Thiết kế nguồn ổn áp một chiều công suất dùng trong phòng thí nghiệm

Đồ án tốt nghiệp

--

mở đầu
Nguồn điện một chiều đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ ứng
dụng trong sinh hoạt đến ứng dụng trong quốc phòng, công nông nghiệp,
các ngành khoa học kỹ thuật và trong sản xuất công nghiệp hiện đại.
Những năm gần đây, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh cha từng
thấy, nhất là lĩnh vực điện tử, tin học, tự động hoá, đo lờng điều khiển,
v.v các thiết bị điện tử trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, các
dụng cụ đo lờng tự động, các hệ thống điều khiển với độ chính xác cao, các
loại máy tính điện tử với tốc độ tính toán nhanh đợc ứng dụng trong công
nghiệp, trong đo lờng và điều khiển, v.v hầu hết đều cần một nguồn cung
cấp điện một chiều để hoạt động. Chính vì vậy đòi hỏi có một nguồn điện
một chiều tơng ứng; đáp ứng đợc những nhu cầu mới, nh có điện thế, dòng
điện lớn, kích thớc gọn nhẹ, làm việc tin cậy, chính xác, độ ổn định cao, khả
năng làm việc lâu dài, chịu đợc các điều kiện môi trờng làm việckhác
nhau. .. các nguồn điện một chiều này có thể là các loại pin, ắc quy, nhng
phổ biến hơn vẫn là nguồn điện một chiều đợc lấy sau bộ chỉnh lu. Do vậy
việc thiết kế một bộ nguồn cung cấp là rất quan trọng và thiết thực. Do đó
em đã đợc giao đề tài Thiết kế nguồn ổn áp một chiều công suất dùng
trong phòng thí nghiệm .
Để hoàn thành đồ án này, ngoài sự cố gắng của bản thân, còn có sự
giúp đỡ tận tình của thấy giáo Đỗ Trọng Tín. Trong đó cũng phải kể đến
những cuốn sách tài liệu tham khảo của các giáo s , tiến sỹ đã dày công
nghiên cứu , đợc nhà xuất bản KH-KT in ấn và phát hành. Điều đó đã tạo
điều kiện thuận lợi cho em đợc tiếp thu, học hỏi và nghiên cứu để đồ án của
em đợc hoàn thành ./.

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

1

ĐH Bách Khoa Hà Nội


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Nội dung đồ án gồm 4 chơng
Giới thiệu chung về nguồn ổn áp

Chơng I-

I- Giới thiệu về nguồn ổn áp
II- Sơ đồ cấu trúc bộ ổn áp một chiều
Tính chọn phơng án mạch lực

Chơng III-

Trình bày các sơ đồ chỉnh lu

II-

Nguyên lý hoạt động

III- Phân tích u nhợc điểm của từng phơng án

IV-

Đánh giá lựa chọn phơng án

Chơng III- tính toán và thiết kế mạch Lực
I-

Tính toán máy biến áp

II-

Tính chọn cuộn kháng lọc

III-

Tính chọn van

IV-

Tính bảo vệ quá dòng và quá áp

Chơng IV- Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
I-

Sơ đồ khối của mạch điều khiển

II-

Nguyên tắc điều khiển

III-

Chức năng và những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điều
khiển

IV-

Mạch điều khiển

Phụ lục - các sách tài liệu tham khảo

Chơng V -

Kết luận

Chơng I
Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

2


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Giới thiệu chung về nguồn ổn áp
I- Giới thiệu về nguồn ổn áp

Những năm gần đây, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh cha từng
thấy, nhất là lĩnh vực điện tử, tin học, tự động hoá, đo lờng điều khiển,
v.v các thiết bị điện tử trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, các
dụng cụ đo lờng tự động, các hệ thống điều khiển với độ chính xác cao, các
loại máy tính điện tử với tốc độ tính toán nhanh đợc ứng dụng trong công
nghiệp, trong đo lờng và điều khiển, v.v hầu hết đều cần một nguồn cung
cấp điện một chiều để hoạt động. Chính vì vậy đòi hỏi có một nguồn điện
một chiều tơng ứng; đáp ứng đợc những nhu cầu mới, nh có điện thế, dòng
điện lớn, kích thớc gọn nhẹ, làm việc tin cậy, chính xác, độ ổn định cao, khả
năng làm việc lâu dài, chịu đợc các điều kiện môi trờng làm việckhác
nhau... các nguồn điện một chiều này có thể là các loại pin, ắc quy, nhng
phổ biến hơn vẫn là nguồn điện một chiều đợc lấy sau bộ chỉnh lu.
II-

U1 ~

sơ Đồ cấu trúc bộ ổn áp một chiều

1

U2 ~

BA

2

3

Ud

LọC

CLĐK

Uđk

5
ĐK

4
TảI

U, I

* Chức năng các khối :
1- BA : Biến áp, làm nhiệm vụ biến điện áp nguồn U1 thành điện áp
xoay chiều U2 phù hợp cho bộ chỉnh lu, có cách ly với bộ chỉnh lu điều
khiển.
2- CLĐK : Chỉnh lu điều khiển biến điện áp xoay chiều U2 thành
điện áp một chiều và điều chỉnh đợc điện áp theo ý muốn.
Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

3


ĐH Bách Khoa Hà Nội

đồ án tốt nghiệp

--

3- lọc : làm nhiệm vụ lọc phẳng dòng điện sau chỉnh lu
4- Tải
5- ĐK : Điều khiển góc mở của các van

Chơng II

Tính chọn phơng án mạch lực
Để biến điện áp xoay chiều sang điện áp một chiều ta có nhiều phơng
pháp nh sử dụng bộ biến đổi một pha, ba pha hình tia, cầu ba pha
ở đây ta chỉ xét các phơng pháp sau :
1- Chỉnh lu điều khiển cầu 1 pha, tải R+L :

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

4


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Ud


0

2

i
i2

T1

id
L

T2

0
i

Ud

Ud
T4

R

T3

d

0

i T1,3




i
i T2,4

d





i
0

d

Id




* Giải thích nguyên lý :
Khi Id là dòng gián đoạn :
Dòng điện trên tải
Id =

Ud
R

IT =

1
2



U
I
2 .U 2
sin .d = d = d
R
2R
2

Khi Id là dòng liên tục : id = Id ;
Điện áp trên tải :
Ud = R.id Ud =

2 2 .U 2
cos


Điện áp ngợc cực đại đặt trên van :
Ungmax =

2 U2

Công suất máy biến áp :
SBA=1,23Pd
2 - Sơ đồ chỉnh lu cầu một pha không đối xứng, tải R+L :
Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

5


T1

®å ¸n tèt nghiÖp

--

§H B¸ch Khoa Hµ Néi

D1
R
Ud
L

T2

D2

D¹ng ®iÖn ¸p h×nh trang bªn.

§Ò tµi: ThiÕt kÕ nguån æn ¸p mét chiÒu

6


U

®å ¸n tèt nghiÖp

--

§H B¸ch Khoa Hµ Néi

id

d

id

a
Id

θ

iT1

θ
iD2

θ
iT2

θ
iD1

θ
i2

θ
UT2

θ
UD2

θ

§Ò tµi: ThiÕt kÕ nguån æn ¸p mét chiÒu

7


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

* Giải thích nguyên lý:
Khi = 1 cho xung điều khiển mở T1. Trong khoảng 1, 2 thì T1 và
D2 cho dòng chảy qua. Khi U2 bắt đầu đổi dấu, D1 mở ngay, T1 tự
nhiên khoá lại, dòng Id = id chuyển từ T1 sang D1.
Khi D1 và D2 cùng cho dòng chảy qua Ud = 0

Khi = 3 = ( + ) cho xung mở T2, dòng tải id = I d chảy qua D1 và
T2 đi ốt D2 bị khoá lại .
Trong sơ đồ này, góc dẫn của tiristor và điốt không bằng nhau.
Góc dẫn của điốt là :
D =( + )
Còn góc dẫn của tisristor là :
T = ( - ).
* Các công thức cơ bản :
Giá trị trung bình của điện áp tải:
Ud =



1
0

2.U 2 sin .d =

2 .U 2
(1 + cos )


Giá trị trung bình của dòng tải :
Id =

Ud
R

Giá trị dòng trung bình qua van :

1
I d .d = I d ( ) / 2
IT =
2 0

Dòng qua điốt :

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

8


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

ID =

1
2

+



I d .d = I d ( + ) / 2

0

Giá trị hiệu dụng của dòng chảy trong cuộn dây thứ cấp máy biến ap :
I2 =



2

1

I .d = I d . 1

d


Điện áp ngợc cực đại đặt lên van :
Ungmax =

2 .U2

Công suất máy biến áp :
SBA = 1,23Pd

3- Chỉnh lu điều khiển cầu ba pha, tải R+L :
Gồm 6 tiristor :

T1 , T2 , T3 , T4 , T5 , T6

- Đấu Katốt chung : T1, T3 , T5

- Đấu Anốt chung : T2 , T4 , T6

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

9


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

id
T1

T3

T5

T4

T6

T2

L

R

G

Ud


1

3

5


1

0

2

2

6

2

4



Điện áp trong tái Ud :
Ud = Id.R

Dòng điện qua tải Id :
Id =

Ud
R

Dònh điện chảy qua Thyristor và Điốt :
IT = I D =

1
I d .d
2

Điện áp ngợc cực đại đặt lên van và điốt Ungmax :
Ungmax = 2,45 U2
Công suất máy biến áp SBA :
SBA = 1,05 Pd
4- Chọn phơng án
Qua phân tích ở trên, với các sơ đồ chỉnh lu khác nhau ta thấy sơ đồ
chỉnh lu cầu một pha không đối xứng có:

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

10


ĐH Bách Khoa Hà Nội

đồ án tốt nghiệp

--

- Số van điều khiển ít, nên ít kênh điều khiển, vốn đầu t giảm, hệ
thống điều khiển đơn giản.
- Mạch lực đơn giản, đảm bảo kinh tế .
- Cùng một dải điều chỉnh thì cầu 1 pha không đối xứng điều chỉnh
chính xác hơn.
Những u điểm đó đủ đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật và thiết kế ngoài
ra nó còn có u điểm kinh tế.
Từ đó ta đi đến chọn phơng án dùng Sơ đồ mạch chỉnh lu cầu một
pha không đối xứng cho mạch lực.

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

11


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Chơng III

Thiết kế và Tính toán mạch lực
Qua phân tích và tính toán chọn phơng án mạch lực ở phần trênvới các
thông số kĩ thuật đã cho :
Số liệu:
U1 = 220V (10%) ,

f = 50Hz

Ud = 24V
Id = 35A
Kđmạch = 0,02
Cos = 0,6 ữ 0,85
Ta xây dựng đợc sơ đồ mạch lực hình trang bên .

A B C

AT

BA

BOX

T2

T1

D
1- 1Sơ đồ mạch lực:

D2

V
RS

Rf

Đề tài: Thiết kế nguồn ổnCK
áp một chiều
Rt

12


ĐH Bách Khoa Hà Nội

đồ án tốt nghiệp

--

Trong đó :
- áptômát AT : làm nhiệm vụ đóng cắt dòng từ lới điện cho MBA lực,
có bảo vệ quá dòng, quá áp và ngắn mạch
- Máy biến áp lực MBA : làm nhiệm vụ biến đổi điện áp lới U1 thành
điện áp U2 có giá trị phù hợp cho mạch chỉnh lu
- Mạch chỉnh lu gồm hai Thyristor T1, T2 ; hai điốt D1, D2 làm nhiệm
vụ chỉnh lu dòng xoay chiều U2 thành dòng một chiều
- Điện trở RS : làm nhiệm vụ lấy tín hiệu dòng điện phản hồi
- Điện trở Rf : làm nhiệm vụ lấy tín hiệu điện áp phản hồi
- Cuộn kháng san bằng CK : làm nhiệm vụ hạn chế các thành phần
sóng hài bậc cao và hạn chế vùng dòng điện gián đoạn
- Hộp điều khiển BOX : làm nhiệm vụ cấp các xung điều khiển cho các
van
2- Giải thích nguyên lý hoạt động của sơ đồ :
Đóng AT cấp nguồn cho máy biến áp.

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

13


ĐH Bách Khoa Hà Nội

đồ án tốt nghiệp

--

-

Khi = 1 mạch điều khiển cho xung điều khiển mở Thyristor T1. Trong
khoảng từ 1ữ2,hộp BOX cấp xung mở Thyristor T1 và Đ2, chúng cho
dòng chạy qua. Khi điện áp của cuộn thứ cấp MBA đổi dấu thì Đ1 mở
ngay, T1 tự nhiên bị khoá lại, dòng id= id chuyển từ T1 sang Đ1. Lúc này
Đ1 và Đ2 cùng cho dòng chảy qua, Ud = 0.

U-2

Khi = 3= + hộp BOX cho xung mở T2. Dòng tải id= id chảy qua Đ1 và
T2. Điốt Đ2 bị khoá lại.

-

id

iT1

Quá trình lập lại nh trên. Sơ đồ này chỉ dùng 2 Thyristor và 2 điốt nên
giá rẻ, dễ điều khiển.

* Sơ đồ dạng điện áp hìmh trang bên:






iT2

iĐ1

iĐ2

i2


Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

14




§H B¸ch Khoa Hµ Néi

i-

®å ¸n tèt nghiÖp

--

TÝnh m¸y biÕn ¸p lùc (MBA)

1- TÝnh m¹ch tõ :
Ta cã

Udo = Ud + Σ ∆Ud

Víi

Σ ∆Ud = ∆UBA+ ∆UCK + ∆Udvan

Trong ®ã :

§Ò tµi: ThiÕt kÕ nguån æn ¸p mét chiÒu

15


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

- UBA là tổn thất điện áp trên MBA, khoảng 4%
- UCK là tổn thất điện áp trên cuộn kháng, khoảng 1,5%

- Udvan là tổn thất điện áp trên các van dẫn, khoảng 2 V
Vậy có :
Udo = Ud + 0,04 Ud + 0,015Ud+ 2V
Udo = Ud + 0,055Ud + 2 V
Udo = 24 + 0,055ì24 + 2 V
Udo = 27,32 V
Vì điện áp lới dao động 10% nên ta chọn = 300.
* Tính U2 :
Udo =



U2 =

2.U 2
(1 + cos )

ì Udo
2 (1 + cos 30 )
0

;

Với cos300 =

3
2

3,14 ì 27,32

U2 =

2 (1 +

3 = 33 V
)
2

Mạch RC, ta sử dụng các chữ viết tắt sau đây :
Uđmp , Uimp : Giá trị cực đại cho phép của điện áp thuận - ngợc đặt lên
trên điốt hoặc Thyristor một cách chu kỳ.

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

16


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

* Tính I2 :
Sơ đồ mạch lc là cầu chỉnh lu một pha không đối xứng nên :
I2
= 1,11
Id

I2 = 1,11.Id = 1,11.35 = 38,85 A

* Tính I1 :
Tỷ số máy biến áp
KBA =

U 2 33
=
= 0,15
U 1 220

I1 = KBA.I2


I1 = 0,15ì38,85 = 5,83A

* Tính công suất biểu kiến của máy biến áp :
S = U2 . I2 = 33ì 38,85 = 1282 VA
Chọn mạch từ hình , tiết diện trụ đợc tính theo công thức :
Q = K.

S
(cm2)
c. f

Trong đó : K = 4 ữ 5 nếu là máy biến áp dầu
K = 5 ữ 6 nếu là máy biến áp khô
S - Công suất biểu kiến của máy biến áp (KVA , VA)
c - Số trụ, ở đây c = 1.

f - Tần số nguồn điện xoay chiều, f = 50 Hez

Ta sử dụng máy biến áp khô, lấy K = 6 .

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

17


Vậy có :

đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

1282
= 30 cm2
1.50

Q = 6.

2- Tính dây quấn :
Số vôn/vòng đợc tính theo công thức :
Vôn/vòng = 4,44.B.Q.f (vôn/vòng)
Trong đó :

B - là cờng độ từ cảm T (Tesla), chọn B = 1 T
Q- là tiết diện lõi sắt

f - là tần số dòng điện, f = 50 Hz
4,44 - là hệ số

Vậy :
Vôn/vòng = 4,44 ì1 ì 30 ì10-4 ì 50 = 0,66 Vôn/vòng
* Số vòng cuộn sơ cấp :
W1 =

U1
220
=
= 334 vòng
Von / vong 0,66

* Số vòng dây cuộn thứ cấp :
W2 =

U2
33
=
= 50 vòng
Von / vong 0,66

Theo tính ở trên :

I1 = 5,83 A
I2 = 38,85 A

Chọn mật độ dòng điện : J = J1 = J2 = 2 A/mm2
* Dây quấn sơ cấp :

Tiết diện dây quấn sơ cấp :
S1 =

I 1 5,83
= 2,9 mm2
=
J
2

Đờng kính dây quấn sơ cấp :
Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

18


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

4.S1
=


d1 =

4.2,9
= 1,9 mm
3,14

Ta chọn d1 = 2 mm .
* Dây quấn thứ cấp :
- Tiết diện dây quấn thứ cấp

S2 =

38,85
I2
=
= 19,425 mm2
2
J

Ta chọn là dây đồng bọc sợi thủy tinh, hình chữ nhật có kích thớc :
S2 = 2 ì 10 = 20 mm2

Vậy qua các thông số tính toán ở trên, theo tài liệu hớng dẫn Sách
Điện Tử Công Suất Tác giả : Nguyễn Bính , ta chọn MBA loại

40ì100, lõi hình , làm bằng tôn silíc 310 dày 0,35 mm có các kích
thớc sau :

a

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

2

19

B


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

a = 40 mm
h = 100 mm
c = 40 mm
C = 160 mm

a/2

c

a

c

a/2

H = 140 mm
B = 100 mm

II-

Tính cuộn kháng lọc

Điện áp và dòng điện sau khi đợc chỉnh lu vẫn bị nhấp nhô, dao động
với tần số f = 100 Hz, với hệ số đập mạch Kđm = 0,04. Vì vậy ta phải có
cuộn kháng san bằng để san phẳng điện áp nhấp nhô nói trên. Nhng
cuộn kháng phải có điện kháng vẫn đảm bảo Kđm = 0,04 ngay cả khi
điện cảm hay dòng tải có giá trị lớn nhất hay nhỏ nhất.
Biết Cos = 0,85

= 360
tg =


;

tg = tg360 = 0,75

Xt
Rt

Xt = Rt ì tg

Trong đó : Xt - là điện trở kháng trên tải
Rt - là điện trở của tải
* Tính điện trở Rt của tải :
Ta có

Rt =

Ud

, với Imax = Id = 35 A
I max

Thay số ta đợc :
Rt =

24
= 0,68
35

* Tính điện kháng Xt trên tải :

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

20

; Ud = 24 V


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Xt = Rt ì tg
Thay số ta đợc :

Xt = 0,68 ì 0,75 = 0,51

* Tính cảm kháng Lt của tải :
Cảm kháng của tải đợc tính theo công thức :
Lt =

Xt
2 f

Thay số ta đợc :
Lt =

0,51
= 1 ì 10-3 H
2 ì 3,14 ì 50

Điện áp áp ra của bộ chỉnh lu cầu một pha đợc triển khai thành chuỗi
Furie. Ta có thể bỏ các thành phần sóng hài bậc cao có biên độ nhỏ nếu
chỉ tính hai số hạng đầu sau dấu phẩy (,) :
U2 = Ud + 4 ì 2 U 2 cos(2t )
3

Gọi LT là điện kháng tổng cộng của tải Lt và cuộn kháng lọc L.
LT = Lt + L
Ta có điện kháng XL của cuộn kháng lọc đợc tính theo công thức :
XL = 2L
Biên độ sóng xoay chiều Bđ qua tải :
Bđ =

4ì 2
2

3 ì X T + Rt

2

U2

Biên độ sóng xoay chiều Bđ phải thỏa mãn điều kiện :
Kđm =



Bd
= 0,04
Ud
4ì 2
2

U d ì 3 ì X T + Rt

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

2

U 2 = 0,04

21

( với U2 = 33 V )

đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Thay số ta đợc :
4 ì 2 ì 33
2

24 ì 3 ì 3,14 X T + (0,68) 2

= 0,04

Giải phơng trình ở trên ta tính đợc Xt :



XT =

20,63

LT =

XT
XT
=
4 f
2

Thay số ta đợc :
LT =

20,63
= 0,033 H
4 ì 3,14 ì 50

Vậy cảm kháng của cuộn kháng lọc là :
L = LT - Lt
L = 0,033 10-3 = 0,032 H
L = 32 mH
II-

Tính chọn van và bảo vệ van

1- Tính chọn van:
Điện áp ngợc lớn nhất mà mỗi van phải chịu :
Uim =
Thay số ta đơc :

Uim =

2 . U2
2 ì 33 = 46,7 V

Dòng điện trung bình chảy qua mỗi van :
Itb =

Id
2

Itb =

35
= 17,5 A
2

Thay số ta đợc :

với Id = 35 A

Mạch lực có công suất nhỏ nên sử dụng phơng pháp làm mát tự nhiên,
cánh tản nhiệt gắn vào van, kết hợp với đối lu không khí để làm mát cho
van Thyristor với hiệu suất làm mát là 25%.
Khi đó dòng điện làm việc Ilv của van là :
Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

22


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Ilv =

I tb
25%

Ilv =

17,5
= 70 A
25%

Chọn van với hệ số dự trữ về điện áp Ku :
Hệ số dự trữ về dòng điện Ki :

Ku = 1,4
Ki = 1,2

Vậy van phải chọn van chịu đợc điện áp ngợc Ungtt :
Ungtt = Ku ì Uim
Thay số ta đợc :

Ungtt = 1,4 ì 46,7 = 66 V

Và dòng điện lớn nhất mà van phải chịu Ingtt là :
Ingtt = Ki ì Ilv
Thay số ta đợc :
Ingtt = 1,2 ì 70 = 84 A
Tra bảng về Thyristor và Điốt trong tài liệu tham khảo ta chọn đợc
van và điốt sau:
* Chọn Thyristor loại T-100-1 do Liên Xô sản xuất có các thông số
sau:
- Dòng trung bình Itb qua van :
Itb = 100 A
- Điện áp ngợc cực đại Uim mà van có thể chịu đợc :

Uim = 100 V

- Tổn thất điện áp U trên van :
U = 1 V
- Thời gian khóa toff :
toff = 80 ms
- Giá trị điện áp điều khiển Ug và dòng điều khiển Is :
Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

23


đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Ug = 7 V
Ig = 350 mA
-

di
= 20 A/às
dt

-

du
= 100 V/às

dt

* Chọn Điốt : BYV 54 do hãng Thomson chế tạo có các thông số kĩ
thuật
- Dòng trung bình Itb chảy qua điốt :
Itb = 100 A
- Điện áp ngợc cực đại Uim mà điốt có thể chịu đợc :
Uim = 100 V
- Tổn thất điện áp trên điốt :
U = 1 V
2- Tính bảo vệ quá áp cho van:
Trong các bộ biến đổi dùng van bán dẫn cần phải có các phần tử bảo vệ
sự tăng trởng dòng và áp cho van , trong sơ đồ của ta đang xét dùng
máy biến áp nên thành phần cảm kháng của máy biến áp đã giúp ta
bảo vệ, hạn chế sự tăng trởng dòng điện. Vì vậy ta chỉ tính toán bảo vệ
quá điện áp.
Thyristor rất nhạy cảm với điện áp quá lớn so với điện áp định mức Ngời ta chia làm hai loại nguyên nhân gây nên quá điện áp :
- Nguyên nhân nội tại : Đó là sự tích tụ điện tích trong các lớp bán
dẫn. Khi khoá Thyristor bằng điện áp ngợc, các điện tích nói trên đổi
ngợc lại hành trình, tạo ra dòng điện ngợc trong khoảng thời gian rất
ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngợc gây ra sức điện
động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm (luôn luôn có) của đờng dây từ
nguồn dẫn đến các Thyristor . Vì vậy giữa anốt và catốt của Thyristor
xuất hiện quá điện áp.

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

24

đồ án tốt nghiệp

--

ĐH Bách Khoa Hà Nội

- Nguyên nhân bên ngoài : Những nguyên nhân này thờng xảy ra
ngẫu nhiên nh khi cắt không tải một máy biến áp trên đờng dây, hoặc
khi một cầu chì bảo vệ chảy, hoặc khi có sấm sét
Nói chung các nguyên nhân gây quá áp cho van gồm:
- Qúa áp từ lới điện
- Qúa áp do đóng ngắt các khối chức năng của bản thân bộ chỉnh lu.
- Do hiện tợng chuyển mạch giữa các van khi làm việc.
Để bảo vệ quá điện áp ngời ta thờng dùng mạch RC mắc song song với
Thyristor.
Thy

C

R

Mạch RC đấu song song với Thyristor, nhằm bảo vệ quá điện áp do tích
tụ điện tích khi chuyển mạch gây nên.
+ Tính R C
Xác định hệ số quá điện áp theo công thức :

K=

Uimcp
Uimcp

=
U ngtt
b.Uim

Trong đó :
+ Uimcp- là giá trị điện áp cực đại cho phép đặt lên Thyristor một cách
không chu kì.
+ Uim- là giá trị điện áp ngợc cực đại thực tế đặt lên Thyristor
+b

- là hệ số dự trữ về điện áp : b = 1,4

Thay b = 1,4

; Uimcp = 100 (V) và Uim = 46,7 (V)

vào công thức trên ta có giá trị của K
K =

100
= 1,5
1,4 ì 46,7

Đề tài: Thiết kế nguồn ổn áp một chiều

25