Đề án tốt nghiệp: Hướng dẫn Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ phần 4 potx

Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
19- 19 -
a- Tính toán chiều cao sơ bộ của trụ :
Dựa vào công thức kinh nghiệm:




hq
T
l


4

Trong đó :
+T
hq
:Tiết diện hiệu quả T
hq
=Q.
+ :là hệ số quan hệ giữa chiều cao và chiều rộng của biến áp, thờng bằng
1,151,35.Ta chọn =1,2.
- Suy ra :
)(26
2,1
14,3
78
4
14,3 cml

b/ Tính trọng lợng của trụ:
G
t
=cS
T

b
l
Trong đó : +c: Số trụ (c=3).
+S
T
: Tiết diện trụ: S
T
=Q=78 (cm
3
).
+
b
: Tỷ trọng tôn silic (
b
=7,5kg/dm
3
).
Vậy trọng lợng của trụ là :
G
T
=30,787,52,6=45,6 (kg).

c/ Tính gông:

Chọn a=9,5 cm
2
.
l
G
= 26x2 -9,5 = 42,5 (cm)
T
G
=Q=78 (cm
2
).
Trọng lợng gông:
l

a
b


1

1



1

2


1

2


1

2


1

l
G

a
a
l

Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
20- 20 -

G
g
=tT
G

b
l
G

Trong đó:
t: Số gông (t=2)
T
G
: Tiết diện gông.

b:
: Tỷ trọng tôn silic.
l
G
: Chiều dài của gông.
Thay số vào ta có :
G
g
= 20,787,54,35=50 (kg).
Trọng lợng lõi thép MBA:
G=G
T
+G
g
=45,6+50=95,6 (kg).

d/ Số lá tôn:
-Số lá trụ :
704
1035,05,9
78
3
1




(lá)
-Số lá chắn đầu ngắn:
470
1035,05,9
78
2
1




(lá).
-Số lá chắn đầu dài:
235
1035,05,9
78
1
1

(lá).
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
21- 21 -

CHUONG III
Thiết kế mạch điều khiển

1. Tính toán khâu đồng pha và nguyên lý hoạt động của mạch.

R1
R2
R3
RX1
OP1
+E
-E
D1
D2
+E
220V
a
a'
BADF
( II )
Ung

a. Nguyên lý hoạt động:

Khi sơ cấp của MBA đồng pha đợc nối vào lới điện (hình trên chỉ vẽ 1 pha của MBA
đồng pha). Lúc này thứ cấp của MBA xuất hiện hai điện áp U
a0
và -U
a0
có độ lớn bằng nhau
nhng ngợc dấu. Khi trong nửa chu kì đàu tiên điện áp đặt lên D1 dơng ( 0,7 V) và điện
ápđặt trên D2 âm. Kết quả là D1 dẫn còn D2 khoá. Trong nửa chu kì sau điện áp đổi cực
tínhdo vậy mà lúc này D1 khoá còn D2 dẫn. Các diode D1, D2 dẫn và khoá cùng với sự thay
đổi của điện áp thứ cấp làm cho điện áp cửa vào không đảocủa khuyéch đại thuật toán OP1
là nửa hình sin dơng trong cả chu kì. Điều chỉnh R
x1
để thay đổi điện áp U
ng1
vào cửa đảo
của OP1. Nếuđiện áp vào cửa không đảo U
I
U
ng1
thì U
D
=(U
I
-U
ng1
)0. Suy ra điện áp ra của
OP1 là U
II
0 (U

II
=(E-2)V ) và ngợc lại nếu U
D
=(U
I
-U
ng1
) 0 thì U
II
=-( E-2) V. Vì vậy mà
điện áp ra có dạng xung chữ nhật nh hình vẽ.










T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output voltage [V]
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
Dien ap dong pha sau chinh luu

Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
22- 22 -










b. Tính toán khối đồng pha
Vì f=50Hz nên: T=
50
1
= 0,021 s = 20 ms.
Do đó trong nửa chu kì của điện áp lới ta phải tạo ra điện áp răng ca sao cho :
t=t
p
+ t
n
=0,01 s
Trong đó :
+ t
p
:Thời gian phóng của tụ điện ;
+ t
n
:Thời gian nạp của tụ điện.

Trong thực té tính toán để có dải đièu khiển lớnn từ 0U
dđmax
thì t
n
t
p
hoặc là t
p
t
n
.
-Trong khuôn khổ của đồ án ta chọn t
n
t
p
cụ thể là:
t
n
= 0,5 ms.
t
p
= 9,5 ms.
-Với t
n
=0,5 (ms) ta phải điều chỉnh R
x1
sao cho :

01 ang
UU .

Trong đó



tU
a

sin212
0




03
1
9sin212105,0502sin212


ng
U


)(65,2
1
VU
ng

-Vì dòng yêu cầu vào OP1 nhỏ nên chọn R
1
=R

2
=10 (k).
Chọn R
3
=1(k).Ta có:
)(66,4
15
65,2
1
13
3
13
3
1






kR
RR
R
RR
ER
U
x
xx
ng

Cuối cùng ta chọn :R
x1
=010 (k) và điều chỉnh để R
x1
=4,66 (k).
+ Chọn D1,D2:
Time [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m
Output vol tage [V]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
23- 23 -
- Gọi I
d
là dòng chảy qua tải R
d
( chọn R
d
=56 ).Ta có:
)(2,0
56
129,0
A
R
U
I

d
d
d



Chọn I
lv
=25%.I
đmv
(dòng làm việc của van bằng 25% dòng điện định mức của van).
I
đmv
=4I
lv
=40,2=0,8 (A).
- Điện áp ngợc trên van :
34122222
abng
UU (V).
Với hệ số dự trữ là k=2 thì U
ngmax
=342=68 (V).
Chọn D1và D2 là loại D-1001 với I=1 (A) và U
ngnãx
=200 (V).
+ Tính dòng điện chạy ở thứ cấp của máy biến áp đồng pha:
I
3
=0,58I

d
=0,116 (A).

2. Khâu tạo điện áp răng ca

C1
DZ
OP2
+E
-E
R4
R5
D3
RX2
R6
+E
( II )
( III )


a/ Nguyên lý hoạt động
Điện áp đồng pha U
II
đợc đa vào cửa đảo của khâu tạo điện áp răng ca. Do điện áp ra
của khuếch đại tuyến tính phụ thuộc vào quan hệ:

U
ra
= K
0

. (-U
II
+ U
+
)
Trong đó: U
+
là điện áp đặt ở cửa không đảo;
K
0
là hệ số khuếch đại của bản thân OP2 và K
0
là rất lớn.
Khi U
II
< 0 thì D3 thông dẫn đến U
D
= ( U
+
- U
II
) > 0
Suy ra U
III
> 0 và tụ C1 đợc nạp thông qua R5 và D3 về OP1 với dòng nạp:
I
C
= I
2
- I

2

Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
24- 24 -
Trong đó: I
C
, I
2
, I
2
, đợc kí hiệu nh trên hình vẽ.

2424
2
15
xx
RRRR
E
I





55
3
'
2
5,13
0

RR
UU
I
DII


;
Với: U
D3
là điện áp rơi trên D3. Chọn bằng 0,5 V
U
dII
= (E- 2)= 13 V
Điện áp U
III
chính là điện áp trên tụ C1
U
r
= U
C
=


dt
RRRC
dtI
C
X
C
)

155,13
(.
1
.
1
24511

U
r
= U
C
=
1245
).
155,13
(
C
t
RRR
X


- Diot ổn áp D
Z
có nhiệm vụ không cho điện áp trên tụ nạp quá U
DZ
. Chọn loại Diod có
U
DZ
= 10V

Nếu gọi t
n
là thời gian nạp của tụ thì ta có phơng trình sau:
U
Z
=
1245
).
155,13
(
C
t
RRR
n
X


Khi U
II
>0 D
3
khoá U
ra
= 0 tụ C sẽ phóng điện về âm nguồn của OP
2

Với dòng điện phóng I
p
=
24 X

RR
E


Điện áp trên tụ giảm dần theo hàm :
U
r
= U
Zp
=
DZ
X
DZ
X
U
CRR
t
Udt
CRR







124
124
).(
15

).(
15

Gọi t
p
là thời gian phóng của tụ điện ta có :
U
r
=
DZ
X
p
U
CRR
t



124
)(
15
(2)
với U
DZ
=10V và t
p
=9,5ms nh đã chọn, từ (2) ta có:

DZ
X

p
U
CRR
t


124
)(
15


10
)(
10.5,9.15
124
3



CRR
X

(R
4
+ R
X2
)C
1
= 14,25.10
-3

(3)
từ (1) ta có: