[Đồ Án] Thiết Kế Máy Phát 3 Pha - Hệ Thống Ổn Định Cho Máy Phát phần 10 pdf

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

100
Ngược lại, khi phụ tải của máy phát tăng lên làm cho U
mf
giảm và I
mf
tăng
thì mạch điều khiển cần phải tự động tăng U
đk
để tăng U
kt
dẫn đến tăng U
mf
đến
mức ổn định điện áp.
Như vậy nguyên lý ổn áp ở đây là điện áp của máy phát giảm (U
mf
giảm )
dẫn đến U
ph.U
giảm , đồng thời U
ph.I
tăng ( có phản hồi dòng). Cho ta U
đk
tăng và
làm cho điện áp máy phát tăng đến điện áp ổn định. Ta có sơ đồ khối của mạch ổn
định điện áp như sau :

Hình III.23 Sơ đồ khối hệ thống ổn định điện áp máy phát.

III.6.2 Tính chọn khâu phản hồi dòng và phản hồi áp.
Ta có :

89 10

11 11 11
(. . . )
dk dat ph U ph I
RR R
UUUU
RR R
=− − +

Khi điện áp đầu cực máy phát U
mf
có giá trị nằm trong khoảng
0,95.U
fđm
<U
mf
<1,05.U

fđm
. thì khâu phản hồi dòng điện không làm việc vì trong
vùng điện áp này điện áp ra U
1
của bộ chỉnh lưu phản hồi dòng nhỏ không đủ làm
dẫn thông Diod ổn áp D
Z2
ta có :


89
.
11 11
(. . )
dk dat ph U
RR
UUU
RR
=− −

Trị số điện áp đặt :
U
đặt
= K
CA
.(+U
N
) = K
CA
.12 (V)

Với K
CA
< 1.
Dòng điện pha định mức là I
fđm
= 17,32(A). Nên chọn biến dòng có
I
1đm
>1,1.I
fđm
= 1,1.17,32 = 19,05(A).
a.Tính khâu phản hồi dòng :
*Chọn máy biến dòng :
Như vậy chọn máy biến dòng hạ thế kiểu đúc Êpôxy loại CT-0,6 do công ty
thiết bị đo điện (EMIC) chế tạo BD1 trong [11] có các thông số như sau :
-Điện áp định mức : U
đm
= 0,6(kV) = 600(V).
-Dòng điện sơ cấp định mức : I
1đm
= 50(A).
Điều khiển Cuộn KT MFĐ
U
ĐK
ph.u
ph.i
U
kt
U
mf

U
đặt
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

101
-Dòng điện thứ cấp định mức : I
đm
= 5(A).
-Công suất định mức ở cấp chính xác 0,5 : S
đm
= 2,5(VA).
Điện áp ra của bộ chỉnh lưu cầu phản hồi dòng :


CLi i fdm bd cl
UKIKK=

Trong đó : K
bd
=
5
50
= 0,1 : Hệ số biến dòng.
K
cl
= 2,34 : Hệ số chỉnh lưu cầu ba pha.
Chọn : K
i
= 1,2 : Hệ số phản hồi dòng.
Vậy

. . . 1,2.17,32.0,1.2,34 4,86 ( )
CLi i fdm bd cl
UKIKK V== =

Điện áp xoay chiều trước chỉnh lưu là :

4,86
2,08 ( )
2,34
CLi
s
cl
U
UV
K
===

Dòng điện thứ cấp máy biến dòng :

2
55
. 17,321. 1,732 ( )
50 50
fdm
I
IA== =

Giá trị điện trở R
i
:

2
2,08
1, 2 ( )
1, 732
s
i
U
R
I
== = Ω

*Chọn Diod ổn áp :
Chọn Diod ổn áp D
Z2
mã 1N7469 có các thông số sau :
-Công suất định mức : P
đm
= 500(mW).
-Điện áp ổn áp của D
Z2
: U
Z2
= 4,3(V).
R
V1
= 10(kΩ).
Chọn 6 Diod của bộ chỉnh lưu phản hồi dòng :
Điện áp ngược lớn nhất : U
ND

= 6 .4,86 = 11,9(V).
+Chọn 6 Diod loại 1N4009 có các thông số như sau :
-Dòng điện định mức : I
đmD
= 10(mA).
- Điện áp ngược lớn nhất : U
ND
= 25 (V).
-Điện áp rơi trên Diod : U
D
= 1(V).
b.Tính chọn khâu phản hồi áp :
*Chọn máy biến áp phản hồi có công suất bé với :
-Điện áp phía sơ cấp : U
1
= 400(V).
-Điện áp phía thứ cấp : U
2
= 4,5(V).
Điện áp ra của bộ chỉnh lưu cầu phản hồi áp là :
U
CL
= K
CL
.U
2
= 2,34.4,5 = 10,53(V).
Trên thực tế thì điện áp dây đầu cực máy phát lớn nhất có thể đạt 440V. Khi
đó điện áp pha lớn nhất đạt được là :

440
. .230,94 254,03 ( )
400
dmax
fmax fdm
ddm
U
UU V
U
== =

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

102
Điện áp đầu ra lớn nhất của bộ chỉnh lưu phản hồi áp là :

2
254,03
. . .4,5.2,34 11,58 ( )
230,94
fmax
CLmax CL
fdm
U
UUK V
U
== =

Chọn Diod :
Điện áp ngược lớn nhất : U

ND
= 6 .4,86 = 11,9(V).
Như vậy chọn 6 Diod của bộ chỉnh lưu phản hồi áp loại 1N4009 có các thông
số như sau :
-Dòng điện định mức : I
đmD
= 10(mA).
- Điện áp ngược lớn nhất : U
ND
= 25 (V).
-Điện áp rơi trên Diod : U
D
= 1(V).
*Chọn chiết áp R
V2
để đơn giản ta chọn R
V2
= R
V1
= 10(kΩ).
Dòng điện cực đại qua chiết áp R
V2
: I
max
=
3
2
11,58
1,16 ( )
10.10

CLmax
V
U
mA
R
==

Chọn dòng điện làm việc qua chiết áp R
V2
là : I
V2
= 0,95(mA).
Chọn A
3
là khuếch đại thuât toán TL084 .
*Tính các điện trở R
8
, R
9
, R
10
, R
11
.
Khi làm việc ở chế độ định mức thì :
U
d
= U
kt
= 65(V).

U
do
= 70,52(V).
Ta tính được
65
0,922
70,52
d
do
U
cos
U
α
== =

Điện áp điều khiển định mức :
U
đk
= U
bh
.cosα = 11.0,922 = 10,14(V).
Và khi máy phát làm việc ở chế độ định mức thì :

11 11
.
89
(. . )
ktdm dat ph U
RR
UUU

RR
=− −

Chọn U
đặt
= 10,5(V).
U
ph.U
= 1,8(V).
R
11
= 60(kΩ).
Từ phương trình trên ta có quan hệ :


11 9
8
11 . 9


dat
ph U dkdm
RRU
R
RU RU
=
−

Chọn R
11

= 60(kΩ) và chọn R
9
= 3(kΩ).
Tính được R
8
= 24,36(kΩ).
Chọn R
8
= 26(kΩ).
Tính R
10
:
Hệ số quá tải dòng cho phép của đầu cực máy phát :
K
qt
= K
imax
= 1,5.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

103
Điện áp của phản hồi dòng lớn nhất là :
U
imax
= K
imax
.I
fđm
.K
bd

.R
i
.K
CL
=
= 1,5.17,32.0,1.1,2.2,34 = 7,3(V).
Chọn dòng vào khuếch đại thuật toán A
3
là : I
A3
= 1(mA).
Vậy :
.Im
10
3
3
7,3
7,3 ( )
10
ph ax
A
U
R
k
I
−
≥==Ω

Chọn điện trở R
10

= 30 (kΩ).
Ta có sơ đồ hệ thống ổn định điện áp máy phát như sau :


























TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thiết kế máy điện - Trần Khánh Hà - Nguyễn Hồng Thanh.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2001
[2] Máy điện I - Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ
Nguyễn Văn Sáu.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

104
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1998
[3] Máy điện II - Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ
Nguyễn Văn Sáu.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2001
[4] Máy điện II - Trần Khánh Hà.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1997
[5] Công nghệ chế tạo máy điện và máy biến áp - Nguyễn Đức Sỹ
Nhà xuất bản giáo dục 1995
[6
] Điện tử công suất - Lê Văn Doanh - Nguyễn Thế Công
Trần Văn Thịnh.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2004
[7] Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất - Trần Văn Thịnh - 2004
[8] Khí cụ điện - Phạm Văn Chới - Bùi Tín Hữu - Nguyễn Tiến Tôn.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2004
[9] 1000 Tranzitor qu
ốc tế - Nguyễn Thế Cường.
Viện khoa học Việt Nam _Hà Nội 1987.
[10] Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 2005.
[11] Electric measuring instrument company (EMIC).

MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 1
Phần I : Giới thiệu về máy phát điện xoay chiều 3
I. Định nghĩa và công dụng 3
II. Đặc điểm và cấu tạo 3
II.1 Đặc điểm 4
II.2 Cấu tạo 5
III. Các đặc tính của máy phát đồng bộ 8
III.1 Đặc tính không tải 9
III.2 Đặc tính ngắn mạch và tỷ số ngắn mạch 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

105
III.3 Đặc tính ngoài và độ thay đổi điện áp máy phát 12
III.4 Đặc tính điều chỉnh 13
III.5 Đặc tính tải 13
III.6 Tổn hao và hiệu suất của máy điện đồng bộ 15
Phần II : Thiết kế tính toán điện từ và thiết kế kết cấu 17
Chương I. Tính toán và xác định kích thước chủ yếu 17
Chương II. Tính toán kích thước Stator, dây quấn Stator
và khe hở không khí. 20

Chương III.Tính toán cực từ Rôtor 30
Chương IV. Tính toán mạch từ 32
Chương V. Tham s
ố của dây quấn Stator ở chế độ định mức 37
Chương VI. Tính toán dây quấn kích từ và tham số mạch kích từ 42
Chương VII. Tính khối lượng, tính tổn hao và tính toán nhiệt 49
Chương VIII. Tính toán kết cấu 55
Phần III : Thiết kế sơ đồ và tính toán mạch ổn định điện áp 60
Chương I. Khái quát về hệ kích từ máy điện đồng bộ 60
I.1 Đại cương 61
I.2 Các loại hệ kích từ máy điện
đồng bộ 61
I.3 Giới thiệu các sơ đồ chỉnh lưu thường gặp 65
Chương II. Tính chọn thiết bị mạch động lực 81
II.1 Sơ đồ mạch động lực 81
II.2 Tính chọn các thông số của mạch động lực 82
II.2.1 Chọn van động lực 82
II.2.2 Chọn máy biến áp chỉnh lưu 83
II.2.3 Chọn các thiết bị bảo vệ 84
Chương III. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch đ
iều khiển
ổn định điện áp máy điện đồng bộ 87
III.1 Mạch điều khiển Thyristor đơn giản 87
III.2 Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển 88
III.3 Sơ đồ khối mạch chỉnh lưu 90
III.4 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 91
III.4.1 Giới thiệu một số sơ đồ trong các khâu. 91
III.4.2 Xây dựng mạch điều khiển. 100
III.5 Tính chọn thông số mạch đ
iều khiển . 105

III.5.1 Tính chọn biến áp xung. 105
III.5.2 Tính chọn tầng khuếch đại cuối cùng. 105
III.5.3 Tính chọn tầng so sánh. 106
III.5.4 Tính chọn khâu đồng pha. 107
III.5.5 Tạo nguồn nuôi. 108
III.6 Tính chọn khâu phản hồi. 110
III.6.1 Sơ đồ khâu phản hồi dòng. 110
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

106
III.6.2 Tính chọn khâu phản hồi dòng và phản hồi áp. 112
Tài liệu tham khảo 117