thời gian
trễ khi cấp quá kích từ cho động cơ.















Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
16


Chơng 4:
Tính toán mạch lực.
I. Tính toán van động lực.
1. Chọn van động lực.
Các van động lực đợc chọn dựa vào các yếu tố cơ bản là dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều

kiện tỏa nhiệt, điều kiện làm việc.
* Điện áp ngợc cơ bản của van.
U
d
2,45

U
nmax

=

k
nv

=

k
vn
.
k
u

=

2,34
. 130

=

136,11

k
nv
= 2,45 : hệ số điện áp ngợc
k
u
= 2,34 : hệ số điện áp tải.
U
2
, U
2
, U
max
: điện áp tải, điện áp nguồn xoay chiều, điện áp ngợc của van.
Để chọn van theo điện áp hợp lí thì điện áp ngợc của van cần chọn phải lớn hơn điện áp
làm việc, chọn qua hệ số dự trữ k
dtu
= 2.
U
nv
= k
dtu
. U
nmax
= 272,22 (V).
* Dòng làm việc của van đợc tính theo dòng hiệu dụng
I
lv
= I
hd

= k
hd
. I
d
=
3
d
I

Có: U
ktmax
= 130V
U
ktđm
= 75V
P
kt
= 24 . 10
3
W
I
ktđm
=
ktdm
kt
U
P
=
75
10.24

3
= 320 (A)
R
kt
=

ktdm
ktdm
I
U

= 234,0
320
75

I
ktmax
= A
R
U
kt
ktdm
556,555
234,0
130

Vậy dòng làm việc của van là:
I
lv
=

A
I
d
2,185
3
556,555
3


Với các thông số làm việc trên và chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt
với đầy đủ diện tích toả nhiệt, không quạt đối lu không khí: thông số cần có của van động
lực:
U
nv
= 2. U
lv
= 272,22 V
Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
17


U
đmv
= k
i
. I
lv
= 185,2 . 1,2 = 222,24 A.

(Chọn hệ số dự trữ dòng điện k
i
= 1,2).
Ta đợc Thyristor C184C có các thông số sau:
U
nmax
= 300V
I
đm
= 300A
dòng đỉnh I
pikmax
= 300mA.
áp xung điều kiển: U
g,max
= 3,0
dòng tự giữ: I
h,max
= 500mA
dòng dò: I
rmax
= 20mA
U
max
= 1,8.
sV
d
d
t
u

/200
Thời gian chuyển mạch (mở và khóa) t
0
em
= 10s.
T
max
= 125
0
C
2. Tính toán máy biến áp
Chọn máy biến áp 3 pha, 3 trụ sơ đồ đấu dây /Y làm mát bằng không khí tự nhiện.
Tính các thông số cơ bản:
+ Tính công suất biểu kiến của máy biến áp:
Công suất tối đa của tải P
đmax
= U
đ0
. I
đ
= 158,8 . 555,556 = 88,22KW
Công suất máy biến áp nguồn S
ba
= 1,05 P
đ
= 92,631 KVA
S = K
s
. P
đ

= K
s
.
3
3
10.647,29
85,0
10.24.05,1


P

+ Điện áp pha sơ cấp máy biến áp:
U
p
= 380V
+ Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp:
Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải:
U
đ0
. cos(
min
) = U
đ
+ 2. U
v
+ U
đn
+ U
ba

+ U


Trong đó:

min
= 10
0
là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lới.


U
v
= 2,8V là sụt áp trên Thyristor
U
đn
= 0 là sụt áp trên dây nối.
U
ba
= U
r
+ U
x
là sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp.
U

là sụt áp do hiện tợng chuyển mạch gây ra khi điện kháng phía X
c
là đáng kể
chọn U

= 9% . U
đ
= 11,7V.
Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
18


Chọn sơ bộ:
U
ba
= 7%. U
đ
= 7% . 130 = 9,1V
Từ phơng trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:
U
đ0
=
V
UUUUU
badlvd
8,158
)10cos(
7,11,1908,2.2130
)cos(
2.2
0
min

Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:
U
2
= 63,67
34,2
8,158
0

u
d
k
U

+ Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp:
I

2
= AI
d
6,453556,555.
3
2
.
3
2

+ Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp:
I
1
=
AI
U
U
47,806,453.
380
63,67
.
2
1
2


a. Tính sơ bộ mạch từ (xác định kích thớc bản mạch từ).
+ Tính tiết diện sơ bộ trụ.
Q
Fe

= K
Q
.
mf
S
ba

Trong đó: K
Q
là hệ số phụ thuộc phơng thức làm mát, lấy K
Q
= 6
M là số trụ của máy biến áp
F là tần số xoay chiều, ở đây f = 50Hz
Thay số ta đợc:
Q
Fe
= 147,62
+ Đờng kính trụ:
d = cm
Q
Fe
7,13
62,147.4
.4



Chuẩn đoán đờng kính trụ theo tiêu chuẩn d = 14cm
+ Chọn loại thép 330 các lá thép có độ dày 0,5mm

Chọn mật độ từ cảm trong trụ B
t
= (T)
+ Chọn tỷ số m = 3,2
d
h
, suy ra h = 2,3 . d = 32,2cm
Ta chọn chiều cao trụ là 32 cm.
b. Tính toán dây quấn.
+ Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp.