Đề án tốt nghiệp: Tìm hiểu chung về ắc-quy phần 2 ppsx

Đồ án môn học điện tử công suất




7

7

nhiều khi gặp khó khăn trong việc mở các van điều khiển , nhất là khi công suất
xung không đủ lớn .
3 . Chỉnh lu cầu một pha có điều khiển không đối xứng :

ở nửa chu kỳ đầu , khi
2
u > E , nếu có
xung tới mở tiristo T1 , xuất hiện dòng
chạy qua T1 , D1 .ở nửa chu kỳ sau , khi
2
u > E , nếu có xung điều khiẻn mở tiristo
thì T2 và D2 thông, cho phép dòng qua tải
Điện áp trung bình đặt lên tải:
)cos( 1UdoUd 2
với
2
U90Udo ,
Với Udo là điện áp chỉnh lu khi không điều khiển
Điện áp ngợc lớn nhất đặt lên van
2UUn
2
max

Dòng hiệu dụng qua tiristo :



2
II
dT

Dòng hiệu dụng qua diode :




2
II
dD

Dòng trung bình qua diode :
dtbD
I
2
I





Dòng trung bình qua tiristo :

2
I
tbT d
I

* Nhận xét : Ngoài những u điểm của sơ đồ cầu đối xứng thì ở sơ đồ cầu không
đối xứng ,việc điều khiển mở các tiristo là đơn giản hơn . Mặt khác , sơ đồ này sử
dụng một nửa số van là diode và một nửa số van là tiristo nên giá thành của van
giảm . Vậy ta dùng sơ đồ chỉnh lu cầu một fa có điều khiển không đối xứng để
thiết kế nguồn nạp cho ăc-quy .





E
R
T1
D1
T2
D2
U2
t
U,I
E
Id
Ud

T1,D1
T2,D2 T1,D1

Đồ án môn học điện tử công suất




8

8


B . Tính toán mạch chỉnh lu :
1 . Tính toán chọn van :
-Dòng hiệu dụng qua tiristo



2
II
dT

-Dòng hiệu dụng qua diode



2
II
dD

Khi
6


:
)(A108
6
1
1100I
D


)(, A391
6
1
1100I
T

- Điện áp ngợc lớn nhất đặt lên van
22UUn max
- Điện áp chỉnh lu trung bình khi không tải
)cos(

1
2U
U
2
do

Mặt khác UbaUvUU
ddo

Trong đó : Uv là điện áp rơi trên van khi
van dẫn

d
U là điện áp trung bình trên tải
Uba = Ur +
L
U là sụt áp trên điện trở
và điện kháng máy biến áp
-Tính sụt áp trên máy biến áp : Máy biến áp
công suất cữ chục KVA thuộc loại MBA
công suất nhỏ ,sụt áp trên điện trở khoảng
4%Ud , sụt áp trên cuộn kháng khoảng 1,5% Ud.
Vậy Uba = 4%Ud + 1,5%Ud = 5,5%Ud
- Sụt áp trên van khi van dẫn : lấy sụt áp trên mỗi van khoảng 1,7V
Uv = 1,7.2 = 3,4V

do
U
d
U + 5,5%Ud + 3,4V = 1,055
d
U + 3,4
E
R
T1
D1

T2
D2
U2
U,I
E
Id
Ud
T1,D1
T2,D2 T1,D1

Id
I T1
I T2
I D1
I D2






Đồ án môn học điện tử công suất




9

9

)(,,
)(,
)cos(
),,(
)cos(
.
max
V5394284662UU
V8466
21
4
3
U
055
1
21
U
U
2n
ddo
2

* Chọn van : hệ số dự trữ về áp Ku = 1,6
Hệ số dự trữ về dòng Ki=1,8
. Điện áp ngợc của van có tính đến hệ số dự trữ :
)(,,.,.
max
V25151615394KuUU
NN

Dòng định mức qua diode :
)(,,.,. A41948110881II
DDm

Ta chọn loại diode 1N3976 có các thông số nh sau :
Imax = 250A ; Un = 200 V ; Uv = 0,6V
.Dòng định mức qua tiristo :
A316481391I
mT
,,.,

Với điều kiện làm mát tự nhiên thì dòng làm việc của tiristo chỉ bằng một fần ba dòng
cho fép qua nó . Do đó , dòng cho fép qua tiristo là : 164,3.3 = 492,9A
Ta chọn loại tiristo NLC510E có các thông số nh sau :
Imax = 550A ; Un = 500V ; Uv = 1,5V ; Igmax = 150mA ; Ugmax = 6,5V .
Bảo vệ quá áp cho tiristo :
Trong quá trình hoạt động van có thể fải chịu các xung điện áp rất lớn so với điện áp
mà van có thể chịu đợc . Các xung điện áp đó có thể là do các nguyên nhân sau :
- Xung điện áp do quá trình chuyển mạch van
- Xung điện áp từ fía lới xoay chiều mà nguyên nhân thờng gặp là do tải có điện

cảm lớn trên đờng dây
- Xung điện áp do cắt đột ngột máy biến áp non tải .
Để bảo vệ van khỏi các xung điện áp ta dùng mạch RC
mắc song song với tiristo nh hình bên . Khi có xung điện
áp trên bề mặt tiếp giáp của van , mạch RC mắc song song
với van bán dẫn tạo mạch vòng fóng điện tích tránh sự quá
áp trên van .
Theo kinh nghiệm ngời ta thờng chọn các thông số RC có giá trị :
R = 10 ; C = 1F

2. Tính toán MBA cho mạch chỉnh lu :

* Tính công suất MBA :
Điện áp chỉnh lu không tải :

do
U =
d
U +
ba
UUv = 2,1 +1,055
d
U

do
U = 2,1 + 1,055 . 50 = 54,95 (V)

do
P =
do

U .
d
I = 54,95 . 100 = 5495 (W)
H
h
e
a
c
D
b
T
R C
Đồ án môn học điện tử công suất




10

10

Công suất của MBA :

ba
S = Ks .
do
P = 1,23 . 5,495 = 6,76 KVA
Trong đó Ks là hệ số công suất MBA . Lấy Ks= 1,23 ( Sách hớng dẫn thiết kế
thiết bị điện tử công suất )
* Tính thông số áp dòng của các cuộn dây:

- Điện áp cuộn thứ cấp :
- Điện áp cuộn sơ cấp : U1 =220 V
- Dòng chạy trong cuộn thứ cấp : A391II
T2
,
-Dòng chạy trong cuộn sơ cấp : A7302207661US1I
ba
,/,/
* Tính toán dây quấn :
-Số vòng cuộn sơ cấp :
BQfef444
1
U
1W
,


trong đó : Qfe là tiết diện trụ Qfe =
2
cm349
502
6760
6
fm
Sba
Kq ,


với : m là số trụ MBA
Kq là hệ số fụ thuộc fơng thức làm mát

Chọn loại tôn có B = 1,5 T


134
105134950444
220
1W
4


.,., ,
vòng
-Số vòng cuộn thứ cấp :
40
105134950444
4
65
2W
4


.,., ,
,
vòng
-Tiết diện dây sơ cấp : chọn J = 2,75A/mm
2


2
mm211752730J1I1Scu ,,/,/

đờng kính dây sơ cấp : mm7731S41d ,/.
-Tiết diện dây thứ cấp :

mm562S42d
mm233391J2I2Scu
2
,/.
,,/



* Tính kích thớc mạch từ :
mạch từ dùng tôn silic có trọng lợng riêng 7,5kg/dm
3

- Chọn trụ hình chữ nhật :diện tích Q=a.b=49,3cm
2

- Chọn các lá thép có độ dày là 0,4mm
- Theo các công thức kinh nghiệm nh sau :
b/a = 1,5 ; c/a =2 ; h/a = 2,5 ; e/a = 0,5
(Sách hớng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất )
)(,
)cos(
),,(
)cos(
.
V465
21
22U0551

21
U
U
ddo
2







Đồ án môn học điện tử công suất




11

11

a = 5,7cm ; b = 8,6cm ; c = 11,5cm ; h = 14,3 cm ; e = 2,87 cm
D = 2a + c =22,96 cm ; H = h + 2e = 20cm
* Tính kết cấu dây quấn :
-Số vòng dây của mỗi lớp :
với sơ cấp : Wl1 = h/d1 = 143/3,77 38 vòng
với thứ cấp : Wl2 = h/d2 = 143/6,5 = 22 vòng
Vậy số lớp cuộn dây sơ cấp : N1 = W1/Wl1 =134/38 4 lớp
Số lớp cuộn dây thứ cấp : N2 = W2/Wl2 = 40/22 = 2lớp
-Bề dày mỗi cuộn dây

Sơ cấp : B1 = d1.N1 + cd .N1 = 3,77.4 +0,1.4 = 15,48mm
Thứ cấp : B2 = 6,5.2 + 0,1.2 = 13,2 mm
Trong đó cd là chiều dày lớp cách điện ( cd = 0,1mm )
- Tổng bề dày các cuộn dây :
B = B1 + B2 + cd + cd
n
= 15,48 + 13,2 + 1 + 0,1 = 29,78mm Trong đó
cd là chiều dày cách điện trong ( cd = 1mm) cd
n
là chiều dày cách điện ngoài
( cd
n
=0,1mm)
* Tính khối lợng đồng và sắt :
. ;.mfeVfeMfe
3
cm843673baD2bah2Vfe ,
kg5271084367357Mfe
3
,.,.,


.
3
dmkg98mcumcuVcuMcu /,;.
2l2Scu1l1ScuVcu
1l Dtb1W ; Dtb=(Dt1 + Dn1)/2
Dt1 = cm4210106875cdba
22
t

22
,,,,

cm547122111341Dtb1W1l
cm2112971142101Dtb
cm97114010377042101Ncd1d1Dt1Dn
,,
,/),,(
,).,,(,).(




l1 là chiều dài dây quán sơ cấp
chiều dài dây quấn thứ cấp l2 đợc tính nh sau:

cm6513910811402Dtb2W2l
cm08112741142102Dtb
cm74112Ncd2dDt2Dn42102Dt
,,
,/),,(
,).(;,




trong đóDt,Dn là đờng kính trong và ngoài của cuộn dây (sơ và thứ cấp )
Dtb là đờng kính trung bình của cuộn dây (sơ và thứ cấp )
2l2Scu1l1ScuVcu =11,2.47125 + 33,2.13916,5 = 0,99dm
3

Vậy m
cu
= 0.99.8,9 = 8,9kg
*Tính sụt áp bên trong MBA :
chọn dây sơ cấp có đờng kính d1 = 4,1mm và điện trở trên một đơn vị chiều dài
là ro = 0,00123/m.
Đồ án môn học điện tử công suất




12

12

Dây thứ cấp có d2 = 6,5mm ; ro = 0,000811/m
- Điện trở dây quán ở 75 C
o
là :
Sơ cấp : R1 = ( 1+ t)l1.ro = (1 + 0,004.75).47,125.0,00123 = 0,075
Thứ cấp : R2 = (1 + 0,004.75).13,9165.0,00811 = 0,015
- Sụt áp trên điện trở của MBA là :
Ur = [R2 + R1.(W2/W2)
2
].Id = 2,1V
- Sụt áp trên điện kháng của MBA là :
U =

XId

3
; 0167010
3
2
B
1
B
cdohr2W8X
722
,.])[/.(




trong đó cdo = 0,2mm là chiều dày cách điện các cuộn dây sơ và thứ cấp với nhau
U = 0,0167.100/

= 0,53V
Vậy tổng sụt áp trên MBA là : Uba = 0,53 + 2,1 = 2,63V